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當期目錄

    2019年 第52卷 第1期 刊出日期:2019-01-01
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    基于簇毛麥No.1026轉錄組的SSR序列分析及其PCR標記開發
    陳竟男,馬曉蘭,王振,李仕金,謝皓,葉興國,林志珊
    中國農業科學. 2019, 52(1):  1-10.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.001
    摘要 ( 487 )   HTML ( 68 )   PDF (1709KB) ( 273 )   收藏
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    【目的】 探究從前蘇聯引進的簇毛麥No.1026(Dv#4)的EST-SSR序列特征及其在染色體的分布,分析它們在不同簇毛麥間及與小麥間的多態性,為其進一步的研究與利用提供依據。【方法】通過Illumina HiSeq測序獲得No.1026植株的轉錄組序列,利用MISA軟件分析轉錄組SSR序列及特征,采用Primer 3設計SSR引物,隨機合成238對引物,對小麥中國春與簇毛麥Dv#4和引自英國劍橋的簇毛麥Dv#2的基因組DNA進行擴增,在瓊脂糖凝膠上分離評價擴增產物的多態性,并利用一套小麥-簇毛麥異染色體系進行擴增分析。【結果】 檢測了No.1026總長62.76 Mb的轉錄組序列,發現10 497個SSR位點,它們分布于8 735條Unigene上。在1—6個核苷酸的重復單元中,單、雙、三堿基的重復占95.85%,其中三核苷酸串聯重復數量最多,占SSR總數的50.33%,而CCG/CGG基序的重復占三核苷酸串聯重復的41.66%;單核苷酸重復是第二大類型,出現頻率為27.13%,其中A/T重復占單核苷酸重復的74.58%。二核苷酸重復類型的數量位列第三,占SSR總數的18.39%。在238對EST-SSR引物中,88對在中國春與簇毛麥(包括Dv#2和Dv#4)之間的擴增產物顯示多態性;8對只在簇毛麥和單一異染色體系擴增;4對可在簇毛麥和多個異染色體系中特異擴增;但多數可在簇毛麥中清晰擴增的引物不能在任何異染色體系中擴增,推測可能與簇毛麥基因組及染色體導入小麥過程中的變異有關;47對(19.74%)在2份不同來源的簇毛麥Dv#2和Dv#4之間的擴增產物呈現多態性。利用1對EST-SSR引物和1個EST-PCR標記檢測48個簇毛麥植株,證明多態性的SSR引物可有效用于檢測簇毛麥的異質性。【結果】 簇毛麥No.1026(Dv#4)的轉錄組中存在豐富的SSR序列,其中CCG/CGG、A/T和AG/CT等三核苷酸、單核苷酸和二核苷酸是其最主要的串聯重復基序。部分EST-SSR的側翼保守序列與單一或若干外源染色體特異相關聯,據此開發特異的分子標記,可用于跟蹤檢測小麥背景中特異的簇毛麥染色體或染色體片段。Dv#4與Dv#2間的部分EST-SSR具有多態性,提示2份不同來源簇毛麥的表達序列間存在一定程度的遺傳差異,因此,簇毛麥Dv#4值得進一步的發掘研究。

    大豆α-生育酚的遺傳與QTL分析
    梁慧珍,余永亮,許蘭杰,楊紅旗,董薇,譚政偉,李磊,裴新涌,劉新梅
    中國農業科學. 2019, 52(1):  11-20.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.002
    摘要 ( 206 )   HTML ( 7 )   PDF (1974KB) ( 115 )   收藏
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    【目的】 通過對大豆α-生育酚進行遺傳和QTL分析,研究其遺傳機制,定位其主效QTL,為高α-生育酚含量的大豆品種選育奠定遺傳學基礎。【方法】 以栽培大豆晉豆23為母本、山西農家品種大豆灰布支黑豆(ZDD02315)為父本雜交衍生的447個RIL作為供試群體構建遺傳圖譜,試驗群體及親本分別于2011年、2012年和2015年夏季在河南省農業科學院原陽試驗基地種植,冬季在海南省三亞南繁基地種植。田間試驗采取隨機區組設計,2次重復。從6個環境中每個家系選取15.00 g籽粒飽滿,大小一致的大豆種子,利用高效液相色譜法定性、定量測定樣品中的α-生育酚含量。采用主基因+多基因混合遺傳分離分析法和WinQTLCart 2.5復合區間作圖法,對大豆α-生育酚含量進行主基因+多基因混合遺傳分析和QTL定位。【結果】 基于主基因+多基因混合遺傳分離分析法,α-生育酚受4對主基因控制,遺傳基因分布在雙親中。4對主基因間加性效應值中3對為正值,表明這些基因來源于母本晉豆23;1對為負值,表明該對基因來源于父本灰布支黑豆;4對主基因之間相互作用的上位性效應表現為正值和負值的各有3對,說明不同基因間上位性效應對α-TOC的影響方向并不完全一致。環境因素引起的變異為0.13%—4.05%。表明α-TOC主要受4對主基因影響,受環境因素影響較小。采用WinQTLCart 2.5復合區間作圖(CIM)共檢測到17個影響α-生育酚的QTL,分布于第1、2、5、6、8、14、16、17共8條染色體中,單個QTL的貢獻率8.35%—35.78%,QTL主要表現為加性效應。qα-D1a-1同時在2011年原陽、2012年原陽和三亞、2015年原陽4個環境下檢測到,且均定位在第1染色體Satt320—Satt254標記區間19.79 cM處,解釋的表型變異分別為12.55%、12.01%和11.89%、12.61%,加性效應值0.119-0.132,增加α-TOC含量的等位基因來自母本晉豆23;qα-A2-1同時在2011年原陽和三亞、2015年原陽3個環境下檢測到,且均定位在第8染色體Sat_129—Satt377標記區間44.53 cM處,解釋的表型變異分別為23.18%和22.56%、23.01%,加性效應值-0.195—-0.180,增加α-TOC含量的等位基因來自父本灰布支黑豆。qα-D1a-1和qα-A2-1 2個QTL能夠穩定遺傳。【結果】 α-生育酚最適遺傳模型符合4MG-AI,即4對具有加性上位性效應的主基因遺傳模型。其遺傳主要受4對主基因影響,受環境因素影響較小。檢測到α-生育酚的2個穩定主效QTL,Satt320—Satt254和Sat_129—Satt377是共位標記區間。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    基于超像素分割的田間小麥穗數統計方法
    杜穎,蔡義承,譚昌偉,李振海,楊貴軍,馮海寬,韓東
    中國農業科學. 2019, 52(1):  21-33.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.003
    摘要 ( 163 )   HTML ( 14 )   PDF (5816KB) ( 139 )   收藏
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    【目的】 小麥穗數是產量構成的重要因素。通過圖像處理技術快速準確地統計小麥穗數,為作物長勢監測和產量估測提供重要依據。【方法】 本研究以經氮肥梯度處理后不同長勢的小麥為研究對象,首先,通過簡單線性迭代聚類算法(simple linear iterative cluster,SLIC)對田間小麥圖像進行超像素分割的預處理;提取并分析圖像的部分顏色特征參數,選擇適宜的顏色特征參數訓練分類器;選擇準確率最高的分類器對圖像進行分類處理,識別麥穗。其次,對麥穗識別結果進行二值化;經腐蝕、膨脹等一系列形態學計算提取麥穗主體并進行區域統計;提取麥穗骨架,檢測骨架角點數,結合角點數與區域統計結果計算小麥穗數;最后,通過線性回歸分析方法驗證了無氮(0)、低氮(1/2常規施氮量)、正常氮(常規施氮量)、高氮(2倍的常規施氮量)4個氮水平麥穗統計結果。【結果】 (1)利用超綠值(Eg)和歸一化紅綠指數(Dgr)作為分類特征可以有效地識別麥穗、土壤和葉片;(2)相較于直接基于像素進行圖像處理,經超像素分割處理后麥穗識別結果更理想,識別出麥穗主體清晰,形態更為完整;(3)經比較,高氮水平下小麥長勢較好,穗數統計準確率最高,為94.4%,無氮水平下小麥長勢較差,穗數統計準確率最低,僅為81.9%;排除無氮情況后,長勢較均勻的氮水平混合樣本中麥穗計數準確率達到92.9%,相較于長勢差異較大的混合樣本準確率提高了8.3%。【結果】 在一般環境下,利用超像素和顏色特征的麥穗自動統計方法可以快速準確地對大田小麥進行穗數計算,長勢過弱以及差異過大區域不推薦使用,研究結果為小麥大田估產提供了新的參考。

    水分和氮素對玉米苗期生長、根系形態及分布的影響
    張馨月,王寅,陳健,陳安吉,王莉穎,郭曉穎,牛雅酈,張星宇,陳利東,高強
    中國農業科學. 2019, 52(1):  34-44.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.004
    摘要 ( 400 )   HTML ( 34 )   PDF (1151KB) ( 459 )   收藏
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    【目的】 東北地區春旱頻發嚴重影響玉米出苗與苗期生長,明確水分、氮素對玉米苗期生長和根系發育的影響及其耦合效應,可為東北春玉米水、氮調控措施的優化提供依據。【方法】 2016—2017連續2年設置水分、氮素兩因素盆栽試驗,土壤相對含水量設4個水平,分別為重度干旱(W0,30%)、適度干旱(W1,50%)、水分適宜(W2,70%)和水分過量(W3,90%);施氮量設3個水平,分別為不施氮(N0,0)、低氮(N1,0.12 g N·kg -1土)和高氮(N2,0.24 g N·kg -1土)。【結果】 水分、氮素均顯著影響玉米苗期的植株生長、根系發育、氮素吸收與利用,且兩因素對植株干重、根系形態、吸氮量和氮肥利用率交互作用顯著。土壤水分虧缺或過量均抑制了植株生長、干物質累積、根系發育和氮素吸收。W0處理的負面影響最為嚴重,其地上部干重、根系干重和植株吸氮量與W2處理相比分別降低55.5%、60.1%和47.4%,氮肥利用率下降6.4個百分點,根長和根表面積分別減少58.2%和59.5%。施氮顯著促進玉米苗期植株生長與氮素吸收,降低根冠比,且不同水分條件下氮肥效應及對根系發育的影響存在明顯差異。水分適宜條件下施氮促進根系生長,顯著增加根長、根表面積和根體積,植株干重和吸氮量增幅最高。干旱脅迫條件下施氮抑制了根系發育,顯著降低根長和根表面積,氮肥效應偏低。水分過量條件下施氮改善根系生長,但施氮效應仍低于W2處理。各水分條件下,N1處理的根長和根表面積均高于N2處理,而體積接近或更小,說明低氮增加了細根的比例。水分、氮素不僅顯著影響根系形態,也導致根系空間分布出現明顯差異。干旱脅迫促進根系下扎,增加深層土壤的根長分布,W0和W1處理0—12 cm土層根長比例相比W2處理分別下降11.0和8.3個百分點,而24—36 cm土層分別提高9.5和6.9個百分點。與干旱脅迫相反,水分過量趨向于增加根系在表層土壤的聚集。施氮顯著促進表層土壤的根系分布,N1和N2處理0—12 cm土層根長比例相比N0處理分別增加16.3和13.7個百分點,而24—36 cm土層分別下降11.5和12.5個百分點。所有水-氮處理中,W1N1處理根系的空間分布最為均衡。【結論】 水分、氮素對玉米苗期生長和根系發育有顯著的耦合效應,適宜的水、氮措施可優化根系形態與空間分布,增加植株干重和氮素吸收利用。春玉米生產中建議降低氮肥基施用量以發揮水氮耦合效應,促進根系下扎和細根增殖,提高植株耐旱性和氮肥利用率。

    植物保護
    近零磁場下干擾磁響應關鍵基因對褐飛虱壽命的影響
    賀靜瀾,張明,劉瑞瑩,萬貴鈞,潘衛東,陳法軍
    中國農業科學. 2019, 52(1):  45-55.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.005
    摘要 ( 85 )   HTML ( 8 )   PDF (477KB) ( 41 )   收藏
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    【目的】 隱花色素(cryptochrome, Cry)和鐵硫簇蛋白IscA(iron-sulfur cluster assembly,即MagR)是生物體內潛在的磁受體蛋白,本研究通過RNA干擾(RNAi)技術,分別敲減褐飛虱(Nilaparvata lugens)體內的磁響應關鍵基因NlCry1NlCry2NlMagR,旨在探明近零磁場(near-zero magnetic field,NZMF)環境下,以上3種基因在褐飛虱壽命調節過程中的作用,從而間接探討這3種基因對磁場的響應情況。【方法】 采用RNAi技術,以實驗室正常磁場環境下穩定飼養的短翅初羽化褐飛虱雌雄成蟲為材料,通過向其體內注射雙鏈RNA(dsRNA)分別抑制磁響應關鍵基因NlCry1NlCry2NlMagR,隨后立即分別放入正常磁場(geomagnetic field,GMF)和近零磁場中,于每日相同時間觀察記錄試蟲壽命。同時于注射后的1、2和3 d通過RNAiso Plus法提取GMF中褐飛虱雌成蟲總RNA,反轉錄合成第一鏈DNA,后采用實時熒光定量PCR(RT-qPCR)技術檢測該基因的表達情況,以確定基因干擾效率。【結果】 注射dsNlCry1后,褐飛虱雌雄成蟲壽命在近零磁場和正常磁場間均無顯著差異。注射dsNlCry2后,近零磁場中褐飛虱雌雄成蟲壽命比正常磁場分別顯著延長27.78%和50.04%;此外,與注射dsGFP處理相比,正常磁場下注射dsNlCry2的雌成蟲壽命縮短,而近零磁場下注射dsNlCry2的雌成蟲壽命延長,但二者差異均不顯著;近零磁場和正常磁場下注射dsNlCry2的雄成蟲壽命均縮短(25.41%和10.73%),且正常磁場下差異顯著。近零磁場中,注射dsNlMagR的雌成蟲壽命較注射dsGFP的壽命顯著縮短了16.48%,而雄成蟲壽命在磁場間、干擾處理間的差異均不顯著。【結論】 磁場變化下褐飛虱雌雄成蟲體內3種磁響應關鍵基因對其壽命的調節功能存在差異。其中,NlCry2對磁場變化存在敏感響應,表現為敲減該基因與磁場變化的互作顯著地影響雌雄成蟲壽命,且表現出“性二型性”;NlMagR也可對磁場變化產生明顯響應,但該響應只存在于雌成蟲;此外,NlCry1對磁場變化無響應,該基因或與褐飛虱雌雄成蟲壽命調節無關。

    甜菜夜蛾卵黃原蛋白受體基因的RNA干擾
    趙靜,陶蓉,郝德君,肖留斌,譚永安
    中國農業科學. 2019, 52(1):  56-64.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.006
    摘要 ( 81 )   HTML ( 5 )   PDF (1580KB) ( 59 )   收藏
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    【目的】 卵黃原蛋白受體(vitellogenin receptor,VgR)是介導昆蟲卵黃原蛋白胞吞作用的主要受體,通過RNA干擾(RNAi)方法研究甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)VgR的功能,為深入了解甜菜夜蛾生殖生理的分子機制及開發有效防治新方法提供依據。【方法】 以甜菜夜蛾雌成蟲腹部的cDNA為模板,通過PCR克隆得到甜菜夜蛾VgR基因片段,其包含配體結合域功能區。綠色熒光蛋白基因(GFP)片段通過特異性引物從筆者實驗室保存的GFP質粒上擴增。將VgR和GFP 目的片段連入pMD-19T載體后進行測序,利用DNAMAN軟件分析基因序列的準確性。以測序驗證正確的質粒作為DNA模板,利用帶T7啟動子的引物進行PCR擴增。用T7 RiboMAX TM Express RNAi System合成試劑盒合成VgR-dsRNA和GFP-dsRNA。應用10 μL微量進樣器在化蛹第2、6天的甜菜夜蛾雌蛹腹部注射3 μL雙鏈RNA(2 μg·μL -1)。利用RT-qPCR技術檢測甜菜夜蛾剛羽化、羽化24 h、羽化48 h雌成蟲的VgR表達量變化,同時統計對照組(空白對照、注射GFP-dsRNA)和處理組(注射VgR-dsRNA)甜菜夜蛾的羽化率及單雌產卵量。【結果】擴增得到VgR和GFP基因片段,大小分別為327和417 bp。RT-qPCR 檢測結果表明,與對照組相比,注射dsRNA后甜菜夜蛾的VgR表達水平顯著下降。對于剛羽化、羽化24 h、羽化48 h的雌成蟲,注射VgR-dsRNA處理組的VgR表達量相比注射GFP-dsRNA的對照組分別下降了79.35%、84.22%、67.68%。通過解剖觀察剛羽化、羽化24 h、羽化48 h的甜菜夜蛾卵巢,發現注射VgR-dsRNA處理組與注射GFP-dsRNA對照組相比, 卵巢發育進度顯著推遲。對于羽化24 h的甜菜夜蛾,與注射GFP-dsRNA組相比,注射VgR-dsRNA處理組卵巢管長度下降了23.92%;注射GFP-dsRNA組的卵巢成熟卵粒較多,平均直徑為(0.46±0.05)mm,而注射VgR-dsRNA處理組成熟卵粒數量較少且相對較小,平均直徑為(0.23±0.02)mm。注射GFP-dsRNA組和VgR-dsRNA組的羽化率無顯著差異。注射VgR-dsRNA處理組的單雌平均產卵量只有170粒,而對照組(空白對照和注射GFP-dsRNA)單雌平均產卵量可達到451粒和420粒,處理組與對照組的產卵量存在顯著差異。【結論】 通過體外注射dsRNA的方法研究VgR的功能,能夠顯著降低VgR表達。VgR在甜菜夜蛾的生殖中起著不可替代的作用,直接影響甜菜夜蛾卵巢的發育與產卵量,可以作為控制甜菜夜蛾的潛在靶標。

    腐殖酸對低濃度百菌清的緩釋增效作用
    魏世平,吳萌,李桂龍,江春玉,劉明,陳瑞蕊,李忠佩
    中國農業科學. 2019, 52(1):  65-72.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.007
    摘要 ( 99 )   HTML ( 6 )   PDF (534KB) ( 92 )   收藏
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    【目的】 明確腐殖酸對低濃度(5 mg·L -1)百菌清(chlorothalonil)的緩釋增效作用,為減少農藥使用量、延長農藥藥效提供新的科學思路,為選擇新的農藥增效劑提供理論依據。【方法】 將腐殖酸(50 mg·L -1)添加至低濃度百菌清中,進行尖鐮孢(Fusarium oxysporum)的體外平板及液體培養,通過菌絲體生長試驗及血球計數板、等溫微量熱技術,測定相應的抑菌率(inhibition rate,IR)、孢子體數量以及生長代謝過程中的熱量排放。【結果】 將對照抑菌率設定為0,腐殖酸-百菌清復配處理較百菌清處理的IR顯著提高了10.29%(P<0.05),相對增效達到25.33%。液體搖菌培養過程中,搖菌培養的第3天,百菌清處理與腐殖酸-百菌清復配處理的孢子數無顯著差異;搖菌培養第7天,百菌清處理的孢子數極顯著低于其他處理(P<0.01);搖菌培養的第14天,腐殖酸-百菌清復配處理的孢子數顯著低于其他處理(P<0.05),而百菌清處理與對照之間無顯著差異,表明腐殖酸延長了低濃度百菌清對尖鐮孢孢子數增加的抑制效應。各處理的熱功率-時間曲線圖顯示,腐殖酸-百菌清復配處理熱量排放曲線在監測的72 h內未檢測到熱排放峰;而單獨添加百菌清的處理在試驗的后期重新出現熱排放峰;單獨添加腐殖酸處理的熱排放曲線與對照曲線接近。對熱功率-時間曲線相關參數進一步分析,結果顯示百菌清處理的Pmax(最大熱功率)顯著低于對照和腐殖酸處理(P<0.05),而Tmax(最大熱功率時間)顯著高于對照和腐殖酸處理(P<0.05);腐殖酸-百菌清復配處理的Pmax、Q(整體發熱量)、k(生長速率常數)均顯著低于其他處理(P<0.05),表明該處理病原菌的生長代謝活性顯著低于其他處理,即病原菌生長代謝受到抑制的程度最大;腐殖酸處理與對照曲線各參數之間無顯著差異,表明病原菌的生長代謝活性沒有受到抑制,同時說明腐殖酸-百菌清復配處理中生長代謝受到的抑制作用與腐殖酸本身無關。【結論】 添加腐殖酸可以顯著提高低濃度百菌清對尖鐮孢菌絲體生長、孢子體數量增加以及生長代謝過程中能量排放的抑制能力。將腐殖酸作為低濃度百菌清的農藥增效劑,是降低百菌清用量及延長百菌清藥效的有效措施。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    基于產量和養分含量的旱地小麥施磷量和土壤有效磷優化
    馬清霞,王朝輝,惠曉麗,張翔,張悅悅,侯賽賓,黃寧,羅來超,張世君,黨海燕
    中國農業科學. 2019, 52(1):  73-85.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.008
    摘要 ( 153 )   HTML ( 5 )   PDF (674KB) ( 180 )   收藏
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    【目的】 探討長期定位施磷條件下小麥產量、土壤有效磷水平及籽粒養分含量變化,為旱地小麥合理施用磷肥,提高產量、改善品質提供理論依據。【方法】 基于2004年在黃土高原開始的長期定位試驗,于2014—2015、2015—2016和2016—2017連續3年取樣,研究不同施磷量對小麥產量,生物量,產量構成,籽粒氮、磷、鉀含量,土壤有效磷含量及磷吸收利用的影響。【結果】 與不施磷相比,長期施磷使小麥產量平均提高67%,生物量提高58%,穗數和穗粒數分別增加64%和8%,而千粒重降低7%。施磷量與小麥產量、生物量呈拋物線關系,獲得最高產量6 465 kg·hm -2的施磷量為144 kg P2O5·hm -2。籽粒氮含量隨施磷量增加而降低,磷和鉀含量隨施磷量增加而提高。土壤有效磷含量與施磷量呈顯著正相關,小麥獲得最高產量時播前和成熟期有效磷含量分別為16.9和20.4 mg·kg -1。磷吸收利用效率隨施磷量增加而降低,施磷量提高50 kg P2O5·hm -2,需磷量增加0.4 g·kg -1,磷收獲指數降低1.3%,生理效率降低45.1 kg·kg -1。【結論】 綜合考慮小麥的籽粒產量和關鍵養分含量,研究區域旱地小麥應以95%的最高產量為實際生產目標,施磷量為94 kg P2O5·hm -2,播前土壤有效磷為12.0 mg·kg -1,成熟期為13.8 mg·kg -1

    不同肥水耦合對黃瓜產量品質及肥料偏生產力的影響
    蔣靜靜,屈鋒,蘇春杰,楊劍鋒,余劍,胡曉輝
    中國農業科學. 2019, 52(1):  86-97.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.009
    摘要 ( 147 )   HTML ( 6 )   PDF (1106KB) ( 142 )   收藏
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    【目的】 基質栽培是有效解決設施土壤連作障礙、質地惡化對作物生產造成不利影響的有效途徑之一。目前基質栽培水肥管理缺乏量化指標,本研究旨在通過研究滴灌水肥耦合對塑料大棚春季基質栽培黃瓜產量、生長、生理、品質和偏肥料生產力的影響,探究黃瓜基質栽培優質高效生產的灌水和營養液供應標準。【方法】 以‘春優1號’黃瓜為試材,按照標準山崎黃瓜營養液配方,設置3個營養液濃度水平(F1:75%劑量、F2:100%劑量、F3:125%劑量)和3個單株灌水量(W1:75%蒸騰蒸發量(crop evapo-transpiration ETc)、W2:100% ETc、W3:125% ETc),共9個水肥耦合處理,分析不同灌水和營養液濃度對基質袋栽培黃瓜產量、干物質量、品質、水肥利用效率(water use efficiency,WUE)和肥料偏生產力(partial factor productivity of fertilizer,PFP)的影響。運用多元回歸分析和空間分析方法,確定塑料大棚春季基質袋栽培黃瓜高效生產的適宜灌水量和營養液濃度。【結果】 灌水量的增加有利于黃瓜產量和PFP的增長,收獲期60 d內W3F1處理產量(7 667.3 kg/667m 2)和PFP(205.67 kg·kg -1)均最大。在相同施肥處理下,PFP隨灌水量的增加呈上升趨勢;F1條件下,W3處理凈光合速率低于W1,但其葉面積指數較大,同化量較高,獲得較高產量。僅考慮灌水條件下,W1水平下黃瓜果實品質的VC、還原糖表現最優;而W3水平下黃瓜果實的可溶性固形物和可溶性蛋白有最優值。運用多元回歸和空間分析方法綜合評價產量、品質和肥料偏生產力,確定適宜的灌水施肥范圍為36.0—42.2 kg/667m 2和198.0—219.8 m 3/667m 2;42.2—44.6 kg/667m 2和206.3—219.8 m 3/667m 2。【結論】 灌溉和營養液濃度對黃瓜的生長、產量、品質、水分利用效率和肥料偏生產力均有顯著影響,以黃瓜產量、硝酸鹽含量和PFP同時達到最優值的±10%范圍時確定的灌溉量和營養液濃度是塑料大棚春季基質袋栽培黃瓜的優化滴灌施肥方案。

    園藝
    黑穗醋栗果實生長發育過程中抗壞血酸含量 及相關酶活性的變化
    孫小娟,劉慶帥,員盎然,張妍,霍俊偉,秦棟,姜婷
    中國農業科學. 2019, 52(1):  98-110.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.010
    摘要 ( 147 )   HTML ( 8 )   PDF (510KB) ( 66 )   收藏
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    【目的】 研究不同品種不同生長時期黑穗醋栗果實內抗壞血酸(AsA)含量及其合成代謝過程中相關酶活性的變化,以明確果實生長發育過程中AsA含量與代謝合成相關酶之間的關系,為全面揭示黑穗醋栗果實AsA積累規律提供理論依據。【方法】 以3個不同黑穗醋栗品種(‘亞德’‘布勞德’和‘黑豐’)為試材,測定果實在幼果期、膨大期、半轉色期、轉色期和成熟期時還原型抗壞血酸(AsA)、氧化型抗壞血酸(DHA)、還原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量以及AsA合成與代謝相關酶活性。【結果】 不同品種黑穗醋栗果實大小、AsA含量以及AsA相關代謝物水平存在明顯的多樣性。其中‘亞德’單果重最大,為1.97 g。果實生長發育過程中,總抗壞血酸(T-AsA)和AsA含量在3個品種中變化趨勢一致,均在幼果期含量最高,其中‘亞德’幼果期果實中AsA含量最高,為83.17 μmol·g -1 FW,隨著果實的生長迅速下降,在成熟期降至21.28 μmol·g -1 FW;3個品種果實中GSH和T-GSH含量隨著果實發育呈升高趨勢,但不同品種升高時期或增加幅度不同;GSSG含量在不同品種間存在較大差異,成熟果中‘黑豐’含量最低,為0.008 μmol·g -1 FW,僅為‘亞德’的10.2%。AsA-GSH循環再生代謝中,脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)和單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)活性在果實膨大期達到最高,成熟期降至最低,其中‘布勞德’果實中DHAR和MDHAR活性略高于‘亞德’和‘黑豐’;谷胱甘肽還原酶(GR)活性在幼果期最高,‘亞德’幼果期果實中GR活性最高(0.06 μmol·min -1·g -1 FW),之后隨著果實的生長發育不斷下降,抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性變化與之相似;L-半乳糖途徑的關鍵酶L-半乳糖-1,4-內酯脫氫酶(GalLDH)活性隨著果實生長發育的變化趨勢與AsA含量變化相一致,且‘亞德’果實中GalLDH活性在幼果期和成熟期均高于其他兩個品種。通過相關性分析發現,GalLDH與T-AsA、AsA、DHA、DHAR和MDHAR呈現極顯著正相關關系,相關系數可達0.91以上,即果實中GalLDH活性越高,果實中AsA含量也越高;DHAR和MDHAR與T-AsA、AsA間也存在極顯著正相關關系,而APX與T-GSH、GSH間相關性較強。【結論】 黑穗醋栗幼果期果實中AsA含量最高,且品種間差異顯著;GalLDH、MDHAR和DHAR可能是黑穗醋栗果實中AsA合成代謝的關鍵酶,黑穗醋栗果實中AsA含量積累主要取決于GalLDH活性,說明合成途徑起著更關鍵的作用,而AsA-GSH循環再生途徑相關酶對AsA合成也有一定的貢獻,黑穗醋栗高AsA含量的積累是由合成途徑與循環途徑共同作用的結果。

    綦江皺皮木瓜果實有機酸特征性成分鑒定與 不同發育期變化規律
    劉世堯,冉慧,毛運芝,陳欣瑜
    中國農業科學. 2019, 52(1):  111-128.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.011
    摘要 ( 78 )   HTML ( 3 )   PDF (815KB) ( 37 )   收藏
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    【目的】 鑒定重慶綦江皺皮木瓜果實有機酸特征性成分,解析果實不同發育期有機酸變化規律,為皺皮木瓜果實發育期有機酸代謝研究提供基礎數據。【方法】 以重慶綦江皺皮木瓜(‘大羅’木瓜)為研究對象,采用溶劑提取、甲酯化衍生與氣相色譜-質譜聯用儀檢測,進行不同發育期果實有機酸組成及含量測定,藥典委2012版中藥色譜指紋圖譜相似度分析軟件進行共有特征性成分峰匹配,SigmaPlot 10.0進行果實發育過程總有機酸、強酸味和弱酸味成分變化規律分析,Simca-P 11.5與SPSS 20.0結合進行果實發育期共有特征性成分PCA分析與HCA聚類。【結果】 經甲醇提取、甲酯化衍生、氯仿萃取和GC-MS檢測,從綦江皺皮木瓜8個發育期果實中共分離出共有特征性成分41種,包括低碳羧酸10種、長鏈脂肪酸21種、芳香族有機酸5種、一元酚酸類3種和氨基酸2種,TIC圖基線平穩,成分峰分布均勻且分離度高,分離效果好。綦江木瓜從盛花后90 d至果實完熟(160 d)總有機酸含量呈先下降再上升再下降的倒“之”字型,總有機酸與強酸味(r=0.970)、弱酸味成分(r=0.998)極顯著正相關;而強酸味成分與低碳羧酸極顯著正相關(r=0.999),與一元酚酸顯著正相關(r=0.747);弱酸味成分與長鏈脂肪酸極顯著正相關(r=0.999)。綦江木瓜完熟期檢出的強酸味有機酸以蘋果酸、乙酰丙酸、檸檬酸為主,累計相對含量占檢出總強酸味成分的90%以上;蘋果酸在發育期經歷了含量下降、略有上升然后再下降的變化過程,呈從盛花后90—120 d逐漸下降,到130 d略有上升,然后再下降的倒“之”字型;檸檬酸與蘋果酸變化規律相似,但乙酰丙酸與蘋果酸截然相反,總體呈現上升趨勢,到盛花后130 d增至最高點,之后略有下降(150 d降至最低),進入完熟期再次升高。相關性分析表明,果實強酸味有機酸總量與蘋果酸、檸檬酸呈極顯著正相關,但與乙酰丙酸、異檸檬酸和水楊酸弱負相關。弱酸味成分變化規律分析表明,在果實發育期,油酸、亞油酸、棕櫚酸和10-羥基-十六烷酸等多數弱酸味成分均經歷了迅速下降、緩慢上升再下降的變化過程,而十九烷酸卻呈緩慢上升,然后下降再上升的相反過程;相關性分析表明,以油酸、亞油酸等多數弱酸味有機酸與總弱酸味有機酸極顯著正相關,與十九烷酸和硬脂酸弱負相關。Simca-P主成分分析表明PC1和PC2分別解釋了總變量40.00%和23.20%,樣品主成分得分圖顯示,S1和S2聚為一類,α-酮戊二酸、蘋果酸、奎尼酸、莽草酸、棕櫚酸、亞油酸對樣品此類有機酸組成起決定性作用;S3、S4、S5聚在一起,油酸、10-羥基-十六烷酸對這3個發育期樣品起決定性作用;S6和S7聚在一起,丙二酸、乙酰丙酸、異檸檬酸、水楊酸是其主要貢獻性成分;S8單獨存在,琥珀酸、十九烷酸、二十四烷酸是其主要貢獻性成分;該結果與基于SPSS平方歐氏距離的離差平方和聚類分析結果基本一致。【結論】 綦江皺皮木瓜屬蘋果酸型水果,果實發育過程中有機酸的積累模式由盛花后90 d的蘋果酸-檸檬酸積累型向完熟期(160 d)乙酰丙酸-蘋果酸-檸檬酸積累型轉變,酸積累模式的轉變在重慶皺皮木瓜果實酸度與風味品質決定中具有重要作用。

    食品科學與工程
    基于BP人工神經網絡算法的蘋果制干適宜性評價
    張彪,劉璇,畢金峰,吳昕燁,金鑫,李旋,李瀟
    中國農業科學. 2019, 52(1):  129-142.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.012
    摘要 ( 120 )   HTML ( 5 )   PDF (543KB) ( 73 )   收藏
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    【目的】 建立蘋果原料制干適宜性評價模型,實現基于蘋果原料指標預測干制品品質的目標,為蘋果制干專用化原料的篩選提供方法依據,為明確蘋果干制品品質形成的基礎物質提供數據支持。【方法】 以來自7個不同主產區的21個主栽品種,共34份蘋果鮮果樣本為研究對象,運用多種數據處理方法建立蘋果脆片品質綜合評價模型與蘋果原料制干適宜性評價模型。(1)利用壓差閃蒸干燥方法制備34份蘋果鮮果的脆片樣本,測定蘋果脆片17項品質指標,采用因子分析進行降維并篩選得到蘋果脆片品質評價核心指標,運用層次分析法得到脆片核心指標權重值,構建脆片品質綜合評價模型并計算得到脆片綜合評價得分。(2)測定34份蘋果鮮果樣本22項品質指標,與脆片核心指標進行相關性分析并篩選出與脆片品質相關的果實特征指標。選用29個樣本以果實特征指標為輸入,對應脆片綜合評價得分為輸出,利用誤差反向傳播(Error Back Propagation, BP)神經網絡算法構建學習模型;其余5個樣本為驗證樣本,評價學習模型的預測準確性。變換3組學習樣本構建3個學習模型,對比3個模型的預測準確性,驗證建模方法的合理性與穩定性。【結果】 蘋果脆片L*值、脆度、膨化度、可滴定酸含量、可溶性糖含量和粗蛋白含量被確定為不同樣本脆片品質綜合評價的核心指標,構建的蘋果脆片品質綜合評價模型為Y綜合得分=L*值×0.3724+脆度×0.2665+膨化度×0.1583+可滴定酸含量×0.0890+可溶性糖含量×0.0569+粗蛋白含量×0.0569。34個蘋果鮮果樣本制得的脆片綜合得分范圍為0.2069—0.7933,存在較大差異,得分排名前3的蘋果樣本為‘遼寧華紅’‘遼寧華金’和‘山東煙富6號’,排名最后的蘋果樣本為‘陜西秦冠’。基于脆片核心指標與蘋果果實品質指標相關性分析結果,篩選出蘋果果實的果形指數、果肉a*值、pH、可滴定酸含量、Vc含量、果核比例、粗蛋白含量、果肉b*值、密度、可溶性固形物含量、粗纖維含量、總糖含量12項指標作為果實制干適宜性評價的特征指標。以果實特征指標值為輸入層,對應蘋果脆片綜合評分為輸出層,建立BP神經網絡學習模型,可實現蘋果原料制干適宜性的定量預測。該方法建立的學習模型有較高的預測準確性與穩定性,變換學習樣本得到的3個學習模型的預測值與實際值相對誤差均不超過10%,實際值與模型預測值線性擬合后決定系數R 2均大于0.95。【結論】 蘋果制干適宜性可由果實的果形指數、果肉a*值、pH、可滴定酸含量、Vc含量、果核比例、粗蛋白含量、果肉b*值、密度、可溶性固形物含量、粗纖維含量、總糖含量12項指標進行評價,建立的適宜性評價模型可實現基于蘋果原料指標定量預測其制干適宜性。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    牛LncRNA-133a對骨骼肌衛星細胞增殖分化的影響
    李燕,陳明明,張俊星,張林林,李新,郭宏,丁向彬,劉新峰
    中國農業科學. 2019, 52(1):  143-153.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.013
    摘要 ( 105 )   HTML ( 10 )   PDF (3029KB) ( 68 )   收藏
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    【目的】 探討長鏈非編碼RNA LncRNA-133a對牛骨骼肌衛星細胞增殖分化過程的影響。【方法】 利用測序樣品3、6、9月齡胎牛及24月齡成年和牛骨骼肌肌肉組織,qRT-PCR法檢測LncRNA-133a的組織時序表達譜。構建牛骨骼肌衛星細胞的體外成肌誘導分化模型,模擬牛骨骼肌的生長發育過程,qRT-PCR法檢測LncRNA-133a和肌細胞分化標記因子MyoG、MHC的細胞時序表達譜。利用過表達LncRNA-133載體(pCDNA3.1-EGFP-LncRNA-133a) 或LncRNA-133a抑制物(si-LncRNA 133a) 轉染牛骨骼肌衛星細胞,qRT-PCR法檢測轉染效率以及各轉染處理組LncRNA-133a、MyoD、MyoG及MHC基因mRNA的表達水平,Western blotting檢測MHC 基因的蛋白表達水平;同時,通過EdU細胞增殖檢測、免疫熒光蛋白染色技術檢測牛骨骼肌衛星細胞增殖階段的細胞增殖量和分化階段的肌管融合程度。【結果】 組織表達譜分析發現LncRNA-133a在3月齡胎牛肌肉組織中表達量最高,6月齡胎牛肌肉組織中次之,9月齡胎牛及成年牛肌肉組織中表達量最低,時序表達呈下降趨勢;利用成功構建的牛骨骼肌衛星細胞體外誘導分化模型,進行LncRNA-133a、MyoG、MHC的細胞時序表達譜分析,結果發現在牛骨骼肌衛星細胞分化過程中(D0-D3),肌分化標記因子MyoG、MHC的表達水平逐漸升高,LncRNA-133a的表達在分化階段呈上升趨勢,且分化48 h時(D2)表達量最高;成功構建的過表達LncRNA-133a或抑制LncRNA-133a的牛骨骼肌衛星細胞模型,在增殖期(D0):與對照組相比,過表達LncRNA-133a處理組EdU增殖染色檢測得到EdU陽性細胞數顯著增加(P<0.01),而LncRNA-133a抑制處理組EdU陽性細胞數顯著減少(P<0.01);在分化48 h時(D2):與對照組相比,LncRNA-133a過表達處理組肌細胞分化標記因子MyoD、MyoG及MHC的mRNA表達水平顯著升高(P<0.05),Western blotting檢測MHC蛋白表達量顯著增加(P<0.01),且MHC蛋白的免疫熒光蛋白染色檢測觀察到融合肌管的體積占比更大;而LncRNA-133a抑制處理組MyoD、MyoG及MHC的mRNA表達水平均降低,其中MyoG顯著降低(P<0.05), MHC蛋白表達量顯著減少(P<0.01),同時MHC蛋白融合肌管的體積占比也降低。【結論】 研究證實LncRNA-133a具有促進牛骨骼肌衛星細胞增殖及分化的作用,為進一步挖掘LncRNA-133a調節牛骨骼肌衛星細胞增殖分化調控網絡機制奠定了基礎。

    日糧能氮比對燕山絨山羊生長性能及 營養物質表觀消化率的影響
    張繼偉,高昆,張英杰,劉月琴,段春輝
    中國農業科學. 2019, 52(1):  154-165.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.014
    摘要 ( 102 )   HTML ( 32 )   PDF (410KB) ( 98 )   收藏
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    【目的】 以燕山絨山羊育成公羊為試驗動物,旨在通過飼養試驗和消化代謝試驗探究日糧不同能氮比對燕山絨山羊育成公羊生長性能及營養物質表觀消化率的影響,從而得出燕山絨山羊育成公羊合適的能量、蛋白水平及能氮比例。【方法】 選擇體況良好、體重為(24.96±2.95)kg的6月齡燕山絨山羊育成公羊81只,采用兩因子三水平設計,按3×3(能量×蛋白)完全隨機設計分為9組(n=9),采用3個可消化粗蛋白(DCP)水平(8.5%、9.5%和10.5%)和3個代謝能(ME)水平(9、10和11 MJ/kg·DM),設計9種日糧并做成全混合顆粒飼料,每組絨山羊對應一種日糧。預試期10 d,正試期50 d,在試驗中期,絨山羊平均體重達到30 kg時,每組選擇4只放入消化代謝籠進行為期10 d的消化代謝試驗(預試期7 d,正式期3 d),采用全收糞尿法進行消化代謝試驗,連續3 d收集絨山羊剩料、糞和尿。【結果】 (1)隨著日糧ME水平的提高,日增重(ADG)差異不顯著(P>0.05),干物質采食量(DMI)和料重比(F/G)顯著降低(P<0.05);隨著日糧DCP水平的提高,ADG和DMI呈先升高后下降趨勢,中DCP水平組顯著高于其他兩水平組(P<0.05),F/G差異不顯著(P<0.05);日糧ME×DCP水平對DMI交互作用顯著。Ⅴ組ADG最高為(222 g·d -1),顯著高于Ⅰ組、Ⅳ組和Ⅵ組的ADG(P<0.05)且高于其他5組的ADG,但是差異不顯著(P>0.05)。(2)隨著日糧ME水平的提高,糞能顯著降低,消化能、總能消化率顯著升高(P<0.05);日糧DCP水平和ME×DCP交互作用對能量消化代謝影響不顯著(P>0.05)。(3)隨著日糧ME水平的提高,攝入氮、糞氮顯著降低(P<0.05),可消化氮有降低趨勢,高ME水平組氮消化率顯著高于其他兩水平組(P<0.05);隨著日糧DCP水平的提高,攝入氮、尿氮、可消化氮和氮消化率顯著升高(P<0.05),日糧ME×DCP水平對氮消化率交互作用顯著(P<0.05)。(4)提高日糧ME水平會顯著提高干物質(DM)、有機物(OM)、粗脂肪(EE)和鈣(Ca)的消化率(P<0.05);低DCP水平組Ca的消化率顯著低于其他兩水平組(P<0.05)。【結論】 燕山絨山羊育成公羊日糧ME和DCP分別為10 MJ·kg -1DM和9.5%時最適宜,ADG最高(222 g·d -1),F/G較低。

    意大利蜜蜂幼蟲腸道在球囊菌侵染前期的 差異表達microRNA及其調控網絡
    郭睿,杜宇,童新宇,熊翠玲,鄭燕珍,徐國鈞,王海朋,耿四海,周丁丁,郭意龍,吳素珍,陳大福
    中國農業科學. 2019, 52(1):  166-180.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.015
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    【目的】 微小RNA(microRNA,miRNA)是一類重要的基因表達調控因子,可影響宿主與病原間的互作過程。蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)是一種特異性侵染蜜蜂幼蟲的致死性真菌病原。本研究旨在對意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,簡稱意蜂)幼蟲腸道在球囊菌脅迫前期的差異表達miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)及其靶基因進行深入分析,在miRNA組學水平探究意蜂幼蟲在球囊菌侵染前期的脅迫應答,并通過構建顯著DEmiRNA的調控網絡篩選出與宿主應答相關的關鍵miRNA。【方法】 利用small RNA-seq(sRNA-seq)技術對正常及球囊菌侵染的意蜂4日齡幼蟲腸道(AmCK和AmT)進行高通量測序,首先對原始數據進行質控和評估,隨后將過濾后的數據與西方蜜蜂(Apis mellifera)參考基因組進行比對;將比對上的序列標簽(tags)注釋到miRBase數據庫,得出已知miRNA的表達量;通過TPM(tags per million)算法對各樣本中miRNA的表達量進行歸一化處理,以|log2 fold change|≥1且P≤0.05作為標準篩選得到顯著DEmiRNA;利用TargetFinder 軟件預測顯著DEmiRNA的靶基因,并對其進行GO和KEGG代謝通路(pathway)富集分析。利用Cytoscape軟件對miRNA-mRNA調控網絡進行可視化。最后,利用莖環反轉錄PCR(Stem-loop RT-PCR)和熒光定量PCR(qPCR)驗證測序數據的可靠性。【結果】 AmCK和AmT樣品的測序分別得到13 553 302和10 777 534條原始讀段(raw reads),經嚴格過濾后得到的有效讀段(clean reads)數分別為13 186 921和10 480 913條。各樣品的生物學重復間的Pearson相關性系數分別在0.9822和0.9508以上。共有10個顯著DEmiRNA,包括4個上調miRNA和6個下調miRNA。顯著DEmiRNA在AmT的整體表達水平低于AmCK。10個顯著DEmiRNA可靶向結合3 788個靶基因,其中上調miRNA的1 240個靶基因可注釋到GO數據庫中的39個GO條目,主要富集在結合、細胞進程、代謝進程和應激反應等;下調miRNA的749個靶基因可注釋到34個GO條目,主要富集在細胞進程、結合、代謝進程和應激反應等。KEGG數據庫注釋結果顯示,上調miRNA和下調miRNA的靶基因分別注釋到95和66條代謝通路,富集基因數最多的分別是Wnt信號通路、Hippo信號通路、光傳導以及內吞作用、磷脂酰肌醇信號系統、嘌呤代謝。對于上調和下調miRNA,分別有31和52個靶基因注釋到內吞作用,15和7個靶基因注釋到泛素介導的蛋白水解,11和5個靶基因注釋到Jak-STAT信號通路,1和3個靶基因注釋到MAPK信號通路。顯著DEmiRNA與靶mRNA之間形成復雜的調控網絡,7個顯著DEmiRNA靶向結合96個與Wnt信號通路相關的mRNA,8個顯著DEmiRNA靶向結合55個與內吞作用相關的mRNA。Stem-loop RT-PCR和qPCR結果驗證了測序數據的可靠性。【結論】 對意蜂幼蟲腸道在球囊菌侵染前期的DEmiRNA及其靶基因進行預測和分析,并構建和分析了DEmiRNA-mRNA調控網絡,研究結果提供了宿主miRNA的表達譜和差異表達信息,揭示了DEmiRNA通過調控細胞生命活動、新陳代謝以及部分細胞和體液免疫等生物學過程參與宿主的脅迫應答。miR-4331-y、miR-4968-y、miR-8440-y、novel-m0023-5p和novel-m0025-3p共同參與了宿主的Wnt信號通路和內吞作用的調控,可作為白堊病治療的潛在分子靶標。

    家蠶整合素β2的表達、純化及其免疫功能
    張奎,李重陽,蘇晶晶,談娟,徐曼,崔紅娟
    中國農業科學. 2019, 52(1):  181-190.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.01.016
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    【目的】 分析家蠶(Bombyx mori)整合素β2的序列和結構特征及其在家蠶感染病原菌后血細胞中的表達變化,檢測其重組蛋白對不同病原相關模式分子識別和病原菌的凝聚作用,為進一步探究家蠶整合素β2的蛋白功能打下基礎。【方法】 利用生物信息學對整合素β2的序列和結構特征進行分析,利用實時熒光定量PCR檢測家蠶分別注射大腸桿菌(Escherichia coli)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)后整合素β2在血細胞中的表達變化。通過PCR技術擴增獲得整合素β2完整的胞外域片段,構建至pET22b原核表達載體后轉化至E.coli Rosetta(DE3)表達菌株。經IPTG誘導獲得重組蛋白,利用Ni-NTA親和層析得到純化的體外重組蛋白,利用SDS-PAGE和Western blot對純化獲得的體外重組蛋白的純度和質量進行檢測。利用ELISA檢測重組蛋白與兩種不同病原相關分子模式LPS和PGN的結合情況,運用Western blot檢測重組蛋白與不同病原微生物的結合情況,通過凝集試驗檢測重組蛋白對金黃色葡萄球菌的凝集能力,最后在個體水平探索重組蛋白在體內細菌清理中的作用。【結果】 家蠶整合素β2具有典型的β整合素亞基保守結構特征,即由一個較長的胞外域、一個單次跨膜結構域和一個較短的胞內域構成。家蠶整合素β2具有金屬離子結合位點MIDAS、EGF結構域、半胱氨酸重復基序和NPxY等整合素典型的結構特征。實時熒光定量PCR檢測結果表明家蠶在受到細菌感染后,整合素β2的表達發生顯著變化。通過原核表達和蛋白純化獲得純度較高的重組蛋白,SDS-PAGE和Western blot檢測結果表明純化的重組蛋白純度較高,可以用于后續試驗。ELISA試驗表明重組蛋白對LPS和PGN等病原相關分子模式具有較強的結合能力。細菌結合試驗結果顯示重組蛋白能夠結合多種細菌,但與革蘭氏陽性菌的結合能力要高于革蘭氏陰性菌。細菌凝聚試驗結果顯示重組蛋白在Ca 2+的存在下對金黃色葡萄球菌具有較強的凝聚作用。細菌清除試驗證實重組蛋白可以有效促進機體對外源入侵細菌的清理作用。【結果】 整合素β2具有典型的整合素β亞基的結構特征,可能具有識別病原相關分子模式,如LPS和PGN等的能力,通過與細菌的直接結合而實現對入侵病原微生物的凝聚作用,從而增強有機體的免疫能力,推測在家蠶免疫反應中發揮重要作用。

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