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當期目錄

    2019年 第52卷 第4期 刊出日期:2019-02-16
      
    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    基于溫帶和熱帶玉米群體全基因組FST和XP-EHH的選擇信號檢測
    楊宇昕,鄒棖
    中國農業科學. 2019, 52(4):  579-590.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.001
    摘要 ( 248 )   HTML ( 63 )   PDF (2348KB) ( 162 )   收藏
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    【目的】玉米起源于熱帶地區,經過自然和人工選擇,廣泛的種植于溫帶地區。開花是玉米生長發育的中心環節,也是熱帶玉米向溫帶環境種植的主要適應性性狀。鑒定玉米在馴化過程中出現的受選擇基因區段,并進一步挖掘開花候選基因,為玉米的群體改良、開花遺傳機理解析提供數據支撐。【方法】首先單獨分析30份溫帶玉米自交系和21份熱帶玉米自交系的單倍型數據,通過過濾高缺失和等位基因頻率較低的變異位點,得到高質量的SNP(single nucleotide polymorphism)標記,利用SnpEff軟件對溫帶和熱帶玉米群體的基因組多態性位點進行了功能預測。其次過濾得到同時存在于溫帶和熱帶玉米的高質量SNP標記,對溫帶和熱帶玉米的基因型數據進行主成分分析(principle component analysis,PCA)以確定其群體結構,之后利用群體分化指數(fixation index,FST)和群體間擴展單倍型純合度(cross population extended haplotype homozygosity,XP-EHH)法分析溫帶和熱帶玉米群體間的選擇信號分布情況,選擇FST和XP-EHH值的top 1%為閾值,篩選得到受選擇位點。通過對SNP進行功能注釋得到溫熱帶玉米群體受到選擇的基因。利用agriGO工具對候選馴化基因進行功能富集分析。利用相關的生物信息學數據庫對候選基因進行功能注釋,進一步鑒定玉米馴化過程中的開花候選基因。【結果】通過對溫熱帶玉米群體的高測序深度的SNP進行分析,發現熱帶玉米群體的SNP數目為14 123 408個,溫帶玉米群體的SNP數目為8 791 673個,鑒定到的SNP主要分布于基因間區。2個群體中均存在的SNP標記數目是204 752個。主成分分析表明溫帶和熱帶玉米可以顯著的分為兩個類群。FST選擇信號的top 1%是0.3593,共鑒定到557個候選馴化基因,XP-EHH選擇信號法的top 1%是3.2681,共鑒定到1 913個候選基因。鑒定到多個候選基因與玉米的開花調控密切相關,包括ZmCCT9COL1GRMZM2G387528。ZmCCT9抑制開花基因ZCN8的表達,導致玉米在長日照環境下出現晚花表型,是一個重要的開花調控基因;COL1與開花促進因子FT蛋白互作,加速玉米開花以適應長日照環境;GRMZM2G387528的功能注釋揭示該基因是一個光敏色素互作因子,與光周期基因ZmphyB1互作。【結論】熱帶玉米群體具有更高的遺傳多態性,篩選到一系列參與了熱帶玉米和溫帶玉米的分化候選基因,并且重點挖掘了參與其中的玉米開花調控相關基因。

    遼寧省地方高粱品種食用品質性狀研究
    肖夢穎,張瑞棟,張壯,徐曉雪,陳小飛,周宇飛,孔繁華,黃瑞冬
    中國農業科學. 2019, 52(4):  591-601.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.002
    摘要 ( 187 )   HTML ( 25 )   PDF (391KB) ( 125 )   收藏
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    【目的】以16個遼寧省地方高粱品種為試驗材料,研究不同高粱品種食用品質性狀及其相關關系,為篩選優質食用高粱種質資源提供理論依據。【方法】對16個高粱品種籽粒中的直鏈淀粉、支鏈淀粉、粗脂肪、粗蛋白和單寧含量進行測定,同時對這些高粱品種的食用品質進行感官評價,利用快速黏度分析儀(rapid visco analyzer,RVA)對高粱淀粉黏滯性進行測定,對其差異性以及各指標間的相關性進行分析。【結果】從營養品質和感官評價分析,矮子白1、紅殼棒、錦粱9-2和分枝大紅穗獲得的綜合評分均較高,且適口性、滋味、氣味等指標都表現較好。矮子白2和真白粱籽粒中粗脂肪含量較高且與其他品種差異顯著,紅殼白1、紅殼白2和黃殼白中粗蛋白含量較高且與其他品種差異顯著,大白高粱1籽粒中的淀粉含量顯著高于其他品種,所有品種單寧含量均低于0.5%。高粱米粥的感官綜合評分與粗蛋白和單寧含量呈極顯著負相關;蛋白質和單寧對高粱適口性和滋味有一定的負向作用;支鏈淀粉對適口性和冷粥質地有正向作用。粗脂肪含量與冷膠黏度、消減值和峰值時間呈極顯著正相關,總淀粉含量與最高黏度和熱漿黏度呈正相關,粗蛋白含量與冷膠黏度、消減值和峰值時間呈極顯著正相關;直鏈淀粉與RVA譜的黏度和崩解值呈極顯著負相關,而支鏈淀粉與黏度和崩解值呈極顯著正相關。淀粉黏滯性系數與感官評分具有較大的相關性,最高黏度和崩解值的大小與綜合評分呈極顯著正相關,而峰值時間和糊化溫度則與綜合評分呈極顯著負相關。【結論】RVA譜特征值與食味指標之間存在緊密的聯系,可以通過測定RVA譜特征值間接反映高粱米的食味特征。綜合考慮食用品質,高粱地方品種矮子白1和紅殼棒是較為理想的食用型高粱品種。

    基于農藝性狀分級對317份甘蔗種質資源的評價
    趙勇,趙培方,胡鑫,趙俊,昝逢剛,姚麗,趙麗萍,楊昆,覃偉,夏紅明,劉家勇
    中國農業科學. 2019, 52(4):  602-615.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.003
    摘要 ( 191 )   HTML ( 13 )   PDF (412KB) ( 173 )   收藏
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    【目的】采用重要農藝性狀快速分級的方法對甘蔗種質資源進行評價,為種質資源的進一步精準評價和雜交利用提供參考。【方法】基于大田試驗,在成熟期選擇株高、莖徑、有效莖、葉部病害程度(花葉病、銹病、褐條病等葉部病害田間自然發病的綜合反映)和總體生勢等5個重要農藝性狀,對317份國內外甘蔗種質資源(2重復)進行分級評價。每個性狀分為5級,其中株高以1級為最高,依次遞減,5級最矮;同理,莖徑以1級最粗,5級最細;有效莖以1級最多,5級最少;總體生勢以1級最好,5級最差;葉部病害以1級為無或輕,5級最嚴重。各性狀分級由分級小組成員共同完成。基于農藝性狀分級數據,采用方差、廣義遺傳力、主成分、聚類和判別分析等統計方法,對317份種質資源進行綜合評價分析,篩選農藝性狀表現優良的種質資源。并在此基礎上,采用一次旋光法,對篩選出的優良種質資源甘蔗糖分進行評價。【結果】方差和廣義遺傳力分析結果表明,317份甘蔗種質各個農藝性狀指標分級數據間均存在極顯著差異(P<0.01),廣義遺傳力在0.61—0.72,其中廣義遺傳力最高為莖徑(0.72),最低為株高(0.61)。主成分分析結果表明,5個農藝性狀可簡化為1個主成分因子,即5個農藝性狀的綜合疊加,且此主成分所提供的信息占全部信息量的63.57%,特征根顯著高于其他主成分的特征根之和。基于主成分結果,對317份種質進行聚類分析,將其劃分為5類,第Ⅰ類包含20份種質,第Ⅱ類包含97份,第Ⅲ類包含82份,第Ⅳ類包含80份,第Ⅴ類包含38份;農藝性狀表現以第Ⅰ類和第Ⅱ類的117份種質資源最優(占全部種質數的36.91%)。聚類結果的逐步判別分析顯示,平均判對概率為95.85%。聚類結果充分體現了種質資源在田間試驗中的實際表現。基于農藝性狀聚類分析結果,對第Ⅰ類和第Ⅱ類共計117份種質的甘蔗糖分進行評價。結果顯示,117份種質11月至翌年3月平均蔗糖分在5.0%—17.10%,最高為云蔗09-1601(17.1%),最低為CP79-318(5.0%)。平均蔗糖分15.0%以上的種質有43份,其中有11份超過16.0%。【結論】株高、莖徑、有效莖、葉部病害程度和總體生勢等是反映甘蔗種質資源田間表現的重要農藝性狀指標。基于重要農藝性狀快速分級的方法可以作為大量甘蔗種質資源評價的另一途徑。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    冬小麥葉片光合特征高光譜遙感估算模型的比較研究
    張卓,龍慧靈,王崇倡,楊貴軍
    中國農業科學. 2019, 52(4):  616-628.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.004
    摘要 ( 157 )   HTML ( 13 )   PDF (504KB) ( 126 )   收藏
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    【目的】光合作用是農作物產量和品質形成的基礎,農作物光合參數的準確定量遙感反演不僅能夠了解農作物的生長發育和有機物累積狀況,還能為基于遙感的生態系統過程模型提供參考。為快速準確的估算光合特征參量,本研究綜合原始光譜、3種傳統光譜變換技術和4種模擬方法構建冬小麥3種光合參數的高光譜反演模型,探討高光譜反演冬小麥光合參數的可行性,對比不同類別光譜和模擬方法的適用性。【方法】本研究基于氮肥施用條件冬小麥氣體交換和高光譜田間試驗,獲取不同葉位葉片的最大凈光合速率(Amax)、PSⅡ有效光化學量子產量(Fv′/Fm′)、光化學猝滅系數(qP)和高光譜反射率,并對原始高光譜進行倒數、對數和一階微分變換。根據3種光合參數和4種光譜的相關性分析結果,篩選顯著性水平優于0.01的波段作為輸入變量,采用偏最小二乘(PLS)、支持向量機(SVM)、多元線性回歸(MLR)和人工神經網絡(ANN)等方法建立冬小麥葉片光合參量反演模型,以建模和驗證的決定系數(R 2)和均方根誤差(RMSE)為依據,對不同模型的模擬精度進行比較分析。 【結果】(1)3種光合參數和4種光譜的相關性分析結果表明,原始、倒數和對數光譜對3種光合參數(Amax、Fv′/Fm′和qP)的敏感譜區均集中在400—750 nm波譜區間,一階導數光譜對3個光合參數的敏感譜區為470—560、630—700和700—770 nm波譜區間。(2)Amax、Fv′/Fm′和qP的最優反演模型組合分別為基于倒數光譜的MLR模型、基于一階導數光譜的MLR模型和基于原始光譜的MLR模型。模型的建模R 2分別為0.75、0.65和0.65,驗證R 2分別為0.73、0.59和0.44,表明基于高光譜模擬Amax和Fv′/Fm′切實可行,模擬qP的有效性需要進一步驗證。(3)不同變換的光譜表現能力不同,以PLS模擬Amax為例,光譜的表現能力順序為原始光譜>倒數光譜>對數光譜>一階導數光譜。(4)不同模型的估算能力也存在明顯差異,以基于原始光譜的Amax模擬為例,不同模型的估算能力順序為MLR>PLS>ANN>SVM。 【結論】通過對比分析4種光譜和4種模擬方法對3種冬小麥光合參數的高光譜反演結果發現,Amax和Fv′/Fm′可以很好通過高光譜進行模擬,而高光譜對qP解釋能力偏低,有待進一步研究。高光譜信息對冬小麥光合參量具有較強的敏感性,同時受光譜類型和模擬方法的影響,可以用來監測冬小麥光合能力的動態變化,為把握農作物生長狀況提供依據。

    種植密度和植物生長調節劑對玉米莖稈性狀的影響及調控
    徐田軍,呂天放,陳傳永,劉月娥,張譯天,劉秀芝,趙久然,王榮煥
    中國農業科學. 2019, 52(4):  629-638.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.005
    摘要 ( 205 )   HTML ( 34 )   PDF (400KB) ( 275 )   收藏
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    【目的】研究并明確種植密度和植物生長調節劑對玉米莖稈性狀的影響,可為合理密植、構建適宜群體結構、實現玉米高產抗逆栽培提供理論依據和技術支撐。【方法】以JK968為試驗材料,設置6.0×10 4株/hm 2(D1)、7.5×10 4株/hm 2(D2)和9.0×10 4株/hm 2(D3)3個密度水平,以及乙烯利矮壯素復配劑(EC)和噴施清水為對照(CK)2個處理,研究種植密度對玉米莖稈性狀的影響以及莖稈性狀對化學調控的響應。 【結果】(1)倒伏率隨種植密度增加呈升高趨勢,其中在D1密度條件下,JK968的倒伏率分別比D2和D3低69.1%和83.4%;EC處理可顯著降低倒伏率,在D1、D2和D3密度條件下分別比對照降低了5.0%、19.8%和41.0%。(2)株高、穗位高、穗位系數和重心高度在不同種植密度和化控處理間均存在極顯著差異,具體表現為隨種植密度增加呈升高趨勢;EC處理后顯著降低了地上部第6節以下的節間長度,增加了地上部第7節以上的節間長度,株高和穗位系數略降低,而穗位高和重心高度顯著降低。(3)莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強度在不同處理間均存在極顯著差異。大喇叭口期至成熟期呈先升高后降低趨勢,在乳熟期達最大值。隨種植密度增加,地上部第3、4和5節莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強度呈降低趨勢;不同節間莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強度表現為地上部第3節>第4節>第5節;EC處理后顯著增加了地上部第3、4和5節莖稈抗折力和莖稈外皮穿刺強度。(4)穗粒數和百粒重隨種植密度增加呈降低趨勢;EC處理后,穗粒數、百粒重和產量均較對照增加。在D1、D2和D3密度條件下,EC處理后產量分別較對照高438.8 kg·hm -2、1041.3 kg·hm -2和3376.5 kg·hm -2,增幅分別為3.6%、8.2%和27.8%。 【結論】隨種植密度增加,玉米株高增加、重心高度上移、基部節間伸長、基部節間充實度和抗折力下降。EC處理顯著降低了地上部第6節以下的節間長度,顯著增加了地上部第7節以上的節間長度,株高略降低,重心高度和穗位高顯著降低,基部節間長度縮短、基部節間充實度提高,從而提高了莖稈的抗倒伏能力。由此可見,在風災倒伏頻發地區以及種植密度過大等倒伏風險較大條件下,噴施植物生長調節劑可顯著增加玉米莖稈的抗折力和莖稈外皮穿刺強度,顯著降低穗位高、重心高度和倒伏率,有利于玉米高產穩產。

    植物保護
    柑橘潰瘍病相關基因CsPGIP的克隆與表達
    胡安華,祁靜靜,張慶雯,陳善春,鄒修平,許蘭珍,彭愛紅,雷天剛,姚利曉,龍琴,何永睿,李強
    中國農業科學. 2019, 52(4):  639-650.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.006
    摘要 ( 165 )   HTML ( 15 )   PDF (5361KB) ( 125 )   收藏
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    【目的】克隆CsPGIP并分析其表達特性,轉化柑橘得到超表達轉基因株系,并進行柑橘潰瘍病抗性評價,為柑橘潰瘍病分子育種提供理論依據。【方法】從晚錦橙和四季橘中克隆柑橘CsPGIP,使用MEGA6進行多序列比對并構建系統發育樹;采用在線軟件BaCelLo和SignalP 4.0進行亞細胞定位和信號肽預測并用GFP瞬時表達確定CsPGIP在細胞內的定位;利用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)比較接種潰瘍病菌前后高感品種和高抗品種中柑橘CsPGIP的表達特性,分析潰瘍病菌侵染與CsPGIP表達的相關性;農桿菌介導遺傳轉化晚錦橙,采用GUS染色初篩、PCR鑒定和qRT-PCR相結合的方法鑒定超表達轉基因株系;觀察轉基因和野生型株系表型變化,分析其株高、葉片表型;離體針刺法對超表達轉基因株系和野生型株系進行柑橘潰瘍病抗性評價,統計病斑面積和病情指數,分析CsPGIP表達對柑橘抗、感潰瘍病的影響。【結果】晚錦橙和四季橘CsPGIP均編碼328個氨基酸,與已報道的柑橘中的PGIP同源性高達99.39%,都包含2個PGIP基因典型的LRR結構域(LRR_1和LRR_2);構建系統進化樹發現甜橙中的CsPGIP與葡萄中的PGIP(GSVIVT01033370001)遺傳距離最近,相似度達到62.97%,推測CsPGIP與葡萄中的PGIP具有類似的抗病效果。亞細胞定位和信號肽預測結果表明CsPGIP屬于分泌蛋白,GFP洋蔥瞬時表達證明柑橘CsPGIP定位在細胞膜和細胞壁,與預測結果一致。高感品種晚錦橙和高抗品種四季橘接種潰瘍病菌后CsPGIP的表達特性不同,在高感品種中表達顯著下調,而高抗品種中表達顯著上調且維持在較高水平,推測CsPGIP與柑橘潰瘍病的抗性相關。構建CsPGIP超表達載體并轉化晚錦橙,通過PCR鑒定和qRT-PCR確定其中9個(OE1、OE3、OE4、OE5、OE6、OE9、OE10、OE12和OE14)為CsPGIP超表達陽性株系。通過對轉基因株系的表型觀察發現OE3、OE14株系表型與野生型株系相比差異明顯,植株表現為較矮小,其中OE14出現葉片卷曲、增厚的表型變化。對CsPGIP超表達轉基因株系(8個株系)進行離體抗潰瘍病評價,結果顯示超表達轉基因株系可以使柑橘潰瘍病病斑面積降至野生型的24.11%—83.88%,其中OE1株系的病斑面積最小;從病情指數來看,除OE3株系外,其余株系的病情指數均比野生型顯著下降(為野生型的23.12%—75.49%),其中OE1下降最顯著,綜上結果可知超表達CsPGIP可以有效抑制柑橘潰瘍病菌的生長。【結論】CsPGIP是柑橘響應潰瘍病菌侵染的重要基因,可抑制或減輕柑橘潰瘍病的發病程度,在柑橘抗潰瘍病機理研究方面具有較大的應用價值,也可作為柑橘抗潰瘍病分子育種的一個候選基因。

    飛蝗內表皮結構糖蛋白基因LmAbd-2的表達與功能分析
    賈盼,張晶,楊洋,劉衛敏,張建珍,趙小明
    中國農業科學. 2019, 52(4):  651-660.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.007
    摘要 ( 136 )   HTML ( 4 )   PDF (3259KB) ( 58 )   收藏
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    【目的】分析飛蝗(Locusta migratoria)內表皮結構糖蛋白(endocuticle structural glycoprotein)基因LmAbd-2的序列特征和表達特性,利用RNA干擾(RNA interference,RNAi)技術結合Hematoxylin and eosin(H&E)染色方法以及透射電鏡(transmission electron microscopy,TEM)技術探究其生物學功能,探討其對飛蝗內表皮發育的影響。【方法】基于課題組飛蝗轉錄組數據庫獲得LmAbd-2的cDNA編碼序列,并克隆驗證。利用ExPASy工具翻譯LmAbd-2氨基酸序列,然后利用SignaIP4.1Server和SMART軟件分別對其信號肽和結構域進行分析;利用NetOGlyc4.0 Server對其糖基化位點進行預測,使用GENEDOC軟件進行多序列比對,并利用MEGA 6.0軟件中neighbor-joining(NJ)方法與其他昆蟲同源序列進行聚類分析。采用熒光定量PCR(reverse- transcription quantitative PCR,RT-qPCR)分析LmAbd-2在飛蝗5齡第2天不同組織以及4齡(N4D1—N4D6)、5齡(N5D1—N5D8)和成蟲(AD1—AD4)表皮不同發育時期表達模式。采用RNAi技術結合H&E染色方法以及TEM技術觀察干擾LmAbd-2后對飛蝗生長發育和表皮結構的影響。【結果】序列分析結果顯示,飛蝗LmAbd-2 cDNA編碼序列長為683 bp,開放閱讀框為459 bp,編碼152個氨基酸;功能域分析發現LmAbd-2含有1個信號肽和1個幾丁質結合域(chitin binding domain 4,ChtBD4),屬于CPR家族RR-1亞類;序列比對分析發現其在物種間具有較高的保守性,其中與沙漠蝗(Schistocerca gregaria)SgAbd-2序列相似度為92.5%,且在N末端含有一個保守基序PTPPPIP,其中第2位蘇氨酸為糖基化位點;系統發育分析結果顯示LmAbd-2與SgAbd-2聚為一支,親緣關系最近;RT-qPCR分析結果顯示LmAbd-2在體壁中高表達,且在蛻皮后(內表皮形成時期)高表達;沉默LmAbd-2后飛蝗沒有肉眼可見的表型,但H&E染色結果顯示與對照組相比飛蝗表皮層變薄,進一步超微結構分析發現內表皮片層結構減少。【結論】LmAbd-2是一種內表皮結構糖蛋白,屬于CPR家族RR-1亞類,其編碼基因主要在體壁中高表達,而且在飛蝗4齡、5齡和成蟲內表皮形成時期呈周期性表達;RNAi試驗表明,LmAbd-2在飛蝗蛻皮過程中參與內表皮的形成。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    西南紫色土坡耕地農作物-耕層質量適宜性的耦合度診斷
    婁義寶,史東梅,金慧芳,蔣光毅,段騰,江娜
    中國農業科學. 2019, 52(4):  661-675.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.008
    摘要 ( 71 )   HTML ( 4 )   PDF (449KB) ( 52 )   收藏
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    【目的】紫色土坡耕地是西南區農業生產重要的耕地資源,其耕層質量集中表現為侵蝕性退化嚴重且農作物產量低而不穩,在地塊尺度上農作物產量變化較土壤質量退化具有較明顯的滯后效應。論文在紫色土不同地力等級坡耕地耕層土壤質量分析基礎上,定量分析紫色土坡耕地耕層質量對農作物的適宜性程度。【方法】在不同地力等級耕層質量統計分析及聚類分析基礎上,對農作物-耕層適宜性的耦合度程度進行診斷分析。【結果】(1)紫色土坡耕地不同地力等級的耕層厚度為19—21 cm,有效土層厚度在21—43 cm變化,耕層厚度比較穩定但有效土層淺薄現象嚴重,五級坡耕地不存在心土層;五級坡耕地產量限制因素為田面坡度、有效土層厚度、耕層厚度。(2)紫色土坡耕地3種耕層類型特征明顯,其中Ⅰ類耕層土壤顯弱酸性(pH 6.4),陽離子交換量(21.0 cmol(+)·L -1)最大;Ⅱ類耕層田面坡度最小(11°),有效土層厚度(38 cm)和耕層厚度(22 cm)最厚,土壤速效鉀含量(136.5 mg·kg -1)最多;Ⅲ類耕層有效土層厚度(28 cm)最薄,土壤顯酸性(pH 4.8),陽離子交換量(9.2 cmol(+)·L -1)最小;田面坡度,有效土層厚度,土壤酸化,陽離子交換量是影響坡耕地作物產量主導因子。(3)紫色土坡耕地不同地力等級的農作物與耕層適宜性存在協調發展類和失調衰退類兩種狀態和同步型、滯后型、損益型、共損型4種表現,在同樣地力條件下,農作物產量較耕層質量更為敏感,衰退表現更加明顯;農作物-耕層耦合關系(Cd)為Ⅰ類耕層(0.4820)和Ⅱ類(0.5207)屬于基本協調發展類農作物耕層同步型,農作物生長勉強適宜;Ⅲ類(0.3343)瀕臨失調衰退類耕層損益型,農作物生長中度不適宜。 【結論】紫色土坡耕地耕層厚度比較穩定但有效土層淺薄化現象嚴重,不同地力等級的農作物與耕層適宜性存在協調發展類和失調衰退類兩種狀態和同步型、滯后型、損益型、共損型4種表現,紫色土坡耕地改良應減小田面坡度,增加有效土層厚度,調節土壤酸堿度。研究結果可為地塊尺度上紫色土坡耕地合理耕層調控及構建提供技術參數。

    不同施肥年限下作物產量及土壤碳氮庫容對增施有機物料的響應
    蓋霞普,劉宏斌,楊波,王洪媛,翟麗梅,雷秋良,武淑霞,任天志
    中國農業科學. 2019, 52(4):  676-689.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.009
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    【目的】研究不同年限下增施有機肥及秸稈還田對作物產量及剖面土壤碳氮庫容的影響,旨在為華北平原冬小麥-夏玉米輪作區增強土壤肥力、提高作物產量提供依據。【方法】以農業部昌平潮褐土生態環境重點野外科學觀測試驗站為平臺,分別在長達11年和27年的2個不同施肥年限試驗區采集4個施肥處理,即氮磷鉀(NPK)、氮磷鉀+22.5 t·hm -2有機肥(NPKM)、氮磷鉀+33.75 t·hm -2有機肥(NPKM+)、氮磷鉀+秸稈還田(NPKS)不同土層深度的土壤樣品,分析冬小麥-夏玉米產量和土壤碳氮庫容剖面分布特征。 【結果】(1)增施有機肥及秸稈還田處理對作物的增產效應隨施肥年限的延長而逐漸增強。與NPK處理相比,施肥11年限的NPKM、NPKM+和NPKS處理分別提高小麥和玉米產量為18.6%、15.8%、3.5%和39%、42%、35%;而27年的各施肥處理對小麥和玉米產量的增產幅度分別為41%、51.5%、23%和31%、33%、58%。(2)隨著施肥年限的延長,增施有機肥及秸稈還田均能持續提升土壤碳、氮庫容。連續施肥11年后,土壤碳、氮庫容分別為25—114 Mg·hm -2、2.2—9.0 Mg·hm -2;而27年后土壤碳、氮庫容分別為29—146 Mg·hm -2、2.5—12.1 Mg·hm -2。隨著土壤剖面的加深,不同施肥年限中土壤碳、氮庫容均表現為先逐漸增加后逐漸降低的趨勢,均在80 cm處達到峰值。在80 cm土層峰值處,27年施肥處理中NPK、NPKM、NPKM+、NPKS土壤碳庫和氮庫分別為102、128、146、123 Mg·hm -2和8.3、9.7、12.1、9.1 Mg·hm -2,而11年施肥年限內各處理土壤碳、氮庫均表現為差異不顯著(P>0.05)。和NPK相比,不同年限中增施有機肥及秸稈還田均降低了不同土層的土壤碳氮比。同時,隨著施肥年限的延長,土壤碳氮比越穩定。(3)隨著施肥年限的延長,各處理土壤累積碳、氮庫均呈現增加趨勢。連續施肥11年后,NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累積碳、氮庫容分別為5.2%、11.2%、9.2%和21.2%、26.6%、38.8%;連續施肥27年后NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累積碳、氮庫容分別為26.3%、41.1%、21.8%和26.2%、44.9%、4.0%,且隨著施肥年限的延長,施用有機肥對土壤累積碳庫容的提升高于秸稈還田的趨勢愈加明顯,而對土壤累積氮庫容的提升效果低于秸稈還田。 【結論】在氮磷鉀化肥基礎上增施有機肥及秸稈還田會提高作物產量、增強土壤碳氮庫容、提升土壤肥力,且隨著施肥年限的延長,效果愈加明顯。同時,施用有機肥對作物產量、碳庫的增強效應強于秸稈還田,而對氮庫的提升效果低于秸稈還田。

    氮素用量對膜下滴灌甜瓜產量以及氮素平衡、硝態氮累積的影響
    薛亮,馬忠明,杜少平,馮守疆,冉生斌
    中國農業科學. 2019, 52(4):  690-700.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.010
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    【目的】針對灌區膜下滴灌甜瓜栽培施氮不合理的問題,通過系統分析膜下滴灌條件下不同施氮量對甜瓜產量、土壤硝態氮累積及氮素吸收和平衡的影響,為河西灌區膜下滴灌甜瓜合理施用氮肥提供理論依據。【方法】試驗采用膜下滴灌施肥模式,設置5個施氮水平:0(N0)、60(N60)、120(N120)、180(N180)、240 kg·hm -2(N240),在苗期、伸蔓期、膨大期和成熟期測定土壤剖面硝態氮含量,并結合成熟期產量和氮素吸收量,分析不同氮素用量對甜瓜產量、品質以及氮素平衡和土壤中硝態氮分布、累積的影響。 【結果】在施氮量為180 kg·hm -2時甜瓜商品瓜產量達到較高值,果實吸氮量和氮收獲指數達到最大,甜瓜氮素吸收利用效率、氮素農學效率和氮素生理利用率變幅分別為39.59%—40.22%、56.61—61.44 kg·kg -1和142.98 —152.76 kg·kg -1;不同深度土壤NO3 --N隨施氮量的增加而增加,但同一處理中土層越深NO3 --N含量越低;收獲后NO3 --N主要累積在0—40 cm土層,占試驗監測土壤范圍(0—100 cm)的46.74%—51.84%;施氮量與甜瓜吸氮量、硝態氮殘留量和氮素表觀損失量呈顯著正相關,甜瓜吸收量占氮輸出量的41.27%—41.36%,氮素殘留量占42.62%—43.41%,表觀損失占15.32%—16.02%。 【結論】在河西沙漠綠洲灌區甜瓜膜下滴灌種植中,氮素施入量以180 kg·hm -2為宜,有利于甜瓜氮素吸收利用能力保持在較高水平,降低氮素損失,達到氮素收支動態平衡以及高產優質高效的生產目的。

    園藝
    ‘寒富’蘋果樹莖流特征及其對環境因子的響應
    夏桂敏,孫媛媛,王瑋志,吳奇,遲道才
    中國農業科學. 2019, 52(4):  701-714.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.011
    摘要 ( 102 )   HTML ( 6 )   PDF (781KB) ( 94 )   收藏
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    【目的】果樹蒸騰規律集中體現在其莖流特征上,研究東北地區‘寒富’蘋果Malus pumila Mill(‘Hanfu)樹蒸騰耗水規律,為制定適宜的灌溉制度提供理論依據。【方法】采用熱擴散式莖流計(TDP)于2017年5—10月連續監測‘寒富’蘋果樹幼果期至落葉期的莖流速率,用果園內自動氣象站獲取氣象數據;分析‘寒富’蘋果樹莖流特征及其與環境因子間的關系,建立樹干莖流速率與環境因子的關系模型。【結果】‘寒富’蘋果樹單日莖流速率呈現晝高夜低的單峰“幾”字型變化,夜間莖流速率變化穩定,零點到日出的時間段內莖流速率變化平緩且接近于0,日落后到次日零點的時間段內仍然保持較高的莖流速率水平。果樹生長周期中,莖流啟動時間和下降時間較集中,到達峰值的時間較分散。夜間莖流量占比為10月>9月>5月>6月>8月>7月,10月夜間莖流量占比達到33.69%,7月夜間莖流量占比僅為4.57%。瞬時尺度下環境因子與‘寒富’果樹莖流相關性程度大小為:太陽輻射>大氣溫度>風速>水汽壓差>相對濕度>30 cm土層溫度;‘寒富’蘋果樹莖流速率和各環境因子的多元回歸方程為:V=6.441+0.012Rn+1.874T–0.577Ts,5cm+1.915Ws–9.766VPD–0.362RH,方程的相關系數R 2為0.842。莖流與10 cm土層含水率在日尺度下顯著正相關,相關性系數為0.521,與其他土層含水率相關性不顯著。 【結論】東北冷涼地區‘寒富’蘋果樹在6—9月蒸騰量較大,蒸騰受太陽輻射、風速等環境因子影響程度高,應注意在果實膨大期,尤其7、8月及時補充灌水,灌水時間宜避開太陽輻射最強的時間段,選在日出前或在日落后,以減少蒸發造成的水分損耗。

    不同土壤質地對平邑甜茶幼苗連作障礙程度的影響
    盛月凡,王海燕,喬鈜元,王玫,陳學森,沈向,尹承苗,毛志泉
    中國農業科學. 2019, 52(4):  715-724.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.012
    摘要 ( 110 )   HTML ( 2 )   PDF (411KB) ( 97 )   收藏
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    【目的】以平邑甜茶幼苗作為試材,研究不同土壤質地蘋果園連作障礙發生程度及其差異機制,以便根據連作障礙可能發生的嚴重程度采用適宜的防治措施。【方法】取煙臺萊州3種不同質地老果園土,在盆栽條件下設置連作砂壤土、連作壤土、連作黏壤土及各個質地土壤對應溴甲烷熏蒸處理,共6個處理,測定不同處理盆栽幼苗的生物量、土壤微生物數量、土壤酶活性、根系保護性酶活性、丙二醛(MDA)含量,使用實時熒光定量(qPCR)技術檢測老果園土壤中主要有害真菌的數量變化。因3種土壤條件不同,故分別以3種土壤溴甲烷處理與各自連作處理上述指標的差異來表示連作障礙發生的程度,差異越大,連作障礙程度越嚴重。同時采用高效液相色譜法測定3種連作土壤中的酚酸類物質含量。【結果】與各自連作對照相比,黏壤土、砂壤土和壤土溴甲烷熏蒸處理植株干樣質量分別提高了98.9%、87.9%和54.4%,說明黏壤土連作與溴甲烷處理差異最大,連作障礙程度最嚴重。與各自連作對照相比,黏壤土、砂壤土、壤土溴甲烷熏蒸處理植株的根系保護酶活性均顯著提高,根呼吸速率顯著增加,MDA含量明顯降低。其中超氧化物歧化酶(SOD)活性分別是各自連作對照的2.63、1.80和1.53倍;過氧化物酶(POD)活性分別是連作的3.02、2.01和1.62倍,過氧化氫酶(CAT)活性分別是連作的3.25、2.61和2.11倍。黏壤土根系保護性酶差異最大,說明在連作黏壤土條件下,根系脅迫更嚴重。與各自連作對照相比,黏壤土、砂壤土、壤土溴甲烷熏蒸處理植株根呼吸速率分別提高了91.3%、69.4%和36.0%;MDA含量分別降低了51.3%、48.9%和33.1%。脲酶活性分別比連作降低了68.2%、64.2%和54.4%;磷酸酶活性分別比連作降低了25.6%、18.6%和8.18%。黏壤土、砂壤土和壤土溴甲烷熏蒸處理比各自連作對照真菌數量降低了85.8%、58.1%和72%,尖孢鐮孢菌拷貝數比各自連作處理分別降低了87.5%、70.1%和66.3%,且連作黏壤土條件下尖孢鐮孢菌拷貝數最多。連作條件下黏壤土的實測酚酸總量最高,為41.30 mg·kg -1。 【結論】3種不同土壤質地中,黏壤土酚酸類物質含量高、土壤中尖孢鐮孢菌為主的有害真菌最多、根系脅迫最嚴重,最終表現為連作平邑甜茶幼苗與溴甲烷熏蒸處理的生物量差異最大,而壤土則相反。

    食品科學與工程
    超聲波對獼猴桃片的滲糖效果及干燥能耗與品質的影響
    曾祥媛,趙武奇,盧丹,吳妮,孟永宏,高貴田,雷玉山
    中國農業科學. 2019, 52(4):  725-737.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.013
    摘要 ( 136 )   HTML ( 9 )   PDF (4051KB) ( 92 )   收藏
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    【目的】研究不同的超聲波工藝參數對獼猴桃片滲糖效果及干燥能耗與特征品質的影響,建立數學回歸模型并優化工藝參數,為超聲滲糖技術用于生產高品質、低能耗的獼猴桃片提供理論依據。【方法】試驗以獼猴桃為原料,選取時間、溫度、蔗糖濃度、超聲聲能密度為因素,以獼猴桃的固形物增加率(solids gain,SG)、水分損失率(water loss,WL)、單位能耗、可滴定酸、含糖量、色差(ΔE)、L*、a*、b*、硬度、黏性、彈性、黏聚性、膠黏性、咀嚼性、回復性、葉綠素保存率、維生素C保存率、可溶性固形物為指標,進行四因素Box-Benhnken響應面試驗,利用因子分析篩選出評價獼猴桃片品質的特征指標,建立單位能耗及獼猴桃片特征指標的二次多項式回歸方程模型,分析影響各指標的主次因素及因素間的交互作用,優化得出獼猴桃片超聲滲糖工藝的最佳參數,并加以驗證。【結果】獼猴桃片的品質特征指標分別為回復性、ΔE、含糖量、WL、可滴定酸、維生素C保存率;建立的獼猴桃片單位能耗和品質特征指標的回歸模型具有統計學意義(P<0.05)。各因子對含糖量影響的大小依次是蔗糖濃度>時間>溫度>聲能密度,時間和溫度、溫度和蔗糖濃度、蔗糖濃度和聲能密度的交互作用均為極顯著,溫度和聲能密度的交互作用顯著。各因子對WL影響的大小依次是時間>聲能密度>蔗糖濃度>溫度,時間和溫度及時間和聲能密度的交互作用顯著。各因子對單位能耗影響的大小依次是蔗糖濃度>時間>聲能密度>溫度,溫度和蔗糖濃度的交互作用顯著。各因子對回復性影響的大小依次是時間>蔗糖濃度>溫度>聲能密度,蔗糖濃度和聲能密度交互作用顯著。各因子對ΔE影響的大小依次是蔗糖濃度>溫度=聲能密度>時間;各因子對可滴定酸影響的大小依次是時間>聲能密度>蔗糖濃度>溫度,時間和聲能密度交互作用顯著;各因子對維生素C保存率影響的大小依次是蔗糖濃度>溫度>時間>聲能密度。獼猴桃片超聲滲糖工藝參數為:時間58 min、超聲溫度47℃、蔗糖濃度40 °Brix、超聲聲能密度0.7 W·mL -1,在此條件下獼猴桃片的單位能耗為18.15 kJ·g -1、回復性為0.172、ΔE為15.51、含糖量為35.03%、WL為27.85%、可滴定酸為1.58%、維生素C保存率為92.23%。 【結論】因子分析法能提取出評價獼猴桃片品質的特征指標。建立的二次多項式回歸模型可分別用于分析和預測超聲波處理參數對獼猴桃片的滲糖效果及干燥能耗與品質的影響。超聲浸糖處理具有滲糖速率快、破壞小等優點,處理后的獼猴桃片單位能耗較低、質地品質較好,超聲波處理可用于獼猴桃片的滲糖工藝。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    MT和FGF5調控遼寧絨山羊絨毛生長相關LncRNA的篩選及鑒定
    金梅,張麗娟,曹倩,郭鑫英
    中國農業科學. 2019, 52(4):  738-754.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.014
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    【目的】篩選出遼寧絨山羊皮膚成纖維細胞中與絨毛生長相關的LncRNA,為絨毛生長相關LncRNA的功能及機制研究提供基礎性數據。【方法】提取MT和FGF5處理的遼寧絨山羊皮膚成纖維細胞總RNA,通過樣品總RNA電泳檢測、測序數據質量評估、Mapping比對、樣品間相關性檢查對提取的總RNA進行質量檢測。篩選出差異表達的LncRNA并預測其靶基因,通過GO和KEGG富集分析,篩選出與絨毛生長相關的LncRNA,并通過Real-time PCR對目標LncRNA進行表達驗證。【結果】(1)樣品總RNA質量檢測結果顯示:RNA 完整性良好、GC含量相對較高,序列較穩定、樣品間表達水平相關性均較高、符合測序要求。(2)差異表達LncRNA的篩選結果顯示:1.0g·L -1 24h組差異表達LncRNA有32個,其中4個表達上調,28個表達下調;0.2g·L -1 24h組差異表達LncRNA 有10個,其中4個表達上調,6個表達下調;0.2g·L -1 72h組差異表達LncRNA有113個,其中5個表達上調,108個表達下調。10 -4g·L -1 24 h組差異表達LncRNA有164個,其中有70個上調,94個下調;10 -4g·L -1 72 h差異表達LncRNA 有189個,其中有78個上調,111個下調;10 -6g·L -1 24 h組差異表達的LncRNA有123個,其中有27個上調,96個下調 。(3) 靶基因GO富集分析結果顯示:1.0g·L -1 24h組差異表達LncRNA靶基因富集在GO的negative regulation of transcription from RNA polymerase II promoter;0.2g·L -1 24h組無差異表達LncRNA靶基因富集的GO term;0.2g·L -1 72h組差異表達LncRNA靶基因富集在GO的cellular metabolic process biological_process,binding molecular_function,FGF5處理組中只有10 -4g·L -1 72 h組差異表達LncRNA靶基因富集在cell cellular_component、cell part cellular_component、intracellular cellular_component、binding molecular_function等6個條目。(4)靶基因KEGG富集分析結果顯示:1.0g·L -1 24h組差異表達LncRNA靶基因富集在Steroid biosynthesis pathway;0.2g·L -1 24h組無差異表達LncRNA靶基因富集的Pathway term;0.2g·L -1 72h組差異表達LncRNA靶基因富集在Cell cycle,DNA replication,Steroid biosynthesis,TNF,Nod-like receptor,NF-kappa B等信號通路,其中TNF和NF-kappa B信號通路與絨毛生長相關。FGF5處理組中,10 -4g·L -1 72 h組差異表達的LncRNA靶基因顯著富集到Fanconi anemia pathway,Huntington's disease,Metabolic pathway,Aminoacyl-tRNA biosynthesis等9個pathway term,其中Metabolic信號通路與絨毛生長相關;10 -4g·L -1 24 h組差異表達的LncRNA靶基因無顯著富集的pathway term;10 -6g·L -1 24 h組差異表達的LncRNA靶基因只富集在Taste transduction pathway。(5)NF-κB和TNF兩個信號通路中富集的靶基因TNFα、TNFAIP3(A20)、NFKBIA(IkBα)、NFKB2、IL8所對應的LncRNA有2個,分別為(Gene ID):XLOC_005914;XLOC_018763;Metabolic信號通路中靶基因所對應的LncRNA有4個,分別為(Gene ID):XLOC_011424、XLOC_009522、XLOC_009063、XLOC_01115。Real-time PCR結果顯示:LncRNA XLOC_011424、XLOC_011157、LncRNA XLOC_005914和XLOC_018763與高通量測序結果一致。 【結論】LncRNA XLOC_011424、XLOC_011157、LncRNA XLOC_005914和XLOC_018763可能通過調控與絨毛生長相關的NF-κB 、TNF或Metabolic信號通路,提高羊絨密度和長度,進而提高遼寧絨山羊絨產量及品質。

    綿羊SMAD1基因組織表達及其多態性與產羔數關聯分析
    田志龍,湯繼順,孫慶,王玉琴,張效生,張金龍,儲明星
    中國農業科學. 2019, 52(4):  755-766.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.015
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    【目的】綿羊產羔數是一個極其復雜的性狀,受諸多因素影響。綿羊排卵數是最重要的因素之一,而SMAD蛋白在哺乳動物卵泡發育和顆粒細胞生長分化過程中發揮著重要作用。因此本文基于前期綿羊基因組重測序數據,深入研究SMAD家族成員1 (SMAD family member 1, SMAD1)基因在不同繁殖力小尾寒羊組織表達模式,并探討其多態性與綿羊產羔數的關系,以揭示其影響產羔數的機制,為綿羊分子育種提供科學依據。【方法】首先,采用反轉錄PCR技術檢測SMAD1基因在不同繁殖力小尾寒羊群體大腦,小腦,下丘腦,垂體,子宮,卵巢,輸卵管,心臟,肝臟,脾臟,肺臟,腎臟,腎上腺,甲狀腺,大腸,小腸,胰腺,瘤胃,腎脂 19種組織的表達模式,然后利用實時熒光定量PCR技術檢測SMAD1基因在不同繁殖力小尾寒羊下丘腦,垂體,子宮,卵巢,輸卵管5種繁殖組織的相對表達量。隨后采用Sequenom MassARRAY ?SNP技術對SMAD1基因5個單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism, SNP)位點在小尾寒羊(n=380)、湖羊(n=101)、蘇尼特羊(n=21)、草原型藏羊(n=161)、策勒黑羊(n=52)、灘羊(n=22)6個綿羊品種中進行基因型檢測,計算其群體遺傳學指標,利用SPSS19.0軟件分析5個SNPs與小尾寒羊產羔數的相關性。【結果】PCR結果顯示,SMAD1基因在不同繁殖力小尾寒羊全身性組織均有表達,在小尾寒羊單羔群體卵巢的表達量極顯著高于多羔群體(P<0.01),小尾寒羊單羔群體下丘腦、垂體的表達量顯著高于多羔群體(P<0.05);基因分型結果表明,g.12485895A>G,g.12487558G>A和g.12487190G>T位點在單、多羔綿羊品種中基因型和等位基因頻率均差異顯著(P<0.05);而g.12508874T>C和g.12487467A>G位點在單、多羔綿羊品種中基因型和等位基因頻率均差異不顯著(P>0.05);群體遺傳學分析表明,g.12485895A>G、g.12487558G>A、g.12508874T>C、g.12487467A>G、g.12487190G>T位點在小尾寒羊、湖羊、策勒黑羊、蘇尼特羊、草原型藏羊中均為中度多態(0.25<PIC<0.5),g.12508874T>C位點在灘羊群體表現為低度多態(PIC<0.25);卡方適合性檢驗表明,g.12485895A>G和g.12487467A>G位點在小尾寒羊和草原型藏羊中處在Hardy-Weinberg不平衡狀態(P<0.05),g.12487558G>A在小尾寒羊和湖羊群體處于Hardy-Weinberg不平衡狀態(P<0.05),g.12487190G>T位點在草原型藏羊處于Hardy-Weinberg不平衡狀態(P<0.05)。其他位點在6個綿羊品種中均處在Hardy-Weinberg平衡狀態(P>0.05);關聯分析表明,g.12485895A>G,g.12487558G>A,g.12508874T>C和g.12487467A>G位點與小尾寒羊產羔數無顯著關聯。g.12487190G>T位點TT基因型母羊前三胎的產羔數均顯著高于GT和GG基因型母羊(P<0.05)。將該位點與小尾寒羊FecB(A746G)不同基因型進行組合后發現,AA-GG、AA-GT、AA-TT型母羊產羔數顯著低于其他組合基因型母羊(P<0.05)。【結論】SMAD1與小尾寒羊繁殖密切相關,g.12487190G>T可作為小尾寒羊產羔性狀選育的潛在分子標記。

    中華蜜蜂Apidaecin的重組表達及其抗菌活性
    陳文鳳,王紅芳,劉振國,張衛星,郗學鵬,胥保華
    中國農業科學. 2019, 52(4):  767-776.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.04.016
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    【目的】研究中華蜜蜂(Apis cerana cerana)抗菌肽Apidaecin在枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)中的重組表達,并驗證純化后的重組抗菌肽Apidaecin在體內和體外是否具有抗菌活性,為開發新型、安全具有抗菌和免疫調節功能的抗菌肽制劑提供理論依據。【方法】以意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)Apidaecin為模板,克隆出中華蜜蜂抗菌肽Apidaecin,成功構建his-pHT43/Apidaecin表達載體,并參照MoBiTec所提供的制備方法成功制得枯草芽孢桿菌感受態細胞,現配現用,以保證其活性并得以在枯草芽孢桿菌表達系統中重組表達。使用His標簽蛋白純化試劑盒(可溶性蛋白)進行表達蛋白的分離純化,使用Easy II Protein Quantitative Kit(BCA)試劑盒測定濃度。純化得到的重組抗菌肽Apidaecin作用于大腸桿菌K88,在體外進行抑菌圈試驗和最小濃度抑菌法測定;在體內,以小鼠為試驗動物模型,試驗組小鼠腹腔注射重組抗菌肽Apidaecin,陰性對照組注射相同體積的生理鹽水,陽性對照組注射相同體積的頭孢霉素,然后人為感染大腸桿菌K88,感染24 h后對小鼠進行解剖,取得腸道樣品和血液樣品,并從腸道屏障和免疫功能兩個方面探討重組抗菌肽Apidaecin對感染大腸桿菌K88小鼠的保護作用。使用ELISA試劑盒對染菌小鼠血清免疫球蛋白(IgA、IgG、IgM)與腸道sIgA水平進行測定,采用qRT-PCR法對小鼠腸道緊密連接蛋白基因(claudin-1、ZO-2)以及小鼠腸道細胞因子(促炎因子TNF-α、IFN-γ、IL6和抑炎因子IL10)的轉錄水平進行測定。【結果】克隆得到的中華蜜蜂Apidaecin含有183 bp的堿基,編碼60個氨基酸,包含Apidaecin的信號肽序列、一個基礎的RR二肽以及抗菌肽Apidaecin的氨基酸序列(內含高度保守的8個氨基酸序列),編碼的蛋白質命名為AccApidaecin,其分子量為15.6 kD,等電點為5.33。在IPTG終濃度為3 mmol·L -1,誘導溫度為30℃,誘導表達12 h后,可從1 L表達上清中純化得到約20 mg抗菌肽。藥敏試驗顯示,重組抗菌肽Apidaecin在體外與陰性對照相比有明顯抑菌圈出現,且測得的最小抑菌濃度為10 mg·L -1;在小鼠體內,腹腔注射重組抗菌肽Apidaecin的染菌試驗組與注射生理鹽水的染菌試驗組相比免疫球蛋白含量差異顯著(P<0.05),說明腹腔注射重組抗菌肽Apidaecin能夠有效緩解由大腸桿菌K88引起的小鼠免疫球蛋白含量的增加;同時,小鼠腸道相關蛋白的基因表達量也差異顯著(P<0.05),說明重組抗菌肽Apidaecin能夠有效保護被大腸桿菌K88侵染的小鼠腸道。【結論】在枯草芽孢桿菌中能夠成功重組表達中華蜜蜂抗菌肽Apidaecin,并且純化后的中華蜜蜂抗菌肽Apidaecin在體外對大腸桿菌K88有良好的抗菌效果;經腹腔注射進入小鼠體內,能夠提高小鼠的免疫機能,有效抵抗大腸桿菌K88對小鼠的侵染。

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