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当期目录

    2012年 第45卷 第14期 刊出日期:2012-07-15
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    TALENs:植物基因组定点剪辑的分子剪
    赵开军, 杨兵
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2787-2792.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.001
    摘要 ( 939 )   PDF (496KB) ( 1536 )   收藏
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    随着高通量DNA测序技术的发展,获取生物全基因组序列已不再困难。结构基因组学和功能基因组学的巨大进展,使人类全面解码生物基因组的梦想正在逐步实现。接下来的问题是:如何按照人们的意愿对生物基因组进行定点改造?科学家早在1988年就开始探索植物基因组的定点改造技术,但进展十分缓慢。2009年,关于黄单胞菌效应子蛋白TAL effector与寄主靶基因DNA特异性识别分子密码的破解,使植物基因组定点改造呈现出新的曙光,目前已研发出可以对生物基因组进行定点剪辑的新技术——TALENs(TAL effector nucleases)。由于TAL effector识别DNA碱基的模式具有高度的专一性,而且可以简便地组装出特异性结合任意DNA序列的模块化蛋白,因此,TALENs成为目前最有发展前景的基因组修饰技术。本文综述了TALENs研发的背景、结构、工作原理和技术特点,重点介绍了利用TALENs定点改造植物基因组的一般策略和技术方案,最后对TALENs定点改造植物基因组的应用前景进行了讨论。
    盐胁迫下调控小麦苗期性状的QTL分析
    任永哲, 徐艳花, 贵祥卫, 王素平, 丁锦平, 张庆琛, 马原松, 裴冬丽
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2793-2800.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.002
    摘要 ( 672 )   PDF (797KB) ( 731 )   收藏
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    【目的】定位盐胁迫下调控小麦苗期性状的QTL位点,为分子标记辅助选择小麦耐盐性状提供基因位点和连锁标记。【方法】以小偃54×京411重组自交系群体为材料,在盐胁迫条件下检测调控小麦苗期MRL、     RDW、SDW和TDW及其相对性状的QTL位点。【结果】共检测到调控小麦苗期4个性状及其相对性状的25个QTL位点,分布在1A、2A、2D、3A、4A、4B、5B、5D、6B、7A和7B共11条染色体上,贡献率在4.4%—25.5%。其中有15个QTL位点成簇分布于3A、4A、4B、5B、5D染色体的5个遗传区间,其余10个QTL位点各自分布于不同的染色体区段。检测到的5个贡献率大于10%的位点分别位于3A染色体的Xgwm497.1—Xcfa2193和4A染色体的Xbarc78—Xgwm350.1。【结论】多数调控小麦耐盐性的QTL位点成簇分布于3A、4A、4B、5B和5D染色体上,3A染色体的Xgwm497.1—Xcfa2193和4A染色体的Xbarc78—Xgwm350.1携带所有5个贡献率在10%以上的QTL位点。
    植物与有益微生物互作的分子基础及其应用的研究进展
    周晓鸿, 田芳, 杜丽璞, 王轲, 林志珊, 叶兴国
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2801-2814.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.003
    摘要 ( 570 )   PDF (751KB) ( 1753 )   收藏
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    植物与微生物在长期的侵染和抗侵染过程中逐渐形成了复杂的互作关系,二者相互利用、协同进化。一些病原微生物致病能力的变化或增强迫使植物提高抗病性,同时改进了植物的农艺性状、产量性状和品质性状。植物与微生物互作关系的分子生物学研究促进了植物基因工程育种途径的创立和生产潜力的提高,尤其微生物介导的基因转移已成为改良植物的重要工具。本文概括性综述了植物与一些主要有益微生物互作的应答反应、信号传导和分子基础,以及利用有益微生物对改良植物性状和生产水平的研究进展。描述了植物对主要有益微生物的应答途径,以及植物和农杆菌、根瘤菌、真菌及植物病毒互作的分子信号系统,并介绍了它们在基因工程、遗传育种和生产实践中的应用。对于人们正确认识有益微生物的两面性,改变传统观念,进一步利用有益微生物的正向作用提高植物抗病性、抗逆性、品质和生产潜力,培育优良作物品种等,具有一定参考价值。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    过去50年黄淮海地区冬小麦干热风发生的时空演变规律
    赵俊芳, 赵艳霞, 郭建平, 房世波
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2815-2825.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.004
    摘要 ( 614 )   PDF (696KB) ( 849 )   收藏
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    【目的】 研究近50年来中国黄淮海麦区小麦干热风时空变化特征,针对其变化趋势,提出有效防御干热风的科学对策。【方法】基于黄淮海地区68个气象台站1961—2010年的逐日气象资料,采用中国气象局发布的气象行业标准“小麦干热风灾害等级”指标,系统分析近50年来黄淮海冬小麦高温低湿型干热风年平均发生日数与过程次数的时空分布特征,针对其变化趋势,提出有效防御干热风的主要途径和技术措施。【结果】(1)1961—2010年,黄淮海地区冬小麦轻度、重度高温低湿型干热风出现的平均日数和过程次数随时间的变化总体呈减少趋势,其中1960—1980年和2001—2010年均为缓慢减少时期,1981—2000年变化则不太明显。1968年各地干热风危害均最为严重,1987年危害均最轻;(2)近50年来,该区轻度、重度干热风灾害的年际变化很大,这和该时期气象要素匹配程度有关。各地20世纪60年代干热风发生最严重。其次,为20世纪70年代和最近10年。20世纪80、90年代危害较轻;(3)就空间平均分布状况而言,该区轻度和重度干热风年平均发生日数和干热风过程次数分布具有一致性,总体呈中间高、两头低的趋势,且地区间差异都很显著,同纬度地区的内陆高于沿海。河北省的北部和西北部、河南省的东南部一带等地干热风危害最轻,河北省南部、河南省西北部等地危害最重,该地作物产量受到冲击很大,生产相对更脆弱。【结论】1961—2010年,中国黄淮海地区冬小麦干热风灾害总体表现为减少趋势,但由于不同时期和不同区域气象要素温度、水分、风速等匹配组合的差异,干热风灾害年际变化很大,地区间差异显著,在不同时期、不同区域仍有可能发生。实际生产中,必须重视小麦干热风灾害的防御,可从生物措施、农业技术措施和化学措施着手来减少干热风对小麦生产的影响和危害。
    两种气候年型下不同栽培模式对冬小麦根系时空分布及产量的影响
    王永华, 王玉杰, 冯伟, 王晨阳, 胡卫丽, 轩红梅, 郭天财
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2826-2837.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.005
    摘要 ( 663 )   PDF (578KB) ( 839 )   收藏
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    【目的】探讨不同栽培模式对冬小麦根系时空分布及产量的影响。【方法】在大田定位试验条件下,设置农民习惯栽培(T1)、相对于农民习惯栽培的节本增产增效栽培(T2)、超高产栽培(T3)和相对于超高产栽培的节本保产增效栽培(T4)等4种栽培模式,比较分析两种气候年型条件下不同栽培模式对冬小麦根系总干重(TDRW)、总根长(TRL)以及不同土层中根干重密度(DRWD)、根长密度(RLD)的时空分布及产量的影响。【结果】冬小麦根系生长受栽培模式调控效应较大,在两种气候年型条件下冬小麦生育中后期不同栽培模式根系时空分布基本一致,即1 m土层的TDRW、TRL均随生育期的推进呈现先升后降的变化特征,T1的根系生长高峰期出现较早,TDRW、TRL均于抽穗期达最大值,T2、T3、T4可延缓根系过早衰减,生长高峰推迟至开花期;不同土层中DRWD、RLD的分布表现不同,T1和T3的根系主要集中在上、中土层,下层土壤中分布相对较少,T2和T4有利于促进小麦整个生育期内深层土壤的根系分布,DRWD和RLD均明显增加。4种栽培模式相比,两种年型下T2、T3、T4的穗粒数和千粒重均较T1显著增加,年型产量差较小,对产量的调控效应强,而T1的年型产量差较大(570.3 kg•hm-2),说明其在应对异常气候对产量的缓解效应相对较差。【结论】综合考虑本试验研究结果和豫北高产灌区生态条件,小麦播量控制在120—150 kg•hm-2,每hm2施纯N180—240 kg、P2O5 75—90 kg、K2O 60—90 kg、有机肥3 000 kg,合理水肥运筹,结合机械深耕、宽窄行播种以及推迟追肥时期等多项调控措施优化集成的T2、T4两种栽培模式,能有效缓解异常气候对小麦生长发育和产量的负面影响,实现高产稳产、节本高效的目标。
    植物保护
    豌豆镰孢根腐病菌的鉴定及其致病基因多样性
    向妮, 段灿星, 肖炎农, 王晓鸣, 朱振东
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2838-2847.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.006
    摘要 ( 579 )   PDF (556KB) ( 537 )   收藏
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    【目的】明确中国不同地区豌豆镰孢根腐病菌的种类及其致病基因多样性,为病害防治及抗病育种提供依据。【方法】通过形态学观察、致病性测定和特异性分子标记检测对病原菌分离物进行鉴定,通过茄镰孢豌豆专化型(Fusarium solani f. sp. pisi)致病基因特异性PCR引物对病原菌分离物致病基因进行检测。【结果】96个病原菌分离物鉴定为茄镰孢豌豆专化型。致病性测定表明所有分离物对豌豆品种“草原27”致病,其中81.3%的分离物致病力强,10.4%的分离物致病力中等,只有8.3%的分离物具弱致病力。用4个致病基因PDA、PEP1、PEP3和PEP5 特异性引物对分离物基因组DNA进行PCR扩增,在96个分离物中共检测到10种基因组合(基因型),其中含有4个基因组合和3个基因组合的分离物约占91%,这些分离物绝大多数具有强致病力(87.4%)或中等致病力(9.2%),而检测不到PDA的分离物基本上都是弱致病力类型,表明致病基因的种类和数量与茄镰孢豌豆专化型的致病力水平有关。【结论】茄镰孢豌豆专化型是引起中国豌豆根腐病的主要病原菌,豌豆主产区大多数分离物致病力强。
    抗柑橘衰退病毒基因工程研究进展
    刘永清, 周常勇, 周彦
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2848-2855.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.007
    摘要 ( 542 )   PDF (494KB) ( 709 )   收藏
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    本文从选育和利用抗(耐)柑橘衰退病毒(Citrus tristeza virus,CTV)的柑橘品种和砧木、弱毒株交叉保护、转基因诱导的CTV抗性等方面综述抗柑橘衰退病毒基因工程研究进展,并就人工miRNA(artifical microRNA,amiRNA)介导抗性加以展望,旨在为更好地控制CTV危害提供借鉴。
    江苏沿江地区杂草稻的生物学特性及危害调查
    张峥, 戴伟民, 章超斌, 强胜
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2856-2866.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.008
    摘要 ( 573 )   PDF (760KB) ( 653 )   收藏
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    【目的】明确江苏沿江地区杂草稻的发生现状、危害和生物学特性,掌握其鉴别方法。【方法】采用目测法和样方法点面结合,调查江苏沿江地区6个市的28个县(市、区)的直播稻田杂草稻的发生率、发生密度、综合危害指数,定点研究6个地点的杂草稻生物学特性及其危害性。【结果】杂草稻在各县(市)的发生率从78%—100%不等,发生密度最低的县(市)约2株/m2,平均最高约9株/m2,综合危害指数都在20%以上,导致栽培稻减产8.3%—82.3%;泰州、扬州和常州的危害相对更重。综合6个地点的调查结果显示杂草稻与栽培稻主要区别为:杂草稻的叶环和叶耳呈紫红色,植株基部褐色;苗期生长旺盛,分蘖力强、分蘖角大于栽培稻20°以上,株高高出8—10 cm;株型松散;单株结实量高于栽培稻3倍以上,繁育系数显著高于栽培稻,但结实率较低,为78%—86%,千粒重仅为18.93—20.10 g;成熟期早1月左右并显早枯。【结论】江苏沿江地区的杂草稻发生量大且危害严重;杂草稻与栽培稻有形态学差异;杂草稻的分蘖初期、扬花期是人工拔除的适宜时期。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    农业管理措施对新垦荒漠沙地农田土壤有机碳及其组分的影响
    苏永中, 杨荣, 杨晓, 范桂萍
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2867-2876.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.009
    摘要 ( 745 )   PDF (530KB) ( 733 )   收藏
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    【目的】通过在黑河流域中游边缘绿洲新垦沙地农田安排的田间试验,分析不同施肥措施、不同覆盖耕作管理和种植方式对沙地农田土壤有机碳(SOC)及其活性组分的短期影响,为新垦荒漠砂质农田土壤有机质快速提升和土壤培肥提供理论依据。【方法】测定不同农业管理措施下不同处理的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和有机碳不同组分包括颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)、热水浸提有机碳(HWC)和微生物生物量碳(MBC)。【结果】 不同施肥措施6年后,单施有机肥和有机无机配施处理耕层(0—20 cm)SOC和全氮含量分别增加32.1%—98.7%和1.5%—40.9%,以高量单施有机肥处理增幅最大,但单施高量氮、磷、钾化肥,SOC和TN仍维持在试验前的极低水平。不同覆盖和耕作处理4年后,SOC和TN含量较试验前分别增加5.4%—34.0%和9.3%—34.9%,少耕秸秆覆盖(RSM)处理增幅最大,RSM处理较常规耕作地膜覆盖(CK)SOC含量高27.2%,但在秸秆覆盖和地膜覆盖下减少耕作对SOC的短期影响均不显著。种植10年的苜蓿地和5年苜蓿5年玉米地较连续种植10年的玉米地,SOC分别高72.7%和27.7%,TN含量分别高54.3%和17.1%。不同农业管理措施的不同处理之间,POC、EOC、HWC和MBC的变化趋势与SOC的变化基本一致,但处理之间的差异更大。高量施用有机肥、秸秆覆盖和苜蓿地的POC占总有机碳的比例显著高于其相应的其它处理。【结论】干旱区荒漠土壤开垦为灌溉农田后,增施有机肥、秸秆覆盖还田、种植多年生苜蓿或苜蓿插入轮作体系是快速提升SOC水平,培肥地力的有效措施。颗粒有机碳是指示SOC动态对短期农业管理措施响应的理想指标。
    几种施肥模式对红壤氮素形态转化和pH的影响
    蔡泽江, 孙楠, 王伯仁, 徐明岗, 张会民, 张璐, 李冬初, 卢昌艾
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2877-2885.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.010
    摘要 ( 558 )   PDF (632KB) ( 782 )   收藏
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    【目的】为合理施用氮肥减缓红壤酸化,研究不同施肥措施下红壤酸度与氮矿化的关系。【方法】采用室内恒温培养试验研究不同施氮模式(不施肥(CK),20 mgN•kg-1(25%N),40 mgN•kg-1(50%N),80 mgN•kg-1(100%N,尿素,常规施氮量),160 mgN•kg-1(200%N),100%N加化学磷肥(100%N+P),100%N+P加化学钾肥(100%N+PK),100%N+PK加玉米秸秆(100%N+PKS),70%N+PK配施30%有机氮(70%N+PK+30%M),50%N+PK配施50%有机氮(50%N+PK+50%M),30%N+PK配施70%有机氮(30%N+PK+70%M)和100%有机氮(100%M,猪粪))下红壤中NH4+-N、NO3--N和pH的动态变化,并分析相关关系。【结果】与CK相比,各施肥处理均提高了土壤NO3--N、硝化潜势(Np),且尿素氮施用量越大其增幅越大,随有机氮替代尿素氮比例增加其增幅减小。Np最大的是200%N处理(335.62 mg•kg-1);其次为100%N(152.48 mg•kg-1)、100%N+P(153.36 mg•kg-1)、100%N+PK(148.17 mg•kg-1)和100%N+PKS(148.62 mg•kg-1)处理;而100%N+PKS处理硝化速率k(0.039 d-1)显著低于100%N、100%N+P和100%N+PK处理(k分别为0.051、0.051和0.054 d-1)。各施肥处理土壤NH4+-N和pH均呈先增加,后逐渐下降趋于稳定的变化趋势。培养结束后,与CK相比,土壤pH随尿素氮施用量的增加而显著降低,200%N处理降幅最大,下降了0.92个pH单位;而有机氮替代尿素氮能缓解红壤pH降低。土壤pH与NH4+-N含量呈极显著正相关,而与NO3--N含量和Np之间存在极显著负相关。【结论】施用尿素氮能促进红壤(pH 5.7)硝化作用,加速土壤pH降低,施氮量是影响红壤酸化的主要原因之一;配施玉米秸秆能降低红壤硝化速率,减小NO3--N累积;有机氮替代尿素氮能降低硝化潜势,从而减小红壤酸化的风险。
    不同基础地力土壤优化施肥对水稻产量和氮肥利用率的影响
    曾祥明, 韩宝吉, 徐芳森, 黄见良, 蔡红梅, 石磊
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2886-2894.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.011
    摘要 ( 901 )   PDF (516KB) ( 821 )   收藏
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    【目的】研究江汉平原地区不同基础地力土壤和优化施肥对水稻产量和氮肥利用率的影响。【方法】以江汉平原水稻主推品种丰两优香一号为试验材料,通过3年田间小区试验,考察分析土壤基础地力不同的稻田优化施肥、农民习惯施肥和不施肥处理的产量、氮肥贡献率、土壤氮素依存率和氮肥利用率等的差异。【结果】土壤基础地力不同的稻田均是优化施肥处理的产量最高,与农民习惯施肥处理比较,高地力和低地力稻田优化施肥处理的产量分别平均提高6.9%和5.0%;与不施肥处理比较,产量分别平均提高17.3%和30.3%。与农民习惯施肥处理比较,优化施肥处理的氮肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力均大幅度提高。高地力稻田土壤氮素依存率高、氮肥贡献率小、施肥增产的潜力小;低地力稻田土壤氮素依存率低、氮肥贡献率大、施肥增产的潜力大。【结论】优化施肥可以降低水稻产量对土壤基础地力的依赖,提高氮肥利用率。
    园艺
    苹果理化品质评价指标研究
    聂继云, 李志霞, 李海飞, 李静, 王昆, 毋永龙, 徐国锋, 闫震, 吴锡, 覃兴
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2895-2903.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.012
    摘要 ( 531 )   PDF (686KB) ( 1047 )   收藏
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    【目的】明确苹果主要理化指标之间的相互关系,建立苹果主要理化指标的科学分级标准,确立苹果代表性理化指标,为苹果理化品质评价奠定基础。【方法】以190个品种的果实为试材,测定果实硬度等7项理化指标,利用相关分析和回归分析探索指标间的相互关系,运用概率分级建立各指标的正态分级标准,利用主成分分析和聚类分析确定代表性理化指标。【结果】⑴果实硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和可溶性糖含量呈正态分布,在去掉拖尾的少数品种后,固酸比、糖酸比和维生素C含量也呈正态分布;⑵各指标均划分为服从正态分布的5级,各级的平均分布频率分别为7.4%、23.9%、40.1%、18.2%、10.4%;⑶可溶性固形物含量与可溶性糖含量、固酸比与糖酸比、固酸比与可滴定酸含量和糖酸比与可滴定酸含量均呈极显著相关,相关系数分别为0.8343、0.9844、-0.8788和-0.8597;⑷可溶性固形物含量、可溶性糖含量、固酸比和糖酸比之间存在4个极显著的三元线性回归方程,平均预测误差均小于2%;⑸可溶性固形物含量和可溶性糖含量之间、固酸比和糖酸比之间存在极显著的一元线性回归方程,平均预测误差在4.3%—5.6%;⑹7项指标可简化为5项,即果实硬度、可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比和维生素C含量。【结论】7项苹果理化指标均可划分为服从正态分布的5级。某些苹果理化指标可用其它苹果理化指标进行预测。用5项指标即可对苹果理化品质进行有效评价。
    平邑甜茶金属硫蛋白基因MhMT2的克隆和表达分析
    王顺才, 梁东, 马锋旺
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2904-2912.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.013
    摘要 ( 919 )   PDF (699KB) ( 466 )   收藏
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    【目的】克隆平邑甜茶金属硫蛋白(metallothionein,MT)基因,探讨该基因对逆境的响应机理,为苹果抗逆分子育种提供依据。【方法】采用电子克隆和RT-PCR技术从平邑甜茶叶片中克隆MhMT2基因,利用生物信息学方法对获得的cDNA序列及推测氨基酸序列进行分析,通过定量PCR技术研究在胁迫条件和激素处理下该基因在叶片中的表达模式。【结果】平邑甜茶MhMT2基因cDNA全长534 bp,具有1个243 bp的完整开放阅读框,编码含80个氨基酸的多肽,其分子量为7.87 kD。同源性比对显示,MhMT2编码的氨基酸序列与其它植物的MT2蛋白有很高的相似性,其中与小金海棠的同源性最高,达到96.4%。MhMT2编码的多肽包含14个Cys残基,其N端富含Cys的结构域具有C-C、C-X-C和C-X-X-C基序,而C端仅有C-X-C基序。聚类分析显示,该基因属于植物MT2基因家族。定量PCR分析表明,MhMT2基因在叶中表达量最高,其次是根,在茎中表达量最低。在ABA、H2O2、机械损伤及NaCl处理下,该基因在叶片中的表达都上调,其中以H2O2最明显。【结论】对MhMT2基因在ABA、H2O2、机械损伤及盐胁迫下的表达模式分析,预示该基因表达水平在植物抗逆反应中起着重要作用。
    利用基于RAPD标记的MCID法快速鉴定72个葡萄品种
    王玉娟, 张彦, 房经贵, 刘崇怀, 宋长年, 孙欣
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2913-2922.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.014
    摘要 ( 666 )   PDF (766KB) ( 624 )   收藏
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    【目的】葡萄种质材料和品种的鉴定是葡萄种质资源研究和新品种保护的基础。本研究应用一种新的基于DNA分子标记的人工绘制品种鉴别示意图方法(manual cultivar identification diagram, MCID)对来源于不同国家和地区的72个葡萄品种进行鉴定。【方法】通过增加引物长度以及严格筛选PCR退火温度优化的RAPD技术体系,从35个长度为11个碱基的引物中筛选出6个条带清晰且多态性高的引物,进一步对72个葡萄品种进行PCR扩增获得DNA指纹,然后利用MCID法成功将将72个葡萄品种区分开来。【结果】利用这6条引物扩增的多态性谱带构建了72个葡萄品种的MCID。该葡萄MCID很好地提供对其中某些品种进行鉴定所需要的引物以及需要参考的特征性谱带。【结论】到目前为止,MCID方法是实现利用DNA分子标记鉴定果树品种能力最好的有效途径。该研究所获得的MCID具有高操作性和实用参考性,对于葡萄种质资源研究、品种保护和品种纯度早期鉴定具有重要帮助。
    唐菖蒲GhAOS基因的表达特性及其在拟南芥中的过表达分析
    连青龙, 辛海波, 李晓昕, 钟雄辉, 尹义蕾, 义鸣放
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2923-2930.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.015
    摘要 ( 408 )   PDF (633KB) ( 501 )   收藏
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    【目的】分析唐菖蒲AOS基因的表达模式及其对JAs生物合成的影响,研究GhAOS基因对伤害胁迫的应答机理。【方法】利用基因枪的方法进行GhAOS的亚细胞定位分析;运用Real-time RT-PCR技术分析GhAOS基因的表达模式,采用农杆菌介导的侵染拟南芥花粉法进行GhAOS基因的过表达分析。【结果】GhAOS定位在叶绿体的内囊体膜上;该基因在唐菖蒲各组织中均表达,其中在籽球和匍匐茎中表达量最高;经过0.1—0.5 mmol•L-1的茉莉酸甲酯(MJ)处理后,逐渐提高了GhAOS在球茎中的表达量和内源MJ含量;在拟南芥中过量表达该基因,提高了拟南芥的耐盐性和抗旱性;经过机械损伤后提高了转基因拟南芥相关基因的表达水平和内源MJ含量。【结论】GhAOS促进了唐菖蒲茉莉酸类化合物(JAs)的生物合成,提高了拟南芥的耐盐性和抗旱性;转基因拟南芥机械损伤后提高了相关抗性基因的表达水平以及内源MJ的含量。
    贮藏·保鲜·加工
    桃果实成熟软化与细胞壁降解相关糖苷酶及乙烯生物合成的关系
    阚娟, 刘俊, 金昌海
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2931-2938.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.016
    摘要 ( 505 )   PDF (595KB) ( 798 )   收藏
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    【目的】研究不同溶质型桃成熟软化过程中β-半乳糖苷酶(β-Gal)和α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶(α-Af)以及乙烯生物合成相关酶(ACC氧化酶ACO和ACC合成酶ACS)的变化。【方法】采用气相色谱测定乙烯释放量;采用常规理化分析方法测定相关酶活性;采用RT-PCR研究相关酶的定性表达,同时采用Real-time PCR分析其表达量的变化。【结果】不同桃品种之间软化特性存在较大差异,‘雨花3号’桃果实成熟过程中,随着果实硬度下降,乙烯释放量明显增加并出现峰值,‘加纳岩’桃果实在成熟过程中一直保持相对较高的硬度且乙烯释放量很低,其最高值不及‘雨花3号’桃果实乙烯释放量的1%;β-Gal基因表达量和活性在桃果实成熟软化前期较高,α-Af基因表达和活性在成熟软化后期较高,且α-Af的快速变化期滞后于乙烯及其合成相关酶的变化。【结论】β-Gal酶对桃果实早期阶段的软化启动有较大影响,且两类桃果实β-Gal基因表达和β-Gal活性可能存在不同的诱导机制; α-Af对桃果实成熟中后期快速软化影响更显著且α-Af的激活与果实内源乙烯的积累密切相关。
    畜牧·资源昆虫
    畜牧信息智能监测研究进展
    陆明洲, 沈明霞, 丁永前, 杨晓静, 周波, 王志国
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2939-2947.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.017
    摘要 ( 568 )   PDF (556KB) ( 743 )   收藏
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    畜牧信息主要包括养殖环境信息、动物行为信息及健康指标信息。准确高效地采集养殖环境参数是反馈控制养殖环境的基础,是为动物构建良好生存环境的前提。动物行为是动物生理健康状况的外在表现,动物行为监测、分析有利于及早发现疑似发病牲畜个体,降低经济损失。目前国内主要依靠人工观察方式监测畜牧信息,主观性强且精度低。随着现代信息技术的不断发展,智能化畜牧信息监测技术也在快速发展和不断更新。阐述了音频分析技术、机器视觉技术、无线传感器网络技术及射频标识(RFID)技术在畜牧信息监测中的应用研究现状,展望了智能化畜牧信息监测的后续研究方向。
    泌乳奶牛全混合日粮精准计算系统
    熊本海, 罗清尧, 庞之洪, 杨亮, 杨露
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2948-2958.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.018
    摘要 ( 933 )   PDF (521KB) ( 547 )   收藏
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    【目的】满足泌乳奶牛日粮营养需要的精确预测和饲料配方的优化计算,探索奶牛日粮设计的内在规律。【方法】基于美国康奈尔大学提出的净碳水化合物和蛋白质体系(cornell net carbohydrate and protein system,CNCPS),集成NRC(2001)推荐的奶牛主要养分需要的动态预测模型,结合《中国饲料数据库》积累的奶牛常用饲料的CNCPS参数数据,采用FOXPRO数据库技术和参数线性规划的优化技术,研究开发针对荷斯坦泌乳奶牛日营养需要的计算和全混合日粮(total mixture ration,TMR)配方优化系统。【结果】本系统优化日粮全面考虑了精饲料与粗饲料的平衡,日粮瘤胃降解蛋白与过瘤胃蛋白的平衡,粗蛋白与泌乳净能的平衡,纤维性物质(中性洗涤纤维,neutral detergent fiber,NDF和酸性洗涤纤维,acid detergent fiber,ADF)与非纤维性性碳水化合物(non-fiber carbohydrates,NFC)的平衡、钙磷平衡、电解质平衡及微量元素的平衡,并通过模型可计算得到进入小肠的各种性质的氨基酸流量。【结论】 利用动态模型及计算机编程技术,可以实现奶牛日粮内在养分的相互协同与制约的精准优化设计。
    饲粮中添加海南霉素和莫能菌素对奶牛瘤胃蛋白质降解和产氨菌群的影响
    王志博, 辛杭书, 段春宇, 姚庆, 赵洪波, 张永根
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2959-2966.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.019
    摘要 ( 602 )   PDF (540KB) ( 500 )   收藏
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    【目的】研究饲粮中添加海南霉素和莫能菌素对奶牛瘤胃蛋白质降解和产氨菌群的影响。【方法】选用3头体重(460±20.6)kg、装有永久性瘤胃瘘管的成年荷斯坦奶牛,采用3×3拉丁方设计,对照组饲喂基础日粮,处理组分别在基础日粮的基础上添加莫能菌素150 mg•d-1和海南霉素75 mg•d-1。【结果】日粮添加海南霉素和莫能菌素,瘤胃中栖瘤胃普雷沃氏菌数量均显著高于对照组(P<0.05),而溶纤维丁酸弧菌和高效产氨菌数量显著低于对照组(P<0.05),对瘤胃埃氏巨球型菌、反刍兽新月单胞菌和牛链球菌数量没有影响(P>0.05)。与对照组相比,日粮添加海南霉素和莫能菌素增加了瘤胃肽氮和氨基酸氮浓度(P<0.05),降低了氨态氮浓度和脱氨酶活力(P<0.05),对蛋白酶活力没有影响(P>0.05)。海南霉素和莫能菌素两组间的所有指标差异均不显著(P>0.05)。【结论】与莫能菌素相似,海南霉素具有节约“蛋白质”的作用,并且也是通过对特定产氨细菌的影响来调控蛋白质到氨态氮整个降解过程。
    不同品种肉兔断奶后生长性状的比较
    张翔宇, 谢晓红, 黄邓萍, 雷岷, 李金良, 杨锐, 肖嵩扬
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2967-2972.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.020
    摘要 ( 694 )   PDF (545KB) ( 493 )   收藏
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    【目的】比较不同肉兔品种断奶后的生长性能,并进行种质评估。【方法】分别分析了弗朗德巨兔、新西兰白兔、加利福尼亚兔、青紫蓝兔和福建黄兔的5、6、7、8、9和10周龄体重,平均日增重和上市日龄。断奶后生长数据来自上述5个品种的173窝肉兔,共计909只。模型中的固定效应包括品种类型、出生月份、母兔胎次、性别。窝效应作为随机效应,断奶数量和称重时间作为线性协变量。【结果】①5、6、7、8、9和10周龄体重,平均日增重及上市日龄的总平均数分别为619.46、791.57、941.51、1 107.51、1 309.51和1 445.52 g,23.64 g•d-1及103.14 d;②品种和断奶数量对个体断奶后生长性状影响显著(P<0.05);弗朗德巨兔的各周体重显著高于其它品种,福建黄兔的各周体重显著低于其它品种(P<0.05);③窝方差能解释生长性状大部分的总表型方差,为0.48—0.74。【结论】由于弗朗德巨兔具有生长速度快的特点,可将其作为杂交的终端父本;在肉兔选育时,选择指数应当同时兼顾断奶数量和生长性状。
    绵羊UCP1基因碱基突变与其蛋白结构和功能
    袁亚男, 刘文忠, 刘建华, 乔利英, 武建亮
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2973-2980.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.021
    摘要 ( 501 )   PDF (639KB) ( 740 )   收藏
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    【目的】检测两个绵羊群体中解偶联蛋白1(uncoupling protein 1,UCP1)基因的单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism,SNP),预测和分析碱基改变对蛋白结构和功能的影响。【方法】利用PCR-SSCP结合测序的方法检测UCP1基因编码区的SNPs,用生物信息学方法分析UCP1蛋白的理化性质和结构。【结果】UCP1基因编码区存在4个SNPs,其中c.214G>A(Val72Met)和c.273C>T位于外显子2,c.624C>T和c.757G>A(Ala253Thr)位于外显子5。进一步分析导致氨基酸改变的c.214G>A和c.757 G>A突变发现,此两个突变只对UCP1蛋白的理化性质和转录因子结合位点有细微改变,未引起UCP1蛋白空间构象的变化,对蛋白表达的影响不大。【结论】基于对人类中两个与肥胖相关的外显子突变型蛋白结构的比较说明,UCP1蛋白结构的改变可能影响其功能。
    兽医
    纳米铜对大鼠肝脏毒性相关蛋白过氧化氢酶的分离鉴定及生物信息学分析
    董书伟, 高昭辉, 申小云, 薛慧文, 荔霞
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2981-2990.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.022
    摘要 ( 535 )   PDF (1109KB) ( 555 )   收藏
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    【目的】分离和鉴定纳米铜对大鼠肝脏毒性相关蛋白过氧化氢酶(catalase, CAT),探讨CAT在毒性发挥中的作用,为揭示纳米铜对肝脏毒性机制提供依据。【方法】应用2-DE技术和PDQuest 8.0软件在大鼠肝脏蛋白组中筛选纳米铜对肝脏毒性差异蛋白,经质谱鉴定后进行生物信息学分析。【结果】筛选到下调的差异蛋白点6602和7702与肝毒性相关,鉴定均为CAT蛋白;其性质稳定,有一定亲水性,无信号肽,定位于细胞质,可能属于非分泌性蛋白,含有过氧化氢酶活性位点64FDRERIPERVVHAKGAG80和过氧化氢酶亚铁血红素配合基位点354RLFAYPDTH362等功能位点;无规则卷曲、α螺旋和延伸链是其主要的二级结构元件,并预测了其三级结构图;同源性分析表明,大鼠的CAT与其它8个物种有较高同源性,并构建了CAT 蛋白的系统进化树。【结论】纳米铜通过下调大鼠肝脏中CAT蛋白表达,引起肝细胞氧化应激损伤,可能是其发挥毒性作用的途径之一。
    乳杆菌竞争性抑制两种病原菌粘附上皮细胞的研究
    陈德龙, 许光勇, 朱宏亮, 任晓明
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2991-2998.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.023
    摘要 ( 674 )   PDF (665KB) ( 663 )   收藏
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    【目的】研究嗜酸乳杆菌(LAB1)在体外模拟预防和治疗条件下,竞争性抑制致病性大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli )和沙门氏菌(Salmonella choleraesuis,S.cho)对仔猪空肠上皮细胞系(IPEC-J2)的粘附作用。【方法】 用LAB1预处理IPEC-J2后再用E. coli或S.cho攻毒为模拟预防实验;用E. coli或S.cho先攻毒IPEC-J2后再用LAB1处理为模拟治疗试验。提取粘附后的3种菌及IPEC-J2的DNA,使用文献记载和自行设计的引物,利用实时荧光定量PCR方法,量化检测LAB1与E. coli 、S.cho之间的竞争性粘附率。【结果】在模拟治疗试验中,在高(1.0×109 CFU)、中(1.0×108CFU)、低(1.0×107CFU)3种浓度的LAB1处理条件下,能显著抑制高、中浓度S.cho对IPEC-J2的粘附(P<0.05);在模拟预防试验中,相同浓度的LAB1能显著抑制相同浓度的S.cho对IPEC-J2的粘附(P<0.05)。在模拟预防和治疗试验中,3种浓度LAB1均能显著抑制低浓度E. coli对IPEC-J2的粘附(P<0.05),高浓度LAB1能显著抑制高、中浓度E. coli对IPEC-J2的粘附(P<0.05)。【结论】在体外试验条件下,LAB1对E. coli及S.cho粘附IPEC-J2有竞争性抑制作用。在模拟预防和治疗试验中,LAB1对E. coli及S.cho粘附IPEC-J2的竞争性抑制作用效果有所不同。
    鸵鸟雏鸟下丘脑室旁核发育的组织学及GABA的表达
    唐丽, 位兰, 张勇, 彭克美
    中国农业科学. 2012, 45(14):  2999-3006.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2012.14.024
    摘要 ( 447 )   PDF (853KB) ( 516 )   收藏
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    【目的】观察鸵鸟雏鸟下丘脑室旁核(paraventricular hypothalamic nucleus,PVN)的显微结构和细胞凋亡的发育特点,探明γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric,GABA)阳性细胞在PVN内的年龄增长性变化。【方法】以1、45和90 d健康非洲鸵鸟雏鸟为实验动物,利用H.E染色技术、原位缺口末端标记(TUNEL)技术和免疫组化定位表达(SABC)技术,研究鸵鸟雏鸟下丘脑PVN的发育特点。【结果】①鸵鸟雏鸟下丘脑PVN的组织学结构随日龄的增长而逐渐发育成熟,其中PVN小细胞占细胞总数的比例在45 d时最低,明显高于1和90 d的小细胞核;②鸵鸟雏鸟下丘脑PVN内存在细胞凋亡现象,凋亡呈年龄增长性减少;③鸵鸟雏鸟下丘脑PVN内可检测到GABA阳性产物,表达量呈年龄增长性增加的趋势,其中 PVN大细胞部(mPVN)和小细胞部(pPVN)的平均积分光密度均在45 d时最高,显著高于1和90 d的(P<0.01)。【结论】随着日龄的增长,鸵鸟雏鸟下丘脑PVN的结构和功能不断完善,其在出生后早期(1—45 d)发育较快。