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當期目錄

    2019年 第52卷 第10期 刊出日期:2019-05-16
      
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    中國農業科學. 2019, 52(10):  0. 
    摘要 ( 52 )   PDF (316KB) ( 51 )   收藏
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    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    甘藍型油菜半矮稈突變體dw-1的遺傳分析與激素響應特性
    宋稀, 蒲定福, 田露申, 余青青, 楊玉恒, 代兵兵, 趙昌斌, 黃成云, 鄧武明
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1667-1677.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.001
    摘要 ( 258 )   HTML ( 40 )   PDF (865KB) ( 231 )   收藏
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    【目的】株高是影響油菜抗倒性、豐產性和全程機械化進程的關鍵性狀,油菜矮稈、半矮稈資源的發掘與研究,是實現株高遺傳改良的關鍵。目前油菜優異矮源缺乏,通過對獲得的甘藍型自然矮化突變體進行表型鑒定、遺傳分析及激素相關形態學、生理學分析,旨在綜合評估其利用潛能,為其在油菜矮化育種中的應用提供理論指導并為后續基因定位、克隆奠定基礎。【方法】將甘藍型油菜品系141492自交6代后發現的半矮稈突變體經游離小孢子培養獲得DH系群體,選取1個半矮DH系,暫命名dw-1,其平均株高約95 cm,變幅83—105 cm。對dw-1農藝性狀、經濟性狀、抗病性等進行表型鑒定,并以dw-1與野生型高稈為親本構建6世代遺傳群體,應用主基因+多基因混合遺傳模型對株高進行遺傳分析。通過光暗處理(16 h光照/8 h黑暗、24 h黑暗)形態學觀察、下胚軸與莖稈赤霉素敏感性測驗,鑒定突變體突變類型。【結果】與野生型相比,dw-1千粒重無明顯變化,菌核病病指、二次分枝數、單株角果數顯著或極顯著增加,主序有效長、一次分枝數、株高、分枝部位高度、重心高度、主序角果數、每角粒數、單株產量顯著或極顯著降低,全生育期極顯著縮短。遺傳分析表明,dw-1株高的遺傳受1對加性-顯性主基因+加性-顯性-上位性多基因控制(D-0模型),主基因加性效應-47.5,顯性度0.2;B1、B2、F2主基因遺傳率分別為76.0%、84.0%、85.0%,多基因遺傳率分別為4.1%、5.6%、6.7%。光照與黑暗條件下,dw-1形態建成正常且下胚軸長度均極顯著低于野生型。外施低濃度赤霉素對下胚軸與莖稈伸長作用不明顯,高濃度處理有顯著促進作用,但均不能恢復至野生型表型。【結論】dw-1田間綜合性狀優良,矮生性狀以1對加性-顯性主基因遺傳為主,主基因又以加性效應為主,常規雜交育種早代選擇有效。dw-1矮化機制與油菜素內酯途徑無關,為赤霉素敏感性減弱應答類型。

    芝麻硬脂酸脫飽和酶基因SiSAD的克隆及功能驗證
    周瑢,劉盼,黎冬華,張艷欣,王林海,張秀榮,魏鑫
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1678-1685.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.002
    摘要 ( 153 )   HTML ( 23 )   PDF (2920KB) ( 115 )   收藏
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    【目的】對芝麻△9硬脂酰-ACP脫飽和酶基因SiSAD(△9 stearoyl acyl-carrier-protein desaturase)進行克隆與表達分析,并轉入擬南芥,探究其在油酸合成過程中的作用,為芝麻油酸含量的遺傳改良提供分子基礎。【方法】提取中芝13葉片的總RNA,反轉錄為cDNA。根據芝麻基因組數據庫中的SiSAD序列信息(序列號為SIN_1008977)設計引物,以cDNA為模板,通過RT-PCR克隆獲得SiSAD編碼區序列,并與參考基因組序列進行比較。利用InterPro進行保守結構域分析,獲得SiSAD蛋白的保守結構域。利用BLAST對SiSAD蛋白進行同源對比,獲得SiSAD的同源蛋白質。采用鄰接法構建系統進化樹,獲得芝麻SAD蛋白與橄欖、牽牛花、蓖麻、萵苣、葡萄、柑橘、擬南芥等植物SAD蛋白的親緣關系。通過熒光定量PCR檢測SiSAD在2個芝麻品種中芝33和中豐芝一號的根、莖、葉、蕾和種子中的相對表達量,分析SiSAD的表達特異性。將SiSAD連接過表達載體,通過農桿菌介導法轉化野生型擬南芥(Col-0),篩選陽性后代,對T3代轉基因和野生型的擬南芥種子中硬脂酸和油酸相對含量進行測定,分析SiSAD的功能。【結果】成功獲得SiSAD的編碼區序列,與參考基因組序列一致,全長為1 152 bp,編碼383個氨基酸,SiSAD蛋白的分子量為43 kD,等電點為6.18。發現SiSAD蛋白含有一個保守結構域,屬于脂肪酸去飽和酶家族成員,與其他植物的SAD蛋白質序列的同源性較高,暗示SiSAD在不同物種中的功能可能比較保守。系統進化分析顯示,芝麻SAD蛋白與牽牛花和橄欖的SAD蛋白處于同一分支,進化關系較近,與蓖麻、擬南芥、柑橘的SAD蛋白親緣關系較遠。熒光定量PCR結果表明,SiSAD在芝麻種子中的表達量遠遠高于其他組織,有顯著的組織特異性。成功構建了SiSAD的過表達載體,通過農桿菌介導法轉化擬南芥,結果表明SiSAD成功導入擬南芥中,而且轉錄水平很高。對T3代轉基因擬南芥種子中硬脂酸和油酸的相對含量分析表明,與野生型擬南芥比較,3個轉SiSAD擬南芥株系中硬脂酸(C18:0)含量分別降低了3.0%、4.8%和6.1%,而油酸(C18:1)含量分別升高了2.8%、4.3%和7.8%,平均升高4.97%。【結論】克隆獲得芝麻SiSAD的全長cDNA序列,鑒定了SiSAD的功能,發現SiSAD在油酸合成代謝過程中正向增加油酸含量,可應用于高油酸芝麻新品種培育。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    黃淮旱地冬小麥農藝性狀與生育期氣象因子的時空分布特征及互作關系
    李世景, 徐萍, 張正斌, 衛云宗
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1686-1697.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.003
    摘要 ( 195 )   HTML ( 28 )   PDF (3271KB) ( 233 )   收藏
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    【目的】研究黃淮旱地冬小麥農藝性狀與生育期降水的時空分布特征與互作關系,為氣候變化下黃淮旱地小麥品種改良提供理論依據。【方法】利用2010—2017年國家黃淮冬小麥區域試驗對照品種在不同區域試驗點的農藝性狀與降水資料,結合地理時空分布與數理統計方法,分析黃淮旱地冬小麥農藝性狀和出苗-成熟期總降水的關系。【結果】空間分布上,黃淮旱地小麥實際單位面積產量、千粒重呈現由西部旱薄地向東部旱肥地增加的趨勢。西部旱薄地的株高相對較高,中東部旱肥地的株高相對較低。中東部以北的黃淮旱地不同生育階段的總降水普遍較低,中東部以南的黃淮旱地不同生育階段的總降水相對較高。時間變化上,河南、山西和陜西的中西部旱地的出苗—成熟期總降水表現出顯著的增加趨勢。出苗—抽穗期總降水與實際單位面積產量、株高、有效穗數呈顯著正相關。通徑分析表明,黃淮旱肥地的株高和有效穗數決定了產量變異的53.2%,黃淮旱薄地的株高和千粒重決定了產量變異的67%。【結論】建議黃淮旱肥地冬小麥育種以適當增加株高,提高花前高效利用有限降水的能力和增加穗部發育為主。黃淮旱薄地育種以穩定株高,提高花后轉運干物質的效率和收獲指數為主。

    無人機多光譜反演黃河口重度鹽漬土鹽分的研究
    王丹陽,陳紅艷,王桂峰,叢津橋,王向鋒,魏學文
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1698-1709.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.004
    摘要 ( 154 )   HTML ( 22 )   PDF (5470KB) ( 64 )   收藏
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    【目的】為提高土壤鹽分信息定量遙感提取精度,準確掌握土壤鹽漬化程度與分布。【方法】選擇墾利區黃河口鎮集中連片的重度鹽漬土區域為試驗區,于2018年4月26日—28日采用搭載Sequoia多光譜相機的無人機進行試驗區近地遙感圖像采集,并進行圖像拼接、輻射校正、正射校正和幾何校正等預處理;然后基于相關性分析、灰色關聯度分析篩選土壤鹽分的敏感波段,構建并篩選光譜參量;進而分別采用多元線性回歸(multivariable linear regression,MLR)、支持向量機(support vector machine,SVM)及偏最小二乘(partial least square,PLS)方法構建土壤鹽分定量反演模型,并進行驗證與評價;最后基于最佳模型進行試驗區土壤鹽分的分布反演與分析,并與反距離加權插值結果進行精度比較。【結果】相較相關性分析,通過灰色關聯度分析的反演模型精度及顯著性均有所提高;對比3種建模方法,SVM模型精度最高,PLS模型次之,MLR模型最低,最佳模型為基于灰色關聯度分析篩選變量的支持向量機模型,其建模R 2RMSE分別為0.820、3.626,驗證R 2RMSE、RPD分別為0.773、4.960、2.200;據此模型反演得到該區域土壤鹽分含量為0.323—21.210 g·kg -1,平均值為6.871 g·kg -1,重度鹽漬土占58.094%,與實地調查結果較為一致;反演結果與反距離加權插值結果的誤差80%控制在樣本鹽分含量平均值的20%以內,亦較為相近。 【結論】基于無人機多光譜可實現重度鹽漬土鹽分信息的準確提取。

    植物保護
    轉水稻條紋病毒NS3本氏煙的抗病性
    吳根土, 陳廣香, 張珈源, 胡橋, 馬明鴿, 竇彥霞, 李明駿, 青玲
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1710-1720.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.005
    摘要 ( 117 )   HTML ( 5 )   PDF (2613KB) ( 151 )   收藏
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    【目的】NS3編碼的蛋白是水稻條紋病毒(Rice stripe virus,RSV)RNA沉默抑制子。筆者前期研究發現,轉NS3本氏煙(Nicotiana benthamiana)對RSV有一定的抗性。為深入揭示NS3在寄主體內的作用機制,本文將進一步探究轉NS3本氏煙對其他煙草病害的抗性。【方法】以野生型本氏煙和轉NS3本氏煙為試驗材料,通過農桿菌浸潤法接種馬鈴薯X病毒(Potato virus X,PVX)侵染性克隆,觀察病毒癥狀,抽提系統發病葉片總RNA,并利用RT-qPCR方法檢測病毒的相對積累量;采用灌根接種法分別接種煙草青枯病菌(Ralstonia solanacearum)、煙草黑脛病菌(Phytophthora parasitica var. nicotianae),觀察植株表型并統計發病率和病情指數。【結果】PVX侵染本氏煙后,植株葉片主要表現為花葉、褪綠等癥狀,NS3表達植株與野生型植株具有相同的PVX癥狀表現。在接種PVX 10 d后,RT-qPCR檢測發現與野生型植株病毒積累量相比,NS3表達抑制了PVX在本氏煙體內的積累水平,兩個轉NS3株系(NS3-6、NS3-9)中PVX的相對積累量分別為野生型植株的68.17%和81.01%。青枯病菌在野生型植株和轉基因植株上均引起萎蔫、猝倒等典型的病害癥狀,且兩者的癥狀無明顯差異。在青枯病菌侵染早期,NS3表達在一定程度上利于病菌的侵染,表現出對青枯病較為敏感;而在接種14 d,野生型植株的發病率為100.00%,病情指數為78.67,而NS3-6、NS3-9株系的發病率分別為95.00%、98.33%,病情指數分別為70.00、73.00;14 d之后發病率和病情指數逐漸升高,而NS3表達株系的病情指數均低于野生型植株。黑脛病菌在野生型植株和轉基因植株上均為在莖基部出現黑褐色壞死斑等典型病害癥狀,且NS3表達也不影響本氏煙的癥狀表現。在黑脛病菌的侵染初期,NS3-6株系的發病率高于野生型植株;但在整個黑脛病發生過程中,轉NS3株系的病情指數均低于野生型植株,在接種12 d,野生型本氏煙的發病率為96.67%,病情指數為77.50,而NS3-6、NS3-9株系的發病率分別為90.00%、86.67%,病情指數分別為64.17、62.08。【結論】通過病原侵染過程觀察表明NS3表達在一定程度上影響了煙草病害在本氏煙上的侵染和嚴重程度,且對不同病原菌的影響不同。

    煙薊馬趨光規律及不同波長色板田間誘捕效果
    米娜,張起愷,王海鴻,吳圣勇,雷仲仁
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1721-1732.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.006
    摘要 ( 114 )   HTML ( 8 )   PDF (562KB) ( 74 )   收藏
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    【目的】在室內、溫室和露地3種條件下,通過測定煙薊馬(Thrips tabaci)對不同單色光及不同波長誘蟲色板的行為反應,探究對煙薊馬具有最佳趨性的波長、光照強度,以及相關影響因子如性別、日節律、饑餓、溫度、相對濕度對煙薊馬趨光行為的影響,為改進誘蟲色板及誘蟲燈等煙薊馬綠色防控技術和產品提供依據。【方法】首先,室內使用分辨率高、光譜測量范圍廣、穩定性好的單色儀測試裝置測定煙薊馬對10種單色光的行為學趨性,篩選出煙薊馬趨性較強的單色光,并將初始光照強度通過中性密度濾光片衰減,探究光照強度對煙薊馬趨光行為的影響。其次,以煙薊馬趨光率為統計指標,探究性別、日節律、饑餓、溫度、相對濕度對煙薊馬趨光行為的影響。根據室內試驗結果,利用Dan Bruton虛擬波長及RGB值的函數關系,打印出相應波長的藍色和黃色誘蟲色板,涂膠制板。評價溫室和露地條件下,煙薊馬對不同波長自制色板及不同廠家生產色板的趨性。【結果】室內試驗結果顯示,煙薊馬對450 nm的藍色光趨性最強,趨光率高達75.34%,其次為562 nm的黃色光以及430 nm的藍紫色光,趨光率分別為73.61%和64.03%。在430、450、562 nm單色光刺激下,煙薊馬雌蟲的趨光性均強于雄蟲。光強衰減試驗結果表明,隨著光照強度增加,煙薊馬趨性增強。在上午8:30—10:00時,煙薊馬對430、450、562 nm單色光最為敏感。饑餓4 h后,煙薊馬的趨光性最強,之后隨著饑餓時間的延長,趨光性降低。溫度為25—30℃時,煙薊馬對3種單色光趨性極顯著高于對照組;15℃時,煙薊馬對單色光的刺激均不敏感。相對濕度為45%—60%時,煙薊馬對430、450、562 nm單色光的趨性均顯著強于對照組,而在相對濕度為30%和90%時,煙薊馬對單色光的趨性與對照組均無顯著差異。通過在溫室和露地中應用不同波長色板及不同廠家生產的誘蟲色板對煙薊馬的誘集效果比較,結果發現450 nm的藍色自制誘蟲色板和反射波長為440—470 nm的2#誘蟲色板均對煙薊馬誘蟲效果最佳,此試驗結果與室內篩選的最佳波長高度吻合。【結論】性別、日節律、饑餓、溫度和相對濕度對煙薊馬的趨光行為均有一定的影響。室內光譜光強和誘蟲色板試驗均表明煙薊馬對450 nm藍色光以及波長在450 nm左右的藍色誘蟲色板有明顯的趨性,450 nm左右的藍色誘蟲色板可用于監測和防治煙薊馬。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    包膜尿素不同配比減施對土壤無機氮含量及玉米氮素吸收的影響
    馮小杰,戰秀梅,王雪鑫,陳坤,彭靖,韓曉日
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1733-1745.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.007
    摘要 ( 164 )   HTML ( 15 )   PDF (482KB) ( 138 )   收藏
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    【目的】研究包膜尿素與普通尿素不同配施比例對氮素釋放及玉米氮素吸收的影響,旨在篩選有利于東北春玉米高產及氮素高效利用的包膜肥料與普通尿素比例,為控釋氮肥在東北地區春玉米生產上的推廣應用提供科學依據。【方法】2017年在遼寧省沈陽市和海城市兩地以當地主栽品種東單6531和鐵研358開展田間試驗。供試肥料:樹脂包膜尿素和普通尿素。兩個試驗區均設置了不施氮處理(CK0)、普通尿素常規施氮量(CK)和減氮對照處理(CK1)、樹脂包膜尿素較CK減氮處理(T0);沈陽試驗區還設置了3個樹脂包膜尿素與普通尿素不同配比及減氮處理(T1、T2、T3),海城試驗區設置了兩個處理(T1、T2)。T1、T2、T3處理包膜尿素和普通尿素的配施比例分別為8:2、6:4、4:6;沈陽試驗區常規氮肥用量為244 kg·hm -2,減氮處理施氮量為220 kg·hm -2;海城試驗區常規氮肥用量為217 kg·hm -2,減氮處理施氮量為195 kg·hm -2。玉米生長季內各生育時期分別采集土壤和植株樣品,測定土壤無機氮含量和植株不同部位養分含量,每個小區單獨采收記錄產量。 【結果】包膜尿素與普通尿素配施能顯著提高玉米產量(P<0.05),且隨著配施比例的增加,產量呈先增加后降低趨勢,其中T2處理的玉米產量最高(10 250 kg·hm -2),CK1產量最低(9 307 kg·hm -2)。在等氮素條件下,玉米產量表現為T2>T3>T1>T0>CK1,籽粒產量較CK1處理增產幅度為3.89%—25.76%。在減氮10%條件下,T2處理產量與CK處理相比差異不顯著。包膜尿素與普通尿素配施能顯著提高玉米生育前期土壤中無機氮含量,樹脂包膜尿素可以為玉米中后期生長提供氮源,且在等氮條件下,隨著包膜肥料與普通尿素配比增加,氮素表觀利用率和氮肥農學效益均呈先升高后降低趨勢,其中均以T2處理最高,CK1處理最低,兩地結果一致。 【結論】包膜尿素與普通尿素配施處理的春玉米產量、氮肥利用率和氮肥農學效益均優于普通尿素處理,其中以T2處理包膜尿素與普通尿素配比為6:4,效果最好;根據兩種肥料不同時期的釋放特點,通過擬合曲線,在遼中南地區,當62%包膜尿素搭配38%普通尿素條件下,產量、氮素表觀利用率和經濟效益最高且最合理,可以充分發揮普通尿素和包膜肥料優勢,可有效增加春玉米中后期土壤無機氮供應能力,獲得顯著的增產效果,提高經濟效益。

    氮肥對室內和大田條件下作物秸稈分解和養分釋放的影響
    張學林, 周亞男, 李曉立, 侯小畔, 安婷婷, 王群
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1746-1760.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.008
    摘要 ( 160 )   HTML ( 22 )   PDF (500KB) ( 169 )   收藏
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    【目的】明確室內和大田條件下小麥和玉米秸稈分解和養分釋放的影響因素,能夠為作物秸稈合理還田及其養分管理提供理論依據。【方法】采用尼龍網袋法于室內培養和大田試驗相結合研究氮肥用量(0,CK;180 kg N·hm -2,N180和360 kg N·hm -2,N360)作用下作物秸稈分解特征,其中室內主要研究氮肥用量和土壤類型(砂姜黑土和潮土)對小麥和玉米秸稈分解的影響;2015年6月至2016年6月冬小麥-夏玉米大田研究氮肥用量和秸稈還田深度(地表和20 cm)對小麥和玉米秸稈分解的影響。 【結果】室內研究發現,秸稈類型和土壤類型顯著影響秸稈分解常數、有機碳釋放量、氮釋放量和磷釋放量。隨氮肥用量增加,小麥秸稈分解常數在兩種土壤類型上均呈增加趨勢,玉米秸稈呈降低趨勢;小麥和玉米秸稈氮釋放量呈降低趨勢(小麥秸稈在潮土上呈增加趨勢)。小麥秸稈在潮土上的分解常數及其碳、氮、磷釋放量均顯著高于砂姜黑土,而土壤類型對玉米秸稈分解影響較小。室內相同培養條件下(180 d),小麥秸稈碳釋放量均值為370 g·kg -1、氮為4 g·kg -1、磷為3.6 g·kg -1;玉米秸稈碳釋放量為560 g·kg -1、氮11 g·kg -1、磷3.3 g·kg -1。大田條件下,秸稈還田深度顯著影響小麥和玉米秸稈分解常數及其碳、氮、磷釋放量;其中秸稈還田20 cm處理的分解常數及其養分釋放量均顯著高于地表處理。隨氮肥用量增加,地表處理小麥秸稈分解常數和全碳釋放量逐漸降低,玉米秸稈呈增加趨勢;20 cm處理小麥分解常數及其碳、氮和磷釋放量均隨氮肥用量呈增加趨勢,而玉米秸稈呈降低趨勢。地表處理小麥秸稈經過一個玉米生長季能分解40%,釋放碳150 g·kg -1、氮2 g·kg -1、磷3.5 g·kg -1左右;翻埋到地下20 cm可以分解80%,釋放碳360 g·kg -1、氮4 g·kg -1、磷3.8 g·kg -1。玉米秸稈還田到地表,經過一個小麥生長季只能分解40%,釋放碳210 g·kg -1、氮5 g·kg -1、磷2 g·kg -1;而還田于土層20 cm處理可以分解60%,釋放碳360 g·kg -1、氮6 g·kg -1、磷2.5 g·kg -1。主成分分析結果表明,室內條件下小麥秸稈分解常數與土壤無機氮、脲酶、秸稈氮含量呈顯著正相關,與蔗糖酶和秸稈碳氮比呈顯著負相關,而玉米秸稈分解常數與土壤無機氮呈顯著負相關。大田條件下小麥秸稈分解常數與土壤脲酶、蔗糖酶、秸稈碳氮比、秸稈碳、氮含量均顯著負相關;玉米秸稈分解常數與土壤硝態氮、無機氮含量、脲酶、蔗糖酶以及秸稈碳氮比均呈顯著負相關,而與秸稈氮、磷含量呈顯著正相關。 【結論】室內培養試驗和大田試驗均表明,小麥和玉米秸稈分解常數和養分釋放特征存在差異,增施氮肥促進小麥秸稈分解但對玉米秸稈分解的影響較小;潮土和砂姜黑土顯著影響小麥秸稈分解而對玉米秸稈分解的影響較小,秸稈還田深埋入土能夠顯著促進小麥和玉米秸稈的分解及其養分釋放。生產上作物秸稈應該還田入土,并根據土壤類型和作物類型采取合適的肥料用量促進秸稈分解。

    園藝
    溫室番茄植株養分和光合對水肥耦合的響應及其與產量關系
    王虎兵, 曹紅霞, 郝舒雪, 潘小燕
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1761-1771.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.009
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    【目的】探究水肥耦合對番茄植株養分吸收和光合參數的影響及其相互關系,為西北溫室番茄科學水肥管理提供理論依據。【方法】通過日光溫室番茄試驗,基于水分蒸發量設置3個灌水量:1.00E(W1)、0.75E(W2)、0.50E(W3)和3個施肥水平(N-P2O5-K2O):高肥320-160-320 kg?hm -2(F1)、中肥240-120-240 kg?hm -2(F2)和低肥160-80-160 kg?hm -2(F3),以當地常規灌水施肥為對照(CK)。 【結果】結果表明,不同水肥處理對番茄葉面積指數(LAI)和葉綠素含量影響顯著(P<0.05),均隨灌水施肥量的增加而增加。LAI在成熟采摘期達最大,而葉綠素含量隨植株生長先增加后降低,果實膨大期達到最大。葉片N、P、K含量呈N>K>P,分別在22.83—47.20、4.45—7.08和22.00—34.92 g?kg -1間變化,提高灌水量與施肥量利于提高葉片養分含量、植株養分累積及養分向果實的轉移,W1F1處理下葉片N、P、K含量及植株N、K和果實養分累積量均達到最大(除51 d葉片N和89 d葉片P含量外)。灌水和施肥對植株凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)影響顯著(P<0.05),適當增加灌水量與施肥量,能夠提高植株Pn、Gs、Tr。整個生育期W1F1處理下Pn最大,而Tr在CK下最大(90 d除外)。在成熟采摘期水脅迫顯著降低了Pn,而在W1水平繼續灌水對提高Pn、Gs、Tr不明顯。番茄各生育期葉片N、P、K含量與葉綠素含量和Pn均呈顯著正相關關系,植株和果實養分累積量與凈光合速率和產量均呈顯著正相關關系。 【結論】綜合考慮葉面積指數、葉綠素含量、光合參數、植株養分吸收累積及最終產量,W1F1處理(灌水量1.0E,施肥量N-P2O5-K2O 320-160-320 kg?hm -2)為最優灌水施肥組合。

    茶樹咖啡堿合成酶基因稀有等位變異TCS1g的篩選、克隆及功能
    劉玉飛,金基強,姚明哲,陳亮
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1772-1783.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.010
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    【目的】茶樹咖啡堿合成酶1(TCS1)是山茶屬(Camellia)茶組植物咖啡堿合成的關鍵酶,TCS1具有豐富的等位變異。從我國豐富的茶樹種質資源中發掘TCS1稀有等位變異并研究其功能,深入解析茶樹咖啡堿合成機制,為低咖啡堿育種提供新的基因資源。【方法】利用特異引物TCS1P InDel F/R對673份茶樹資源中的TCS1等位變異進行鑒定;使用引物TCS1cDNAF/R,從含有新稀有等位變異的茶樹資源中克隆基因的cDNA全長序列;利用生物信息學、實時熒光定量PCR(qRT-PCR)和原核表達等方法研究新發現稀有等位基因的功能。【結果】在部分大理茶(C. taliensis)資源中鑒定到一個新的TCS1稀有等位變異,命名為TCS1g。從大理茶資源‘龍陵17’(LL17,含有的TCS1等位變異為TCS1aTCS1g)中克隆了TCS1g。TCS1g的編碼區序列全長為1 098 bp,編碼365個氨基酸,編碼蛋白的分子量和理論等電點分別為40.9 kD和5.1。序列比對結果表明,TCS1gTCS1aTCS1bTCS1cTCS1d、TCS1eTCS1f的相似度在94.1%—99.2%;與具有可可堿合成酶活性(TS)的TCS1bTCS1c編碼蛋白序列相似度均大于96.7%,而與同時具有TS和咖啡堿合成酶(CS)活性的TCS1a、TCS1d、TCS1e、TCS1f相似度都小于95.4%,且TCS1g第221位氨基酸殘基與TCS1b、TCS1c同為組氨酸(His),而TCS1a、TCS1d、TCS1e、TCS1f為精氨酸(Arg)。第221位氨基酸殘基位于TCS1g蛋白活性中心,該位點的突變(His突變為Arg),可以導致TCS1g的等電點(5.05變為5.06)和親水性(-0.119變為-0.123)發生改變。此外,5′上游調控區域的比對結果顯示TCS1gTCS1bTCS1c起始密碼子(ATG)比TCS1aTCS1dTCS1e、TCS1f延后了15 bp。原核表達發現TCS1g具有TS活性,活性為44.3 pkat/mg,但未檢測到CS活性。qRT-PCR的結果表明LL17中等位變異TCS1g有表達。LL17的咖啡堿和可可堿的含量分別為40.3 mg·g -1和5.4 mg·g -1。 【結論】鑒定并克隆了一個新的TCS1稀有等位變異TCS1g,其在LL17中具有一定的表達水平,且其表達蛋白具有TS活性,而未檢測到CS活性;推測決定TCS1g僅具有TS活性的關鍵位點是第221位氨基酸殘基。

    食品科學與工程
    不同成熟度軟棗獼猴桃果實的劃分標準及貯藏特性
    高雪,章印,辛廣,張博,穆晶晶,李漪濛,劉長江,孫曉榮,李斌
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1784-1796.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.011
    摘要 ( 100 )   HTML ( 12 )   PDF (520KB) ( 71 )   收藏
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    【目的】確定軟棗獼猴桃果實成熟度的劃分標準,進而確定不同銷售需求的最佳采收期,并對在冷庫貯藏的七成熟、八成熟和九成熟的果實特性進行研究,為不同成熟度的軟棗獼猴桃貯藏特性研究提供理論依據。【方法】測定軟棗獼猴桃不同采收期果實的硬度、可溶性固形物、可滴定酸、淀粉、單寧、種子轉色指數,采用相關性分析法和層次分析法對數據進行處理分析,確定各分級指標權重,建立軟棗獼猴桃綜合值評分模型;并以此為標準,對果實成熟度進行分級,測定不同采收期的軟棗獼猴桃冷藏期間的理化指標。【結果】盛花期后76 d和78 d果實的6個指標綜合評分≤0.3209,劃分為七成熟,盛花期后80 d和82 d果實的6個指標綜合評分為0.3209—0.4562,劃分為八成熟,盛花期后84、86、88、90和92 d果實的6個指標綜合評分為0.4562—0.6440,劃分為九成熟,盛花期后94和96 d果實的6個指標綜合評分≥0.6440,劃分為十成熟。在貯藏過程中,八成熟果實在后期腐爛指數顯著低于七成熟的果實,硬度顯著高于七成熟的果實,八成熟和九成熟果實的單寧含量在貯藏14 d后一直處于較低狀態,八成熟果實的VC含量在貯藏70 d時最高,七成熟果實可溶性固形物含量顯著低于其他成熟度的果實,八成熟和九成熟果實的可滴定酸含量增減程度差異不大。七成熟果實不能在采后的貯藏過程中完成后熟,達不到預期的口感與風味;九成熟果實在貯藏后期風味良好,但貯藏期最短;八成熟果實貯藏后各項生化指標可達到最佳狀態。【結論】軟棗獼猴桃果實的6個指標綜合評分分別為≥0.6440、0.4562—0.6440、0.3209—0.4562、≤0.3209時,可將果實成熟度確定為十成熟、九成熟、八成熟和七成熟;七成熟果實口感與風味不好,八成熟果實適合長期貯藏、錯季節上市及遠距離運輸后銷售,九成熟果實適合采后本地銷售鮮食及加工。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    肉用綿羊生長期甲烷排放特點與預測模型的建立
    周艷, 董利鋒, 鄧凱東, 許貴善, 刁其玉
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1797-1806.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.012
    摘要 ( 83 )   HTML ( 9 )   PDF (382KB) ( 45 )   收藏
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    【目的】通過探索生長期肉用綿羊的甲烷(CH4)排放規律,旨在建立相關的CH4預測模型。【方法】采用單因素試驗設計,以飼糧NFC/NDF(非纖維性碳水化合物/中性洗滌纖維)為0.78自由采食組的平均日增重作為飼糧NFC/NDF為1.03組和2.17組的限飼標準,在此基礎下測定肉用綿羊的生長性能、營養物質消化率和甲烷產量,并分析肉用綿羊不同體重階段的甲烷產量與飼糧干物質基礎下的營養物質含量、營養物質攝入量、可消化營養物質攝入量及營養物質消化率間的回歸關系。【結果】預測肉用綿羊生長早期(25—35 kg)CH4產量的最佳一元和多元回歸模型分別為:CH4(L·d -1)= -26.58×NFC/NDF + 92.7(R 2 = 0.772,P <0.001);CH4 (L·d -1)=2.71×NDFD-2.45×DMD-0.97 CPD+124.46(R 2=0.846,P=0.001)。預測肉用綿羊生長后期(48-55 kg)CH4產量的最佳一元和多元回歸模型分別為:CH4 (L/d)=-57.00×GE (MJ·kg -1)+1076.0(R 2=0.581,P=0.002);CH4/BW 0.75(L/kg 0.75)=-0.013×NDF intake (g/d)-0.13×CP intake (g/d)+0.02×DM intake (g/d)+0.84(R 2=0.652,P=0.019)。而肉用綿羊生長期整體CH4產量的最佳一元和多元預測模型分別為:CH4(L/d)=-26.94×NFC/NDF+90.71(R 2=0.655,P <0.001);CH4/BW 0.75(L/kg 0.75)=0.005×Digestible NDF intake (g·d -1)+0.011×Digestible DM intake (g·d -1) - 0.097×Digestible CP intake (g·d -1)-4.78 (R 2=0.722,P <0.001)。 【結論】建立了肉用綿羊獨立生長階段(25—35 kg、48—55 kg)和整體生長階段(25—55 kg)的CH4預測模型。研究表明,處于不同體重階段的肉用綿羊的最佳甲烷預測因子不盡相同,且甲烷產量受飼糧NFC/NDF影響較大。這可為今后評估我國飼養模式下的甲烷產量提供理論依據,也可為肉用綿羊飼糧的合理配制提供技術參考。

    綿羊脂聯素基因(ADIPOQ)多態性及其與生長及胴體性狀關聯性分析
    安清明,周輝通,吳震洋,羅玉柱,JonG.Hickford
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1807-1817.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.013
    摘要 ( 86 )   HTML ( 4 )   PDF (548KB) ( 54 )   收藏
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    【目的】檢測綿羊ADIPOQ基因多態性及連鎖現狀,評估該基因突變對綿羊生長及胴體性狀的影響,以期豐富綿羊相關重要經濟性狀的分子遺傳研究基礎。【方法】以8個不同品種的商品綿羊為研究對象,利用PCR-SSCP方法檢測ADIPOQ基因Exon-1區和Exon-2區變異,利用GLMs模型進行評估該基因突變對綿羊生長及胴體性狀的影響。【結果】綿羊ADIPOQ基因Exon-1區和Exon-2區共檢測到13個突變位點,其中Exon-2區發現的c.46T/C突變導致編碼氨基酸p.Tyr16His轉變。Exon-1區等位基因A1B1為優勢等位基因,Exon-2區等位基因A2D2為優勢等位基因,且兩個區域的等位基因均存在種群差異,大多數品種在兩個區域中的變異為中度多態(0.25<PIC<0.5),只有美利奴羊在Exon-2區為高度多態(PIC>0.5),特克塞爾、派倫代和丘陵陶塞特羊在Exon-2區為低度多態(PIC<0.25);兩段區域間存在的突變位點為高度連鎖,且趨向于共同遺傳(D’=0.952,r 2=0.365)。關聯分析結果表明,ADIPOQ基因Exon-1區變異對綿羊生長性狀存在性別差異,攜帶等位基因A1的公羔具有較低的斷尾重、斷奶重和斷奶前生長速度(P<0.05),而攜帶等位基因A1的母羔卻與生長性狀無顯著關聯;攜帶等位基因B1的公羔與生長性狀無顯著關聯,但攜帶等位基因B1的母羔卻具有較高的斷尾重(P<0.05);同時發現基因型為B1B1的公羔個體具有更高的斷尾重和斷奶重(P<0.05);胴體性狀關聯分析結果表明,攜帶等位基因A1的群體具有較低的熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量(P<0.05),攜帶等位基因B1的群體則具有較高的后腿瘦肉量、后腿瘦肉比例和較低的肩部瘦肉比例(P<0.05);基因型為B1B1的個體均有較高的熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量(P<0.05)。 【結論】綿羊ADIPOQ基因的兩段區域具有豐富的多態性,Exon-2區域中的c.46T/C為非同義突變。Exon-1區變異影響綿羊的生長性狀和胴體性狀,淘汰攜帶等位基因A1的個體和選留存在等位基因B1的個體、或留存B1B1基因型的個體和淘汰A1A1的個體,均可有效改善綿羊后代群體的部分生長性狀和胴體性狀。

    SMAD1基因的沉默和過表達及對秦川牛原代成肌細胞生肌的影響
    寧越,米雪,陳星伊,邵建航,昝林森
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1818-1829.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.014
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    【目的】為了探索秦川牛(Bos taurus)SMAD1基因在成肌細胞分化過程中的分子作用機制,通過研究沉默、過表達該基因后對牛原代成肌細胞分化及成肌相關基因表達量的影響,以期為BMP信號通路在牛肌肉組織生長發育過程中的作用機制提供理論依據。【方法】根據Genbank牛SMAD1(NM_001077107.2)已知序列設計并合成靶向沉默SMAD1基因的干擾序列siSMAD1和陰性對照siRNA-NC。以秦川牛原代成肌細胞cDNA為模板,利用PCR技術克隆獲得SMAD1基因CDS序列,構建腺病毒過表達穿梭載體pDC316-mCMV-EGFP-bSMAD1。將腺病毒基因組質粒和腺病毒載體穿梭質粒共轉染到HEK 293細胞中,通過Cre-loxp重組酶獲得重組腺病毒。獲得的攜帶目的基因的腺病毒標記為AD-bSMAD1,重組質粒pDC316-EGFP標記為AD-NC,用做對照組病毒,利用LaSRT法測定腺病毒的滴度。將獲得的干擾序列siSMAD1和過表達腺病毒AD-bSMAD1分別侵染秦川牛原代成肌細胞,采用實時熒光定量PCR檢測SMAD1基因和成肌標志基因MyoDMyf5MyoG的mRNA水平,并觀察對細胞分化融合情況的影響。【結果】成功獲得了1條能有效沉默SMAD1基因siRNA,將其轉染秦川牛原代成肌細胞后進行人工誘導分化,相比對照組,SMAD1基因分別下調了75.4%(誘導1d,P<0.01)、66.7%(誘導3d,P<0.01)、60.0%(誘導6d,P<0.01)、54.7%(誘導9d,P<0.01)。此外,還成功構建了秦川牛SMAD1基因的腺病毒過表達穿梭載體,獲得了滴度為1×10 10pfu/mL的過表達重組腺病毒AD-bSMAD1。與對照組相比,高滴度過表達病毒AD-bSMAD1侵染秦川牛原代成肌細胞0、1、3、6、9d后,與對照組相比,SMAD1基因的表達水平分別上調了2.10倍(誘導1d)、3.19倍(誘導3d)、105.3倍(誘導3d),P<0.01)和144倍(誘導9d,P<0.01);結合肌管形成過程的變化和實時熒光定量結果證明,SMAD1基因促進原代成肌細胞分化和肌管形成,并顯著上調成肌標志基因MyoDMyf5MyoG的表達。 【結論】獲得了能有效沉默秦川牛原代成肌細胞SMAD1表達的特異性的干擾序列siSMAD1,以及可成功實現過表達SMAD1基因的腺病毒介導的體外表達載體,可正向調控成肌細胞的分化和肌管形成過程。

    家蠶微孢子蟲極管蛋白2(NbPTP2)的表達、純化和定位特征
    易敏,呂青,劉柯柯,王禮君,吳玉嬌,周澤揚,龍夢嫻
    中國農業科學. 2019, 52(10):  1830-1838.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.015
    摘要 ( 91 )   HTML ( 5 )   PDF (1106KB) ( 41 )   收藏
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    【目的】微孢子蟲是一種細胞內專性寄生的真核生物,幾乎能感染所有生物,包括人類。極管作為微孢子蟲特有的侵染器官,主要由極管蛋白組成。極管蛋白在微孢子蟲侵染宿主與穩定孢子結構中發揮重要作用。本研究通過克隆、表達家蠶微孢子蟲(Nosema bombycis)極管蛋白2(NbPTP2),分析其在成熟孢子極管上的定位特征,為深入研究極管蛋白的功能打下基礎。【方法】克隆家蠶微孢子蟲NbPTP2。利用Expasy、SignalP 4.1、TMHMM Server V.2.0和NetPhos 3.1 Server等在線軟件對NbPTP2的序列特征進行分析,包括氨基酸組成、蛋白質理論分子量、等電點、信號肽、跨膜結構域和磷酸化位點。此外,利用MEGA 7.0軟件構建不同種屬微孢子蟲極管蛋白2的系統進化樹。通過克隆NbPTP2,將其與原核表達載體pET32a(+)連接,構建pET32a(+)-NbPTP2重組表達質粒。將測序正確的重組質粒轉化到大腸桿菌Rosetta中,IPTG誘導異源表達,經鎳柱親和層析純化融合蛋白后免疫新西蘭大白兔制備多克隆抗體。利用免疫印跡檢測NbPTP2在成熟孢子中的表達情況,并通過間接免疫熒光試驗(IFA)分析NbPTP2在家蠶微孢子蟲成熟孢子中的定位特征。【結果】成功克隆并獲得長為834 bp的NbPTP2基因序列,該蛋白編碼278個氨基酸殘基,理論分子質量為30.9 kD,等電點為9.39,無跨膜結構域,N端存在信號肽,具有潛在的磷酸化修飾位點。系統進化樹分析結果顯示,家蠶微孢子蟲NbPTP2與西方蜜蜂微孢子蟲NaPTP2、東方蜜蜂微孢子蟲NcPTP2的親緣關系最近。Western blot結果表明,NbPTP2編碼的蛋白質在成熟孢子的孢子總蛋白中有表達,分子量大小約為39 kD。IFA定位特征分析結果顯示,NbPTP2能定位于家蠶微孢子蟲的整條極管上,證實其為一種極管蛋白。【結論】明確了NbPTP2與其他微孢子蟲極管蛋白2的親緣關系,NbPTP2在成熟家蠶微孢子蟲中有表達,且能定位于微孢子蟲發芽后的整條極管上。研究結果可為極管的結構解析與極管蛋白功能的研究提供依據。

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