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当期目录

    2014年 第47卷 第12期 刊出日期:2014-06-15
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    小麦新品种川麦104的遗传构成分析
    李俊1, 2, 万洪深2, 杨武云2, 王琴2, 朱欣果2, 胡晓蓉2, 魏会廷3, 汤永禄2, 李朝苏2, 彭正松4, 周永红1
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2281-2291.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.001
    摘要 ( 292 )   HTML ( 1 )   PDF (695KB) ( 730 )   收藏
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    【目的】解析突破性高产小麦新品种川麦104的遗传构成,探讨双亲川麦42和川农16对其高产特性的贡献。【方法】利用已构建的遗传连锁图谱上的176个SSR和683个DArT标记对川麦104及其亲本进行分析,了解川麦104的遗传构成;根据已定位到的产量性状QTL,分析来源于双亲的染色体区段对川麦104产量相关性状的贡献。【结果】在川麦104的双亲具有差异的859个多态位点中(22个位点缺失),有522个位点上的等位基因来源于川麦42,315个位点上的等位基因来源于川农16;川麦104更多地继承了川麦42的遗传成分(60.8%);川麦104中来源于双亲的遗传位点在A、B和D基因组分布不同,来源于川麦42的等位位点在A、B和D基因组所占比例分别为55.00%、60.20%和67.27%;川麦104中来源于双亲的等位位点在21条染色体上的分布也不同,来源于川麦42的等位位点主要分布于3A、5A、7A、1B、5B、7B、3D、4D、5D和7D染色体上,来源于川农16的等位位点主要分布于4A、3B、4B、6B、1D、2D和6D染色体上。川麦104来源于双亲的染色体区段(遗传距离大于5 cM)共68个,总长度为3 089.6 cM;来源于川麦42和川农16的染色体区段分别为36和32个,来源于川麦42的染色体区段主要分布在3D、5D、7A、7B和7D染色体上,来源于川农16的染色体区段主要分布在3B、4B和6D染色体上;在A和D基因组川麦104来源于川麦42的染色体区段比川农16的多,B基因组中来源于川农16的染色体区段比川麦42的多。在1B、1D、2B、4A、4D、5A、5B、5D和7A染色体上,9个来源于川麦42的染色体区段以及5个来源于川农16的染色体区段富集了与产量性状相关的QTL,其中,在1BS和4A染色体上来源于川麦42的染色体区段携带增加穗粒数的QTL等位位点;在1D、2B和4A染色体上来源于川农16的染色体区段携带增加单位面积穗数的QTL等位位点;5B染色体上来源于川麦42的染色体区段和4A、4D染色体上来源于川农16的染色体区段均携带增加千粒重的QTL等位位点,这些QTL的聚合对川麦104的产量三因素有增效作用。【结论】小麦新品种川麦104的高穗粒数特性来源于川麦42,多穗数特性来源于川农16,其千粒重特性双亲均有贡献,表明双亲的正效产量性状QTL重组是川麦104的高产遗传基础。
    小麦盐胁迫响应基因TaSRP的克隆及功能鉴定
    胡笛1, 2, 徐兆师2, 崔晓玉2, 陈明2, 李连城2, 马有志2, 张小红1
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2292-2299.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.002
    摘要 ( 273 )   HTML ( 1 )   PDF (642KB) ( 644 )   收藏
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    【目的】土壤盐碱化是制约中国小麦生产的重要因素之一,耐盐性改良成为重要的育种目标。分析小麦TaSRP的功能,解析TaSRP的耐盐性作用机制。【方法】对小麦盐处理转录组测序结果进行分析,发现一个受盐胁迫诱导表达的小麦凝集素类基因TaSRP。根据TaSRP编码的氨基酸序列,通过在NCBI中比对得到水稻、大豆和拟南芥中与TaSRP相似的蛋白序列,利用DNAMAN和MEGA5.05软件进行多重序列比对和同源性分析。根据TaSRP的保守序列设计特异引物,利用TaSRP的实时荧光定量PCR检测TaSRP在不同胁迫处理条件下的表达模式;构建带有CaMV 35S启动子的16318hGFP-TaSRP绿色荧光表达载体,利用瞬时转染法将重组质粒和对照空载体导入拟南芥原生质体,室温黑暗培养16 h,激光共聚焦显微镜下观察绿色荧光信号;扩增TaSRP启动子序列,利用植物顺式作用元件数据库PLACE(http: //www.dna.affrc.go.jp/PLACE)分析启动子区域中参与非生物胁迫响应的顺式作用元件;将TaSRP的cDNA序列连入带有CaMV 35S启动子的pBI121表达载体中构建pBI121-TaSRP表达载体,转入C5C81农杆菌中,采用蘸花法侵染拟南芥得到转基因株系,并进行耐盐性鉴定。【结果】TaSRP具有EUL保守区,属于卫矛凝集素(EUL)家族,定位在细胞质内。氨基酸序列同源性及系统发育树分析发现,TaSRP与水稻的OSR40类蛋白(OSR40g3、OSR40g2和OSR40c1)的同源性最高;与拟南芥、大豆的同源性较低。TaSRP启动子含有一系列对盐、ABA和低温等非生物胁迫响应的调控元件。实时荧光定量PCR分析显示,TaSRP受ABA和盐胁迫上调表达,对干旱胁迫无明显响应。抗性试验结果显示,在不加NaCl的条件下,野生型与过表达株系总根长基本一致,在125 mmol•L-1 NaCl和150 mmol•L-1 NaCl处理的培养基上,3个转基因拟南芥株系的总根长均大于野生型拟南芥的总根长,并达到显著性差异,表明过表达株系有较好的耐盐性,TaSRP在拟南芥中过表达能够提高拟南芥对盐胁迫的抗性。【结论】TaSRP提高了转基因拟南芥对高盐的抗性。
    小麦亲本及其杂交后代苗期氮代谢相关指标的遗传与表达差异
    王琳琳1, 王平1, 2, 王振林1, 孙爱清1, 杨敏1, 王春微1, 仪小梅1, 韩晓玉1, 尹燕枰11
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2300-2312.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.003
    摘要 ( 255 )   HTML ( 1 )   PDF (667KB) ( 500 )   收藏
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    【目的】分析小麦氮代谢相关指标的遗传与表达差异,为选育小麦氮高效品种提供理论依据。【方法】选用6个不同氮效率小麦品种及其组配的3个杂交组合,采用霍格兰营养液进行苗期试验,设置3个氮水平:低氮(LN)、正常供氮(CK)、高氮(HN),分别为0.2、4和8 mmol•L-1,在3个氮水平下对小麦苗期形态、氮代谢相关酶、氮含量和氮素积累量进行遗传分析,同时探讨了根叶的氮代谢相关基因的表达量差异。【结果】根长和根鲜重在低氮水平下明显高于正常供氮,杂种优势表现为负向。苗高和苗鲜重随着氮水平的增加呈抛物线增长趋势,杂种优势表现为超中亲甚至超高亲。根长随氮水平增加先大幅降低后趋于平缓,而苗高则先大幅下降后趋于平缓。根苗鲜重变化规律与根长和苗高一致。根含氮量随着氮水平增加呈上升趋势,而叶片含氮量和氮素积累量则先大幅升高后小幅下降,高氮水平下根叶含氮量杂种优势显著。硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性均随着氮水平升高而升高,硝酸还原酶活性的杂种优势均为负向,而谷氨酰胺合成酶活性表现为正向杂种优势。硝酸还原酶活性的杂种优势变化与根系性状基本一致,谷氨酰胺合成酶活性杂种优势与地上部幼苗性状基本一致。根系硝酸转运蛋白的3个基因的表达量趋势一致,均随着氮水平升高呈先大幅下降后趋于平缓,且杂种优势整体表现为正向。叶片NRT1.1和GS1c的表达量均随着氮水平增加呈先大幅上升后小幅下降趋势,杂种优势整体表现为正向。小麦根系与叶片NRT1.1的表达变化趋势不一致,根系NRT1.1的表达量在氮胁迫时大幅升高,而叶片NRT1.1的表达量在氮胁迫时大幅下降。综合所测15项指标结果显示,在低氮水平下低氮高效品种YM35和高氮水平下高氮高效品种DK138多数指标较高。组合YM35×DK138是由低氮高效品种和高氮高效品种杂交而成,该组合在低氮水平15项指标中有10项指标较高,且在正常供氮和高氮水平下有6项和5项指标较高。【结论】与氮素吸收密切相关的根系指标随着氮水平增加先大幅下降后趋于平缓。与氮素利用相关的指标和基因表达随着氮水平增加先大幅增加后趋于平缓。3个组合在不同氮水平下大多数指标表现为正向杂种优势。以低氮高效和高氮高效品种作亲本组配利于在低氮环境下对优良后代的选择,以氮高效品种作亲本有利于后代在正常供氮时的生长。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    亚种间杂交稻不同冠层叶形组合产量差异及其形成机理
    姜元华, 张洪程, 韦还和, 赵可, 许俊伟, 戴其根, 霍中洋, 许轲, 魏海燕, 郭保卫
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2313-2325.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.004
    摘要 ( 258 )   HTML ( 1 )   PDF (822KB) ( 826 )   收藏
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    【目的】旨在明确稻麦两熟制地区超高产栽培条件下甬优系列籼粳杂交稻不同冠层叶形组合产量差异及其形成机理。【方法】2011—2012年,在长江下游稻麦两熟制地区(江苏常熟、扬州)选用甬优系列冠叶适中型组合A26/F9250、A16/F9250、甬优12、甬优13与冠叶过长型组合A43/F8585、A41/F8585、甬优15、甬优11为试验材料,在超高产栽培条件下,系统研究了二者产量构成因素特征、茎鞘物质积累与转运机制、叶片光合特性和强、弱势粒灌浆特性等方面的差异。【结果】(1)两年、两点的试验均表明,籼粳亚种间杂交稻冠叶适中型产量明显高于冠叶过长型组合,2011年常熟、2011年扬州、2012年常熟和2012年扬州冠叶适中型组合实际产量分别达11.62、11.98、12.51、和12.30 t•hm-2,较冠叶过长型组合分别增产8.85%、9.75%、9.60%和10.26%。与冠叶过长型组合相比,冠叶适中型组合有效穗数略多,每穗粒数明显多,群体颖花量大、饱粒千粒重小,最大库容重与冠叶过长型组合相当,但籽粒充实度明显高,说明冠叶适中型组合较冠叶过长型组合增产的主要原因为籽粒充实度的提高。(2)冠叶适中型组合抽穗期单茎茎鞘重、乳熟期单茎茎鞘重、抽穗至成熟期的茎鞘表观输出量、表观输出率和表观转运率低于冠叶过长型组合,但成熟期单茎茎鞘重、抽穗至乳熟期的最大输出量、最大输出率、最大转运率均高于冠叶过长型组合。说明冠叶适中型组合在结实期具有合理的茎鞘物质转运机制。(3)与冠叶特长型组合相比,冠叶适中型组合叶面积指数抽穗期稍低,乳熟期相当,成熟期明显高;净光合速率在抽穗期和乳熟期相当,在成熟期明显高;光合势在抽穗期至乳熟期相当,乳熟至成熟期明显高;叶面积衰减率和净光合速率衰减率在抽穗至乳熟期以及乳熟至成熟期均明显高。说明冠叶适中型组合结实后期光合生产具有优势。(4)与冠叶过长型组合相比,冠叶适中型组合强势粒起始生长势(R0)高、达到相对最大灌浆速率的时间(Tmax)推迟、活跃灌浆期(D)和有效灌浆时间(T99)延长,相对最大灌浆速率(RGRmax)和相对平均灌浆速率(RGRmean)略低,终极充实度(A)高;冠叶适中型组合弱势粒R0低,Tmax推迟,D和T99延长,RGRmax和RGRmean略高,A也明显高。【结论】在稻麦两熟制稻区超高产栽培条件下,甬优系列冠叶适中型组合具有明显的产量优势;结实期合理的茎鞘物质转运机制、较强的光合生产性能和平缓持久的灌浆特性是该类组合产量优势形成的主要生理基础。
    磷酸二铵对大豆超高产品种养分吸收与利用的影响
    赵玉昆1, 张惠君1, 敖雪1, 王海英1, 王文斌2, 宋书宏2, 谢甫绨1
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2326-2334.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.005
    摘要 ( 259 )   HTML ( 1 )   PDF (491KB) ( 506 )   收藏
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    【目的】探索超高产大豆对氮、磷、钾养分的吸收利用规律,及其与普通品种养分吸收利用的特异性。【方法】于2011和2012年,通过盆栽试验研究超高产品种辽豆14、中黄35与普通品种辽豆11在不同磷酸二铵施肥水平下,植株体内的氮、磷、钾养分含量和吸收积累规律。本试验采用品种、施肥量完全随机试验设计,以磷酸二铵苗期施入,施肥量设5个水平,分别为:F0:0 mg•kg-1干土;F50:50 mg•kg-1干土;F100:100 mg•kg-1干土;F150:150 mg•kg-1干土;F200:200 mg•kg-1干土。在大豆的苗期(V3)、开花期(R2)、鼓粒中期(R6)、鼓粒末期(R7)和成熟期(R8)对各处理选取3盆生长一致的植株混合取样,精细冲根。按器官分开后,在105℃下杀青30 min,80℃下烘干至恒重,测定干物质重量。留小样粉碎后,用浓H2SO4-H2O2法消煮,消煮液中的氮用凯氏定氮仪(KN520)测定,磷用钼酸铵比色法测定(UV-2450),钾用火焰光度计(PEAA800)测定。干物质量乘以N、P、K百分含量为N、P、K积累量;由籽粒中养分含量与单株养分积累量的比值计算得养分收获指数;由单株养分积累量和单株籽粒产量计算得生产单位重量籽粒所需的养分数量。【结果】大豆植株的氮、磷、钾养分积累与利用在品种间差异显著。超高产大豆从出苗到成熟需要积累较多的养分,其地上部和根部氮、磷积累量除苗期外均显著高于普通品种,鼓粒中期的根部钾素积累量显著高于普通品种。超高产大豆具有较强的养分转运能力,其氮、磷、钾收获指数显著高于普通品种。同时,超高产大豆的养分利用效率较高,超高产大豆生产单位重量籽粒所需的养分数量显著低于普通品种。施肥对大豆植株的养分积累、转运与利用有显著影响。在各生育时期,施肥处理的大豆植株对氮、磷、钾的吸收,养分收获指数及生产单位重量籽粒所需的养分数量均显著高于对照,且均有随施肥量的增加而增加的趋势。其中,氮和磷的积累量、钾素收获指数、生产单位重量籽粒所需的氮磷养分数量,无论超高产品种还是普通品种均在最高施肥水平(200 mg•kg-1干土)下达到最大,超高产品种生产单位重量籽粒所需的氮、磷养分数量较普通品种的增加量少;而钾素积累量、氮和磷的收获指数、生产单位重量籽粒所需的钾素数量在超过一定施肥量后反而有所降低,超高产品种较普通品种的降低幅度小。【结论】超高产品种比普通品种有更强的养分吸收转运能力和更高的养分利用效率。施肥显著增强大豆对氮、磷、钾的吸收和转运能力,却降低了养分利用效率。
    植物保护
    灰葡萄孢蚕豆分离物的遗传多样性
    黄燕1, 2, 朱振东1, 段灿星1, 武小菲1, 东方阳2
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2335-2347.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.006
    摘要 ( 316 )   HTML ( 1 )   PDF (689KB) ( 406 )   收藏
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    【目的】灰葡萄孢是引起蚕豆赤斑病、花腐病和荚腐病的重要病原菌,其为包含两个称作类群I和类群II的复合种,具有高度的遗传变异。然而,危害蚕豆的灰葡萄孢复合种地位及遗传特征尚未被研究。论文旨在对中国6个不同地理来源蚕豆灰葡萄孢复合种的地位进行鉴定,研究其遗传多样性及群体间的遗传分化,为探明病害流行规律及制定防治策略提供依据。【方法】在PDA培养基上观察分离物形态特征。用Flipper和Boty特异性引物检测分离物的转座子基因型。葡萄孢复合种所属类群通过Bc-hch基因的PCR扩增酶切多态性鉴定,SSR标记分析解析其遗传多样性和遗传分化。【结果】100个灰葡萄孢分离物均为灰葡萄孢类群II,共产生菌核型、菌丝型和分生孢子型3种类型菌落形态,其中76个分离物为菌核型。92个分离物为转座子基因型,分别含有Boty、Flipper和Boty+Flipper,其中仅含Boty分离物最多,占检测分离物的61.0%。江苏分离物只含有单一Flipper,重庆、四川、甘肃和河北分离物只含有单一Boty。基于SSR分析,100个分离物被鉴定为92个多位点基因型,6个群体的平均基因多样性指数和平均基因型多样性指数分别为0.5140和0.9982;分子方差分析(AMOVA)发现群体内遗传变异占总变异的86.70%。标准关联指数rD值范围为0.0312—0.1261,平均0.0491;遗传固定指数(FST)在0.0085—0.2650,平均为0.1330。UPGMA聚类将100个分离物划分为10个遗传组,大部分遗传组包含不同地理来源的分离物。贝叶斯(Bayesian)推理分析将92个多位点基因型分为两个遗传类群,其中重庆和四川群体聚为一类,青海群体单独聚为一类,而江苏、河北和甘肃群体由两个不同遗传类群组成。【结论】源于蚕豆的灰葡萄孢群体由灰葡萄孢类群II组成,分离物的菌落形态以菌核型为主,绝大多数分离物为转座子基因型,但转座子基因型分布明显存在地域差异。调查的6个群体都具有高水平的遗传多样性,遗传变异主要来源于群体内,生殖方式以有性繁殖为主,大部分群体间存在中等到大的遗传分化。
    大丽轮枝菌分泌蛋白提取方法比较
    肖红利, 桂月晶, 祁伟彦, 陈捷胤, 李蕾, 徐明, 戴小枫
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2348-2356.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.007
    摘要 ( 259 )   HTML ( 1 )   PDF (652KB) ( 548 )   收藏
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    【目的】采用超滤法(UF)、三氯乙酸沉淀法(TCA)、离子交换富集法(IEX)分别从大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)高致病性菌株VdG1培养上清液中提取分泌蛋白,对提取样品进行质谱鉴定。寻找适合大丽轮枝菌分泌蛋白的提取方法,为大丽轮枝菌分泌蛋白组深入研究奠定基础。挖掘大丽轮枝菌分泌蛋白中潜在的致病相关蛋白,为其深入功能验证及致病机理研究提供平台。【方法】3种方法提取大丽轮枝菌VdG1分泌蛋白,shot-gun方法进行质谱鉴定。利用生物信息学软件WoLFPSORT、SignalP、TMHMM、PHOBIUS对其中经典分泌蛋白进行预测。通过CAZy和PHI数据库进行经典分泌蛋白中碳水化合物水解酶(CAZy)和病原菌寄主互作因子(PHI)注释,BLASTp软件进行RxLx、LysM、Cys Pattern等模体蛋白比对分析。提取的蛋白样品接种感病棉种(军棉1号)进行样品生物学活性及致病性检测。【结果】TCA法、IEX法和UF法制备大丽轮枝菌分泌蛋白,其提取效率分别为1.18、0.96和0.56 mg?L-1。SDS-PAGE电泳检测显示UF法提取的蛋白样品条带少而模糊。而TCA法和IEX法提取的蛋白样品条带较多,样品的纯度也较高;经生物信息学软件预测分析,提取的蛋白样品中含有经典分泌蛋白分别为124、112和75个;质谱鉴定的分泌蛋白中含有潜在致病因子分别为98、85和57个;另外,IEX法制备大丽轮枝菌分泌蛋白效果较好,具有小分子偏好性,且能够保持样品的生物学活性,该蛋白样品接种棉花叶片能够引起萎蔫、坏死的症状。【结论】3种方法提取大丽轮枝菌分泌蛋白,UF法提取效率最低,纯度最差,蛋白数量最少,蛋白样品中含有潜在的毒素蛋白数量也最少,而且对于大体积处理相当耗时。TCA法和IEX法都适合大丽轮枝菌分泌蛋白的制备,但是TCA法制备过程中不能保持样品的生物学活性,后续适合于2-D电泳检测等试验。IEX法首次应用于病原菌分泌蛋白的制备,操作简单、方便,全部过程均由仪器系统完成。制备的大丽轮枝菌分泌蛋白具有生物学活性,能够引起棉花叶片的萎蔫、坏死病症。另外,数据库及软件比对分析发现大丽轮枝菌分泌蛋白组中含有CAZy酶类61个、PHI相关蛋白38个、RxLx模体蛋白13个、LysM模体蛋白1个、Cys Pattern的模体蛋白15个、VdNEP蛋白家族2个。该结果将为致病相关蛋白的筛选和深入功能验证提供重要依据。
    尖孢镰刀菌FoPLC4参与调控孢子形成和致病性
    孙玲, 褚小静, 郝宇, 张洪滨, 梁元存
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2357-2364.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.008
    摘要 ( 227 )   HTML ( 1 )   PDF (588KB) ( 459 )   收藏
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    【目的】黄瓜枯萎病是黄瓜生产中的重要病害,其病原菌为尖孢镰刀菌黄瓜专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum)。研究旨在明确尖孢镰刀菌黄瓜专化型编码磷脂酶C(phospholipase C,PLC)的FoPLC4在调控分生孢子形成和致病性等方面的功能。【方法】采用生物信息学方法,确定FoPLC4在染色体上的位置,分析FoPLC4结构。基于尖孢镰刀菌番茄专化型基因组数据库,采用特异性引物克隆黄瓜枯萎病菌FoPLC4。根据同源重组原理构建携带潮霉素磷酸转移酶(hygromycin phosphotransferase,HPH)基因的敲除载体,利用PEG(polyethylene glycol)介导的方法转化原生质体,获得黄瓜枯萎病菌的敲除突变体?FoPLC4和遗传回复突变体?FoPLC4/plc4。转化子经潮霉素B平板筛选后通过PCR和RT-PCR分子验证。在PDA(potato dextrose agar)培养基上测定?FoPLC4生物学性状。利用分生孢子接种黄瓜胚根测定?FoPLC4在黄瓜幼苗上的致病性。【结果】FoPLC4位于尖孢镰刀菌基因组的4号染色体,DNA全长3 282 bp,不含内含子,编码1 093个氨基酸;FoPLC4含有5个结构域,包括EF手形(EF-hand)区、PH(pleckstrin homology)区、C2区和2个催化区,属于PLCδ亚型。与野生型菌株相比,?FoPLC4菌落生长速率没有显著改变,但气生菌丝较疏松;?FoPLC4可以同时产生大型分生孢子和小型分生孢子,大型分生孢子只占孢子总数的12.1%,而野生型菌株在相同条件下只能产生小型分生孢子,?FoPLC4产孢量下降了82.2%。致病性测定表明?FoPLC4在黄瓜幼苗上的萎蔫症状明显减轻,接种10 d后病情指数下降了53.3%。回复突变体?FoPLC4/plc4在菌落生长、产孢和致病性等性状与野生型相比没有显著差别。【结论】尖孢镰刀菌黄瓜专化型FoPLC4全长3 282 bp,不含内含子,编码1 093个氨基酸。与野生型相比,?FoPLC4分生孢子的产孢类型明显改变、产孢数量和对黄瓜幼苗的致病性显著降低。FoPLC4在调控尖孢镰刀菌分生孢子形成和致病性中发挥重要作用。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    黄土坡耕地地表糙度的空间异质性研究
    张莉1, 2, 张青峰1, 2, 赵龙山1, 2, 王健1, 吴发启1
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2365-2373.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.009
    摘要 ( 243 )   HTML ( 1 )   PDF (660KB) ( 611 )   收藏
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    【目的】探讨微尺度下(2 cm×2 cm)地表糙度在侵蚀过程中的空间异质性规律,为进一步理解和定量化描述地表糙度与土壤侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土高原坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。【方法】以黄土高原不同耕作措施条件下(4种常见的农业耕作措施:人工锄耕、人工掏挖、等高耕作、直线坡(对照)的坡耕地为研究对象,通过室内人工模拟降雨实验,利用激光扫描仪获取地表糙度数据,运用地统计学和分形维数方法对地表糙度的空间分布特征及变异性进行研究。【结果】基本统计特征分析表明,黄土坡耕地地表糙度在整体上的分布较均匀,具有较弱的空间变异特征。半方差函数分析表明,黄土坡耕地地表糙度均表现出中等以上的空间自相关性,其空间自相关尺度范围为2.02—3.82 m。由空间结构特征引起的异质性占总异质性的比例较大。分形维数分析表明,黄土坡耕地地表糙度具有良好的分形性质,其分形维数介于1.59和1.91之间;随坡度的增大,各坡面地表糙度的空间分布趋向复杂,空间异质性增强;人工锄耕、人工掏挖、等高耕作坡面的空间异质性在小尺度范围内依次增强,具有良好的水土保持作用。【结论】造成地表糙度空间异质性差异的主要原因是由人为耕作和坡度所形成的空间结构特征。地表糙度的空间配置格局在小尺度范围上由人为耕作和坡度、在大尺度范围上由降雨及其侵蚀过程所控制。该研究结果可为进一步理解地表糙度与侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土坡耕地的水土流失防治提供一定的科学依据。
    基于可见-近红外光谱变量选择的土壤全氮含量估测研究
    杨梅花1, 2, 赵小敏1, 2, 3, 方倩1, 2, 谢碧裕1, 2
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2374-2383.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.010
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    【目的】变量选择是可见光-近红外光谱研究至关重要的步骤,通过分析可见光-近红外光谱不同特征的选择方法筛选出土壤全氮敏感波段,建立基于敏感波段的土壤全氮最佳预测模型,为土壤全氮的快速定量估算提供重要的理论指导依据。【方法】在红壤典型地区江西省吉安县采集代表性土壤样品120个,对可见光-近红外光谱采用主成分分析(PCA)、无信息变量消除(UVE)和无信息变量消除后结合连续投影(UVE-SPA)3种变量特征选择方法,建立基于不同变量选择的偏最小二乘回归(PLSR)模型、最小二乘-支持向量机(LS-SVM)、反向传播神经网络(BPNN)和遗传算法优化的反向传播神经网络(GA-BPNN)模型,从模型对预测集的预测精度分析不同变量选择方法对不同土壤全氮定量估算模型的差异。【结果】经UVE算法筛选后,光谱变量从200个减少至59个,其中可见光波段处10个,其余在近红外光谱的合频区和一倍频区,信息量丰富;进一步采用SPA进行变量选择,得到共线性最小的5个有效波长,分别为820、940、1 040、1 060和1 990nm;基于UVE变量选择建立的PLSR、BPNN、GA-BPNN和LS-SVM模型,经不同的土壤全氮的数据检验,预测精度最高的为LS-SVM,决定系数(R2)、均方根误差(RMSEp)和相对偏差(RPD)分别为0.7492、0.2921和1.8904;基于UVE-SPA特征选择建立的PLSR、BPNN、GA-BPNN和LS-SVM模型对预测集的验证表明,UVE-SPA提取的特征波段建立的LS-SVM建立模型预测效果最好,其建立的LS-SVM定量估算模型预测集的决定系数R2为0.7945,均方根误差RMSEp为0.2499相对偏差RPD为2.0009,模型稳定;基于PCA提取的7个主成分建立的LS-SVM、BPNN和GA-PBNN模型预测性能差,不能用于定量估算土壤全氮。对比相同的变量建立的GA-BPNN和BPNN,GA-BPNN预测性能比BPNN高。【结论】UVE-SPA变量选择方法结合LS-SVM模型能用来估算土壤中的全氮含量,同时UVE-SPA是一种有效的土壤光谱变量选择方法。
    不同品种水稻对土壤中镉的富集特征及敏感性分布(SSD)
    孙聪, 陈世宝, 宋文恩, 李宁
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2384-2394.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.011
    摘要 ( 249 )   HTML ( 1 )   PDF (965KB) ( 644 )   收藏
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    【目的】研究不同水稻品种对土壤中镉(Cd)毒害的敏感性分布规律,测定基于保护95%水稻品种的土壤中Cd对不同水稻毒害的生态风险阈值HC5,为中国水稻Cd污染防治提供理论依据。【方法】利用中国南方具有代表性的两种水稻土,通过外源添加Cd制备成0、1.2、4.8、10、40、120 mg•kg-1的Cd污染土壤,以中国水稻主产区18个常规不同水稻品种为试材,通过温室盆栽试验测定不同Cd污染土壤对不同品种水稻的生物量、植株Cd含量及不同水稻Cd吸收的生物富集系数(BCF)影响。通过国际最新的累积概率分布函数逻辑斯蒂克分布模型(Log-logistic distribution)对不同水稻基于生物量的Cd毒性的剂量-效应关系进行拟合,利用物种敏感性分布模型 Burr-III 构建出Cd对不同水稻毒性的物种敏感度分布频次曲线(SSD),并基于此推导出不同水稻Cd毒性的物种敏感性分布频次和基于保护95%水稻品种的Cd毒性阈值HC5,并测定不同水稻Cd吸收BCF值与土壤中Cd有效态含量变化的定量关系。【结果】在酸性祁阳红壤中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量明显下降,对Cd最为敏感的品种X-42,生物量降低86%,而对Cd耐性较强的品种Z-120生物量降低51%。当添加浓度为4.8 mg•kg-1时,JY-253、J-463、Z-611、J-899、T-15、X-6、T-167品种水稻的生物量达到最大,其余品种均在1.2 mg•kg-1处理下达到最高。与对照相比,不同品种水稻的生物量增加了4%—56%,说明低剂量Cd对水稻生长有一定的刺激效应。在中碱性广州水稻土中,不同品种水稻随着Cd处理浓度的增加,生物量没有显著性差异。在两种土壤中,生物富集系数(BCF)随着Cd处理浓度的增加而降低,在低镉(1.2 mg•kg-1)条件下,红壤水稻BCF的变化范围为0.0056(S-974)—0.0133(T-15),相差2.38倍;而广州水稻土的变化范围则为0.0018(L-42, LY-28)—0.0034(J-899),相差1.89倍。但是对于相同Cd浓度处理下,红壤中水稻的BCF大于广州水稻土,两者相差2—14倍,这可能与两种土壤的性质差异有关。祁阳红壤是酸性土壤,有机质匮乏,测得Cd有效态含量高,对水稻的毒害强,生物量降低的多;广州的水稻土则相反,高pH和有机质丰富的土壤对Cd吸附容量和固持力增加,对水稻毒害减弱,生物量变化不明显。土壤中Cd对以上18种水稻的毒性阈值浓度(EC50)变化范围为4.30—61.611 mg•kg-1,最高的为水稻X-45,最低的是水稻X-42,不同水稻品种之间EC50差别为1.0—4.32倍。【结论】不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异,虽然Cd属于非必需元素,但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应;基于物种敏感性分布模型(Burr-III)测定结果表明,18种不同水稻具有明显的分布频次差异,其中,水稻X-42毒性阈值最小,对Cd胁迫最为敏感,水稻X-45则相反,表现出较强耐性。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值(HC550%)为4.93 mg•kg-1。
    园艺
    孔雀草杂交组合遗传效应分析
    潘晨1, 胡燕2, 包满珠1, 艾叶1, 何燕红1
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2395-2404.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.012
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    【目的】孔雀草( Tagetes patula )是菊科万寿菊属一年生花卉,具有很高观赏价值和经济价值。优势育种是培育草花新品种的重要途径。本研究探究四倍体孔雀草优势育种后代是否具有杂种优势,并分析其遗传效应,为孔雀草的优势育种提供理论依据。【方法】对孔雀草6个母本(K2、K3、K4、K5、K15、K17)和3个父本(K6、K8、K13)采用NCII不完全双列杂交设计,并测量亲本和18个杂交组合的始花期、盛花期、株高、冠幅、分枝数、花朵数、花葶长、花径、花心径、舌状花数和管状花数等11个园艺性状。利用Excel软件对后代园艺性状进行杂种优势分析;利用DPS软件分析后代园艺性状的配合力和遗传力,选出优良亲本和杂交组合,并进一步分析其遗传表现。【结果】杂种优势分析表明,冠幅、花朵数、花径的超亲优势为正值;盛花期、株高、舌状花数的中亲优势为正值;始花期、分枝数、花葶长、花心径、管状花数的超亲优势和中亲优势均为负值。根据各亲本的一般配合力效应值表明:K6可用作培育低矮、紧凑、多花品种的父本;K13可用作培育早花、大花、复瓣和较长观赏期品种的父本;K3可用作选育株型紧凑、早花、复瓣和较长观赏期品种的母本;K5可用作培育低矮、紧凑、早花、多花和较长观赏期品种的母本;K17可用作培育低矮、大花和复瓣品种的母本。特殊配合力分析表明,同一亲本所配组合之间以及同一组合不同的园艺性状间的特殊配合力效应值差异很大。K2×K6和K3×K8在株高、花心径上特殊配合力表现出较强的负向效应,在花朵数、舌状花数上表现出较强正向效应,符合孔雀草低矮、多花和复瓣的育种目标;K4×K13在始花期、株高、冠幅、分枝数上特殊配合力表现出较强负向效应,在盛花期、花径、舌状花数上表现出较强正向效应,适合培育株型紧凑、早花、大花、复瓣和较长观赏期的品种。遗传力分析表明,始花期、盛花期、分枝数、花径、花心径、管状花数的一般配合力方差占主要因素,且其对应的广义遗传力和狭义遗传力都在中等以上,而株高、花朵数、舌状花数一般配合力方差和特殊配合力方差相差不大,且对应广义遗传力远大于狭义遗传力。【结论】孔雀草园艺性状的杂种优势明显,有利于培育早花、大花、多花、复瓣和较长观赏期的品种。K6、 K13、 K3、K5、K17为综合性状优良的亲本;K2×K6、K3×K8 和K4×K13为符合育种目标的优良组合。始花期、盛花期、分枝数、花径、花心径、管状花数主要受基因加性效应控制,株高、花朵数、舌状花数主要受基因非加性效应控制;除了始花期外,其它园艺性状在杂交育种中易受环境影响。
    云南高原区酿酒葡萄果实香气物质的积累规律
    杨晓帆, 高媛, 韩梅梅, 彭振雪, 潘秋红
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2405-2416.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.013
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    【目的】香气是衡量酿酒葡萄及葡萄酒品质的重要因子,地域条件显著地影响果实香气物质的种类和含量,开展云南高原区酿酒葡萄果实香气物质积累规律研究,有助于揭示高原气候区酿酒葡萄香气品质的形成机理,为云南高原区优质酿酒葡萄生产提供指导。【方法】以2010和2011年采自云南省德钦县梅里石(海拔约为2 300 m)和说日(海拔约为2 900 m)葡萄园的赤霞珠(Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon)果实为试材,采用顶空固相微萃取直接提取葡萄汁中游离态香气物质,依次采用Cleanert PEP-SPE柱分离、糖苷酶AR2000水解和顶空固相微萃取方法提取糖苷结合态香气物质,运用气相色谱与质谱联用技术,分析游离态和糖苷结合态香气物质的种类和含量,根据合成途径,将其分为脂肪酸来源、氨基酸来源和异戊二烯来源的香气物质,探究果实成熟过程中这3种来源的香气物质在年份及产地之间积累规律的异同。【结果】无论是梅里石还是说日,来自同一产地的果实pH值变化和可溶性固形物积累受年份影响较小,但香气物质受年份的影响较大。2011年的果实中,脂肪酸来源的游离态直链脂肪醇、酸和酯类,以及异戊二烯代谢产生的游离态、结合态降异戊二烯类和游离态萜烯类物质含量均显著高于2010年;对于氨基酸来源的香气物质,2010年果实中结合态芳香族类香气物质含量显著高于2011年,而游离态芳香族类香气物质则明显低于2011年。年份也影响果实中直链脂肪醛、直链脂肪醇、芳香族类和支链脂肪族类以及萜烯类物质的种类,结合2个年份气象参数的分析,认为较少的降雨量和较长的日照时数有利于降低直链脂肪醛含量、增加萜烯类物质水平。就产地而言,海拔较高的说日葡萄园的果实在成熟过程中脂肪酸来源香气物质总量呈现持续上升的趋势,而梅里石葡萄园的果实则呈现先升后降的趋势,在2010年果实采收期,说日果实中游离态和结合态直链脂肪醛类含量均显著高于梅里石葡萄,而游离态和结合态直链脂肪醇类物质含量则显著低于梅里石葡萄;此外,说日葡萄果实中降异戊二烯物质和吡嗪类物质总量也明显较高。【结论】年份间气候的较大变化对葡萄果实香气物质积累的影响比葡萄园海拔高度更为明显;随葡萄园海拔升高,葡萄果实应适当晚采,以降低吡嗪类和直链脂肪醛类物质含量,减少生青气味。
    贮藏·保鲜·加工
    二亚油酸甘油酯对大豆油氧化稳定性的影响
    鞠兴荣, 高晓红, 何荣, 郑毅, 袁建
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2417-2424.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.014
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    【目的】油脂的氧化稳定性影响油脂的储藏品质。大豆油中多种微量成分对油脂的氧化稳定性产生影响,甘油二酯是其中之一。研究添加二亚油酸甘油酯(LL)对大豆油氧化稳定性的影响,以期开发新的大豆油抗氧化剂,稳定油品品质、延长货架期。【方法】以过层析柱脱除微量成分并加入3×10-5(w/w)叶绿素的大豆油(TSSO)和未经脱除处理的大豆油(NSSO)为试验对象,分别加入0.01%、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%、2.0%(w/w)LL,搅拌均匀制成系列样品,在25℃、光照强度为1 700 lx的敞开环境下放置。在6周试验期内,以不添加LL的样品为对照,每间隔7d按GB/T5538-2005用碘量法测定样品的过氧化值(POV)、按GB/T21121-2007用Ominion公司OSI-24型油脂氧化稳定性测定仪测定样品的氧化稳定指数(OSI)、采用顶空-气质联用法用安捷伦7890A/5975C GC/MS型气质联用仪测定油脂中挥发性醛类物质的组成及相对含量、采用色谱法用安捷伦6890N型气相色谱仪测定样品的脂肪酸组成。每组样品各指标重复测定3次,用IBM SPASS19.0软件进行方差分析,用Duncan’s新复极差法进行多重比较。【结果】两组样品在6周试验期内:(1)POV值随储藏时间延长而增高,反映样品氧化程度增加;但POV增高幅度随LL添加量增多而有所缩减;(2)OSI随储藏时间延长而降低,反映样品的氧化稳定性变差;但OSI降低幅度随LL添加量的增加而减缓;在相同时间、相同LL添加水平下,NSSO组的OSI降低幅度小于TSSO组;(3)样品中的挥发性醛类物质相对百分含量随储藏时间延长而增加;相同储藏时间,添加LL的样品该物质含量低于对照,且随LL添加量的增加而降低;(4)不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值(U/S)随储藏时间延长而呈现降低趋势;相同储藏时间,添加LL的样品比对照U/S略增;随LL添加量增加,除亚油酸含量增加外,其他脂肪酸含量无显著性变化。【结论】在常温、光照条件下,添加LL可有效抑制大豆油氧化,且与NSSO组相比,对TSSO组的抗氧化效果更显著。
    NO处理延缓采后枇杷果实木质化劣变及其与能量代谢的关系
    陈发河, 张美姿, 吴光斌
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2425-2434.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.015
    摘要 ( 233 )   HTML ( 1 )   PDF (609KB) ( 430 )   收藏
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    【目的】枇杷果实采后生命活动旺盛,衰老速度快,常温下极易变质腐烂。低温贮藏虽然可以有效延长贮藏期,减少腐烂,但会出现果皮难以剥离、果肉木质化并褐变、质地糙硬少汁等品质劣变现象,这是造成冷藏枇杷商品性丧失和损失的主要原因,已成为其市场拓展的限制因素,是当前枇杷果实在冷链集散和流通中急需解决的关键问题。探讨外源NO处理对冷藏枇杷果肉木质化劣变进程的作用机制,并分析木质化劣变与能量代谢的关系,以期为进一步研究采后枇杷果实低温品质劣变进程调控的分子生物学机理和贮运保鲜技术奠定基础。【方法】将‘解放钟’枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)果实在密闭容器中用0(对照组)、15和25 μL•L-1 NO熏蒸2 h后,取出通风20 min,然后将各处理果实置于5℃、相对湿度85%条件下贮藏,测定冷藏期间各处理组果实细胞膜透性、硬度、出汁率、木质素含量、ATP含量、ADP含量、AMP含量、能荷值及琥珀酸脱氢酶(SDH)、细胞色素氧化酶(CCO)、H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性的变化,并分析NO处理后木质素含量与能荷值间的相关性。【结果】随着贮藏时间的延长,枇杷果实细胞膜透性和硬度逐渐上升,出汁率逐渐下降,贮藏10 d后木质素含量迅速上升,果实冷害症状明显。与对照组相比, NO处理能延缓细胞膜透性和硬度的上升及出汁率的降低,显著抑制木质素的合成,较好地保持细胞膜的完整性,从而减轻果实冷害的发生。冷藏期间,枇杷果实ATP含量逐渐下降,贮藏前10 d ADP含量迅速下降并最终维持在较低水平,贮藏中后期(15—30 d)SDH、CCO、H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性急剧下降,表明线粒体功能受损导致枇杷果实能荷水平迅速下降。与对照组相比,NO处理可以延缓ATP、ADP含量的下降,且显著抑制贮藏中后期SDH、CCO、H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性的降低,保持枇杷果实较好的线粒体功能;贮藏30 d后,15 和25 μL•L-1 NO处理的枇杷果实能荷值分别比对照组高11.8%和12.9%。相关性分析表明,15和25 μL•L-1 NO处理的枇杷果实能荷值和木质素含量呈极显著负相关,相关系数(r)分别为 -0.715**、-0.598**。【结论】低温条件下,能量代谢失调与枇杷果实木质化劣变密切相关,NO处理可以通过调节SDH、CCO、H+-ATPase、Ca2+-ATPase线粒体代谢相关酶活性,维持较高的能量水平,从而有效地提高冷藏枇杷果实抗低温的能力,进而延缓果实木质化进程,其中以25 μL•L-1 NO处理效果较好。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    兰州大尾羊PPARG全长cDNA克隆及生物信息学分析
    金方园1, 徐红伟2, 达小强1, 柏家林1, 冯玉兰1, 臧荣鑫1, 杨具田1
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2435-2445.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.016
    摘要 ( 208 )   HTML ( 1 )   PDF (1489KB) ( 580 )   收藏
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    【目的】克隆兰州大尾羊过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARG)基因,分析其序列及编码蛋白的生物学特性,阐明PPARG基因在绵羊中的生物学作用,为生产应用提供理论依据。【方法】根据绵羊PPARG基因CDS序列设计特异性引物,利用RACE和RT-PCR技术克隆获得兰州大尾羊PPARG基因序列,结合生物信息学方法分析其生物学特性。【结果】克隆获得兰州大尾羊PPARG cDNA 序列全长1 774 bp(GenBank序列号:KF727439),其CDS区片段长1 428 bp,编码475个氨基酸,编码区两侧翼分别具有5’-UTR 131 bp(1-131 nt)和3’-UTR 214 bp(1 560-1 774 nt)。预测兰州大尾羊PPARG蛋白分子量为54.40 kD,理论等电点为4.94。预测PPARG编码蛋白疏水性最大值为3.600,最小值为-2.744,为非跨膜的疏水性蛋白。亚细胞定位主要在细胞质(65.2%)和细胞核(21.7%)中,少量作用于细胞支架(4.3%)和过氧化物酶体(4.3%),无信号肽,不属于分泌蛋白。预测其氨基酸序列有26个磷酸化位点,无糖基化位点,含有1个ZnF_C4结构域、1个HOLI结构域和1个LCR结构域,二级结构以随机卷曲为主。同源性分析显示兰州大尾羊PPARG核苷酸序列与山羊、野牛、水牛、绵羊、虎鲸、野猪和人类核苷酸序列间的同源性分别为99% 、98% 、97% 、99%、 94%、92%和90%,兰州大尾羊PPARG氨基酸序列与山羊、野牛、水牛、绵羊、虎鲸、野猪和人类核苷酸序列间的同源性分别为100% 、99.8% 、100% 、100%、 98.7%、98.5%和97.5%。系统发育树表明,兰州大尾羊与山羊、绵羊和水牛的进化水平更为接近,与鱼类、人类和鼠类较远。其基因第486位发生碱基转换(C←→T),第828位发生碱基转换(C←→A),但其所编码氨基酸不变。【结论】兰州大尾羊与其他物种PPARG在结构上相似性较高,说明该基因具有高度的保守性。推测PPARG蛋白大部分在游离核糖体上合成,其功能与过氧化物酶体有关,该预测结果符合其过氧化物酶体增殖物激活受体的身份。PPARG氨基酸序列有26个可以成为蛋白质激酶磷酸化的位点,某些位点被磷酸化后,可导致一系列肥胖相关基因的功能失调和表达变化, 如胰岛素增敏激素,脂联素( adiponectin)的表达减少。其序列包含的ZnF_C4锌指结构域具有与脂质结合的功能,HOLI即LBD配体结构域在激素信号转导过程中发挥重要作用,其中PPARG锌指结构域中的磷酸化位点Ser112,被MAPK磷酸化后,可以抑制PPARG同配体的结合,从而降低PPARG蛋白的活性,两个结构域均与成脂分化过程相关联。文章为进一步研究PPARG在成脂分化过程中的作用提供了参考。
    0—4周龄京红蛋鸡饲粮蛋氨酸需要量研究
    宋丹1, 2, 岳洪源2, 陈秀丽1, 2, 李连彬1, 2, 高玉鹏1, 武书庚2
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2446-2454.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.017
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    【目的】研究中国新培育的京红蛋鸡(0—4周龄)饲粮蛋氨酸需要量。【方法】选取300只体重相近、健康的1日龄京红蛋鸡,采用单因素完全随机试验设计,随机分5个处理,饲粮蛋氨酸水平分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%,每处理5个重复,每重复12只鸡。试期28 d。在14 d随机从每个重复选2只鸡空腹12 h屠宰,取胸腺、脾脏和法氏囊,计算免疫指数;在28 d随机从每个重复选2只鸡空腹12 h屠宰,分别取免疫和消化器官,计算相应指数。【结果】(1)饲粮蛋氨酸水平未见显著影响雏鸡采食量(P>0.05),但显著影响其增重(P<0.05),其中0.4% Met组鸡增重最大,且该组雏鸡ADG为8.31 g•d-1,显著高于0.2%、0.5%和0.6% Met组(P<0.05),且呈二次曲线升高趋势;显著影响料重比(P<0.05),其中0.5% Met组最佳(2.13﹕1),显著低于0.2%和0.3% Met组(P<0.05),呈二次曲线趋势降低;显著影响体重,且呈现二次曲线升高,0.4% Met组体重为268.70g,显著高于0.2%、0.5%和0.6% Met组(P<0.05);群体均匀度也呈现二次曲线升高,0.5% Met组最佳(85.19%),显著高于其它处理组(P>0.05)。(2)14 d,饲粮蛋氨酸水平未显著影响雏鸡胸腺指数和法氏囊指数(P>0.05),显著影响脾脏指数(P<0.05),0.4% Met组最大;28 d,鸡胸腺、脾脏和法氏囊指数均随饲粮Met水平呈显著正相关关系(P<0.05),且呈先升后降的趋势。其中,0.4% Met组脾脏和法氏囊指数最大,0.5% Met组胸腺指数最大。(3)饲粮Met水平未显著影响胰腺指数和十二指肠相对长度(P>0.05),显著影响蛋鸡十二指肠、空肠和回肠重量指数和空肠回肠长度指数(P<0.05)。随饲粮蛋氨酸水平升高,胰腺指数呈先升后降趋势,十二指肠、空肠和回肠重量指数和空肠、回肠长度指数均呈先降后升趋势。0.3% Met组十二指肠指数显著低于0.2%、0.5%和0.6% Met组(P<0.05);0.4% Met组的空肠指数显著低于其他Met组(P<0.05),0.5% Met组的空肠相对长度显著低于0.2%、0.3%和0.6% Met组(P<0.05);0.4% Met组的回肠指数显著低于0.6% Met组(P<0.05),0.3% Met组的回肠相对长度显著低于0.2%、0.5%和0.6% Met组(P<0.05)。(4)饲粮Met水平显著影响鸡血清尿素氮、尿酸和碱性磷酸酶水平(P<0.05),其中0.6% Met组的雏鸡血清的血清尿素氮显著高于0.2%、0.4%和0.5% Met组(P<0.05),且0.5% Met组血清尿素氮最低、碱性磷酸酶水平最高(P<0.05);0.6% Met组尿酸显著高于其他组(P<0.05);但饲粮Met水平未见显著影响鸡血清白蛋白、总蛋白(P>0.05)。5)通过对鸡体重和料重比二次曲线拟合得出饲粮Met最佳剂量为0.466%和0.507%,平均0.487%。【结论】综合鸡群增重、料重比、群体均匀度等经济指标、免疫指标、消化系统发育和血液生化指标,推荐0—4周龄京红蛋鸡饲粮蛋氨酸需要量为0.49%。
    研究简报
    蔗糖转运蛋白VvSUC11和VvSUC12累加作用对提高转基因甜菜含糖量的影响
    闫甜甜, 郭新勇, 向本春, 祝建波
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2455-2464.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.018
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    【目的】甜菜是重要的糖料作物,块根中的蔗糖含量是其品质的决定因子。利用基因工程技术将葡萄蔗糖转运蛋白基因(VvSUC11和VvSUC12)导入甜菜块根中,以了解蔗糖转运蛋白是否能提高甜菜的含糖量。【方法】利用葡萄蔗糖转运蛋白基因VvSUC11和VvSUC12构建的根特异性表达植物双价表达载体(pCAMBIA2301-SP1-VvSUC11-SP2-VvSUC12),通过农杆菌介导法转化到甜菜(Beta vulgaris L.)品种KWS-9103中。利用PCR和RT-PCR技术检测目的基因是否整合到甜菜中并表达。将获得的转基因甜菜和对照甜菜生根后移栽大田,对其叶片性状、相关的生理指标、块根重和含糖量进行测定。【结果】通过PCR和RT-PCR检测,获得13株转基因甜菜。测得转基因植株叶长、叶宽、叶柄长和叶片数量平均分别为25.16 cm、19.31 cm、29.17 cm和38.33个,与对照相比,叶宽增加31.81%,叶柄缩短16.61%,叶片数目增加17.04%,都存在极显著差异,而叶长增加1.68%,无显著差异;叶绿素a含量(1.31 mg•g-1)、叶绿素b含量(0.562 mg•g-1)和叶绿素总含量(1.87 mg•g-1)与对照无显著差异;叶中可溶性糖含量(14.59 mg•g-1)降低13.04%,与对照(16.51 mg•g-1)存在极显著差异,叶柄中可溶性糖含量(21.90 mg•g-1)增加3.36%,但与对照(21.6 mg•g-1)差异不显著;单株转基因甜菜的块根重和含糖量分别平均为3.067 kg和183.2 g•kg-1,与对照(2.894 kg)相比,块根增重5.91%,差异不显著,含糖量增加9.41%,与对照(167.5 g•kg-1)存在显著差异。说明转基因甜菜叶面积和叶片数的增加,扩大了其光合叶面积,同时叶柄缩短有利于提高糖分子从源叶到库的转运,促进甜菜块根的形成和加快糖分的积累。【结论】利用蔗糖转运蛋白VvSUC11、VvSUC12能够有效地提高转基因甜菜的含糖量。
    桑树硝酸还原酶基因MaNR的克隆及其表达分析
    王茜龄, 余亚圣, 杨艳, 李军, 刘长英, 吕蕊花, 余茂德
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2465-2475.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.019
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    【目的】以桑树栽培品种桂优62号为材料,克隆桑树硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)基因全长cDNA和DNA序列并分析其序列特征,在此基础上研究桑树硝酸还原酶基因在桑树细胞脱分化和分化过程中的表达特征以及影响因素,为进一步阐述硝酸还原酶在桑树生长发育中的作用机制奠定基础。【方法】基于单倍体川桑(Morus notabilis Schneid)基因组数据(http://morus.swu.edu.cn/morusdb)注释的scaffold570序列设计特异引物,硝酸钾处理桑树叶片48 h后使用RNAiso Plus(TaKaRa)和改良CTAB法提取总RNA及基因组DNA,分别以cDNA和DNA为模板,用RT-PCR法克隆获得桑树NR全长cDNA和DNA序列,运用生物信息学手段对推定的氨基酸序列进行分析。以桑胚轴为外植体,在无菌条件下,接种在不同氮源、生长调节物质的培养基中,通过桑树胚轴离体再生过程和real-time PCR方法研究硝酸还原酶基因在离体再生过程中的表达差异以及不同氮源、生长调节物质对NR表达的影响。【结果】克隆获得的桑树NR全长CDS序列,长2 730 bp,编码909个氨基酸,推导的蛋白质分子量为102.84 kD,等电点为6.76。基因组序列长5 142 bp,包含5个外显子和4个内含子,具有完整的5个结构域。通过氨基酸序列比对发现,其序列高度保守,与川桑NR序列同源性达95%,与蔷薇科果树NR序列同源性达78%。聚类分析表明,单子叶植物聚为一组,桑树与蔷薇科果树聚为一组。GenBank登录号分别为KF992020.1和KF992021.1。NR在桑根中表达量最高,叶中表达次之,茎中表达最少;谷氨酸显著提高NR在桑叶中的表达量,GA3显著提高NR在桑茎中的表达量。桑胚轴在单一的NH4+-N培养基中,不能被诱导出愈伤组织及丛生芽,在单一的NO3--N培养基中可以诱导出愈伤组织和丛生芽;但丛生芽继代培养在单一NH4+-N的培养基中和单一的NO3--N培养基中都可以生长。real-time PCR结果显示,NR在子叶和胚轴中的表达量高于胚根。桑胚轴在离体诱导愈伤组织和丛生芽分化过程中,NR的表达量逐渐增加,丛生芽形成后NR的表达量降低并趋于稳定。NH4+-N和NO3-N对NR在继代丛生芽中没有显著影响,谷氨酸对NR在继代丛生芽中有抑制作用,随着培养时间延长,丛生芽的NR相对表达量都降低。【结论】获得了桑树NR全长cDNA序列。硝态氮是桑胚轴诱导的必需营养因子,NR的表达受到桑树细胞脱分化和分化影响。
    浅层施肥对水稻苗期根系生长及分布的影响
    孙浩燕, 李小坤, 任涛, 丛日环, 鲁剑巍
    中国农业科学. 2014, 47(12):  2476-2484.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.12.020
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    【目的】研究水稻生长前期不同施肥深度对水稻根系生长及分布的影响,揭示浅层施肥对水稻苗期生长的重要作用,以期为水稻的合理施肥提供依据。【方法】本试验于华中农业大学盆栽场进行,采用盆栽土柱培养试验方式,设置不施肥和施肥深度1、5、10、15 cm 共5个处理,分别于播种后10、20、30和40 d取样4次,研究不同施肥深度对水稻苗期根系生物量、根系形态指标、根系总吸收面积及活跃吸收面积、根系分布及地上部生物量的影响。【结果】播种后10 d,各处理间无显著差异;播种后20 d,施肥深度1 cm处理水稻根系生物量、形态指标参数、根系吸收面积等指标均显著优于其它处理,具体表现为施肥深度1 cm>5 cm、10 cm、15 cm>不施肥处理(CK);地上部生物量也表现出相同趋势。播种后30 d,施肥深度1 cm处理的优势更加明显,与施肥深度5 cm相比,根系生物量、地上部生物量分别显著增加163.8%、121.5%。播种后40 d,地上部生物量表现为1 cm>5 cm>10 cm、15 cm>CK,施肥深度5 cm处理分别比10 cm、15 cm处理增加37.6%和34.6%。播种后40 d,根系分布结果显示,各处理均有60%以上根系分布于0—10 cm土层;施肥处理根系在各土层的生物量均显著高于不施肥处理,其中施肥深度1 cm处理的10—15 cm、15—20 cm根系分布比例显著高于其他处理,与施肥深度5 cm相比,增幅达26.1%和84.0%。【结论】不同施肥深度对水稻苗期根系生长及分布产生明显的影响。整个试验期间,施肥深度1 cm处理根系生物量、各形态指标参数及根系吸收面积都表现出明显优势,根系活力及下层根系比重均有所提高,有利于良好根系构型的建成。适宜的浅层施肥可以明显促进水稻生长前期根系生长发育,同时地上部生物量表现出显著的优势,这也是对根系生长及分布状况的积极响应。