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当期目录

    2015年 第48卷 第4期 刊出日期:2015-02-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻雄性不育突变体oss125的遗传分析及基因定位
    张文辉,严维,陈竹锋,谢刚,卢嘉威,刘东风,唐晓艳
    中国农业科学. 2015, 48(4):  621-629.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.01
    摘要 ( 380 )   HTML ( 1 )   PDF (1772KB) ( 1075 )   收藏
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    【目的】对水稻甲磺酸乙酯(EMS)诱变产生的雄性不育突变体oss125进行遗传分析,并利用改进的MutMap方法克隆突变基因,为进一步探讨该基因功能及在农业生产上的应用奠定基础。【方法】用化学诱变剂EMS处理籼稻品种黄华占,通过观察表型,从突变体库中筛选出一株雄性不育突变体,记为oss125。将oss125与野生型黄华占进行杂交,调查F1的育性和F2群体的育性分离情况。随机挑取F2中30个雄性不育表型的株系,提取DNA后等量混合形成DNA池,采用Illumina Hiseq 2000进行高通量测序。利用改进的MutMap方法分析测序数据获得候选突变位点,并进一步采用高分辨率溶解(HRM)方法确定突变基因与不育表型的连锁关系。对候选基因进行序列分析,同时利用RT-PCR分析该候选基因的表达模式。【结果】oss125突变体在营养生长期表型与野生型黄华占相同,进入生殖生长后,花粉经1% I2-KI染色显示,以碘败为主(85%),15%能正常染色,但植株表现为完全雄性不育。oss125作为花粉受体与野生型黄华占杂交能够正常结实,F1表现为可育,F2群体的可育植株与不育植株分离比为3﹕1,表明雄性不育表型由1对隐性核基因控制。利用改进的MutMap方法分析突变体测序数据,得到4个候选位点,其中3个位于基因间区,1个位于OsRPA1a的第二个外显子区,编码区A663位点突变为C,导致其编码的氨基酸从谷氨酰胺(Q)突变成脯氨酸(P),HRM分析显示该突变与雄性不育性状紧密连锁。【结论】OsRPA1a是控制突变体oss125表型的基因,OsRPA1a编码区A663位点突变为C,导致花粉发育异常,植株表现为雄性全不育,但雌性发育正常。OsRPA1a参与水稻雄配子和雌配子发育过程,为水稻减数分裂和体细胞DNA修复所必需。前人报道OsRPA1a的T-DNA插入突变体表现为雌性全不育而雄性半不育,但oss125突变体表现为雄性全不育而雌性可育,说明该基因控制雄性发育和雌性发育的功能可能分布在蛋白质的不同区域,oss125突变体中的OsRPA1a点突变可能坐落于雄性发育功能区,不影响雌性发育功能。
    利用RNA-Seq鉴定甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因
    卢坤,张琳,曲存民,梁颖,唐章林,李加纳
    中国农业科学. 2015, 48(4):  630-645.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.02
    摘要 ( 443 )   HTML ( 1 )   PDF (2408KB) ( 1411 )   收藏
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    【目的】利用RNA Sequencing(RNA-Seq)技术比较2种不同生长条件下甘蓝型油菜苗期叶片转录组,鉴定油菜叶片干旱胁迫应答相关基因,从转录组水平揭示油菜适应干旱胁迫环境的分子机制。【方法】提取正常生长(ZY)和自然失水处理(ZY8D)的六叶期甘蓝型油菜中油821的叶片总RNA,以Illumina Hiseq 2000平台进行RNA-Seq分析。利用NGSQCTookit v2.3.3去除低质量和包含模糊碱基的reads。以甘蓝型油菜亲本物种白菜染色体v1.5和甘蓝Scaffold v1.0为参考序列,采用TopHat2-Cufflinks-Cuffmerge-Cuffdiff标准流程进行差异表达基因(differential expressed genes,DEGs)筛选。对上调和下调DEGs分别采用Cytoscape v3.1.0中的BiNGO和KOBAS2.0进行基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)代谢途径富集分析。选择上调和下调DEGs各3个,以实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)验证RNA-Seq结果的可靠性。【结果】过滤低质量reads后,ZY和ZY8D分别保留了26 192 312和28 378 899对高质量reads用于DEGs筛选,其中86.6%和85.8%的reads能准确比对到参考序列上,说明RNA-Seq结果和参考序列可靠。DEGs鉴定结果表明3 657个基因受干旱胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因1 431个,下调表达基因2 226个。GO富集分析发现上调表达基因主要与非生物胁迫响应和化学刺激响应相关,其中,参与水分胁迫响应和脱落酸(abscisic acid,ABA)刺激响应的基因分别有127和141个,而下调表达基因与植物病原菌防御、蛋白激酶活性和水杨酸(salicylic acid,SA)刺激相关。KEGG富集分析表明上调表达基因主要富集于苯丙烷和类胡萝卜素的生物合成及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物-病原菌互作和植物激素ABA、SA和茉莉酸(jasmonic acid,JA)信号转导途径。qRT-PCR检测6个DEGs的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。【结论】RNA-Seq分析鉴定出3 657个甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因。GO和KEGG代谢途径分析明确了差异表达基因富集的分子功能与代谢途径。
    种子活力与萌发的生理与分子机制研究进展
    李振华,王建华
    中国农业科学. 2015, 48(4):  646-660.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.03
    摘要 ( 362 )   HTML ( 5 )   PDF (870KB) ( 1254 )   收藏
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    种子活力形成于种子发育的脱水阶段,与以往理解不同,近来研究表明种子脱水不仅仅是一个简单的失水过程,脱水与萌发存在一些相同的基因表达和代谢特征。萌发始于吸水膨胀,种子代谢恢复,胚根突破胚乳和种皮等外围包被组织完成萌发。种子萌发的质量关键在于储藏的mRNA的质量,另外,蛋白质稳定性和DNA完整性影响萌发的表型。激素作为一种信号小分子物质,浓度极小甚至是趋于零时对种子萌发仍具有非常重要的作用,近年来研究表明ABA/GAs的阈值范围调控种子休眠与萌发,其中,ABA几乎作用于种子萌发的全部过程,GA的作用并不像ABA那样广泛,主要在胚根突出时发生作用,且ABA和GA彼此抑制对方的合成与分解代谢基因,它们均可调控α-淀粉酶基因的转录。除ABA和GA外,近来发现AUX参与调控种子的休眠与萌发,其对胚根突出的调控比对子叶开展更加精细,AUX信号与ABA信号存在交叉,AUX通过其响应蛋白ARF10/16间接调控ABA信号通路中ABI3的稳定性来调控拟南芥种子休眠与萌发。与光照条件下相比,在土壤中萌发的幼苗将形成一个特异性的组织“顶钩”,它的主要作用是在幼苗“顶土”时保护顶端分生组织,“顶钩”形成与生长素的不均匀分布有关。为了提高种子活力,引发技术被运用于生产,引发的关键在于控制种子“萌而未发”,在“回干窗口”内及时脱水,引发过程中种子储藏的mRNAs和蛋白已经执行功能,回干后这种分子机制被“牢记”,再吸胀的种子可以迅速整齐的萌发。除毒害分子外,ROS还作为信号分子参与调控种子休眠释放、胚乳松弛和贮藏物动员,且其与激素分子ABA和GA等存在交互作用,ROS还参与蛋白的翻译和翻译后修饰调控种子萌发吸水和贮藏物动员。在种子萌发过程中,甲硫氨酸代谢是代谢核心,其代谢产物广泛参与调控种子萌发的一些生理生化反应,如:DNA的合成,蛋白质的稳定性,染色体结构的形成和重塑,生物素的合成等,另外还与激素分子ABA、GA、ETH和CTK及活性氧活性(氮)存在交互作用。近来还发现甲硫氨酸亚砜还原酶决定种子的寿命,它可能是种子活力的一个新的分子标记。本文将围绕上述内容对国内外研究现状进行综述,并对今后的研究热点,种子“提早”收获的感官依据,高活力种子田间出苗差异的分子机制,生长素在胚根突出时的重要作用,甲硫氨酸代谢,种子活力检测方法的选择等内容进行了展望。
    耕作栽培·生理生化
    不同覆膜方式对旱作冬小麦耗水特性及籽粒产量的影响
    杨长刚,柴守玺,常磊,杨德龙
    中国农业科学. 2015, 48(4):  661-671.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.04
    摘要 ( 367 )   HTML ( 1 )   PDF (435KB) ( 547 )   收藏
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    【目的】研究黄土高原雨养条件下,不同地膜覆盖方式对冬小麦耗水特性、产量和休闲期土壤水分补给的影响,为促进增产和提高水分利用效率提供理论依据。【方法】2008—2009和2009—2010年小麦生长季,设置全膜覆土穴播(A)、全膜覆盖穴播(B)、垄膜沟播(C)和露地条播(CK)4种不同栽培模式,测量不同处理的土壤贮水量、耗水量、产量和水分利用效率。【结果】全膜穴播可使冬小麦增产64.4%—79.1%,水分利用效率提高22.1%—24.0%,达到11.9—16.6 kg·hm-2·mm-1;全膜覆土穴播可增产43.4%—44.4%,水分利用效率提高8.8%—14.6%,达到11.0—14.8 kg·hm-2·mm-1;垄膜沟播可增产37.0%—39.3%,水分利用效率提高4.2%—4.4%,达到10.0—14.2 kg·hm-2·mm-1。主要原因是,地膜覆盖可增加冬小麦拔节前0—200 cm土层贮水量,提高拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进生育期对土壤贮水的利用,同时干旱年份可促进冬小麦利用深层土壤水分,最终提高冬小麦成熟期的生物量和籽粒产量;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。冬小麦产量与生育期耗水量呈显著正相关(r=0.96*)。覆膜的高产建立在高耗水基础上,但通过休闲期水分补充,地膜茬0—200 cm土层水分在冬小麦秋播前可恢复到露地水平。覆膜处理间的耗水差异远小于覆膜与露地间的差异。综合考虑产量、经济效益和田间操作难易程度,全膜覆土穴播一次覆膜可多茬使用,节省地膜成本,田间操作简单,经济效益高,是本试验条件下的最优栽培方式。【结论】全膜覆土穴播是西北黄土高原旱地小麦兼顾高产高效的栽培模式。
    夜间低温对白菜型冬油菜光合机构的影响
    刘自刚,孙万仓,方彦,李学才,杨宁宁,武军艳,曾秀存,王月
    中国农业科学. 2015, 48(4):  672-682.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.05
    摘要 ( 278 )   HTML ( 1 )   PDF (1778KB) ( 398 )   收藏
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    【目的】探讨夜间低温对白菜型冬油菜叶片光合机构的影响机理及品种间差异。【方法】采用人工气候室内模拟夜间低温对白菜型冬油菜幼苗叶片气孔形态、叶绿体超微结构、光合特性及产物分配与积累的影响。【结果】昼/夜温度为20℃/10时,与弱抗寒品种天油2号相比,超强抗寒品种陇油7号生长点较低,株型匍匐,叶色深,叶绿素含量、胞间CO2 浓度(Ci)、叶片净光合速率(Pn)处于同一显著水平。当夜间温度降至5℃处理7 d后,不同抗寒品种气孔导度(Gs)、CiPn下降,叶绿素含量、根/冠升高,表明低夜温下不同品种均有更多光合产物被优先输送到根部;天油2号叶片叶缘、叶尖呈卷曲状或水渍斑状,表现明显冻害症状,陇油7号叶色加深,叶片平展,生长点下陷,未见冻害;夜温降低处理后白菜型冬油菜叶片叶绿素均升高,不同品种叶绿素升高幅度明显不同,天油2号比对照升高6.0%,陇油7号升高9.6%;此时,天油2号大部分气孔关闭或半关闭,其叶片胞间Ci高于陇油7号,GSPn显著低于陇油7号,表明在夜间温度为5℃时,天油2号光合作用受到显著抑制,非气孔限制是引起其光合效率降低的主要原因;而陇油7号在5℃低夜温条件下,叶片气孔大部分仍保持开放,叶片PnCi虽略有下降,但与对照(昼夜温度为20℃/10)处于同一显著水平,在5℃低夜温条件下仍保持较高的光合能力。昼/夜温度为20℃/10时,白菜型冬油菜叶绿体紧贴细胞内壁整齐排列,基粒片层垛堞整齐紧密,基质片层整齐有序,叶绿体外形呈梭状或单面凹透镜形,内含淀粉颗粒,陇油7号淀粉粒数量和直径均大于天油2号;当昼/夜温度降为20℃/-5时,天油2号下部叶片已全部干枯,持绿叶片叶出现水渍状冻害,陇油7号心叶深绿色,下部叶变黄,但叶片平展,叶面呈块状泛红;天油2号相邻叶绿体融合、叶绿体外膜破裂、释放出內溶物,基粒溶解、基质片层断裂,叶绿体膜有序结构完全损坏;陇油7号叶绿体外膜完整清晰,保持部分基粒结构,基质片层结构较完整,其内仍有少量淀粉粒存在;-5℃低夜温处理后冬油菜不同品种Ci升高,叶绿素含量、GsPn下降;但不同品种叶绿素含量、气体交换参数等存在显著差异,天油2号叶绿素含量显著低于陇油7号,其Pn迅速降低到0.210 μmol CO2·m-2·s-1,比对照下降256.2%,陇油7号Pn为0.434 μmolCO2·m-2·s-1,是天油2号的2.06倍,在-5℃低夜温处理后陇油7号仍有较高的光合速率;陇油7号根/冠显著高于天油2号,表明陇油7号更多光合物质被优先输送到根部保存。【结论】低夜温造成白菜型冬油菜叶绿体光合膜结构损伤,引起叶片Pn降低,昼/夜温度为20℃/5时,Pn的下降主要与气孔限制相关,而昼/夜温度为20℃/-5时,Pn下降主要由非气孔限制引起。
    植物保护
    烟草和水稻中水稻条斑病菌过敏反应激发子SsbX互作因子的鉴定
    孙玉静,马文秀,蔡璐璐,刘良,邹丽芳,陈功友
    中国农业科学. 2015, 48(4):  683-694.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.06
    摘要 ( 291 )   HTML ( 1 )   PDF (4795KB) ( 655 )   收藏
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    【目的】水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola)中单链DNA结合蛋白(single-stranded DNA-binding protein,SsbX)通过病原菌 III 型分泌系统(type-III secretion system, T3SS)分泌,在非寄主植物烟草上产生过敏反应(hypersensitive response,HR),研究旨在明确SsbX激发烟草产生HR的机理。【方法】将水稻条斑病菌RS105菌株注射水稻和烟草叶片,应用CreatorTM SMARTTM cDNA文库构建试剂盒构建水稻和烟草cDNA文库,借助pGADT-SfiAB载体上特殊酶切位点SfiⅠ,酶切检测水稻和烟草cDNA文库质量;以SsbX为诱饵,通过酵母双杂交技术(Y2H)从水稻和烟草cDNA文库中筛选在SD/-Ade/-Leu/-Trp/-His培养基上能够生长的阳性克隆;并利用β-gal试验验证阳性克隆;序列测定后,使用MEGA 4序列分析软件,并利用邻位相连法(neighbor-joining,NJ)对筛选获得的互作因子进行同源序列和系统进化树分析;利用荧光双分子互补试验(BiFC)于488 nm处黄色激发光和520—550 nm透射光、20×物镜下,在激光共聚焦显微镜(Leica TCS SP5-II)观察SsbX与烟草和水稻中互作因子的互作位点。【结果】水稻和烟草cDNA文库构建和质量检测结果显示,随机挑选20个克隆中水稻来源的cDNA插入在pGADT-SfiAB载体上,平均片段大小1.0 kb;随机挑选20个克隆中烟草来源的cDNA均插入在pGADT-SfiAB载体上,平均片段大小1.2 kb,说明水稻和烟草的cDNA文库构建质量较好;Y2H和β-gal试验结果显示,SsbX可与烟草和水稻的ADF2(actin-depolymerization factor 2)蛋白互作,使酵母AH109能够在SD/-Ade/-Leu/-Trp/-His平板上生长,并且β-gal染色显示为蓝色。水稻OsADF2编码139氨基酸,蛋白质分子量为15.9 kD,而烟草NbADF2编码137氨基酸,蛋白质分子量为15.8 kD,两者同源性达69.02%。同源性以及系统进化树分析显示,植物中ADF2广泛存在,同源性高达60%以上。双子叶植物烟草和拟南芥的ADF2同源性最高,相似性达69.05%;单子叶禾本科植物水稻和狗尾草的ADF2同源性最高,相似性为88.81%。BiFC试验结果显示,在488 nm波长的激光共聚焦显微镜下,仅SsbX和OsADF2以及SsbX和NbADF2共同存在时,可在烟草细胞膜上显示黄色荧光,与阳性对照显示黄色荧光一致,说明SsbX可与OsADF2或NbADF2 互作,互作位点发生在植物细胞膜上。【结论】通过T3SS分泌的水稻条斑病菌中的SsbX,在植物细胞膜上与ADF2互作,从而激发植物的免疫性。这为进一步揭示SsbX如何激发植物产生HR的机制提供了依据。
    β1-和β2-微管蛋白基因在赤霉病菌抗多菌灵中的作用
    曾凡松,尹合兴,史文琦,汪华,杨立军,龚双军,张学江,向礼波,喻大昭
    中国农业科学. 2015, 48(4):  695-704.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.07
    摘要 ( 209 )   HTML ( 3 )   PDF (1383KB) ( 342 )   收藏
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    【目的】揭示β1-微管蛋白基因(β1-tub)和β2-微管蛋白基因(β2-tub)在赤霉病菌(Gibberella zeae)对多菌灵的抗性过程中所起的作用。【方法】采用PCR克隆测序法测定Js449(EC50=7.911 μg·mL-1)、Js462(EC50=6.515 μg·mL-1)、Js484(EC50=5.031 μg·mL-1)、Js506(EC50=8.455 μg·mL-1)和Js519(EC50=6.280 μg·mL-1)等5个多菌灵抗性菌株的α-、β1-、β2-、γ-tub序列,并与敏感菌株HG-1(EC50=0.552 μg·mL-1)进行比对。采用实时荧光定量PCR(qPCR)测定β1-tub和β2-tub在多菌灵胁迫下的抗性菌株Js506中的相对表达量。构建β1-tub和β2-tub的超量表达载体,分别在HG-1中表达。运用split PCR获得含有潮霉素磷酸转移酶基因和目标基因的融合片段,并对Js506进行原生质体转化,通过同源重组获得β2-tub的敲除体和互补体。对菌株Js506、HG-1及其突变体分别进行多菌灵敏感性测定、菌落生长观察和致病力测定。【结果】基因比对结果表明,5个抗性菌株的α-、β1-、γ-tub基因序列与敏感菌株的一致。对β2-tub序列比对结果表明,Js449、Js462和Js506菌株的第167位氨基酸由苯丙氨酸(Phe)变为酪氨酸(Tyr)。Js484菌株的第200位氨基酸由苯丙氨酸(Phe)变为酪氨酸(Tyr)。Js519菌株的第198位氨基酸由谷氨酸(Glu)变为谷氨酰胺(Gln)。5 μg·mL-1多菌灵能诱导Js506菌株的β1-tub表达量显著上调(P<0.05)。10 μg·mL-1的多菌灵对Js506菌株的β2-tub表达量影响不显著。β1-tub的超量表达使HG-1突变体的EC50增加至2.839 μg·mL-1,抗药性显著增强(P<0.05)。β2-tub超量表达突变体的抗性水平与野生型菌株无显著差异。对Js506菌株的β2-tub进行敲除试验,分别获得了2个转化体(△β2tub-Js506-1、△β2tub- Js506-2),经潮霉素抗性筛选、PCR和Southern杂交验证,确认2个转化体均不含有β2-tub。与野生型菌株Js506相比,敲除体△β2tub-Js506-1(EC50=0.078 μg·mL-1)和△β2tub-Js506-2(EC50=0.072 μg·mL-1)对多菌灵均表现为超级敏感,且菌落生长变慢,致病力显著下降(P<0.05)。对△β2tub-Js506-1进行互补转化获得了2个互补体,β2tub-Js506-C1(EC50=7.521 μg·mL-1)和β2tub-Js506-C2(EC50=7.243 μg·mL-1),2个互补转化体均使敲除体△β2tub- Js506-1基本恢复了抗性、菌落生长速率和致病力。【结论】5个赤霉病菌菌株对多菌灵的抗性与β2-tub的第167、198、200位密码子突变有关,与α-、β1-和γ-tub序列的突变无关。β1-tub在多菌灵胁迫下诱导表达,且β1-tub的超量表达能增强赤霉病菌对多菌灵的抗性。β2-tub是小麦赤霉病菌对多菌灵抗性所必需的,β1-tub和β2-tub均能影响赤霉病菌对多菌灵的抗性。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响
    侯晓娜,李慧,朱刘兵,韩燕来,唐政,李忠芳,谭金芳,张水清
    中国农业科学. 2015, 48(4):  705-712.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.08
    摘要 ( 359 )   HTML ( 1 )   PDF (382KB) ( 661 )   收藏
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    【目的】研究生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成、稳定性以及不同粒级团聚体有机碳分布的影响,为砂姜黑土黏板障碍因子改良和合理培肥制度建立提供科学依据。【方法】在光照培养室内用砂姜黑土进行的培养试验,试验设置4个处理:对照(不施有机物料,CK)、单施生物炭(5%生物炭,B)、单施秸秆(1.5%玉米秸秆,S)和生物炭与秸秆配施(5%生物炭+1.5%的玉米秸秆,BS)。培养6个月后采集土壤样品,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定各粒级土壤团聚体有机碳含量。【结果】不同有机物料处理对>2 mm团聚体含量影响较大,其中施用秸秆显著提高了该粒级团聚体含量。单施生物炭有利于0.053—0.25 mm粒级团聚体含量的增加;施用秸秆有利于0.5—2 mm团聚体含量的增加,较对照显著增加14%—68%。单施生物炭对平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和大于0.25 mm团聚体含量(R0.25)无显著影响,单施秸秆和生物炭与秸秆配施则显著提高了MWDGMD和R0.25。同时,各有机物料施用都显著降低了团聚体分形维数(D)。与对照相比,各有机物料处理土壤有机碳含量都显著提高,其中生物炭与秸秆配施处理含量最高,较对照提高了160%。各有机物料处理不同粒级团聚体中有机碳含量也显著提高,与对照相比,各粒级有机碳含量提高了54%—353%。随土壤粒径的增大,添加生物炭处理不同粒级团聚体有机碳含量分布呈现“V”型趋势,单施秸秆处理呈逐渐增加趋势。大团聚体有机碳的贡献率为S处理>BS处理>CK处理>B处理,微团聚体则表现出相反的规律。0.5—1 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,为6%—33%。【结论】单施生物炭对土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性的影响不显著,而生物炭与秸秆配施不仅能提高土壤大团聚体含量,增加土壤团聚体的稳定性,而且提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,改善了土壤性状。相比之下,生物炭与秸秆配施是改善砂姜黑土结构和提升碳水平的最佳培肥措施。
    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 )   HTML ( 1 )   PDF (550KB) ( 8828 )   收藏
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    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。
    园艺
    菜豆毒性分析及毒性预测模型建立
    李佳楠,杨薇,彭娜,陈禅友
    中国农业科学. 2015, 48(4):  727-734.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.10
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    【目的】从细胞水平分析不同品种菜豆对小鼠细胞的毒性,建立菜豆毒性预测模型,为菜豆低毒品种选育提供依据。【方法】选取已测定抗营养因子含量的27个品种的菜豆,通过匀浆、离心、超滤浓缩制备菜豆浸提液。分离小鼠脾脏淋巴细胞,利用MTS法分析菜豆浸提液对小鼠淋巴细胞存活率的影响。结合27个菜豆品种的抗营养因子含量,以小鼠细胞生长影响率为依变量,抗营养因子含量为自变量,SPSS软件强行进入4个变量,得到多元回归方程,并经逐步回归分析,最终得到一元回归方程,从而建立菜豆毒性预测模型。以小鼠进行急性毒性试验,验证菜豆毒性预测模型的可行性:选择高、中、低3个毒性等级共6个菜豆品种,采用经口灌胃的方式处理小鼠,以灌胃菜豆浸提液的小鼠为试验组,灌胃生理盐水的小鼠为阴性对照组,灌胃菜豆植物凝集素标准品的小鼠为阳性对照组,观察各组小鼠死亡情况,统计一周内小鼠死亡率,解剖观察各组小鼠脏器改变,并取各组小鼠肝脏、脾脏、肾脏、胃、小肠等器官组织制备病理切片,经HE染色后于倒置显微镜下进行病理分析。【结果】MTS检测结果显示,27个菜豆品种的浸提液对小鼠淋巴细胞生长均有不同程度影响,影响率最低为13.77%,最高为85.23%,且不同菜豆品种浸提液对小鼠淋巴细胞影响率差异显著;此外,菜豆植物凝集素的含量是菜豆浸提液对小鼠淋巴细胞生长的主要影响因素。结合抗营养因子含量测定结果,得到多元回归方程Y=-20.88+4.902X1+0.258X2-3.506X3+18.298X4,经逐步回归分析,最终得到一元回归方程Y=30.837+4.5X1,建立了菜豆毒性预测模型。小鼠急性毒性试验结果表明,菜豆浸提液对小鼠一周内致死率与其对小鼠淋巴细胞生长影响率呈正相关,高温灭活后的致死试验表明菜豆鲜荚的主要致死成分为蛋白类物质。灌胃后的试验组小鼠在生理行为表现上与阳性对照组小鼠一致,均呈现行动迟缓、皮毛暗淡无光、眼微睁无神、食欲减退、轻微腹泻症状。解剖小鼠发现试验组与阳性对照组小鼠肝脏发白或伴有淤血点,脾脏肿大、肠胃水肿、薄膜紧张、肾脏水肿。病理分析表明试验组小鼠与阳性对照组小鼠各脏器的组织细胞均有病理改变,主要表现为局部水肿充血、炎性浸润以及部分细胞坏死,小鼠急性毒性试验结果说明,建立的菜豆毒性预测模型可用于菜豆毒性水平预测。【结论】建立了菜豆毒性预测模型,通过动物实验验证了其可行性,为从大量样本中选育低毒菜豆品种提供了依据和方法。
    梨CBL基因家族全基因组序列的鉴定及非生物胁迫下的表达分析
    许园园,蔺经,李晓刚,常有宏
    中国农业科学. 2015, 48(4):  735-747.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.11
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    【目的】最近在植物中发现了一类Ca2+传感蛋白——类钙调磷酸酶B亚基蛋白CBL(calcineurin B-like proteins),CBL及其靶蛋白CIPK(CBL-interacting protein kinase)构成CBL/CIPK信号网络系统,在植物干旱、盐渍、低温等逆境胁迫应答中起重要作用。鉴定梨基因组中CBL家族基因成员,对其基因进化、结构与表达特征进行分析,为植物CBL基因功能分析与利用提供依据。【方法】通过生物信息学手段,结合梨基因组注释信息,鉴定梨CBL家族成员序列信息;利用MEGA6.0程序进行多序列比对、分类并构建系统进化树;利用per1程序、GSDS工具以及Clustal X软件进行基因结构与保守性分析;通过qRT-PCR技术进行多种非生物胁迫处理下PbCBLs表达分析。【结果】成功鉴定出7个CBL家族成员,基因结构预测表明PbCBL9含5个内含子,其余PbCBLs均含有7—8个内含子;预测的PbCBLs均含4个EF-hand功能域,且相邻EF-hand功能域之间氨基酸数目非常保守;通过系统发育树分析,将7个PbCBLs分为2类;qRT-PCR技术进行不同胁迫处理下杜梨叶片PbCBLs的表达分析,结果表明,在NaCl胁迫下,PbCBL1表达量6 h降至最低,24 h则明显升高;与之相反,PbCBL2和PbCBL3的表达量在6 h达最高,24 h最低;PbCBL4和PbCBL8表达量在3 h明显增加,随后表达量下降;PbCBL9表现明显的上调趋势,24 h达到最大;PbCBL10则在6 h表达量最高。10%(w/v)PEG6000胁迫处理下,PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8表达量上调,PbCBL1表达量下调;PbCBL3、PbCBL9和PbCBL10表达量均在6 h最低,12 h和24 h较6 h明显升高,PbCBL3和PbCBL10于24 h表达量达到最高,而PbCBL9在12 h表达量最高。4℃低温处理下,PbCBL2、PbCBL4、PbCBL8表达量上调;而PbCBL1和PbCBL3表达量下调;PbCBL9和PbCBL10表达量表现上下波动的变化趋势,均在3 h有明显增加,随后显著降低。42℃高温胁迫处理下,PbCBL1、PbCBL3和PbCBL4表达量下调;PbCBL2表达量整体上调,6 h达到最高;PbCBL8、PbCBL9和PbCBL10总体呈现相同的变化趋势,在3 h表达量达到最高,随后明显下降。ABA处理下,PbCBL3和PbCBL10表达量下调,PbCBL2与PbCBL8表达量上调;PbCBL1在6 h表达量最高;PbCBL4和PbCBL9表达量呈现相似的变化趋势,3 h明显升高,随后下降,24 h时最低。【结论】成功鉴定的7个候选PbCBLs中,2个基因(PbCBL8和PbCBL9)受盐胁迫诱导表达,3个基因(PbCBL2、PbCBL4和PbCBL8)分别受干旱、低温与ABA诱导表达。PbCBL2在高温胁迫下被强烈诱导可能意味着其在高温应答中发挥重要作用。
    新疆杏品种(系)遗传多样性分析及DNA指纹图谱库构建
    刘娟,廖康,曼苏尔·那斯尔,孙琪,刘欢,贾杨
    中国农业科学. 2015, 48(4):  748-758.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.12
    摘要 ( 250 )   HTML ( 1 )   PDF (1157KB) ( 429 )   收藏
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    【目的】从ISSR分子标记水平分析新疆主栽杏品种(系)的遗传多样性和亲缘关系,构建新疆杏品种(系)的DNA指纹图谱数据库,为杂交育种、品种鉴定和品种分类提供理论依据。【方法】从供试样品中选取表型差异较大的6份材料对100个ISSR引物进行筛选,最终筛选出条带清晰、主带明显、多态性丰富、能够稳定重复且对品种具有较高鉴别力的ISSR特征引物,对48个新疆杏品种(系)进行扩增,采用POPGENE version 1.32软件计算多态性位点数、多态性位点百分率、观测等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Nei’s多样性指数(H)和Shannon信息指数(I),及各材料间的Nei’s遗传相似系数(GS)和遗传距离(GD),并利用NTSYS pc version 2.10e 软件根据Nei’s遗传相似系数采用UPGMA方法进行聚类,以此分析遗传多样性和亲缘关系;利用4个引物特异位点的不同组合及Gel2.0指纹图谱自动识别系统鉴别48个新疆主栽杏品种(系),并利用Gel2.0构建主栽杏品种(系)的DNA指纹图谱库。【结果】从100个ISSR引物中筛选到重复性好、多态性丰富的4个引物作为特征引物,分别为UBC809、UBC836、UBC844和UBC850,共扩增出78个位点,其中73个为多态性位点,平均多态性位点百分率为93.13%,其中引物UBC844多态性位点百分率最高,为100.00%;48个新疆主栽杏品种(系)的观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s基因多样性和Shannon信息指数的平均值分别为1.9313、1.4368、0.2622和0.4028,说明各品种(系)的遗传多样性相对较丰富。‘黄肉油杏’和‘大五月杏’的遗传相似系数为0.8846,遗传距离为0.1226;‘库曼提’和‘索格佳娜丽’的遗传相似系数为0.5641,遗传距离为0.5725。将4个引物两两组合起来,可快速、准确地鉴别46个杏品种(系),只有‘辣椒杏’和‘伊犁阿克玉吕克’需要3个引物组合才能鉴别出来,利用这4个ISSR特征引物通过Gel2.0指纹图谱自动识别系统构建了48个杏品种(系)的DNA标准指纹图谱数据库。【结论】新疆主栽杏品种(系)的遗传多样性较丰富,亲缘关系相对较近,‘黄肉油杏’和‘大五月杏’的亲缘关系最近,‘库曼提’和‘索格佳娜丽’的亲缘关系最远;且ISSR标记适于新疆主栽杏品种的遗传多样性、亲缘关系分析及构建DNA指纹图谱库;指纹图谱库的建立为杏品种(系)的鉴定及品种真实性和纯度奠定了基础,为新品种登记、注册和品种知识产权保护等提供科学依据。
    贮藏·保鲜·加工
    发芽-挤压-淀粉酶协同处理对速食糙米粉品质特性的影响
    张冬媛,邓媛元,张名位,马永轩,张雁,魏振承,张瑞芬,刘磊,唐小俊,遆慧慧
    中国农业科学. 2015, 48(4):  759.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.13
    摘要 ( 238 )   HTML ( 1 )   PDF (416KB) ( 457 )   收藏
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    【目的】探讨发芽-挤压膨化-高温α-淀粉酶协同处理对速食糙米粉的冲调性、流动性、色度、风味和淀粉消化性能等品质特性的影响,为高品质速食糙米食品的加工提供理论依据。【方法】糙米经发芽处理后采用高温α-淀粉酶辅助挤压膨化协同处理(Extrusion-Germinated Brown Rice-Enzyme,EGBRE),以糙米发芽直接挤压膨化处理(Extrusion-Germinated Brown Rice,EGBR)、糙米不发芽分别采用高温α-淀粉酶辅助挤压膨化协同处理(Extrusion-Brown Rice-Enzyme,EBRE)和直接挤压膨化处理(Extrusion-Brown Rice,EBR)3种方式作为对照,分别比较分析糙米粉的水溶性指数、吸水性指数、冲调结块率、分散时间、粘度以及其色度、挥发性物质、淀粉消化性能等品质特性,并进行整体感官评分。【结果】高温α-淀粉酶处理能显著提高糙米粉的溶解性,其中,EGBRE较EGBR水溶性指数提高2.11倍,EBRE较EBR水溶性指数提高2.55倍;而发芽处理对糙米粉的溶解性影响不显著。高温α-淀粉酶处理能显著降低糙米粉冲调后的粘度,其中,EGBRE较EGBR粘度下降60.0%,EBRE较EBR粘度下降31.3%;而发芽处理对糙米糊粘度影响不明显。高温α淀粉酶处理还能显著增加糙米粉中挥发性物质总量,而发芽处理能降低其脂质氧化产物的含量。发芽、挤压膨化和高温α-淀粉酶三者协同处理能显著降低糙米粉的冲调结块率、缩短分散时间,其中,EGBRE较EGBR、EBRE和EBR的冲调结块率分别下降55.4%、74.8%和84.0%,分散时间分别缩短27.2%、17.3%和52.5%。同时,发芽-挤压-淀粉酶协同处理能显著影响糙米粉的休止角,改善粉体流动性能,但会适当提高粉体的色度。此外,发芽-挤压膨化-高温α-淀粉酶协同处理较直接挤压膨化处理,糙米粉中快消化淀粉比例显著提高,抗性淀粉比例显著降低。【结论】发芽-挤压-淀粉酶协同处理可以显著改善速食糙米粉的品质特征与冲调性,降低结块率,缩短分散时间,降低冲调粘度,提高淀粉的消化性能,适当增加挥发性风味物质含量。
    模拟胃液对Pena 1及其抗原表位免疫原性的影响
    赵鑫,高美须,牟慧,沈月,王志东
    中国农业科学. 2015, 48(4):  769-777.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.14
    摘要 ( 223 )   HTML ( 1 )   PDF (1119KB) ( 359 )   收藏
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    【目的】Pen a 1是虾中的主要过敏原,已知其5个抗原表位在过敏反应中起着决定性的作用。用全蛋白抗体和表位特异性抗体,检测Pen a 1经体外模拟胃液(simulated gastric fluid,SGF)消化后其抗原表位免疫原性的变化情况,为研究人体消化对Pen a 1的影响机理及脱敏食品的制备提供理论依据。【方法】以刀额新对虾(metapenaeus ensis)为原材料,提取纯化虾过敏原Pen a 1,采用Fmoc化学法合成Pen a 1抗原表位的5个多肽片段(No.1—No.5),分别与载体蛋白KLH和牛血清蛋白BSA偶联制备人工免疫原和包被原。用Pen a 1和制备的多肽免疫原免疫新西兰纯种白兔获得全白蛋抗体和特异性表位抗体。参照美国药典模拟人体胃液的条件消化处理Pen a 1,利用SDS-PAGE和Tricine-SDS-PAGE观察消化后Pen a 1分子量变化;通过免疫印迹(Western-blot)定性观察Pen a 1消化后生成的新蛋白片段与各抗体的结合情况;再经竞争抑制酶联免疫吸附试验(ci-ELISA)定量检测消化后的Pen a 1和表位多肽与各抗体结合能力,从而得出Pen a 1经SGF消化后各抗原表位免疫原性的变化程度。【结果】SDS-PAGE结果显示Pen a 1随SGF消化时间的延长逐渐被降解,在22 kD处生成一些较稳定的新蛋白片段,Tricine-SDS-PAGE结果表明在1.7—18 kD之间无新蛋白片段生成。Western-blot表明消化后分解生成的小分子蛋白与六种抗体发生不同程度结合,其中全蛋白抗体和No.4抗体几乎与生成的所有小分子蛋白结合,在22 kD左右处生成的稳定新蛋白片段均与No.3、4、5抗体有较强的结合,而与No.1、2抗体结合较弱甚至无结合,表明该蛋白携带No.3、4、5表位,而基本无No.1、2表位。ci-ELISA结果显示,Pen a 1经SGF消化后对全蛋白抗体和5个表位抗体的抑制率均显著下降,说明经过消化后Pena1及其抗原表位的免疫原性均明显降低,各抗原表位消化稳定性排序为No.4>No.2>No.1>No.3>No.5,其中No. 2、1、3之间无显著性差异;ci-ELISA检测表位多肽经消化后其免疫原性也显著下降,消化稳定性排序为No.1> No.2 >No.3>No.4>No.5,其中No.2、3、4之间无显著性差异。结合免疫印迹结果可知No.4抗原表位消化稳定性最高,但其表位多肽消化稳定性没有显著高于其它所有表位多肽,说明在消化过程中Pen a 1结构对该表位起到一定的保护作用,使其保持较高的消化稳定性;No.1、2、3次之,3个表位间无显著性差异;No.5消化稳定性最差,表明Pen a 1空间结构对其无明显保护作用。【结论】建立了一种用表位抗体检测过敏原经模拟消化后抗原表位消化稳定性的方法。Pen a 1经SGF消化后,免疫原性降低,分解生成部分较稳定的蛋白片段,但仍具有致敏性;5个抗原表位中No.4消化稳定最高,No.5最差。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    广西巴马小型猪内源性反转录病毒进化年代分析
    饶桂波,钟雅婷,欧阳康,马玲,黄红梅,吴健敏
    中国农业科学. 2015, 48(4):  778-787.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.15
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    【目的】确定广西巴马小型猪内源性反转录病毒(PERV-BM)的进化年代。【方法】对先前扩增、测序获得的 9个PERV-BM的LTRs,一个PERV-BM全长基因组序列,登录号为HM159246及GenBank上发表的所有背景清楚的猪内源性反转录病毒(PERV)的LTRs及env序列进行分析。首先利用DAMBE软件对上述序列比对分析,合并同源性较高的,筛选有差异代表性的核酸序列的数据集。然后利用MEGA5.2软件Neighbor-Joining方法计算PERV-BM遗传进化关系。利用DAMBE软件对上述筛选的序列集进行替换饱和度计算,分析核酸进化速率的稳定性;利用MEGA5.2软件,通过最大相似法对筛选数据制作的遗传进化树进行分子钟行为分析。最后对广西封闭群内的广西巴马小型猪3′-LTR序列进行替代饱和度及分子钟分析,对符合分子钟行为的LTRs序列,以假设的恒定进化速率计算PERV-BM的进化年代。【结果】经过DAMBE软件分析后,选出80多个GenBank上发表的有代表性的env、LTRs序列数据集。对PERV-BM (HM159246) 序列全长遗传进化分析显示,PERV-BM与中国的PERV核酸序列EF133960和GU980187,荷兰的AF356697亲缘关系较近,与韩国的HQ540595和美国的AF038600和NC_003059亲缘关系则较远。利用DAMBE软件对筛选数据集替换饱和度检测结果显示,S和V值随PERV序列之间进化分歧的增加呈线性的增加。LTRs序列数据集替换饱和曲线呈线性关系,没有替换饱和现象发生,LTRs的进化随时间持续且稳定。数据集env序列替换饱和曲线不完全呈线性关系,表明env序列集进化速率不稳定。利用MEGA5.2的最大相似法对LTRs和env数据集的进化树进行分子钟行为检测结果显示,LTRs序列集接受分子钟假说,env进化不符合分子钟行为,这和不饱和度检测的结果一致。因此可用LTRs进化的近分子钟行为进行PERV进化年代的计算。利用DAMBE软件对广西封闭群内的广西巴马小型猪3′-LTR序列进行替代饱和度及分子钟分析结果显示,3′-LTR的进化符合分子钟行为可用于进化年代计算。假设以灵长类ERV的积累突变率,每个核苷酸每年的替换率2.3×10-9—5.0×10-9,计算PERV-BM约进化于3.3×106—7.1×106年前。【结论】PERV-BM进化年代与欧洲小型猪PERV进化时间7.6×106年前相近。
    板栗总苞多酚对AA肉鸡生长、抗氧化性能影响
    李红,董硕,熊颖,谷明灿,郭凯军
    中国农业科学. 2015, 48(4):  788-795.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.16
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    【目的】氧化应激在畜牧业生产中普遍存在,诱发氧化应激的因素很多,热应激是诱发氧化应激反应的重要因素之一,氧化应激能够影响动物生长性能,甚至造成动物死亡,带来严重的经济损失。近年来,植物多酚因其具有多种生物学功效日益而受到关注。故研究不同剂量板栗总苞多酚对常温和高温热应激条件下肉鸡生长、抗氧化性能的影响。【方法】研究包括两个试验。试验一:将400只1日龄健康爱拔益加(AA)雄性雏鸡随机分成5组,每组4个重复,每个重复20只鸡:Ⅰ组为空白对照组,饲喂基础日粮;Ⅱ组为阳性对照组,饲喂日粮为基础日粮中添加0.15% 2,6-二叔丁基对甲苯酚(BHT)添加剂预混料(其中BHT含量0.015%);Ⅲ—Ⅴ组为板栗总苞多酚试验组,饲喂日粮为基础日粮中分别添加0.2%、0.3%和0.4%板栗总苞多酚提取物。试验一:常温条件下饲养42d,根据AA肉鸡饲养程序和免疫程序进行饲养管理。每周末称体重和采食饲料重,测定各组AA肉鸡不同阶段生长性能指标。试验二:将400只28日龄的AA雄性肉鸡按试验一分组,在常温下适应一周后,开始连续7d的高温热应激。高温3d、7d称重、屠宰、取样。测定高温热应激条件下,板栗总苞多酚对AA肉鸡生长性能、屠宰指标和血清抗氧化指标的影响。【结果】试验一结果表明,常温条件下,板栗总苞多酚对肉鸡生长性能无显著影响(P>0.05)。试验二表明,在初始体重相同的情况下,热应激一周后,Ⅳ、Ⅴ组体重显著高于Ⅰ组(P<0.05);Ⅳ组平均日增重(ADG)和平均日采食量(ADFI)均显著高于Ⅰ组、Ⅱ组和Ⅲ组(P<0.05);Ⅳ和Ⅴ组料重比(F/G)显著低于Ⅰ组(P<0.05);各组间死亡率差异趋于显著(P=0.059)并以V组最低。板栗总苞多酚对AA肉鸡屠宰指标无显著差异(P>0.05)。高温热应激3d的肉鸡,各试验组血清总抗氧化能力(T-AOC)含量虽有波动,但是差异均不显著(P>0.05);Ⅳ组血清的总超氧化物歧化酶(T-SOD)活力显著高于Ⅰ组(P<0.05);Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组丙二醛(MDA)含量显著低于Ⅰ组(P<0.05),Ⅱ组居中间,和所有的组相比都不显著(P>0.05);相对于Ⅰ组,Ⅱ-Ⅴ组谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力均显著升高(P<0.05)。高温热应激7d时,Ⅳ组血清T-AOC显著高于Ⅰ组和Ⅱ组,Ⅲ组显著高于Ⅱ组(P<0.05);相对于Ⅰ组,其他各组血清中T-SOD活力均显著增高,Ⅱ组效果最好,显著高于IV和V组(P<0.05);而对于血清MDA各组之间差异均不显著(P>0.05);GSH-Px活力在各组间变异较小,只有Ⅲ组显著高于Ⅴ组(P<0.05)。【结论】日粮中添加板栗总苞多酚在常温饲养条件良好的情况下对肉鸡生长性能无显著影响,但在高温热应激条件下,添加0.3%的板栗总苞多酚能够显著提高肉鸡抗氧化能力、缓解高温热应激造成的影响。
    气味受体基因Orco在中华蜜蜂雄蜂触角中的表达及定位分析
    赵慧婷,高鹏飞,张桂贤,田嵩浩,杨珊珊,孟娇,姜玉锁
    中国农业科学. 2015, 48(4):  796-803.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.17
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    【目的】昆虫气味受体(odorant receptors, Ors)在其发挥嗅觉识别过程中采用的是配体门控离子通道信号传导机制,这一离子通道是由一个特定的共受体与一个普通气味受体结合为异源二聚体而形成的。其中,气味共受体(odorant receptor coreceptor, Orco)是一个十分独特的家族,在不同种类昆虫中高度保守,并在调控昆虫的嗅觉行为方面发挥关键作用。论文在对中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)工蜂Orco研究基础之上,进一步探讨雄蜂Orco的表达特性。【方法】采集中蜂1日龄雄蜂的触角、头(去除触角)、胸、腹、足5部分组织,以及不同发育阶段的幼虫、蛹及成蜂触角。提取各样本的总RNA,利用real-time quantitative PCR(qPCR)技术鉴定Orco在雄蜂不同组织及不同发育时期的表达谱;采集1日龄雄蜂触角制备冰冻切片,合成地高辛标记的寡核苷酸探针,利用原位杂交技术对Orco在雄蜂触角中的表达进行细胞定位分析。【结果】qPCR分析结果表明,Orco转录本在不同组织中的表达量表现为触角>头>足>腹>胸,其中触角表达量约为头部的100倍;Orco在雄蜂不同发育阶段均有表达,其中幼虫期和蛹期表达量较低,羽化后开始逐渐升高,性成熟后维持在一个较高的水平。此外,结合前期工蜂荧光定量试验数据,分析得到Orco在雄蜂触角中的表达量极显著高于工蜂触角表达量(P<0.01)。原位杂交结果显示,Orco阳性杂交信号大量表达于雄蜂触角的板型感器和毛型感器的神经元细胞中。【结论】气味受体基因Orco在中蜂雄蜂的触角中大量表达,且在性成熟后表达量达到高峰。结合前期研究结果,推测Orco在中蜂中是偏雄性表达的。
    研究简报
    SSMP的结构解析及在拟南芥抗盐过程中的作用
    张海丽,由诗东,张昊,高静,李生辉,张利辉,邢继红,王凤茹,董金皋
    中国农业科学. 2015, 48(4):  804-812.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.18
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    【目的】解析SSMP(salt-sensitive membrane protein)的结构,明确SSMP的表达特性,预测和分析SSMP在拟南芥逆境胁迫过程中的作用。【方法】利用生物信息学方法,解析SSMP的结构特征;利用Real-time PCR技术分析SSMP的时空表达特性;利用SSMP-GFP融合技术转化拟南芥叶片原生质体,对SSMP进行亚细胞定位;构建SSMP的启动子连接报告基因GUS的表达载体,转化野生型拟南芥,通过染色方法观察报告基因GUS的表达情况,从而进行SSMP的组织定位分析;构建SSMP过表达载体,利用农杆菌侵染花絮法转化拟南芥,qRT-PCR技术验证过表达SSMP拟南芥阳性苗,分析过表达SSMP拟南芥的表型并进行抗逆性分析,明确SSMP的生物学功能;利用电导仪法比较过表达SSMP拟南芥和野生型拟南芥叶片的细胞膜透性,分析SSMP在拟南芥抵抗逆境胁迫过程中的作用。【结果】生物信息学分析表明,SSMP含有START(the lipid/sterol-binding StAR-related lipid transfer protein domains)保守域、共411个氨基酸,具有磷脂酰胆碱的结合位点,预测SSMP可能影响膜的组成。对SSMP的高级结构进行解析,SSMP含有9个反平行的β-折叠和2个α-螺旋,形成1个明显的疏水腔,N端的α-螺旋在疏水腔外,另一个α-螺旋形成疏水腔的盖子结构。Real-time PCR对拟南芥的不同组织及发育时期的SSMP表达量的分析表明,SSMP在拟南芥各组织中均有表达,表达量由高到低的顺序依次为茎生叶、莲座叶、茎、根、花和种子。SSMPpro::GUS转基因拟南芥幼苗的染色结果表明,在正常情况下,GUS主要在下胚轴、整个子叶和真叶的叶脉及表皮毛处表达;50 mmol·L-1 NaCl处理后,GUS在下胚轴和子叶中表达没有明显的变化,但在真叶中的表达减少;100 mmol·L-1 NaCl处理后,GUS的表达在下胚轴、子叶和真叶中都明显减少,子叶中GUS主要在叶脉处表达,在真叶中仅在顶端还有表达,这说明SSMP的表达受NaCl抑制。激光共聚焦显微镜488 nm波长下对SSMP-GFP的亚细胞定位进行观察,SSMP主要定位在细胞质膜上。过表达SSMP转基因拟南芥的细胞膜透性增加,不利于植物的抗逆性。进一步的萌发试验对过表达SSMP的转基因拟南芥的萌发率和转绿率进行了统计分析,结果表明,过表达SSMP明显抑制拟南芥种子的萌发。【结论】SSMP是具有磷脂酰胆碱结合位点的共411个氨基酸的蛋白质,含START结构域,主要位于细胞质膜上;在拟南芥各组织中均有表达,尤其在叶片中表达量最高,主要定位在整个子叶和真叶的叶脉及表皮毛着生处;SSMP的表达受盐胁迫的抑制;过表达SSMP的拟南芥细胞膜透性增加,耐盐性降低。
    花后渍水、高温及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉组成与糊化特性的影响
    王晨阳,张艳菲,卢红芳,赵君霞,马耕,马冬云,朱云集,郭天财,马英,姜玉梅
    中国农业科学. 2015, 48(4):  813-820.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.19
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    【目的】小麦生育后期土壤渍水(WL)、高温(HT)是长江中下游和黄淮南部麦区的主要气象灾害之一,对小麦产量形成和品质性状影响较大。本研究旨在探明小麦在逆境及其复合胁迫下籽粒淀粉组成和品质的变化。【方法】2011—2013年度以小麦品种郑麦004为材料,采用盆栽方式研究小麦花后土壤渍水(WL,花后5—14 d全天进行)、高温(HT,花后5—14 d,每天10:00—16:00处理)及渍水+高温复合胁迫(WL+HT)对小麦产量、淀粉组成及其糊化特性的影响。【结果】WL、HT及WL+HT胁迫均导致小麦淀粉产量显著下降,其中2011—2012年分别下降28%、46%和52%,2012—2013年分别下降27%、43%和61%。WL对总淀粉及其组分的影响不显著,但使直链淀粉含量降低,支链淀粉含量增加,淀粉直/支比呈下降趋势。HT和WL+HT复合胁迫使直链淀粉和支链淀粉含量均下降,并显著降低总淀粉含量,其中2011—2012年度使总淀粉含量分别下降11.0%和10.8%,2012—2013年度分别下降8.2%和5.5%。WL对淀粉糊化特性的影响两年间存在差异:2011—2012年度WL使低谷黏度显著下降,但对其他黏度参数的影响不显著;而2012—2013年度WL使其峰值黏度、低谷黏度、终结黏度、稀懈值和回生值分别增加27.9%、39.2%、31.5%、21.9%和27.9%,均达显著水平。HT显著降低淀粉的峰值黏度、低谷黏度、终结黏度、稀懈值和糊化时间,2011—2012年度分别降低22.2%、22.0%、16.9%、22.5%和4.8%,2012—2013年度分别降低39.6%、62.0%、62.7%、28.0%和7.0%。WL+HT复合胁迫对糊化特性的影响两年度间存在差异:2011—2012年度WL+HT使其峰值黏度、低谷黏度、终结黏度和稀懈值分别显著降低20.9%、23.9%、10.4%和15.2%,而2012—2013年度使其分别显著增加15.4%、30.2%、7.1%和6.4%。相关分析表明,籽粒中总淀粉和支链淀粉含量与峰值黏度、低谷黏度、终结黏度和稀懈值呈显著或极显著的正相关,而直链淀粉含量与主要黏度参数相关多不显著。【结论】土壤渍水、高温使小麦淀粉产量显著下降,土壤渍水和高温复合胁迫明显加重了危害。逆境胁迫改变淀粉组分和淀粉直/支比,导致主要淀粉糊化参数变化。与土壤渍水相比,高温对淀粉糊化参数的影响更大,而复合胁迫未表现出加重影响的现象。
    卷羽鸡毛囊发育规律及卷羽候选基因KRT75遗传特征分析
    陶林,杜炳旺,张丽
    中国农业科学. 2015, 48(4):  821-830.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.20
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    【目的】研究卷羽鸡卷羽弯曲过程、结构特点、卷羽毛囊发育规律和卷羽候选基因KRT75序列特征及其在卷羽毛囊发育过程中的表达规律。【方法】通过对360只卷羽鸡从1日龄到300日龄卷羽发生情况进行观察,了解其羽毛出壳后弯卷过程;制作成年卷羽和片羽羽毛切片,了解卷羽羽轴、羽枝、羽小枝、羽小钩显微结构特点;对卷羽鸡和片羽鸡胚胎期8—19 d皮肤毛囊制作石蜡切片,阐明卷羽毛囊发生过程,分析卷羽和片羽毛囊发育异同;分别提取13胚龄卷羽和片羽鸡皮肤RNA,反转录为cDNA,连接pMD™ 18-T 载体,将连接产物加入DH5α感受态细胞中,转化涂板,挑取白色菌落摇菌后PCR鉴定,阳性菌液送测序,同时随机抽取15只300日龄片羽鸡和15只卷羽鸡,翅下静脉采血,血液基因组柱式小量提取试剂盒提取DNA,PCR产物纯化后测序,采用DNAMAN软件比对分析KRT75基因的遗传特征;分别提取卷羽和片羽胚胎期E 8—E 17d皮肤RNA,反转录成cDNA,根据SYBR试剂盒操作说明荧光定量KRT75基因在卷羽和片羽整个毛囊发育过程中的表达变化规律。【结果】卷羽鸡初生绒羽弯曲明显,以后逐渐弯曲,在第一次换羽结束时(约6周龄左右)全身羽毛显著弯曲;卷羽羽轴向外翻卷,羽小枝上着生羽钩,但羽小枝之间不能相互勾连形成闭合羽片;卷羽毛囊发育从胚胎期第8天开始到第16天结束,整个过程类似于片羽毛囊发育,卷羽毛囊在胚胎期第8—16天完成,整个过程和片羽毛囊发育过程基本相似,但在12—15胚龄卷羽毛囊髓质面积、羽小枝大小与片羽毛囊存在明显差异,其中在第12—14天,卷羽毛囊髓质面积要明显大于片羽,羽小枝板要明显小于片羽;卷羽鸡和片羽鸡KRT75基因CDS全长均为1 569bp,编码522个氨基酸,全序列没有发生69 bp的缺失突变,但在CDS区的3个SNP(954bp: T>C;967bp: T>C;978bp: C>T)可能是卷羽、片羽区别的分子标记;KRT75基因在片羽和卷羽中的表达变化存在明显差异,在片羽毛囊胚胎期E8-E17中表达量均很低,而在卷羽鸡12胚龄显著上调,且高表达量持续到15胚龄,16胚龄显著下调,其中在胚胎期第9、10、12-16天KRT75基因在卷羽中的表达量均极显著高于片羽(P<0.01),KRT75基因可能在卷羽羽轴髓质和羽小枝分化过程中起重要作用。【结论】初步研究表明卷羽鸡的卷羽并不是由于KRT75基因缺失突变引起,但KRT75可能与卷羽髓质和羽枝嵴形成有关。