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    1. 婚飞对中华蜜蜂性成熟处女蜂王sRNAs表达的影响
    吴小波, 王子龙, 石元元, 张飞, 曾志将
    中国农业科学    2013, 46 (17): 3721-3728.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.17.022
    摘要543)      PDF(pc) (530KB)(31690)    收藏
    【目的】研究中华蜜蜂(Apis cerana cerana)性成熟处女蜂王在婚飞过程中sRNAs表达变化。【方法】以中华蜜蜂性成熟处女蜂王为试验材料,通过控制部分蜂王在一定区域飞行,并利用高通量测序的方法检测并分析中华蜜蜂性成熟处女蜂王飞行和未飞行之间的sRNAs表达差异。【结果】飞行蜂王和未飞行蜂王均含有丰富的sRNAs,主要分布在22 nt和27—29 nt,但各类sRNA在2种状态的蜂王中分布比例不同;2个文库共有总序列数占2个样品总序列数的92.79%,而且飞行蜂王中的sRNAs种类比未飞行蜂王多;与已知miRNA比对分析,发现飞行蜂王和未飞行蜂王有25个极显著差异表达miRNA,其中只有ame-miR-750在飞行蜂王中上调,其它24个极显著差异表达miRNA在飞行蜂王中下调;有19个差异表达miRNA所对应的11个靶基因在飞行蜂王和未飞行蜂王之间存在表达差异。【结论】中华蜜蜂性成熟处女蜂王在婚飞过程中,体内大量sRNAs表达发生了变化,可能为性成熟处女蜂王正常交配起着重要的生理调节作用。
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    2. 水稻生产目标产量确定的理论与方法探讨
    邹应斌,夏冰,蒋鹏,谢小兵,黄敏
    中国农业科学    2015, 48 (20): 4021-4032.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.004
    摘要467)   HTML2)    PDF(pc) (625KB)(25895)    收藏
    【目的】分析探讨水稻生产目标产量确定的理论与方法。【方法】根据2012—2013年在海南澄迈、广东怀集、广西宾阳、湖南长沙和贵州兴义5个地点进行的不同施氮量(不施氮;中氮:161—176 kg·hm-2;高氮:225 kg·hm-2)、不同品种(杂交稻品种两优培九、Y两优1号和常规稻品种黄华占、玉香油占)大田试验的结果,结合国内外相关文献报道进行分析探讨。【结果】大田试验表明,即使同一基因型水稻品种的产量也存在显著或极显著地点间差异。在施氮条件下(中氮和高氮),各试验地点的平均产量以兴义点最高(两优培九:13.20—13.54 t·hm-2,Y两优1号:13.50—13.78 t·hm-2,黄华占:11.26—11.42 t·hm-2,玉香油占:11.32—11.45 t·hm-2),其次为长沙、澄迈、宾阳,而怀集点最低(两优培九:6.66—6.71 t·hm-2,Y两优1号:6.96—7.20 t·hm-2,黄华占:6.96—7.11 t·hm-2,玉香油占:7.35—6.86 t·hm-2)。同样,各试验地点的平均基础地力产量(不施氮处理)也是以兴义点最高(10.52 t·hm-2),其次为长沙、澄迈、宾阳,怀集点最低(4.53 t·hm-2)。水稻施肥产量(YF)极显著地依赖于基础地力产量(YS),中氮和高氮条件下的回归方程分别为YF﹦0.814YS3.337R2﹦0.824)和YF﹦0.864YS3.094R2﹦0.839),5个地点和4个品种基础地力产量贡献率(基础地力产量占施肥产量的百分率)平均为64.8%—85.5%和72.7%—79.3%。对国内外相关文献中数据(n= 315)进行分析也显示,水稻施肥产量与基础地力产量呈显著正相关关系(YF﹦1.031YS+2.421,R2=0.523),基础地力产量贡献率平均达到67.7%。此外,研究结果还显示,施肥增产量与基础地力产量贡献率呈极显著的负相关关系;水稻产量与植株氮素吸收量和施氮量呈显著或极显著的二次曲线关系。【结论】水稻目标产量的制定应因地而异,即“因地定产”。基础地力产量是土壤肥力和气候生产力的综合反映,可作为水稻生产目标产量确定的依据,通过基于基础地力产量的回归方程来确定水稻高产栽培的目标产量。培肥土壤地力是实现水稻目标产量栽培的重要举措。
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    3. 从生物化学的角度探讨远缘杂交的理论
    周光宇
    中国农业科学    1978, 11 (02): 16-20 .  
    摘要834)      PDF(pc) (300KB)(21970)    收藏
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    4. 大豆转录因子基因GmMYB111的克隆及功能分析
    许玲,卫培培,张大勇,徐照龙,何晓兰,黄益洪,马鸿翔,邵宏波
    中国农业科学    2015, 48 (15): 3079-3089.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.15.019
    摘要361)   HTML2)    PDF(pc) (3179KB)(19205)    收藏
    【目的】克隆大豆MYB转录因子基因,进行序列分析和表达模式分析,并对其功能进行鉴定。【方法】通过对盐胁迫相关的数字表达谱(DGEP)数据分析,获得一个MYB转录因子GmMYB111;以盐胁迫处理的cDNA为模板,利用RT-PCR法分离克隆MYB基因cDNA编码序列;根据GmMYB111蛋白序列进行同源性搜索,得到与GmMYB111蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列;使用 MEGA5.05对GmMYB111蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树;利用实时荧光定量PCR方法检测目的基因在大豆中受非生物胁迫诱导表达情况及组织特异性表达情况;利用拟南芥原生质体转化体系分析GmMYB111的亚细胞定位情况;通过酵母杂交系统检测其转录激活活性以及体外结合活性。【结果】根据前期江苏省农业科学院农业生物技术研究所盐土农业研究室盐胁迫相关的数字表达谱(DGEP)数据获得盐胁迫响应显著上调(27倍)的GmMYB111,利用RT-PCR方法从栽培大豆根组织中克隆该基因片段,序列比对发现其与已公布的Williams82基因组数据库序列一致,生物信息学分析表明,其编码的氨基酸序列具有MYB类转录因子的共同特征,其N端具有R2、R3两个MYB结构域,同时其C-端还存在一个富含酸性氨基酸的转录激活区;系统进化树分析表明,该基因编码的蛋白与GmMYB76、GmMYB12a以及苜蓿MtMYB61的亲缘关系最近; GmMYB111在大豆中的表达受高盐、干旱、冷害和ABA诱导表达,实时荧光定量PCR检测结果显示,在高盐和冷害胁迫下,GmMYB111呈上调表达,在干旱胁迫诱导后呈先上调后下调的表达模式,在ABA诱导下其表达量呈现波动式上调和下调表达;时空表达分析表明,GmMYB111为组成型表达,在大豆幼苗期和成熟期的表达量相对较强,成熟期的表达量相对较低,从不同组织来看,GmMYB111在茎、叶和花中表达量最高,在根中表达量相对较低,在豆荚中不表达;亚细胞定位结果显示GmMYB111定位于细胞核中,为典型的转录因子;酵母杂交系统检测表明,GmMYB111具有转录激活功能,并且能够与顺式作用元件TAACTG基序相结合。【结论】GmMYB111为典型的R2R3-MYB转录因子基因,具有转录激活活性及DNA结合活性,在大豆中的表达可能与大豆的非生物胁迫和ABA信号转导途径有关,推测其可能通过调节下游基因的表达来调控大豆对非生物胁迫的应答。
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    5. 砂姜黑土小麦根系性状与冠层光合对不同灌水方式的响应
    张向前,曹承富,乔玉强,李玮,陈欢
    中国农业科学    2015, 48 (8): 1506-1517.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.08.05
    摘要355)   HTML1)    PDF(pc) (396KB)(19093)    收藏
    目的】明确小麦前期不同灌水方式对中后期根系性状、冠层光合及产量影响的潜在机理,揭示小麦根系性状与冠层光合间的关系。【方法】在人工玻璃防雨蓬下,设置以下10种灌水处理CK(生育前期水分充足)、W120d (苗后20 d灌水50 mm)、W240d (苗后40 d灌水50 mm)、W360d (苗后60 d灌水50 mm)、W480d (苗后80 d灌水50 mm)、W5100d (苗后100 d灌水50 mm)、W6120d (苗后120 d灌水50 mm)、W720d+60d (苗后20 d灌水25 mm+苗后60 d灌水25 mm)、W840d+80d (苗后40 d灌水25 mm + 苗后80 d灌水25 mm)和W960d+100d(苗后60 d灌水25 mm + 苗后100 d灌水25 mm)。研究前期不同灌水方式对小麦中后期根系性状、冠层单叶面积、叶绿素密度、光合速率、光合有效辐射、叶绿素荧光参数和产量的影响。【结果】小麦生育前期适当延迟灌水日期有利于增加总根长、总表面积、总体积、平均直径、总根尖数和总分叉数,其中W5100d与CK间的差异不显著,但两者显著高于W120d和W6120d。CK孕穗期和开花期的倒1、倒2和倒3叶的单叶面积最大,但与W5100d差异不显著,且总灌水量相同下灌水次数对冠层单叶面积的影响不显著。生育前期灌1水下冠层叶绿素密度随灌水日期的推迟呈先增加后下降的趋势,并以W5100d最高,W120d最低。W5100d孕穗期、开花期和灌浆中期的冠层光合速率显著高于CK,分别增加了7.5%、8.9% 和 8.9%,但冠层光合速率受灌水次数影响不明显。灌1水下,W5100d孕穗期、开花期和灌浆中期的冠层光合有效辐射最高,分别比W120d和W6120d显著增加了18.7%、9.7%、11.0% 和5.7%、4.9%、4.3%。W5100d孕穗期和开花期的叶绿素荧光参数FoFmFv/FmΦpsIIETR值最高,灌水次数对叶绿素荧光参数的影响不显著。W5100d的产量和收获指数与CK差异不显著,两指标分别比W120d和W6120d显著增加了15.4%、22.1% 和3.2%、9.2%。【结论】生育前期过早和过晚灌水对小麦中后期根系生长、冠层光能利用及产量形成不利,适当延长前期灌水日期可获得优于或相当于小麦生育前期水分充足处理的根系性状、冠层光合及产量,灌水次数在灌水量相同下的效果不明显。
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    6. 不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量的影响
    姚宁,宋利兵,刘健,冯浩,吴淑芳,何建强
    中国农业科学    2015, 48 (12): 2379-2389.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.011
    摘要345)   HTML4)    PDF(pc) (544KB)(18718)    收藏
    目的为了探究不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量形成的影响,通过2012—2013和2013—2014两个生长季在遮雨棚人工控水试验,对比分析不同分段受旱条件下冬小麦的株高、叶面积指数、生物量、物候期和产量等生理生态指标的动态变化过程。方法试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段,每相邻两个生长阶段连续受旱,形成4个不同的受旱时段水平(D1—D4),根据小麦生育期的需水量,设置灌水定额分别为40和80 mm两个水平(I1和I2),共形成8个处理,每处理3次重复,在遮雨棚内采用裂区试验布置,此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。结果在冬小麦营养生长阶段进行连续水分胁迫时,明显影响小麦的正常生长发育,越冬期和返青期受旱时冬小麦的株高和叶面积指数都最小,但是拔节后受旱对小麦植株生长影响不明显,且拔节期后冬小麦株高和叶面指数的平均生长速率均为拔节前的10倍;拔节期前各处理小麦的生物量都没有明显的差异,但是拔节后各处理差异明显,越冬期和返青期受旱处理的生物量明显低于其他各处理,并且后期复水也不能弥补生物量的严重损失;干旱胁迫能缩短冬小麦的生育期,在同一灌溉水平下,受旱阶段D1、D2、D3、D4的抽穗期和开花期比对照处理延迟1-3 d,且受旱时期越早、胁迫程度越大,则生育期越提前,成熟期最多可提前5 d;相同灌溉水平下,若抽穗和灌浆期受旱(即越冬、返青、拔节期灌水)可获得较高的有效穗数和穗粒数,但千粒重较低;而抽穗和灌浆期灌水,可以提高冬小麦千粒重,但穗数和穗粒数较低;在I1和I2水平下,越冬期和返青期受旱处理的产量最低,仅为对照处理产量的42%左右,但I1水平下拔节期和抽穗期受旱的处理产量最高,约为对照处理的63%,I2水平下返青期和拔节期受旱的处理产量最高,约为对照处理的75%。结论灌水定额和受旱阶段具有明显的交互作用,返青期和灌浆期为旱区冬小麦田间水分管理的关键时期,生产中需加强这两个生长阶段的田间水分管理以确保高产。
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    7. 苹果WRKY基因家族生物信息学及表达分析
    谷彦冰,冀志蕊,迟福梅,乔壮,徐成楠,张俊祥,董庆龙,周宗山
    中国农业科学    2015, 48 (16): 3221-3238.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.012
    摘要529)   HTML1)    PDF(pc) (15602KB)(18433)    收藏
    【目的】鉴定苹果(Malus domesticaBorkh.)基因组上132个WRKY基因,为研究苹果WRKY转录因子在非生物和生物胁迫以及生长和发育过程中的调控作用奠定相关理论基础,也为进一步分析苹果WRKY基因提供信息。【方法】利用HMMER 3.0软件,通过WRKY保守域全蛋白序列PF03106用于鉴定苹果WRKY基因。采用WebLogo 3、DNAMAN 5.0、MapInspect、MEME和MEGA5.1等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术检测苹果WRKY基因的组织表达情况。【结果】鉴定得到132个苹果WRKY基因。分组鉴定和进化树分析结果显示,苹果WRKY蛋白分为I、II和III类型,I组共有24个成员可进一步分为I-C和I-N亚组,其锌指结构是C2H2类型(CX4CX22-23HXH)。II组含有1个WRKY区域共有79个成员,可进一步分为II-a、II-b、II-c、II-d和II-e亚组,分别有8、12、31、14和14个成员,其锌指结构为C2H2类型(CX4-5CX23HXH)。III组共有29个成员,其锌指结构为C2HC类型(CX7CX23-24HXC);WRKY结构域分析显示,其高度保守,绝大多数都含有WRKYGQK七肽和锌指结构;染色体定位分析显示,苹果WRKY分布于苹果17条染色体中,呈不均匀分布。染色体1和9上分布最多,为13个;其次是染色体12,分布12个;染色体2、5和14分布最少,为4个;基因结构分析表明,MdWRKY基因家族多数由2—5个外显子组成,基因结构进化高度保守;保守元件分析表明,MdWRKY基因家族包含10个保守元件:元件1—6为WRKY盒;元件7—10为未知盒。MdWRKY基因家族都包含有WRKY盒,I组中含有2个WRKY盒,II-a和II-b亚组中含有未知元件8,III组中含有未知元件7和9。半定量结果显示,12个MdWRKY均在根、茎、叶、花和果中表达,且呈现出多种相对表达模式。【结论】苹果WRKY基因家族结构高度保守,可能参与调控苹果生长和发育等过程。
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    8. 稻茬小麦不同氮效率群体花后物质生产与衰老特性差异分析
    丁锦峰,成亚梅,黄正金,李春燕,郭文善,朱新开
    中国农业科学    2015, 48 (6): 1063-1073.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.03
    摘要317)   HTML1)    PDF(pc) (492KB)(18310)    收藏

    【目的】探讨稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体花后衰老特征。【方法】2010—2012年,在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,采用三因素裂区设计,以施氮量(纯N)为主区,设210.0 kg·hm-2、262.5 kg·hm-2两个水平;以施氮比例为副区,设基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥﹕穗肥分别为3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2两个水平;以穗肥追氮时期为裂区,设剑叶露尖、孕穗期、抽穗期和开花期四个水平。通过试验构建不同氮肥利用率(NUR)群体,研究其产量、物质生产、氮素吸收及花后剑叶衰老特性的变化特征。【结果】不同群体NUR变幅在31.18%—72.23%,NUR≥60%群体(氮高效群体)籽粒产量8 500 kg·hm-2以上,比NUR40%—60%群体(氮中效群体)和NUR≤40%群体(氮低效群体)籽粒产量分别高6.84%和21.36%,群体间差异均达显著水平。NUR与籽粒产量呈极显著线性正相关。不同群体间花前干物质积累量和氮素积累量差异未达显著水平。但随NUR增高,花后及总的干物质积累量、开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量增加,NUR≥60%群体花后和总的干物质积累量分别达6 000和17 500 kg·hm-2以上,开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量分别达1.50%和215 kg·hm-2以上。此外,随NUR的提高,花后群体光合面积衰减逐渐减缓,净同化率逐渐增加;植株花后剑叶光合能力和抗衰老能力逐步增强,在籽粒灌浆后期表现更为明显,促进了花后光合物质生产。NUR≥60%群体花后叶面积衰减率、光合势和净同化率分别在0.14 LAI·d-1、105×104 m2·d·hm-2和9.50 g·m-2·d-1左右。综合两年结果,在氮肥适当后移(3﹕1﹕3﹕3)条件下,穗肥适当早施(剑叶露尖、孕穗期),产量及氮肥利用率较高;高施氮量(262.5 kg·hm-2)的增产效果不明显,且氮肥利用效率较低。在施氮量210.0 kg·hm-2、氮肥运筹3﹕1﹕3﹕3、剑叶露尖追氮处理下两年产量均高于9 000 kg·hm-2,氮肥利用率为各处理最高。【结论】稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体在生育中后期具有较高植株氮素营养水平,氮素吸收与积累增加,有利于促进氮素向籽粒的运转;有利于延缓花后光合面积衰减及叶片衰老、增强光合物质生产能力,实现氮肥利用率与籽粒产量的同步提升。

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    9. 不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征
    王小纯,王晓航,熊淑萍,马新明,丁世杰,吴克远,郭建彪
    中国农业科学    2015, 48 (13): 2569-2579.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.009
    摘要309)   HTML1)    PDF(pc) (532KB)(17499)    收藏
    【目的】明确不同氮肥生理利用率小麦品种的氮代谢差异,为小麦高产及合理施肥提供理论依据,实现小麦节氮增产。【方法】采用大田试验方法,从16个小麦品种中筛选出氮素利用效率差异显著的低氮高效型小麦品种漯麦18、豫麦49-198和低氮低效型品种西农509、豫农202。然后进一步分析两类品种在N0(CK),N120(120 kg·hm-2)和N225(225 kg·hm-2)3个供氮水平下各小麦品种的产量、叶片GS活性、可溶性蛋白、游离氨基酸、NO3-及全氮含量等氮代谢指标的差异。【结果】不同供氮水平下,氮肥生理利用率、产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量等均表现为低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198显著高于低氮低效品种西农509、豫农202。增加供氮量,两类品种的产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片GS活性等氮代谢同化物指标均增加,而氮肥生理利用率降低。但两类品种对供氮水平响应不同,与N0相比,增加供氮量,低氮低效品种西农509、豫农202地上部及籽粒氮积累量、叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量的增幅均高于低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198,但是,产量的增幅却显著低于低氮高效品种;氮肥生理利用率的降幅则以低氮高效品种显著高于低氮低效品种。【结论】低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198相对于低氮低效品种西农509、豫农202具有更高的产量及氮素利用效率是因为其具有较高的GS活性,从而促进了植株对氮素的吸收与同化,使整个氮代谢过程利用效率提高,获得更高产量。低氮高效品种耐低氮能力较强,增产潜力较大;低氮低效品种对氮肥反应较为敏感,但是其氮素分配利用能力较低。
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    10. 气温变化背景下中国黄淮旱地冬小麦农艺性状的变化特征 ——以山西临汾为例
    刘新月,裴磊,卫云宗,张正斌,高辉明,徐萍
    中国农业科学    2015, 48 (10): 1942-1954.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.007
    摘要350)   HTML3)    PDF(pc) (507KB)(16309)    收藏
    【目的】作物品种选育是在气候变化背景下的自然选择和人工选择的结果。黄淮麦区是中国最大的麦区,在保障中国小麦生产和粮食安全中有重要作用。研究过去30年黄淮旱地冬小麦品种农艺性状和气温要素变化规律,为旱地小麦育种适应未来气候变化提供理论依据和技术支撑。【方法】利用近30年来国家黄淮旱地冬小麦区域试验典型代表临汾点的对照品种农艺性状及该市的气温资料,研究对照品种农艺性状、生育期平均气温和≥0℃积温的变化规律,并进行农艺性状和气象要素的相关、多元回归和通径分析。【结果】小麦生育期的平均气温、≥0℃积温、最低和最高温度在逐年呈缓慢增加。小麦生育期平均气温平均每年上升0.05℃,≥0℃积温平均每年上升21.9℃,且二者呈正相关关系。≥0℃积温变化更能深入反映小麦生育期的温度变化情况。小麦生育期最高气温平均每年上升0.02℃、最低气温平均每年上升0.16℃。播种至越冬前的平均气温和≥0℃积温增加最多,营养生长阶段平均气温和≥0℃积温增加明显,生殖生长阶段平均气温增加较少且≥0℃积温有下降趋势。随着气候变暖,分蘖多的强冬性品种逐渐被分蘖适中的冬性和弱冬性品种替代。1986—1996年对照品种农艺性状变化幅度不大,1997—2007年期间变化较大,2007—2014年变化幅度最大;这和小麦生育期平均气温变化趋势基本相同。黄淮旱地对照品种千粒重和穗粒数逐年缓慢上升,分别每年平均增加1.57%和3.39%。有效穗数和产量及株高缓慢下降,分别每年平均下降0.16%和1.29%。产量与株高(0.684**)、有效穗(0.531**)和千粒重(0.541**)均极显著正相关。株高、起身至拔节期≥0℃积温和平均气温是决定小麦产量的3个主要因子,分别决定了小麦产量的46.73%、26.17和3.26%的变异。在黄淮旱地小麦适应气候变化中,起身至拔节期≥0℃积温和株高对产量贡献较大且为正效应;起身至拔节期平均气温为负效应。【结论】气候变暖对黄淮旱地冬小麦农艺性状变化趋势有较强的影响,选育株高和有效穗数适中、穗粒数较多、千粒重较大的中高产抗旱品种是黄淮旱地小麦适应未来气候变化的育种改良方向。
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    11. 基于近红外光谱的纽荷尔脐橙产地识别研究
    廖秋红,何绍兰,谢让金,钱春,胡德玉,吕强,易时来,郑永强,邓烈
    中国农业科学    2015, 48 (20): 4111-4119.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.012
    摘要239)   HTML3)    PDF(pc) (930KB)(15842)    收藏
    【目的】中国柑橘产区分布广、生态类型复杂,不同产地纽荷尔脐橙果实品质和市场效应具有较大差异。研究基于近红外光谱技术的柑橘产地识别技术,利于不同柑橘产地果品的识别和鉴伪。【方法】从中国南方17个纽荷尔脐橙主要产地选择代表性成年果园,分别采摘成熟鲜果样品100个。利用SupNIR-1500近红外分析仪采集脐橙果实赤道部、肩部表面以及果汁滤液的近红外反射光谱,光谱波长范围为1 000—2 499 nm。采用主成分分析法对原始光谱数据进行预处理,提取近红外光谱的特征信息以降低数据集维度以及噪声。研究人工神经网络理论,构建由一个输入层、一个具有非线性激励函数的隐藏层和一个输出层组成的典型的3层人工神经网络识别模型。研究由径向基函数作为核函数、以光谱主成分作为输入的支持向量机模型,构建由126个分类器组成的一对一扩展支持向量机模型。研究遗传算法优异的自然选择特性,利用遗传算法从光谱主成分中选择出最优的特征基因子集作为支持向量机的输入,构建遗传算法-支持向量机模型。利用3种模型分别对果汁滤液的近红外反射光谱数据进行分类,从而实现产地识别测试,并根据产地识别精度筛选出最优的产地识别模型。进一步对比该最优识别模型对果实赤道部、肩部反射光谱数据的识别精度,从而确定识别精度最高的光谱数据采集源。【结果】利用所建立的3层人工神经网络模型对纽荷尔脐橙果汁滤液的近红外光谱进行产地识别测试,确定当输入神经元数量为11、隐藏神经元数量为13时,模型对果实产地识别的最佳精度达81.45%。采用一对一扩展方式建立支持向量机产地识别模型,研究确定采用径向基函数作为核函数,当主成分数量为20时,脐橙产地识别精度最高可达86.98%。测试利用遗传算法-支持向量机混合模型进行脐橙产地分类识别,确定当种群数量为200、遗传代数为100、交叉概率0.7、突变概率0.01时,遗传算法选择出最优的基因子集进行产地识别,遗传算法-支持向量机模型的产地识别精度最高可达89.72%,优于人工神经网络分类模型和支持向量机分类模型的产地识别精度。进一步利用遗传算法-支持向量机产地识别模型对果实赤道部及肩部的果面反射光谱进行产地识别测试,得到对应的最高识别精度分别为80.00%和69.00%。【结论】遗传算法-支持向量机模型对果汁反射近红外光谱进行产地识别精度最高,优于人工神经网络模型和支持向量机模型。该模型对果实赤道部反射光谱进行分类的精度次于果汁滤液反射光谱但优于果实肩部反射光谱,因此,可利用赤道部的反射光谱实现非破坏性果实产地分类识别
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    12. 抗性稗草1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因的克隆与表达分析
    董明超,杨霞,张自常,李永丰,管荣展
    中国农业科学    2015, 48 (20): 4077-4085.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.009
    摘要200)   HTML1)    PDF(pc) (4441KB)(15154)    收藏
    【目的】克隆稗草(Echinochloa crus-galli)乙烯生物合成途径关键酶1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因(EcACO),对其进行表达分析和酶活性测定,以探究稗草抗二氯喹啉酸的机理。【方法】根据转录组测序所得EcACO部分序列设计引物,分别从二氯喹啉酸的抗性和敏感型稗草中克隆EcACO的全长序列,用DNAman以及GeneDOC等软件进行序列分析。用qRT-PCR方法分析抗性和敏感性稗草间的EcACO表达水平差异。最后分别将抗性和敏感性稗草EcACO的开放阅读框(ORF)序列连接至原核表达载体pMAL-c5x中,并转化至大肠杆菌菌株BL21,经终浓度为0.4 mmol·L-1的IPTG于18℃诱导16 h后,检测EcACO蛋白的表达情况。采用MBP吸附柱分离纯化EcACO蛋白后,通过测定乙烯释放量,测定抗性和敏感稗草EcACO蛋白间的活性差异。【结果】克隆得到抗性稗草和敏感稗草EcACO,其编码区序列长度为936 bp,预测蛋白含311个氨基酸残基,蛋白分子量大小和理论等电点分别为35 kD和5.4。序列比对表明,抗性稗草EcACO氨基酸序列与粟(Setaria italica)、玉米(Zea mays)、高粱(Sorghum bicolor)同源性分别为93%、92%和91%;与敏感性稗草EcACO相比,抗性稗草EcACO的氨基酸序列存在5个突变位点,其中有3个突变位点位于保守功能域上。qPCR分析显示,EcACO在抗性和敏感性稗草中并无明显的表达水平差异。原核蛋白表达和酶活性测定结果表明,敏感型稗草MBP::EcACO融合蛋白单位时间内产生的乙烯释放量是抗性稗草MBP::EcACO融合蛋白的2.15倍,因而该基因可能解释了稗草的抗药性机理。【结论】从抗二氯喹啉酸的稗草中克隆了EcACO,发现了与抗性相关的5个氨基酸突变位点,其中的3个位点突变位于保守结构域,这可能是引起乙烯释放速率降低以及稗草产生二氯喹啉酸抗性的原因。
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    13. 褐飞虱Yellow基因的克隆及功能
    王博,姚云,徐泽炜,林欣大
    中国农业科学    2015, 48 (15): 2976-2984.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.15.007
    摘要300)   HTML5)    PDF(pc) (5409KB)(14565)    收藏
    【目的】克隆褐飞虱(Nilaparvata lugens)Yellow基因(NlYellow),研究该基因在褐飞虱不同发育时期和不同组织中的表达谱,通过RNA干扰沉默NlYellow了解其功能。【方法】使用网络版primer3设计引物克隆NlYellow,将得到的cDNA序列翻译为氨基酸序列后,与GenBank数据库中其他物种的Yellow序列进行同源比对,并构建系统发育树。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术,研究褐飞虱胚胎、1-5龄若虫以及成虫期NlYellow的相对表达量,并检测该基因在雌、雄成虫头、胸、腹、足、翅、卵巢和睾丸等组织中的相对表达量。向褐飞虱5龄若虫体内注射0.4 µg针对NlYellow的双链RNA,待羽化为成虫后观察表型。【结果】克隆得到NlYellowORF序列,通过序列比对发现它与豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)Yellow的氨基酸序列同源性最高(98%),但与黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)、家蚕(Bombyx mori)等物种的氨基酸序列同源性较低。系统发育树分析显示它与豌豆蚜的亲缘关系最近。qRT-PCR显示NlYellow在胚胎期表达水平具有波动性,其中第1、3、4和5天中的表达量低于其他时段的表达量。此外,NlYellow在3龄和5龄若虫期表达量高于其他若虫期(P<0.05);该基因在雄虫头、胸、翅、足、中肠和睾丸中均有表达,但前4个组织中表达量相对较高(P<0.05);而在雌虫中,该基因只在头、胸、翅、足中表达。另外,该基因在短翅成虫中表达水平显著高于长翅成虫(P<0.05),并且在短翅成虫当中,雄虫中的表达量高于雌虫并达到显著水平(P<0.05)。采用RNA干扰技术沉默NlYellow后,褐飞虱成虫整体体色变黄,胸、腹和足颜色变化尤其明显。【结论】初步推测NlYellow的功能是参与外表皮色素沉积,改变体色。
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    14. 葡萄树形态结构与生长发育过程数字化表达方法研究
    温维亮,王勇健,李超,王传宇,郭新宇
    中国农业科学    2015, 48 (11): 2143-2151.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.11.006
    摘要261)   HTML1)    PDF(pc) (934KB)(13589)    收藏
    【目的】用数字化方式描述植物形态结构与生长发育过程,是正确认识和表达植物生长发育规律的有效手段。本文旨在对形态结构较为复杂的葡萄树进行精确描述与定量分析,对葡萄树的数字化表达和处理技术进行研发与深化。【方法】针对葡萄树的形态结构特征和生长发育过程,划分并定义葡萄树的基本结构单元,包括葡萄树主干、多年生蔓、新梢和着生于枝蔓上的器官,其中新梢包括果枝和营养枝;着生于枝蔓上的器官包括芽、花序、果穗、副梢、叶片和卷须等。基于对葡萄树结构单元的划分,借鉴国内外结构单元的命名经验、习惯与演变趋势并结合田间观察结果,遵循葡萄树各结构单元出生的时空顺序,系统地提出了以年为单位的葡萄树地上部各结构单元数字化命名方案,以字母表示结构单元的类型,数字表明出生顺序和结构单元编号。命名方案还包含了各结构单元的着生关系和分枝来源等信息,整合了多年生长机制下由新梢到蔓,再到多年生蔓的生长变化过程,并以节间为单位,以有序集的方式描述了新梢的构成。在命名方案基础上,给出了组合器官与复杂操作表示方法,包括(1)基于结构单元命名的葡萄树结果母枝与结果枝组的复杂器官表示方法;(2)人工修剪对葡萄树结构变化的数字化描述;(3)以年为单位的葡萄树动态生长数字化描述;(4)多年生葡萄树生长发育过程回溯;(5)基于葡萄树结构表示的各级结构单元量化统计分析等方法。【结果】以郑州国家葡萄种质资源圃极短梢修剪的V字形‘赤霞珠’葡萄树和北京市农林科学院林业果树研究所试验温室的搭架式T字形‘香妃’葡萄树为例,分别给出两种树形的数字化表达,实现了复杂葡萄树结构的明确表示,包括各器官的唯一性命名、各器官的连接关系等。在结构表示的基础上,进行了新梢结构单元量化统计、副梢及卷须人工修剪、种植年限增加带来的葡萄树结构变化表达等的数字化描述,结果表明方法对不同树形、不同生长时期葡萄树形态结构描述的普适性与有效性。【结论】葡萄树形态结构的数字化表示有助于更加直观地理解葡萄树的形态结构与生长发育方式,对葡萄树功能-结构模型的构建,实现葡萄树形态结构的精确描述、可视化表达、定量分析,以及对葡萄树内部各要素的状态、发展演变过程的定量计算和模拟及进一步的预测和评价具有重要意义。葡萄树结构单元划分与命名方案对相似结构的木本植物研究有一定的借鉴与参考作用。
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    15. 橘小实蝇谷氨酸脱羧酶的生化及分子特性
    魏冬, 王涛, 豆威, 王进军
    中国农业科学    2014, 47 (16): 3184-3194.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.16.007
    摘要268)   HTML1)    PDF(pc) (722KB)(12828)    收藏
    【目的】在测定橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)γ-氨基丁酸(GABA)含量和谷氨酸脱羧酶(GAD)活性的基础上,克隆获得橘小实蝇GAD基因(BdGAD1)全长序列,进一步解析GABA、GAD以及BdGAD1在橘小实蝇各发育阶段、成虫不同体段以及经阿维菌素刺激后的表达模式,分析橘小实蝇GAD对阿维菌素作用的应激反应,为系统解析GABA介导的阿维菌素抗药性机制提供基础数据。【方法】采用高效液相色谱法测定橘小实蝇体内GABA含量,分析阿维菌素刺激对GABA含量的剂量和时间效应;以谷氨酸为底物,采用微量滴度酶标板法测定橘小实蝇经阿维菌素刺激后GAD活力的变化;通过同源序列比对的方法,从橘小实蝇转录组数据中筛选出1条GAD基因片段,利用cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得该基因的全长cDNA序列;应用生物信息学分析软件对该基因的开放阅读框、编码的氨基酸序列、分子量等信息进行预测,并基于最大似然法构建该基因与其他昆虫相关基因序列的系统发育树,明确其系统进化关系。此外,分别提取橘小实蝇各发育阶段和成虫不同体段的RNA,以表达稳定的α-Tubulin为内参基因,应用qPCR技术,解析BdGAD1在橘小实蝇各发育阶段(卵、幼虫、蛹和成虫)和成虫不同体段(头、胸、腹)以及经阿维菌素刺激后的表达模式。【结果】经阿维菌素刺激后,橘小实蝇体内GABA含量升高,且与阿维菌素剂量及处理时间呈正相关,暗示橘小实蝇可能通过调节GABA含量以抵御阿维菌素的毒害。同时,橘小实蝇体内GAD的比活力也随药剂剂量增加而升高。通过RACE扩增,获得了橘小实蝇BdGAD1的cDNA全序列,长度1 755 bp,开放阅读框1 197 bp,编码398个氨基酸,GenBank登录号为KC763804。基于最大似然法构建的系统发育树显示,该基因编码的蛋白质与冈比亚按蚊的GAD亲缘关系最近,序列一致性高达97%。qPCR分析结果表明,BdGAD1在幼虫期表达量最高,不同体段间相比较发现该基因在成虫腹部的表达量最高。经阿维菌素刺激后,BdGAD1表达水平上调。【结论】BdGAD1的表达具有发育阶段和体段特异性。阿维菌素能够刺激橘小实蝇体内BdGAD1表达水平上升,进而引起GAD活力增加促使虫体合成产生大量的GABA,这可能是橘小实蝇抵御阿维菌素毒害甚至产生抗药性的原因。
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    16. 谷子转录因子SiNF-YA6的过表达提高转基因植株对低氮胁迫的抗性
    方广宁,胡利芹,王二辉,薛飞洋,马有志,徐兆师,李连城,周永斌,刁现民,贾冠清,陈明,闵东红
    中国农业科学    2015, 48 (20): 3989-3997.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.001
    摘要405)   HTML1)    PDF(pc) (2772KB)(12737)    收藏
    【目的】核转录因子Y(nuclear transcription factor Y,NF-Y)属于一类广泛存在于真核生物中的转录因子基因家族,参与植物生长发育、胁迫响应等过程,但其参与低氮胁迫响应的研究尚未报道。从抗旱及耐瘠薄的谷子中分离出一个新的NF-Y类转录因子基因SiNF-YA6,对其表达模式和生物学功能进行分析。【方法】通过对谷子低氮处理前后的转录组差异表达谱分析,鉴定出一个受低氮诱导表达明显上调的的NF-Y类转录因子A亚基基因SiNF-YA6。利用DNAMAN和MEGA6.0软件对SiNF-YA6进行系统进化树分析;通过Real-time PCR方法分析SiNF-YA6在不同处理条件下的表达模式;并将SiNF-YA6蛋白进行亚细胞定位;通过SiNF-YA6转化拟南芥,对SiNF-YA6的功能进行鉴定。【结果】SiNF-YA6全长714 bp,编码237个氨基酸,包含一个由62个氨基酸组成的CBF保守域。系统进化树分析结果表明,NF-YA类蛋白家族一共分为6个组,SiNF-YA6属于第5组。SiNF-YA6与一个水稻NF-YA类蛋白(Os03g07880)同源性最高(77.4%)。SiNF-YA6表达模式分析结果显示,SiNF-YA6在受到低氮胁迫时,其表达量显著上调,在处理5 d时,其表达量达到最高,较处理前表达量上调约5倍。同时SiNF-YA6在高盐、干旱、ABA处理条件下的表达量也呈现上升趋势。SiNF-YA6对于SA、GA处理无明显响应。组织特异性表达分析显示,SiNF-YA6主要在谷子的根部表达。蛋白亚细胞定位结果显示,SiNF-YA6主要定位于植物的细胞核及细胞膜上。低氮胁迫抗性试验结果显示,在未处理条件下,SiNF-YA6转基因拟南芥与野生型拟南芥长势无明显差异,但在低氮(总氮含量为1 mmol·L-1)处理条件下,SiNF-YA6转基因拟南芥的总根长及主根长均明显高于野生型拟南芥,鲜重也明显大于野生型植株,并达到显著性差异(P<0.01),表明过表达SiNF-YA6显著提高转基因植物耐低氮胁迫的能力。下游基因表达分析结果显示在SiNF-YA6转基因拟南芥中氮转运相关基因(NRT2.1NRT2.4)的表达量显著提高。同时,SiNF-YA6转基因拟南芥对于高盐与干旱胁迫的抗性与野生型拟南芥无明显差异。【结论】过表达谷子NF-Y类转录因子基因SiNF-YA6通过提高氮转运基因的表达显著提高转基因植株在低氮条件下的抗性。
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    17. 飞蝗几丁质合成酶2基因的表达特性、功能及调控
    刘晓健, 崔淼, 李大琪, 张欢欢, 杨美玲, 张建珍
    中国农业科学    2014, 47 (7): 1330-1340.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.07.010
    摘要296)   HTML1)    PDF(pc) (903KB)(10973)    收藏
    【目的】几丁质合成酶(chitin synthase,CHS)是昆虫几丁质合成过程中的关键酶之一,由于高等动物不存在该酶,而被认为是设计安全高效杀虫剂的潜在靶标。论文在已克隆得到飞蝗几丁质合成酶2基因cDNA序列(LmCHS2,GenBank登录号:GU067731)的基础上,进一步深入探讨该基因在不同发育时期的表达特性、功能及调控,为基于RNA干扰技术的飞蝗有效控制提供科学依据。【方法】根据已知LmCHS2 基因核苷酸序列,设计特异性表达引物,运用RT-qPCR技术研究该基因在卵、若虫及成虫期的表达特性;体外合成LmCHS2的dsRNA后,分别注射至成虫期第1天的雌虫和雄虫,收集第5天的中肠样本提取RNA,反转录成cDNA后,采用RT-qPCR方法检测LmCHS2沉默效果。解剖飞蝗整个肠道后,观察中肠的形态变化及围食膜的完整性,探讨该基因在成虫期的生物学功能;饥饿处理飞蝗不同时间后,再重新进食,观察试虫肠道的变化,进一步运用RT-qPCR技术检测LmCHS2的表达。【结果】LmCHS2在飞蝗卵发育的前期和中期几乎没有可检测到的表达,卵发育后期表达量急剧上升,在4龄、5龄若虫和成虫期稳定表达;分别对羽化后第1天的雌、雄成虫注射dsCHS2,与对照组相比,处理组试虫LmCHS2表达量均显著下降,且取食量明显减少,雌虫和雄虫死亡率分别达78%和85%;解剖消化道后发现,注射dsCHS2后飞蝗中肠几乎不含有食物,中肠和胃盲囊长度显著缩短;对中肠的组织学观察结果表明对照组飞蝗围食膜发育完整,而注射dsCHS2后围食膜被严重破坏甚至缺失;饥饿处理飞蝗48 h后,与对照组相比,饥饿组中肠几乎不含有食物,长度亦显著缩短。H&E染色结果表明,饥饿组围食膜被严重破坏,对照组围食膜结构完整,与RNAi的结果非常相似;重新进食后围食膜发育良好;饥饿处理24 h和48 h后LmCHS2的表达被显著抑制,重新进食0.5 h后,其表达量快速上调,表明进食影响LmCHS2的表达。【结论】LmCHS2参与中肠围食膜的形成,对飞蝗的生长发育至关重要,该基因的沉默影响中肠围食膜的完整性,使飞蝗对食物的消化吸收困难,最终因饥饿而死亡;此外,该基因的表达受飞蝗进食的调控。
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    18. 利用酵母双杂交系统筛选介体异沙叶蝉中与小麦矮缩病毒外壳蛋白互作的蛋白质
    赵艺泽,刘艳,王锡锋
    中国农业科学    2015, 48 (12): 2354-2363.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.008
    摘要208)   HTML1)    PDF(pc) (2842KB)(10310)    收藏
    【目的】利用分离泛素酵母双杂交膜系统(split-ubiquitin yeast membrane system),以小麦矮缩病毒Wheat dwarf virus,WDV)的外壳蛋白(CP)基因为诱饵对异沙叶蝉(Psammotettix alienus L.)cDNA文库进行筛选,研究异沙叶蝉传播WDV的分子机制。【方法】以笔者实验室饲养的异沙叶蝉为材料,提取其总RNA后取100 ng进行纯化,利用SMART法反转录合成ds cDNA,经过Sfi I酶切纯化,连接到pPR3-N文库载体上,构建得到以pPR3-N为载体的异沙叶蝉分离泛素酵母双杂交膜系统cDNA文库。同时,构建带有Sfi I酶切位点的诱饵载体pDHB1-WDV CP,经功能检测后用诱饵载体初步筛选pPR3-N空文库,寻找适合筛库的条件和确定His基因产物抑制剂3-氨基-1,2,4-三唑(3-AT)的使用浓度。然后用诱饵载体筛选异沙叶蝉cDNA文库,对筛选结果进行分析,再通过共转验证和β-半乳糖苷酶检测进一步验证是否发生互作。利用Uniprot和KEGG在线网站,对筛到的蛋白进行gene ontology(GO)注释和Pathway分析。【结果】初级文库库容量超过2.0×106 cfu,文库实际扩增数量大于1.3×106 cfu,文库重组率大于97%,扩增文库插入片段平均长度大于1 000 bp,表明异沙叶蝉cDNA文库的质量较高。酶切验证显示诱饵载体pDHB1-WDV-CP中CP的插入完整而准确。功能检测表明融合蛋白能够正确表达。3-AT浓度为5 mmol?L-1的筛选条件下,诱饵载体筛选异沙叶蝉cDNA文库得到280个克隆,经测序和Blast比对分析最终得到12个可能与WDV的CP发生互作的异沙叶蝉蛋白质。将这12个蛋白质再次进行共转验证和β-半乳糖苷酶检测,最终得到9个蛋白质与WDV CP互作。GO注释显示,9个蛋白参与的生物过程包括蛋白去磷酸化、碳水化合物代谢过程、先天性免疫应答、模式识别受体的信号通路、运输、同向运输和乙醇氧化等;分子功能包括金属离子结合活性、蛋白磷酸酶活性、信号模式识别受体的活性、水解酶活性、磷酸离子载体活性和叶酸运输活性等。参考KEGG数据库,这些蛋白参与的代谢途径有泛素介导的蛋白水解途径、内吞作用、花生四烯酸代谢途径、cAMP信号通路和模式识别受体的信号通路等。【结论】异沙叶蝉分离泛素酵母双杂交膜系统cDNA文库的成功构建与筛选,为研究异沙叶蝉与小麦矮缩病毒的互作机制研究奠定了基础。
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    19. 根层调控措施对甜玉米-黄瓜设施蔬菜轮作体系土壤硝态氮的影响
    郝晓然,彭亚静,张丽娟,王琳,巨晓棠,吉艳芝,任翠莲
    中国农业科学    2015, 48 (12): 2390-2400.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.012
    摘要291)   HTML3)    PDF(pc) (447KB)(9612)    收藏
    【目的】以甜玉米作为填闲作物,探讨不同的根层调控措施对消减土壤剖面累积硝态氮及下茬黄瓜生长的影响。【方法】在华北平原传统棚室蔬菜的休闲季种植甜玉米,针对甜玉米设置添加土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控措施,以甜玉米传统种植作为对照,进行田间小区试验。试验于2008年5月至2011年5月进行,共3次甜玉米-黄瓜轮作,6季作物。每年6月初至9月底种植甜玉米,10月初至次年1月底扣棚育黄瓜苗,当年2月初种植黄瓜。在甜玉米季,共3个处理,随机排列,重复3次。小区面积为4 m×2 m,小区间隔0.3 m,区组之间布设1 m的保护行。【结果】甜玉米种植季,调理剂处理的玉米籽粒产量最高,2008、2009和2010年的产量分别为6.2、7.4和7.9 t·hm-2;土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控处理的甜玉米总吸氮量高于传统种植。秸秆还田和调理剂处理能够促进20—60 cm土层根系的生长发育,促使根系吸收更深层的土壤养分。2种根层调控措施均能降低土壤剖面NO3--N的累积,尤其对100—200 cm的作物根区NO3--N的消减能力更强,NO3--N消减趋势大致为:调理剂>秸秆还田>传统种植。3季黄瓜种植季,不同前茬处理的黄瓜产量、生物量和吸氮量差异均不显著;3季平均土壤NO3--N在0—200 cm土层的残留量为秸秆还田<调理剂<传统种植。3个轮作季后,传统种植、调理剂和秸秆还田处理在0—200 cm土层的氮素盈余量分别为1 911.6、1 966.3和1 930.2 kg·hm-2,调理剂处理显著高于传统种植。【结论】在硝态氮高累积的设施土壤上,随着种植年限的增加,加入土壤调理剂和适当的秸秆还田对100—200 cm的作物根区土壤剖面NO3--N的消减能力更强。填闲作物种植第二年对下茬黄瓜土壤NO3--N的消减作用最为明显。土壤调理剂和秸秆还田措施能够显著提高甜玉米对土壤剖面NO3--N的消减能力,减缓土壤NO3--N 的淋失,提高经济效益。
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    20. 中华稻蝗几丁质酶基因10(OcCht10)的分子特性及功能
    李大琪1, 王燕1, 张建琴1, 李涛1, 孙毅2, 张建珍1
    中国农业科学    2014, 47 (7): 1313-1320.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.07.008
    摘要288)   HTML2)    PDF(pc) (642KB)(9317)    收藏
    【目的】获得中华稻蝗(Oxya chinensis)几丁质酶基因10(OcCht10)的cDNA序列,预测其功能域,并做聚类分析明确该基因的系统发育关系。绘制OcCht10在5龄若虫不同组织部位和发育时间的表达图谱,研究其在中华稻蝗蜕皮过程中的生物学功能,为害虫防治提供高效安全的候选基因。【方法】从中华稻蝗转录组数据库搜索OcCht10 cDNA片段,经过blast分析、比对、拼接后,翻译为氨基酸序列,预测其功能域,并与其他昆虫几丁质酶家族基因进行聚类分析,进一步确认该基因的系统发育关系并进行准确命名;选取中华稻蝗5龄第6天不同组织部位及5龄若虫不同天数表皮样本,总RNA提取后反转录为cDNA模板,采用Real-time quantitative PCR(qPCR)方法获得OcCht10在5龄稻蝗若虫不同组织部位和不同发育阶段的表达谱;设计OcCht10 dsRNA引物,用试剂盒体外合成dsOcCht10,采用注射法进行RNA干扰;取注射24 h稻蝗表皮样本,用qPCR方法检测OcCht10基因沉默效率;并仔细观察dsRNA注射后稻蝗表型,统计其死亡率。【结果】经对中华稻蝗转录组数据库的搜索,获得OcCht10 cDNA片段长度为9 318 bp,开放阅读框为8 613 bp,编码2 870个氨基酸;其3′非编码区为705 bp,推测OcCht10 5'端有500多碱基尚未获得;预测其氨基酸序列具有多个结构域,包含有5个几丁质酶催化域和6个几丁质结合域;与其他昆虫几丁质酶基因聚类分析结果显示OcCht10属于昆虫几丁质酶家族基因Ⅱ组,该组基因与昆虫蜕皮相关;5龄若虫组织特异性分析表明该基因主要在表皮、前肠和后肠等外胚层发育而成的组织器官中表达,提示OcCht10可能参与表皮几丁质代谢;发育时间表达图谱表明该基因在5龄第6—7天,即蜕皮前的表皮中高表达,表明OcCht10可能负责蜕皮时表皮几丁质降解;5龄若虫第2天注射该基因的dsRNA,24 h后取表皮检测其干扰效率,结果显示该基因被沉默70%;与注射dsGFP的对照组相比,注射dsOcCht10 5龄若虫表现为龄期延长,旧表皮无法开裂,蜕皮受阻,昆虫无法正常活动导致死亡,死亡率达到100%。【结论】获得OcCht10的部分cDNA序列,该基因在昆虫蜕皮前表皮中高表达;OcCht10参与中华稻蝗的蜕皮发育,注射dsOcCht10可有效沉默靶基因,并导致试虫无法完成正常蜕皮而死亡。
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    21. 日光温室甜瓜根系生长及单果重的水氮耦合效应
    岳文俊,张富仓,李志军,吴立峰
    中国农业科学    2015, 48 (10): 1996-2006.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.012
    摘要244)   HTML2)    PDF(pc) (489KB)(8862)    收藏
    【目的】研究不同灌水量和施氮量对温室甜瓜根系生长及单果重的影响,探讨根系生长与单果重和水氮供应的关系,为温室甜瓜的水氮管理提供科学依据。【方法】根据日光温室内光温湿等环境参数,以‘一品天下208’甜瓜为试验材料,试验设灌水量(W)和施氮量(N)2个因素,采用Penman-Monteith修正公式确定灌水量,设置0.7ETc、1.0ETc和1.3ETc3个水分水平;施氮量在常规施氮量N2(130 kg N·hm-2)的基础上设置了一个下限施氮量N1(70 kg N·hm-2)和一个上限施氮量N3(180 kg N·hm-2)3个氮素水平,共9个处理。应用完全随机区组试验设计,研究不同水氮处理组合对温室甜瓜根系生长分布及单果重的影响。【结果】甜瓜根系在0—30 cm土层内,随着土层深度的加深,根长增加幅度变缓;在相同水处理条件下,甜瓜总根长、单果重、水分利用效率均随施氮量的增加,呈现先增加后减小的趋势,在中水中氮(W2N2)条件下,根系总长和单果重达到最大值,分别为6 625.48 cm和818.94 g;在相同氮处理条件下,甜瓜根系总长和单果重随灌水量的增加,呈现先增加后减小的趋势,水分利用效率随灌水量的增加逐渐降低,氮肥偏生产力随施氮量的增加而减小。细根根长、根系干质量与产量显著相关,根系越发达,甜瓜产量增加越明显。表明合理的灌水量和施氮量可以促进根系对水分和养分的吸收,进而提高产量。甜瓜根系总长在垂直方向上的分布变化规律可以采用方程:y=A(1-Bx)进行模拟,模型决定系数R2达到0.9以上。采用主成分分析法对甜瓜根系生长状况进行综合评价,结果表明综合主成分能够反映出全部根系信息的92.727%,综合评价最高的处理为中水中氮(W2N2)。不合理的灌水和施氮导致甜瓜单果重、根系各项特征参数、水分利用效率和氮肥偏生产力明显降低。【结论】在本试验条件下,滴灌施肥的施氮量和灌水量控制在N2(130 kg N·hm-2)和W2(1.0ETc)时有利于促进根系生长,进而提高甜瓜单果重以及水氮利用效率是试验地区膜下滴灌条件下温室甜瓜生产中适宜的水氮组合。
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    22. 滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量、品质和水氮利用的影响
    邢英英,张富仓,张燕,李静,强生才,吴立峰
    中国农业科学    2015, 48 (4): 713-726.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.09
    摘要383)   HTML1)    PDF(pc) (550KB)(8828)    收藏
    目的水肥是限制作物增产的两大因子,不合理的灌溉与施氮不仅难于增加产量,还会增加土壤剖面硝态氮累积、降低作物品质及水氮利用效率。针对西北半干旱地区温室蔬菜灌水和施肥存在的问题,通过滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量品质和水氮利用的影响,研究滴灌施肥条件下温室番茄高产优质高效的灌水施肥制度。方法通过温室番茄小区试验,设常规沟灌施肥(100%ET0,N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2)以及3个滴灌水量(高水W1:100%ET0、中水W2:75%ET0、低水W3:50%ET0)和3个施肥水平(高肥F1:N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2、中肥F2:N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2、低肥F3:N120-P2O560-K2O75 kg·hm-2),共10个处理,分析番茄生长产量、品质、土壤硝态氮分布以及水氮吸收利用对不同灌水量和施肥量的响应规律。结果与常规沟灌施肥相比,滴灌施肥增加番茄产量31.04 t·hm-2、干物质量3 208 kg·hm-2和总氮吸收量73.13 kg·hm-2增幅分别为46.9%、54.0%和82.4%,同时增加果实中维生素C(Vc)含量61.8%;降低土壤中硝态氮含量;水分利用效率(WUE)和氮肥利用率(NUE)分别增加46.4%和76.5%。滴灌施肥条件下,W1F2处理总干物质量最大9 248 kg·hm-2),产量和植株氮素吸收量均与灌水量和施肥量正相关,增加施肥量带来的增产效应大于灌水,且W1F2处理产量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量,降低施肥量,WUE逐渐下降,NUE逐渐上升,W3F1处理WUE最大(47.7 kg·m-3),W1F3处理NUE最大(65.6%),且W3F2处理的WUE和W1F2处理的NUE增加幅度明显大于其他处理。土壤中硝态氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效应影响显著,随灌水量的增加呈先增大后降低的趋势,随施肥量的增加逐渐增大,在滴头正下方没有明显累积,在湿润土体的横向边缘产生累积,W1F2处理土壤中硝态氮含量较小,分布更均匀。增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量以及营养累积量;增大施肥量,品质含量以及营养累积量呈先增大后降低的趋势;W3F2处理获得最大的Vc和番茄红素含量及营养累积量,最大的可溶性糖含量及较大的营养累积量。结论温室番茄滴灌施肥技术能够达到高产优质和高效的目的,当追求产量和氮肥利用率时,高水中肥(W1F2:100%ET0,N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2)处理能获得较高的产量和NUE以及较低的土壤硝态氮含量;当追求品质和水分利用效率时,低水中肥(W3F2:50%ET0,N180-P2O590-K2O112.5 kg·hm-2)处理获得最大的维生素C、可溶性糖和番茄红素含量以及较高的水分利用效率。
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    23. 外源NO对NaCl胁迫下棉苗主要形态和相关生理性状的影响
    李翠芳, 刘连涛, 孙红春, 张永江, 朱秀金, 李存东
    中国农业科学    2012, 45 (9): 1864-1872.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.09.023
    摘要886)      PDF(pc) (591KB)(7311)    收藏
    【目的】研究不同浓度外源NO供体硝普钠(SNP)对不同NaCl胁迫程度下棉苗生长和叶片生理性状的影响。【方法】采用水培处理,试验设2个NaCl水平(50和100 mmol•L-1),各NaCl水平下设4个SNP浓度(0、50、100和200 μmol•L-1),同时设对照(0 mmol•L-1NaCl,0 μmol•L-1SNP),处理10 d后测定棉苗形态指标和叶片主要生理指标。【结果】NaCl胁迫抑制棉苗生长;外源NO供体SNP进一步抑制NaCl胁迫下棉苗节间伸长,显著降低植株含水量,尤其是根和茎的含水量;SNP处理显著增加轻度盐胁迫(50 mmol•L-1 NaCl)下棉苗比叶重,50—200 μmol•L-1SNP处理下比叶重增加10%—18%;SNP处理提高了高盐(100 mmol•L-1NaCl)胁迫下棉苗叶片可溶性蛋白含量和叶绿素a/b值,显著提高了叶绿素a、b含量,以50 μmol•L-1SNP处理效果最显著,叶绿素a、b分别增加10.9%和9.8%;SNP显著提高了NaCl胁迫下叶片SOD活性和POD活性,降低了CAT活性。【结论】外源NO能够抑制棉苗节间伸长,缓解高浓度NaCl胁迫下棉苗叶绿素的降解,增强叶片抗氧化能力,改善叶质。本试验条件下,SNP对棉苗盐胁迫的缓解作用以50—100 μmol•L-1为宜,高浓度(200 μmol•L-1)SNP处理加剧了盐胁迫对棉苗的伤害。
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    24. 棉花黄萎病菌分泌的糖蛋白毒素与其致病力的关系
    甘莉,吕金殿,汪沛洪
    中国农业科学    1995, 28 (02): 58-65 .  
    摘要1193)      PDF(pc) (295KB)(5741)    收藏
    从4个不同致病力类型棉花黄萎病菌的培养液中提取了致萎毒素,经琼脂糖电泳后扫描显示,各菌系的粗毒素均含有糖蛋白条带2,落叶型菌系糖蛋白条带2的糖基化程度明显高于非落叶型菌系。弱致病力菌系毒素中缺少糖蛋白条带1。经亲和层析法从4个菌系中分别纯化而得的糖蛋白毒素中,落叶型菌系的糖蛋白毒素与亲和载体的亲和力小于非落叶型菌系,表明不同致病类型菌系分泌的糖蛋白毒素中存在糖基组成差异。各菌系中糖蛋白毒素的含量与病菌引起的棉花病情指数呈显著正相关(r=0.9583,P<0.05)。生物鉴定表明,强致病力菌系糖蛋白毒素的致萎活力明显高于弱致病力菌系。从而认为,病菌致病力不仅与糖蛋白毒素的含量有关,而且也与糖蛋白毒素的化学组成差异有关。
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    25. 大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2的克隆及功能分析
    贾亚军,王晓婷,许娜,郭娜,邢邯
    中国农业科学    2015, 48 (18): 3580-3588.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.002
    摘要276)   HTML1)    PDF(pc) (3325KB)(5234)    收藏
    【目的】对大豆(Glycine max)水杨酸结合蛋白基因GmSABP2进行克隆与表达分析,并转化拟南芥进行耐盐、耐干旱分析,进一步了解该基因耐盐、耐干旱的分子机制。【方法】以拟南芥SABP2为探针,搜索大豆基因组数据库,从中挑选出同源性最高的序列,将其命名为GmSABP2。利用电子克隆技术,从大豆叶子中克隆得到大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2。通过DNAMAN程序进行氨基酸的多序列比对,利用NCBI的CD-search进行氨基酸的保守结构域分析,应用MEGA程序进行系统进化树分析。对大豆幼苗进行盐和干旱胁迫处理来分析其在胁迫下的表型变化。通过Real time-PCR分析大豆幼苗在盐和干旱处理条件下GmSABP2的表达特性。利用Gateway技术构建植物表达载体pEarleyGate103-GmSABP2,转入根癌农杆菌EHA105,利用蘸花法侵染拟南芥,经抗性筛选得到转基因株系。对野生型植株和转基因植株进行盐和干旱胁迫处理,并统计在胁迫条件下两者的种子萌发率、主根长和成熟植株的存活率。【结果】克隆得到GmSABP2的cDNA序列,序列全长1 235 bp,其开放阅读框为786 bp,编码261个氨基酸,分子量为29.15 kD,等电点为5.58。氨基酸序列比对发现大豆和毛白杨、可可以及烟草相似度较高。利用NCBI的CD-search发现大豆SABP2序列中存在一个Abhydrolase_6(pfam:12697)水解酶保守结构域。大豆SABP2蛋白属于α/β水解酶超家族。应用MEGA程序构建多物种的系统发生树,发现大豆和毛白杨及可可亲缘关系较近,而与拟南芥亲缘关系较远。对大豆幼苗胁迫后的表型分析发现,在盐和干旱条件下大豆幼苗均受到明显的胁迫效应。Real time-PCR分析表明大豆幼苗叶子中的GmSABP2在盐和干旱处理条件下均上调表达。拟南芥耐逆性分析发现,在正常培养条件下,野生型植株和转基因株系均能正常萌发、生长。在高盐(150 mmol·L-1 NaCl)处理条件下,野生型植株的种子萌发率为38%,12 d大小幼苗主根长为0.4 cm,成熟植株的存活率为49%;转基因株系的种子萌发率为67%,12 d大小幼苗主根长为1.1 cm,成熟植株的存活率为78%。在模拟干旱(20% PEG6000)处理条件下,野生型植株的种子萌发率为31%,12 d大小幼苗主根长为0.5 cm,成熟植株的存活率为36%;转基因株系的种子萌发率为57%,12 d大小幼苗主根长为1.0 cm,成熟植株的存活率为66%。【结论】GmSABP2在拟南芥植株对盐和干旱的抗性中有一定的作用。
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    26. FLP/FRT位点特异性重组系统在高等真核生物中的研究进展
    赵爱春, 龙定沛, 谭兵, 许龙霞, 向仲怀
    中国农业科学    2011, 44 (15): 3252-3263.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.15.021
    摘要1335)      PDF(pc) (505KB)(3581)    收藏
    来源于酵母2 μm质粒的FLP/FRT位点特异性重组系统已经被广泛应用于拟南芥、水稻、小鼠、果蝇、线虫等高等真核模式生物,正逐渐成为转基因动植物研究领域进行基因操作的强有力工具。笔者综述了FLP/FRT系统的重组原理及其在高等真核生物中的应用,系统地概述了该系统在转基因植物、哺乳动物、昆虫以及其它相关高等真核模式生物中的研究现状,讨论了FLP/FRT系统在研究中存在的主要问题、应用前景和发展方向。
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    27. C4转基因水稻秧苗叶片气孔与叶鞘维管束结构特征
    袁莉民,仇 明,王 朋,王志琴,杨建昌
    中国农业科学    2006, 39 (05): 902-909 .  
    摘要2175)      PDF(pc) (1872KB)(3469)    收藏
    【目的】探明C4转基因水稻高光效的生物学结构基础。【方法】以已导入玉米C4光合关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、丙酮酸磷酸二激酶(PPDK)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)和PEPC + PPDK的转基因水稻为材料,以其受体品种Kitaake (WT) 为对照,运用扫描电镜观察了秧苗叶片气孔与叶鞘维管束结构,运用透射电镜观察叶肉细胞。【结果】与对照品种相比,转C4单基因水稻叶片气孔密度提高、面积增大,PPDK气孔密度和气孔面积都居各转基因品系之首;转C4双聚合基因(PEPC + PPDK)水稻叶片气孔密度提高、面积减小;C4转基因水稻各品系叶片叶肉细胞中叶绿体基粒堆密集,有些基粒类囊体沿长轴方向排列整齐、完整;C4转基因品系的叶鞘均比对照品种粗壮坚韧;除PPDK外,所有转基因品系叶鞘的内外侧维管束及其导管管腔、筛管等执行物质运输功能的组织结构的面积均大于对照品种。【结论】C4转基因水稻叶片气孔多、面积大以及叶鞘维管束结构发达是C4转基因水稻高光效实现的结构前提和基础,与秧苗高的干物质积累相一致。
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    被引次数: Baidu(48)
    28. 高温堆肥对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的作用
    张树清,张夫道,刘秀梅,王玉军,张建峰
    中国农业科学    2006, 39 (02): 337-343 .  
    摘要3053)      PDF(pc) (423KB)(2910)    收藏
    【目的】规模化养殖畜禽粪中含有多种抗生素药残和重金属元素,其对畜禽粪在农业中利用的影响已引起广泛的重视。通过试验研究探索对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的技术途径。【方法】利用高温堆肥方法,比较不同堆肥处理对畜禽粪中四环素类抗生素TTC(四环素)、OTC(土霉素)和CTC(金霉素)的降解特点以及对重金属Cu、Zn、Cr、As元素水溶态的影响。【结果】不同堆肥处理的TTC、OTC、CTC均以P+S处理、C+S处理去除效果最好;添加专门选择的BM菌剂可以促进四环素类抗生素的降解,添加BM菌剂处理对TTC、OTC、CTC的降解去除效果好于P+S+TCs处理和C+S+TCs处理。所有处理对OTC降解去除效果较差,C+S+OTC处理去除率最低为40.23%。所有堆肥处理降解去除率由大到小的顺序均为:TTC>CTC>OTC。添加风化煤堆肥处理对水溶态Cu、Zn、Cr、As的钝化效果显著地好于P+S和C+S处理。猪粪堆肥添加风化煤钝化剂处理的Cu、Zn、Cr、As元素水溶态含量,堆肥后比堆肥前分别减少了6.17%、6.40%、4.17%和1.83%。鸡粪堆肥添加风化煤钝化剂的处理,堆肥后比堆肥前分别减少了7.07%、5.69%、5.50%和2.07%。【结论】在不同堆制条件下,高温堆肥对四环素类抗生素具有不同程度的降解效果,外源添加有益降解菌剂有助于抗生素药物残留的去除;高温堆肥也可以降低重金属生物有效性,风化煤对畜禽粪堆肥中的水溶态重金属元素具有钝化作用。
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    29. CRISPR/Cas9系统在植物基因组定点编辑中的研究进展
    解莉楠,宋凤艳,张旸
    中国农业科学    2015, 48 (9): 1669-1677.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.09.01
    摘要576)   HTML1)    PDF(pc) (1085KB)(2757)    收藏
    当外源DNA通过转基因技术导入植物细胞后,会以同源重组或非同源重组两种不同的方式整合到基因组中,进而获得相应的目标性状。外源DNA与受体细胞序列相同或相近的位点发生重新组合,从而整合到受体细胞的染色体上称之为同源重组;当发生了DNA双链断裂的细胞为了避免DNA或染色体断裂而造成DNA降解或对生命力的影响,而强行将2个DNA断端彼此连接在一起时则为非同源重组。发生非同源重组的细胞其基因组常出现核苷酸片段的插入和/或缺失以及其他突变等多种情况,使得研究者无法得到精确控制的突变结果;而发生同源重组的细胞基因组序列通常不变,通过加入同源重组的供体DNA,可以实现对基因组的精确修饰和改造。由于在植物中产生自发同源重组的概率很低,对植物基因组进行精确修饰和改造非常困难,位点特异性核酸酶的出现和应用,大大提升了同源重组的效率,使基因组编辑变得更加高效和精确,从而使得对包括植物在内的任何物种进行基因组编辑都将成为可能。锌指核酸酶(ZFN)和TALE核酸酶(TALENs)是能够使DNA的靶位点产生DNA双链断裂进而实现基因组定点编辑的常用系统,但在具体应用中发现这两种系统存在着许多缺陷和不足,如脱靶效应、与基因组进行特异结合与染色体位置及邻近序列有关等,另外技术难度大、构建组装时间长也限制了其应用。CRISPR/Cas系统广泛存在于细菌及古生菌中, 是机体长期进化形成的RNA指导的降解入侵病毒或噬菌体DNA的适应性免疫系统。Ⅱ型CRISPR/Cas系统经过密码子优化等改造后已成为继锌指核酸酶ZFNs和TALENs后的新型高效定点编辑的新技术,具有突变效率高、制作简单、易操作及成本低的特点。目前,该技术成功应用于人类细胞、斑马鱼、小鼠以及细菌的基因组精确编辑,编辑的类型包括基因的定点插入、小片段的缺失、多个位点同时突变、基因定点的indel突变等。目前,CRISPR/Cas系统在植物中的应用还比较有限,但该技术为植物基因工程的发展呈现了美好的前景。文中首先简要介绍了CRISPR/Cas系统的组成和基本原理,进而详细综述了该技术在植物内源基因和外源基因定点编辑中的应用,主要列举了自CRISPR/Cas系统改造成功以来利用该系统对单子叶和双子叶植物进行基因组定点编辑的案例,最后对基因组编辑技术在农业和植物基因工程上的应用进行了展望,希望能够为开展该领域研究的科研工作者提供参考。
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    被引次数: Baidu(8)
    30. 家蚕5-羟色胺受体基因的克隆及表达分析
    李海银,李艳,陈曦,陈鹏,陈萍
    中国农业科学    2015, 48 (5): 987-1001.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.17
    摘要256)   HTML1)    PDF(pc) (20736KB)(2661)    收藏
    【目的】5-羟色胺(5-HT)在许多生理过程中扮演重要角色,克隆介导5-HT生理效应的家蚕5-HT受体及组织表达分析,为研究家蚕5-TH受体基因功能奠定基础。【方法】利用基因组数据及半定量real-time PCR技术,鉴定克隆4种家蚕5-HT受体基因; 应用生物信息学方法分析5-HT受体在物种间同源性并构建系统进化树; 利用半定量real-time PCR方法分析它们在幼虫和成虫不同组织的表达情况。【结果】根据预测基因序列,设计特异引物,克隆得到4种5-HT受体基因序列,分别命名为5-HT1ABm、5-HT1BBm、5-HT2Bm、5-HT7Bm(GenBank登录号KM236100—KM236103),其开放阅读框分别为1 395、1 341、1 881和1 497 bp,可编码464、446、626和498氨基酸。4种5-HT受体属于典型的G蛋白偶联受体。选择已报道的昆虫及脊椎动物的5-HT受体氨基酸序列进行比对并系统发生树构建,结果显示家蚕4种5-HT受体间的氨基酸序列相似度仅为30.4%。5-HT1A、5-HT1B、5-HT2、5-HT7 4种受体在昆虫中的相似性分别为45.4%、61.4%、48.4%、54.1%。另外,家蚕5-HT受体与其他昆虫甚至脊椎动物有较高的同源性,跨膜区的保守性比非跨膜区高。不同物种间的同一家族5-HT受体的相似性高于同一物种内不同家族5-HT受体的相似性,家蚕5-HT受体的进化关系与烟草天蛾最近。半定量real-time PCR结果显示,5-HT1ABm、5-HT1BBm在幼虫所有组织中均有表达。5-HT2Bm仅在幼虫的头、腹部神经索、精巢表达。5-HT7Bm在幼虫头部、腹部神经索、中肠、脂肪体、精巢、卵巢表达。5-HT1ABm、5-HT1BBm、5-HT7Bm在成虫中除雌性头部以外的组织中均有表达,而5-HT7Bm在雄蛾的生殖系统中表达量明显高于其他组织。5-HT2Bm在成虫中不表达。【结论】鉴定和克隆的4种家蚕5-HT受体基因,在昆虫和脊椎动物中具有较高的保守性,与烟草天蛾同源关系最近,它们在幼虫和成虫的组织表达模式具有多样性。
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    31. 利用Solanum pennellii LA716渐渗系群体对番茄苗期耐盐QTLs进行定位及QTL效应的初步分析
    余庆辉,刘磊,王柏柯,杨生保,杨涛,李君明,侯喜林
    中国农业科学    2010, 43 (4): 761-768 .   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.04.013
    摘要837)      PDF(pc) (285KB)(2613)    收藏

    【目的】利用盐敏感的栽培种番茄(Solanum lycopersicum)M82与耐盐的野生种潘那利番茄(Solanum pennellii)LA716构建的渐渗系群体,对苗期耐盐QTLs进行定位,并初步分析QTL遗传效应和互作效应。【方法】将4片真叶幼苗移栽到1/2浓度的Hoagland营养液中,按一定浓度逐日增加盐,至终盐浓度700 mmol?L-1 NaCl+70 mmol?L-1 CaCl2后,按照0—10级调查耐盐级数,并利用Dunnett测验进行方差分析。【结果】定位了分布在2、6、7、8、10等5条染色体上的7个影响番茄苗期耐盐性的QTLs(Stq2a、Stq2b、Stq6a、Stq7a、Stq7b、Stq8和Stq10),这些QTLs均来自耐盐野生种S. pennellii LA716。在盐胁迫条件下,它们较M82的成活百分率提高18.9%—83.8%,包含在IL6-4与IL6-3的1个QTL(Stq6b)有待于进一步试验验证。QTL遗传效应分析初步表明,除Stq6b外,其余QTL均表现明显的显性效应。QTL互作呈现典型的小于加性的效应,但来自第7条染色体上的2个QTL互作却表现消减效应。【结论】首次定位了来自野生番茄LA716分布在5条染色体上7个耐盐位点,QTL呈现明显的显性效应,互作呈现小于加性效应,为进一步精细定位、克隆及番茄耐盐育种奠定了良好的基础。

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    32. 广西东北部稻区白背飞虱早期迁入虫源分析
    齐会会, 张云慧, 蒋春先, 孙明阳, 杨秀丽, 程登发
    中国农业科学    2011, 44 (16): 3333-3342.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.16.005
    摘要1111)      PDF(pc) (1102KB)(2539)    收藏
    【目的】研究监测广西东北部稻区白背飞虱早期迁入的峰期,分析其虫源,为白背飞虱的早期预警和有效防治提供依据。【方法】2007—2010年在广西兴安县设置一盏佳多自动虫情测报灯,分析灯诱数据确定迁入高峰期,并运用Hysplit_4软件对其迁入高峰期进行轨迹分析确定虫源地。【结果】广西兴安县白背飞虱一般在5月中旬至6月下旬大量迁入,2007年和2010年白背飞虱早期迁入量远远大于2008和2009年,4年来的最大迁入峰期随着时间推移。轨迹分析显示,虫源地主要位于越南北部、海南、广西南部和广东西南部稻区。【结论】西南低空急流为白背飞虱的大规模北迁提供了运载气流,降雨使得白背飞虱在本地大量降落。
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    33. 提高肥料利用率技术研究进展
    闫 湘,金继运,何 萍,梁鸣早
    中国农业科学    2008, 41 (2): 450-459 .   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2008.02.019
    摘要1687)      PDF(pc) (351KB)(2495)    收藏
    如何提高肥料利用率、减少由于肥料损失带来的环境污染是长期以来全球共同关注的课题。针对我国肥料利用率低、氮肥损失严重的现状,本文综述了除传统提高肥料利用率技术以外的几项其它技术的最新研究进展,主要包括应用实时、实地氮肥管理技术快速、无损检测作物氮素营养状况,进行作物推荐施肥;研发新型缓/控释肥料,调控肥料养分的供应;运用农田养分精准管理技术,因地制宜、精细准确地施用肥料;通过脲酶抑制剂或硝化抑制剂,有效地抑制NH3挥发和NO3--N淋溶损失等。并对今后提高肥料利用率技术进行了展望。
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    34. 中国不同区域农田养分输入、输出与平衡
    李书田, 金继运
    中国农业科学    2011, 44 (20): 4207-4229.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.20.009
    摘要1251)      PDF(pc) (667KB)(2491)    收藏
    弄清中国不同区域农田养分投入、产出和平衡状况,对养分资源管理和肥料的科学分配与施用,提高肥料利用效率等具有重要意义。在参考现有资料的基础上,系统分析和论述了中国的养分资源及其利用现状,估算了各种有机肥资源及其可提供的氮磷钾养分数量,分析和评价了中国不同区域养分输入、输出特点及平衡状况。针对目前养分输入、输出存在的一系列问题,提出了养分资源管理的对策和建议。
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    35. 不同光质对草莓叶片光合作用和叶绿素荧光的影响
    徐凯,郭延平,张上隆
    中国农业科学    2005, 38 (02): 369-375 .  
    摘要1015)      PDF(pc) (297KB)(2412)    收藏
    不同光质下草莓叶片的叶绿素含量、Fv/Fm、Fm/Fo、PSⅡ无活性反应中心数量和QA 的还原速率与不同光质中的红光/蓝光比值呈正相关,而叶绿素a/b比值与红光/蓝光比值呈负相关。不同光质下草莓叶片类胡萝卜素的含量蓝膜>绿膜>红膜、白色膜、黄膜,与红光/远红光(R/FR)呈负相关。不同光质对草莓叶片的表观量子效率、羧化效率及光呼吸速率影响较大。除绿膜下草莓叶片的净光合速率较低外,其它膜下草莓叶片的净光合速率均无明显差异。
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    36. 用SRAP标记分析中国甘蓝型油菜品种的遗传多样性和遗传基础
    文雁成,王汉中,沈金雄,刘贵华,张书芬
    中国农业科学    2006, 39 (02): 246-256 .  
    摘要1680)      PDF(pc) (578KB)(2391)    收藏
    【目的】探讨中国甘蓝型油菜遗传多样性和遗传基础。【方法】采用SRAP(sequence-related amplified polymorphism)标记对建国以来不同时期选育的130个品种进行分析。【结果】25个SRAP引物组合共扩增到509个谱带、123个多态性带;多态性带的比例为24%。每对引物组合的谱带数和多态性带数分别为20.4个和4.9个。在遗传距离为0.12处,将130个甘蓝型油菜品种(系)分为A、B、C、D 4个类群,其中78.5%的品种归入C类。C类又可在遗传距离0.10处分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 5个亚群,又有58.5%的品种归入Ⅲ亚群。说明我国近60%的甘蓝型油菜品种遗传多样性较匮乏。遗传基础分析结果表明,20世纪80年代前育成的甘蓝型油菜品种的遗传基础最窄,80年代最宽,90年代略有下降。进入21世纪,品种间的遗传基础进一步下降。差异显著性测验结果表明,1991~2000年间与2000年以后育成的品种间的平均遗传距离差异不显著,80年代前育成品种与80年代育成的品种平均遗传距离间差异达到0.01显著水平,80年代与90年代育成的品种间遗传距离差异达到0.05的显著水平。我国育成的品种间的遗传距离与引进品种间的遗传距离差异达到0.01的极显著水平。【结论】SRAP标记是一种经济、有效和可靠的分子标记手段。
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    37. 利用高通量测序技术发现植物小分子RNA研究进展
    卫波,张荣志,李爱丽,毛龙
    中国农业科学    2009, 42 (11): 3755-3764 .   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.11.001
    摘要1007)      PDF(pc) (327KB)(2388)    收藏

    小分子RNA是一类长约20~30个核苷酸的非编码RNA分子,其介导的转录后基因调控是植物中的一种新型基因调控机制。它在植物的生长发育和适应外界各种环境胁迫的过程中起着非常重要的作用。植物中小分子RNA数量巨大、种类繁多,而高通量测序技术的出现大大加快了它们的发现过程。本文在简要介绍目前已知植物小分子RNA的类型及特点的基础上,综合阐述近年来利用高通量测序技术克隆和分析植物小分子RNA的研究成果,以期反映当前植物小分子RNA的基因组分布规律、功能和进化等方面的最新研究进展。

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    38. 作物水分利用效率的遗传改良研究进展
    张正斌,徐 萍,周晓果,董宝娣
    中国农业科学    2006, 39 (02): 289-294 .  
    摘要1623)      PDF(pc) (210KB)(2273)    收藏
    从植物不同种属和品种的水分利用效率差异、水分利用效率的进化、水分利用效率的遗传及基因定位和分子标记、水分利用效率的转基因和基因克隆、水分利用效率的育种改良及生物节水研究发展趋势等方面介绍了国内外的研究进展,说明水分利用效率遗传育种改良研究日益受到重视,并将在生物节水、节水农业方面发挥重要作用。
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    被引次数: Baidu(58)
    39. 叶面肥的营养机理及应用研究进展
    中国农业科学    2009, 42 (1): 162-172 .   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.01.020
    摘要1205)      PDF(pc) (344KB)(2246)    收藏

    综合评述了植物叶面营养机理以及叶面肥应用的研究进展。植物叶片与根一样可以吸收利用养分,叶片对养分的吸收主要是通过叶面气孔和表皮亲水小孔进行的,还可以通过胞间连丝进行主动吸收。植物种类及其生长状况、叶面喷施液的组成与养分元素的性质以及温度、光照等环境条件都影响叶面养分的吸收与利用。叶片类型及叶表蜡质层结构与组成的不同造成双子叶植物叶面施肥效果好于单子叶植物,甚至同种类不同品种的植物叶面养分吸收也不同;植物生长时期不同叶面肥施用效果也不同;表面活性剂等助剂因可以提高叶面喷施效果而成为叶面肥中不可缺少的成分,但通常沿用农药中常用的活性剂种类,由于成分间相溶性差而影响叶面喷施效果。叶面营养机理的研究推动了叶面肥的发展与应用,叶面施肥逐渐成为现代农业中一项重要的施肥措施,但因其施肥量有限只能作为土壤施肥的一种有效辅助措施而不能代替土壤施肥。近年来,中国叶面肥产品数量和种类增长迅速,但产品质量较差,使用技术也有待提高。在今后的发展中,应加强叶面营养机理以及助剂等物质的研究与应用,提高产品质量和施用效果,强化专用叶面肥研究,优化和推广叶面肥施用技术。

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    40. 罗汉果皂甙清除自由基及抗脂质过氧化作用的研究
    戚向阳,陈维军,张俐勤,单夏锋,宋云飞
    中国农业科学    2006, 39 (02): 382-388 .  
    摘要2299)      PDF(pc) (303KB)(2240)    收藏
    【目的】研究罗汉果皂甙提取物及罗汉果皂甙V的体外抗氧化活性。【方法】采用D-脱氧核糖法、抗超氧阴离子试剂盒法及比色法分析罗汉果皂甙清除自由基及抗脂质过氧化的效果。【结果】 (1)罗汉果皂甙提取物(MG)均能有效地清除自由基,可抑制大鼠肝组织的脂质过氧化,对Fe2+和H2O2诱导的肝组织过氧化损伤具有保护作用,能减少红细胞溶血的发生。(2)罗汉果皂甙V清除羟基自由基的效果与MG相当,但对O2--的清除作用优于MG。【结论】罗汉果皂甙提取物具有抗氧化活性,罗汉果皂甙V是提取物中主要的抗氧化活性成分。
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    41. 不同类型水稻支链淀粉理化特性及其与米粉糊化特征的关系
    蔡一霞,王维,朱智伟,张祖建,杨建昌,朱庆森
    中国农业科学    2006, 39 (06): 1122-1129 .  
    摘要1050)      PDF(pc) (501KB)(2202)    收藏
    【目的】探索稻米中支链淀粉理化特性及其与米粉的糊化特征的关系。【方法】以不同类型水稻代表性品种为材料,测定支链淀粉的蓝值和最大吸收波长,用Sephadex G75层析柱分析支链淀粉分枝链的链长分配,并分析其与稻米RVA谱和米饭质地间的关系。【结果】不同类型代表品种的支链淀粉的蓝值和最大吸收波长存在显著差异,籼型品种稻米支链淀粉的蓝值和最大吸收波长要高于粳型(巴西陆稻除外),非糯性品种支链淀粉的蓝值和最大吸收波长呈极显著的线性关系(r=0.995**)。经Sephadex G75分离的FrⅠ部分的链长的平均聚合度>100 glucose unite,FrⅡ部分的链长的平均聚合度为44~47 glucose unite,FrⅢ部分的链长的平均聚合度为10~17glucose unite。不同类型代表品种支链淀粉中长分枝链与短分枝链的比率存在明显的差异,在供试的糯性品种中,籼糯含长分枝链比粳糯多;非糯性品种中,籼稻比除粳型偏籼的巴西陆稻以外的粳稻含有更多的长分枝链。在同一类型品种中,供试的籼型杂交稻的支链淀粉中含有的长分枝链要比常规稻多,陆稻品种含的长的分枝链要高于水稻品种。支链淀粉的短链部分(FrⅢ)的比率与最高粘度和崩解值呈极显著的正相关关系(r=0.969**, r=0.949**),而长链部分(Fr(Ⅰ+Ⅱ))与最高粘度和崩解值呈极显著负相关关系(r=-0.969**, r=-0.949**)。【结论】水稻支链淀粉的分枝链长分配与稻米品质关系密切。在非糯性品种中,硬性和凝聚性大、松弛性和粘附性小的品种,米饭的口感表现硬,咀嚼有渣感,其Fr(Ⅰ+Ⅱ)比率大,即支链淀粉所含长分枝链比率高。
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    42. 温室膜下滴灌灌水控制下限与番茄产量、水分利用效率的关系
    张辉,张玉龙,虞娜,田义
    中国农业科学    2006, 39 (02): 425-432 .  
    摘要3461)      PDF(pc) (359KB)(2199)    收藏
    【目的】在探讨温室膜下滴灌不同生育时期灌水控制下限与番茄产量、水分利用效率的关系的基础上,找出适宜的番茄生育前、后两时期灌水控制下限组合。【方法】采用了日光温室小区作物栽培试验的方法,对试验数据做多元回归分析。【结果】番茄的耗水量多少、产量的高低是番茄生育前期和后期灌水控制水平综合作用的结果;后期灌水控制下限的高低对于全生育期灌水量的影响要高于前期,而前期灌水控制下限对产量的影响比后期更加明显;水分利用效率随番茄产量增加呈抛物线型变化,当产量为9.69 104 kg·ha-1时,水分利用效率有最小值62.28 kg·m-3。【结论】温室覆膜滴灌栽培番茄,应将各个生育时期的灌水控制下限控制在适宜范围内,综合考虑节水、增产和提高劳动生产率等多种因素,番茄生育前期和后期灌溉控制下限土壤水吸力值分别控制在20和60 kPa左右为宜;与番茄生育后期相比更应加强对番茄生育前期的水分调控管理。研究结果可为温室覆膜滴灌蔬菜栽培的水分合理调控提供理论依据。
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    43. 全基因组关联分析在畜禽中的研究进展
    王继英, 王海霞, 迟瑞宾, 郭建凤, 武英
    中国农业科学    2013, 46 (4): 819-829.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.04.016
    摘要431)      PDF(pc) (609KB)(2162)    收藏
    全基因组关联分析(genome-wide association studies,GWAS)是近几年发展起来的一种复杂性状研究的新方法。在过去几年中,国内外不少研究者对畜禽的重要经济性状、遗传缺陷性疾病、复杂疾病的抗性、品种的某些特征等性状开展了GWAS。这些研究不仅大大丰富了畜禽标记辅助选择中可利用的分子标记,而且为这些性状分子机理的探索研究提供了重要线索。本文对国内外畜禽GWAS中所用的群体、主要分析方法和研究结果进行综述,并对GWAS的研究应用做一展望,以期为进一步利用GWAS进行畜禽各种性状遗传基础的研究提供参考。
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    44. 芝麻发育转录组分析
    魏利斌, 苗红梅, 张海洋
    中国农业科学    2012, 45 (7): 1246-1256.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.07.002
    摘要662)      PDF(pc) (727KB)(2147)    收藏
    【目的】系统了解芝麻发育及种子形成转录组特征,丰富芝麻转录组数据信息。【方法】选用6份芝麻样品(5个不同芝麻品种的完整植株、1份不同发育阶段的芝麻籽粒),构建转录组测序文库并进行Illumina RNA-seq双端测序及生物信息学分析。【结果】共获得原始数据12.69 Gb,有效数据8.80 Gb。通过de novo拼接获得了长度大于100 bp的转录物26 837条(http://www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/TSA.html,登录号:JP631635—JP668414);转录物总长度18.35 Mb,平均长度683 bp,N50长度1 006 bp。转录物注释结果显示,25 331条转录物序列具有同源比对信息;1 506条转录物序列无匹配(no hits)序列信息,可能为芝麻特有的基因序列。采用COG、GO功能分类工具可将已注释转录物序列划分为24个或42个功能类别,共涉及物质及能量代谢、信号传导、转录调控及防卫反应等诸多生理生化过程。通过比较不同材料间转录物序列及表达水平,初步确定1 277条序列在种子形成过程中表达量下调10倍以上,990条序列仅在芝麻植株中表达而未在籽粒中表达;660条序列在种子形成过程中表达量上调10倍以上,296条序列可能与种子形成特异相关。【结论】利用高通量测序技术对芝麻野生种和不同栽培种现蕾期植株以及种子形成过程的转录组进行研究,揭示了芝麻发育转录组的整体表达特征,在得到大量芝麻转录组unigene序列的同时,获得了一批在芝麻生长发育及籽粒形成过程中有重要功能的基因序列。为深入开展芝麻生长发育、籽粒发育相关基因功能及调控以及芝麻分子标记开发等研究提供了丰富的数据资源。
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    被引次数: Baidu(57)
    45. 全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅰ.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析
    杨晓光,刘志娟,陈阜
    中国农业科学    2010, 43 (2): 329-336 .   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.02.013
    摘要1240)      PDF(pc) (476KB)(2104)    收藏

    【目的】在全球气候变化背景下,中国气温自20世纪80年代明显升高已成为共识,这一变化对中国农业生产尤其是对种植制度的影响越来越受到中国政府和专家学者的重视。为了回答这一问题,笔者以1981年为时间节点,把从20世纪50年代至今分为2个时间段,分析和比较后一时段气候变暖对全国种植制度北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的可能影响,以及由于种植北界的空间位移对作物产量可能的影响。【方法】依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦和双季稻种植北界指标以及雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的降水量指标,采用公认的农业气候指标计算方法,使用ArcGIS分别绘出1950s—1980年、1981—2007年2个时段全国种植制度北界图,以及冬小麦种植北界图、双季稻种植北界图、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界图。【结果】(1)与1950s—1980年相比,1981—2007年一年二熟制种植北界,空间位移变化最大的区域在陕西省、山西省、河北省、北京和辽宁省。一年三熟制种植北界,空间位移变化最大的区域为湖南省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由一年一熟变成一年二熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加54%—106%,由一年二熟变成一年三熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加27%—58%。(2)与1950s—1980年相比,1981—2007年辽宁省、河北省、山西省、陕西省、内蒙古、宁夏、甘肃省和青海省冬小麦的种植北界不同程度北移西扩。以河北省为例,冬小麦种植北界的北移,可使界限变化区域由春小麦改种冬小麦,单产平均增加约25%。(3)浙江省、安徽省、湖北省和湖南省双季稻的种植北界向北移动,单从热量资源的角度出发,可使其粮食单产不同程度增加。(4)雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界大部分区域向东南方向移动,这是由于近年来该区降水量减少造成的。【结论】在过去的50年中,由于气候变暖造成了全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦和双季稻种植北界北移,熟制的变化可能使种植制度界限变化区域的粮食单产增加。然而降水量的减少造成了雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向东南方向移动。

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    46. 水、旱稻千粒重和产量QTL效应的验证
    刘立峰,穆平,张洪亮,王毅,李自超
    中国农业科学    2006, 39 (02): 219-224 .  
    摘要2817)      PDF(pc) (280KB)(2103)    收藏
    【目的】验证水稻和旱稻千粒重、单株产量QTL定位的真实性、准确性及其表型效应。【方法】(1)利用水、旱稻杂交、回交所产生的BC1、F2 3个分离群体对重组自交系(RIL)群体定位到的千粒重、单株产量的QTL效应进行选择验证。(2)依据千粒重、单株产量QTL两侧的分子标记按双标记、单标记进行选择验证。【结果】(1)千粒重、单株产量QTL在不同群体、不同的遗传背景中的遗传稳定,表型效应明显。旱田种植条件下,2个回交群体和自交育种群体携带有千粒重QTL tgw6.1有利等位基因的个体与没有携带tgw6.1有利等位基因个体的均值差为3.18~3.62 g,均达到极显著水平,表型效应为13.94%~18.15%;携带有单株产量QTL yp6.1有利等位基因的个体与没有携带yp6.1有利等位基因个体的单株产量均值差为5.04~8.18 g,达到显著或极显著水平,表型效应为34.89%~58.88%。(2)QTL标记区间较大(如本研究中的标记区间,13.5 cM)时,利用双标记选择更为可靠;标记与QTL距离较小(如本研究中的RM527,1.5 cM)时,利用靠近QTL的单侧标记进行选择也可以获得较好效果。此外,本文还就QTL定位中的一因多效现象及MAS对数量性状选择的有效性等进行了讨论。【结论】利用QTL分子标记辅助选择提高抗旱等复杂性状的选择效率是可行的。
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    47. 薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应
    陈光荣,杨文钰,张国宏,王立明,杨如萍,雍太文,刘卫国
    中国农业科学    2016, 49 (3): 455-467.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.005
    摘要268)      PDF(pc) (34126KB)(2095)    收藏
    【目的】探讨马铃薯/大豆套作复合群体品种搭配原则,为马铃薯/大豆套作高产高效提供理论和技术依据。【方法】以当前西北一熟制灌区生产中广泛种植且间套优势明显的早熟马铃薯/大豆间套作方式为研究对象,通过两年田间试验,以大豆品种中黄30(早熟)、冀豆17(中熟)和齐黄34(晚熟)单作为对照,分析套作马铃薯收获前后大豆叶面积指数、干物质积累、光合速率的变化及对产量构成因素的影响,评价不同熟期大豆品种的生长补偿效应。【结果】(1)相对于单作,套作条件下各大豆品种的开花期延迟7 d左右,但不影响全生育期,套作大豆营养生长期延长而生殖生长期相对缩短。马铃薯与大豆各品种间的共生期差异不显著,但其生殖生长共生期差异显著(齐黄34为12 d,冀豆17为35.5 d,中黄30为41.5 d)。(2)在马铃薯/大豆共生期间,套作大豆LAI上升慢于单作,晚熟大豆LAI慢于早熟和中熟大豆品种,在马铃薯收获后,中、晚熟大豆品种可保持较大叶面积指数并持续较长的时间,尤其是晚熟品种。(3)单作大豆在出苗后60 d内干物质积累较快,而同期套作大豆平均干物质积累为单作大豆的44.27%。不同品种间单作大豆净光合速率高于套作,其中,晚熟品种显著高于中、早熟品种(P<0.05);出苗后100 d(套作马铃薯已经收获)单作大豆干物质积累相对变缓,套作大豆生长加快,尤其是晚熟品种增幅显著,此时套作大豆Pn相对于单作上升幅度大,中、晚熟品种Pn接近于单作大豆。(4)较单作模式,套作模式下不同大豆品种的有效荚数、单株粒数及每荚粒数均有所降低,其中早熟品种下降显著(P<0.05),分别下降了24.15%、22.14%、18.92%,而中、晚熟品种下降不显著,尤其是晚熟品种,套作模式较单作模式仅仅下降了6.34%、8.3%、1.71%。套作模式下,中、晚熟大豆品种的产量较早熟品种分别提高了79.85%和145.08%,LER分别达到了1.77和1.83。【结论】中、晚熟大豆品种与马铃薯组合套作优势更强,其生育期较长,营养生长期相对延长导致生殖生长共生期缩短,使大豆叶面积指数、光合速率均保持在较高水平,从而为马铃薯收获后进行光合补偿生长提供物质和能量基础,保证了套作大豆较高产量。
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    48. 水稻根系形态生理与产量、品质形成及养分吸收利用的关系
    杨建昌
    中国农业科学    2011, 44 (1): 36-46 .  
    摘要890)      PDF(pc) (446KB)(2060)    收藏
    植物根系既是水分和养分吸收的主要器官,又是多种激素、有机酸和氨基酸合成的重要场所,其形态和生理特性与地上部的生长发育有密切联系。本文综述了水稻根系形态生理与产量形成及水分养分吸收利用的关系,介绍了根系化学信号(激素、有机酸等)对稻米品质形成的作用及根尖细胞超微结构与地上部生长发育关系的最新研究进展,讨论了水稻根系研究存在的问题和今后研究的重点。
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    49. 基于文献的国内外水稻研究发展态势分析
    邬亚文, 夏小东, 职桂叶, 葛磊, 何建妹, 鄂志国, 李建, 王磊
    中国农业科学    2011, 44 (20): 4129-4141.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.20.001
    摘要859)      PDF(pc) (722KB)(2058)    收藏
    【目的】利用文献数据库,客观地分析国内外水稻的发展动态,为国内外水稻科研工作者和决策者提供参考,促进水稻科研工作的可持续发展,保障粮食安全。【方法】基于Scopus数据库,采用文献计量学方法,对全球及中国、美国、英国、日本和印度发表于1998—2009年的水稻文献的数量和质量进行分析,并分析了此期间水稻文献发文量居世界前20名中国前10名的核心作者、科研机构及文献累计引用篇次居前的文献。【结果】检索到全球100多个国家在1998—2009年间发表的水稻文献42 307篇,及每篇文献的被引频次,每个国家、机构或作者的H指数。【结论】全球水稻研究论文的产出量呈逐年上升趋势,水稻论文占全球总发文量的比例也呈上升趋势,尤以中国的水稻发文量增加最为明显。水稻文献的质量在统计的5个国家中,以英美最好,日本略高于世界平均水平,中国和印度低于世界平均水平。日本、中国和美国的高产活跃作者最多;国际水稻研究所、中国的浙江大学、日本的农业生物资源研究所和美国的康奈尔大学等机构的水稻研究论文影响力较大;水稻研究的热点是分子生物学。
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    50. CRISPR/Cas9基因组定向编辑技术的发展与在作物遗传育种中的应用
    景润春,卢洪
    中国农业科学    2016, 49 (7): 1219-1229.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.07.001
    摘要753)   HTML4)    PDF(pc) (1232KB)(1983)    收藏
    CRISPR/Cas9系统是近年发展起来的、由导向RNA介导的基因组定向编辑技术。总结了CRISPR/ Cas9基因组定向编辑技术的发展历程,并综述了其在作物遗传育种研究中的多方面应用。CRISPR/Cas系统是存在于大多数细菌与所有古生菌中的一种后天免疫系统,以消灭外来质体或者噬菌体。 根据Cas蛋白组分及氨基酸序列不同,已发现的CRISPR/Cas系统可以分为3种不同类型,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。其中,Ⅱ型是以Cas9蛋白及导向RNA为核心组份,组成较为简单,是目前经过改造用于开发基因组定向编辑技术的主要类型。自CRISPR/Cas9技术体系首先在人类与动物细胞系中建立后,经过改造的CRISPR/Cas9系统被迅速地应用于拟南芥、烟草、高粱、水稻、小麦、玉米等不同植物基因组的定向编辑研究中。CRISPR/Cas9与ZFNs或TALENs一样都是通过自身的核酸内切酶活性引起靶位点DNA序列双链断裂,然后通过非同源末端连接或同源重组介导的修复2种方式引入突变。至今,在多种作物中已实现诱导产生多种定点突变(包括插入、缺失或修饰等),并可获得较高的突变诱导率和可稳定遗传的基因组编辑后代植株。与ZFNs或TALENs技术相比,CRISPR/Cas9技术可以实现对基因组中多个靶基因同时进行编辑,从而可以用来修饰同一基因家族中的不同成员或同一代谢途径中的不同调控基因,为其一大优势。由于CRISPR/Cas9技术具有突变诱导率高、成本低、易于操作及可以多重基因编辑等特点,已成为具有广阔应用前景的作物遗传改良与育种研究的分子操作系统。CRISPR技术除了可以对基因组中不同靶基因进行定向编辑以外,还可以广泛地应用于基因表达调控研究、细胞定位运输系统研究及新型RNA沉默系统构建等方面。基因组编辑技术是继转基因技术之后人类对生物进行遗传操作的又一个革命性技术。但是,与转基因技术相比,CRISPR/Cas9基因组编辑技术操作更加简单、快捷。应用CRISPR/Cas9基因组编辑技术进行育种可以不引入外源基因,在进行基因组编辑之后可以不留下转基因的痕迹,从而导致定义转基因生物的不明确性,因此,政府监管部门是否应该按照转基因的管理办法来监管CRISPR/Cas9技术的应用尚有待决定。
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