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当期目录

    2011年 第44卷 第8期 刊出日期:2011-04-15
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    华山新麦草α-醇溶蛋白基因的克隆及原核表达分析
    王玉卿,赵继新,陈新宏,将彦苗,武军,庞玉辉,刘淑会
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1533-1542 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.001
    摘要 ( 772 )   PDF (1115KB) ( 300 )   收藏
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    【研究目的】克隆华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)的α-醇溶蛋白基因,并对其进行生物信息学分析,构建该基因的原核表达载体,在大肠杆菌中诱导表达融合蛋白。【方法】采用同源克隆法从华山新麦草基因组DNA中分离克隆出α-醇溶蛋白基因并进行序列分析,将克隆的华山新麦草α-醇溶蛋白基因Gli-Ns-5克隆到表达载体pET-28a (+)上,获得重组质粒pET28a-Gli-Ns转化大肠杆菌BL21 (DE3)并诱导表达。【结果】从华山新麦草基因组DNA中克隆了4个α-醇溶蛋白基因:Gli-Ns-2 (FJ713595)、Gli-Ns-3 (GQ139525)、Gli-Ns-4 (GQ139526)和Gli-Ns-5 (GQ139527)。序列分析表明,4条序列具有α-醇溶蛋白基因的典型结构特征,含有8个或9个半胱氨酸残基,序列FJ713595为假基因。利用所构建的大肠杆菌表达载体,经IPTG诱导,华山新麦草α-醇溶蛋白基因Gli-Ns-5(GQ139527)可在原核系统中特异性表达。Western-blot证实融合蛋白可成功表达。【结论】克隆了4个华山新麦草的α-醇溶蛋白基因序列,基因Gli-Ns-5(GQ139527)可在原核表达系统中成功表达,为小麦品质改良提供了新的候选基因。
    桑属ITS, TrnL-F, rps16序列分析及12个特殊桑资源评鉴
    陈仁芳,余茂德,徐立,张泽,唐洲,王茜玲
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1553-1561 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.003
    摘要 ( 453 )   PDF (454KB) ( 549 )   收藏
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    【目的】分析桑属ITS,TrnL-F,rps16序列,探讨系统学价值,建立系统进化树,并对12个特殊桑资源进行评鉴,为开发利用提供理论依据。【方法】用67份桑资源,经DNA提取、PCR扩增、测序,测序结果用软件拼接、比对、除去非序列碱基,计算长度、G+C%含量、变异位点、信息位点、以构树、柘树为外类群,MP分析,根据分析结果,结合桑资源研究积累,对12个特殊桑资源进行评鉴。【结果】桑ITS(包括5.8S)基本序列576 bp ,变异范围576-590 bp,G+C% 59.55-62.25,40个信息位点;TrnL-F(包括tRNA-Leu内含子)基本序列923 bp , 变异范围920-924 bp, G+C%33.69-34.13,23个信息位点;rps16内含子基本序列929 bp ,变异范围923-929 bp,G+C%32.51-32.72,17个信息位点。最适碱基进化模型分别为(GTR+G),(GTR),(GTR+G),可能的分支概率,混合卡方概率值分别为0.000001 ,0.027175,0.000222, 三片段合并最适进化模型(GTR+G),基于模型,MP分析, 2538个位点,80个信息位点。分支图首先将黑桑M. nigra分出,其它桑种分成两支,第一支桑(mulberry),包括长穗桑、瑞穗桑、蒙桑、鬼桑、鸡桑、山桑、白桑、广东桑,第二支乔木桑(arbor),包括华桑、奶桑、川桑。12个特殊桑资源,神农华桑♀(优质木材桑)分在第二支,乔木特性,其它11个特殊桑资源分在第一支,具桑(mulberry)特性。【结论】桑属TrnL-F;rps16序列信息位点有限,单独研究桑属系统学,价值不大,与ITS序列合并,能增加分支图的信息位点,使分支图更具客观性,更近于似然。基于ITS,TrnL-F;rps16序列MP分支图,新疆黑桑为最原始类型,乌克兰等栽培种是进化类型。桑属可根据分支的亲缘关系,结合桑资源研究积累,评鉴特殊桑资源。
    贮藏·保鲜·加工
    板栗仁酶促褐变产物的组分确定
    綦菁华,杨心宇,黄漫青
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1678-1687 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.017
    摘要 ( 371 )   PDF (629KB) ( 178 )   收藏
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    [目的]研究板栗酶促褐变产物的组分。[方法]利用提取纯化后的板栗酶促褐变产物组分作为试材,采用HPLC法对其进行定性和定量分析;采用NMR法进一步确定板栗酶促褐变产物组分。[结果] HPLC法初步断定5%碳酸氢钠萃取组分为大黄酸;5%碳酸钠萃取组分为大黄素;核磁共振实验测定的2个组分的1HNMR和13CNMR图谱分析结果确定了板栗仁酶促褐变产物为大黄酸和大黄素。[结论]本研究可以为板栗酶促褐变机理研究以及产物安全性提供重要的依据。
    辐照孜然的ESR法鉴定及原初吸收剂量的估算
    李伟明,哈益明,王锋,张彦立,
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1688-1693 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.018
    摘要 ( 386 )   PDF (320KB) ( 203 )   收藏
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    【目的】检测孜然是否经过辐照处理并估算孜然原初吸收剂量;【方法】以孜然为对象,采用电子自旋共振波谱(ESR)技术研究孜然在0~15.0 kGy剂量范围内ESR波谱特征变化,分析辐照剂量与信号强度的关系以及贮藏时间对自由基浓度的影响,并采用附加剂量法估测孜然样品的原初吸收剂量;【结果】辐照后孜然的ESR波谱信号强度随辐照剂量增加而增大,经过220 d贮藏期后仍能应用ESR波谱法检测孜然是否经过辐照处理。附加剂量法能够用于辐照孜然的剂量估算,其中利用3次多项式在不同贮藏时间里(10 d,20 d和30 d)拟合估算出的每个样品的剂量值与原初剂量的偏差均在1 kGy范围内,比用对数方程拟合估算出的剂量值更为准确;【结论】ESR波谱技术能够定性和定量鉴定辐照孜然。
    植物保护
    玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因 StPKS 功能分析
    张鑫,曹志艳,刘士伟,郭丽媛, 董金皋
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1603-1609 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.008
    摘要 ( 579 )   PDF (676KB) ( 337 )   收藏
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    【目的】利用RNA干扰技术初步探讨玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因(StPKS)的功能。【方法】本试验将玉米大斑病菌StPKS基因片段连接到pSilent-1载体中,构建StPKS基因的RNA干扰载体pSilent-StPKS1-2。通过聚乙二醇介导的方法转入玉米大斑病菌野生型菌株01-23的原生质体,利用潮霉素筛选得到转化子,采用半定量RT-PCR方法分析转化子StPKS基因的表达情况,显微观察转化子与野生型菌丝形态的差异。【结果】本研究构建的StPKS基因RNA干扰载体对沉默该基因表达是有效的,经潮霉素抗性筛选,得到了30株阳性转化子,对其中5株黑色素积累下降、菌落颜色变浅的转化子进行了半定量PCR分析发现,5株转化子的StPKS基因表达量均有所下降;显微观察发现5株转化子的菌丝形态很不规则,发生了膨大、变形、分枝等现象。【结论】StPKS基因在DHN黑色素合成途径中起作用,其表达量下降会减少黑色素的产生,试验同时发现该基因与菌丝形态密切相关。
    烟草赤星病菌代谢产物对烟草BY-2细胞ROS爆发和ATP损耗的诱导?
    程丹丹,高辉远,孟庆伟,张立涛,杨程,孙学娟,
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1610-1617 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.009
    摘要 ( 457 )   PDF (427KB) ( 383 )   收藏
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    【目的】本文以烟草BY-2细胞为实验材料,探讨赤星病菌代谢产物(metabolic products of Alternaria alternata,MP)对烟草BY-2细胞活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生和ATP含量变化的影响以及产生这种影响的原因。【方法】用10% MP处理烟草BY-2细胞,用氧电极检测不同时间MP处理后,烟草BY-2细胞呼吸速率和呼吸途径的变化,同时分析BY-2细胞内H2O2产生和ATP含量等的变化。【结果】 MP处理导致了烟草BY-2细胞H2O2爆发和ATP含量下降,此外MP处理也导致了烟草BY-2细胞总呼吸速率、细胞色素途径(cytochrome pathway)和及交替氧化酶途径(AOX)的下降,并且造成线粒体渗透转换孔(permeability transition pore,PTP)开放和细胞色素c释放。【结论】 MP对BY-2细胞呼吸速率和细胞色素途径的抑制不可避免地导致胞内ATP含量下降,此外MP诱导的烟草BY-2细胞氧化磷酸化的解偶联作用是MP导致胞内ATP含量下降的另一重要原因。而MP对 AOX途径的抑制则是诱导胞内ROS爆发的重要原因。
    研究简报
    紫心甘薯二氢黄酮醇4-还原酶基因表达及酶活性与花色苷积累的相关性
    郭晋雅,高峰,黄成涛,周伟,李云萍
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1736-1744 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.024
    摘要 ( 470 )   PDF (379KB) ( 254 )   收藏
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    【目的】以块根着色部位和程度不同的2个紫心甘薯品种(系)‘A5’和‘山川紫’,以及白心甘薯品种‘禺北白’为试材,研究了紫心甘薯二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因表达及其酶活性与花色苷积累的相关性。【方法】对紫心甘薯在不同生长时期各器官(叶、茎、块根)的花色苷含量和DFR的活性进行了测定,对二者之间的变化趋势进行了相关性分析。此外,通过实时荧光定量PCR检测了‘A5’、‘山川紫’和‘禺北白’块根中IbDFR基因的表达量,以及不同发育时期的山川紫块根中IbDFR基因的表达量,并测定了相应的花色苷含量变化。【结果】(1)在同一生长时期的各品种(系)甘薯中,着色程度深的器官,其花色苷的含量较高,DFR活性也较高,不同器官的DFR活性与相应的花色苷含量呈显著线性正相关;(2)在不同的生长时期,3个品种(系)甘薯各器官的花色苷含量与DFR活性的变化趋势相一致,并且呈显著线性正相关;(3)3个品种(系)甘薯中,着色程度深的块根,其花色苷的含量较高,IbDFR基因的表达量也较高;(4)在山川紫块根的3个发育阶段,随着根的膨大,花色苷含量逐渐升高,IbDFR基因的表达量也逐渐增大。【结论】在不同生长时期的甘薯各器官中DFR活性与花色苷含量均呈线性正相关,且紫心甘薯块根中IbDFR基因表达量的变化与其花色苷含量的变化趋势相一致,说明:DFR是紫心甘薯花色苷合成代谢过程中的关键酶;紫心甘薯花色苷是原位合成的。
    园艺
    AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗生长和叶片抗氧化系统的影响
    韩冰,贺超兴,闫妍,郭世荣,于贤昌
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1646-1653 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.013
    摘要 ( 461 )   PDF (360KB) ( 439 )   收藏
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    【目的】研究丛枝菌根真菌(AMF)对低温胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗生长和抗冷性相关生理指标的影响。【方法】以黄瓜品种‘津春2号’为试材,利用人工气候箱进行低温处理(昼/夜,15/10℃),研究低温胁迫下接种AMF对黄瓜幼苗生长指标、根系活力和叶绿素、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量及过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。【结果】低温胁迫下,黄瓜幼苗株高、茎粗、地上部和地下部干鲜重的增长量和根冠比减小,叶绿素含量、根系活力和SOD、CAT活性降低,MDA、可溶性蛋白含量及POD活性升高;在低温胁迫下,接种AMF可以显著提高黄瓜幼苗各生长指标的增长量和根冠比,提高叶片叶绿素、可溶性蛋白含量、根系活力及POD、SOD、CAT活性,降低MDA含量。【结论】低温胁迫下接种AMF可通过促进黄瓜幼苗叶片可溶性蛋白的大量积累和抗氧化酶活性的提高,来降低膜脂过氧化水平,增强黄瓜幼苗对低温胁迫的适应性。
    苹果园土壤养分与果实品质关系的多元分析及优化方案
    张强,魏钦平,刘惠平,蒋瑞山,刘旭东,王小伟
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1654-1661 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.014
    摘要 ( 523 )   PDF (298KB) ( 543 )   收藏
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    【目的】探讨土壤营养成分对富士苹果品质的影响和果品优质的土壤营养成分含量优化方案,找出果园土壤营养中存在的问题,为果园土壤有矢合理配方施肥、提高肥料利用效率提供理论依据。【方法】连续两年对北京昌平苹果园的土壤养分含量和果实品质进行调查,应用典型相关分析和线性规划等方法,筛选影响果实品质因素的主要土壤养分因子,求解富士苹果优质的土壤营养成分含量优化方案,指出调查果园土壤养分存在的问题。【结果】昌平苹果园的土壤有机质、全氮、有效磷、钾等营养成分含量和果实硬度、可溶固形物含量均高于山东、陕西和甘肃等苹果产区;果园土壤有机质含量与土壤全氮、有效磷、钾和微量元素间有正相关性,土壤碱解氮与有效硼的相关系数达0.8261;果实单果质量与土壤中有机质、碱解氮、有效磷和钾含量呈正相关,而与有效铁、锌和硼呈负相关;果实硬度与土壤有机质和碱解氮呈正相关,与有效磷和钾呈负相关;可溶性固形物含量与土壤有机质、有效钾和钙均呈正相关。获得了土壤营养成分含量优化方案为:土壤有机质含量10.0~40.0 g.kg-1、全氮大于0.50g.kg-1、碱解氮400 mg.kg-1、有效磷230.88~400 mg.kg-1、有效钾583.43~600 mg.kg-1、有效钙1.0~5.0 mg.kg-1、有效铁5.00~60.00 mg.kg-1、有效锌0.80~20.0 mg.kg-1、有效硼0.5 mg.kg-1,理论上果实单果质量可以达到350.66 g、硬度12.16 kg.cm-2、可溶性固形物含量23.19%、可滴定酸含量0.377%。在调查苹果园中,85.29%果园土壤碱解氮在200 mg.kg-1 以下;50%的果园缺磷,91.18%的果园缺钾,大部分果园土壤有效铁、锌含量不足。【结论】提高土壤中碱解氮、有效磷、钾和铁、锌含量是果园土壤管理的重点。
    玫瑰SRAP遗传多样性分析与品种指纹图谱构建
    徐宗大,赵兰勇,张玲,杨志莹
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1662-1669 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.015
    摘要 ( 506 )   PDF (684KB) ( 348 )   收藏
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    【目的】从分子水平分析玫瑰的遗传多样性和亲缘关系,并建立起玫瑰品种的指纹图谱,为杂交育种、品种分类和品种鉴定提供理论依据。【方法】采用相关序列扩增多态性(SRAP)技术对玫瑰46个品种和4份野生种质进行了遗传多样性分析和品种指纹图谱的构建。【结果】15对引物共扩增出264个位点,其中227个为多态性位点,多态性比率为85.98%,说明玫瑰的遗传多样性较为丰富。50份材料的遗传相似系数(GS)为0.6012~0.9852,平均值为0.7835;平均Nei’s遗传多样性指数(H)为0.2665,平均Shannon信息指数(I)为0.4033;4份野生玫瑰种质的H=0.1225,I=0.1787,显著低于栽培品种的H=0.2684,I=0.4059,说明玫瑰品种的遗传多样性更为丰富。【结论】根据聚类结果,玫瑰品种类型的划分应首先考虑亲本来源,再按株型、花型划分。利用三对核心引物,构建了玫瑰品种的标准指纹图谱,为品种鉴定提供了依据。
    低温对朵丽蝶兰成花过程中碳水化合物及糖转运蛋白基因表达的影响
    张迟,周庐萍,罗小燕,孙小明,秦巧平,周明兵,崔永一
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1670-1677 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.016
    摘要 ( 398 )   PDF (418KB) ( 525 )   收藏
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    [目的]蝴蝶兰(Phalaenopsis)原产热带,其成花过程中的“温敏”现象已成为制约蝴蝶兰产业发展的重要因素。朵丽蝶兰(Doritaenopsis hybrid)是朵丽兰(Doritis)与蝴蝶兰(Phalaenopsis)的杂交后代,是目前商业应用最广泛的蝶兰种类之一。研究其在相对低温诱导下的营养生长特性及相关基因的表达模式,对明确蝶兰花芽分化的生理生化机制,并深入理解蝶兰成花“温敏”现象的机理,推动整个蝴蝶兰产业的发展有着重要的意义。 [方法]本研究对朵丽蝶兰(Doritaenopsis hybrid)进行高温(30℃/25℃)和低温(22℃/18℃)处理,测定其叶片的生长和叶绿素荧光,以及碳水化合物的含量变化,同时对朵丽蝶兰(Doritaenopsis hybrid)‘温敏’SSH文库中分离的两个糖转运蛋白基因(片段)在相对低温处理下的表达特性进行分析, [结果]结果显示,低温处理的整个阶段,蝶兰叶面积的增长显著低于高温处理,并且在低温处理的前四周(28d),叶片的光能转化效率和PSII的活性明显下降,叶片的淀粉含量急剧下降,还原糖含量持续增加,蔗糖含量在第28d前后表现为先增后减,其中,在低温处理21d至35d中,DhST1的mRNA表达与蔗糖含量的变化一致,而DhSUT1则表现为持续的下降,但二者在抽出的花梗中都有较高的表达量。[结论]低温明显诱导朵丽蝶兰叶片营养生长的减缓,并在处理的开始阶段对光合系统产生一定抑制,同时,碳水化合物含量及相关的糖转运蛋白基因对低温表现出明显的响应,但相关基因表达模式的差异说明在低温诱导的花芽形成过程中承担着不同的重要作用,为进一步明确蝴蝶兰成花“温敏”现象的分子机理提供科学依据。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    不同土壤肥力下冬小麦春季干旱的复水补偿效应研究
    王志强,梁威威,范雯雯,林同保
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1628-1636 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.011
    摘要 ( 547 )   PDF (314KB) ( 280 )   收藏
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    【研究目的】为探明冬小麦春季旱后复水补偿效应及其对土壤肥力的响应;【方法】采用盆栽试验,对生长在不同土壤肥力条件下的冬小麦,于返青、拔节期进行不同程度干旱复水处理;【结果】返青期中度干旱,在高肥力下复水15天时,叶绿素含量已超过对照水平,复水5天后,光合速率超过对照;中、低肥力下,叶绿素含量和光合速率分别在复水15天、20天时比对照略有增加。拔节期中度干旱只在高肥力下复水20天后,光合速率比对照略有增加;其他处理的叶绿素含量和光合速率均未达对照水平。除低肥力下重度干旱外,返青期旱后复水处理与对照相比,产量均无明显降低,收获指数和水分利用效率明显提高,在高、中肥力下中度旱后复水产量还略有增加;拔节期旱后复水处理与对照相比,产量明显降低,收获指数和水分利用效率下降。【结论】冬小麦春季受旱复水后,光合速率比叶绿素含量更容易恢复;返青期旱后复水比拔节期旱后复水在产量和水分利用效率上表现出更强的补偿效应,这主要缘于收获指数的增加;提高土壤肥力可增强冬小麦旱后复水的补偿效应,中、高肥力下返青期中度旱后复水更有利于产量及水分利用效率的提高。
    兽医
    FUT1基因新cSNPs的鉴别及其对仔猪抗大肠杆菌F18侵染的影响
    周利华,舒青龙,彭秋玲,郭源梅,晏学明
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1720-1726 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.022
    摘要 ( 364 )   PDF (442KB) ( 234 )   收藏
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    【目的】鉴别影响中国地方猪种仔猪抗水肿与腹泻病的关键基因位点。【方法】采用比较测序法对位置候选基因a1-岩藻糖转移酶基因(FUT1)进行cSNPs搜寻、鉴别,使用PCR-SSCP在10个中、西方猪种共计539个样本中开展SNPs遗传多态性检测;采用小肠上皮细胞体外显微黏附实验在白色杜洛克×二花脸资源家系的479个F2代个体中开展大肠杆菌F18ab黏附表型测定;使用SAS软件包分析SNPs基因型与黏附表型间的相关性。【结果】在FUT1基因中鉴别到两个新的cSNPs位点(M229C/T和M714T/C),其中M714T/C为同义突变,M229C/T引起亮氨酸转变为苯丙氨酸;遗传多态性分析表明FUT1 M229C/T等位基因频率在中国地方猪群与西方商业猪群间差异显著而在中国地方猪群间差异不显著;在白色杜洛克×二花脸资源群体中,进一步对FUT1 M229C/T位点分析其与黏附表型的相关性,结果显示FUT1 M229C/T基因型与黏附表型之间呈显著相关(P<0.05)。【结论】FUT1 M229C/T位点可能是决定中国地方猪水肿与腹泻病的变异位点,该位点在中国地方猪抗水肿与腹泻病选育中具有重要潜在的应用价值。
    鹌鹑piRNAs和Piwil1基因克隆及表达研究
    陈蓉,常国斌,陈国宏,胡国顺,张颖,栾德琴,刘艳,
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1727-1735 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.023
    摘要 ( 330 )   PDF (500KB) ( 320 )   收藏
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    【目的】目前,国内外尚无有关禽类piRNAs及其结合蛋白Piwi的研究报道,开展禽类小分子RNA及其结合蛋白的研究将为小分子RNA的遗传特性、发生和消失机理以及转基因鸡等研究提供基础依据。【方法】【结果】本研究以鹌鹑为研究对象,通过构建cDNA文库和TA克隆测序的方法首次从睾丸组织中获得了13个piRNAs克隆序列和Piwil1基因的CDS序列,同时采用Q-PCR技术分析了鹌鹑不同生命阶段不同组织中piRNAs和Piwil1基因的表达规律。【结论】结果表明,鹌鹑piRNAs长度与哺乳动物相似;Piwil1基因与红色原鸡有较高的同源性,包含PAZ和Piwi结构域,无信号肽剪切位点,推测其属于Piwi家族蛋白,可能通过降低结合RNA的能力或者影响其他转录因子与结构基因启动子的亲和性发挥调控作用;在睾丸组织中,piRNAs和Piwil1蛋白的表达量均是随着个体的不断发育而增加,推断在禽类中piRNAs可能与Piwi蛋白相互作用共同调控精子的发生过程。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    未来气候变化对中国种植制度北界的可能影响
    杨晓光
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1562-1570 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.004
    摘要 ( 491 )   PDF (960KB) ( 661 )   收藏
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    【目的】气候变暖已是一个全球性的问题,中国气候未来将继续变暖,这一变化将对中国的农业生产造成一定的影响,本文旨在研究未来气候变化对中国种植制度北界、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以及热带作物的种植北界的影响。【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、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界指标以及热带作物种植北界指标,采用经典的农业气候指标计算方法,分析与1950s—1980年相比,未来30年(2011—2040年)、及本世纪中叶(2041—2050年)全国种植制度界限北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界、以及热带作物的种植北界的变化。【结果】(1)与1950s—1980年相比,2011—2040年和2041—2050年的一年两熟带和一年三熟带北界都不同程度向北移动。与1950s—1980年相比,基于2011—2040年和2041—2050年未来气候资料分别分析得到的一年一熟区和一年二熟区分界线,空间位移最大的省(市)为陕西省和辽宁省,且2041—2050年北移情况更为明显;与1950s—1980年相比,由2011—2040年和2041—2050年气候资料分别确定的一年二熟区和一年三熟区分界线,空间位移最大的区域在云南省、贵州省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省境内,且2041—2050年北移情况更为明显。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由于气温升高种植制度由一年一熟变为一年两熟、由一年两熟变为一年三熟,区域内单位面积周年粮食产量可不同程度提高。(2)与1950s—1980年相比,2011—2040年和2041—2050年的冬小麦的种植北界在辽宁省、甘肃省和宁夏回族自治区都不同程度向北移动,在青海省表现为西扩。由于冬小麦产量通常要比春小麦高,因此在不考虑其他因素影响的前提下,该区域由于冬小麦替代春小麦可带来单位面积产量的提高。未来气候变暖热量资源的增加,将可能导致浙江省、安徽省、湖北省、湖南省、贵州省双季稻种植北界不同程度北移,特别是浙江省、安徽省和湖北省表现更为明显。热带作物安全种植北界在广西省和广东省境内北移情况比较明显。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。【结论】到2011—2040年和2041—2050年,气候变化将会造成全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦种植北界北移西扩,双季稻和热带作物种植北界北移。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。
    水氮互作对不同基因型小麦HMW-GS含量及GMP粒度分布影响
    赵琦,王振林,尹燕枰,李文阳,李勇,王平,陈晓光
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1571-1584 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.005
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    【目的】小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成类型及含量与谷蛋白颗粒的分子大小密切相关,是衡量小麦品质优劣的重要性状之一,也是面粉加工品质的主要评价指标。本试验研究了水氮互作对不同基因型小麦品种的单个HMW-GS的相对含量、HMW-GS的总量及GMP粒度分布的影响。【方法】通过反相高效液相色谱(RP-HPLC)和激光衍射粒度分析仪分别对小麦籽粒中的HMW-GS和GMP粒度进行了定量分析。【结果】研究表明,灌水增氮条件促进强筋小麦GC8901、中筋小麦TS23的HMW-GS、LMW-GS的积累及GMP中大粒径颗粒所占百分比的提高,且GMP含量相应提高;相同处理抑制了弱筋小麦SN1391的HMW-GS、LMW-GS的积累,但促进GMP中的大粒径颗粒的形成。与灌水条件相比,干旱增氮条件下,SN1391籽粒中的HMW-GS、LMW-GS含量上升,GMP中的大粒径颗粒所占的比例显著提高。【结论】灌水与增施氮肥互作对GC8901和TS23 GMP中的大粒径颗粒的形成有促进作用,而干旱与增施氮肥能够提高SN1391的大粒径颗粒的粒度分布。
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    苎麻自交无性繁殖系遗传关系的ISSR分析
    刘立军,王绪霞,汪波,彭定祥
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1543-1552 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.002
    摘要 ( 762 )   PDF (666KB) ( 546 )   收藏
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    【目的】通过ISSR分子标记研究苎麻自交无性繁殖系资源之间的遗传关系,为育种及科学合理保存和利用现有种质资源提供理论依据和技术支持。【方法】利用ISSR分子标记对40份自交无性繁殖系(8份来自巴西,32份来自中国5个主产省)进行遗传关系分析。【结果】30条ISSR引物对40份材料的DNA模板进行扩增和电泳检测,扩增总条带数为116条,多态性达78.45%,Nei's平均遗传距离为0.2405,平均Shannon指数为0.3679,每条引物扩增2—10条条带。根据材料的地理位置来源,将40份自交无性繁殖系分为6个类群,多态位点百分率(pp)在23.28%—67.24%。Nei's遗传距离在0.0964—0.2285,Shannon指数在0.1408—0.3310。第一、第二、第三主成分的贡献率分别为72.67%、5.36%和2.11%,累计贡献率为80.15%。【结论】主成分分析与采用ISSR标记进行聚类的结果十分一致,利用ISSR标记技术可较准确地分析苎麻自交无性繁殖系的遗传多样性及亲缘关系。

    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    不同生态区和不同品种玉米的源库关系及碳氮代谢
    戴明宏,赵久然,杨国航,王荣焕,陈国平
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1585-1595 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.006
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    【目的】阐明不同生态区及品种条件下玉米源库协调性、碳氮代谢的差异表现及其与产量的关系。【方法】在东北(吉林省农安)、京津唐(北京昌平)和黄淮海(河南省浚县)3个生态区各设一个试验点,以6个高产、稳产的优良品种为试验材料,在稀植条件下(密度45 000 株/hm2)比较不同生态区和不同品种玉米的产量和产量构成、叶面积指数(LAI)和粒叶比、干物质和氮素分配转运、可溶性糖和C/N等指标。【结果】3个试验点的产量表现为农安>浚县>昌平;6个品种中产量最高的是先玉335,最低的是京单28,其它品种间差异不显著。在不同生态区和品种条件下,玉米产量与穗粒数的相关性明显大于千粒重;吐丝期最大LAI与产量的相关性不显著,而粒叶比则与产量成正相关;吐丝后干物质生产量与籽粒产量呈极显著正相关。低产生态条件下,茎鞘内富集了大量的可溶性糖,反映了源-库-流的不协调。在不同生态条件下,C/N与产量呈负相关。根据籽粒氮素的来源可将不同品种归为3类:(1)对后期吸氮(61.0%—68.4%)的依赖高于器官转运氮(39.7%—46.0%);(2)后期吸氮量与器官转运氮量相当;(3)后期吸氮(42.5%—45.3%)低于器官转运氮(57.2%—61.7%)。【结论】适宜生态条件下,玉米源库关系更加协调,表现在粒叶比高、收获指数(包括氮素收获指数)大、灌浆期干物质积累量和氮素吸收量大、茎鞘可溶性糖含量适宜、C/N值相对较低。而粒叶比高、籽粒灌浆期干物质积累量和氮素吸收量大也是高产品种的重要特点。

    不同淀粉含量玉米籽粒淀粉粒度的分布特性
    张 丽,张吉旺,刘 鹏,董树亭
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1596-1602 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.007
    摘要 ( 487 )   PDF (308KB) ( 501 )   收藏
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    【目的】 比较不同淀粉含量玉米籽粒淀粉粒度分布特性,及其与籽粒总淀粉、蛋白质含量和容重的相关性。【方法】选用普通型品种农大108、郑单958和高淀粉型品种费玉3号、郑单18,对成熟期玉米籽粒中淀粉粒的体积、数目和表面积分布进行分析测定。【结果】成熟期玉米籽粒胚乳内淀粉粒的粒径分布范围为0.37—31.5μm,以2μm和15μm为界限,将淀粉粒分为小型、中型和大型三类。淀粉粒的体积和表面积分别表现为双峰和三峰分布,淀粉粒的数目表现为单峰分布,其中小淀粉粒组数目占总数的95%左右;高淀粉玉米小淀粉粒组(<2μm)和中淀粉粒组(2—15μm)所占体积分数显著高于普通型玉米,而在普通型玉米中,大淀粉粒组(>15μm)所占的数目、体积和表面积百分比相对较高;籽粒总淀粉含量与0.8—2μm,2—10μm和10—15μm的淀粉粒体积百分比均呈正相关,其中与前两者的相关系数达到显著水平,与其它粒径范围的淀粉粒体积百分比呈负相关;蛋白质含量及籽粒容重与所有粒径范围内的淀粉粒体积百分比无明显相关性。【结论】玉米胚乳淀粉粒数目、体积和表面积分别呈单峰、双峰和三峰曲线变化,高淀粉型玉米小、中型淀粉粒组的体积百分比显著高于普通型玉米。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    施氮水平对塿土微生物群落和酶活性的影响
    夏雪,谷洁,车升国,高 华,秦清军
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1618-1627 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.010
    摘要 ( 549 )   PDF (443KB) ( 712 )   收藏
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    【目的】研究不同施氮量对土壤微生物群落功能多样性和酶活性的影响。【方法】通过野外大田定位试验,于2009年7月15至2009年9月30采用微生物自动分析系统BIOLOG微平板分析法,对不同施氮水平下土壤微生物群落功能多样性,及水解酶活性的动态变化进行了研究。研究涉及N0(0 kg·hm-2)、N1(60 kg·hm-2)、N2(120 kg·hm-2)和N3(180 kg·hm-2)4个施氮水平。【结果】低氮(N1)、中氮(N2)和高氮(N3)处理的微生物群落碳源利用率(AWCD)、微生物群落Shannon指数(H)和微生物群落丰富度指数(S)均高于零氮(N0)处理,其中N2处理最高。主成分分析表明,不同施氮水平土壤微生物功能多样性差异明显,起分异作用的主要碳源是糖类和氨基酸类。土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均以N2处理最高,分别为24.85 mg glucose·g-1·(24 h)-1、1.04 mg NH3-N·g-1·(24 h)-1 和2.40 mg hydroxybenzene·g-1·(24 h)-1。【结论】氮肥的施用可以提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性。低量和中量氮肥能够提高蔗糖酶和脲酶活性,而中量和高量氮肥可以增加碱性磷酸酶活性。

    不同施肥水平对木薯氮磷钾养分积累、分配及其产量的影响
    高志红,陈晓远,林昌华,张宇鹏,何永胜
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1637-1645 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.012
    摘要 ( 699 )   PDF (336KB) ( 908 )   收藏
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    【目的】通过比较不同施肥水平下木薯氮磷钾养分积累、分配和产量的差异,探讨粤北坡岗地优质高产木薯氮磷钾养分的最佳用量。【方法】以木薯品种南美119为材料,采用“3414”方案,在粤北翁源进行大田试验。试验共设14个处理。【结果】施肥处理的氮素主要分配到地上部,不施肥处理的氮素则主要分配到根部;不同施肥处理的磷素均主要分配到地上部;不施肥处理和不施钾处理的钾素主要分配到根部,不施氮处理的钾素在根、冠间分配较均衡。在木薯不同生长阶段,植株氮磷钾含量均呈下降趋势,但施氮、磷、钾化学肥料处理植株氮磷钾含量的下降速度小于不施氮、磷、钾化学肥料的处理。处理N2P2K2的氮、磷、钾含量和积累量在各生育期均为最大,不施肥处理(N0P0K0)的氮、磷、钾含量和积累量在各生育期均为最小(P<0.05)。产量最高的是N2P3K2处理,为22 694.06 kg·hm-2,其次是N2P2K2处理,为21 417.87 kg·hm-2。【结论】木薯产量、氮磷钾养分积累及其在根冠间的分配,对施肥水平高度敏感, 适当比例的氮磷钾肥配合施用既可以显著增加木薯植株的氮磷钾含量和积累量,又可以提高产量。在粤北坡岗地木薯生产中,氮素最重要,在氮素得到满足的条件下,磷素较钾素更重要。在本试验条件下,氮磷钾养分最佳用量为358.80 kgN·hm-2、89.10 kg P2O5·hm-2和187.50 kg K2O·hm-2。

    畜牧·资源昆虫
    猪IGF2、MC4R、JHDM1A及TEF-1多基因标记遗传效应研究
    韩雪蕾,杨华威,王维民,殷勤,蒋腾飞,刘榜
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1694-1701 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.019
    摘要 ( 681 )   PDF (892KB) ( 526 )   收藏
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    【目的】在大白猪群体中检测和分析猪生长和背膘厚性状候选基因(IGF2、MC4R、JHDM1A和TEF-1)的多态性,并进行多基因标记效应分析,为分子标记辅助选择在育种中的应用提供理论基础。【方法】采用PCR-RFLP方法对候选基因多态性进行检测,并运用SPSS软件对单基因标记和多基因标记与生长和背膘厚性状之间的关联性进行分析。【结果】在试验群体中检测了IGF2、MC4R、TEF-1和JHDM1A 4个基因的单核苷酸多态位点。单基因标记分析结果显示,IGF2基因与100 kg腰荐结合处背膘厚显著关联(P<0.05),AA型为优势基因型,分别比AG和GG基因型薄0.541 cm和0.629 cm;MC4R基因与生长和背膘厚性状无显著关联;JHDM1A基因与100 kg腰荐结合处背膘厚呈显著关联(P<0.05),CC型为优势基因型,分别比GG和GC基因型背膘薄0.520 cm和0.489 cm;TEF-1基因与100 kg腰荐结合处背膘厚趋于显著关联(0.05<P<0.1),GG基因型背膘厚分别比AA和AG基因型薄0.973 cm和0.379 cm;与达100 kg体重呈显著关联(P<0.05),AG为优势基因型,分别比AA和GG基因型缩短了0.445 d和2.258 d。【结论】对4个候选基因的多基因标记效应进行分析发现,多基因标记效应与单基因标记效应一致。IGF2、TEF-1和JHDM1A基因多态位点合并基因型AGCCGG和AACCGG对于100 kg腰荐结合处背膘厚性状为优势基因型组合,可以作为分子标记在育种中应用。
    卵丘细胞凋亡与增殖对牛卵母细胞体外发育的影响
    李海军,靳木子,张睿彪,杜晨光,刘东军,仓 明
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1702-1709 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.020
    摘要 ( 639 )   PDF (510KB) ( 488 )   收藏
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    【目的】探讨卵丘-卵母细胞复合体(COCs)形态、卵丘细胞凋亡与增殖状态和卵母细胞发育能力之间的相关性。【方法】根据卵胞质均匀程度和卵丘细胞层数等形态指标,对所挑选的未成熟COCs进行分组,随后利用体外受精技术和TUNEL技术,并结合流式细胞仪,评价各组COCs的体外发育能力及其卵丘细胞凋亡和细胞周期差异。【结果】 与包被5层以上致密卵丘且卵胞质均质的COCs相比,具有2—5层轻度扩散卵丘与颗粒化卵质特征的COCs显示较好的后续胚胎发育潜力、较高的卵丘细胞凋亡程度和较低的G2-M期细胞比率。【结论】 卵丘细胞凋亡程度与未成熟卵母细胞发育潜能呈正相关;COCs形态、卵丘细胞凋亡或者G2-M期细胞比率指标可以用来指示未成熟卵母细胞的发育潜力。
    茶皂素和丝兰皂苷对山羊人工瘤胃发酵和瘤胃微生物的影响
    王洪荣,陈旭伟,王梦芝
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1710-1719 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.021
    摘要 ( 837 )   PDF (445KB) ( 594 )   收藏
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    【目的】研究利用茶皂素和丝兰皂苷混合物对瘤胃发酵和瘤胃内纤维降解菌变化的影响。【方法】采用2×4因子体外培养试验设计,因子一为对照组(不添加皂苷)和添加皂苷组(添加0.3%茶皂素和0.03%丝兰皂苷的混合物),因子二为不同精粗比水平(20﹕80、40﹕60、50﹕50及60﹕40),研究不同精粗比以及皂苷条件下对瘤胃发酵和瘤胃微生物的影响。【结果】茶皂素和丝兰皂苷的混合物能降低瘤胃pH,且精粗比为20﹕80时差异极显著(P<0.01);能够增加乙酸、丙酸、丁酸以及TVFA的浓度,但从各成分所占比例来看,茶皂素和丝兰皂苷混合物的添加降低了乙酸和丁酸的摩尔百分比例,增加了丙酸的摩尔百分比例,因此降低了乙酸/丙酸;能够降低原虫真蛋白产量而细菌真蛋白产量提高,细菌与原虫的比值提高且差异极显著(P<0.01)。同一精粗比条件下,添加皂苷组产琥珀酸拟杆菌的相对数量均比非添加组高,除精粗比为20﹕80时差异不显著外(P>0.05),其它精粗比状态下差异极显著(P<0.01);除精粗比为40﹕60时外,其它精粗比状态下添加皂苷组白色瘤胃球菌和黄化瘤胃球菌的相对数量均比非添加组高。【结论】添加皂苷有降低瘤胃液中原虫总数和pH的趋势,并能够降低原虫真蛋白产量而提高细菌真蛋白产量。茶皂素和丝兰皂苷混合物对瘤胃发酵模式和瘤胃内纤维降解菌变化有一定影响,其作用效果受培养底物精粗比的显著影响。

    研究简报
    蓝塘×长白猪F2资源群1、4和8号 染色体活体性状的QTL定位
    凌飞,张豪,蔡更元,陈瑶生,李加琪,王翀
    中国农业科学. 2011, 44(8):  1745-1752 .  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.025
    摘要 ( 820 )   PDF (368KB) ( 365 )   收藏
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    【目的】鉴定影响猪重要经济性状的QTL。【方法】利用中国地方猪种蓝塘猪(16头母猪)与外来品种长白猪(8头公猪)建立了资源家系,对257头F2代个体的11个活体性状进行测定。根据美国肉畜中心(USDA-MARC 2.0)公布的猪连锁图谱,在1、4和8号染色体上大约每间隔10—20 cM选择一个微卫星标记,共21个标记,采用ABI 377 DNA序列分析仪进行微卫星基因分型,运用QTL Express 软件包在http://latte.cap.ed.ac.uk网站在线分析,进行QTL定位分析。【结果】体高(body height,BodyHh)的QTL定位于SSC1的68 cM处,与标记SW2185(67.6cM)紧密联锁,达到染色体显著水平(P<0.05),解释表型变异的2.22%。体长(body length,BodyLh)的QTL定位于SSC4上的72cM处,位于标记SW839—SW0214,达到染色体显著水平(P<0.05)。【结论】在猪1和4号染色体上分别检测到一个影响体高和体长的QTL,为今后的QTL精细定位、大片段功能基因的克隆分析、以及猪分子育种技术的应用提供参考依据。