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当期目录

    2013年 第46卷 第21期 刊出日期:2013-11-01
      
    专题:气候变化对中国若干作物和动物生产的影响
    专题导读
    潘根兴
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4397-4398.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.001
    摘要 ( 207 )   PDF (211KB) ( 416 )   收藏
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    气候变暖背景下中国南方水稻生长季可利用率变化趋势
    叶清12, 杨晓光2, 解文娟23, 李勇24, 刘子琪2, 董朝阳2, 孙爽2
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4399-4415.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.002
    摘要 ( 245 )   PDF (1420KB) ( 524 )   收藏
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    【目的】研究1951—2010年中国南方主要熟制水稻生长季可利用率的空间分布特征及演变趋势,为南方稻作区种植制度调整提供理论参考。【方法】基于前人种植制度区划方法将南方稻作区分为16个水稻种植亚区,假设不同稻作制的作物品种搭配不变,采用水稻生育期气象生态模拟方法,利用水稻潜在生长季长度与理论生长季长度的比值,评价气候变化背景下研究区域各亚区水稻生长季可利用率的分布特征及演变趋势。【结果】利用ArcGIS对1951—2010年水稻潜在生长季长度的地理分布函数进行运算,获取了南方稻作区80%保证率水稻潜在生长季长度的10 km×10 km的空间分布数据;数据结果表明,气候变化背景下南方稻作区水稻潜在生长季长度呈先增后减的变化趋势,单季稻种植区水稻潜在生长季长度增幅大于双季稻种植区;研究区不同熟制水稻的理论生长季呈缩短趋势,单季稻种植区缩短天数大于双季稻种植区;水稻潜在生长季的延长和水稻理论生长季的缩短造成了水稻生长季可利用率呈增加趋势。【结论】气候变暖背景下中国南方主要熟制水稻生长季可利用率呈增加趋势,合理安排熟制、提高复种指数是气候变化背景下提高水稻生长季利用率的主要措施。
    花后弱光逆境对弱筋小麦产量构成因素和籽粒品质影响的模拟模型
    顾蕴倩1, 刘雪1, 张巍1, 亓春杰1, 汤开磊1, 赵杨1, 张岩1, 李刚1, 王斌1, 赵春江2, 周剑敏3, 罗卫红1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4416-4426.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.003
    摘要 ( 200 )   PDF (641KB) ( 469 )   收藏
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    【目的】建立花后弱光逆境对弱筋小麦产量构成因素和籽粒品质影响的模拟模型,为弱光天气事件对优质弱筋小麦生产的灾损评估提供模型工具。【方法】以弱筋小麦品种扬麦15号为试材,通过设定花后3个光照强度(光照强度分别为自然光强的50%、34%和16%)和4个弱光持续时间(2 d、4 d、6 d和8 d)的遮阴处理试验,模拟连阴雨天气诱发的弱光逆境对弱筋小麦产量构成因素和籽粒品质的影响。在定量分析弱光逆境对弱筋小麦产量构成因素和氮素累积影响的基础上,确定其与籽粒品质指标的函数关系,将这些函数关系与笔者前期建立的弱光对小麦干物质生产影响模拟模型相结合,建立花后弱光逆境对弱筋小麦产量构成因素和籽粒品质影响的模拟模型,并使用独立试验数据对模型进行检验。【结果】确定了花后对弱筋小麦每穗结实粒数和籽粒氮含量产生显著影响的临界弱光阈值和持续时间。模型检验结果表明,模型对每穗结实粒数、千粒重、籽粒容重、面粉降落数值、籽粒粗蛋白含量和面粉湿面筋含量的模拟值与实测值基于1﹕1线的决定系数(R2)分别为0.89、0.75、0.72、0.73、0.93、0.84,相对均方根差(rRMSE)分别为2.86%、3.41%、1.01%、2.50%、2.64%、5.05%。【结论】本研究建立的模型能够较为准确地模拟花后不同强度和持续时间弱光逆境对弱筋小麦产量构成因素和籽粒品质的影响,模型的建立为评估全球气候变化背景下弱光天气事件对优质弱筋小麦生产的不利影响提供了模型工具。
    花粒期光照对夏玉米产量和籽粒灌浆特性的影响
    史建国, 崔海岩, 赵斌, 董树亭, 刘鹏, 张吉旺
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4427-4434.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.004
    摘要 ( 235 )   PDF (573KB) ( 550 )   收藏
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    【目的】针对近年来黄淮海夏玉米区太阳辐射不断减少的生产问题,探讨花粒期光照对夏玉米产量及籽粒灌浆特性的影响。【方法】以登海605(DH605)为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴(S)、花粒期增光(L)两个处理,遮光度为60%,阴天下增光的光照强度能达到80 000—100 000 lx,以自然光为对照(CK),研究花粒期光照对夏玉米产量和籽粒灌浆特性的影响。【结果】遮阴后夏玉米的产量、干物质积累量、最大灌浆速率均有不同程度的降低,而增光增加了夏玉米产量、干物质积累量和最大灌浆速率。连续两年遮阴处理的产量较对照分别降低了59.39%、79.03%,而增光则较对照分别增加了16.29%、12.93%。干物质积累量表现为L>CK>S,生育后期不同处理DH605的籽粒占干物质总量的比例差异显著,S、CK和L平均分别为22.92%、48.49%和51.80%。与CK相比,遮阴后籽粒最大灌浆速率减小,同时达到最大灌浆速率时的天数相对增加;增光则使籽粒最大灌浆速率提高,达到最大灌浆速率时的生长量增加。【结论】花粒期遮阴通过降低夏玉米的干物质积累量、籽粒最大灌浆速率,显著降低夏玉米产量;花粒期增光则通过增加夏玉米的干物质积累量、籽粒最大灌浆速率,显著提高夏玉米产量。
    淹水胁迫对夏玉米籽粒灌浆特性和品质的影响
    任佰朝, 张吉旺, 李霞, 范霞, 董树亭, 赵斌, 刘鹏
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4435-4445.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.005
    摘要 ( 303 )   PDF (646KB) ( 569 )   收藏
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    【目的】探讨气候变化下持续降雨造成的大田淹水对夏玉米籽粒灌浆特性和品质的可能影响。【方法】以登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为试验材料,设置大田淹水时期(三叶期、拔节期、开花后10 d)和淹水持续时间(淹水3 d和6 d)处理,分析夏玉米籽粒干重和体积的增长、籽粒灌浆参数、籽粒粗脂肪、粗蛋白、总淀粉含量、支/直比值以及可溶性总糖和蔗糖含量等指标的变化。【结果】淹水胁迫后籽粒干重增长速率降低,籽粒灌浆参数减小,且三叶期淹水6 d下影响最大,DH605和ZD958到达最大灌浆速率时的天数(Tmax)、最大灌浆速率(Gmax)、灌浆速率最大时的生长量(Wmax)和籽粒灌浆活跃期(P)较对照分别下降 25.18%、18.44%、48.21%、36.45%和18.18%、1.69%、32.68%、31.80%;两品种淹水后均空秆率增加,穗粒数和千粒重显著降低,产量下降,减产幅度表现为三叶期淹水>拔节期淹水>开花后10 d淹水,淹水6 d>淹水3 d;淹水下籽粒粗蛋白、总淀粉、可溶性总糖和蔗糖含量显著降低;支链淀粉含量显著降低,但直链淀粉含量有所升高,因而支/直比值降低;淹水后籽粒中粗脂肪含量显著提高,三叶期淹水6 d造成的影响最显著,两品种较对照分别提高了49.08%和33.08%。【结论】淹水胁迫显著降低了夏玉米籽粒最大灌浆速率及灌浆速率最大时的生长量,抑制了籽粒灌浆,严重影响籽粒干物质的积累,导致夏玉米产量显著下降;淹水胁迫降低了籽粒可溶性总糖、蔗糖和淀粉含量,淹水胁迫后籽粒粗蛋白含量和支/直比值也显著降低,而粗脂肪含量显著提高;三叶期淹水对其影响最显著,拔节期淹水次之,开花后10 d淹水的影响较小,其影响随淹水胁迫时间的延长而加剧。
    棉花渍害恢复的生理指示指标探讨
    胡江龙, 郭林涛, 王友华, 周治国
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4446-4453.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.006
    摘要 ( 221 )   PDF (655KB) ( 496 )   收藏
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    【目的】筛选花龄期渍水胁迫后棉花胁迫/恢复水平的指示性生理指标,为采取合适栽培措施减轻洪涝灾害对棉花生产的影响奠定基础。【方法】以泗杂3号为材料,在江苏省大丰市(120°28′E,33°12′N)设置大田短期渍水试验(渍水0、6、9、12 d),对棉株功能叶光合气体交换参数、丙二醛含量、抗氧化酶活性等14个生理指标进行测定,然后运用灰色关联度分析、聚类分析等方法对各指标进行分析和评价。【结果】渍水胁迫解除后,14个常用植物逆境相关生理指标在不同胁迫水平、不同恢复水平的棉株功能叶中存在显著差异,且与植株的恢复生长水平显著相关(P<0.05)。不同指标与棉株恢复水平的关联度存在显著差异(0.2702—0.9127),但各指标的关联度的高低顺序在棉株不同恢复时间具有较高的稳定性。因此,可在上述生理指标中筛选相关指标用于指示、监测渍水后棉花的恢复水平,其中与恢复指数关联度较高的生理指标是净光合速率(0.8105)和丙二醛含量(0.7717),其关联度变异系数最小,稳定性最高,经聚类分析被分在第一类指标中。【结论】净光合速率、丙二醛含量可作为关键性生理指标用于监测棉花渍水后恢复水平从而指导棉花抗逆栽培。
    气象因子对太湖地区旱作农田土壤水分动态的影响
    张聪聪, 陈效民, 张勇, 邱金思, 余晓, 潘根兴, 张旭辉
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4454-4463.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.007
    摘要 ( 261 )   PDF (622KB) ( 435 )   收藏
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    【目的】研究太湖地区气象因子对旱作农田土壤水分的影响程度,厘定影响农田土壤水分的主要气象因子,为气候变化背景下农田水分管理提供科学依据。【方法】提取野外试验研究平台的旱作物生长季监测数据(逐日气象资料和土壤水分资料),采用相关分析、逐步回归分析和通径分析等方法进行统计分析,计算直接通径系数和间接通径系数、决策系数。【结果】(1)供试实验基地农田土壤水分与日降水量、日蒸发量、日照时长、平均风速及日最大空气湿度等因子分布呈极显著正相关和负相关(相关系数分别为0.648、-0.566、-0.454、-0.331及0.371),但与日最高气温不显著相关;(2)通径分析表明,气象因子对旱作农田土壤水分的直接影响大小顺序为:日降水量>平均风速>日照时长>日蒸发量>日平均空气湿度>日最低气温>日最小空气湿度>日最高气温>日最大空气湿度>日平均气温,但计算的决策系数表明,日降水量对土壤水分的综合决定能力最大;(3)通过逐步回归分析,得到了旱田土壤水分的气象因子多元回归模型:Y=10.174+0.386X4+1.095X7-0.509X8-0.766X9-0.345X10(R2=0.912,P<0.01),达极显著水平。【结论】气象因子对太湖地区旱作农田土壤水分具有显著的控制作用,其中降雨量的影响最为主要。建立的多元回归模型可以用来预估气象因子变化下旱作农田土壤水分变化,但还需要更长时期监测的验证。
    CO2浓度升高对稻纵卷叶螟生长发育、繁殖和食物利用效率的影响
    李保平, 郭庆, 孟玲
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4464-4470.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.008
    摘要 ( 198 )   PDF (487KB) ( 503 )   收藏
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    【目的】揭示CO2浓度升高对稻纵卷叶螟个体生物学的影响,从而为预测气候变化下稻纵卷叶螟的发生趋势提供依据。【方法】利用CO2人工智能气候箱设置当前(390 μL•L-1)和升高CO2浓度(780 μL•L-1)处理,种植水稻苗饲养观察稻纵卷叶螟生长发育、繁殖和子代卵孵化,并测定4龄幼虫的取食和营养利用指数。【结果】CO2浓度加倍显著影响稻纵卷叶螟幼虫生长到5龄时的体重、蛹历期和蛹重,但对幼虫历期和化蛹率没有显著影响;加倍CO2浓度处理下的5龄幼虫体重比当前CO2浓度处理的轻16.1%、蛹历期缩短28.7%、蛹重降低9.9%。CO2浓度加倍对性比和生殖力没有显著影响,但对幼虫至成虫羽化的存活率和卵孵化率有显著影响,与当前CO2浓度处理相比,加倍CO2浓度处理下幼虫至成虫羽化的存活率降低约44.0%,卵孵化率降低26.8%。对4龄幼虫的测定结果表明,CO2浓度加倍对取食和食物利用效率具有显著影响,与当前CO2浓度处理相比,加倍CO2浓度处理下4龄幼虫取食量显著增大,但相对取食率没有变化,相对生长率显著提高21.2%,近似消化率提高15.7%,但摄食食物转化率降低24.8%、消化食物转化率降低37.1%。【结论】CO2浓度升高可能对稻纵卷叶螟重要的生活史特性造成不良影响,推测未来大气CO2浓度升高可能不利于稻纵卷叶螟的发生,但是种群动态变化需要考虑温度等其它环境条件的综合影响。
    CO2浓度和抗药性对褐飞虱刺吸取食行为的影响
    刘敬, 吴珊珊, 孟玲, 李保平
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4471-4477.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.009
    摘要 ( 231 )   PDF (666KB) ( 617 )   收藏
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    【目的】明确CO2浓度升高是否影响褐飞虱的取食行为以及抗药褐飞虱品系的刺吸行为是否与敏感品系存在差异,从而为预测CO2浓度升高条件下不同抗药性褐飞虱对水稻的致害性提供依据。【方法】采用刺吸电位技术(EPG)观察褐飞虱抗、感噻嗪酮品系(抗性水平相差约480倍)对当前(390 μL•L-1)和升高CO2浓度(780 μL•L-1)下生长水稻的口针刺吸行为,用双因素方差分析比较CO2浓度和抗药性2因素对口针刺吸显示的6种波形持续时间和频次的差异。【结果】CO2浓度加倍倾向于缩短感噻嗪酮褐飞虱在韧皮部摄取汁液的总时间,与抗药性互作显著影响开始刺探行为的频次:CO2浓度加倍条件下(780 μL•L-1)抗性褐飞虱开始刺探的频次低于当前CO2浓度下(390 μL•L-1)。抗噻嗪酮褐飞虱口针朝维管束移动和在木质部摄取汁液的时间延长,但在韧皮部内部活动的时间缩短;口针在韧皮部内部活动的频次增多,但在韧皮部和木质部摄取汁液的频次减少。【结论】抗噻嗪酮褐飞虱对水稻的致害性明显强于感噻嗪酮褐飞虱;CO2浓度升高可能使感噻嗪酮褐飞虱对水稻的致害性减弱,但对抗噻嗪酮褐飞虱没有显著影响。
    热应激对奶山羊瘤胃上皮细胞屏障通透性的影响
    马燕芬1, 陈琦2, 杜瑞平1, 高民1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4478-4485.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.010
    摘要 ( 298 )   PDF (767KB) ( 374 )   收藏
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    【目的】研究热应激对奶山羊瘤胃上皮细胞屏障通透性的影响,为动物在炎热环境中能够维持正常生理机能以及探索促进动物抗热应激的方法提供理论基础和试验依据。【方法】选用泌乳中后期奶山羊,采用逐渐加热的方式建立奶山羊热应激模型,研究热应激对奶山羊血浆中D-乳酸、DAO、内毒素及炎性细胞因子等异常代谢产物的浓度,瘤胃上皮细胞间紧密连接的变化及紧密连接蛋白Occludin表达的影响。【结果】①热应激显著提高了血浆中D-乳酸和DAO浓度;②热应激显著提高了血浆中内毒素及炎性细胞因子TNF-α、IL-1α、IL-6、IL-1β、干扰素-γ的浓度;③热应激破坏了瘤胃上皮间紧密连接的结构,并显著降低了紧密连接蛋白Occludin蛋白表达和mRNA表达。【结论】热应激可导致奶山羊瘤胃黏膜屏障功能受损、通透性增加、菌群移位,其机制可能与瘤胃上皮细胞紧密连接蛋白Occludin表达下降有关。
    热应激对奶山羊生产性能及瘤胃上皮细胞形态结构的影响
    马燕芬, 杜瑞平, 高民
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4486-4495.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.011
    摘要 ( 308 )   PDF (685KB) ( 404 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    【目的】研究热应激对奶山羊生产性能及瘤胃上皮细胞形态结构的影响,为动物在炎热环境中能够维持正常生理机能以及探索促进动物抗热应激的方法提供理论基础和试验依据。【方法】本项目以泌乳中后期奶山羊为动物模型,采用逐渐加热的方式使奶山羊产生热应激,用温湿指数计算当连续1周早、中、晚THI>72时,动物模型建立;采用动物营养学方法,研究热应激对瘤胃内发酵指标、营养物质消化率、生产性能、瘤胃上皮细胞形态结构和超微结构的影响。【结果】①试验期间试验羊THI主要在72和87之间,处于轻度和高度热应激;②热应激极显著地提高了奶山羊直肠温度和呼吸频率(P<0.01),显著地降低了DM、CP、OM、NDF和ADF消化率(P<0.01),干物质采食量和奶产量(P<0.01),以及乳中乳蛋白和乳脂含量(P<0.05),但对乳糖含量影响不显著(P>0.05);③热应激显著降低了一天中各时间点的pH(P<0.05)、NH3-N浓度(P<0.05)、TVFA浓度(P<0.05);④与对照组相比,在热应激30 d时,发现瘤胃液呈稀粥状,酸臭味较浓,且奶山羊瘤胃黏膜乳头呈现大面积的坏死、脱落;当在热应激45 d时,黏膜乳头坏死、脱落情况更为严重;⑤在热应激30和45 d时,瘤胃背囊和腹囊绒毛长度和宽度分别要短于对照组(P <0.05),且随着热应激时间的延长,瘤胃背囊和腹囊的绒毛长度和宽度缩短的也越短(P<0.05)。【结论】①热应激通过显著提高奶山羊的直肠温度和呼吸频率,显著降低日粮各营养物质消化率、瘤胃液发酵参数等,进而显著降低日粮干物质采食量、乳品质及其生产性能;②热应激通过破坏瘤胃上皮组织结构,致使瘤胃黏膜绒毛大面积萎缩、脱落、甚至坏死,进而导致瘤胃黏膜屏障通透性增加。
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    黑麦籽粒Waxy蛋白亚基的高效分离与鉴定技术体系的构建
    孟敏1, 董剑12, 高翔12, 赵万春12, 李晓燕12, 陈其皎12, 陈良国12, 石引刚12
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4496-4505.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.012
    摘要 ( 245 )   PDF (756KB) ( 456 )   收藏
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    【目的】构建用于制备级分离及高效鉴定黑麦籽粒Waxy蛋白亚基的技术体系,为该亚基理化特性的分析、功能的发掘及Waxy种质的快速筛选等提供理论参考。【方法】设计特异引物从灌浆期间的奥地利黑麦籽粒cDNA中克隆获得Waxy,并进行体外表达;利用DuoFlow对籽粒蛋白提取物进行纯化,对峰值收集物、原核表达产物及其Ni柱纯化的重组Waxy蛋白进行SDS-PAGE分离,挖取蛋白条带进行MALDI-TOF质谱鉴定,结合经由基因序列所推导的氨基酸序列,确定回收产物的Waxy蛋白属性;在优化电泳条件的基础上构建针对Waxy蛋白的毛细管电泳体系;同时,利用部分黑麦品种对DuoFlow及CE体系的有效性进行验证。【结果】核苷酸序列分析表明,从奥地利黑麦cDNA中克隆获得一条覆盖Waxy全长的编码序列(GenBank登录号:KF559182),其理论编码产物约为60 kD;利用DuoFlow Q1阳离子交换柱,以低浓度Tris-Hcl(20 mmol•L-1 Tris-Hcl,pH 9.5)进行蛋白挂柱,高浓度NaCl(20 mmol•L-1 Tris+1 mol•L-1 NaCl,pH 9.5)进行蛋白洗脱,214 nm波长检测,实现了对籽粒Waxy蛋白的DuoFlow高效分离;纯化产物的SDS-PAGE条带大小、质谱鉴定肽段与黑麦、小麦Waxy蛋白序列相似性的统计结果表明,DuoFlow峰值回收产物具有黑麦Waxy亚基一致的特征序列,故属于Waxy蛋白;以DuoFlow纯化产物为标准样,以0.05 mmol•L-1硼砂+15%乙腈+1%SDS溶液(pH 9.5)为缓冲液,采用分离电压20 kV,温度25℃,检测波长214 nm,压力进样,0.5 psi×5 s,在11—12 min处获得峰值约12 mAU单一主峰,图形清晰,基线水平,从而构建了Waxy蛋白的CE鉴定体系,且籽粒Waxy蛋白提取物能直接用于对该亚基的检测;同时,利用黑麦品种对上述体系的验证结果表明,DuoFlow及CE体系适于对Waxy亚基的高效分离与通量检测。【结论】从奥地利栽培黑麦cDNA文库中克隆获得Waxy完整编码序列,构建了能特异分离黑麦籽粒Waxy蛋白的DuoFlow制备级纯化体系,并确立了黑麦籽粒Waxy亚基的毛细管快速鉴定体系。
    甜高粱SAI基因的表达与茎秆糖分积累的相关性分析
    聂元冬1, 钟海丽1, 顿宝庆1, 叶凯2, 王智1, 朱莉3, 李桂英1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4506-4514.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.013
    摘要 ( 254 )   PDF (504KB) ( 527 )   收藏
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    【目的】通过检测不同甜高粱品种在各个生育时期叶片和茎秆中SAI基因的差异表达量与含糖量,探讨二者之间的相关性,为研究甜高粱糖分积累机制提供理论依据。【方法】高效液相色谱(HPLC)测定甜高粱品种不同生育时期茎秆中的含糖量,qRT-PCR分析叶片和茎秆中SAI基因的表达水平。【结果】拔节期蔗糖含量很低,主要是还原性糖,抽穗和开花期蔗糖含量显著增加,灌浆和成熟期持续增加至最高值,成熟后又有所下降。高糖品种整个生育时期叶片中SAI基因的表达水平高于中糖、低糖和髓干型三类品种,茎秆中SAI基因的表达水平则相反。甜高粱成熟期糖分含量与叶片中SAI基因的表达量呈显著正相关关系,相关系数达0.7239,而与茎秆中的表达量呈负相关关系,相关系数为-0.5971。【结论】甜高粱茎秆蔗糖积累与SAI基因在叶片和茎秆中的表达水平具有相关性,叶片中SAI基因的表达与蔗糖积累正相关,茎秆中SAI基因表达与蔗糖积累负相关,叶片的相关系数高于茎秆。
    含铁蛋白FAO1融合基因的衣藻核转化表达和分析
    李明泽, 程奇
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4515-4522.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.014
    摘要 ( 238 )   PDF (672KB) ( 494 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    【目的】fao1编码Candida cloacae中一种含铁辅基的长链脂肪醇氧化酶。通过构建该基因的衣藻核转化表达载体进行转化,根据表达蛋白的生物活性判断fao1能否充分利用衣藻叶绿体中的铁元素行使功能;同时也为需铁固氮酶基因的研究提供方向。【方法】通过PCR把PsaD信号肽、fao1、His-tag标签融合,连接到pDBle载体上;采用玻璃珠转化法,将重组子导入莱茵衣藻(CW15)中;经博来霉素筛选后,获得转基因植株。运用PCR和RT-PCR法检测了转化衣藻,并且用亲和层析柱纯化蛋白,同时进行FAO1活性检测。【结果】重组质粒测序完全正确;PCR和RT-PCR检测转化衣藻基因组DNA和RNA,扩增片段与预期相符;转化衣藻FAO1蛋白纯化洗脱液使ABTS(2,2′-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐)底物反应变色。【结论】成功构建了信号肽、FAO1和His-tag融合基因的衣藻核转化表达载体,重组质粒已整合到莱茵衣藻基因组中,并成功转录,纯化的蛋白检测有活性。
    植物保护
    中国玉米南方锈病病原菌遗传多样性
    郭云燕12, 陈茂功2, 孙素丽2, 武小菲2, 江凯2, 朱振东2, 李洪杰2, 何月秋1, 王晓鸣2
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4523-4533.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.015
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    【目的】针对近年频繁暴发的玉米南方锈病,通过分子生物学技术,明确不同地区玉米南方锈病菌的遗传相似性,为研究该病害流行与发生规律和抗病育种提供信息。【方法】利用18对多态性ISSR引物对2011和2012年采集自12个省(自治区、直辖市)的72个菌株进行扩增,分析种群的遗传结构与特征。【结果】在相似系数0.81水平上,72个菌株被划为2群5亚群10组,亚群间表现出年度与地域的一定差异;遗传多样性分析表明菌株群体间存在较高的遗传变异;遗传相似性和遗传距离分析揭示山东与安徽、福建与浙江群体分别具有相对较高的相似性,而海南群体与其它群体遗传距离最远;不同地区病菌群体间缺乏基因交流,遗传相关性较低。【结论】引起中国不同地区玉米南方锈病的多堆柄锈菌群体具有较高的遗传变异;病菌遗传多样性分析结果初步证明,各地病菌无法在当地完成周年侵染循环;海南三亚冬季发生的玉米南方锈病不是中国其它地区病害的初侵染源,广东和广西等华南地区的玉米锈病也不是黄淮夏玉米区病害的初侵染源,中国大陆地区和海南岛的玉米南方锈病的初侵染源可能来自于中国大陆以外的其它地区。
    球孢白僵菌HsbA蛋白的原核表达及免疫定位
    张烨1, 雷仲仁1, 王海鸿1, 吉青战12
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4534-4541.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.016
    摘要 ( 263 )   PDF (813KB) ( 440 )   收藏
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    【目的】明确虫生真菌球孢白僵菌(Beauveria bassiana)疏水表面结合蛋白HsbA(hydrophobic surface binding protein A)的致病过程。【方法】对HsbA进行克隆、亚克隆和原核表达,根据纯化后的蛋白制备多克隆抗体并进行抗原性分析,利用免疫电镜对HsbA蛋白进行定位观察。【结果】原核表达系统成功诱导了白僵菌的HsbA融合蛋白,制备多克隆抗体经Western杂交分析表明,该多抗能特异性识别目的蛋白。免疫电镜结果显示,HsbA蛋白在孢子和菌丝中呈随机分布。正常生长状态下,菌丝中的HsbA蛋白数量要明显多于孢子中被标记的数目,此外,孢子在侵染状态和正常生长状态下的HsbA蛋白数量也有显著差异,侵染状态下孢子的HsbA蛋白表达量更高,但菌丝在这2种状态下均呈现高表达。感染虫体中HsbA蛋白被标记的部位集中在体壁。【结论】原核表达实现了HsbA蛋白的高效表达,且制备的多克隆抗体具有较好的免疫原性。此外,免疫定位表明HsbA蛋白与菌丝的生长有关,并在白僵菌致病过程中参与了吸附作用,其作用部位位于昆虫体壁。
    二斑叶螨内参基因的筛选及解毒酶基因的表达水平
    岳秀利1, 高新菊1, 王进军2, 吕娟娟1, 沈慧敏1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4542-4549.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.017
    摘要 ( 223 )   PDF (572KB) ( 538 )   收藏
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    【目的】筛选二斑叶螨(Tetranychus urticae)敏感(SS)和抗甲氰菊酯品系(Fe-R)中合适的内参基因,并通过基因相对表达定量PCR研究二斑叶螨抗性品系解毒酶基因表达水平的变化。【方法】采用实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,RT-qPCR)技术,分析二斑叶螨5.8S rRNA、α-tubulin、β-actin、ELF、GAPDH、RPL13a、SDHA和TBP共8个候选内参基因mRNA表达水平的稳定性,并分析二斑叶螨酯酶(Carboxyl/cholinesterases,CCEs)、谷胱甘肽转移酶(Glutathione s-transferase,GSTs)及细胞色素P450单加氧酶(Cytocheome P450 monooxygenases,P450s)等主要解毒酶基因相对表达量。用GeNorm和NormFinder软件进行内参基因稳定性评估,通过比较Ct值的方法进行基因相对表达量计算。【结果】8个内参基因中稳定性最高的为α-tubulin;以α-tubulin为内参基因,二斑叶螨Fe-R品系GSTs 基因TuGSTo1、TuGSTd1及P450s 基因CYP3D2相对表达量均显著高于SS品系,而CCEs 基因TuCCE1的表达量有所降低。【结论】在二斑叶螨SS和Fe-R品系中α-tubulin为理想的内参基因,RT-qPCR研究表明TuGSTo1、TuGSTd1和CYP3D2相对表达量的升高可能是二斑叶螨对甲氰菊酯产生高抗性的分子机理。
    园艺
    单胚性二倍体为母本与异源四倍体杂交大规模创制柑橘三倍体
    解凯东1, 王惠芹1, 王晓培1, 梁武军1, 谢宗周1, 伊华林1, 邓秀新1, Grosser Jude W2, 郭文武1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4550-4557.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.018
    摘要 ( 380 )   PDF (673KB) ( 490 )   收藏
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    【目的】以单胚性的二倍体柑橘品种为母本与异源四倍体体细胞杂种杂交培育三倍体植株。【方法】选择亲本配置杂交组合进行人工授粉,授粉后70—100 d采幼果进行胚挽救,以流式细胞仪结合根尖染色体压片对再生植株进行倍性检测,最后进行SSR分子标记鉴定。【结果】2009—2012连续4年,以8个二倍体为母本、以4个异源四倍体体细胞杂种为父本,共配置14个倍性杂交组合,授粉花数3 347朵,坐果数678个,平均坐果率20.26%。实施胚挽救的果实数505个,培养种子12 357粒,经生芽、生根诱导培养共获得1 022个株系。通过对再生植株的倍性检测,共获得三倍体植株755个株系,四倍体19个株系。对华农红柚 × NH组合的三倍体、四倍体后代进行分子鉴定,表明三倍体和四倍体全部为双亲的有性杂种后代。【结论】本研究通过杂交获得的三倍体为我国无籽柑橘品种选育奠定了材料基础;同时获得的四倍体后代也为未来的柑橘三倍体育种提供了优良的亲本材料。
    枣果实裂果的组织结构及水势变化的原因
    王保明1, 丁改秀1, 王小原1, 付春宝1, 秦国杰1, 杨俊强1, 仓国营1, 2, 温鹏飞2
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4558-4568.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.019
    摘要 ( 245 )   PDF (856KB) ( 492 )   收藏
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    【目的】阐明壶瓶枣发育过程中果皮组织结构和水势变化,完善枣裂果机理研究。【方法】以易裂品种——壶瓶枣(Ziziphus jujube Mill. cv. Huping)为试材,跟踪果实发育进程,分别采用石蜡切片、TUNEL细胞凋亡检测及常规生理生化技术,探讨果皮中细胞壁组成成分和解剖结构变化及细胞凋亡与裂果的关系。【结果】壶瓶枣裂果主要发生在半红期至全红期,而幼果期和膨大期不发生裂果。果实发育过程中,果皮中原果胶、纤维素含量降低,水溶性果胶含量增加;SOD、POD、CAT活性逐渐下降,细胞质膜相对透性增大。石蜡切片结果表明,果皮解剖结构随果实发育而发生明显的变化,半红期表皮和皮下层细胞明显皱缩。TUNEL检测表明,半红期和全红期果皮细胞存在细胞凋亡现象。壶瓶枣果肉吸水能力明显强于果皮,且在不同部位果肉之间存在水势梯度,形成了“外界—果皮—果肉”水分渗透系统。【结论】半红期壶瓶枣果皮细胞发生凋亡甚至死亡,细胞质膜相对透性增大;果皮外部自由水分在水势梯度的驱动下,大量进入果肉中,引起果肉细胞膨胀而导致裂果。
    贮藏·保鲜·加工
    响应面优化苹果皮渣多酚超声提取工艺研究
    李珍, 哈益明, 李安, 李伟明, 王锋, 李庆鹏
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4569-4577.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.020
    摘要 ( 237 )   PDF (790KB) ( 574 )   收藏
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    【目的】研究超声波辅助乙醇提取苹果皮渣多酚的最佳工艺条件。【方法】以工厂榨汁后的苹果皮渣为原料,在单因素试验的基础上,选取提取时间、超声功率、提取温度、料液比为自变量,多酚的提取率为响应值,根据响应面Box-Benhnken试验设计原理,采用四因子三水平的分析法模拟得到二次多项式回归方程的预测模型,优化苹果皮渣多酚超声提取工艺。【结果】回归模型具有高度显著性,方程对试验拟合较好,可以对苹果皮渣多酚得率进行很好的分析和预测;各因子对提取率的影响大小依次是提取温度>料液比>提取功率>提取时间;响应面分析图表明提取时间和超声功率交互作用不显著,提取温度和超声功率交互作用极显著,料液比的主效应大于温度;超声波辅助乙醇提取苹果皮渣的最佳工艺条件为超声时间10 min,提取温度65℃,超声功率503 W,料液比1﹕30。【结论】多酚的提取率达4.53 mg•g-1,与预测值4.55 mg•g-1基本一致。
    含有扩增内标的食品中猪肉和鸡肉成分Taqman探针实时荧光PCR检测方法的建立
    何玮玲1, 胡序建2, 程欣1, 黄明1, 周光宏1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4578-4585.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.021
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    【目的】建立含有扩增内标(IAC,Internal amplification control)的用于食品中猪肉和鸡肉成分鉴别的Taqman探针实时荧光PCR检测方法。【方法】分别基于猪的beta actin 基因和鸡的transforming growth factor 基因设计引物和探针;考察引物和探针的特异性与灵敏度;设计并构建扩增内标,优化体系中扩增内标浓度,建立内标实时荧光PCR体系;使用该检测体系对鲜肉和熟肉来源的DNA模板进行检测评价;应用该体系对市售38份样本进行盲样检测。【结果】含有扩增内标的Taqman探针实时荧光PCR体系能有效地进行食品中猪肉和鸡肉成分的快速检测,非目标物种在40个循环内均无出现扩增,检出限均为0.5 ng DNA;该体系对鲜肉和熟肉来源的DNA模板检测无显著差异;对市售食品样本的鉴别验证了方法的实用价值。【结论】该方法准确稳定,可用于食品中猪肉和鸡肉成分的快速检测。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    湖羊TGF-β1基因特征、表达及其与排卵数的相关性分析
    郭晶1, 李新宇1, 李隐侠2, 潘增祥1, 决肯3, 刘吉英1, 李二林1, 谢庄1, 陈玲4, 李齐发1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4586-4593.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.022
    摘要 ( 169 )   PDF (780KB) ( 401 )   收藏
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    【目的】获取湖羊TGF-β1基因序列,了解TGF-β1序列特征和组织表达特征,分析卵巢组织中TGF-β1基因表达水平与排卵数之间的关系。【方法】通过PCR扩增和测序获得湖羊TGF-β1基因序列,并采用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-PCR分析湖羊TGF-β1基因的组织表达特征;采用Real-time qPCR方法分析多羔组与单羔组湖羊卵巢组织TGF-β1基因表达水平的差异,及其与排卵数之间的关系。【结果】湖羊TGF-β1基因编码区序列全长1 173 bp,编码蛋白含有390个氨基酸残基,包含典型的TGF-β前肽和TGF-β like等结构域。TGF-β1基因在湖羊卵巢组织中高表达,多羔组卵巢组织中TGF-β1基因表达水平显著高于单羔组(P<0.05),且表达水平与排卵数呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】多羔组湖羊卵巢组织TGF-β1基因表达水平显著高于单羔组,且与排卵数间呈极显著正相关,推测TGF-β1基因在湖羊卵泡发育、成熟或排卵过程中发挥重要作用,是影响湖羊高繁殖力的候选基因。
    家蚕感染质型多角体病毒相关基因Arylphorin的克隆与鉴定
    高坤123, 邓祥元1, 吴萍23, 覃光星23, 侯成香23, 钱荷英23, 耿涛23, 郭锡杰23
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4594-4602.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.023
    摘要 ( 255 )   PDF (950KB) ( 467 )   收藏
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    【目的】克隆家蚕Arylphorin的cDNA全长序列,利用生物信息学对该序列进行分析,检测该基因在家蚕感染质型多角体病毒(Bombyx mori cytoplasmic polyhedrosis virus, BmCPV)后的表达量变化模式,为进一步研究其生物学功能奠定基础。【方法】以家蚕中肠总RNA为模板反转录合成cDNA,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆家蚕Arylphorin的全长cDNA;通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其组织表达模式和在家蚕感染BmCPV后的表达差异。【结果】克隆得到了家蚕Arylphorin的全长cDNA(命名为BmAryl),在GenBank登录号为JN581664。该基因的cDNA全长为2 260 bp,包含1个26 bp 5′非翻译区和1个143 bp的3′非翻译区,3′非翻译区包含有终止密码子、多聚腺嘌呤信号AATAAA和poly(A)尾。其最大开放阅读框(ORF)为2 091 bp,编码的蛋白由696个氨基酸组成,预测蛋白分子量为82.8 kD,等电点为6.07。多序列比对和系统进化分析发现,家蚕BmAryl蛋白与家蚕的性别专一贮藏蛋白2相似性最高,为66%。BmAryl主要在家蚕的脂肪体和血淋巴中表达,精巢和卵巢中的表达量无明显差别;而在家蚕感染BmCPV后该基因在中肠的表达量明显下调。【结论】成功克隆获得BmAryl的全长cDNA,其编码的蛋白质属于芳香蛋白家族, BmAryl主要在家蚕的脂肪体和血淋巴中表达,不存在性别专一性,且家蚕感染BmCPV后BmAryl在中肠的表达明显下调。
    研究简报
    白菜型冬油菜铁超氧化物歧化酶(Fe-SOD) 基因的克隆及表达分析
    曾秀存12, 孙万仓1, 孙佳3, 许耀照2, 方彦1, 史鹏辉1, 杨刚1, 孔德晶1, 武军艳1, 刘自刚1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4603-4611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.024
    摘要 ( 310 )   PDF (684KB) ( 537 )   收藏
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    【目的】了解SOD酶蛋白家族Fe-SOD在超强抗寒冬油菜中的表达情况及其在低温胁迫下的作用。【方法】采用RT-PCR技术克隆超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号Fe-SOD的cDNA序列。对该序列进行生物信息学分析,采用半定量以及相对定量RT-PCR研究Fe-SOD在低温胁迫下的表达模式,采用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定冬油菜叶片和根中的总SOD酶活性。【结果】获得Fe-SOD,GenBank登录号为KF178713,该基因cDNA片段全长645 bp,包含一个639 bp完整的开放阅读框,编码212个氨基酸的蛋白质,与白菜(Chiifu)的蛋白质氨基酸序列同源性高达99%。该基因编码的酶蛋白是1个主要由α-螺旋组成的亲水性稳定蛋白,无信号肽,无跨膜结构域。Fe-SOD表达模式分析显示初期低温胁迫下(4℃),该基因上调表达,继续低温胁迫处理(-4℃和-8℃),Fe-SOD表达量受到抑制。总SOD酶活性测定显示冬油菜根中酶活性高于叶片,以利于冬油菜安全越冬。【结论】从白菜型冬油菜克隆的Fe-SOD具有已知物种Fe-SOD的特征。Fe-SOD在冬油菜品种陇油7号抗寒过程中起作用。
    一种分析土壤中酚酸类物质含量的新方法—以连作苹果园土壤为试材
    尹承苗1, 王功帅1, 李园园2, 车金水3, 沈向1, 陈学森1, 毛志泉1, 吴树敬1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4612-4619.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.025
    摘要 ( 212 )   PDF (613KB) ( 399 )   收藏
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    【目的】建立一种以ASE-HPLC法为基础的快速、高效测定果园土壤酚酸类物质含量的新方法。【方法】以苹果特征酚酸类物质根皮苷为例,采用加速溶剂提取法(accelerated solvent extraction, ASE)和高效液相色谱法(high performance liquid chromatography, HPLC)相结合的测定方法,对萃取溶剂、萃取温度、压力和循环数等参数进行优化,寻找ASE法提取酚酸类物质的最佳工艺条件。【结果】ASE法提取苹果园土壤酚酸类物质的最佳工艺条件为:先以无水乙醇为萃取溶剂,再以甲醇为萃取溶剂,提取温度为120℃,压强为10.3 MPa,循环2次,每次静态提取时间为5 min,吹扫体积为60%,吹扫时间为90 s。【结论】该方法样品处理简单,具有良好的重现性和线性,相关性系数均达到0.99,回收率在83%—98%之间,检测限为1.3×10-4—2.5×10-2 μg•mL-1。ASE-HPLC法是一种简便、快速和高效测定土壤酚酸含量的新方法,具有推广应用价值。
    35—50 kg黑头杜泊羊×小尾寒羊F1代杂交羊饲粮中适宜NFC/NDF比例研究
    张立涛1, 王金文2, 李艳玲1, 张立霞1, 屠焰1, 崔旭奎2, 孟宪锋2, 刁其玉1
    中国农业科学. 2013, 46(21):  4620-4632.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.026
    摘要 ( 233 )   PDF (720KB) ( 418 )   收藏
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    【目的】通过体外产气和动物饲养试验,以动物试验为主,探讨肉用绵羊饲粮中非纤维性碳水化合物(NFC)/中性洗涤纤维(NDF)最佳比例。【方法】75只黑头杜泊羊×小尾寒羊F1代肉用绵羊,采用单因素完全随机区组试验设计,分为5个处理,每个处理10只母羊和5只公羊,每5只为1个重复,公母分圈饲养。饲喂粗蛋白质水平为11.90%,NFC/NDF比例分别为1.36﹕1,1.07﹕1,0.82﹕1,0.60﹕1,0.46﹕1的试验饲粮,试验期为56 d。试验羊体重在50kg左右时进行为期4 d的粪袋全收粪试验,测定饲粮营养成分的表观消化率。在动物试验之前利用体外产气方法进行体外试验,测定产气参数和发酵参数。【结果】体外产气试验结果表明:随着NFC/NDF比例的降低,72 h产气量、产气速率、有机物降解率、总挥发性脂肪酸、丙酸丁酸比例显著降低(P<0.01);而72 h发酵液pH、乙酸比例以及乙酸/丙酸显著升高(P<0.01)。当NFC/NDF比例为0.82时,微生物蛋白的产量显著高于其他组(P<0.01);动物试验结果表明:动物生长性能,公羊与母羊的净增重以及平均日增重各组间均无显著差异(P>0.05),但在表观数值上公母羊均表现为0.82组>1.36组>1.07组>0.60组>0.46组。试验羊的干物质采食量与饲粮NFC/NDF比例呈现正相关关系(R2=0.6573,P=0.0002),料重比各组间没有显著性差异(P>0.05)。饲粮NDF水平对干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)的表观消化率存在极显著影响(P<0.01),各营养成分表观消化率均以0.82组为最佳。【结论】在以羊草和苜蓿干草为饲粮NDF来源,粗蛋白质水平为11.90%的肉羊饲粮中,35—50 kg肉用绵羊饲粮中最佳NFC/NDF比例为0.82,或者饲粮NDF的适宜水平为42.21% 。