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當期目錄

    2019年 第52卷 第13期 刊出日期:2019-07-01
      
    目錄
    中國農業科學. 2019, 52(13):  0. 
    摘要 ( 44 )   PDF (334KB) ( 28 )   收藏
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    作物遺傳育種·種質資源·分子遺傳學
    長江中下游地區小麥品種籽粒和面條品質分析
    吳豪,黃園園,汪輝,周玉,沈家成,張璨,丁錦鋒,鄒娟,馬尚宇,郭文善,鄭文寅,姚大年
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2193-2207.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.001
    摘要 ( 197 )   HTML ( 43 )   PDF (585KB) ( 210 )   收藏
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    【目的】分析長江中下游麥區江蘇省、安徽省和湖北省等3個省份間小麥品種的品質性狀差異,選出重要品質性狀指標,以及對面條等加工品質產生重要影響的因素,為長江中下游地區小麥品種品質評價、優質專用小麥品種選育和品質區劃等提供理論依據。【方法】在對各品質性狀進行方差分析的基礎上,對種植于3個省份6個試點13個小麥品種的25個品質性狀進行主成分分析,篩選和評價該地區小麥品種重要品質性狀;采用正交偏最小二乘法判別分析區分省份間品質性狀的差異;對影響面條品質的因素作通徑分析。【結果】供試材料所有品質性狀在地點、品種、品種×地點間差異均達到極顯著水平;主成分分析將所有品質性狀分為淀粉糊化指數、面粉吸水指數、粉質儀指數、蛋白質指數、面粉色澤指數、麥谷蛋白指數、淀粉崩解值指數7個主成分,其累計貢獻值達81.250%,涵蓋絕大多數的品質性狀;對總體的品質評價起第一主導作用的是淀粉糊化指數,其次是面粉吸水指數和粉質儀指數;正交偏最小二乘法判別分析結果表明,該麥區3個省份間品質性狀差異表現在反彈值、最終黏度、低谷黏度和峰值黏度等淀粉糊化特性上;通徑分析結果顯示碳酸鈉溶劑保持力對面條感官評價的直接正向效應最大,而淀粉糊化的崩解值和面筋表現指數對面條感官評價的負向作用較大。【結論】長江中下游地區的小麥品質在不同品種間和不同種植區間的品質性狀存在著極顯著差異;淀粉糊化特性指數等品質性狀表現易受環境的影響,且是影響該區總體品質評價的第一主導因子;江蘇省、安徽省和湖北省等3個省份間小麥品種在反彈值、最終黏度、低谷黏度和峰值黏度等淀粉糊化特性的差異最大,在選育該區中弱筋小麥品種和評價其品質時,應加強對低谷黏度、最終黏度、峰值黏度等淀粉糊特性的重視;影響面條品質(感官評價)的主要因素是破損淀粉率,破損淀粉率高的面粉,適合制作優質面條。

    利用BSA法發掘野生大豆種子硬實性相關QTL
    陳靜靜, 劉謝香, 于莉莉, 盧一鵬, 張嗣天, 張昊辰, 關榮霞, 邱麗娟
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2208-2219.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.002
    摘要 ( 230 )   HTML ( 21 )   PDF (3934KB) ( 150 )   收藏
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    【目的】野生大豆的硬實性是大豆遺傳改良利用中的重要限制因素。利用BSA法發掘與大豆種子硬實性相關的QTL,為野生大豆在大豆遺傳改良中的合理利用奠定基礎。【方法】利用栽培大豆中黃39與野生大豆NY27-38雜交構建F2和F7分離群體,從每個單株選取整齊一致的種子,取30粒種子置于鋪有一層濾紙的培養皿中,加入30 mL蒸餾水,25℃培養箱中暗處理4 h,設3次重復,分別統計每個培養皿中正常吸脹和硬實種子數。在F2群體中,選取22個正常吸脹單株(吸脹率>90%)和16個硬實單株(吸脹率<10%);在F7群體中,選取20個完全吸脹單株(吸脹率=100%)和20個完全硬實單株(吸脹率=0%),單株DNA等量混合,分別構建2個吸脹和2個硬實DNA池。利用259對在親本間有多態性的SSR標記對吸脹和硬實DNA池進行檢測,篩選在吸脹和硬實DNA池間表現多態性的SSR標記;用192個SSR標記檢測F7分離群體,構建遺傳圖譜,利用復合區間作圖法定位大豆硬實相關QTL。【結果】利用F2個體構建的吸脹和硬實DNA池,在第2染色體16.3 Mb區間和第6染色體23.4 Mb區間分別檢測到10個和8個在兩池間有差異的SSR標記。利用這些標記檢測F2群體,將第2染色體的QTL定位于Satt274與Sat_198間的276.0 kb區間,該區間包括已克隆的大豆硬實基因GmHs1-1,解釋17.2%的表型變異。第6染色體的QTL位于標記BARCSOYSSR_06_0993與BARCSOYSSR_06_1068間,可解釋17.8%的表型變異。利用F7株系構建的吸脹和硬實DNA池,在第2(27.4 Mb區間)、6(27.8 Mb 區間)和3染色體(18.2 Mb區間)分別檢測到11個、9個和4個在兩池間有多態性的SSR標記。利用F7群體構建包括192個SSR標記、覆蓋2 390.2 cM的遺傳圖譜,共檢測到3個硬實相關QTL,其中第2染色體定位到的QTL位于標記Satt274與Sat_198間,可解釋23.3%的遺傳變異。第6染色體定位到的QTL位于標記Sat_402與Satt557之間,可解釋20.4%的表型變異。在第3染色體標記Sat_266與Sat_236間發現一個可以解釋4.9%表型變異的QTL,與BSA法檢測的結果相符。【結論】利用BSA法可以檢測到傳統遺傳作圖定位的所有與硬實性相關的QTL,證明BSA法發掘大豆種子硬實性主要QTL的高效性。

    耕作栽培·生理生化·農業信息技術
    基于低空無人機影像光譜和紋理特征的棉花氮素營養診斷研究
    陳鵬飛, 梁飛
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2220-2229.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.003
    摘要 ( 154 )   HTML ( 21 )   PDF (1100KB) ( 127 )   收藏
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    【目的】基于無人機高空間分辨率影像,探討剔除土壤背景信息及增加紋理信息對棉花植株氮濃度反演的影響,為棉花氮素營養精準探測提供新技術手段。【方法】開展棉花水、氮耦合試驗,分別在棉花的不同生育期獲取無人機多光譜影像和植株氮濃度信息。基于以上數據,首先探討了土壤背景對棉花冠層光譜的影響;其次,分析了影像紋理特征與植株氮濃度間的相關性;最后,將獲得的數據分為建模樣本和檢驗樣本,設置剔除土壤背景前、剔除土壤背景后、增加紋理特征等不同情景,采用光譜指數與主成分分析耦合建模的方法,來建立各種情景下植株氮濃度的反演模型,并對模型反演效果進行比較。【結果】土壤背景對棉花冠層光譜有影響,且不同生育期趨勢不同;影像紋理特征參數與植株氮濃度間有顯著相關關系;剔除土壤背景前植株氮濃度反演模型的建模決定系數為0.33,標準誤差為0.21%,驗證決定系數為0.19,標準誤差為0.23%;剔除土壤背景后模型的建模決定系數為0.38,標準誤差為0.20%,驗證決定系數為0.30,標準誤差為0.21%;增加紋理信息后模型的建模決定系數為0.57,標準誤差為0.17%,驗證決定系數為0.42,標準誤差為0.19%。【結論】基于低空無人機高空間分辨率影像,剔除土壤背景和增加紋理特征均可提高棉花植株氮濃度的反演精度;影像紋理可以作為一種重要信息來支撐無人機遙感技術反演作物氮素營養狀況。

    解磷細菌和叢枝菌根真菌對紫花苜蓿生產性能及地下生物量的影響
    孫艷梅,張前兵,苗曉茸,劉俊英,于磊,馬春暉
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2230-2242.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.004
    摘要 ( 101 )   HTML ( 11 )   PDF (432KB) ( 89 )   收藏
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    【目的】解磷細菌(PSB)和叢枝菌根真菌(AMF)在促進作物養分吸收、提高作物產量等方面具有重要意義。探討PSB和AMF對苜蓿生長及地下生物量的影響,明確PSB與AMF的相互作用對紫花苜蓿生長的機制,以期為紫花苜蓿人工栽培及其高效復合型微生物肥料的研制提供理論依據。【方法】試驗采用單因素隨機區組設計,選用4株菌,分別為具有高效解磷能力的巨大芽孢桿菌(Bm)和枯草芽孢桿菌(Bs),以及能與苜蓿根系共生的摩西管柄囊霉(Fm)和幼套球囊霉(Ge),并將這兩類菌雙接種,分別為BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe,以加滅活菌為對照(CK),共計11個處理。測定接菌處理后紫花苜蓿地上生物量、株高、莖粗、粗蛋白含量、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、苜蓿植株磷含量、主根長、地下生物量、土壤pH、土壤全磷和速效磷含量,通過隸屬函數法綜合各項指標評價單接種菌和雙接種菌對苜蓿的應用效果。【結果】紫花苜蓿的地上生物量、株高、莖粗、粗蛋白含量、植株磷含量、主根長、地下生物量和土壤速效磷含量均為接菌處理顯著高于CK(P<0.05),土壤pH、全磷、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均顯著低于CK(P<0.05)。與CK相比,苜蓿地下生物量、株高和莖粗在單施解磷細菌Bm和Bs處理下分別增加了18.57%—24.49%、8.59%—21.33%和3.86%—9.54%,在單施叢枝菌根真菌Fm和Ge處理下分別增加了9.15%—27.35%、2.51%—18.60%和4.59—8.58%,雙接種BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe處理下分別增加了7.66%—41.62%、7.44%—34.56%和5.58%—26.61%。單施Fm和Ge處理苜蓿的主根長均顯著大于單施Bm和Bs處理(P<0.05),但Fm和Ge處理之間、Bm和Bs處理之間差異均不顯著(P>0.05);雙接菌處理中,FmGe處理苜蓿的主根長最長,且顯著大于其他施菌處理(P<0.05),其中BmBs處理對紫花苜蓿主根長的效應最弱。相關性分析表明,除酸性洗滌纖維含量與莖粗呈負相關不顯著(P>0.05),地下生物量與苜蓿磷呈正相關不顯著(P>0.05),與土壤全磷呈負相關不顯著(P>0.05)外,其他各指標之間均為顯著或極顯著正相關、顯著或極顯著負相關。采用隸屬函數法綜合各項指標進行評價,對苜蓿生產性能影響較大的接菌處理前3位排序為BmFm、BmGe和FmGe處理。【結論】PSB和AMF同時接種,對苜蓿植株生長發育和磷營養促生效果優于單一接種PSB或AMF,其促進作用的大小與PSB和AMF的種類有關。從紫花苜蓿生長狀況、植株的磷營養及地下生物量指標綜合考慮,解磷細菌巨大芽孢桿菌(Bm)與叢枝菌根真菌摩西管柄囊霉(Fm)同時接種(即BmFm處理),對紫花苜蓿的生長發育和磷營養的改善效果最好,其次是BmGe處理。

    植物保護
    GST pull-down聯合LC-MS/MS篩選柑橘抗潰瘍病轉錄因子CsBZIP40的互作蛋白
    竇萬福,祁靜靜,胡安華,陳善春,彭愛紅,許蘭珍,雷天剛,姚利曉,何永睿,李強
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2243-2255.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.005
    摘要 ( 156 )   HTML ( 12 )   PDF (3463KB) ( 89 )   收藏
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    【目的】CsBZIP40是一個與潰瘍病抗性相關的轉錄因子,本研究旨在篩選轉錄因子CsBZIP40在響應柑橘潰瘍病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)侵染過程中的互作蛋白,對CsBZIP40的互作網絡進行分析,為柑橘抗潰瘍病的分子育種提供理論依據。【方法】采用GST pull-down技術篩選柑橘在潰瘍病菌侵染過程中CsBZIP40的互作蛋白。首先,構建帶有GST標簽的CsBZIP40蛋白融合表達載體,經IPTG(異丙基硫代半乳糖苷)誘導表達、純化后獲得GST-CsBZIP40融合蛋白作為誘餌蛋白;然后,將GST-CsBZIP40融合蛋白固定在谷胱甘肽親和磁珠上,用固定在親和磁珠的GST-CsBZIP40誘餌蛋白與接種潰瘍病菌或LB培養基后柑橘葉片總蛋白進行孵育,與GST-CsBZIP40誘餌蛋白結合的蛋白復合物洗脫收集后進行SDS-PAGE凝膠電泳驗證。將驗證成功的樣品洗脫液進行液相色譜串聯質譜(LC-MS/MS)檢測,鑒定出未侵染和侵染狀態下CsBZIP40的互作蛋白,將檢測到的蛋白利用甜橙基因組數據庫進行注釋,篩選出在潰瘍病菌侵染過程中與CsBZIP40特異結合的蛋白,并進行GO、KEGG和互作網絡分析。【結果】過表達CsBZIP40的轉基因植株表型正常,與對照植株無明顯差異。過表達CsBZIP40的轉基因植株潰瘍病抗性評價中病斑面積、病情指數均顯著小于野生型植株,分別為野生型的45%和54%。以該轉基因植株為材料成功提取出侵染潰瘍病菌后和未接種潰瘍病菌狀態下的柑橘葉片總蛋白。成功構建出GST-CsBZIP40誘餌蛋白表達載體,誘導表達純化出GST-BZIP40誘餌蛋白。利用GST-CsBZIP40誘餌蛋白從侵染潰瘍病菌后柑橘總蛋白和未接菌柑橘總蛋白中成功釣取蛋白,并用LC-MS/MS檢測。經過比對、注釋和篩選,在柑橘潰瘍病菌侵染過程中與GST-BZIP40特異結合的蛋白有53個,這些蛋白參與多個分子功能和通路。在這53個蛋白中,有6個蛋白(Cs1g02310、Cs3g05280、Cs3g23950、Cs6g13880、Cs7g12130、orange1.1t04973)可能與植物抗病性密切相關。數據庫中已經證明53個蛋白中44個與CsBZIP40有直接或間接的互作關系。【結論】潰瘍病菌侵染過程中有53個蛋白與CsBZIP40互作,根據注釋6個蛋白與植物抗病性密切相關,這些蛋白可能在提高柑橘生物脅迫抗逆性方面發揮著重要的作用。

    基于小RNA深度測序技術鑒定侵染廣東辣椒的病毒種類
    湯亞飛,裴凡,李正剛,佘小漫,于琳,藍國兵,鄧銘光,何自福
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2256-2267.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.006
    摘要 ( 110 )   HTML ( 3 )   PDF (784KB) ( 73 )   收藏
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    【目的】病毒病是廣東省辣椒生產上主要病害之一,田間病株率一般為5%—30%,嚴重時可達100%。本研究旨在探明危害廣東辣椒的病毒種類,為辣椒病毒病的防控提供理論依據。【方法】2013—2016年,從廣東省廣州、佛山、惠州、江門、梅州、湛江、茂名和韶關8市辣椒主要種植區采集疑似病毒病辣椒樣品125份,分別提取每份辣椒病樣總RNA,對從茂名、梅州、韶關3市采集的病樣按地點和癥狀混合成7份混合病樣進行小RNA深度測序分析,根據小RNA深度測序分析結果,對每種病毒分別根據小RNA深度測序拼接的基因片段序列和GenBank數據庫中與該拼接序列同源性最高的病毒基因組序列保守區設計2對特異性引物,以小RNA深度測序的病樣RNA為模板進行RT-PCR擴增,根據擴增效果對引物進行篩選,進一步應用篩選出的引物,對采集于廣東省的125份辣椒病樣分別進行RT-PCR檢測,根據檢測結果明確危害廣東辣椒的病毒種類。【結果】從采集于廣東省8市的辣椒主要種植區的125份病樣中檢測到14種病毒,按照檢出率從高到低依次為辣椒輕斑駁病毒(Pepper mild mottle virus,PMMoV)(44.0%)、甜椒內源RNA病毒(Bell pepper endornavirus,BPEV)(32.8%)、煙草輕型綠花葉病毒(Tobacco mild green mosaic virus,TMGMV)(31.2%)、辣椒脈斑駁病毒(Chilli veinal mottle virus,ChiVMV)(29.6%)、辣椒黃脈病毒1(Pepper vein yellow virus 1,PeVYV-1)(26.4%)、甜椒斑駁病毒(Pepper veinal mottle virus,PVMV)(25.6%)、黃瓜花葉病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)(18.4%)、辣椒環斑病毒(Chilli ringspot virus,ChiRSV)(16.8%)、辣椒黃脈病毒6(Pepper vein yellow virus 6,PeVYV-6)(16.8%)、馬鈴薯 Y 病毒(Potato virus Y,PVY)(15.2%)、辣椒褪綠病毒(Capsicum chlorosis virus,CaCV)(14.4%)、蠶豆萎蔫病毒2號(Broad bean wilt virus 2,BBWV-2)(9.6%)、辣椒隱癥病毒1(Pepper cryptic virus 1,PCV1)(8.8%)、煙草花葉病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)(4.0%)。其中,PMMoV、BPEV、TMGMV、ChiVMV、PeVYV-1和PVMV 6種病毒的檢出率在25%以上,但PMMoV、ChiVMV和PVMV分布廣泛,PMMoV除了茂名外,ChiVMV除了韶關外,其他7市辣椒產區均有分布;PVMV廣泛分布于8市辣椒產區,根據檢出率和分布范圍,得出PMMoV、ChiVMV和PVMV是危害廣東辣椒的優勢病毒。同時發現,廣東辣椒上多種病毒復合侵染現象普遍,在本研究125份病樣中病毒復合侵染率達到88.0%,其中2種、3種、4種、5種、6種、7種和8種病毒復合侵染檢出率分別為28.0%、25.6%、12.0%、9.6%、6.4%、1.6%和2.4%,由此可知,2種和3種病毒復合侵染是主要侵染形式。【結論】危害廣東辣椒的病毒有14種,其中PMMoV、ChiVMV和PVMV為優勢病毒,且復合侵染普遍,2種和3種病毒復合侵染是主要侵染形式。

    土壤肥料·節水灌溉·農業生態環境
    兩種典型水稻土中秸稈碳轉化的微生物過程
    仇存璞, 陳曉芬, 劉明, 李委濤, 吳萌, 江春玉, 馮有智, 李忠佩
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2268-2279.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.007
    摘要 ( 123 )   HTML ( 5 )   PDF (501KB) ( 86 )   收藏
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    【目的】研究土壤中秸稈腐解速率、腐解過程中微生物群落結構變化和參與秸稈腐解的功能微生物群落組成,為揭示土壤有機質轉化和積累的微生物學機制提供理論依據。【方法】以我國亞熱帶兩種典型水稻土——常熟烏柵土和鷹潭紅壤性水稻土為研究對象,設置不添加秸稈(CK)和添加 13C標記的水稻秸稈(RS)處理,厭氧恒溫培養38 d,在培養過程中定期測定氣體釋放量,研究秸稈礦化速率的動態變化;采集土壤樣品,利用 13C-PLFA-SIP技術分析參與秸稈降解的微生物群落的動態變化。【結果】培養前12 d,秸稈降解緩慢,此時秸稈對土壤有機質(SOM)產生正激發效應;培養12-18 d秸稈快速降解,18 d后趨緩。培養結束時,秸稈碳在紅壤性水稻土和烏柵土中的礦化率分別為24%和33%。秸稈碳對CO2和CH4貢獻率隨培養時間的延長而增加,在培養末期分別為53%-60%和54%-57%。添加秸稈可以提高土壤微生物生物量及微生物活性,烏柵土微生物活性高于紅壤性水稻土。16:0(一般細菌)是參與秸稈分解主要類群,i16:0和i15:0(G +細菌)和18:1ω9c(真菌)也是參與秸稈分解的重要微生物類群。隨培養時間增加,G +細菌和放線菌的相對豐度增加,G -細菌呈降低趨勢。紅壤性水稻土和烏柵土PLFAs中標記利用秸稈碳的PLFAs的比例分別為27%-32%和18%-24%。真菌和一般細菌對秸稈碳的利用效率較高,而土壤原有有機質(SOM)礦化主要與G -和放線菌相關聯。添加秸稈造成烏柵土和紅壤性水稻土兩種水稻土微生物群落結構呈現明顯差異,但分解利用外源秸稈碳的微生物群落結構相似,而分解利用SOM微生物群落結構有差異。【結論】秸稈厭氧降解過程中秸稈碳的礦化滯后于土壤自身SOM;不同本底微生物活性和多樣性是影響秸稈碳礦化速率的重要因素;添加秸稈后不同土壤微生物群落結構的差異主要是參與SOM降解的微生物差異,土壤原SOM是導致這種差異的重要因素。

    不同耕作和秸稈還田下褐土真菌群落變化特征
    代紅翠,張慧,薛艷芳,高英波,錢欣,趙海軍,成浩,李宗新,劉開昌
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2280-2294.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.008
    摘要 ( 123 )   HTML ( 3 )   PDF (2944KB) ( 116 )   收藏
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    【目的】研究華北平原地區小麥-玉米周年復種模式下不同耕作和秸稈還田方式對土壤真菌群落結構及功能的影響,并探索農田土壤肥力對耕作和秸稈還田方式響應差異的生物學機制,為優化耕作與秸稈還田方式和提高農田土壤肥力提供理論依據。【方法】本研究以華北平原小麥-玉米周年復種農田土壤為研究對象,采用Miseq高通量測序技術,結合FUNGuild真菌功能預測工具,分析3種耕作方式(免耕、深耕與旋耕)與兩種秸稈還田方式(麥秸單季還田與小麥-玉米秸稈雙季還田)定位試驗條件下,小麥成熟期土壤真菌群落結構與功能的差異,結合土壤理化性質,進一步探究農田土壤真菌群落結構及功能變化的環境驅動因子。【結果】與免耕雙季還田相比,深耕秸稈雙季還田與深耕單季還田0—10 cm耕層土壤有機碳含量分別降低35.04%和44.30%;免耕秸稈單季還田10—20 cm耕層土壤中堿解氮含量顯著低于其他處理。農田土壤0—10 cm土層真菌主要包含子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)和壺菌門(Chytridiomycota),相對豐度分別為68.98%、16.96%和1.62%;10—20 cm土層真菌主要包含子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)、壺菌門(Chytridiomycota)和球囊菌門(Glomeromycota),相對豐度分別為68.44%、15.52%、1.51%和1.23%。不同處理土壤真菌群落結構存在差異,與秸稈單季還田相比,秸稈雙季還田0—10 cm和10—20 cm土層擔子菌門(Basidiomycota)相對豐度分別提高了50.07%和29.08%。進一步分析土壤群落結構發生變化的原因,結果顯示0—10 cm土層土壤真菌群落多元回歸樹第一次分割以土壤有機碳為節點,其閾值為11.17 g·kg -1,旋耕雙季還田和免耕雙季還田與其他處理分離;10—20 cm土層土壤真菌群落多元回歸樹第一次分割以堿解氮為節點,其閾值為6.52 mg·kg -1,免耕單季還田與其他處理分離。從營養類型看,各處理0—10 cm(26.84%)和10—20 cm(23.91%)土層土壤真菌均以病理營養型為主;與免耕相比,深耕和旋耕處理0—10 cm土層病理營養型真菌相對豐度分別顯著降低25.16%和16.45%,且以深耕單季還田最低。病理營養型真菌相對豐度與土壤有機碳、可溶性有機碳、全氮、堿解氮和速效鉀含量均呈顯著正相關關系。【結論】不同耕作與秸稈還田方式改變了農田土壤真菌群落結構及功能,土壤有機碳和堿解氮的改變是影響真菌群落組成的主要因素;深耕能夠降低秸稈還田后土壤病理營養型真菌相對豐度,利于保持農田土壤生態系統健康。

    園藝
    馬鈴薯低溫響應的ScmiR390-5p及其靶基因表達與結構分析
    謝潔,王明,丁紅映,李青,王萬興,熊興耀,秦玉芝
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2295-2308.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.009
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    【目的】研究馬鈴薯富含亮氨酸重復序列(leucine-rich repeat receptor-like protein kinase LRR-RLK)類受體蛋白激酶基因SCLRRK1miR390ScmiR390-5p)調控響應非生物脅迫的機理。【方法】通過低溫響應馬鈴薯miRNA測序分析與靶基因預測,發現ScmiR390-5p通過調控1個可能的LRR類受體蛋白激酶基因對低溫做出響應;利用實時熒光定量PCR技術(Quantitative Real-time PCR,RT-qPCR)驗證ScmiR390-5pSCLRRK1響應低溫脅迫的表達情況;利用RLM-5′RACE確定ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位點;利用PCR技術克隆得到SCLRRK1的DNA序列和CDS序列,生物信息學分析SCLRRK1的結構和功能;利用RT-qPCR分析ScmiR390-5p/SCLRRK1在馬鈴薯各組織中的表達情況及其響應各種非生物脅迫的表達情況。【結果】RT-qPCR結果表明,低溫誘導ScmiR390-5p表達,SCLRRK1的表達則受到低溫的抑制,ScmiR390-5pSCLRRK1的表達在低溫脅迫下呈負相關性;RLM-5′RACE分析表明,ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位點是ATTCCT//CCTGAGTT,馬鈴薯ScmiR390-5p/SCLRRK1調控模塊在低溫響應中起作用。克隆結果表明SCLRRK1的CDS序列長度為2 685 bp,編碼894個氨基酸,DNA序列長度為3 549 bp,含有1個內含子、2個外顯子、3′非編碼區和5′非編碼區,ScmiR390-5p的靶位點位于SCLRRK1 CDS序列內部(960—981 bp,GGAACTATTCCTCCTGAGTTT)。生物信息學顯示SCLRRK1是1個富含亮氨酸重復序列(leucine-richrepeat,LRR)的類受體蛋白激酶基因,編碼的蛋白屬于跨膜分泌蛋白。馬鈴薯組織表達RT-qPCR分析顯示,ScmiR390-5p在葉中的表達量最高,根次之,莖中(地上莖、塊莖和匍匐莖)表達量較低;而SCLRRK1的表達情況與ScmiR390-5p相反,其在葉中的表達最低,在莖中表達最高(匍匐莖>塊莖>地上莖)。多種非生物脅迫結果顯示,ScmiR390-5pSCLRRK1表達在NaCl脅迫下呈負相關,ScmiR390-5p受到NaCl脅迫誘導表達。與對照相比,ABA和6-BA處理下ScmiR390-5p表達先下降之后呈波浪小幅回調;6-BA處理下SCLRRK1表達持續升高,ABA處理下SCLRRK1表達先上升后下降。GA3、PEG和IAA處理8 h時,ScmiR390-5p的表達達到峰值,GA3、PEG和IAA處理都能誘導SCLRRK1表達,但其變化趨勢與ScmiR390-5p相關性不強。【結論】SCLRRK1具備編碼LRR類受體蛋白激酶的核酸、氨基酸序列和結構基礎,是ScmiR390-5p的靶基因;ScmiR390-5p/SCLRRK1調控模塊在馬鈴薯組織器官中具備明顯作用;ScmiR390-5p在轉錄后水平通過抑制馬鈴薯SCLRRK1的表達對低溫脅迫做出響應,同時,馬鈴薯ScmiR390-5p/SCLRRK1調控模塊在NaCl和6-BA脅迫響應中起作用,但不對ABA、GA3、IAA和PEG脅迫做出響應,ScmiR390-5pSCLRRK1分別在轉錄水平受到ABA、GA3、IAA和PEG脅迫信號調控。

    日中性草莓不同季節果實揮發性成分差異
    董靜,鐘傳飛,王桂霞,常琳琳,孫健,孫瑞,張宏力,李睿,隗永青,鄭書旗,張運濤
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2309-2327.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.010
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    【目的】比較日中性草莓秋季和冬季果實揮發性成分,明確季節變化對揮發性成分構成及香氣值的影響,為研究草莓香氣形成和開發利用日中性品種提供理論依據。【方法】以日中性品種‘阿爾比’‘蒙特瑞’‘波特拉’和‘圣安德瑞斯’的秋季大拱棚栽培和冬季日光溫室栽培的成熟果實為試材,采用頂空固相微萃取和氣譜-質譜聯用方法檢測揮發性成分并進行定性、定量分析,計算揮發性成分的數量、含量、比例和香氣值,通過主成分分析對秋、冬果實香氣成分含量差異做進一步分析,并依據香氣值>1的成分,利用聚類熱圖對供試樣品進行分類。【結果】共檢測到88種揮發性成分,計算了57種成分的香氣值,其中有30種成分的香氣值>1。季節變化對各類揮發性成分數量和總含量的影響因品種而異;冬季果實中酯類成分的含量及在總揮發性成分中的比例顯著高于秋季果實,而萜烯類成分的比例則顯著低于秋季果實。主成分分析表明,‘波特拉’果實的揮發性成分含量受季節變化影響最小,而‘圣安德瑞斯’受季節影響最大。所有揮發性成分中,丁酸乙酯的平均香氣值最高,對果實香氣有重要影響;與秋季果實相比,冬季果實乙酸丁酯和丁酸甲酯的香氣值顯著升高;香氣值>1的萜烯類成分在冬季果實中的香氣值之和均低于秋季果實。丁酸乙酯、丁酸丁酯、4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H )-呋喃酮(DMMF)、己酸乙酯、芳樟醇等成分在不同季節果實的香氣差異中起重要作用。通過熱圖分析可以將供試樣品分為3類,其中第I類樣品包括‘阿爾比’秋季果實、冬季果實和‘蒙特瑞’秋季果實,它們的總香氣值和丁酸乙酯香氣值均高于其他樣品。【結論】季節變化主要影響果實的酯類和萜烯類成分,冬季果實的酯類含量、比例顯著高于秋季果實,而萜烯類的比例則顯著低于秋季果實。4個品種中,‘波特拉’果實揮發性成分含量受季節影響最小,而‘阿爾比’果實香氣最濃,香氣受季節變化的影響最小,‘圣安德瑞斯’揮發性成分含量和香氣均受影響最大。

    食品科學與工程
    不同品種蘋果果膠含量及結構差異分析
    曹風,劉璇,畢金峰,吳昕燁,張彪,劉嘉寧
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2328-2340.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.011
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    【目的】比較分析不同品種蘋果原料果膠結構的差異性,為品種識別提供幫助,為蘋果相關產品的加工以及蘋果副產物的利用提供理論數據基礎。【方法】以來自全國7個產區的14個品種20份蘋果樣品為研究對象,由每份蘋果的細胞壁物質(alcohol-insoluble residue,AIR)提取3種類型果膠:水溶性果膠(water-soluble pectin,WSP)、螯合性果膠(CDTA-soluble pectin,CSP)及堿溶性果膠(Na2CO3-soluble pectin,NSP),研究分析果膠的半乳糖醛酸(galacturonic acid,GalA)含量、酯化度、重均分子量(weight-average molar mass,Mw)、中性糖含量以及結構官能團,并進行主成分分析以及熱圖分析。【結果】不同品種蘋果樣本間果膠特性存在一定差異性。3種類型果膠含量以NSP半乳糖醛酸含量最多,WSP次之,CSP含量最少,最富含果膠含量的蘋果品種是‘澳洲青蘋’(215.75 mg GalA·g-1 AIR),產自不同地區的‘富士’(棲霞、新疆、青島‘煙6’、河北‘三優’)蘋果的各果膠半乳糖醛酸含量有著較大的差異;‘秋錦’的WSP甲酯化度最高,CSP的甲酯化度偏高,且大多數為高酯化度果膠;WSP的乙酰化度均在3.5%以下;WSP的Mw在各品種蘋果間差異性最為顯著,遼寧‘華月’WSP的Mw最高;‘紅將軍’WSP的Mw/Mn高于其他品種,但其CSP的Mw/Mn低于其他品種;Mw/Mn在3種類型果膠間差異性較小;中性糖含量組成均以鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖3種單糖居多,巖藻糖、木糖、甘露糖呈微量狀態,葡萄糖存在居多的原因可能是在果膠的提取過程中,有可溶性淀粉、糊精或低聚糖混雜;各果膠以同型聚半乳糖醛酸和鼠李聚半乳糖醛酸II型結構為主,且果膠側鏈較多;主成分分析得出蘋果樣本間的主要差異性指標為WSP的半乳糖含量、阿拉伯糖含量、巖藻糖含量以及CSP的半乳糖含量、鼠李糖含量、中性糖比率(鼠李糖與半乳糖醛酸含量的比值)。【結論】不同品種蘋果原料中3種類型果膠的含量及其結構存在一定的差異性,具有父本、母本等基因雜交關系的蘋果品種的果膠結構特點間存在關聯性,研究可為蘋果育種與種植結構調整提供理論支持。

    畜牧·獸醫·資源昆蟲
    山羊Kruppel樣轉錄因子家族在前體脂肪細胞分化中的表達模式及相關性分析
    朱江江,林亞秋,王永,林森
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2341-2351.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.012
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    【目的】 優化山羊前體脂肪細胞體外培養體系,揭示Kruppel樣轉錄因子家族(KLFs)成員在前體脂肪細胞分化過程中的表達模式。 【方法】 于四川省簡陽大哥大牧業有限公司隨機選取3只7日齡簡州大耳羊為研究對象。放血致死并清洗后,在無菌環境中取其皮下脂肪組織。利用Ⅰ型膠原酶消化法獲得其皮下前體脂肪細胞,待細胞長至細胞密度為80%時傳代至6孔培養板中(F3代),以“150 μmol·L -1油酸+10 mg·L -1胰島素”前體脂肪細胞進行成脂誘導,并在誘導分化后0 d、3 d、5 d、7 d收集細胞,Trizol法提取細胞總RNA,利用實時熒光定量PCR(RT-qPCR)檢測KLF2-10, KLF 12和KLF15共11個KLF轉錄因子家族成員在不同分化階段細胞中的表達水平,并利用皮爾遜系數分析各個成員mRNA總體表達水平之間的相關性。 【結果】 150 μmol·L -1油酸+10 mg·L -1胰島素處理前體脂肪細胞24 h后細胞中開始出現小脂滴,48 h后脂滴數量增多、體積增大,誘導120 h后脂肪細胞分化程度顯著增加。RT-qPCR結果顯示,脂肪分化標志基因過氧化物酶體增殖物活化受體γ(PPARγ)基因隨著誘導分化的進行其表達水平持續上升,其中在第7天時其表達水平極顯著高于其他各組(P<0.01)。KLF2KLF3KLF4KLF6KLF7KLF15在脂肪細胞中表達水平顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)高于前體脂肪細胞中表達水平,其中KLF3、KLF6KLF15在分化5 d時表達水平最高,KLF2KLF4表達水平在7 d時最高,而KLF7則在3 d時表達水平最高;KLF5、KLF8、KLF9、KLF10KLF12在前體脂肪細胞中的表達水平極顯著高于分化后脂肪細胞中的表達水平(P<0.01),其中KLF8KLF10KLF12的表達水平均在5 d時達到最低,而KLF5KLF9則在7 d時表達水平最低;相關性分析結果顯示KLF家族各成員mRNA在山羊前體脂肪細胞分化過程中總體表達水平存在相關性,KLF12與6個基因具有較強的相關性,其次為KLF4KLF9,分別與5個成員具有較強的相關性,而KLF2與其他基因均沒有較強的相關性。 【結論】 明確了KLF家族在山羊前體脂肪細胞分化過程中的表達模式,解析了各個成員mRNA表達之間的相關性,為闡明山羊前體脂肪細胞分化的分子機制提供重要的基礎數據。

    不同飼養方式對雛鵝夜間采食行為的影響
    何航,熊子標,首雅瀟,謝清,謝和芳
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2352-2358.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.013
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    【目的】探究兩種飼養方式對0—3周齡雛鵝夜間采食行為的影響,分析夜間采食行為與生產性能的關系,以期為生產中安排飼喂模式提供參考。【方法】將120只體重基本一致((97.78±2.67)g)的1日齡四川白鵝隨機分為兩組(公母各半),即網上平養(net rearing,NR)組和地面平養(floor rearing,FR)組,每組設6個重復,每個重復10只鵝。試驗于2016年8月在西南大學畜禽養殖基地進行,試驗期共21 d,平均溫度為(28.72±2.16)℃,相對濕度為(85.76±8.73)%。參照美國NRC(1994)鵝的營養需要配制日糧,代謝能為11.97 MJ·kg -1,粗蛋白質含量為20.43%,試驗期自由采食和飲水。記錄日采食量,于7、14和21日齡稱重,參照中華人民共和國農業行業標準-家禽生產性能名詞術語和度量統計方法(NY/T 823-2004)測定試驗期平均日采食量、平均日增重和料重比;在試驗結束前3d,利用紅外高清監控攝像系統進行錄像采集,將視頻采集后,利用視頻軟件,參照雞和小鼠夜間行為觀察的方法加以改進,每間隔10 min設定為一個視頻段,共72個視頻段,重復觀察鵝的夜間采食行為,觀察時間為18:00至次日6:00,記錄鵝夜間采食行為時間。【結果】NR組平均每只鵝夜間采食行為持續時間為19.07 min,FR組平均每只鵝夜間采食行為持續時間14.26 min,二者間差異極顯著(P<0.01)。兩種飼養方式下雛鵝初始體重差異不顯著(P>0.05),NR組鵝末重顯著高于FR組(P<0.05),NR組平均日采食量極顯著高于FR組(P<0.01),平均日增重顯著高于FR組(P<0.05),料重比二者間差異不顯著(P>0.05)。對夜間采食行為持續時間與生產性能相關性分析可知,NR組夜間采食行為持續時間與平均日采食量呈顯著正相關(r=0.796,P<0.05),與平均日增重也呈顯著正相關(r=0.807,P<0.05),與料重比呈顯著負相關(r=-0.816,P<0.05);FR組夜間采食行為持續時間與平均日采食呈極顯著正相關(r=0.950,P<0.01),與平均日增重呈顯著正相關(r=0.801,P<0.05),與料重比之間沒有顯著相關性(r=-0.573,P>0.05)。通過建立夜間采食行為持續時間與生產性能間回歸方程可知,NR組平均日采食量y1(g·d -1)、平均日增重y2(g·d -1)和料重比y3與夜間采食行為持續時間x1(min/12h)的回歸方程分別為:y1=-222.70+29.96x1-0.78x 21R 2=0.956,P=0.009)、y2=6.73+1.46x1R 2=0.650,P=0.043)、y3=2.83-0.05x1R 2=0.654,P=0.050);由于FR組料重比與夜間采食行為持續時間之間沒有顯著相關性,固不能建立回歸方程。因此,FR組平均日采食量y4(g·d -1)、平均日增重y5(g·d -1)與夜間采食行為持續時間x2(min/12h)的回歸方程分別為:y4=-10.10+4.13x2R 2=0.904,P=0.004)、y5=-39.82+4.83x2R 2=0.644,P=0.045)。【結論】兩種飼養方式下,NR組鵝夜間采食行為持續時間高于FR組,且夜間采食行為的增加提高了鵝的生產性能。因此,建議生產中采用網上育雛方式,同時要保證夜間飼糧的供應,滿足雛鵝的夜間采食活動。

    6個紫花苜蓿品種氨基酸組成分析及營養價值評價
    孫娟娟, 阿拉木斯, 趙金梅, 薛艷林, 于林清, 玉柱, 張英俊
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2359-2367.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.014
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    【目的】選擇我國培育的中草3號、甘農1號、龍牧806、中苜2號、新疆大葉、公農1號等6個紫花苜蓿品種為試驗材料,通過氨基酸組分的分析及含量的測定,綜合評價紫花苜蓿蛋白質營養價值,為深入研究和開發利用我國紫花苜蓿資源提供科學依據。【方法】采用隨機區組設計,將不同品種紫花苜蓿分別種植于不同試驗小區,小區面積為30 m 2,重復3次。試驗樣品為當年種植的第一茬于初花期刈割的苜蓿,每個小區隨機選3行,刈割后105℃殺青20 min,65℃烘干48 h,粉碎過60目篩。采用鹽酸水解法,使用氨基酸全自動分析儀測定17種氨基酸含量,分析不同氨基酸含量及組分。通過與FAO/WHO氨基酸模式譜和FAO/WHO理想蛋白質標準比較,通過計算紫花苜蓿必須氨基酸比值(RAA)、必須氨基酸比值系數(RC)、必須氨基酸比值系數分(SRC)和必需氨基酸指數(EAAI),綜合評價紫花苜蓿蛋白質的營養價值。【結果】我國培育的6個紫花苜蓿品種均含有被測的17種氨基酸。6個紫花苜蓿品種除天冬氨酸(Asp)、半胱氨酸(Cys)、脯氨酸(Pro)、鮮味氨基酸(F)的含量以及酸鮮甜氨基酸與苦味氨基酸比值((S+F)/B)有顯著差異外,其他氨基酸含量差異不顯著;紫花苜蓿總氨基酸含量為14.85%—19.48%、必需氨基酸的含量為5.35%—6.93%、非必需氨基酸含量為9.50%—12.55%,其中新疆大葉紫花苜蓿總氨基酸含量、必需氨基酸含量和非必需氨基酸含量高于其他品種;紫花苜蓿含有9種藥效氨基酸,藥效氨基酸占總氨基酸的60%以上,甘農1號、新疆大葉和公農1號紫花苜蓿的藥效氨基酸含量高于其他3個品種;紫花苜蓿酸鮮甜味氨基酸含量與苦味氨基酸含量比大于1.8。除了蛋氨酸+半胱氨酸含量低于FAO/WHO氨基酸模式譜外,其他幾種氨基酸含量均高于FAO/WHO氨基酸模式譜。6個紫花苜蓿品種必需氨基酸占氨基酸總量的比值(E/T值)在35%—36%之間,必須氨基酸與非必須氨基酸的比值(E/N值)在54%—57%之間,E/T值和E/N值均略低于FAO/WHO理想蛋白質標準。6個紫花苜蓿品種的必須氨基酸比值系數分SRC值在73—77之間,必需氨基酸指數EAAI值均接近1。【結論】紫花苜蓿氨基酸種類齊全,總氨基酸含量較高。必需氨基酸齊全,相對均衡合理,接近人體氨基酸比例。口感好,營養價值高,為可食用優質蛋白源,并具有一定的藥用價值。紫花苜蓿第一限制氨基酸為蛋氨酸+半胱氨酸,作為蔬菜食用時建議搭配蛋氨酸和半胱氨酸含量高的食品作為互補,以提高其營養價值。

    飼糧α-亞麻酸水平對意大利蜜蜂工蜂幼蟲生理機能的影響
    于靜,張衛星,馬蘭婷,胥保華
    中國農業科學. 2019, 52(13):  2368-2378.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.015
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    【目的】探究飼糧中α-亞麻酸的添加水平對意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)工蜂幼蟲抗氧化活性和免疫能力的影響。【方法】移取1日齡意大利蜜蜂工蜂幼蟲1 200只,隨機分為5組,每組5個重復,每個重復48只;其中1組為對照組,飼喂不添加α-亞麻酸的基礎飼糧,4組為處理組,分別飼喂α-亞麻酸添加水平為0.02%、0.04%、0.06%和0.08%的飼糧。按照室內蜜蜂幼蟲飼養方法,將1日齡幼蟲用移蟲針移至溫度適宜的加入200 μL飼糧的24孔細胞培養板內,培養板置于恒溫培養箱中(溫度33℃,相對濕度55%),試驗期間每天更換飼糧。飼養至第6天末或第7天初,幼蟲開始有直立或排便現象時,將幼蟲轉移至提前鋪好滅菌紙的24孔細胞培養板內準備化蛹。從飼養第1天開始,每天檢查并記錄幼蟲和蛹的死亡數量,并將死亡個體及時移除,直至未死亡的蛹全部羽化新蜂,記錄成功化蛹和羽化新蜂個體數量,統計幼蟲化蛹率和羽化率。各組分別取5、6和7日齡幼蟲測定抗氧化、免疫、脂質代謝指標及相關基因表達量。【結果】飼糧中α-亞麻酸的添加水平為0.02%和0.04%時,化蛹率和羽化率顯著高于與其他處理組(P<0.05),而工蜂幼蟲血淋巴中甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)和低密度脂蛋白(LDL)含量顯著低于對照組,高密度脂蛋白(HDL)的含量卻顯著高于對照組(P<0.05)。飼糧中α-亞麻酸的添加水平為0.04%時,工蜂幼蟲超氧化物歧化酶(T-SOD)的活性較對照組顯著增加,丙二醛(MDA)的含量顯著降低(P<0.05)。飼糧中α-亞麻酸的添加水平為0.02%、0.04%和0.06%時,6日齡工蜂幼蟲的溶菌酶(lysozyme)和酚氧化酶(PO)活性顯著高于對照組(P<0.05)。飼糧中α-亞麻酸添加水平為0.04%時,6日齡工蜂幼蟲脂肪酸合成酶(FAS)和乙酰輔酶A羧化酶(ACC)活性顯著低于對照組(P<0.05)。飼糧中α-亞麻酸添加水平為0.04%時,5和7日齡工蜂幼蟲lysozymePO相對表達量顯著高于對照組,但飼糧中α-亞麻酸添加水平為0.08%時,lysozyme相對表達量會顯著降低(P<0.05)。【結論】α-亞麻酸對意大利蜜蜂工蜂幼蟲抗氧化活性和免疫能力有一定影響,幼蟲飼糧中α-亞麻酸適宜添加水平為0.02%—0.04%。

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