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當期目錄

    2018年 第51卷 第22期 刊出日期:2018-11-16
      
    《中國農業科學》2018年第51卷第22期目次
    中國農業科學. 2018, 51(22):  0-0.  doi:
    摘要 ( 21 )   PDF (313KB) ( 38 )   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
    小麥籽粒鎘積累差異評價
    明毅,張錫洲,余海英
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4219-4229.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.001
    摘要 ( 261 )   HTML ( 33 )   PDF (872KB) ( 368 )   PDF(mobile) (624KB) ( 101 )   收藏
    數據和表 | 參考文獻 | 相關文章 | 多維度評價

    【目的】篩選小麥低鎘(cadmium,Cd)積累材料不僅使受Cd污染農田得到安全利用,還可為其遺傳特性的探究提供材料。【方法】以139份小麥材料為研究對象,分別于2014—2015年和2015—2016年在土壤重金屬Cd重度污染條件下連續開展2期大田試驗,以小麥籽粒Cd含量為指標對各年份種植相同的139小麥材料進行籽粒Cd積累差異評價,以獲取籽粒具有Cd低積累特性的小麥材料。通過土培試驗,進一步探討籽粒Cd低積累型小麥材料在土壤重金屬Cd重度污染條件下籽粒部位對Cd的積累差異與產量特征,并結合籽粒Cd含量和籽粒產量,進行聚類分析,以獲得籽粒Cd含量低且產量較高的優勢小麥材料,進而對比分析其與籽粒Cd高積累型材料各器官對Cd的積累轉移差異,明晰籽粒Cd低積累型材料籽粒Cd含量低的原因。【結果】在2014—2015年和2015—2016年大田試驗條件下,139份小麥材料籽粒Cd含量范圍、變異系數分別為0.002—0.271 mg·kg -1DW -1、63.097%和0.095—0.343 mg·kg -1DW -1、24.960%,小麥材料間籽粒Cd含量差異明顯。以籽粒Cd含量為聚類分析指標,綜合得到2年試驗中籽粒對Cd積累類型相同的小麥材料,12N551(M033)、濟麥22(M059)、蜀麥375(M075)、中梁22(M079)、30389(M092)、B7094(M094)、ML2652(M114)、G219-24(M116)、77782(M121)、南農Ozy23(M123)、省C90097(M124)、Pm99915-1(M126)、南農02y393(M127)、省CXK027-4(M129)、02Y23(M131)、良麥2號(M139)16份小麥材料籽粒具有低Cd積累的特性,且在年際間具備較好的重現性或穩定性。土培條件下,16份籽粒Cd低積累型小麥材料籽粒Cd含量和產量均差異明顯,在1或4 mg·kg -1 Cd水平下,其籽粒Cd含量、籽粒產量變幅分別為0.286—0.910 mg·kg -1、3.199—7.716 g·plant -1和0.881—1.381 mg·kg -1、3.075—8.252 g·plant -1,籽粒Cd含量、籽粒產量變異系數分別為33.706%、24.044%和12.276%、30.351%,以其籽粒Cd含量、籽粒產量為聚類指標,獲得籽粒Cd含量低且產量較高的優勢材料12N551(M033)、中梁22(M079)、G219-24(M116)與良麥2號(M139)。與Cd高積累型材料抗銹3816(M060)、射1136(M073)相比,12N551(M033)、中梁22(M079)、G219-24(M116)良麥2號(M139)同一器官(根、莖葉或籽粒)Cd含量在4 mg·kg -1 Cd水平下均顯著高于1 mg·kg -1 Cd水平。在1或4 mg·kg -1 Cd水平下,籽粒Cd低積累型小麥材料12N551(M033)、中梁22(M079)、G219-24(M116)與良麥2號(M139)籽粒Cd含量均顯著低于籽粒Cd高積累型材料抗銹3816(M060)、射1136(M073),其對Cd的轉移能力較低,進而使籽粒Cd含量較低。 【結論】綜合大田試驗和土培試驗結果,12N551(M033)、中梁22(M079)、G219-24(M116)和良麥2號(M139)具有籽粒Cd含量低且產量較高的優勢,且在不同年際間、不同試驗方式下籽粒Cd積累穩定性較好,具備可用于中輕度Cd污染農田種植的潛力,可作為小麥籽粒Cd低積累遺傳特性的研究材料。

    AtNEK6在棉花旱鹽脅迫響應中的功能分析
    范鑫,趙雷霖,翟紅紅,王遠,孟志剛,梁成真,張銳,郭三堆,孫國清
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4230-4240.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.002
    摘要 ( 254 )   HTML ( 38 )   PDF (3938KB) ( 262 )   收藏
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    【目的】AtNEK6是在擬南芥中發現的一種NIMA相關激酶,在擬南芥中過表達AtNEK6能夠促進植物的生長發育,提高植物的耐鹽耐旱性。通過將AtNEK6轉化棉花,研究其在抗逆中的分子機理,為培育耐旱耐鹽堿棉花新品種提供理論基礎和種質資源。【方法】采用農桿菌轉化法,將來源于擬南芥的AtNEK6導入棉花,通過實時熒光定量PCR分析轉基因株系中AtNEK6的表達量;通過觀察轉基因植株表型和掃描電鏡觀察細胞表皮細胞,分析轉基因棉花的生長發育情況;利用甘露醇和NaCl模擬干旱處理和鹽處理分析轉基因棉花的耐鹽耐旱能力,通過測定相關生理指標,鑒定AtNEK6對轉基因棉花耐逆的貢獻。【結果】利用卡那霉素篩選獲得轉基因幼苗,通過PCR鑒定獲得10個不同的轉基因株系;利用qRT-PCR分析篩選出表達量較高的L7、L17、L25株系。正常條件下,與野生型相比,轉基因棉花的株高增高、葉面積增大,生長發育得到了促進,通過掃描電鏡觀察發現轉基因棉花葉片的細胞表面積與野生型并無明顯差異,細胞周期相關基因CYCB1;1CYCA3;1及生長發育相關基因GhGRF5GhEODGhAN3GhEBP1的表達量均上調。通過耐鹽耐旱性分析,正常條件下,與野生型相比,轉基因株系的根長、鮮重和干重均無明顯差異,僅側根數增多;在250 mmol·L -1甘露醇處理條件下,轉基因株系的根長、側根數、鮮重和干重均顯著高于野生型,表現出更好的生長狀態;在200 mmol·L -1NaCl處理條件下,轉基因株系的側根數、鮮重和干重均顯著高于野生型,相比于野生型生長狀態更好。溫室中正常生長1月齡的轉基因棉花,在300 mmol·L -1甘露醇處理條件下,轉基因植株的SOD活性比野生型提高了0.65倍、0.42倍和1.45倍,CAT活性提高了0.65倍、0.64倍和0.42倍,MDA含量降低了0.51倍、0.41倍和0.22倍;250 mmol·L -1NaCl處理結果與甘露醇類似,轉基因棉花的耐鹽生理指標均優于野生型。另外,相關脅迫響應基因GhAREBGhDREBGhNCEDGhLEA5在轉基因棉花中的表達量均顯著高于野生型棉花。 【結論】AtNEK6通過參與細胞周期和生長發育的調控過程促進棉花的生長發育,同時提高棉花在逆境中的耐鹽耐旱性。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    干旱脅迫對蠟質含量不同小麥近等基因系光合特性的影響
    楊彥會,馬曉,張子山,郭軍,李月楠,梁英,宋健民,趙世杰
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4241-4251.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.003
    摘要 ( 194 )   HTML ( 10 )   PDF (1993KB) ( 223 )   收藏
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    【目的】探討葉片蠟質含量對干旱脅迫下小麥光合特性的影響。【方法】本研究以一對小麥近等基因系多蠟質品系JM205和少蠟質品系JM204為試驗材料,將二者種植在同一盆中,在人工氣候室采用逐漸干旱的方式模擬田間干旱過程中的土壤水分變化。隨著干旱處理時間的延長,土壤相對含水量逐漸降低,同步測定了不同土壤相對含水量下小麥旗葉的水勢、光合氣體交換參數及熒光參數。【結果】輕度干旱脅迫(土壤相對含水量在60%—49%)下,多蠟質品系JM205與少蠟質品系JM204旗葉的光合速率(Pn)無顯著差異,隨著干旱程度的加重,多蠟和少蠟質品系的光合速率都逐漸降低,但少蠟質品系JM204下降幅度更大。在中度干旱脅迫(土壤相對含水量在49%—32%)下,多蠟質品系比少蠟質品系具有較高的水勢和較大的氣孔開度,因此CO2供應充足,光合速率更高;少蠟質品系的PSII實際光化學效率(ΦPSⅡ)和最大光化學效率(Fv/Fm)較多蠟質品系下降更快,說明少蠟質品系PSII電子傳遞受阻情況和光抑制比多蠟質品系更嚴重;快速葉綠素熒光動力學曲線參數分析(JIP-test)發現PSII電子傳遞受阻主要是因為受體側QA到QB電子傳遞限制。在重度干旱脅迫(土壤相對含水量下降到32%以下)時,多蠟質與少蠟質品系的水勢和光合能力都大幅下降且二者間沒有明顯差異。【結論】本研究表明,多蠟質品系JM205在中度干旱脅迫(土壤相對含水量49%—32%范圍)下具有較高的光合優勢;本研究為小麥抗旱性選育與利用提供了理論依據,并對進一步的研究提供了建議。

    新疆產棉區高強棉纖維形成的纖維素累積特征及適宜溫度
    田景山,張煦怡,虎曉兵,隨龍龍,張鵬鵬,王文敏,勾玲,張旺鋒
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4252-4263.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.004
    摘要 ( 142 )   HTML ( 9 )   PDF (547KB) ( 125 )   收藏
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    【目的】新疆是我國主要產棉區,該區棉花生育后期氣溫下降快。明確生育后期溫度對棉纖維發育的影響,對新疆優質棉生產提供指導。【方法】采用分期播種、整段夜間增溫(棉纖維發育期)和階段夜間增溫(開花至纖維素快速累積期起始時間、纖維素快速累積期和纖維素快速累積期終止時間至吐絮)的方式,使棉纖維發育處于不同的溫度環境下,研究溫度對纖維素累積特征的影響及其相互關系。【結果】結果表明,棉纖維比強度受纖維素快速累積期持續時間(T)、開花至纖維素快速累積期起始時間的平均累積速率(V1)和纖維素最大理論含量(Wm)的顯著影響,其中棉纖維比強度與V1呈顯著二次曲線關系、與Wm呈極顯著線性關系。棉纖維發育期≥15℃有效積溫是影響纖維比強度的主要溫度因子,在開花至纖維素快速累積期起始時間內二者呈顯著負相關關系,在纖維素快速累積期則呈顯著正相關關系。自棉花開花至纖維素快速累積期起始時間內,較多的有效積溫使纖維素在這段時間的平均累積速率(V1)直線降低,這并不利于纖維比強度的提高。在纖維素快速累積期,≥15℃有效積溫的增加顯著提高了V1,纖維素快速累積期持續時間(T)隨有效積溫的增加而顯著延長,纖維比強度亦呈增加趨勢。若獲取≥30 cN/tex的纖維比強度,就需要V1維持在1.32%·d -1—1.76%·d -1,纖維素在鈴齡6.7—13.3 d進入快速累積期,快速累積期持續20.2—25.6 d,纖維素累積時間經歷39.0—46.9 d;在開花至纖維素快速累積期起始時間內需要≥15℃有效積溫5.6℃—96.3℃,在纖維素快速累積期則需要181.5℃—262.3℃。 【結論】棉纖維不同發育階段≥15℃有效積溫對V1影響的差異性是造成纖維比強度差異的主要原因,適宜V1有利于形成高強纖維。

    種植方式和密度對高粱群體結構和產量的影響
    肖繼兵,劉志,孔凡信,辛宗緒,吳宏生
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4264-4276.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.005
    摘要 ( 220 )   HTML ( 27 )   PDF (455KB) ( 310 )   收藏
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    【目的】種植方式結合種植密度是提高旱作區作物光能利用率、增加作物產量的有效途徑之一,在旱作農業生產中具有重要意義。通過研究不同種植密度和種植方式對高粱冠層結構的影響,為進一步挖掘遼西半干旱區高粱產量潛力提供理論依據。【方法】2016—2017年以釀造型高粱品種遼雜19號為試驗材料,采用二因素裂區試驗設計,主區為種植方式,設60 cm等行距種植(P1)和80 cm+40 cm寬窄行種植(P2),裂區為種植密度,分別為75 000株/hm 2(D1)、105 000株/hm 2(D2)、135 000株/hm 2(D3)、165 000株/hm 2(D4),3次重復。通過測定分析高粱群體植株形態指標、光合生理指標、地上部生物量,探究不同處理組合對高粱群體光合特性和產量形成的影響。 【結果】2年間同一種植方式下,高粱籽粒產量由大到小依次為D3>D2>D4>D1。2年平均產量,P2D2處理較P1D2處理增產5.02%,P2D3處理較P1D3處理增產6.96%,P2D1處理較P1D1處理減產0.27%,2017年P2D4處理較P1D4處理減產2.55%,所有處理組合中以P2D3處理產量最高,2年平均產量為10 267.14 kg·hm -2。隨種植密度的增加,株高、群體葉面積指數和葉向值呈增大趨勢,莖粗、莖粗系數、單株葉面積、莖葉夾角、透光率、葉綠素相對含量(SPAD值)、凈光合速率呈減小趨勢。在D2和D3處理下,P2處理較P1處理在莖粗系數、群體葉面積指數、透光率、SPAD值、凈光合速率等方面表現出一定的優勢。2年平均莖粗系數,P2D2處理較P1D2處理增加2.80%,P2D3處理較P1D3處理增加9.29%。。2年平均群體葉面積指數和平均凈光合速率,P2D2處理較P1D2處理分別增加3.17%和16.33%,P2D3處理較P1D3處理分別增加7.27%和17.57%。開花期和乳熟期,2年平均冠層底部透光率,P2D2處理較P1D2處理分別增加22.55%和15.81%,P2D3處理較P1D3處理分別增加37.45%和102.09%,冠層中部透光率P2D2處理較P1D2處理分別增加38.72%和8.16%,P2D3處理較P1D3處理分別增加56.59%和93.60%。開花期和乳熟期,2年平均SPAD值,P2D2處理較P1D2處理分別增加6.46%和5.41%,P2D3處理較P1D3處理分別增加8.75%和5.46%。在D2和D3處理下,2年間P2處理上層葉片相對挺直,葉面積較小,可以改善中下層葉片受光條件,下層葉片相對平展,葉面積較大,可以減少漏光損失,提高光能利用率。 【結論】適當提高種植密度是提升高粱產量的關鍵。適宜種植密度下,寬窄行種植較等行距種植可有效改善冠層透光率,增加群體葉面積指數,擴大光合面積,提高葉片尤其是中下層葉片光合性能,是實現作物群體結構和植株個體功能協同增益和產量提高的重要途徑。

    植物保護
    四川省草莓灰霉病菌對咯菌腈的抗性測定及其機制
    貢常委,秦旖曼,屈勁松,王學貴
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4277-4287.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.006
    摘要 ( 125 )   HTML ( 8 )   PDF (5453KB) ( 103 )   收藏
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    【目的】灰霉病是草莓生產過程中的一種重要病害,嚴重影響了其產量和品質。論文旨在明確四川省草莓灰霉病菌對咯菌腈的抗性頻率以及抗性機制,為草莓灰霉病的藥劑防治提供理論依據。【方法】2016—2017年從四川成都、德陽、眉山、樂山及雅安等地采集草莓灰霉病樣本,并分離純化得到188株草莓灰霉病菌菌株。采用區分計量法測定188株灰霉病菌對咯菌腈的敏感性水平,采用菌絲生長速率抑制法測定咯菌腈對代表性菌株的毒力和滲透壓敏感性,采用甘油銅比色法測定經咯菌腈處理的抗性菌株和敏感菌株甘油含量,采用分段測序對抗性菌株和敏感菌株Ⅲ型組氨酸激酶基因BOS1(BC1G_00374)擴增測序,采用Swissmodle和I-TASSER預測和評價突變對BOS1的結構影響。【結果】188株灰霉病菌菌株中有8株表現為高抗,9株為中抗,43株為低抗,其余表現為敏感;咯菌腈對代表性菌株的EC50介于0.03—0.62 μg·mL -1,代表性菌株的抗性倍數范圍為2.2—45.9。NaCl濃度在1.25—10 g·L -1可刺激敏感菌株生長,濃度在1.25—20 g·L -1范圍可刺激抗性菌株生長,但>40 g·L -1時則抑制菌絲生長,尤其對抗性菌株,抗性越高抑制作用越強;在正常條件下各代表性菌株甘油含量介于0.0025—0.0148 μg·mL -1,且菌株的甘油含量與咯菌腈抗性沒有明顯的關聯性,但在使用咯菌腈處理(0.1 μg·mL -1)抗性菌株和敏感菌株后,甘油含量均上升,且抗性菌株甘油含量上升幅度明顯低于敏感菌株。低抗菌株YAHY-13、CDCZ-2以及中抗菌株CDCZ-42在TAR和HAMP區域均發生突變,中抗菌株CDCZ-20和高抗菌株MYFC-10、CDCZ-43在TAR和REC區域均有突變,但CDCZ-20菌株在TAR區域位點是I365N,而兩株高抗菌株在TAR區域位點是I365S。不同突變位置對BOS1區域結構有不同程度的影響,其中F127S、I365N、I365S、V1136I、A1259T均處于BOS1區域結構的無規則卷曲,但TAR區域I365N和I365S使區域結構無規則卷曲發生整體偏移。 【結論】四川省已有部分地區草莓灰霉病菌對咯菌腈產生了抗性;相比敏感菌株,田間抗性菌株對滲透壓的耐受能力增加,但當濃度超過耐受范圍后對滲透脅迫高度敏感,藥劑脅迫下田間抗性菌株甘油含量增加量顯著小于敏感菌株;組氨酸激酶BOS1突變的位置和方式與灰霉病菌菌株對咯菌腈的抗性水平存在必然聯系。

    彩色稻對稻縱卷葉螟的發生危害程度及其卵寄生蜂寄生行為的影響
    鄭許松,田俊策,侯建軍,呂仲賢
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4288-4296.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.007
    摘要 ( 101 )   HTML ( 6 )   PDF (431KB) ( 84 )   收藏
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    【目的】應用彩色稻進行田間彩繪是創意農業的重要組成部分,但這可能影響水稻病蟲害的發生和危害。本研究旨在探明彩色稻對水稻主要食葉害蟲稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)及其卵寄生蜂的影響,為創意農業稻田稻縱卷葉螟的防治提供理論依據。【方法】比較稻縱卷葉螟在紫色稻、黃色稻和常規稻(對照)上的生物學特性,包括幼蟲及蛹的歷期、幼蟲及蛹的存活率、蛹重和性比等;比較稻縱卷葉螟成蟲在彩色稻和常規稻之間的產卵選擇性;比較稻縱卷葉螟的重要卵寄生蜂螟黃赤眼蜂(Trichogramma chilonis)和稻螟赤眼蜂(T. japonicum)對彩色稻和常規稻上稻縱卷葉螟卵的寄生選擇性,并在大田條件下調查彩色稻稻田和用紫色稻寫字的創意稻田中稻縱卷葉螟的發生情況。【結果】室內試驗結果表明,稻縱卷葉螟趨向于在彩色稻上產卵,在彩色稻上的產卵百分比達60%以上,顯著高于常規稻,同時稻縱卷葉螟在彩色稻上的生態適應性高于常規稻,用紫色稻和黃色稻葉片飼養的稻縱卷葉螟幼蟲存活率和蛹存活率均顯著高于常規稻。彩色稻對稻縱卷葉螟的發育歷期、蛹重和性比無顯著影響。不同赤眼蜂對不同水稻品種上稻縱卷葉螟卵的寄生選擇性有差異,螟黃赤眼蜂偏向寄生紫色稻上的卵,對黃色稻的選擇性最低,但寄生率無顯著差異;而稻螟赤眼蜂偏向寄生綠色常規稻上的稻縱卷葉螟卵,對紫色稻上稻縱卷葉螟卵的選擇性最低。3種水稻同時存在的情況下,稻螟赤眼蜂對常規稻上稻縱卷葉螟卵的寄生率是紫色稻上的4.3倍,是黃色稻上的2.1倍。在大田情況下,紫色稻和黃色稻稻田中稻縱卷葉螟卷葉率和幼蟲密度顯著高于常規稻田,紫色稻的稻縱卷葉螟卷葉率最高,為15.3%,是常規稻的10.9倍,黃色稻的3倍;紫色稻和黃色稻的稻縱卷葉螟殘蟲率分別為4.5%和3.3%,也顯著高于常規稻(1.1%)。以紫色稻進行田間彩繪時,紫色稻上的稻縱卷葉螟卷葉率均在6%以上,顯著高于常規稻田(4%以下)。【結論】彩色稻相對于常規水稻更易于吸引稻縱卷葉螟危害,且稻縱卷葉螟在彩色稻上的生態適應性高于常規稻,而稻螟赤眼蜂對紫色稻上稻縱卷葉螟卵的選擇性最低,不利于紫色稻上稻縱卷葉螟的生物防控。在利用彩色稻進行創意農業稻田彩繪時應充分考慮其負面的生態影響,并制定針對性防治策略。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    我國1:5萬土壤圖數據庫的質量控制
    徐愛國,張認連,田有國,冀宏杰,張懷志,龍懷玉
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4297-4305.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.008
    摘要 ( 130 )   HTML ( 8 )   PDF (398KB) ( 118 )   收藏
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    【背景】具有時空維度的土壤大數據可為農業、環境、國土等部門了解、研究和管理土壤與環境提供數據支撐。歷史上完成的紙質土壤調查圖件和資料則是構建土壤時空數據庫的重要基礎。由于不同地區、不同時期土壤圖成圖標準差異較大,構建高質量土壤時空大數據,對異源、異質的非標準化土壤圖資料的整理必須進行質量控制。【目的】本研究的目的是解析我國各地異源土壤普查原始圖件狀況,弄清其數字化整合建庫中的質量控制關鍵問題,探索相應的技術指標與規范,為構建大比例尺土壤圖數據庫提供質量保障。【方法】通過分析我國土壤普查圖件資料狀況,結合我國數字地形圖質量控制方法,制定了精度指標,對土壤圖數據庫實現地理精度質量控制;對比分縣土壤圖中的土壤名稱和現有國家標準土壤分類,實現全庫土壤類型名稱的修編、編碼;通過拓撲檢查完成土壤圖空間數據庫結構統一,以統一境界實現境界標準化。【結果】利用異源大比例尺土壤圖構建大區域土壤圖數據庫的質量控制主要包括數字化地理精度控制、土壤要素提取標準化、全圖整合賦碼三大部分。其中數字化地理精度控制包括紙圖掃描精度、定位坐標系、不同地形圖幅的幾何校正精度、幾何校正控制點的選取和點數規定。土壤要素提取標準化主要包括土壤要素與非土壤要素采集與核準、空間要素分類碼、圖層與圖幅的標準化。全圖整合賦碼包括土壤類型名稱的修編、編碼和行政邊界標準化,針對原始分縣土壤圖土壤名稱的不規范命名,特別是土類的不規范命名,遵照國家標準中的土類名稱,借鑒分縣土壤志剖面記載、省級和國家級分類匯總文獻和著作,將300余個不規范土類命名修編為60個國家標準命名;采用層次編碼方法,按照土綱、土類至土種的五級編碼實現全庫每個土壤類型的唯一編碼;采用國家標準境界實現行政邊界的無縫連接,并在此基礎上實現了土壤圖空間庫存儲單元由分縣轉換為1:5萬標準分幅。【結論】利用異源大比例尺非標準土壤圖資料構建大區域的土壤圖數據庫,其質量控制的關鍵為數字化地理精度控制、土壤要素標準化、全圖整合賦碼。針對這三個問題構建的質量控制方法和相應指標,符合我國土壤普查圖件數字化建庫實際情況,為建設覆蓋我國全域的土壤圖數據庫提供了質量保障。采用這一方法,建立了1:5萬土壤圖數據庫共計13 240個,1:5萬標準分幅,涉及1 688個縣市和國營農場。本文還討論了本研究成果的現狀并展望其拓展方向,期望通過結合土壤理化性狀信息,為進行土壤長效性質數據挖掘研究提供數據基礎。

    不同改良劑對黃棕壤和紅壤上白菜生長及土壤肥力影響的差異
    呂波,王宇函,夏浩,姚子涵,姜存倉
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4306-4315.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.009
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    【目的】分析對比黃棕壤和紅壤上施用不同改良劑對白菜生長狀況及土壤肥力影響的差異,為改良劑的合理利用提供依據。【方法】以生物炭(C)、腐殖酸鉀(HA-K)和生石灰(CaO)為試驗材料,不施改良劑為對照,分別以黃棕壤和紅壤為供試土壤,通過土培盆栽試驗,研究不同改良劑對白菜的生物量、養分含量、可溶性蛋白和丙二醛含量的影響,以及對不同土壤pH、養分含量、交換性鋁含量和酶活性的差異。【結果】(1)與對照相比,黃棕壤和紅壤上施用生物炭和生石灰均能促進白菜生長,增強其抗性,主要是提高了白菜產量、葉片氮磷鉀養分含量及積累量、可溶性蛋白含量,顯著降低丙二醛含量。但黃棕壤和紅壤上施用腐殖酸鉀對白菜生長影響不同,黃棕壤上施用腐殖酸鉀使得白菜產量顯著增加,達到25.93 g/株,然而紅壤上施用腐殖酸鉀對白菜的生長無明顯改善,產量僅為0.18 g/株。(2)3種改良劑對黃棕壤和紅壤的肥力效應不同,與對照相比,生物炭增加土壤pH、有效磷、速效鉀、有機質含量以及脲酶與酸性磷酸酶活性,顯著降低堿解氮和交換性鋁含量,對土壤蔗糖酶活性無顯著影響,土壤肥力得以增強,其中黃棕壤的pH 增加1.39個單位,交換性鋁含量減少了89.3%,有機質含量提高了168.4%;紅壤的pH增加0.82個單位,交換性鋁含量降低了93.9%,有機質含量提高了775.6%。對于施用腐殖酸鉀和生石灰,二者均顯著提高土壤pH及蔗糖酶活性,減少交換性鋁含量,但腐殖酸鉀對有效磷、速效鉀、有機質含量以及脲酶與酸性磷酸酶活性無顯著影響,顯著降低堿解氮含量,交換鋁含量依然很高;而施用生石灰降低土壤堿解氮、速效鉀、有機質含量,對有效磷含量、脲酶與酸性磷酸酶活性無顯著影響。【結論】不同改良劑對兩種類型土壤上白菜生長與土壤肥力的影響有較大差異,生物炭和生石灰能改善兩種土壤肥力和提高白菜的產量,而腐殖酸鉀在黃棕壤中的施用效果好于紅壤。

    基于模型集成的中國耕地非農化影響因素及其時空特征研究
    崔許鋒,馬云夢,張光宏
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4316-4327.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.010
    摘要 ( 103 )   HTML ( 9 )   PDF (1354KB) ( 114 )   收藏
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    【目的】揭示耕地非農化影響因素作用的時空特征,為耕地資源保護和利用政策制定提供決策支撐。【方法】研究采用2006—2015年耕地非農化的面板數據,通過構建“一般回歸模型-面板模型-地理加權回歸模型-時空加權回歸模型”模型集成(簡稱OPGT),對耕地非農化影響因素進行計量分析。【結果】一般回歸模型、地理加權回歸模型(GWR)和時空加權回歸模型(GTWR)估計結果顯示,城鎮人口增長、固定資產投資、經濟發展水平、耕地資源稟賦和產業結構變量均通過顯著性檢驗;耕地非農化莫蘭指數(Moran’s I)為0.740,并且通過1%水平上顯著性檢驗,表明耕地非農化具有顯著的空間正相關性;采用一般回歸模型、GWR、GTWR模型估計,方程擬合優度分別為0.689、0.785、0.858,加入時空權重信息的GWR和GTWR模型方程解釋能力有顯著提升;GWR和GTWR模型方程結果顯示,耕地非農化影響因素彈性系數存在時空非平穩特征;空間分析顯示,城鎮人口增長和耕地資源稟賦對耕地非農化影響在經向上呈現出由西向東遞減的狀態,在緯向上呈現出倒“U”型狀態,固定資產投資與經濟發展水平對耕地非農化的影響程度在經向上呈現出由西向東遞增的特征,在緯向上呈現出“U”型特征,產業結構對耕地非農化的影響程度在經向上由西向東遞增,在緯向上由北向南遞減;時序分析顯示,城鎮人口增長、固定資產與經濟發展水平投資系數呈現減小的趨勢,耕地資源稟賦系數有所增大,產業結構系數在部分省域有所降低。【結論】(1)OPGT是一個有機整體,各部分相互檢驗、互為補充,可以更加細致的刻畫因素的時空作用;(2)耕地非農化因素總體作用強度方面,彈性系數最大的是產業結構,其次為經濟發展水平、固定資產投資和耕地資源稟賦,最小為城鎮人口增長;(3)空間特征方面,城鎮人口增長和耕地資源稟賦總體呈現出由西向東遞減的趨勢,而固定資產投資、經濟發展水平和產業結構呈現出由西向東遞增的趨勢;(4)時序演變特征方面,城鎮人口增長、固定資產與經濟發展水平投資對耕地非農化的影響作用呈現下降趨勢,耕地資源稟賦與耕地非農化關聯性趨于增強,產業結構的影響雖在部分省域有所降低,但其整體影響程度仍然相對較高。

    園藝
    甘藍BoSPx的克隆與表達分析
    王玉奎,白曉璟,廉小平,張賀翠,羅紹蘭,蒲敏,左同鴻,劉倩瑩,朱利泉
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4328-4338.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.011
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    【目的】自交不親和性(self-incompatibility,SI)是顯花植物在長期進化過程中形成的限制自交衰退、促進雜交優勢的一種復雜而完善的重要遺傳機制。通過對SI與鈣共響應新基因BoSPx的克隆、時空特異性表達分析和篩選與其互作的蛋白,并對BoSPx在自花授粉后刺激柱頭的響應機制進行研究,以期為甘藍SI的深入研究提供依據。【方法】采用轉錄組測序、自花和異花授粉后差異篩選以及PCR克隆獲得BoSPx。利用DNAMAN軟件和Smart軟件進行氨基酸序列比對和保守結構域分析,通過Expasy在線軟件預測BoSPx蛋白分子量、等電點、二級結構和跨膜結構域;采用MEGA6.0軟件中的鄰接法構建BoSPx蛋白的系統發育樹,并推測BoSPx蛋白在甘藍自花授粉后的功能。利用RT-PCR技術進行組織特異性表達分析,通過qRT-PCR檢測自花和異花授粉后BoSPx的相對表達量。構建GFP表達載體,共聚焦顯微鏡觀察BoSPx的亞細胞定位;酵母雙雜交技術尋找其相互作用的蛋白。【結果】克隆獲得一個新基因——BoSPx,其含有1個外顯子,無內含子,是單外顯子結構。BoSPx的開放閱讀框為396 bp,編碼具有131個氨基酸殘基的蛋白質。理論等電點pI為4.54,是一種親水性蛋白,沒有信號肽和跨膜域,含有3個保守的EF-hand模體(第48—60、64—80和81—96位)。BoSPx起始密碼子上游啟動子序列500 bp左右含有生長素響應應答元件。BoSPx在開花前1—2 d的柱頭、萼片、葉片、花藥、花瓣中均有表達,在柱頭中表達量最高,并且在自花和異花授粉的柱頭中表達量都是先升高后降低,在自花授粉15 min時表達量達到最高,而后急劇下降,下降的低值與開花前1—2 d的柱頭峰值相當。亞細胞定位分析表明BoSPx蛋白定位于細胞核和細胞質中。酵母雙雜交結果表明BoSPx與SRKARC1之間無相互作用,但與生長素家族蛋白BoSAUR71和BoPID均能互作。【結論】BoSPx受自花授粉顯著誘導表達,可能是受生長素調節的鈣結合蛋白,對SI和鈣產生共響應;該蛋白具有多組織表達和核質同在的特性,表明BoSPx可能參與SRK-ARC1-ExO70A1途徑以外的未知信號通路。

    蘋果赤霉素氧化酶基因MdGA2ox8的克隆及功能分析
    李飛鴻,侯應軍,李雪涵,余心怡,渠慎春
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4339-4351.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.012
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    【目的】從‘蘇帥’蘋果(Malus domestica)中分離克隆赤霉素氧化酶基因MdGA2ox8的開放閱讀框(ORF),分析其序列特征及在蘋果中的組織表達特異性,通過在煙草中過表達MdGA2ox8研究其對煙草生長發育的影響,為該基因功能分析及應用提供理論參考。【方法】采用RT-PCR方法從蘋果中克隆出MdGA2ox8的ORF區。利用NCBI、DNAMAN和Pfam在線軟件進行氨基酸序列比對和保守結構域分析;利用Expasy在線軟件對MdGA2ox8氨基酸組成、分子量、等電點進行分析;利用SignalP和TMHMM Server V.2.0分別在線分析蛋白質的信號肽和預測蛋白質的跨膜結構域;利用MEGA 7.0軟件構建系統進化樹。采用實時熒光定量PCR(RT-qPCR)方法檢測MdGA2ox8在蘋果不同組織中的表達量。構建MdGA2ox8過表達載體,采用農桿菌介導的遺傳轉化技術將MdGA2ox8導入煙草中,獲得具有潮霉素抗性的轉基因煙草植株,通過GUS染色、基因組PCR和RT-PCR鑒定轉基因陽性植株;將野生型和轉基因煙草移栽后,在第一朵花開放時測定轉基因煙草的株高、節間長度和葉片長寬比以及煙草葉片葉綠素含量,激素GA1和GA4含量,并通過RT-qPCR方法分析煙草中相關基因的表達水平。【結果】成功克隆并獲得了長為1 122 bp的MdGA2ox8 ORF區,編碼373個氨基酸殘基,蛋白相對分子質量為42.8 kD,理論等電點為5.44,不穩定系數為49.73,具有GA2ox的保守結構域DIOX_N和20G-Fell_Oxy,但無明顯疏水區,無跨膜區,無信號肽,為非分泌蛋白。序列系統進化分析結果顯示MdGA2ox8與白梨GA2ox8親緣關系最近。RT-qPCR結果表明,MdGA2ox8在蘋果各組織中差異表達,在花中的表達量最高,其次為老葉>幼葉>韌皮部,在木質部和幼果中幾乎不表達。將MdGA2ox8轉入模式植物煙草中,獲得了5個轉基因陽性株系。與野生型相比,過表達MdGA2ox8煙草植株GA4含量降低,GA1含量有所升高,其中野生型和轉基因煙草GA1平均含量分別為1.26和1.75 ng·g -1,GA4平均含量分別為5.43和1.07 ng·g -1。與野生型相比,轉基因煙草植株GA1和GA4總含量降低,使植株節間縮短、矮化以及花期推遲,其中野生型和轉基因煙草植株平均高度分別為38.50和7.36 cm,節間長度分別為9.5和3.3 cm;轉基因煙草葉片顏色深綠,葉片長寬比降低。煙草內源赤霉素合成途徑相關基因NtGA3ox1NtGA3ox2的表達水平受MdGA2ox8的正反饋調節。 【結論】獲得蘋果赤霉素氧化酶基因MdGA2ox8的開放閱讀框,MdGA2ox8具有組織表達差異性。MdGA2ox8過表達煙草植株中GA1和GA4總含量降低,導致植株節間長度縮短、植株矮化。

    食品科學與工程
    牛肉及其中式加工品中豬肉成分的定性、定量檢測方法研究
    朱揚,劉永峰,魏燕超,申倩,王一凡
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4352-4363.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.013
    摘要 ( 140 )   HTML ( 11 )   PDF (2095KB) ( 68 )   收藏
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    【目的】建立牛肉及中式加工品中豬肉成分的定性、定量檢測方法,保障牛肉產品的純正性。【方法】提取豬肉及不同加工豬肉制品中的豬基因組DNA,通過DNA質量檢測,PCR擴增,靈敏度試驗,分析加工方式對豬DNA質量、靈敏度和檢測限的影響;制備生牛肉和經干、蒸、煮、燉、煎、炸、烤制處理的牛肉制品中摻入不同比例(10%、5%、1%、0.1%)豬肉的二元混合肉,進行普通PCR和熒光定量PCR定性定量檢測,探索DNA在摻假鑒別中的應用。【結果】不同加工方式下豬DNA質量檢測結果顯示,不同加工方式顯著影響DNA純度(P<0.05),生豬肉及7種豬肉制品中DNA純度(A260nm/A280nm)范圍為1.893—1.977,高于理論值1.8;DNA含量范圍為110—277 μg·g -1,經加工處理的豬肉制品的DNA含量顯著高于生豬肉處理組(P<0.05);瓊脂糖電泳結果發現,放置6個月后生豬肉和7種肉制品的DNA嚴重降解,但生豬肉依然能獲得一些不清晰的長片段DNA,而7種肉制品的豬DNA全部降解為小片段DNA,說明長時間放置和熱處理明顯影響了豬DNA的完整性;豬肉制品中DNA的降解雖然嚴重,經普通PCR擴增線粒體基因,所有樣品的PCR產物均呈現為清晰且單一的條帶,可見從加工肉制品中提取的DNA可以開展靈敏度試驗和摻假檢測試驗;靈敏度試驗結果顯示普通PCR是高度敏感的,經10倍梯度稀釋,8個試驗組樣品中提取的豬DNA最低檢測限均為0.005 ng;熒光定量PCR擴增豬DNA所得Ct值形成的標準曲線也具有良好的線性關系,其標準曲線斜率處在-3.1—-3.7,決定系數R 2值均大于0.99,PCR擴增效率處在89%—100%,且定量PCR最低能夠檢測出0.005 ng的豬DNA。摻假樣品定性定量PCR檢測結果顯示,除炸制混合肉(為1%)外,混合生肉及其他6種混合肉制品的定性檢測試驗最低檢測限均為0.1%,說明普通PCR可檢測微量的豬肉成分;混合肉的定量試驗中根據不同摻假比例所建立的8個試驗組標準曲線的決定系數R 2>0.99,斜率為-3.1—-3.6,各曲線均具有良好的線性關系,可以實現牛肉中豬肉成分的定量檢測;對比生肉與肉制品的定量結果,混合生肉與混合肉制品的標準曲線的截距之間存在約0.01—0.6個循環數的差異【結論】不同加工處理能夠顯著影響肉中DNA的含量、純度和完整性,但不影響肉制品中DNA的檢測限和靈敏度,普通PCR和定量PCR均可以檢測到極微含量的摻假肉成分。可見,基于PCR技術的檢測方法靈敏度高、速度快、特異性強,定量檢測標準曲線有較高的線性相關性和擴增效率,可為肉類行業質量控制和檢驗計劃以及驗證標簽聲明提供可靠的依據,可應用于一些商業樣品,以保證肉制品的純正性。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    日循環變化偏熱環境對肉雞血清腦腸肽和盲腸菌群多樣性的影響
    常雙雙,李萌,厲秀梅,石玉祥,張敏紅,馮京海
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4364-4372.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.014
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    【目的】應激可改變畜禽腦腸軸功能,同時改變腸道菌群結構,其中熱應激是影響畜禽健康最為主要的環境影響因素之一。研究日循環變化偏熱環境對肉雞血清腦腸肽和盲腸菌群多樣性的影響,為肉雞健康養殖提供理論依據。【方法】選取22d健康、體重相近愛拔益加(AA)肉雞120只,隨機分成2個處理組,每組6個重復,每個重復10只雞(公母各5只)。將2個處理組的肉雞轉入環境控制艙,在環境溫度為21℃,相對濕度為60%的條件下適應7d。29d時開始正式試驗,試驗組環境溫度采用24h循環變溫(26℃—29℃—32℃—29℃—26℃),相對濕度為60%;對照組環境溫度為21℃,相對濕度為60%,試驗條件維持至試驗結束,共計14d。分別于試驗第7和14天,每組隨機選取6只肉雞(公母各半,每個重復1只肉雞),肉雞采用靜脈采血,采用ELISA測定血清中5-HT、VIP、SP的含量。同時用無菌收集盲腸內容物,將同一處理組的6個樣品迅速混勻,裝置無菌離心管中,液氮速凍,-80℃保存備用。采用16S rDNA的PCR-DGGE分子技術,結合共性和特異性條帶割膠回收DNA進行克隆和測序,分析日循環變化偏熱環境對肉雞血清腦腸肽和盲腸菌群多樣性的影響。【結果】(1)試驗第7天時,日循環變化偏熱環境組肉雞血清5-HT含量顯著高于對照組(P<0.05);而對照組和日循環變化偏熱環境組肉雞VIP和SP并無顯著差異。試驗第14天時,日循環變化偏熱環境組肉雞血清VIP含量顯著低于對照組(P<0.05),對照組和日循環變化偏熱環境組肉雞血清5-HT和SP并無顯著差異。(2)試驗第7天,日循環變化偏熱環境組肉雞盲腸細菌條帶數低于對照組,第14天日循環變化偏熱環境組與對照組細菌條帶數相同,但日循環變化偏熱環境組肉雞盲腸菌群多樣性下降。(3)對照組和日循環變化偏熱環境組肉雞盲腸共性菌群為Clostridium josuiBacteroides vulgatus、Parabacteroides johnsoniiBacteroides doreiRuminococcus flavefaciens;而日循環變化偏熱環境組利于Parabacteroides johnsoniiBacteroides dorei的生長,抑制Intestinimonas butyriciproducenSubdoligranulum variabile的定植。【結論】(1)日循環變化偏熱環境組與對照組相比,試驗第7天肉雞血清5-HT的含量增加;試驗第14天肉雞血清VIP的含量下降;SP無顯著差異。(2)日循環變化偏熱環境影響肉雞盲腸菌群結構和多樣性。

    鴨胚胎發育中后期胸肌發育阻滯的RNA-seq分析
    劉宏祥,徐文娟,朱春紅,陶志云,宋衛濤,章雙杰,李慧芳
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4373-4386.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.015
    摘要 ( 105 )   HTML ( 5 )   PDF (1210KB) ( 71 )   收藏
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    【目的】選擇兩個中國地方品種高郵鴨和金定鴨,對鴨胚胎發育中后期胸肌進行轉錄組分析研究,旨在探明胸肌發育阻滯的分子變化機制,為鴨骨骼肌調控機理研究打下基礎。【方法】在21胚齡和27胚齡兩個時間點,分別解剖高郵鴨、金定鴨各3只,采集胸大肌,提取總RNA構建文庫,利用Illumina的HiseqTM2000進行高通量測序,并利用生物信息學方法進行差異表達基因挖掘、基因功能注釋等分析,探討21胚齡和27胚齡兩個時間點之間胸肌發育阻滯的分子機制。【結果】高郵鴨、金定鴨21胚齡和27胚齡胸大肌組織RNA-seq質量Q20均在94%以上,Q30均在89%以上,測序得到的結果可靠,可用于后續分析。RNA水平相關性檢查和基因mRNA表達量聚類圖結果都表明,21胚齡(27胚齡)高郵鴨和金定鴨之間表達模式的相關性高于高郵鴨(金定鴨)21胚齡和27胚齡之間的表達模式。不同品種內時間點之間的差異基因數量(高郵鴨6 128個,金定鴨6 452個)遠多于同一時間點不同品種間的差異基因數量(21胚齡522個,27胚齡299個)。qRT-PCR驗證試驗結果與RNA-seq分析結果相關性較強。通過GO和KEGG富集分析發現,高郵鴨、金定鴨胸肌在21胚齡到27胚齡階段,能量代謝相關基因(主要為輔酶Q相關基因、ATP酶合成相關基因和細胞色素C相關基因)均顯著上調,DNA復制和細胞周期相關基因(主要為微型染色體維持蛋白(MCM)相關基因、復制因子C(RFC)相關基因)均顯著下調。相關基因表達的變化可能與此階段成肌細胞增殖速度減慢,逐漸退出細胞周期開始準備下一階段融合成多核肌管并形成肌纖維有關。對肌肉生長發育相關的關鍵基因分析發現,促進肌肉生長的IGF1和誘導成肌細胞末端分化的MyoG顯著下調,促進肌纖維分化融合的MUSTN1基因、誘導肌祖細胞向成肌細胞轉化的MyoD1基因顯著上調。【結論】鴨胚胎中后期胸肌發育過程中大量基因差異表達。其中能量代謝相關基因的上調和DNA復制、細胞周期相關基因的下調,以及肌肉發育相關基因MUSTN1顯著上調,IGF1、MyoG等顯著下調,可能與鴨胚胎中后期胸肌發育阻滯現象密切相關。

    蜜蜂免移蟲技術研究與應用
    張波,吳小波,廖春華,何旭江,顏偉玉,曾志將
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4387-4394.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.016
    摘要 ( 107 )   HTML ( 4 )   PDF (2932KB) ( 51 )   收藏
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    【目的】在養蜂生產中,養蜂者進行蜂王漿生產和人工培育蜂王時,都需要人工移蟲。人工移蟲對養蜂者視力和熟練程度有較高要求,特別是隨著我國勞動力成本的上升和養蜂者老齡化,人工移蟲是養蜂生產亟需解決的一個技術瓶頸。在國家蜂產業技術體系連續十年資助下,筆者團隊一直在從事蜜蜂免移蟲技術研究工作,旨在解決人工移蟲問題,為蜜蜂科學飼養提供技術支撐。【方法】根據蜜蜂生物學特性和仿生學原理,設計一種食品級塑料空心工蜂巢礎,在空心巢房位置設計有與其對接的托蟲器(或單個托蟲器)。當空心巢礎造好巢脾后,讓蜂王在巢脾上產卵,取出托蟲器(或單個托蟲器)并安裝在底座帶孔的王臺上,即可進行蜂王漿生產(或育王)。利用改進設計后的第10代免移蟲蜂王產卵器,以意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)為試驗材料,檢驗第10代蜜蜂免移蟲技術在蜂王漿生產和人工培育蜂王中的可行性。首先利用有分蜂熱蜂群緊縮巢脾,讓工蜂造好10—12張人工塑料空心巢礎脾,再進行免移蟲產漿和免移蟲育王試驗。免移蟲產漿試驗主要測定單王群、雙王群、多王群(4只蜂王)的產卵率,以及產漿時王臺接受率;免移蟲育王試驗采用單王群產卵6 h,同時以人工移蟲育王為對照,比較免移蟲以卵育王和人工移蟲育王兩種方法培育的蜂王初生重和卵巢管數差異。【結果】工蜂能在人工塑料空心工蜂巢礎上造好完整的巢脾,同時蜂王可在造好的巢脾上產卵。單王群產卵、雙王群產卵、多王群(4只蜂王)產卵的產卵率分別為91.24%、92.45%和91.29%,產漿時王臺接受率分別為91.12%、92.63%和90.19%,三者均不存在顯著性差異(P>0.05);免移蟲以卵育王和人工移蟲育王兩種方法培育的蜂王初生重分別為(256.31±3.75)mg和(243.43±2.05)mg,單側卵巢管數分別為(163.87±9.40)條和(154.77±6.74)條,兩者均存在顯著性差異(P<0.05)。【結論】本研究改進設計的第10代免移蟲蜂王產卵器,可以進行免移蟲蜂王漿生產和免移蟲以卵育王,值得在養蜂生產中推廣應用。

    簡訊
    中國啟動IAS1000計劃
    錢萬強,萬方浩
    中國農業科學. 2018, 51(22):  4395-4396.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.017
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