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當期目錄

    2019年 第52卷 第5期 刊出日期:2019-03-01
      
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    中國農業科學. 2019, 52(5):  0. 
    摘要 ( 63 )   PDF (314KB) ( 57 )   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
    水稻根系發育基因OsKSR7 的克隆與功能分析
    周佳琴,朱俊兆,楊思學,諸周潔,姚婕,鄭文娟,朱世華,丁沃娜
    中國農業科學. 2019, 52(5):  777-785.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.001
    摘要 ( 304 )   HTML ( 59 )   PDF (3071KB) ( 256 )   收藏
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    【目的】 水稻根系是與地上部性狀和產量密切相關的重要農藝性狀。通過鑒定新的水稻根系發育相關基因,為深入解析水稻根系發育遺傳機理奠定基礎。【方法】 從甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)誘變的水稻Kasalath突變體庫中篩選到1個根系發育缺陷的突變體Osksr7Oryza sativa kasalath short root 7 )。通過溶液培養和田間種植,對該突變體進行苗期表型鑒定及成熟期主要農藝性狀考察。將Osksr7 分別與野生型秈稻Kasalath和粳稻Nipponbare雜交,F2群體進行遺傳分析和突變基因的圖位克隆,對預測的候選基因進行測序驗證。構建由35S啟動子驅動OsKSR7 的回復載體,通過農桿菌介導轉入突變體成熟胚誘導的愈傷組織進行轉基因互補驗證。【結果】 與野生型相比,Osksr7 幼苗期的主根、不定根、側根和根毛的伸長都受到抑制,主根、不定根和側根的長度分別只有野生型的33%、38.9%和35.3%,但不定根數有顯著增加。農藝性狀調查發現,Osksr7 的株高、穗數、莖稈粗細、結實率、千粒重和劍葉長寬等性狀都受到顯著影響,其中,穗數和結實率的差異極顯著,分別只有野生型的56.3%和37.3%。遺傳分析表明,突變體Osksr7 和秈稻Kasalath雜交的F1表型正常,F2群體中正常植株與短根突變植株的分離比符合3﹕1,表明突變體Osksr7 的突變性狀受1對隱性核基因控制;利用SSR和InDel分子標記將突變基因定位在水稻第11染色體上IND1與IND2之間,物理距離約為143 kb的區間。在該區間有25個預測注釋基因,候選基因測序比對發現,突變體Osksr7 中的一個編碼轉運蛋白的基因LOC_Os11g24560 第一個外顯子上ATG后73 bp處的T突變為A,導致編碼的第25位氨基酸由色氨酸突變為精氨酸。生物信息學分析表明LOC_Os11g24560 是介導蛋白質從內質網(ER)運向高爾基體(Golgi)的COPII有被小泡的SEC23亞基在水稻中的同源基因。RT-PCR表明LOC_Os11g24560 的表達水平在野生型和Osksr7 突變體中無顯著差異,35S啟動子驅動的LOC_Os11g24560 的回復載體能夠使Osksr7 突變體的表型回復成野生型,證實Osksr7 的表型是由LOC_Os11g24560 突變引起。【結論】 Osksr7 是一個水稻短根突變體,其產量相關的幾個重要農藝性狀顯著受抑制,突變基因為LOC_Os11g24560 ,編碼COPII有被小泡的SEC23亞基,與已報道的水稻根系基因都不等位,是一個新的水稻根系發育調控基因。

    赤霉素GA4是水稻矮化特征的重要調節因子
    黃升財,王冰,謝國強,劉中來,張美娟,張樹清,程憲國
    中國農業科學. 2019, 52(5):  786-800.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.002
    摘要 ( 235 )   HTML ( 15 )   PDF (2445KB) ( 139 )   收藏
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    【目的】 以水稻幼胚組培過程中獲得的一株半矮化水稻突變體為研究對象,解析水稻半矮化突變體株高變矮及分蘗增多等表型異常的原因,為克服水稻過度矮化發育障礙因子及培育抗倒伏高產水稻品種提供科學理論依據。【方法】 首先統計分析半矮化水稻突變體與野生型的表型差異,利用體式顯微鏡和光學顯微鏡觀察突變體花的結構及其細胞特征;通過轉錄組測序及qRT-PCR分析差異基因的表達特征,并通過外源噴施赤霉素GA3處理檢測突變體對外源赤霉素的敏感性;最后利用高效液相色譜和質譜聯儀檢測突變體內赤霉素的含量與富集特征。【結果】 表型觀測與統計結果表明,突變體水稻株高比野生型減少56.59%,有效分蘗數高出47.44%,差異均達到極顯著水平。突變體的表皮毛消失且花發育遲緩,雄蕊變小。盡管突變體分蘗數較高但結實率明顯降低,僅為野生型的12.62%,且種子長度和寬度均減小,差異極顯著。通過顯微鏡觀察莖的縱切切片,發現突變體細胞長度減少23%,差異極顯著。外源噴施赤霉素后突變體的株高、有效分蘗、結實率、種子大小、表皮毛和莖稈細胞長度均有不同程度的恢復,說明植物體內赤霉素合成不足可能是引起水稻矮化的主要原因。轉錄組測序結果顯示突變體中OsGA13ox 顯著上調,qRT-PCR驗證結果與轉錄組測序結果一致。由于OsGA13ox控制GA12轉化為GA53,而GA12和GA53分別轉化為GA4和GA1,GA4的活性高于GA1,因此,突變體中GA4減少可能是導致半矮化的主要原因。赤霉素檢測結果表明突變體中GA4含量減少94.9%,與預測結果一致。此外,D14作為SL(獨腳金內酯)的特異性受體,參與調控植物SL信號轉導,抑制枝條分枝或者分蘗。qRT-PCR結果顯示,與野生型相比,突變體中D14 顯著下調,而經過GA3處理的野生型和突變體中D14 均顯著上調。D14 上調可能導致有效分蘗數減少,而其下調可能致使有效分蘗數增加。統計結果表明突變體中有效分蘗顯著增多,而經過GA處理之后,野生型和突變體有效分蘗數均顯著低于未經GA3處理前,表明D14 在水稻中的表達可能受到GA的調控從而影響水稻分蘗。【結論】 OsGA13ox 異常表達導致活性更高的GA4在水稻中的富集減少,形成水稻半矮化突變體;赤霉素可能通過影響D14 的表達間接調控水稻的分蘗。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    耕作方式與灌水次數對砂姜黑土冬小麥水分利用及 籽粒產量的影響
    王永華,劉煥,辛明華,黃源,王壯壯,王金鳳,段劍釗,馮偉,康國章,郭天財
    中國農業科學. 2019, 52(5):  801-812.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.003
    摘要 ( 216 )   HTML ( 20 )   PDF (420KB) ( 205 )   收藏
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    【目的】 探討耕作方式與灌水次數對砂姜黑土冬小麥水分利用和籽粒產量的影響,明確適宜砂姜黑土區冬小麥產量和水分利用效率同步提高的耕作與灌水處理組合模式。【方法】 于2015—2017年連續2個冬小麥生長季,在豫東南砂姜土區設置旋耕(RT)、深松(SS)2種耕作方式為主處理和拔節期+開花期灌2次水(W2)、拔節期灌1次水(W1)、全生育期不灌水(W0)3種灌水為副處理的二因素裂區試驗,深入研究耕作方式與灌水次數的主效應及其互作效應對砂姜黑土冬小麥水分利用和籽粒產量的影響。【結果】 耕作與灌水對砂姜黑土麥田耗水特性、水分利用效率及籽粒產量均具有明顯的調控效應。SS較RT處理可顯著增加土壤貯水消耗,有利于提高自然降水和灌溉水的利用效率,與RT相比,兩年度SS處理的土壤平均貯水消耗量、降水、灌水利用效率分別提高13.69%、7.03%、6.51%;增加灌溉雖可明顯增加冬小麥田間耗水量,但過多灌溉致使水分利用效率降低,兩年度W2較W1、W0的水分利用效率平均值分別下降18.85%、16.69%。SS處理的籽粒產量顯著高于RT處理,且以深松+拔節期灌1水處理組合SSW1的產量最高。相同耕作方式下,隨灌水次數的增加,千粒重呈降低趨勢,成穗數呈增加趨勢;兩年度穗粒數變化總體隨灌水次數的增加呈先升后降的變化規律。耕作方式主要通過調控千粒重影響產量,灌水次數則主要通過調控穗粒數和千粒重而影響產量,但灌水過多會抑制穗粒數和千粒重的提高。【結論】 綜合考慮耕作方式與灌水次數對冬小麥水分利用和籽粒產量的調控效應,深松+拔節期灌1水處理組合SSW1可作為適宜豫東南砂姜黑土區冬小麥產量和水分利用效率同步提高的耕作與灌水處理組合模式。

    底肥分層條施對冬小麥旗葉衰老和光合特性、籽粒產量和肥料利用率的影響
    閆恒輝,溫櫻,王東
    中國農業科學. 2019, 52(5):  813-821.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.004
    摘要 ( 177 )   HTML ( 15 )   PDF (461KB) ( 184 )   收藏
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    【目的】 針對黃淮海地區冬小麥生產中肥料撒施或埋深過淺導致肥料利用率低的問題,探索水澆地麥田底肥施用方式對冬小麥籽粒產量和肥料利用率的影響,以期為該地區冬小麥高產和肥料的高效利用提供理論依據和技術支撐。【方法】 于2016—2018年冬小麥生長季,在水澆地大田條件下,設置5 種肥料施用方式:全生育期不施肥(T1);底肥單層條施于地表下8、16 和24 cm土層深處 (T2、T3 和 T4);底肥按1﹕2﹕3 分為3份,分別條施于地表下8、16 和24 cm 土層深處(T5)。研究不同施肥方式對冬小麥旗葉衰老和光合特性、籽粒產量和肥料利用率的影響。【結果】 隨著底肥條施深度的增加,冬小麥花后旗葉超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性、可溶性蛋白含量、最大光化學效率(Fv/Fm)和實際光化學效率(ΦPSⅡ)均提高,氣孔導度(G s)增大,凈光合速率(P n)提高,丙二醛(MDA)含量降低。底肥分層條施處理(T5)與底肥24 cm單層條施處理(T4)相比,開花后旗葉衰老、熒光和光合特性差異不明顯,但籽粒產量和肥料農學效率顯著提高,增幅分別為5.4%—6.5%和26.8%—72.9%,這與其在較高成穗數條件下仍保持較高的穗粒數和千粒重有關。【結論】 水澆地麥田,底肥按1﹕2﹕3的比例分層條施可以在獲得較高成穗數的基礎上,延緩冬小麥旗葉衰老、改善旗葉光合能力,增加穗粒數、千粒重和籽粒產量,促進肥料高效利用。

    植物保護
    黃淮海地區夏玉米彎孢葉斑病菌遺傳多樣性分析
    常佳迎,劉樹森,馬紅霞,石潔,郭寧,張海劍
    中國農業科學. 2019, 52(5):  822-836.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.005
    摘要 ( 143 )   HTML ( 23 )   PDF (1676KB) ( 100 )   收藏
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    【目的】 針對黃淮海地區發生的玉米彎孢葉斑病,通過分子生物學技術,明確其致病菌新月彎孢(Curvularia lunata )在不同地區和年份間的遺傳差異及親緣關系,為研究該病害的發生和流行提供數據資料。【方法】 對2013、2016和2017年采集自黃淮海地區5省(河南、河北、山東、安徽、江蘇)的病樣進行分離,并采用形態學和分子生物學(ITS和EF-1α 序列分析)對分離到的菌株進行鑒定,共獲得175個新月彎孢菌株。從哥倫比亞大學開發的通用引物中篩選出13條多態性高、重復性好的引物,利用篩選出的引物對175個新月彎孢菌株進行ISSR-PCR擴增,利用Popgen32軟件計算多態性比率、Shannon’s信息指數、群體間的遺傳距離和遺傳相似性,使用NTsys2.10e軟件進行UPGMA聚類分析和基于遺傳相似系數的主坐標分析,構建聚類分析圖和散點圖。【結果】 利用篩選出的引物對175個菌株進行PCR擴增,共獲得105條多態性條帶,多態性比率為100%。在群體平均水平上,基因多樣性水平(H)為0.3867,Shannon’s的信息指數(I)為0.5682,表明玉米彎孢葉斑病菌具有豐富的遺傳多樣性;不同地理種群間的遺傳多樣性存在一定差異,河南和安徽種群遺傳多樣性最高,江蘇種群較低;年度間相同地理來源的菌群親緣關系較遠,相同年份不同地理來源菌群親緣關系較近。聚類分析顯示所有菌株相似系數為0.51—0.93,在相似系數為0.59水平上,175個菌株被劃分為2群5個亞群,亞群間表現出年度間的差異,不同地理種群病菌間存在基因交流,遺傳相關性較高;主坐標分析結果與聚類分析結果一致,同一年份的菌株明顯聚集在一起。【結論】 引起黃淮海地區玉米彎孢葉斑病的病原菌群體存在較高的遺傳變異,地域相鄰的病菌遺傳關系較近;同一地區的菌株在年度間表現出一定遺傳距離,而同一年份不同地理來源的菌株遺傳距離較近。引起該地區玉米彎孢葉斑病的新月彎孢菌株不是以本地菌源為主,其主要菌源可能來自南方水稻和草坪草或東南亞玉米生產區,但也存在少量存活于地表病殘體上的菌株可作翌年的初侵染源。

    青枯菌銅抗性基因copA 的功能
    王曉寧,梁歡,王帥,方文生,許景升,馮潔,徐進,曹坳程
    中國農業科學. 2019, 52(5):  837-848.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.006
    摘要 ( 109 )   HTML ( 7 )   PDF (1138KB) ( 62 )   收藏
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    【目的】 植物細菌性青枯病(bacterial wilt of plants)是由茄科雷爾氏菌(Ralstonia solanacearum )引起的一種世界性重大土傳病害。作為防治青枯病等細菌性病害的重要殺菌劑,銅制劑的廣泛使用造成多種植物病原細菌群體中出現了銅抗性菌株。青枯菌Po82菌株大質粒上攜帶了丁香假單胞菌中的銅抗性編碼基因copA 的同源物,論文旨在探明青枯菌Po82菌株copA 在銅抗性、致病性等方面的生物學功能。【方法】 以青枯菌Po82菌株為研究對象,利用MEGA6.0軟件包,基于鄰接法構建copA 的系統發育樹,探究銅抗性基因copA 在青枯菌和其他植物病原細菌中的系統進化關系。通過反向遺傳學的研究手段,采用基因同源重組雙交換和電擊轉化法,構建copA 基因缺失菌株及相應互補菌株。通過最小抑制濃度(minimal inhibition concentration,MIC)測定、RT-qPCR、Biolog代謝芯片以及致病力等基礎生物學測定研究手段,解析copA 與青枯菌銅脅迫應答、代謝活性、致病性和運動性等表型生物學特征之間的關系。【結果】 同源性比對分析結果顯示,copA 廣泛存在于青枯菌群體中,青枯菌copA 在親緣關系上與耐金屬貪銅菌最為緊密, 與稻黃單胞菌、丁香假單胞菌和大腸桿菌的親緣關系較遠。RT-qPCR結果顯示copA 的表達受到銅離子的誘導,copA 的表達量隨著CuSO4濃度的增加而增加。CuSO4濃度為1.0 mmol·L -1時,基因表達量最高。銅MIC測定結果顯示copA 基因缺失菌株對銅離子的敏感性增加,copA 基因缺失菌株的MIC值為0.8 mmol·L -1,較野生型菌株的1.2 mmol·L -1下降了33.3%,互補菌株恢復了銅抗性能力,表明copA 在青枯菌的銅脅迫應答過程中發揮著重要作用。與野生型菌株相比,copA 基因缺失菌株在普通NA培養基及含0.6 mmol·L -1 CuSO4的NA培養基中的對數生長期的生長速率降低,表明copA 與青枯菌的生長速率相關。copA 基因缺失菌株于發病前期病情指數較野生型菌株下降,接種第10天,copA 基因缺失菌株的病情指數較Po82野生型菌株下降了11.7%。copA 的缺失導致青枯菌對α -D-葡萄糖和D-海藻糖等碳源,L-丙氨酸和葡萄糖醛酰胺等氮源的代謝利用速率降低,使青枯病發病病程延長。與野生型菌株Po82相比,copA 基因缺失菌株中III型分泌系統的轉錄激活因子編碼基因hrpGhrpB ,III型效應子RipX編碼基因ripX 的表達量顯著下調。 【結論】 銅抗性基因copA 在青枯菌銅脅迫應答、致病性等方面發揮一定的作用,研究結果可為進一步解析青枯菌的銅抗性分子機制以及銅抗性菌株的防治提供理論依據。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    江蘇省水稻減肥增產的潛力與機制分析
    郭俊杰,柴以瀟,李玲,高麗敏,謝凱柳,凌寧,郭世偉
    中國農業科學. 2019, 52(5):  849-859.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.007
    摘要 ( 203 )   HTML ( 9 )   PDF (1804KB) ( 163 )   收藏
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    【目的】 明確當前江蘇省水稻種植區域的施肥現狀與問題,定量研究化學氮肥減量對水稻產量形成和氮素吸收利用的影響,以評估氮肥減量優化在水稻生產中的適用性。【方法】 以江蘇省為研究對象,通過對1 502家農戶進行調查,分析水稻施氮量(化肥氮)、產量與氮效率(氮肥偏生產力)現狀。同時結合文獻檢索獲得的 49篇大田試驗文獻共 195 組試驗數據,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析氮肥減量對水稻產量形成和氮素吸收利用的影響特征。【結果】 農戶調研數據表明,江蘇省農戶水稻生產的平均產量、氮肥用量和氮肥偏生產力分別為8 273 kg·hm -2、358.10 kg·hm -2和 25.12 kg·kg -1。文獻數據整合分析表明,在江蘇地區,與傳統/常規施氮相比,氮肥減量顯著降低植株氮素吸收量(-5.8%—-14.0%),在一定程度上抑制了穗數的產生(-2.09%—-5.46%),同時通過增加穗粒數(3.96%—6.79%)、結實率(2.00%—3.88%)以及千粒重(0.89%—2.10%)來提高水稻產量(2.8%—5.7%)和氮肥偏生產力(52.4%—77.0%)。氮肥減量優化下,秈稻的產量與氮效率的提升效果優于粳稻。減量方式以氮肥減量后進行合理養分運籌同時增施有機肥(秸稈)對水稻增產增效的效果最顯著。 減量比例以≤25%最佳。高基礎地力條件下更有利于在保證水稻產量的前提下實現氮肥減量。綜合分析得出,江蘇省水稻的氮肥減量可以通過調控運籌與增施有機肥實現,其推薦減量空間為31%,其中基、蘗肥是其主要的減量方向。 【結論】 江蘇省水稻化學氮肥減量可行,基肥與分蘗肥為主要的減量方向。將氮肥減量控制在31%以內,同時進行優化管理,能夠合理調控水稻各產量構成因素,實現水稻增產增效。

    海南島農牧生產體系磷元素流動時空變化特征
    丁尚,郭浩浩,宋晨陽,刁曉平,趙洪偉
    中國農業科學. 2019, 52(5):  860-873.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.008
    摘要 ( 113 )   HTML ( 10 )   PDF (1253KB) ( 54 )   收藏
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    【目的】 通過對1987—2016年海南島農牧生產體系磷元素流動時空特征及環境效應進行定量分析,研究其流動過程和規律,探討農牧生產體系磷素的優化管理途徑,為海南島農牧業可持續發展提供科學依據。【方法】 研究基于食物鏈養分流動模型(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use,NUFER),通過統計數據、文獻檢索、實地調研,并結合Origin等軟件,定量計算海南島農牧生產體系的磷素輸入、輸出、利用率及其環境效應,并通過情景分析探索海南島農牧生產體系磷素的可持續利用途徑。【結果】 30年間海南島農田生產子系統磷素總投入量從21.34 Gg增至81.19 Gg,總輸出量由6.20 Gg增至18.20 Gg,化肥作為該系統磷素主要來源,輸入量由19.01 Gg增至79.23 Gg,作物產品作為農田磷素主要輸出項,30年間由5.25 Gg增至15.48 Gg。動物生產子系統磷素總輸入量由11.40 Gg增至15.31 Gg,總輸出量由9.63 Gg增至11.90 Gg,其中外源飼料磷素輸入量由1987年的10.97 Gg增至2016年的14.77 Gg,動物產品輸出量30年間增長了4.95 Gg。秸稈還田量和作物飼用量分別增加了0.37和0.26 kg·hm -2,糞尿還田量則減少了0.80 kg·hm -2。空間分布上,澄邁、定安等地30年來磷素輸入和輸出量較高,五指山、瓊中等地較低。就磷素損失情況來看,1987—2016年,海南島單位耕地面積土壤磷盈余量由35.00 kg·hm -2增至147.40 kg·hm -2,2016年土壤磷素盈余量較大的是瓊海、澄邁、保亭和臨高,分別為372.79、279.82、194.14和181.09 kg·hm -2。磷的其他損失途徑為土壤侵蝕、徑流和淋洗,損失量在1.21—5.85 kg·hm -2。畜禽糞便單位耕地面積承載量維持在3.83—5.77 kg·hm -2。30年來,磷素利用率增長緩慢,其中農田生產子系統磷素利用率由13.01%增至13.86%,動物生產子系統磷素利用率由4.78%增至7.62%,農牧結合體系磷素利用率由10.78%增至13.09%。情景分析結果顯示,保證農牧生產體系各子系統間的協調穩定發展以及通過科學的養分管理方式提高資源的循環利用率對促進海南島農牧業發展意義重大。 【結論】 受農牧生產體系規模、區域發展以及管理方式等因素影響,海南島農牧生產體系環境損失情況嚴重,磷素利用率較低,體系出現了較嚴重的分離。因此,在海南島未來的農牧生產中,應優化技術手段和管理措施,如控制磷素的過量輸入,減少糞尿的直接排放,提高秸稈和糞尿循環利用率。同時也應促進農田生產子系統與動物生產子系統間的協調關系,走農牧結合的可持續發展道路。

    高硼土壤增施硫肥對油菜硼吸收與分配的影響
    李鳴鳳,劉新偉,王海彤,趙竹青
    中國農業科學. 2019, 52(5):  874-881.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.009
    摘要 ( 85 )   HTML ( 6 )   PDF (2273KB) ( 72 )   收藏
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    【目的】 探索高硼環境下施用硫肥對油菜硼吸收和分配的影響,為合理施用硫肥緩解油菜硼毒害提供理論基礎。【方法】 以油菜華油雜9號為試驗材料,在高硼灰潮土上(全硼含量13.44 mg·kg -1,有效硼5.03 mg·kg -1)進行盆栽試驗。研究了6個硫水平(0、20、50、100、200、500 mg·kg -1)對油菜果莢、葉、莖、根部的硼含量及硼的分配、細胞壁的提取率、細胞壁硼含量和比例的影響。 【結果】 隨著施硫量增加,油菜各部位的生物量呈先增加后降低的趨勢,其中施硫50 mg·kg -1時,油菜鮮重生物量最高,可達364.5 g/株。施用不同量硫肥后,油菜硼含量及分配均為果莢>葉>莖>根,表明果莢為硼的主要累積器官。增施硫肥,油菜果莢的硼含量呈下降趨勢,施硫量由0增至100 mg·kg -1,油菜果莢硼含量和分配顯著降低,降幅分別為14.8%和15.0%。油菜果莢細胞壁提取率增加43.0%,其細胞壁硼含量和比例無顯著變化,繼續增施硫肥至200 mg·kg -1,油菜果莢硼含量、硼分配比和細胞壁硼均下降至顯著水平,且細胞壁硼分配比顯著上升。與果莢不同,增施硫肥后油菜葉、莖和根的硼含量則呈緩慢上升的趨勢。施硫量由0增至100 mg·kg -1,油菜葉、莖和根硼含量分別增加15.0%、32.9%和34.9%,其分配比例分別增加13.4%、29.6%和18.6%,同時油菜葉片、莖和根部細胞壁硼含量顯著增加12.3%、22.9%和14.9%,表明增施硫肥增加了油菜葉、莖和根的硼含量。 【結論】 硫肥可通過增加油菜生物量,限制硼從根、莖、葉到果莢的轉運,以及增加油菜果莢細胞壁硼含量來緩解高硼對油菜果莢的毒害,最佳施硫量為50—100 mg·kg -1

    園藝
    SERK2 的克隆及其在不同狀態愈傷組織中的表達分析
    譚彬,陳譚星,韓亞萍,張亞如,鄭先波,程鈞,王偉,馮建燦
    中國農業科學. 2019, 52(5):  882-892.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.010
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    【目的】 分離克隆桃(Prunus persica L.)體細胞胚胎發生相關類受體蛋白激酶(somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERKs)基因SERK2 ,檢測其在不同狀態桃愈傷組織中的表達差異,分析SERK2 與胚性愈傷組織發生的關系,為揭示組織培養困難樹種桃胚性愈傷組織產生的分子機理奠定基礎。【方法】 采用同源克隆法獲得PpSERK2 的cDNA全長序列,運用TMPred、DNAMAN和MEGA 5.0等生物信息學軟件對序列進行分析;以‘秋蜜紅’花藥為外植體,接種至添加2.0 mg·L -1 6-BA和1.0 mg·L -1 2,4-D的NN69培養基誘導愈傷組織;將獲得的不同狀態愈傷組織制作石蠟切片并進行組織細胞學觀察;通過實時熒光定量PCR(qRT-PCR)對PpSERK2 在4種不同狀態愈傷組織中的表達進行分析。 【結果】 克隆獲得‘秋蜜紅’PpSERK2 的cDNA全長序列1 881 bp,編碼626個氨基酸,其蛋白質理論分子量為68.99 kD,理論等電點為5.38,具有完整的SERK蛋白的保守結構域,與牡丹(Paeonia suffruticosa )等物種的同源性為67.88%—92.71%,且與秘魯番茄(Solanum peruvianu )和溫州蜜柑(Citrus unshiu )的相似性最高。在與其他物種的SERK蛋白構建的系統進化樹中,PpSERK2與SpSERK1、CitSERK1和PsSERK2等聚在一起,與同源性比對結果一致。以‘秋蜜紅’花藥為外植體誘導獲得4種不同狀態的愈傷組織,組織細胞學觀察發現黃色疏松狀(球形胚出現)、綠色緊實狀(心形胚出現)和淺黃色透明狀(尚未完全形成的魚雷形胚結構出現)的3種狀態的愈傷組織細胞小、排列緊密;而黃白色水漬狀愈傷組織細胞體積大、排列不規則,細胞質稀且染色淺。根據形態學和組織學的鑒定結果,可知黃色疏松狀、綠色緊實狀和淺黃色透明狀的3種狀態的愈傷組織均為胚性愈傷組織,而黃白色水漬狀愈傷組織為非胚性愈傷組織。實時熒光定量PCR(qRT-PCR)結果表明,PpSERK2 在‘秋蜜紅’3種狀態的胚性愈傷組織中的表達量顯著高于非胚性愈傷組織,且在3種胚性愈傷組織中的表達量有差異,其中在黃色疏松狀愈傷組織中表達量最高,綠色緊實狀次之,淺黃色透明狀中最低。【結論】 克隆獲得PpSERK2 的cDNA全長序列,其在3種狀態的胚性愈傷組織中的表達量明顯高于非胚性愈傷組織,且在黃色疏松狀胚性愈傷組織中的表達量最高,PpSERK2 在桃體細胞胚發育的早期發揮作用。

    三峽重慶庫區施氮水平對塔羅科血橙樹體養分、產量品質及土壤理化性質的影響
    楊江波,張績,李俊杰,鄭永強,呂強,謝讓金,馬巖巖,鄧烈,何紹蘭,易時來
    中國農業科學. 2019, 52(5):  893-908.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.011
    摘要 ( 121 )   HTML ( 10 )   PDF (565KB) ( 52 )   收藏
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    【目的】 通過在三峽重慶庫區典型代表性柑橘園研究不同施氮水平對晚熟柑橘塔羅科血橙樹體養分吸收、果實產量品質及土壤理化性質的影響,為三峽重慶庫區晚熟柑橘優質豐產提供理論依據。【方法】 以7年生枳橙砧塔羅科血橙為試材,研究在0(N0)、1(N1)、1.5(N2)、2(N3)、2.5(N4)和3 kg/株(N5)6個施氮水平處理下樹體枝梢干物質積累量、枝葉與果實養分吸收、果實產量和品質以及土壤理化性質的差異。【結果】 本試驗結果表明,不同施氮水平處理后,血橙各時期葉片和枝條干物質量變化趨勢相似,均表現為隨著施氮量的增加顯著增加,但春梢葉片干物質量在N3—N5處理差異不顯著。不同時期的枝葉干物質量均表現為春梢大于秋梢,葉片干物質量要遠大于枝條。春梢的氮、磷、鉀養分吸收量在N0處理下均為最低,隨著氮肥施入,吸收量顯著增加,其中葉片的氮吸收量在N2處理達到峰值,磷、鉀吸收量在N3處理達到峰值,隨后有所下降,但差異不顯著,枝條的養分吸收量一直在增加,N3—N5處理差異不顯著。秋梢葉片和枝條的氮吸收量隨著施氮量增加顯著增加,在N5處理達到最大值,磷和鉀吸收量在N0處理時略高于低氮處理(N1、N2),而高氮(N3—N5)處理顯著增加。果實氮和鉀含量隨施氮量增加呈先增后降趨勢,在N2處理達到最大值,各處理的果實磷含量差異不顯著。果肉中氮和鉀含量遠高于果皮,而果皮中的磷含量高于果肉。不同施氮處理的果實養分帶走量差異顯著,隨著施氮量的增加,果實氮、磷、鉀養分帶走量以N2處理最高,顯著高于其他各處理;果實養分帶走量順序為鉀>氮>磷。隨著氮肥投入增加,土壤有機質含量顯著下降,堿解氮和有效磷含量顯著增加,速效鉀含量在N3處理達到最大值后開始降低。土壤硝態氮淋溶作用隨著施氮量增加而增大,0—20 cm土層內以N2處理硝態氮含量最高,顯著高于N5處理;銨態氮含量比較穩定,與施氮量呈正相關;20—40 cm土層內各處理間的硝態氮、銨態氮含量差異均不顯著;40—60 cm土層內高氮處理下硝態氮含量顯著增加,而銨態氮含量變化不明顯。果皮厚度與施氮量呈正相關,果實縱徑、橫徑、單果重和產量均隨著施氮量增加先增加后降低,N3處理縱、橫徑顯著高于其他處理,而N2處理的單果重和產量最高。可溶性固形物含量隨施氮量增加呈先增后降趨勢,各處理間差異不顯著;隨施氮量的增加,可滴定酸含量增加,固酸比下降;維生素C和花色苷含量變化趨勢相似,在N2處理達到最大值,隨后顯著降低。果實著色在N3處理下相對較好。相關性分析表明,葉片氮含量與果實可滴定酸含量和果皮厚度呈正相關,與固酸比呈負相關,土壤堿解氮含量與可滴定酸含量和果皮厚度呈極顯著正相關,與固酸比呈極顯著負相關。【結論】 綜合考慮,在三峽重慶庫區柑橘園中,純氮推薦用量為0.63—0.86 kg/plant,可保證果園較高的產量和果實品質水平,有利于血橙樹體的養分吸收利用,同時果園土壤環境污染風險相對較小。

    食品科學與工程
    南粳系列水稻品種的食味品質與稻米理化特性
    趙春芳,岳紅亮,黃雙杰,周麗慧,趙凌,張亞東,陳濤,朱鎮,趙慶勇,姚姝,梁文化,路凱,王才林
    中國農業科學. 2019, 52(5):  909-920.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.012
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    【目的】 明確3個優良食味南粳品種的主要蒸煮食味品質性狀的特點及與親本間的差異,為水稻優質育種提供理論依據。【方法】 本研究以南粳系列優良食味粳稻品種南粳46、南粳9108、南粳5055及其父本關東194、母本武粳13和武香粳14為試驗材料,比較分析稻米理化特性、支鏈淀粉分支結構、RVA譜黏滯性、熱力學特性、米飯食味特性等25個食味品質相關性狀的差異,分析稻米理化性狀與米飯食味特征值間的關系、化學成分和支鏈淀粉分支結構與理化特性間的關系。【結果】 3個南粳品種在大多數性狀上具有一致性,與常規粳稻親本武粳13和武香粳14相比,3個南粳品種均具有更小的直鏈淀粉含量、峰值時間、熱漿黏度、最終黏度、回復值、消減值、回生焓、回生率和米飯硬度值,更大的膠稠度、崩解值、米飯黏度值和綜合食味值。在支鏈淀粉分支結構上,3個南粳品種的A鏈(DP6-12)比例更大,而B1鏈(DP13-24)更小。3個南粳品種大多數性狀均與關東194相似,說明南粳系列品種的食味品質特性遺傳自關東194。3個南粳品種中亦存在差異性狀,南粳46的蛋白質含量和熱力學參數更低,南粳9108的脂肪含量更高,而南粳5055的成糊溫度更高。相關性分析表明,除蛋白質含量、糊化溫度、峰值時間外,米飯綜合食味值與稻米大多數理化性狀存在顯著或極顯著的相關性,而稻米理化特性主要受直鏈淀粉含量的影響。【結論】 3個南粳品種食味品質的優異特性是具有更低的糊化和回生特性,更高的膠稠度和米飯黏性,更短的糊化時間和更大的崩解性能。較低的直鏈淀粉含量是其優良食味品質形成的主要原因,而蛋白質含量和支鏈淀粉分支鏈比例主要對糊化和回生特性起作用。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    新疆地區西門塔爾牛核心群選擇
    魏趁,趙俊金,黃錫霞,楊紅杰,張夢華,葛建軍,馬光輝,張曉雪,王丹,尤震晨,胥磊,姜徽,趙番番,巨星,李云霞
    中國農業科學. 2019, 52(5):  921-929.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.013
    摘要 ( 126 )   HTML ( 12 )   PDF (422KB) ( 49 )   收藏
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    【目的】 多年來新疆地區西門塔爾牛的遺傳改良取得一定的成效,但遺傳評估工作開展較少。為加快西門塔爾牛的遺傳進展,本研究通過對西門塔爾牛主要經濟性狀進行遺傳評定、遺傳趨勢的分析、組建核心群并對比總性能指數(total performance index,TPI)選擇和單性狀選擇的差異,旨在為今后制定和優化適合新疆地區西門塔爾牛的育種方案提供理論依據。【方法】 本研究以新疆呼圖壁種牛場1974—2014年出生的 2 495頭西門塔爾牛母牛生產性能記錄、DHI測定記錄、成母牛體重及外貌鑒定記錄為研究對象,運用DMU軟件采用AI-REML結合EM算法配合多性狀動物模型對305 d產奶量(305MY)、乳脂率(MFP)、乳蛋白率(MPP)、乳糖率(MLP)、總固體(TS)、體細胞數(SCS)、成母牛體重(MCW)和外貌評分(TC)性狀進行方差組分和育種值估計,并對305 d產奶量、乳脂率、乳蛋白率、體細胞數和成母牛體重性狀進行遺傳趨勢分析,最終通過總性能指數公式對該牧場種公牛進行遺傳評價及篩選核心母牛群。【結果】 西門塔爾牛305MY、MFP、MPP、MLP、TS、SCS、MCW和TC的遺傳力分別為0.39、0.15、0.12、0.12、0.32、0.09、0.60、0.19,305MY、TS和MCW屬于高遺傳力(h 2>0.3),MFP、MPP、MLP和TC屬于中等遺傳力(0.1<h 2<0.3),SCS屬于低遺傳力(h 2<0.1)。對西門塔爾牛各性狀遺傳趨勢進行分析,1974—2007年間305MY性狀遺傳趨勢變化不明顯,2008—2012年呈明顯的上升趨勢;1974—2006年間MFP和MPP這兩個性狀遺傳趨勢略呈下降的趨勢,2007—2013年呈明顯的上升趨勢;1974—2000年間SCS性狀的遺傳趨勢呈上升趨勢,2001—2012年間遺傳趨勢總體呈下升趨勢;1974—2007年間MCW性狀的遺傳趨勢上下波動較大,2008—2011年間呈明顯的上升趨勢。根據中國西門塔爾牛總性能指數公式對種公牛、大群母牛群和在群母牛群進行育種值排隊,其中排在第一位的公牛TPI值為552.45,排在前10位的公牛平均TPI值為 383.41,從在群母牛中篩選出100頭核心母牛群平均TPI值為214.91,100頭核心群母牛305MY、MFP、MCW和TC表型值均值分別為7 095.10 kg、4.13%、696.53 kg和76.73,與在群母牛群平均表型值相比要高。通過對比不同分組305MY性狀選擇、MPP性狀選擇和TPI選擇各性狀育種值的差異,得出TPI選擇要優于單性狀選擇。 【結論】 近年來西門塔爾牛305MY、MPF、MPP和MCW育種值明顯增加,SCS呈下降趨勢,進一步證明對西門塔爾牛選育及遺傳改良取得了一定的成果。通過比較TPI選擇和單性狀選擇的差異,證明了在生產實踐中綜合選擇指數更實用,牧場可加大TPI值高的種公牛的使用程度,并以100頭核心母牛群為基礎,擴群,通過選擇優秀的公牛進行繁育、擴群,從而達到提高全群西門塔爾牛生產指標的目的。

    歐亞類禽型H1N1豬流感病毒HA蛋白的表達及免疫原性評估
    賈云慧,許程志,隋金鈺,吳運譜,許榜豐,陳艷,楊煥良,喬傳玲,陳化蘭
    中國農業科學. 2019, 52(5):  930-938.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.014
    摘要 ( 98 )   HTML ( 12 )   PDF (1948KB) ( 29 )   收藏
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    【目的】 表達歐亞類禽型(eurasian avian-like,EA)H1N1豬流感病毒(SIV)的血凝素(HA)蛋白,并對其免疫原性進行測定。【方法】 利用RT-PCR技術擴增病毒A/swine/Zhejiang/245/2013(H1N1)(ZJ245)的HA基因,將其克隆至真核表達載體pCAGGS中,獲得重組質粒pCAGGS-HA(ZJ245),將其轉染293T細胞,采用間接免疫熒光(IFA)檢測和Western blot檢測HA蛋白在體外的表達;將重組質粒pCAGGS-HA(ZJ245)經肌肉注射途徑、以100 μg/只劑量免疫16只6周齡BALB/c小鼠(I組和II組),間隔3周后進行加強免疫(二免);同等數量的小鼠以相同方式注射100 μL無菌PBS作為非免疫對照組(III組和IV組)。首免和二免每周采血,分別采用血凝抑制(HI)試驗和病毒中和(VN)試驗兩種方法測定不同類型的血清抗體效價;二免2周后,其中兩組小鼠(I組和III組)用50 μL(10 6.0EID50)的ZJ245病毒經滴鼻感染途徑進行攻毒,另外兩組(II組和IV組)用A/swine/Heilongjiang/44/2009(H1N1)(HLJ44)病毒進行攻毒。攻毒后14 d內每天觀察小鼠的臨床癥狀、統計發病與死亡情況,且每天稱量小鼠體重,在體重下降比率超過25%時判定為小鼠死亡。攻毒后第3 天,每組隨機剖殺3只小鼠,分別采集腦、鼻甲、肺、脾和腎等臟器,勻漿處理后通過接種10日齡的非免疫雞胚測定臟器的病毒含量。通過小鼠體重變化以及臟器滴定的病毒含量評估重組質粒pCAGGS-HA(ZJ245)的免疫保護效果。 【結果】 經酶切鑒定和測序驗證表明ZJ245的HA基因的已正確克隆至真核表達質粒pCAGGS中獲得重組質粒pCAGGS-HA(ZJ245),經體外轉染293T細胞后,IFA和Western blot證實了病毒的HA蛋白能夠正確表達,并具有良好的生物學活性;小鼠的免疫與攻毒試驗結果表明,重組質粒pCAGGS-HA(ZJ245)首免后一周可檢測到針對同源病毒ZJ245的低水平HI和VN抗體,加強免疫后抗體水平明顯升高,HI抗體達到76.88、VN抗體達到152.5;同時針對異源病毒HLJ44也產生了較低水平的HI和VN抗體。10 6.0EID50的同源病毒ZJ245攻毒時,與非免疫組小鼠相對比,重組質粒pCAGGS-HA(ZJ245)的免疫完全阻止了因病毒攻擊而導致的小鼠體重下降以及肺臟和鼻甲內病毒的復制;10 6.0EID50的異源病毒HLJ44攻毒時,相比非免疫組小鼠,質粒免疫組小鼠體重的下降比率、以及肺臟和鼻甲內的病毒滴度均顯著降低(P<0.0001、P <0.001、P <0.05)。 【結論】 重組質粒pCAGGS-HA(ZJ245)能夠有效表達病毒HA蛋白,免疫后可使小鼠獲得完全抵抗ZJ245感染及部分抵御HLJ44感染的免疫保護力,表明重組質粒 pCAGGS-HA(ZJ245)具有良好的免疫原性。

    無刺蜂蜂膠乙醇提取物的體外抗氧化及抗炎活性
    王蓓,常化松,蘇松坤,孫麗萍,王凱
    中國農業科學. 2019, 52(5):  939-948.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.015
    摘要 ( 195 )   HTML ( 21 )   PDF (742KB) ( 120 )   收藏
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    【目的】 無刺蜂(stingless bees)是熱帶和亞熱帶地區重要的授粉昆蟲之一,以尾部無蟄針為典型特征,其蜂膠采集量較意大利蜜蜂( Apis mellifera ligustica )更多,然而其蜂膠活性研究卻相對匱乏。本文以來源于馬來西亞無刺蜂 ( Heterotrigona itama )采集蜂膠的乙醇提取物(ethanol extract of H. itama propolis, EEHI)為研究對象,旨在探究其體外抗氧化和抗炎活性。【方法】 采用福林酚法和硝酸鋁法測定EEHI中總酚酸和總黃酮含量,并采用DPPH和ABTS 自由基清除能力評價EEHI的體外抗氧化能力;在此基礎上,采用細菌脂多糖(LPS)誘導小鼠巨噬細胞RAW 264.7炎癥模型,通過CCK-8法檢測EEHI對細胞相對存活率的影響,在保證EEHI對細胞無細胞毒性作用基礎上,分別采用Griess法和實時熒光定量PCR(RT-qPCR)技術評估EEHI對LPS誘導的RAW 264.7細胞中炎癥介質一氧化氮(NO)釋放量的影響以及其對炎癥因子( IL-1βIL-10INOS )和抗氧化基因( HO-1 )信使RNA表達的影響;進一步利用免疫印跡和免疫熒光方法,以NF-κB炎癥信號通路為切入點,研究EEHI對LPS誘導巨噬細胞中p-IκΒ α 和IκΒ α 蛋白表達以及NF-κB-p65蛋白移位的影響,從而探究EEHI潛在的抗炎機理。 【結果】 EEHI中總酚酸和總黃酮含量分別為54.70 mg GAE·g-1和116.20 mg QE·g-1;DPPH和ABTS自由基清除能力IC50值分別為275.60和 284.00 μg·mL-1。EEHI對RAW 264.7細胞的安全濃度為0—40 μg·mL-1。在LPS誘導的Raw 264.7細胞炎癥模型中,相對于LPS刺激組,0—40 μg·mL-1的EEHI以濃度依賴方式顯著地抑制了LPS誘導的RAW 264.7細胞中NO的釋放量,且降低了細胞中炎癥因子 IL-1βIL-10INOS 的基因表達量,并增強了抗氧化基因 HO-1 的表達。進一步研究發現,0—40 μg·mL-1的EEHI以濃度依賴方式顯著抑制了LPS誘導的RAW 264.7細胞IκΒ α 蛋白的磷酸化,且40 μg·mL-1的EEHI顯著降低了NF-κB-p65蛋白的核移位現象,因此推測EEHI可能是通過抑制LPS誘導的NF-κB信號通路的激活進而發揮了體外抗炎活性。 【結論】 無刺蜂蜂膠乙醇提取物中含有大量多酚類化合物,具有較好的抗炎和抗氧化效果,極具開發利用價值。

    研究簡報
    鵝伴性羽色性狀的遺傳分析
    于金成,李喆,于寧,劉況,趙輝
    中國農業科學. 2019, 52(5):  949-954.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.016
    摘要 ( 103 )   HTML ( 11 )   PDF (333KB) ( 51 )   收藏
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    【目的】 豁眼鵝是我國著名的白鵝品種,其1日齡雛鵝往往呈現黃色或淡黃色。然而,筆者在進行豁眼鵝純系繼代選育過程中,發現自由交配群體的后代中有20%雛鵝個體絨羽呈現淺褐色,且公母比例差別明顯(公母比例接近1﹕3),推測豁眼鵝群體白羽性狀存在伴性遺傳可能。以雛鵝期淺褐色公鵝和黃色母鵝為親本,利用雜交試驗,檢驗雛鵝絨羽表型的情況是否符合孟德爾遺傳規律,從而揭示鵝羽色性狀的遺傳方式。為此開展鵝的羽色性狀遺傳規律及機制研究,以期對鵝新品種或品系的培育以及鵝羽色自別雌雄配套系生產提供指導。【方法】 選用40只豁眼鵝公鵝和200只豁眼鵝母鵝為親本,組建隨機交配群產生豁眼鵝純系G1代,觀察G1代中1日齡雛鵝中黃色絨羽和淺褐色絨羽表型的表現和分離比例;4只淺褐色豁眼鵝公鵝和20只黃色豁眼鵝母鵝為親本,雜交產生F1代,觀察其1日齡雛鵝中黃色絨羽和淺褐色絨羽表型的表現和分離比例。【結果】 ①在豁眼鵝隨機交配G1代中,淺褐色絨羽表型個體的比例為19.5%。其中,公母雛之間淺褐色個體占比差別比較大,公雛中淺褐色的比例在10%左右,而母雛有30%左右的個體呈現淺褐色。根據Hardy-Weinberg定律,絨羽顏色性狀等位基因頻率計算如下,母雛中淺褐色個體的比例就是豁眼鵝群體中絨羽淺褐色等位基因的頻率,本試驗中29.8%的母雛個體是呈現淺褐色,所以該等位基因的頻率約為0.3。同時,公雛中淺褐色個體比例的開方也能計算出豁眼鵝群體中淺褐色等位基因的頻率,本例中,10%的公雛是淺褐色,所以該等位基因的頻率約為0.3左右,同母雛計算所得基因頻率比較接近。相應的,絨羽黃色等位基因頻率則為0.7左右。②雜交F1中,黃羽81只,占50%;淺褐色79只,占50%。且黃羽全為公雛,淺褐色羽全是母雛。結果表明,淺褐色性狀呈伴性遺傳;已研究證實,銀色羽(S*S)和不完全白化(S*AL)是位于Z染色體上的一對等位基因控制,不完全白化基因AL對銀色羽基因S為隱性。因此,根據雜交試驗結果,可以初步判斷淺褐色和黃色是由一個基因座的復等位基因所決定的結果,且淺褐色對于黃色性狀呈隱性遺傳。【結論】 本試驗通過羽色性狀選配雜交和隨機交配試驗,分析了豁眼鵝1日齡雛鵝絨羽顏色表型的分離情況,結果表明:(1)淺褐色絨羽性狀相對黃色絨羽性狀為隱性遺傳;(2)豁眼鵝雛鵝絨羽淺褐色/黃色性狀呈伴性遺傳;(3)豁眼鵝雛鵝絨羽顏色性狀主要為Z染色體銀色羽基因座控制,控制該基因座的等位基因存在變異位點與相應表型關聯。

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