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當期目錄

    2018年 第51卷 第21期 刊出日期:2018-11-01
      
    耕作栽培·生理生化
    《中國農業科學》2018年第51卷第21期目次
    中國農業科學. 2018, 51(21):  0. 
    摘要 ( 144 )   PDF (329KB) ( 80 )   收藏
    相關文章 | 多維度評價
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    植物RNA結合蛋白研究進展
    張在寶,李婉杰,李九麗,張弛,胡夢輝,程琳,袁紅雨
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4007-4019.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.001
    摘要 ( 339 )   HTML ( 91 )   PDF (426KB) ( 294 )   收藏
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    在真核生物中,RNA結合蛋白(RBPs)是一類重要的轉錄后調控因子,通過與RNA結合形成核糖核蛋白復合物來調節真核生物細胞的RNA代謝過程,包括RNA的轉移、修飾、翻譯及降解。RNA結合蛋白廣泛存在于動物、植物以及微生物中,約占真核生物基因編碼蛋白的2%—8%。近年來,對RNA結合蛋白的研究已成為備受關注的熱點。RNA結合蛋白與人類健康密切相關,許多RNA結合蛋白的突變都會導致人類疾病。RNA結合蛋白(尤其是三角狀五肽重復區蛋白)不僅在植物中大量存在,而且作為重要的調控因子在RNA代謝、生長發育以及應激反應過程中發揮重要作用,這已引起人們的廣泛關注。相對于動物RNA結合蛋白的大量研究,植物RNA結合蛋白的功能研究還相對較少。文中詳細總結了近幾年植物RNA結合蛋白的功能研究、作用機制以及同其他RNA結合蛋白之間的相互關系,并在此基礎上重點闡述了5類RNA結合蛋白家族在植物中的功能研究進展,包括富含絲氨酸-精氨酸的RNA結合蛋白(SR蛋白)、富含甘氨酸的RNA結合蛋白(GR-RBPs)、三角狀五肽重復區蛋白(PPR蛋白)、DEAD-box RNA解旋酶(DEAD-box RHs)以及RNA分子伴侶。主要在擬南芥、水稻和小麥等模式植物或經濟作物中對上述5類植物RNA結合蛋白的功能基因進行介紹,總結每類RBPs在植物的RNA代謝、生長發育以及逆境脅迫響應過程中的重要作用,從而為基礎研究和農業生產實踐提供了重要的理論依據。在這5類RBPs中,SR蛋白主要作為重要的選擇性剪接因子參與RNA代謝,從而在植物的生長發育和脅迫響應中發揮關鍵的調節作用;許多GR-RBPs家族成員具有功能多樣性,一方面可能通過介導植物激素信號通路來調節植物的脅迫耐受性和各種生長發育過程;另一方面作為RNA分子伴侶參與RNA折疊反應并因此在低溫和干旱等非生物脅迫響應過程中發揮關鍵作用。PPR蛋白主要參與線粒體和葉綠體的RNA代謝,調節植物的脅迫響應和生長發育過程;DEAD-box RHs作為細胞核和細胞器重要的RNA剪接因子,在植物生長發育以及非生物脅迫響應中發揮多種功能;作為非特異性RNA結合蛋白的RNA分子伴侶,通過參與RNA折疊反應而維持RNA分子的正常功能。此外,前4類RNA結合蛋白中有許多RBPs具有RNA分子伴侶活性,這使得同一蛋白可能具有功能多樣性,從而賦予植物在逆境下具有較強的脅迫耐受性。

    歷年國審玉米品種產量和品質性狀變化趨勢分析
    陳先敏,梁效貴,趙雪,高震,吳鞏,申思,林珊,周麗麗,周順利
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4020-4029.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.002
    摘要 ( 309 )   HTML ( 23 )   PDF (2441KB) ( 390 )   收藏
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    【目的】通過分析中國不同年代玉米品種產量和品質性狀的變化趨勢,探索不同性狀之間的關聯性,為進一步認識品種更替對玉米品種產量和品質性狀的影響及未來發展方向奠定基礎。【方法】搜集整理1992—2017年共計770個品次的國家審定玉米品種信息,對其中占比73.64%的普通玉米品種的千粒重、容重以及品質相關性狀進行分析。【結果】隨年份更替,容重、千粒重和粗淀粉的含量均呈顯著或極顯著升高趨勢,年均升高量分別為1.87 g·L -1、0.91 g和0.19%;粗脂肪含量每年以0.03%呈極顯著下降趨勢;粗蛋白和賴氨酸含量年平均值則基本保持穩定,多年平均值分別為9.88%和0.30%。各性狀間的相關性分析結果表明,容重和千粒重均與粗淀粉含量呈極顯著正相關關系,但二者均與粗脂肪含量存在不同程度的負相關關系,粗蛋白和賴氨酸均與粗淀粉和千粒重存在極顯著負相關關系。以每1 000粒籽粒為單位計算各物質積累量發現,隨年份更替,單位千粒籽粒中的粗淀粉仍表現為極顯著升高,但與物質含量趨勢不同的是,單位千粒的粗蛋白和賴氨酸的積累量均出現不同程度的提升趨勢,粗淀粉、粗蛋白和賴氨酸年均升高量分別為1.159、0.092和0.001 g;粗脂肪積累量仍隨年份更替呈顯著下降趨勢。【結論】品種更替過程中,千粒重和容重等產量性狀是中國玉米品種改良相對較快的性狀,而千粒重和容重的升高主要依賴于粗淀粉含量的迅速提升;粗淀粉含量較為快速的提高可能對粗蛋白、賴氨酸和粗脂肪含量造成了“碳稀釋效應”,而千粒重的改良導致了其積累量與濃度的變化趨勢存在差異。同時,宜機收玉米品種的選育和推廣對品質性狀造成的可能影響值得進一步關注。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    渭北旱塬豆科綠肥提高冬小麥籽粒鋅的效應與影響因素研究
    劉苡軒,黃冬琳,劉娜,姚致遠,尹丹,蒙元永,趙護兵,高亞軍,王朝輝
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4030-4039.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.003
    摘要 ( 144 )   HTML ( 7 )   PDF (419KB) ( 105 )   收藏
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    【目的】針對渭北旱塬石灰性土壤有效鋅含量低,小麥籽粒鋅含量不高的問題,研究不同豆科綠肥輪作對小麥籽粒鋅的作用,揭示其提高小麥籽粒鋅含量的影響因素,為改善居民鋅攝入水平提供思路及實踐依據。【方法】2016—2017年在永壽和長武兩地開展田間試驗,完全隨機區組設計。永壽試驗地處理為休閑-小麥、黑麥豆-小麥和綠豆-小麥3種處理;長武試驗地為休閑-小麥、懷豆-小麥和綠豆-小麥3種處理。采集永壽、長武兩地的綠肥、小麥和土壤樣品進行分析。【結果】與休閑相比,永壽各豆科綠肥—小麥輪作的小麥各器官生物量顯著降低了19.2%—38.3%;長武各豆科綠肥—小麥輪作顯著減少了小麥莖葉、穎殼生物量,降幅為19.9%—33.2%。永壽黑麥豆—小麥和長武懷豆—小麥輪作較休閑顯著提高了小麥籽粒鋅含量,分別增加了14.2%和18.6%。黑麥豆—小麥、懷豆—小麥輪作對小麥的增鋅作用一定程度上補償了減產對小麥鋅累積量的影響,長武懷豆—小麥輪作的小麥各器官及地上部鋅累積量與休閑無顯著差異。小麥籽粒鋅含量與豆科綠肥的鋅吸收量呈顯著正相關關系,豆科綠肥鋅吸收量每增加1.0 g·hm -2,小麥籽粒鋅含量增加0.23 mg·kg -1。黑麥豆、懷豆的鋅、氮吸收量相對較高,C/N較綠豆分別低了18.6%和20.4%。黑麥豆—小麥、懷豆—小麥輪作較休閑在小麥收獲期顯著提高了土壤硝態氮含量,增幅分別為36.7%和69.1%。豆科綠肥—小麥輪作在小麥生長過程中對土壤DTPA-Zn含量基本無顯著影響。 【結論】黑麥豆、懷豆兩種豆科綠肥因自身比較高的鋅、氮吸收量以及較低的C/N,可顯著提高后茬小麥籽粒鋅含量。同時綠肥自身富集鋅的能力可作為篩選小麥適宜增鋅綠肥品種的依據。總之,豆科綠肥—小麥輪作模式是提高小麥籽粒鋅含量,改善居民膳食鋅攝入的有效生物強化手段。

    播期溫度對新疆膜下滴灌棉花出苗率及苗期生長的影響
    隨龍龍,田景山,姚賀盛,張鵬鵬,梁福斌,王進,張旺鋒
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4040-4051.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.004
    摘要 ( 155 )   HTML ( 15 )   PDF (472KB) ( 153 )   收藏
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    【目的】新疆膜下滴灌棉田普遍采用干土播種、滴水出苗技術,將棉花傳統漫灌栽培條件下需要兼顧土壤墑情和氣溫狀況轉變為僅關注播期溫度條件。論文根據棉花播種出苗對氣溫的要求,選擇不同時期不同溫度條件下播種,觀測膜下滴灌棉花播種出苗及幼苗生長狀況,分析播期溫度變化對出苗率、苗期生長發育的影響及收獲期產量的變化,為膜下滴灌棉花確定播種條件、實現一播全苗和培育壯苗提供理論依據。【方法】通過記載播種前氣溫及土壤溫度的變化,以棉花種子發芽、出苗的生物學下限溫度為最早播期,設置3—4個播期,調查不同播期下棉花出苗率,測定苗期株高、子葉節高度等形態指標和植株干物質累積量等,明確不同溫度條件下播種對膜下滴灌棉花出苗和壯苗指標的影響。【結果】播前3 d膜下5 cm土壤溫度18.7℃條件下棉花出苗速度快且出苗率最高;與溫度較低條件下的早播相比,膜下5 cm土壤溫度達24.7℃的晚播棉花出苗期至3葉期植株株高提高3.52%—8.64%、子葉節高度提高8.82%—20.59%、總根長增長1.79%—6.59%、比根長提高14.84%—25.93%;播前3 d膜下5 cm土壤溫度9.5℃早播條件下,根干物質累積量較高、根冠比較大。【結論】棉花播前3 d平均氣溫穩定通過13.8℃—15.7℃,播后1周氣溫在16℃—18℃,出苗率可達90%以上;但平均氣溫在6.7℃—14.1℃、膜下5 cm平均地溫9.5℃—17.6℃條件下播種,出苗至3葉期平均氣溫在18.5℃—19.5℃、有效積溫在110℃— 120℃,棉花幼苗單位株高干物質累積量較高,根系生長量大,幼苗健壯,單株結鈴多,鈴重較高。因此,適溫早播為棉花產量形成奠定良好基礎。

    植物保護
    MdWRKY40介導提高蘋果與擬南芥對輪紋病菌的免疫抗性
    周茜茜,邱化榮,何曉文,王憲璞,劉秀霞,李保華,吳樹敬,陳學森
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4052-4064.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.005
    摘要 ( 220 )   HTML ( 19 )   PDF (1338KB) ( 122 )   收藏
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    【目的】從‘富士’蘋果中克隆MdWRKY40,研究其在水楊酸(SA)誘導條件下的表達模式及在蘋果輪紋病抗病信號通路中的作用,為進一步揭示蘋果的抗病機制提供理論依據。【方法】以‘富士’蘋果為試材,克隆MdWRKY40的全長CDS序列,對其進行生物信息學分析,采用熒光定量PCR(qRT-PCR)分析其在蘋果各組織中的表達水平,及對非生物脅迫SA的響應;研究外源SA處理對蘋果葉片接種輪紋病菌(Botryosphaeria dothidea)的影響,并利用qRT-PCR檢測病程相關蛋白基因的表達;將MdWRKY40在擬南芥中進行異源表達,對穩定表達的擬南芥幼苗葉片進行接菌處理,觀察葉片發病程度及發病葉片數量,并采用qRT-PCR分析病程相關基因的表達;測量擬南芥幼苗的根系長度,并利用qRT-PCR檢測生長素相關基因的表達。【結果】MdWRKY40包含長為858 bp完整的開放閱讀框,編碼286個氨基酸,預測其分子量為32.088 kD,等電點為8.15。系統進化樹分析表明,MdWRKY40與白梨PbWRKY40序列相似性最高,親緣關系最近,與擬南芥AtWRKY40在不同的分支上,親緣關系較遠,利用DANMAN軟件進行MdWRKY40與AtWRKY40的多序列比對分析發現,MdWRKY40蛋白與AtWRKY40蛋白雖然都含有一個WRKYGQK保守結構域,但相似度僅為29.78%。qRT-PCR分析表明,MdWRKY40在根中的表達水平最高,在葉中的表達水平最低,并且在根、莖、葉中,SA均誘導了MdWRKY40的表達,且均呈現先升高后降低的趨勢,在6 h時表達量最高;外源SA處理提高了蘋果葉片對輪紋病菌的抗性,未處理的葉片發病率達92.59%,SA處理后發病率降至79.26%,并顯著提高了病程相關蛋白基因MdPR2MdPR5的表達量。與野生型相比,在擬南芥中異源過量表達MdWRKY40顯著提高了擬南芥葉片對輪紋病菌的抗性,野生型擬南芥發病率達77.5%,而兩個轉基因擬南芥株系發病率僅為21.5%和17.4%,并顯著提高了病程相關基因PR1PR3PR4的表達。過表達MdWRKY40的擬南芥植株根系生長受到抑制,培養7 d后轉基因擬南芥主根長度分別是野生型擬南芥的39.9%和43.1%,培養10 d后主根長度分別是野生型擬南芥的58.5%和55.4%。基因表達結果顯示,生長素合成相關基因AtTAA1和生長素運輸相關基因AtPIN1AtPIN2的表達水平在MdWRKY40過表達株系中顯著低于野生型。【結論】MdWRKY40表達受SA和蘋果輪紋病菌侵染誘導;MdWRKY40是蘋果中重要的輪紋病抗病基因,該基因過表達顯著提高對輪紋病菌的抗性;MdWRKY40具有調控植物根系生長發育的功能,可能通過下調生長素運輸相關基因的表達影響植物根系生長發育。

    吡唑醚菌酯及三唑類殺菌劑對番茄頸腐根腐病的防治效果
    曹海潮,李秀環,王曉坤,白海秀,慕衛,劉峰
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4065-4075.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.006
    摘要 ( 167 )   HTML ( 6 )   PDF (436KB) ( 130 )   收藏
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    【目的】評價吡唑醚菌酯與戊唑醇、丙環唑、氟硅唑等防治番茄頸腐根腐病的應用潛力。【方法】采用菌絲生長速率法和孢子萌發法分別測定吡唑醚菌酯、戊唑醇、丙環唑、氟硅唑4種殺菌劑抑制番茄頸腐根腐病菌(Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici)菌絲生長、分生孢子萌發及芽管伸長的毒力。通過溫室盆栽試驗,采用灌根處理法,于施藥后7、15 d測定番茄幼苗株高和莖粗的增加量,評價殺菌劑對番茄植株生長的安全性;在室內,利用盆栽番茄,采用先接菌后施藥的方法,測定施藥后7、15和30 d藥劑對番茄頸腐根腐病的防治效果;在田間,同樣采用灌根處理,分別于施藥后60、90和150 d調查番茄頸腐根腐病發病情況及最終番茄產量,評價不同殺菌劑對番茄頸腐根腐病的防治效果以及對番茄產量的影響。【結果】吡唑醚菌酯對番茄頸腐根腐病菌菌絲生長、孢子萌發及芽管伸長均表現出較高的毒力,EC50分別為0.055、0.012、0.010 μg·mL -1,其次為丙環唑,EC50分別為0.058、0.060、0.011 μg·mL -1。戊唑醇抑制菌絲生長的作用強,對孢子萌發及芽管伸長的毒力較低,EC50分別為0.075、0.255、0.455 μg·mL -1;氟硅唑抑制分生孢子芽管伸長的毒力高,而抑制菌絲生長與孢子萌發毒力相對較低,EC50分別為0.013、0.078、0.457 μg·mL -1。戊唑醇25、50 mg a.i./株、丙環唑5、10 mg a.i./株、氟硅唑5、10 mg a.i./株均顯著抑制番茄幼苗株高,增加莖粗,吡唑醚菌酯30、60 mg a.i./株處理則均無影響。溫室盆栽接種試驗中,藥后30 d,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株防治效果最高,為87.12%,丙環唑10 mg a.i./株次之,防治效果為82.17%,戊唑醇50 mg a.i./株與氟硅唑10 mg a.i./株的防治效果分別為79.40%與71.67%。田間施藥后90 d,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株防治效果最高,為90.36%,戊唑醇50 mg a.i./株與丙環唑10 mg a.i./株次之,分別為84.20%與82.55%,氟硅唑5 mg a.i./株防治效果最低,為65.06%。而至施藥后150 d,各處理防治效果均顯著降低,戊唑醇50 mg a.i./株最高,為40.40%。最終產量統計,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株處理增產率最高,為50.63%,丙環唑5 mg a.i./株最低,為-2.61%。 【結論】吡唑醚菌酯、戊唑醇、丙環唑、氟硅唑4種殺菌劑抑制番茄頸腐根腐病菌菌絲生長的毒力相近,吡唑醚菌酯對孢子萌發及芽管伸長的毒力高于3種三唑類藥劑。吡唑醚菌酯、丙環唑及戊唑醇均可用于設施內番茄頸腐根腐病的防治,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株的防治效果最高,對植株安全且增產顯著,而丙環唑與戊唑醇應注意控制使用劑量。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    不同地力水平下的小麥施肥效應
    徐霞,趙亞南,黃玉芳,閆軍營,葉優良
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4076-4086.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.007
    摘要 ( 235 )   HTML ( 9 )   PDF (559KB) ( 197 )   收藏
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    【目的】整理2005—2013年在河南省布置的1 247個小麥的“3414”田間試驗,分析不同地力水平下小麥施肥后的增產效果、經濟效益及氮、磷、鉀肥利用效率,明確不同地力水平下河南省小麥施肥效應,為科學施肥提供理論依據。【方法】選取不施肥處理(N0P0K0)、-N處理(N0P2K2)、-P處理(N2P0K2)、-K處理(N2P2K0)和NPK處理(N2P2K2),根據不施肥處理的產量將土壤基礎地力劃分為<3.0 t·hm -2、3.0—4.5 t·hm -2、4.5—6.0 t·hm -2、>6.0 t·hm -24個等級,研究不同處理不同地力水平下小麥施用氮、磷、鉀肥的增產量、增產率、產值、施肥成本、施肥利潤和產投比,以及肥料的農學效率、偏生產力、肥料貢獻率、地力貢獻率。另外,分析不施肥處理及各缺素處理的產量與相應養分肥料貢獻率的關系。 【結果】相比不施肥處理,施肥后小麥的產量顯著提高,各施肥處理的增產量及增產率隨地力水平的提高而下降。其中基礎地力<3.0 t·hm -2時氮磷鉀配施及增施氮、磷、鉀肥的增產率分別為126.07%、75.98%、24.93%、17.73%,基礎地力>6.0 t·hm -2時僅為24.35%、15.39%、10.36%、8.70%。在施肥經濟效益方面,各施肥處理的產值、施肥成本、施肥利潤及產投比均隨地力水平的提高而升高,其中小麥產值和施肥利潤均以基礎地力>6.0 t·hm -2時的氮磷鉀配施處理最高,分別為19.64×10 3、18.24×10 3 yuan/hm 2,基礎地力<3.0 t·hm -2時的-N處理最低,分別為8.52×10 3、7.87×10 3yuan/hm 2。在肥料利用率方面,農學效率和肥料貢獻率總體隨地力水平的提高而下降。地力貢獻率平均為63.72%,隨地力水平的提高而提高,各地力水平從<3.0 t·hm -2到>6.0 t·hm -2的4個等級的地力貢獻率平均分別為43.57%、57.80%、70.29%、80.34%。肥料貢獻率隨相應不施肥處理小麥產量的提高呈對數趨勢下降,并且顯著相關,說明提高基礎地力可減少小麥的對化肥的依賴。 【結論】提高土壤基礎地力能夠促進小麥增產、增收,降低小麥產量對施用化肥的依賴;河南省小麥生產中應重視培肥土壤,并根據不同地力水平合理施肥以保證小麥高產穩產、提高施肥利潤及肥料施用效率。

    有機物料等氮量施用對紫色土氮形態及溫室氣體排放的影響
    黃容,高明,黎嘉成,徐國鑫,王富華,李嬌,陳仕奇
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4087-4101.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.008
    摘要 ( 117 )   HTML ( 13 )   PDF (674KB) ( 133 )   收藏
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    【目的】在等氮施用的條件下,研究幾種農業有機物料與化肥配合施用對蔬菜連作種植模式的菜地土壤氮形態及溫室氣體的動態變化的影響,為菜地化肥減量施用及綠色環保提供科學依據。并從溫室氣體減排角度,為旱地土壤的培肥提供理論參考。【方法】通過田間原位試驗,設置了對照即不添加化肥和物料(CK)、常規化肥(F)、秸稈+化肥(SF)、菌渣+化肥(MF)、生物質炭+化肥(BF)、牛糞+化肥(CF)等處理,分析土壤銨態氮、硝態氮、堿解氮和全氮分布特征。同時采用靜態箱-氣相色譜法,對比分析在化肥減量的基礎上,添加物料處理的紫色土(萵筍-卷心菜-辣椒輪作)CO2、CH4、N2O動態變化和溫室效應。【結果】等養分投入的條件下,有機物料的添加改變土壤氮形態分布,SF和MF處理主要在料還田前期能增加土壤銨態氮含量,CF處理能提高萵筍和卷心菜季的土壤銨態氮含量,BF處理則提高了辣椒季硝態氮和堿解氮含量。在整個試驗觀測期內,N2O、CO2、CH4 3種氣體的排放具有一定的季節變化規律,各氣體均在夏季出現了排放高峰,且在施肥灌水后也會出現氣體的排放峰。與F處理相比,試驗期內BF處理的N2O平均排放量降低了7.5%,而CF處理則顯著增加了233.5%。有機物料與化肥配施較CK和F處理增加了CO2排放,其中MF和CF處理最為明顯,平均排放通量較F處理分別提高了35.6%和31.3%,BF處理則推遲CO2排放峰,且在高溫多雨的夏季增加CO2排放量。各處理的CH4排放多為負值,表現為大氣中CH4匯,且在辣椒季波動較為明顯,其中BF處理在高溫多水的短期內可達到CH4排放峰值(668.7 μg·m -2·h -1);SF、MF和BF較F處理的CH4平均排放通量分別顯著下降了104.85%、175.2%和77.5%,其中SF和MF處理分別為-0.1和-1.3 kg·hm -2,較其他處理能促進CH4吸收,減少CH4產生和排放。但有機物料與化肥配施處理的溫室氣體的增溫潛勢較CK和F處理分別增加了26.7%—52.4%和18.1%—42.0%,其中SF處理的增溫潛勢最低,其次為BF處理。 【結論】不同的有機物料對土壤氮形態分布及N2O、CO2、CH4排放的影響各不相同。幾種有機物料中,生物質炭、秸稈與化肥配施還田相較于其他處理能增加有效氮含量,減少溫室氣體的排放,而牛糞與化肥配施則會增加溫室氣體排放。

    園藝
    葡萄LBD基因家族的鑒定與表達分析
    何紅紅,馬宗桓,張元霞,張娟,盧世雄,張志強,趙鑫,吳玉霞,毛娟
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4102-4118.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.009
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    【目的】通過生物信息學分析明確LBD轉錄因子在葡萄基因組中的數量、結構和非生物脅迫差異表達,為探究LBD轉錄因子在葡萄非生物脅迫中的作用奠定理論基礎。【方法】根據已經報道的擬南芥LBD基因,利用葡萄基因組數據庫中的BLAST軟件鑒定葡萄基因組中的LBD基因。采用DNAMAN5.0、Clustalx、MapInspect、MEME、GSDS2.0、ExPASy和MEGA5.0等軟件進行生物信息學分析。利用PLEXdb中葡萄Affymetrix GeneChip 16K基因芯片數據繪制芯片表達譜。采用qRT-PCR方法檢測VvLBD基因家族在逆境脅迫中的表達情況。【結果】從葡萄(Vitis vinifera L.)全基因組中鑒定得到30個LBD基因家族成員,可分為ClassⅠ和ClassⅡ兩類,ClassⅠ分為5個亞族,分別是Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd和Ⅰe,ClassⅡ分為2個亞族,分別是Ⅱa和Ⅱb。理化性質分析表明,VvLBD基因家族編碼氨基酸數目介于127—386,理論等電點分布在4.77—9.28。定位分析發現,該基因家族的30個基因分布于葡萄19條染色體中的11條染色體上,其中第13染色體上分布最多,有7個基因。多序列比對和motif分析結果表明,VvLBD基因家族具有特定的3個保守結構域,分別是類鋅指結構、亮氨酸拉鏈結構和甘氨酸-丙氨酸-絲氨酸(GAS)結構。亞細胞定位分析表明,VvLBD基因家族主要在葉綠體、線粒體和細胞核中進行表達。VvLBD基因家族的二級結構主要以α-螺旋和不規則卷曲為主。VvLBD基因芯片表達譜分析發現,大部分基因在鹽脅迫和PEG脅迫下表達量上升,并且脅迫時間的長短對該基因家族成員的表達也存在差異。qRT-PCR分析結果表明,VvLBD基因家族成員中VvLBD8VvLBD11VvLBD12VvLBD15VvLBD16VvLBD17在400 mmol·L -1 NaCl處理條件下呈上調表達,表達量分別是對照的3、1、8、4、5和13倍,VvLBD12VvLBD19在10% PEG處理條件下呈上調表達,表達量分別是對照的4和26倍。 【結論】從葡萄基因組中一共鑒定出30個LBD基因家族成員,分布于11條染色體上,并且結構進化高度保守;所有成員都與逆境相關,但是該基因家族成員在不同逆境脅迫下的響應程度存在一定的差異。

    利用胚挽救技術創制無核抗寒葡萄新種質
    趙雅楠,駱強偉,王躍進
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4119-4130.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.010
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    【目的】獲得無核抗寒葡萄新種質并提高抗寒無核葡萄胚挽救育種效率。【方法】以7個雜交組合的胚珠作為試驗材料,研究不同親本基因型、基本培養基類型(MM3和ER)、不同氨基酸(MM3+2.5 mmol·L -1半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸)對無核葡萄胚發育率和成苗率的影響。從雜交親本中分別利用無核探針GSLP1-569、SCC8-1018和抗寒的分子標記S241-717,確定能擴增出特異帶的親本,再用相應的分子標記對其雜種后代進行無核和抗寒性狀的鑒定。 【結果】7個雜交組合接種至MM3培養基的胚珠為1 168個,獲得發育胚331個和雜種后代97株,雜交組合‘紅寶石無核’ב北醇’的胚發育率和成苗率最高,分別為46.00%和17.33%。通過比較母本基因型,以‘雙優’為父本,‘紅臉無核’‘無核白’‘昆香無核’為母本,雜交組合‘昆香無核’ב雙優’獲得胚發育率和成苗率最高,分別為45.39%和16.31%;以‘北冰紅’為父本,‘紅臉無核’‘美麗無核’‘無核白’為母本,雜交組合‘紅臉無核’ב北冰紅’獲得胚發育率和成苗率最高,分別為33.52%和6.59%。父本基因型對胚挽救成苗有一定影響,‘紅臉無核’ב北冰紅’和‘紅臉無核’ב雙優’,胚發育率分別為33.52%、39.00%,成苗率為6.59%、9.50%;‘無核白’ב北冰紅’和‘無核白’ב雙優’的胚發育率分別為7.64%、19.26%,成苗率為1.91%、8.15%。接種至MM3培養基的胚珠,獲得的胚發育率和成苗率均高于ER培養基。雜交組合‘昆香無核’ב雙優’的胚珠接種至添加2.5 mmol·L -1谷氨酰胺的MM3培養基,獲得胚發育率最高,為59.69%;添加天冬酰胺、谷氨酰胺培養的雜種胚珠獲得的成苗率分別為21.43%、20.93%,對成苗促進作用顯著;對于雜交組合‘紅寶石無核’ב北醇’,添加2.5 mmol·L -1天冬酰胺的胚發育率最高,為55.71%;添加天冬酰胺、谷氨酰胺培養的雜種胚珠的成苗率分別為21.43%、22.22%,對成苗促進作用顯著。利用無核標記GSLP-569、SCC8-1018和抗寒分子標記S241-717,共檢測了6個雜交組合的83個雜種株系,其中攜帶無核分子標記的雜種株系49個,抗寒分子標記的雜種株系55個,同時攜帶無核和抗寒標記的雜種株系36個。 【結論】‘昆香無核’和‘紅臉無核’適宜作為胚挽救育種的母本材料。‘雙優’作為父本比‘北冰紅’的胚挽救效率更高。MM3適宜作為胚發育培養基。MM3培養基中添加酰胺類氨基酸可以促進胚挽救成苗。分子標記檢測的83個雜種株系中,36個雜種株系攜帶無核抗寒分子標記。

    食品科學與工程
    微波處理對稻谷品質及脂肪酶活性的影響
    袁建,趙騰,丁超,邢常瑞,張斌,陳尚兵,何榮,鞠興榮
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4131-4142.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.011
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    【目的】研究不同微波條件對稻谷水分遷移狀況、品質、脂肪酶活力、內部結構的影響,從而篩選出最佳微波干燥條件以實現稻谷快速有效干燥,縮短干燥時間。【方法】本文使用不同微波劑量(0.69、1.29、1.92 W·g -1)將稻谷處理至50℃、60℃、70℃后,經過緩蘇(不緩蘇)處理,對照組樣品采用熱風60℃,干燥時間為60 min,緩蘇4 h進行。研究加工品質、爆腰率及相關理化指標,并通過核磁和掃描電鏡觀察稻谷水分遷移狀況和內部結構的變化。 【結果】微波劑量、稻谷溫度是影響品質的關鍵因素。在微波劑量為1.29 W·g -1,60℃,緩蘇條件下稻谷的加工品質較好,爆腰率低至8.65%,碎米率、出糙率、整精米率分別為6.76%、83.9%、68.07%,與熱風干燥相比無顯著差異。同時微波對脂肪酶活力有顯著抑制作用,1.92 W·g -1,70℃,緩蘇條件下脂肪酶活力最低(5.65 U),比對照組樣品脂肪酶活力低4.65 U。利用隸屬度綜合評分法對干燥后各項品質評判,1.29 W·g -1,60℃,緩蘇條件下稻谷得分排名第3,綜合考慮升溫速率及各項品質得分,為最適宜的微波處理條件。低場核磁和掃描電鏡結果表明,經微波干燥后的稻谷結合水含量下降,并產生明顯左遷,水分與其他組分結合地更加緊密;稻谷胚乳細胞破裂及淀粉裸露程度增加,呈放射性排列的結構逐漸消失,內部裂紋增加;復合淀粉粒逐漸崩解,單粒淀粉粒增多。 【結論】微波干燥對稻谷的升溫速率、品質以及酶活有顯著影響,稻谷中各狀態水分和其他組分結合的牢固性更強。干燥中水分散失會引起稻谷內部結構發生不同程度的變化,與熱風處理相比,微波處理后樣品內部裂隙較小。

    專題:豬瘟與非洲豬瘟
    豬瘟與非洲豬瘟對養豬業的重大沖擊
    王琴
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4143-4145.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.012
    摘要 ( 173 )   HTML ( 40 )   PDF (261KB) ( 223 )   收藏
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    豬瘟病毒中等致病力毒株在體內的動態分布
    孫駿翔,張乾義,徐和敏,王團結,徐璐,鄒興啟,朱元源,李翠,夏應菊,徐嫄,陳鍇,張玉杰,趙啟祖,王琴
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4146-4156.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.013
    摘要 ( 116 )   HTML ( 5 )   PDF (11864KB) ( 61 )   收藏
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    【目的】目前我國豬瘟的感染類型主要是亞急性感染及慢性感染,研究豬瘟亞急性感染后體內病毒RNA和蛋白的分布情況,有助于闡述亞急性病程豬瘟病毒的復制分布規律,為豬瘟的早期診斷和預防奠定重要基礎。【方法】成功以中等致病力毒株(HeBHH1/95)構建了亞急性豬瘟感染動物模型,分別采集感染后第1、3、6、10、13、20、24、28 天感染豬的十二指腸、脾臟、腎臟、肺臟、胰、回盲瓣6種組織器官并進行連續切片。應用建立的豬瘟病毒可視化原位雜交技術(ViewRNA ISH )研究感染組織中病毒RNA動態分布,同時采用免疫組化(IHC)、H.E染色分別檢測感染組織中蛋白的分布情況及其組織損傷位置,從而在病毒核酸和蛋白水平系統性的觀察病毒的分布情況。【結果】采用Mittelholzer方法進行臨床計分發現感染后6—10 d感染豬豬瘟臨床癥狀記分迅速增加,11—26 d感染豬臨床記分一直維持在15分左右,直到28 d臨床記分達到最高值20分。感染后8—10 d感染豬體溫呈上升趨勢;13—24 d感染豬體溫呈現稽留熱,持續在40℃左右;此后體溫開始回落,至瀕死前體溫回落至39.5℃左右。應用CSFV ViewRNA ISH感染后第1 天在十二指腸絨毛杯狀細胞及胰腺的腺泡、回盲瓣的固有層、腎臟的腎小管等這些具有分泌功能的結構組織周圍檢測到病毒RNA陽性信號;感染后第3天在肺臟的細支氣管和脾臟的橢圓體周圍檢測到病毒RNA陽性信號;第13天陽性信號富集顯著,至第28天病毒RNA廣泛分布在脾臟動脈周圍淋巴鞘及胰腺腺泡和腎小管等組織周圍。采用IHC和H.E染色法在連續切片的相似視野下驗證ViewRNA ISH檢測結果,發現感染后第1天十二指腸、胰腺、腎臟亦可檢測到病毒蛋白陽性信號和相應組織的病理變化,但回盲瓣在第3天檢測到病毒蛋白陽性信號和組織的病理變化,在之后的病程中各組織中病毒RNA、蛋白定位情況趨于一致,第28天病毒蛋白集中在脾臟動脈周圍淋巴鞘及胰腺腺泡等周圍。【結論】采用ViewRNA ISH方法在回盲瓣中可以早于IHC發現豬瘟病毒,各個組織中ViewRNA ISH檢測到病毒部位與IHC檢測到病毒部位及H.E檢測到的組織損傷部位相似,表明ViewRNA ISH具有良好的靈敏性可以應用于檢測感染早期病毒在組織中的分布。前期病毒RNA通常在胰腺腺泡、腎小管及脾臟的橢圓體周圍復制,在感染中期病毒在各組織結構中大量增殖,感染后期病毒不僅在淋巴細胞周圍富集,還易在具有分泌功能的部位復制增殖。

    PK-15細胞中與CSFV感染相關的microRNAs篩選及 miR-214的功能研究
    鄧少鋒,葉佐東,范雙旗,陳金頂,張靜遠,朱夢嬌,趙明秋
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4157-4168.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.014
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    【目的】利用制作的豬的miRNA表達譜芯片篩選豬瘟病毒(classical swine fever virus,CSFV)感染PK-15細胞后表達有差異的miRNA,并進一步探討其中表達差異較明顯的miRNA的作用和功能,從miRNA的角度探究CSFV的致病機制,為豬瘟(classical swine fever,CSF)的防控提供新依據。【方法】為了研究CSFV感染PK-15細胞后miRNA表達的變化情況,根據miRBase version 19.0數據庫中326條豬的miRNA合成探針,采用原位合成技術制作表達譜芯片,篩選得到CSFV感染PK-15細胞后表達有差異的miRNA。挑選CSFV感染PK-15細胞后表達差異最明顯的miR-214作為進一步研究對象,研究miR-214在CSFV感染過程中的功能和作用。CSFV感染PK-15細胞后,用熒光定量PCR檢測miR-214的mRNA表達水平。為了進一步研究miR-214對CSFV感染的影響,合成miR-214模擬物及抑制物,并分別轉染PK-15細胞,轉染后24 h感染CSFV,感染后48h用熒光定量PCR檢測CSFV的基因拷貝數,用間接免疫熒光方法檢測CSFV的病毒滴度。為了進一步探究miR-214參與調控CSFV復制的機制,通過生物信息學軟件預測miR-214參與調控CSFV復制的靶蛋白,并用熒光素酶報告基因系統進一步確證miR-214能夠靶向作用于凋亡通路中重要分子TNFR1 相關的死亡區域蛋白(TNF Receptor-Associated Death Domain,TRADD),因此猜測miR-214通過影響靶蛋白TRADD的表達水平從而影響PK-15細胞凋亡,將miR-214模擬物及抑制物分別轉染PK-15細胞,轉染后24 h感染CSFV,同步設立不感染CSFV的細胞對照,感染后48 h用熒光定量PCR和Western blot分別檢測TRADD的mRNA和蛋白表達量的變化,同時用流式細胞術檢測miR-214對CSFV感染的PK-15細胞凋亡的影響。【結果】CSFV感染PK-15細胞后,通過表達譜芯片技術篩選得到69條表達有差異的miRNA,其中miR-214表達量上調且差異最明顯。qRT-PCR結果顯示,CSFV感染PK-15細胞后miR-214的mRNA表達量上調,驗證了表達譜芯片的結果。將miR-214模擬物轉染PK-15細胞后再感染CSFV, CSFV的基因拷貝數及病毒滴度均顯著下降;轉染miR-214抑制物后再感染CSFV,CSFV的基因拷貝數及病毒滴度均顯著上升,表明miR-214促進了CSFV的復制。為了進一步探究miR-214促進CSFV復制的機制,用生物信息學軟件預測TRADD為miR-214的靶蛋白,熒光素酶報告基因系統驗證了miR-214能夠靶向作用于TRADD。轉染miR-214模擬物后,PK-15細胞中TRADD的mRNA和蛋白表達量均顯著上升,而轉染miR-214抑制物后,PK-15細胞中TRADD的mRNA和蛋白表達量均顯著下降,表明miR-214抑制TRADD的表達。通過流式細胞術,驗證了CSFV感染PK-15抑制細胞凋亡,miR-214抑制CSFV感染的PK-15細胞凋亡。【結論】CSFV感染PK-15后,上調細胞內miR-214的表達。miR-214能通過靶向抑制TRADD蛋白的表達,從而抑制PK-15細胞凋亡,促進CSFV在細胞內的復制。

    中國豬瘟凈化之路:離我們還有多遠?
    孫元,仇華吉
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4169-4176.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.015
    摘要 ( 164 )   HTML ( 7 )   PDF (878KB) ( 120 )   收藏
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    豬瘟是由豬瘟病毒引起豬的一種以高熱、出血和高死亡率為主要特征的接觸性傳染病,給疫區國家的養豬業造成嚴重的經濟損失。該病被世界動物衛生組織(OIE)列入須申報的動物疫病目錄,我國將其列為一類動物疫病。《國家中長期動物疫病防治規劃(2012-2020年)》將豬瘟列為5種優先防治和重點防范的動物疫病之一。我國老一輩科學家于上世紀50年代研制出聞名于世的豬瘟兔化弱毒疫苗(C株),該疫苗安全、有效,對我國及世界范圍內豬瘟的防控和根除發揮了關鍵作用。截止目前,全球共有30多個國家和地區根除了豬瘟。養豬業在我國畜牧業中占有主導地位,豬瘟對我國生豬及豬肉產品貿易具有重大影響。因此,我國必須走豬瘟凈化之路。自上世紀中期我國提出了豬瘟根除戰略,時至今日豬瘟仍未凈化,主要原因有,我國地域遼闊、養豬環境復雜、養殖模式多樣、動物疫病種類繁多、養豬從業人員素質和意識水平參差不齊、生物安全防控水平低等。目前我國已進入新時代,綜合國力穩步提升,養殖業也朝著科學化、規模化、綠色環保化方向發展,科研支撐能力日益增強,已完全具備凈化豬瘟條件:當前豬瘟的流行率較低;豬瘟疫苗生產工藝不斷改進,質量也不斷提升;新型豬瘟標記疫苗的研制取得突破性進展;相應的豬瘟檢測、監測方法及與標記疫苗配套的鑒別診斷技術也已趨于成熟。更關鍵的是,我國養豬企業和養殖戶也意識到了豬瘟凈化的必要性,政府部門也在積極采取行動,制定相應的法規和政策,聯合企業、養殖戶、各級獸醫部門等實施區域性凈化。本文詳細介紹了豬瘟在全球及我國的流行現狀,探討了我國豬瘟凈化的重大意義及有利與不利條件,深入分析了我國豬瘟凈化的成本及效益,全面總結了歐盟等國家凈化豬瘟的成功經驗,并對我國豬瘟凈化思路和方案進行了探討。筆者認為,中國豬瘟凈化具有歷史必然性、戰略必要性、現實可能性、技術可行性,這一天的到來并非遙不可及。

    非洲豬瘟——我國養豬業的重大威脅
    羅玉子,孫元,王濤,仇華吉
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4177-4187.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.016
    摘要 ( 299 )   HTML ( 24 )   PDF (1134KB) ( 216 )   收藏
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    非洲豬瘟(African swine fever, ASF)是由非洲豬瘟病毒(African swine fever virus, ASFV)感染家豬和野豬引起的一種烈性傳染病,急性型臨床上表現為高熱、沉郁、厭食、皮膚發紺、各臟器出血,發病率和病死率可高達100%。世界動物衛生組織(OIE)將其列為法定報告動物疫病,我國將其列為一類動物疫病,是我國重點防范的外來動物疫病之一。ASF在撒哈拉以南的非洲地區、意大利撒丁島、高加索地區以及俄羅斯和東歐部分國家流行,給疫區國家的養豬業造成巨大的經濟損失,并嚴重沖擊畜產品的國際貿易。2018年8月,ASF首次傳入我國,隨后迅速大范圍蔓延,對我國養豬業構成重大威脅,防控形勢異常嚴峻。隨著經濟全球化發展,ASF呈全球流行態勢,持續傳入我國的風險極高。鑒于目前無商業化的ASF疫苗,亟需研發可實現現場快速檢測的早期診斷技術,做到對疫情早發現、早控制。由于ASFV具有龐大的基因組結構和復雜的免疫逃逸機制,使得研制有效的疫苗十分困難。目前研制的滅活疫苗、亞單位疫苗和核酸疫苗不能提供免疫保護或僅能提供部分保護,而減毒活疫苗和基因缺失疫苗可以誘導完全的同源保護和部分的交叉保護。未來需要深入解析病毒毒力相關基因和免疫保護性相關抗原,并著力研制基因缺失疫苗和弱毒疫苗,解決其安全性、穩定性和免疫效力等難題。本文就ASF的流行病學、診斷技術和疫苗研發等方面的最新研究進展及防控面臨的挑戰進行綜述,并提出防控策略及建議,以期為我國ASF的防控提供參考。

    資源昆蟲
    家蠶BmCaspase-8-Like(BmCasp8L)的免疫負調控功能
    胡杰,王鑫怡,王菲
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4188-4196.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.017
    摘要 ( 91 )   HTML ( 4 )   PDF (485KB) ( 55 )   收藏
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    【目的】在個體和細胞水平上探討家蠶(Bombyx mori)BmCaspase-8-Like(BmCasp8L)的免疫負調控功能,為研究昆蟲免疫負調控機制提供參考。【方法】通過RT-PCR技術克隆BmCasp8L并進行結構域預測和進化分析;利用熒光定量PCR檢測BmCasp8L在家蠶各齡期、5齡第3天及預蛹期各組織中的時空表達特征和家蠶感染細菌后的免疫誘導表達特征;合成用于RNAi的dsRNA,通過注射dsRNA在個體中降低BmCasp8L的表達水平,并檢測對抗菌肽基因表達水平的影響;構建BmCasp8L的細胞表達載體,通過質粒或dsRNA的轉染在BmE細胞中過表達BmCasp8L或降低BmCasp8L的表達水平,并利用Western blot或定量PCR予以確認,同時檢測抗菌肽基因表達水平的變化及轉錄因子BmRelish的切割。【結果】BmCasp8L與鱗翅目Caspase-6、哺乳動物Caspase-8同源,其序列與BmDredd、DmDredd N端分別具有61%、42%的相似性,但缺少C端的Caspase結構域。時空表達特征分析表明,BmCasp8L在眠蠶期表達量高于起蠶期,在預蛹期、蛹第7天、蛾第1天表達量明顯升高;在5齡第3天幼蟲體內,BmCasp8L在血細胞中的表達量明顯高于其他組織,而在預蛹期,BmCasp8L主要在絲腺中表達。免疫誘導表達譜顯示,5齡第3天家蠶在注射感染黑胸敗血芽孢桿菌或粘質沙雷氏菌1 h內,BmCasp8L的表達水平上升,此后逐漸恢復正常。對5齡第2天家蠶注射dsCasp8L或dsEGFP,24 h后通過熒光定量PCR檢測到BmCasp8L的表達量在注射dsCasp8L的家蠶中顯著下調,而抗菌肽BmCecropinA1的表達水平顯著上調。在BmE細胞中過表達BmCasp8L,抗菌肽BmCecropinA1的表達水平與對照相比顯著降低,且轉錄因子BmRelish的切割受到抑制。在細胞中轉染dsRNA后,BmCasp8L的表達水平被有效降低,抗菌肽BmCecropinA1的表達水平顯著上調。【結論】進化分析、表達特征以及細胞和個體上的功能研究表明BmCasp8L是一個具有免疫負調控作用的分子,通過抑制BmRelish的切割,抑制抗菌肽的表達,從而負調控Imd信號通路,降低BmCasp8L的表達水平則導致抗菌肽表達水平升高,有助于家蠶抵御微生物病原的侵染。

    意大利蜜蜂幼蟲腸道發育過程中的差異表達 microRNA及其調控網絡
    郭睿,杜宇,熊翠玲,鄭燕珍,付中民,徐國鈞,王海朋,陳華枝,耿四海,周丁丁,石彩云,趙紅霞,陳大福
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4197-4209.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.018
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    【目的】微小RNA(microRNA,miRNA)是一類在轉錄后水平對mRNA進行負調控的關鍵調控因子。本研究旨在通過分析意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,簡稱意蜂)幼蟲腸道發育過程中差異表達miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)及其調控網絡,提供miRNA的表達譜和差異表達信息,揭示DEmiRNA在幼蟲腸道發育中的作用。【方法】利用small RNA-seq(sRNA-seq)技術對意蜂4、5和6日齡幼蟲腸道樣品(Am4、Am5和Am6)進行測序,將質控后的數據與西方蜜蜂(Apis mellifera)參考基因組進行比對,然后將比對上的序列標簽(tags)注釋到miRBase數據庫,并利用TPM(tags per million)算法歸一化處理所得miRNA的表達量,再通過相關生物信息學軟件對miRNA進行表達量聚類、前體二級結構預測及差異表達分析。利用TargetFinder軟件預測DEmiRNA的靶基因,使用Blast軟件對靶基因進行GO和KEGG數據庫注釋,進而通過Cytoscape軟件構建miRNA-mRNA的調控網絡。采用莖環實時熒光定量PCR(Stem-loop RT-qPCR)驗證測序數據的可靠性。【結果】意蜂幼蟲腸道樣品的測序分別得到10 841 644、12 037 678和9 230 496條有效序列標簽;Am4 vs Am5比較組包含16個上調和10個下調miRNA,Am5 vs Am6比較組包含5個上調和7個下調miRNA。其中,novel-m0031-3p為兩個比較組所共有,并結合5個與蛻皮激素誘導蛋白相關的靶基因;二者的特有DEmiRNA數分別為25和11個。Am4 vs Am5的26個DEmiRNA結合5 742個靶基因,其中2 725個靶基因可注釋到GO數據庫中的46個GO term,并主要富集在結合、細胞進程、代謝進程和單組織進程等;Am5 vs Am6的12個DEmiRNA結合3 733個靶基因,且其中2 725個靶基因富集在結合、細胞進程、單組織進程和代謝進程等41個GO term;此外,兩個比較組中的DEmiRNA分別有1 046和676個靶基因可注釋到116和92條KEGG代謝通路,且Am4 vs Am5比較組的DEmiRNA的靶基因富集在Wnt信號通路、Hippo信號通路、嘌呤代謝和內吞作用等通路上的數量均高于Am5 vs Am6比較組。進一步分析結果顯示Am4 vs Am5中的上調和下調miRNA可分別結合611和85個靶基因,其中ame-miR-6052結合的靶基因數最多,可通過結合5個靶基因,參與對細胞色素P450的調控;miR-281-x結合49個靶基因,并間接調控組氨酸代謝、TGF-β信號通路以及Hippo信號通路;Am5 vs Am6中的上調和下調miRNA可分別結合43和431個靶基因,其中miR-iab-4-x結合靶基因數量最多,并廣泛參與調控背腹軸的形成、Hippo信號通路、Wnt信號通路、FoxO信號通路、Notch信號通路以及mTOR信號通路等與生長發育相關的通路。調控網絡分析結果表明,DEmiRNA與靶基因間形成較為復雜的調控網絡,DEmiRNA居于調控網絡的中心位置,而mRNA位于調控網絡的外周。最后,通過莖環實時熒光定量PCR對隨機選取的3個DEmiRNA進行驗證,結果證實了測序數據的可靠性。【結論】在全基因組水平對意蜂幼蟲腸道的DEmiRNA及其靶基因進行預測和分析,并對DEmiRNA的調控網絡進行構建及分析,發現意蜂幼蟲通過調節包括ame-miR-6052、miR-iab-4-x、miR-281-x和novel-m0031-3p在內的多個miRNA的表達水平對腸道生長和發育進行調控,研究結果不僅提供了意蜂腸道發育過程的miRNA表達譜及差異表達信息,也為闡明意蜂幼蟲腸道的發育機理打下基礎。

    研究簡報
    根灌乙酸及葡萄酒對海水脅迫下葡萄光抑制的影響
    王輝,高玉錄,于夢,杜遠鵬,孫永江,翟衡
    中國農業科學. 2018, 51(21):  4210-4218.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.019
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    【目的】為了擴大鹽漬化土壤的高效利用方式,提高葡萄在鹽漬化土壤上的生長發育質量,探討乙酸與葡萄酒對15%海水脅迫下葡萄葉片光抑制的影響,為鹽漬化土壤葡萄栽培技術改良提供理論依據和技術參考。【方法】以一年生‘摩爾多瓦’葡萄(‘Moldova’)盆栽苗為試材,定植于直徑為20 cm、高度為18 cm的塑料盆內,每盆土和基質的比例為1﹕1,置于日光溫室內。培養條件為日均溫在25℃左右,溫室內透光率不低于自然光照強度的50%,其中最高光強在800 μmol·m -2·s -1,相對濕度在40%—60%,正常肥水管理至8—10片完全展開葉時,進行海水和外源乙酸處理。進行15%海水澆灌的同時,分別澆灌30 mmol·L -1乙酸、2%葡萄酒,以澆灌清水為對照,每個處理重復5盆,各處理均澆灌3次,每隔2 d澆灌一次,澆灌量為基質持水量的2倍,約1/3的溶液流出, 每次澆灌后第2天測定葉綠素熒光指標,處理到第10天后,解析植株取樣分析二者對海水脅迫下丙二醛(MDA)含量、葉綠素含量以及根系活力的影響。 【結果】15%海水灌溉顯著增加了葡萄各器官的MDA含量,顯著降低了葡萄葉片葉綠素含量和根系活力,其中,與清水對照相比,根、莖、葉中MDA含量分別提高了1.10、0.27、0.41倍,葉綠素含量降低了18.5%,根系活力降低了41.9%,而澆灌30 mmol·L -1乙酸及2%葡萄酒處理顯著降低了葡萄各器官中的MDA含量,其中,澆灌乙酸處理的根、莖、葉中MDA含量比海水脅迫分別降低了29.3%、20.6%、15.8%;澆灌葡萄酒處理的根、莖、葉中MDA含量分別比海水脅迫的降低了29.4%、20.2%、25.2%。澆灌乙酸及葡萄酒處理顯著提高了葡萄葉片的葉綠素含量和根系活力,其中,根系活力分別比海水脅迫處理的顯著提高了68.4%和56.9%,葉綠素含量則分別提高了18.8%和20.3%。葉綠素熒光分析表明,15%海水灌溉導致葉片光系統II(PSII)最大光化學效率(Fv/Fm)及最大光氧化P700 (Pm)明顯下降,其中第3、6、9天的Pm分別比對照下降了5.0%、9.6%、13.0%,光化學淬滅系數(qP)和PSII實際光化學效率Y(II)逐漸下降,而PSII處可調節性能量耗散的量子產額Y(NPQ)及非調節性能量耗散的量子產額Y(NO)均逐漸升高,PSI供體端側抑制程度Y(ND)未發生明顯變化,但是PSI受體側抑制程度Y(NA)逐漸升高,導致PSI的實際光化學效率Y(I)降低。根灌乙酸及葡萄酒可以顯著緩解15%海水脅迫,PSII及PSI實際光化學效率顯著升高,而用于熱耗散的能量分配明顯降低,從而提高了葡萄葉片的光合性能,其中以2%葡萄酒處理緩解效果較明顯。 【結論】根灌乙酸及葡萄酒顯著提高15%海水脅迫下葡萄根系活力及葉綠素含量,緩解葉片光抑制程度,從而提高了葡萄對海水脅迫環境下的適應性,研究結果為殘次果加工果酒、果渣及醋等的綜合利用改良鹽漬化土壤提供了理論依據。

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