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当期目录

    2015年 第48卷 第5期 刊出日期:2015-03-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻磷胁迫响应基因OsRCI2-9的克隆及功能鉴定
    任鸿雁,魏强
    中国农业科学. 2015, 48(5):  831-840.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.01
    摘要 ( 360 )   HTML ( 1 )   PDF (4663KB) ( 544 )   收藏
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    【目的】分析水稻OsRCI2-9的功能,进而解析其耐低磷胁迫的作用机制,以利于磷高效作物的改良与选育。【方法】通过对比分析水稻磷信号中心调控因子OsPHR2超表达(OsPHR2(O))与干涉(OsPHR2(Ri))转基因植株和野生型植株基因芯片数据,发现一个在OsPHR2(O)背景下诱导表达的RCI2家族基因——OsRCI2-9,首先利用实时荧光定量PCR对芯片数据进行验证。然后根据TIGR上的基因序列设计引物,扩增其全长cDNA;进而利用DNAStar来寻找其开放阅读框,并利用TMHMM2.0对蛋白序列的跨膜结构进行预测;在Phytozome中利用BLAST搜索拟南芥和玉米中的同源基因,并将OsRCI2-9与拟南芥RCI2、玉米RCI2家族的蛋白序列利用Clustal X 1.8进行多重序列比对和同源性分析;利用MEGA 5.2.1软件的最大似然法对同源蛋白构建进化树;利用植物顺式作用元件数据库PLACE分析启动子序列中的顺式作用元件;利用RT-PCR和实时荧光定量PCR检测OsRCI2-9在不同胁迫处理条件下的表达模式;将OsRCI2-9的cDNA序列连入带有CaMV 35S启动子的pCAMBIA1300表达载体中构建其超表达载体并发展转基因材料,对其表型进行分析,并对转基因植株的有效磷进行测定。【结果】OsRCI2-9位于水稻第6染色体上,基因全长237 bp,由2个外显子和1个内含子组成,编码78个氨基酸。OsRCI2-9含有2个跨膜结构域,其在序列上与玉米ZmRCI2-2、ZmRCI2-7和ZmRCI2-8同源性较高;通过启动子序列分析发现OsRCI2-9启动子含有干旱、低温,ABA、细胞分裂素、赤霉素及磷饥饿响应等元件;RT-PCR和实时荧光定量PCR发现OsRCI2-9受到缺磷处理的强烈诱导,在根中OsRCI2-9还受到缺钾和缺铁的少量诱导及缺氮的微量抑制。进一步研究发现在正常磷浓度下,OsRCI2-9超表达转基因植株与野生型相比,表现为生长缓慢,分蘖数减少,而在低磷条件下,表型与野生型差别不大。通过测定有效磷含量发现OsRCI2-9超表达转基因植株在正常磷浓度与缺磷条件下较野生型植株有效磷含量均有明显的提高。【结论】OsRCI2-9参于了植物体内磷平衡调控。
    玉米锌指蛋白基因ZmAN14过表达转基因烟草对非生物胁迫的响应
    宣宁,柳絮,张华,陈高,刘国霞,边斐,姚方印
    中国农业科学. 2015, 48(5):  841-850.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.02
    摘要 ( 318 )   HTML ( 1 )   PDF (2640KB) ( 502 )   收藏
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    【目的】ZmAN14是玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族成员,该家族在水稻中广泛参与非生物胁迫应答。通过分析玉米旱21(H21)及转ZmAN14烟草在非生物胁迫下的表达情况,为玉米ZmAN14及其家族的功能和分子机制的全面解析提供新信息。【方法】通过对ZmAN14进行序列分析,发现其属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。以玉米自交系H21为研究材料,在三叶期时对其进行非生物胁迫和ABA诱导处理,0、1、3、6、12和24 h时取整株样品,同时在玉米不同生长期取根、茎、叶、胚芽鞘、雌蕊、雄蕊、花丝、苞叶等不同组织样品,利用实时荧光定量PCR方法对ZmAN14的组织表达谱和非生物胁迫及ABA诱导的表达谱进行分析,并结合启动子区顺式作用元件分布情况进行对比分析。将ZmAN14编码序列克隆至GFP表达载体pMDC85,利用亚细胞定位技术验证ZmAN14在胞内的定位情况。将ZmAN14克隆至GAL4 DNA结合结构域载体,并转化酵母,将其涂布在缺陷培养基上观察酵母生长情况,分析其有无转录激活活性。将ZmAN14编码区与植物表达载体p1300-221连接构建超表达载体,并将其转入烟草,选择ZmAN14 mRNA 表达量高的T2纯合体株系进行盐、干旱胁迫和ABA诱导,观察其对非生物胁迫的应答。【结果】序列分析表明,ZmAN14开放阅读框(ORF)为516 bp,编码一个171个氨基酸的蛋白,预测分子量为18.3 kD,等电点是8.28。ZmAN14具有A20和AN1结构域,属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。实时定量荧光PCR结果表明ZmAN14在叶中大量表达,受NaCl、干旱胁迫和ABA诱导上调。ZmAN14与GFP融合蛋白定位于细胞质和细胞核中,定位结果与ZNF216 和ZmAN13类似,而ZmAN14本身并没有核定位信号,暗示ZmAN14与其他蛋白结合进入细胞核中发挥其生物学功能。ZmAN14在酵母中表达时不能在酵母缺陷培养基(SD/-Leu-His medium)上生长,因此,未发现其具有转录激活活性。将ZmAN14在烟草中过表达会增加烟草苗期对盐和干旱的抗性。【结论】ZmAN14属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。ZmAN14主要在叶中表达,受非生物胁迫和ABA诱导,在烟草中过表达可以提高烟草苗期对盐和干旱的抗性。ZmAN14可能通过与其他蛋白的互作行使功能。相比较于其他的A20/AN1型锌指蛋白,在转基因烟草中,ZmAN14也参与非生物胁迫应答。ZmAN14ZmAN13具有高同源性,但在盐和干旱胁迫时,二者却具有向反方向调控的功能。
    谷子WRKY36转录因子的分子特性及功能鉴定
    祖倩丽,尹丽娟,徐兆师,陈明,周永斌,李连城,马有志,闵东红,张小红
    中国农业科学. 2015, 48(5):  851-860.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.03
    摘要 ( 389 )   HTML ( 1 )   PDF (3555KB) ( 650 )   收藏
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    【目的】干旱等非生物胁迫严重影响了植物的生长和作物的产量。WRKY转录因子广泛参与了植物生长发育、形态建成和代谢调控等过程,在调控非生物胁迫响应中也扮演着十分重要的角色。分析谷子SiWRKY36的分子特性和功能,解析谷子转录因子的抗逆调控机制。【方法】通过对干旱胁迫谷子转录组测序结果分析,获得了一个WRKY转录因子SiWRKY36;利用生物信息学的方法分析谷子SiWRKY36的分子特性;根据SiWRKY36蛋白序列进行同源性搜索,得到与谷子SiWRKY36蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列;使用MEGA5对谷子SiWRKY36蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树;利用MEME和SMART在线工具进行蛋白序列分析;利用GSDS和PHYRE2在线工具分别对谷子SiWRKY36基因结构和三级结构进行分析;从谷子基因组数据库Phytozome获取谷子SiWRKY36上游2 000 bp作为启动子;用PLACE数据库对SiWRKY36启动子顺式作用元件进行分析;利用实时荧光定量PCR检测SiWRKY36在不同胁迫条件下(PEG、低温、NaCl、MeJA、ABA、GA和SA、H2O2)的表达模式;分别以8种胁迫处理的谷子cDNA作为模板,以谷子Si001873m.g为内参,以SYBR Green染料法进行real-time PCR。用实时荧光定量PCR仪进行PCR扩增;将SiWRKY36的cDNA序列连入带有CaMV 35S启动子的pBI121表达载体中,构建表达载体pBI121-SiWRKY36,转入农杆菌,侵染野生型拟南芥得到转基因株系。用T3SiWRKY36拟南芥植株进行抗性鉴定。【结果】谷子SiWRKY36全长1 485 bp,基因编码区包含UTR区和3个内含子以及4个外显子,与柳枝稷亲缘性最高,属于WRKY转录因子家族的第一类。SiWRKY36编码蛋白包含2个WRKY保守域,预测的SiWRKY36蛋白三级结构包含2个α螺旋结构和3个β折叠结构。启动子元件分析表明SiWRKY36包含ABA-responsive element(ABRE)、MYB、MYC、low-temperature-responsive element(LTRE)、GT-1等多种逆境胁迫应答元件。实时荧光定量PCR结果显示SiWRKY36对多种非生物胁迫和激素均有不同程度的响应,但在H2O2和低温处理下基因表达量无明显变化;亚细胞定位结果表明SiWRKY36蛋白主要定位于细胞核中。抗性鉴定结果显示,在不进行任何处理的MS培养基上,野生型拟南芥和过表达株系拟南芥的长势基本一致;在2% PEG的处理条件下,3个转基因株系的根长、根的总表面积和根的总体积要大于野生型拟南芥。【结论】SiWRKY36转基因植株可能对轻度干旱有一定的抗性。
    耕作栽培·生理生化
    温光互作对棉花不同空间部位纤维品质的影响
    张新新,陈吉,刘敬然,吕丰娟,马伊娜,王友华,周治国,陈兵林
    中国农业科学. 2015, 48(5):  861-871.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.04
    摘要 ( 318 )   HTML ( 1 )   PDF (433KB) ( 382 )   收藏
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    【目的】为采取适宜栽培措施减轻花铃期不适宜温光条件对棉花纤维品质的影响提供理论依据。【方法】以温度敏感性差异较大的科棉1号(低温弱敏感型品种)和苏棉15号(低温敏感型品种)为材料,通过分期(4月25日、5月25日、6月10日)播种和花铃期遮阴(相对光照率CRLR为100%、80%、60%),形成花铃期不同的温光条件,研究温光互作(用铃期内累积辐热积PTP表示)对棉花不同空间部位纤维品质的影响。【结果】(1)铃期内日均温、日均最高温、日均最低温和光合有效辐射是造成棉纤维品质差异的主要气象因子,棉株不同空间部位各气象因子值纵向随果枝数增加、横向随果节数增加均逐渐降低。(2)纤维品质指标中马克隆值对温光互作最为敏感,其次为纤维比强度、纤维长度。(3)各空间部位棉纤维长度、比强度、马克隆值随铃期内PTP的增加均呈抛物线型变化。各空间部位各纤维品质指标理论最大值,纵向比较内围果节以中部果枝最大,下部次之,上部最小,横向外围果节的理论最大值均小于其内围果节。中部内围铃各纤维品质指标达到优质棉A级、AA级时适宜PTP范围最广。低温敏感型品种各纤维品质指标适宜PTP范围皆低于低温弱敏感型品种。(4)纤维比强度的适宜PTP范围较小,是优质棉A级的主要限制因素;马克隆值和比强度适宜PTP匹配性差,是优质棉AA级的共同限制因素。棉纤维品质PTP 183.5—633.7 MJ·m-2(科棉1号)、229.0—589.6 MJ·m-2(苏棉15号)时达到优质棉A级,在304.7—452.9 MJ·m-2(科棉1号)、346.6—357.8 MJ·m-2(苏棉15号)时达到优质棉AA级,两年试验中除6月10日播期CRLR60%处理外其余处理均达到优质棉A级;而达到优质棉AA级的只有 425播期CRLR80%CRLR60%处理和5月25日播期CRLR80%处理。【结论】棉花各纤维品质指标均有其适宜的PTP范围,纤维比强度和马克隆值是各空间部位达优质棉的限制因素,一定程度的晚播(如5月25日)与弱光有利于优质棉纤维品质的形成。
    水氮互作对花生根系生长及产量的影响
    丁红,张智猛,戴良香,杨吉顺,慈敦伟,秦斐斐,宋文武,万书波
    中国农业科学. 2015, 48(5):  872-881.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.05
    摘要 ( 514 )   HTML ( 1 )   PDF (404KB) ( 615 )   收藏
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    【目的】明确不同水分处理下氮肥对不同抗旱性品种根系生长及产量的影响,探讨花生根系对水分和氮肥的反应机理,为花生水肥管理提供理论依据。【方法】防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,在中度干旱胁迫(W0,45%—50%田间持水量)和充足灌水(W1,70%—75%田间持水量)两个水分处理下设置N0(不施氮)、N1(中氮,90 kg×hm-2)、N2(高氮,180 kg×hm-2) 3个施氮水平,研究抗旱型品种花育22号和干旱敏感型品种花育23号2个不同抗旱性花生品种根系生物量、根长、根系表面积、根系伤流量及产量变化。分别采集0—20 cm、20—40 cm和40 cm以下土层根系样品,采用WinRhizo Pro Vision 5.0a分析程序对扫描根系图像进行分析。【结果】不同抗旱性花生品种根系发育在不同水分条件下对施用氮肥的响应不同。对于抗旱型花生品种花育22号,与不施氮肥相比,干旱胁迫处理下施用氮肥降低其总根长、总根系表面积和0—20 cm土层内根长和根系表面积,增加了40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下施用氮肥处理降低其0—20 cm土层内根系生物量、根长和根系表面积,但增加40 cm以下土层内根系性状。干旱敏感型品种花育23号的根系对水分和氮肥的响应与抗旱型品种花育22号不同:干旱胁迫处理下,施用氮肥增加其总根系生物量和总根长和40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下,施用氮肥降低其40 cm以下土层内根长和根系表面积。不同抗旱性花生品种根系伤流强度对水氮互作的响应一致,与正常供水处理相比,两品种干旱胁迫下根系伤流强度均降低,干旱敏感型品种花育23号的降低幅度大于抗旱型品种花育22号。施用氮肥增加两品种干旱胁迫处理下的根系伤流强度,提高其干旱胁迫下产量;正常供水处理下中氮处理增加抗旱型品种花育22号的产量,对干旱敏感型品种花育23号的产量无显著影响。两年试验条件下水分和氮肥处理对产量的互作效应均达显著差异水平。相关性分析表明,干旱胁迫处理下40 cm以下土层内根长、根系表面积与产量间的相关性达显著或极显著水平;正常供水处理下20—40 cm土层内根系表面积与产量达显著相关;两种水分条件下根系伤流量均与产量达显著相关水平。【结论】干旱胁迫处理下增施氮肥能提高花生产量,改善花生根系的生长,增加40 cm以下土层内的根系生物量、根长和根系表面积,提高花生根系伤流强度。
    植物保护
    渐绿木霉抑菌物质的分离纯化及其对植物病原菌的抑制作用
    张量,张敬泽
    中国农业科学. 2015, 48(5):  882-888.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.06
    摘要 ( 256 )   HTML ( 1 )   PDF (638KB) ( 448 )   收藏
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    【目的】从木霉(Trichoderma spp.)代谢产物中获得疫霉菌Phytophthora spp.)有抑制作用的活性拮抗化合物,并评价其对其他植物病原菌的生防潜力,为木霉生防菌株及其产生拮抗化合物的利用提供依据。【方法】用玻璃纸筛选法筛选产生拮抗化合物的木霉菌株,这些化合物对疫霉菌有强烈的抑制活性。在PDA上培养获得的木霉菌株作为接种体,进一步接种在稻米培养基上扩大培养,用于拮抗化合物的提取。木霉培养物经乙酸乙酯萃取、过滤和浓缩等程序,获得最初的粗提物。粗提物进一步通过柱层析、薄层层析纯化和生物活性测定,确定活性组分并获得纯的样品。依据样品的化学特性,采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)进行化学结构鉴定,确定拮抗化合物的化学分子式和结构。选用不同类群的植物病原菌,包括卵菌门的辣椒疫霉(P. capsici)和黄瓜疫霉(P. melonis)、子囊菌门中的尖镰孢(Fusarium oxysporum)和担子菌门的立枯丝核菌(Rhizoctonia solani),测定拮抗化合物对它们发育不同阶段的拮抗活性。【结果】最初筛选试验结果显示,渐绿木霉(T. viridescens)菌株TS0404能产生对疫霉菌有强烈抑制活性的拮抗化合物。分离、纯化和生物活性试验表明,具有生物活性的活性组分是一种黄色油状液体。质谱图揭示该化合物最大离子峰166,化合物被鉴定为6-戊基-2H-吡喃酮(6-pentyl-2H-pyran-2-one,6-PP)。生物活性测定结果显示,该化合物对辣椒疫霉、黄瓜疫霉、立枯丝核菌、尖镰孢菌丝生长有显著抑制作用(EC50分别为115.26、99.58、126.46和315.75 μg?mL-1),其中对黄瓜疫霉抑制效果最好,300 μg?mL-1浓度完全抑制黄瓜疫霉菌丝生长。该化合物对辣椒疫霉和黄瓜疫霉游动孢子囊萌发也有显著抑制效果(EC50分别为168.67和111.87 μg?mL-1),其中对黄瓜疫霉游动孢子囊萌发抑制效果最好,在400 μg?mL-1时,完全抑制其游动孢子囊的萌发。此外,6-戊基-2H-吡喃酮还对尖镰孢分生孢子和立枯丝核菌菌核萌发有显著的抑制效果,其对尖镰孢分生孢子萌发抑制的EC50为151.81 μg?mL-1;300 μg?mL-1时,完全抑制立枯丝核菌菌核的萌发。【结论】从渐绿木霉筛选分离获得了6-戊基-2H-吡喃酮,其对卵菌中的辣椒疫霉和黄瓜疫霉子实体有强烈的抑制活性,对尖镰孢和立枯丝核菌菌核也有显著的抑制作用,显示该物质是一种广谱性的拮抗化合物,在作物疫病防治中具有潜在的应用价值。
    病原真菌降解两种蚧虫体壁过程中胞外酶作用
    董晶,谢映平,刘卫敏,牛秀萍,薛皎亮
    中国农业科学. 2015, 48(5):  889-899.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.07
    摘要 ( 245 )   HTML ( 1 )   PDF (1699KB) ( 426 )   收藏
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    【目的】探究病原真菌降解蚧虫体壁过程中胞外酶的作用及其毒力效应,为应用病原菌对蚧虫进行生物防治提供依据。【方法】选用4株昆虫病原真菌—蜡蚧霉(Lecanicillium lecanii)菌株V3.4505、V3.4504、噬菌蚧霉(L. fungicola)菌株HEB02和镰刀菌Fusarium incarnatum-equiseti菌株HEB01,以日本龟蜡蚧(Ceroplastes japonicus Green)和沙里院褐球蚧(Rhodococcus sariuoni Borchsenius)为靶标害虫,以这两种蚧虫的表皮作为病原菌培养基的唯一碳源,测定培养过程中各菌株4种胞外酶的活性变化,包括脂肪酶、类枯草杆菌蛋白酶(Pr1酶)、几丁质酶和N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶(NAG酶),并据此分析真菌入侵蚧虫体壁过程中胞外酶的作用。同时,测定两种蚧虫被4株病原真菌感染8 d后的死亡率,用于评价菌株和胞外酶的毒力效应。【结果】4株病原菌在降解两种蚧虫的体壁过程中,4种胞外酶的活性都发生了明显的变化,呈现先升高后降低趋势。脂肪酶的活性高峰出现得最早,在培养2 d后就达到最大值,且在日本龟蜡蚧上各菌株脂肪酶的活性明显高于沙里院褐球蚧。菌株的Pr1酶活性高峰出现在3—4 d,而几丁质酶和NAG酶的活性高峰分别出现在6 d和4—5 d。4个菌株相比较,V3.4505菌株对日本龟蜡蚧和沙里院褐球蚧的致死率均为最高,分别是73%和81%,且与HEB02菌株和HEB01菌株有差异显著。4个株菌的Pr1酶活性平均值与它们对日本龟蜡蚧和沙里院褐球蚧感染8 d后累计死亡率的线性相关性显著,线性方程分别为:y=0.082x+5.822(R2=0.823)和y=0.119x+14.75(R2=0.764);4个株菌的几丁质酶活性平均值与两种蚧虫累计死亡率的线性相关也较显著,线性方程分别为:y=-0.148x+15.89(R2=0.645)和y =0.095x+10.46(R2=0.762)。【结论】在对两种蚧虫的感染过程中,病原真菌的4种胞外酶均参与了对蚧虫蜡质和体壁的降解。脂肪酶降解虫体表面的蜡质,酶活性高峰出现最早,在蜡壳厚的日本龟蜡蚧上其酶活性表现得更高。在其余3种酶中,先由Pr1酶作用,降解蚧虫原表皮中的蛋白质,再由几丁质酶和NAG酶作用,降解几丁质。酶作用高峰时间与酶活性大小与其底物在蚧虫体壁中的排列层次与含量相吻合。菌株的酶活性和蚧虫致死率相关性分析说明,Pr1酶和几丁质酶可作为菌株的毒力指示因子。4个菌株相比较,蜡蚧霉V3.4505菌株表现出较好的致病特性,说明其对蚧虫的毒力较高,可考虑作为蚧虫生物防治应用的病原菌种。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    农业土地系统研究及其关键科学问题
    唐华俊,吴文斌,余强毅,夏天,杨鹏,李正国
    中国农业科学. 2015, 48(5):  900-910.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.08
    摘要 ( 325 )   HTML ( 1 )   PDF (1376KB) ( 524 )   收藏
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    如何科学合理利用土地是实现人类可持续发展的关键。随着人类对土地利用问题愈发关注,在“土地利用/土地覆盖变化”、“全球土地计划”等国际科学研究计划的推动下,“土地系统科学”的学科体系逐步形成,农业土地系统研究成为土地系统科学的热点方向之一。本文以全球土地计划与土地系统科学为指引,旨在明晰“农业土地系统”的概念,系统梳理农业土地系统研究的技术方法、内容对象以及关键科学问题,为进一步丰富和完善土地系统科学学科体系,推动全球变化、粮食安全及农业可持续研究提供参考。研究认为:第一,多维度格局探测与分析是农业土地系统研究的重要基础:农业土地系统不仅关注耕地与其他土地利用类型之间的相互转换特征、规律和过程,而且更为关注耕地内部多熟种植制度、农作物空间格局、利用集约度、综合生产能力等结构和功能的多维变化,因此,需要依靠多学科/数据的交汇、融合等手段来揭示农业土地系统的复杂特征;第二,多模型耦合的过程与机制解析是农业土地系统研究的核心内容:在明晰农业土地系统时空格局特征的基础上,通过建立土地系统格局与其影响因素之间的关系,并将这种关系在时间维度进行扩展,进而实现农业土地系统变化过程和机制的动态表达,目前,土地变化模型的建模手段已从传统单一的地理模型或经济模型研究转向模型耦合研究,以反映农业土地系统中“人类-环境”的复杂关系;第三,多内容的综合效应评估与调控是农业土地系统研究的关键任务:农业土地系统与全球变化、粮食安全及农业可持续发展等问题密切关联,农业土地系统时空格局探测、过程机制解析的最终目的在于通过协调农业土地系统与农业资源、环境和生态的相互关系,考虑不同系统之间的权衡优化关系,追求土地利用的最佳社会、经济和生态综合效益,以建立人地和谐、可持续的农业土地利用模式。解决农业土地系统研究的这些关键科学问题,将有力促进自然科学和社会科学的融合,推动土地系统科学及相关研究领域的发展。
    不同施肥方式对紫色土农田土壤动物主要类群的影响
    朱新玉,朱波
    中国农业科学. 2015, 48(5):  911-920.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.09
    摘要 ( 267 )   HTML ( 1 )   PDF (430KB) ( 503 )   收藏
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    【目的】长期施肥可改变植物残体、根系分泌物等有机物输入土壤的种类和数量,间接使土壤动物群落组成发生改变。本研究旨在分析紫色土区不同施肥方式对土壤动物主要类群的影响及土壤动物主要类群与土壤因子之间的相互关系,探讨土壤动物主要类群对农田土壤肥力特征响应的敏感程度。【方法】以中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站长期施肥试验田为研究取样点,采用改良干漏斗法(Modified Tullgren)、湿漏斗法(Baermann)和手拣法对紫色土农田6种施肥方式,即对照处理(CK)、常规施肥(NPK)、单施有机肥(OM,猪粪)、有机肥-化肥配施(OMNPK)、秸秆还田(RSD)和秸秆-化肥配施(RSDNPK)的线虫、蚯蚓和甲螨进行调查,并对土壤性质进行分析。运用相关分析、多元回归分析和典型相关分析研究土壤动物主要类群个体数量与土壤因子之间的关系。【结果】有机-无机肥配施(OMNPK、RSDNPK)中土壤线虫、蚯蚓和甲螨的个体数量显著高于常规施肥NPK(P<0.05)。土壤线虫、蚯蚓和甲螨的总个体数在秸秆还田施肥方式(RSD、RSDNPK)中最高,其中RSDNPK施肥方式中总个体数显著高于其他施肥方式(P<0.05)。统计分析显示,土壤线虫、蚯蚓和甲螨个体数量与土壤有机质(SOM)、土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)和速效钾(AK)相关性显著(P<0.05)。土壤线虫、蚯蚓和甲螨个体数量分别解释了土壤肥力差异的78.03%、80.82%和50.86%,较好的解释了土壤肥力主要因子的变化,在一定程度上可以指示土壤肥力特征。【结论】有机肥的添加有助于线虫、蚯蚓和甲螨的生存和发展,有机-无机肥合理配施对3类土壤动物的个体数量有促进作用,尤其是秸秆与化肥的合理配施能显著提高土壤动物总个体数。3类主要土壤动物可以指示一定的土壤肥力特征(有机质含量),但不能量化土壤肥力综合特征。
    园艺
    桃果实生长素结合蛋白ABP1的组织定位及蛋白表达分析
    余佳,李阳,龚硕,关伟,刘悦萍
    中国农业科学. 2015, 48(5):  921-930.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.10
    摘要 ( 259 )   HTML ( 1 )   PDF (9007KB) ( 382 )   收藏
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    【目的】生长素几乎参与调控植物发育的各个方面。生长素信号转导存在由ABP1(auxin binding protein 1)介导的途径,ABP1作为一种生长素快速响应蛋白参与调控果实发育等生理过程,其主要存在于正在发育的胚及胚的周围组织中。本文旨在研究ABP1是否参与桃果实发育过程,探讨其分布与表达特点,为进一步研究桃果实发育机制奠定理论基础。【方法】以‘24号’桃果实为研究对象,测定其生长曲线以确定果实发育的3个典型时期。分离不同发育时期的中果皮、内果皮和种子,切块后,一部分样品放入EDAC溶液抽真空后进行戊二醛和多聚甲醛固定,固定后的样品经脱水和浸蜡处理后用于石蜡切片;另一部分样品液氮速冻后-80℃保存提取蛋白。制备效价较高的ABP1兔源多克隆抗体,应用免疫组织化学定位技术对自然发育状态下不同发育时期桃果实种子和中果皮中ABP1进行定位分析;应用Western blot技术分析桃果实中果皮、内果皮和种子中ABP1的表达情况。【结果】根据桃果实生长曲线,将发育时期分为3个时期,即第一次快速生长期、硬核期和第二次快速生长期。免疫组织化学定位结果表明,同一发育时期ABP1在种子的不同部位都有分布,且分布信号差异不明显。在种子发育的各时期,ABP1在种子的不同部位都有分布,主要分布在种子的内外种皮细胞以及种皮内维管组织周围的细胞中,且在观测的发育时期内,ABP1的信号强弱没有明显变化。在种子内、外种皮之间的细胞层中会出现零散的、呈带状分布的ABP1信号。而在中果皮发育的整个时期,ABP1只在硬核期维管组织周围的细胞中有明显分布。Western blot结果表明,中果皮中ABP1的表达在果实第一次快速生长期开始(盛花后41 d)及第二次快速生长期开始(盛花后76 d)时的表达量最高,在盛花后39 d的表达量最低。种子中ABP1的表达量要高于中果皮与内果皮。【结论】ABP1在果实内的分布与表达水平存在组织和发育时期的差异性,ABP1因子参与了生长素对桃果实发育的调控过程。
    西南牡丹品种起源的ISSR研究
    李宗艳,秦艳玲,蒙进芳,唐岱,王锦
    中国农业科学. 2015, 48(5):  931-940.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.11
    摘要 ( 254 )   HTML ( 1 )   PDF (926KB) ( 449 )   收藏
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    【目的】通过对西南牡丹21个品种、中原牡丹18个品种、江南牡丹1个品种和1个野生种之间的亲缘关系进行研究,了解西南牡丹品种群的遗传背景,为品种选育奠定基础。【方法】通过改良的CTAB法对41份材料抽提总基因组DNA,采用ISSR分子标记的方法,通过优化的ISSR-PCR反应体系,从60个哥伦比亚大学(UBC)开发的通用引物中筛选27个进行PCR扩增差异比较,利用POPGENE软件计算多态位点百分率(%);依据Nei’s遗传距离,运用NTSYSPC进行UPGMA聚类构建不同品种群和品种间亲缘关系。【结果】利用27个ISSR引物对41个牡丹样本扩增,共获得的317个条带,其中304个为多态性条带,多态性条带比率为95.41%,平均每个引物扩增条带为11.74;41个样本的遗传相似性系数为0.483—0.811,云南牡丹‘丽江紫5’和‘大关粉4’的遗传相似性系数最大,为0.811;云南牡丹‘大关粉4’和中原牡丹‘彩绘’的遗传相似性系数最小,为0.483;UPGMA聚类结果显示41个样本在阈值为0.625时,聚为四支:第一支由19份样本组成,其中包括5个中原牡丹品种和14个西南牡丹品种,其中,云南牡丹‘丽江紫5’与‘大关粉4’亲缘关系最近,而云南牡丹‘丽江紫5’与中原牡丹‘首案红’的亲缘关系最远,其遗传相似性系数仅为0.609;第二支包括10份样本:有‘乌龙捧盛’、‘豆绿’等5个中原品种和‘四川粉紫’、‘昭通粉’、‘丽江粉1’等5个西南牡丹品种,其中天彭牡丹‘紫金荷2’与‘四川粉紫’的亲缘关系最近,遗传相似性系数最大为0.770;天彭牡丹‘紫金荷2’与中原牡丹‘罗婺现瑞’亲缘关系最远,其遗传相似性系数为0.625;第三支包括11个样本:1个江南品种,8个中原牡丹品种;3个西南牡丹品种。亲缘关系最近的是中原牡丹‘菱花湛露’与‘朱砂垒’,其遗传相似性系数为0.779;亲缘关系最远的是‘朱砂垒’和‘凤丹白’;第四支为黄牡丹单独聚为一支。多数花色相同的供试中原品种表现出近缘关系,红色系的天彭牡丹‘胭脂楼’与紫红色系的中原牡丹品种有着较近的亲缘关系,而供试的紫红色系的天彭牡丹分别紫红色、粉色、紫色和红色的中原品种有近缘关系;云南紫牡丹品种与紫色、紫红色系的中原品种有一定关系,粉牡丹则与紫红、浅红、浅紫红、浅紫色等不同色系的中原牡丹和天彭牡丹都有一定的亲缘关系。天彭牡丹总是先与中原牡丹品种相聚,再与云南牡丹相聚;云南牡丹品种除‘狮山皇冠’、‘香玉板’外,不同产地、株型相似和花色相同的云南牡丹品种间遗传相似性较高,总是先聚为一分支后,才与其他中原品种相聚。【结论】西南牡丹品种栽培起源较复杂,天彭牡丹比云南牡丹与中原牡丹有着较近缘关系,云南牡丹不可能是天彭牡丹直接引种驯化产物,推测云南牡丹品种可能是由几个祖先品种演化的产物,但本地黄牡丹参与起源的可能性较小。
    贮藏·保鲜·加工
    采后处理对杏鲍菇贮藏品质及抗氧化酶系统的影响
    田平平,王杰,秦晓艺,李丹青
    中国农业科学. 2015, 48(5):  941-951.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.12
    摘要 ( 266 )   HTML ( 1 )   PDF (557KB) ( 427 )   收藏
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    【目的】探讨采后不同处理方式对杏鲍菇贮藏品质及抗氧化酶系统的影响,为杏鲍菇贮藏保鲜技术的应用与发展提供理论指导。【方法】以新鲜采收的杏鲍菇为试验材料,分别采用0.03 mm的聚乙烯(PE)薄膜袋封口包装、0.05 mm的PE薄膜袋封口包装和1.5%壳聚糖涂膜3种处理,以0.05 mm PE保鲜袋不封口为对照,于4℃、相对湿度85%—95%的条件下贮藏,通过测定失重率、色差值、硬度、可溶性固形物(TSS)、还原糖及可溶性蛋白质含量等理化指标,以及过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等3种抗氧化酶活性以及相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧阴离子()、过氧化氢(H2O2)的含量,研究不同采后处理方式对杏鲍菇贮藏品质及抗氧化酶系统的影响。【结果】与PE不封口处理相比,两种厚度的PE保鲜袋处理能显著降低杏鲍菇子实体失重率(P<0.01),在贮藏18 d时,两种处理的失重率仅为0.35%和0.20%;两种PE处理的菇体硬度显著高于对照(P<0.05),在贮藏期间两种处理均分别在第3天和第12天出现了两个硬度峰值;PE处理不易发生褐变但在贮藏末期,0.03 mm PE处理的褐变程度显著增加(P<0.05)。两种PE处理均能显著抑制贮藏期间TSS和可溶性蛋白的增加,减缓还原糖的消耗。1.5%壳聚糖涂膜处理在0—9 d菇体硬度显著增加(P<0.05),随后硬度快速下降;其失重率较高,与对照无显著差异(P>0.05);贮藏期间褐变指数低,但在贮藏末期的褐变程度显著(P<0.05);贮藏的中期与后期,TSS、还原糖和可溶性蛋白含量的变化均显著低于对照。3种处理在一定程度上提高了杏鲍菇的抗氧化能力,与对照处理相比,3种处理均能显著降低膜透性和脂膜过氧化产物MDA的含量(P<0.05),但在贮藏中、后期,壳聚糖处理的电导率和MDA含量均显著高于两种PE处理。0.03 mm PE和1.5%壳聚糖涂膜处理能显著降低超氧阴离子产生速率和过氧化氢的含量(P<0.05),0.05 mm PE处理能显著降低过氧化氢的含量(P<0.05),但其超氧阴离子产生速率则在3—12 d内显著高于对照(P<0.05);在贮藏前期与末期,3种处理均具有较高的POD活性和CAT活性(P<0.05),但在整个贮藏期间,SOD的活性变化与对照无明显差异(P>0.05)。【结论】在整个贮藏过程中PE处理表现出较好的贮藏效果;其中0.05 mm PE包装处理效果更为明显,有效保持了杏鲍菇的品质。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    持续高温对育肥猪不同部位脂肪代谢的影响
    吴鑫,冯京海,张敏红,苏红光,贾安峰
    中国农业科学. 2015, 48(5):  952-958.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.13
    摘要 ( 249 )   HTML ( 1 )   PDF (331KB) ( 492 )   收藏
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    【目的】研究持续高温对育肥猪脂肪代谢的影响并初步探讨影响的机制。【方法】选用16头(79.6±1.2)kg的健康杜长大阉公猪,随机分为2个处理组,分别饲养于(30±0.5)℃(高温组)和(22±0.5)℃(常温组)的环控舱内,单笼饲养,自由采食和饮水。环控舱内温度在21 d试验期内保持不变,湿度控制在(55±5)%, 每天光照14 h,舱内持续均匀通风。试验期满屠宰,宰前12 h禁食,自由饮水。【结果】和常温组相比,高温组育肥猪胴体重和皮下脂肪厚有所降低,但并不显著(P>0.10);与常温组相比,高温组育肥猪背部皮下脂肪占胴体的比例无显著变化(P>0.10),肾周脂肪占胴体的比例有提高趋势(+22.06%;P=0.07),背最长肌(LM)脂质含量有降低趋势(-22.39%;P=0.08),表明持续高温对猪不同部位脂肪沉积的影响存在差异。持续高温显著降低育肥猪背部皮下脂肪和肾周脂肪中苹果酸酶(ME)活性(P<0.05)和脂肪酸合成酶(FAS)活性(P<0.05),显著降低LM中乙酰辅酶A羧化酶(ACC)(P<0.01)和FAS(P<0.05)的含量,显著降低肝脏中FAS活性(P<0.01),FAS、ME和ACC为脂肪酸从头合成过程中的关键酶,上述结果表明,持续高温抑制育肥猪不同组织脂肪酸的从头合成。持续高温对三个不同部位脂肪中激素敏感脂酶(HSL)的含量无显著影响(P>0.10)。持续高温对育肥猪皮下脂肪中脂蛋白酯酶(LPL)含量无显著影响(P>0.10),显著升高肾周脂肪中LPL含量(P=0.05),显著降低LM中LPL含量(P=0.05),持续高温对上述三个部位脂肪组织中LPL含量的影响规律与这3个部位脂肪沉积的影响规律相一致,表明持续高温可能通过调控LPL的含量,影响育肥猪不同部位脂肪的沉积。持续高温降低LM前部(P<0.05)和后部(P<0.01)的L(+)-β-羟脂酰CoA脱氢酶(HAD)的活性,HAD是脂肪酸β-氧化过程中的关键酶,上述结果表明,持续高温抑制育肥猪骨骼肌中脂肪酸的氧化供能。持续高温极显著升高LM中cAMP含量(P<0.01),对肾周脂肪和背部皮下脂肪中cAMP含量无显著影响(P>0.10)。持续高温显著升高血浆中非酯化脂肪酸(NEFA)的浓度(P<0.05),有升高极低密度脂蛋白(VLDL)浓度的趋势(P=0.07),对总胆固醇(CHOL)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)浓度无显著影响(P>0.10)。【结论】持续高温对育肥猪不同部位脂肪沉积的影响存在差异。环境高温可能通过影响LPL的含量,调控脂肪酸的摄入,影响育肥猪不同部位脂肪的沉积。环境高温抑制皮下脂肪、肾周脂肪、LM和肝脏组织中脂肪酸的从头合成,但同时也抑制骨骼肌组织中脂肪酸的β-氧化,这可能导致血浆中NEFA浓度升高,并在肝脏重新酯化、组装为VLDL,被脂肪组织重新摄入,但血浆中NEFA和VLDL升高的机制尚需进一步研究
    IFNGR在山羊腹腔肠系膜前神经节的表达
    李强,王志豪,金秀芳,徐永平,郭晓,董伟,刘文刚
    中国农业科学. 2015, 48(5):  959-965.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.14
    摘要 ( 224 )   HTML ( 1 )   PDF (1412KB) ( 366 )   收藏
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    【目的】为了解山羊腹腔肠系膜前神经节(celiac cranial mesenteric ganglion, CCMG)是否具备接受γ-干扰素(interferon-γ, IFN-γ)作用的条件,即是否有IFN-γ受体(interferon-γ receptor, IFNGR)存在。【方法】取健康雌、雄性成年山羊的CCMG,40 g·L-1多聚甲醛磷酸缓冲固定液固定4 h后,用自来水冲洗10 h,经梯度酒精脱水、二甲苯透明、石蜡包埋后,制作石蜡切片。石蜡切片分4套:第1套做H.E.染色;第2套经脱蜡复水,抗原热修复后,再进行免疫组化SP法染色;第3套经免疫组化SP法染色后用苏木精复染;第4套用作阴性对照组。染色后在光学显微镜下观察记录切片,使用Motic数码显微镜下拍照后,对图片分析处理,计算CCMG的IFNGR相对表达量。将相对表达量数据用SPSS18.0软件分析处理,并利用单因子方差分析(One-way ANOVA, LSD)进行显著性检验。取健康雌性、雄性成年山羊的CCMG,经充分研磨后,使用总RNA提取试剂盒提取总RNA,再以牛的IFNGR1 cDNA序列为模板设计IFNGR1的引物,克隆山羊IFNGR1 cDNA序列并进行扩增。将扩增产物使用琼脂糖凝胶电泳检测是否有目的条带,并进行DNA双向测序。将测序结果在NCBI上进行比对和确认,并与其他的物种的序列进行了同源性比对。【结果】免疫组化染色显示,CCMGIFNGR免疫阳性产物分布广泛,在神经元胞体、卫星细胞及神经纤维中均有不同程度的着色。其中神经元均为IFNGR免疫阳性。几乎所有的神经元胞质为黄褐色,IFNGR呈中等阳性仅有少数神经元胞质染色弱为淡黄色,IFNGR呈弱阳性;在神经元细胞核中,核质部分明显呈棕褐色,IFNGR为强阳性,而核仁染色相对较弱或无着色,IFNGR为弱阳性或阴性。在非神经元结构中,卫星细胞染色呈棕褐色或棕色,IFNGR为强阳性中等阳性。神经纤维血管内皮细胞黄褐色或淡黄色,IFNGR为中等阳性或弱阳性。图像分析表明与其他非神经元结构成分相比,神经元胞体IFNGR的相对表达量差异性极显著(P<0.01)。PCR检测结果显示,IFNGR1 PCR产物的泳道在300 bp与400 bp处看到一个清晰的白色条带。测序结果显示,在山羊CCMG中克隆出了376 bp的IFNGR1的部分cDNA序列。通过在NCBI上与其他物种的基因序列同源性比对显示,这段序列与绵羊的同源性最高(98%,XM_004011371.1),其次为牛(97%,NM_001035063.1),野猪(84%,NM_001177907.1),家兔(73%,XR_085137.1),与褐家鼠(66%,NM_053783.1)的同源性最低。【结论】在山羊CCMG中有IFNGR的表达与分布,并且IFNGR主要在交感节后神经元表达与分布。所以CCMG具备对IFN-γ刺激做出反应的条件CCMG的交感节后神经元可能是 IFN-γ作用的主要靶细胞,提示山羊CCMG可能作为IFN-γ对胃肠道免疫调节途径和自主神经对胃肠道调节的神经途径之间相互协调的关键点。
    油脂来源及使用量对小鼠生长、健康、血脂和肝脏胆固醇代谢指标的影响
    黄阳,李平华,贺丽春,汪涵,牛清,石磊,周波,黄瑞华
    中国农业科学. 2015, 48(5):  966-975.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.15
    摘要 ( 255 )   HTML ( 2 )   PDF (413KB) ( 376 )   收藏
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    【目的】观察饲料中添加不同种类和不同剂量的油脂对小鼠生长性能、健康状态、血脂指标和肝脏胆固醇代谢关键基因相对表达量的影响,探讨日粮中不同油脂来源及使用量对肝脏胆固醇代谢的作用机制,为哺乳动物筛选较为适宜的油脂类型及其添加量提供理论参考。【方法】试验选取3周龄体重16—19 g的健康昆明种小鼠48只,随机分为4组,每组4个重复,每个重复3只。4组分别饲喂正常小鼠饲料(对照组)和添加4%豆油(B组)、4%乳化椰子粉(L组)以及8%乳化椰子粉(H组)的饲料14 d。试验期间,记录每天的饲喂次数、每次饲喂量、饲料剩余量,所有试验动物均自由采食和饮水。分析试验期间小鼠的体重变化和平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)以及料重比(F/G)等生长性能指标,分析小鼠的血液分布和健康指数等健康状态指标,测定小鼠的肝脏重以及甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)等血清脂质指标,运用实时荧光定量PCR技术检测小鼠肝脏组织中胆固醇7-α羟化酶(CYP7A1)、低密度脂蛋白受体(LDLR)和3-羟-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGCR)这3个基因的mRNA表达水平。【结果】①生长性能方面,添加4%豆油组的小鼠体重变化、平均日采食量和肝脏脏器指数与对照组差异显著P<0.05),而平均日增重、料重比和肝脏重与对照组差异不显著(P>0.05);添加4%乳化椰子粉组的小鼠各生长性能指标与对照组差异不显著P>0.05);8%乳化椰子粉显著提高小鼠的平均日采食量P<0.05),其他指标差异不显著P>0.05)。②健康状态方面,各试验组小鼠的血液分布和健康指数与对照组相比均无显著性差异(P>0.05)。③血脂指标方面,与对照组相比,添加4%豆油显著降低了小鼠血清中TC和HDL-C含量(P<0.05),对TG和LDL-C的影响差异不显著(P>0.05),添加4%乳化椰子粉对小鼠的各项血脂指标均无显著性影响(P>0.05),添加8%乳化椰子粉能显著降低血清TC含量(P<0.05),但对TG、HDL-C和LDL-C无显著性影响(P>0.05);④肝脏胆固醇相关基因方面,添加8%乳化椰子粉组肝脏中CYP7A1基因mRNA表达量显著高于对照组(P<0.05),而4%豆油组和4%乳化椰子粉组与对照组相比无显著差异(P>0.05)。肝脏HMGCR基因和LDLR基因mRNA表达水平与对照组差异不显著(P>0.05)。【结论】日粮中添加豆油增加了小鼠日采食量和体重等指标,降低了血清总胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇;高剂量乳化椰子粉的添加提高了小鼠日采食量,降低了血清总胆固醇,并增加了肝脏CYP7A1基因mRNA的表达。相比于添加高剂量乳化椰子粉,低剂量乳化椰子粉在改善小鼠脂代谢方面应用效果并不好。添加油脂可能是通过调控肝脏中胆固醇代谢相关酶的基因表达量来影响小鼠肝脏胆固醇的代谢,从而维持体内的胆固醇代谢的稳态。
    利用E.coli表达猪圆环病毒2型Cap蛋白生产病毒样颗粒疫苗
    赵晓云,乔绪稳,陈瑾,李鹏成,于晓明,朱国强,郑其升,侯继波
    中国农业科学. 2015, 48(5):  976-986.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.16
    摘要 ( 361 )   HTML ( 1 )   PDF (4782KB) ( 700 )   收藏
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    【目的】研究利用大肠杆菌可溶性表达PCV2b亚型ORF2基因,利用重组Cap蛋白制备PCV2 VLP疫苗的可行性。【方法】 根据大肠杆菌密码子使用频率表优化合成PCV2 NJ株ORF2基因,将其插入原核表达载体pQZ1,鉴定阳性后转入表达宿主菌BL21,利用原核表达平台CVC1102对重组菌进行诱导表达。利用SDS-PAGE与Western blotting对目的基因的表达及产物的可溶性进行分析;利用电镜分析技术鉴定重组Cap蛋白VLP组装;利用BCA试剂盒测定重组大肠杆菌破碎后上清中总蛋白量,利用薄层扫描分析确定目的蛋白百分比,得出目的蛋白量,将重组Cap蛋白的浓度调整为1 mg·mL-1。使用不同剂量的重组蛋白与206佐剂乳化,免疫2—3周龄抗原抗体双阴性的仔猪,同时设含免疫增强剂CVC1301、CVC1302的试验组、同类制品免疫对照组与空白对照组,免疫后14 d与21 d所有试验猪采血,分离血清,利用武汉科前生物科技有限公司的猪圆环病毒2型抗体ELISA检测试剂盒检测试验猪血清中PCV2抗体水平;免疫后28 d试验猪按照兽用生物制品质量标准汇编中公布的PCV2攻毒程序,利用PCV2 NJ株F6代进行强毒攻击试验,肌肉注射与口服PCV2 NJ株各105.0TCID50,同时利用乳化的钥匙孔血蓝蛋白及硫酸巯基乙醇培养基进行免疫刺激,攻毒后25 d,对所有试验猪进行解剖检测,通过攻毒过程中试验猪体温变化、试验猪平均相对日增重、解剖时试验猪肺部与相关淋巴结的大体变化及攻毒后PCV2核酸检测等4个方面评价大肠杆菌表达制备的PCV2 VLP的免疫效力。【结果】SDS-PAGE结果表明PCV2 NJ株优化的ORF2基因在大肠杆菌中得到了高效表达,表达产物以完全可溶性形式存在于菌体超声波破碎后的上清中;Western blotting分析结果显示表达的重组Cap蛋白能够与PCV2阳性血清发生反应;电镜下观察可见大量直径在17 nm左右的PCV2病毒样颗粒存在于超声破碎后的上清中;500 μg/头重组VLP疫苗免疫猪产生较高的抗体水平,单次免疫后21 d抗体100%达到合格,对PCV2强毒的攻击提供完全保护。【结论】实现了PCV2 Cap蛋白在大肠杆菌中高效可溶性表达,重组Cap蛋白体外自我组装成病毒样颗粒,且具有良好的免疫原性,可用于制备PCV2亚单位疫苗。
    家蚕5-羟色胺受体基因的克隆及表达分析
    李海银,李艳,陈曦,陈鹏,陈萍
    中国农业科学. 2015, 48(5):  987-1001.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.17
    摘要 ( 256 )   HTML ( 1 )   PDF (20736KB) ( 2661 )   收藏
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    【目的】5-羟色胺(5-HT)在许多生理过程中扮演重要角色,克隆介导5-HT生理效应的家蚕5-HT受体及组织表达分析,为研究家蚕5-TH受体基因功能奠定基础。【方法】利用基因组数据及半定量real-time PCR技术,鉴定克隆4种家蚕5-HT受体基因; 应用生物信息学方法分析5-HT受体在物种间同源性并构建系统进化树; 利用半定量real-time PCR方法分析它们在幼虫和成虫不同组织的表达情况。【结果】根据预测基因序列,设计特异引物,克隆得到4种5-HT受体基因序列,分别命名为5-HT1ABm、5-HT1BBm、5-HT2Bm、5-HT7Bm(GenBank登录号KM236100—KM236103),其开放阅读框分别为1 395、1 341、1 881和1 497 bp,可编码464、446、626和498氨基酸。4种5-HT受体属于典型的G蛋白偶联受体。选择已报道的昆虫及脊椎动物的5-HT受体氨基酸序列进行比对并系统发生树构建,结果显示家蚕4种5-HT受体间的氨基酸序列相似度仅为30.4%。5-HT1A、5-HT1B、5-HT2、5-HT7 4种受体在昆虫中的相似性分别为45.4%、61.4%、48.4%、54.1%。另外,家蚕5-HT受体与其他昆虫甚至脊椎动物有较高的同源性,跨膜区的保守性比非跨膜区高。不同物种间的同一家族5-HT受体的相似性高于同一物种内不同家族5-HT受体的相似性,家蚕5-HT受体的进化关系与烟草天蛾最近。半定量real-time PCR结果显示,5-HT1ABm、5-HT1BBm在幼虫所有组织中均有表达。5-HT2Bm仅在幼虫的头、腹部神经索、精巢表达。5-HT7Bm在幼虫头部、腹部神经索、中肠、脂肪体、精巢、卵巢表达。5-HT1ABm、5-HT1BBm、5-HT7Bm在成虫中除雌性头部以外的组织中均有表达,而5-HT7Bm在雄蛾的生殖系统中表达量明显高于其他组织。5-HT2Bm在成虫中不表达。【结论】鉴定和克隆的4种家蚕5-HT受体基因,在昆虫和脊椎动物中具有较高的保守性,与烟草天蛾同源关系最近,它们在幼虫和成虫的组织表达模式具有多样性。
    研究简报
    98份甘蔗种质资源遗传多样性的AFLP分析
    昝逢刚,应雄美,吴才文,赵培方,陈学宽,马丽,苏火生,刘家勇
    中国农业科学. 2015, 48(5):  1002-1010.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.18
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    【目的】甘蔗蔗糖产量约占中国食糖总量的92%。具有遗传多样性的甘蔗种质资源是甘蔗杂交育种的基础,杂交亲本的选择和组合的选配是杂交育种成败的关键,研究98份种质的遗传多样性及亲缘关系,为甘蔗杂交组合选配和种质创新提供参考依据。【方法】采用CTAB法提取甘蔗幼叶基因组DNA,利用扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)分子标记技术,对来源于10个国家的98份种质资源的基因组DNA进行酶切、连接、预扩增、选择性扩增,选择性扩增产物在5%变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离,银染显色。电泳结果得到“0,1”矩阵,使用POPGENE 32软件计算每对引物的多态性条带数、多态性比率、多态信息量、有效等位基因数、遗传多样性指数等指标,同时使用NTSYS pc-V. 2.1计算种质间遗传相似系数,根据相似性系数进行UPGMA(unweighted pair group method analysis)聚类分析和PCA(principal component analysis)主效应分析,对甘蔗种质资源进行分类。【结果】采用云南省甘蔗遗传改良重点实验室筛选出的10对引物组合共扩增出1 392条谱带,其中多态性条带为1 344条多态性条带比率为96.55%,平均每对引物扩增出139.2个位点和134.4个多态性位点。98份种质的相似性系数在0.484—0.929,平均为0.734,多态信息量为0.2495,每个位点的有效等位基因数为1.4092,平均多样性指数为0.3890,遗传相似性系数最高的是KN90-418和KN90-455,达到0.929,最低的是云蔗94-375和IS76-126,为0.484。根据遗传相似性系数进行聚类分析,在遗传相似性系数0.64处切割时,可划分为4个类群,第I类群有5份澳大利亚种质,包括IK76-48、IS76-126、IK76-22、SES309和E.SARPET;第II类群有1份澳大利亚种质是IS76-199;第III类群有3份种质,包括KN93-06、90-110-9和BURMA;第IV类群有89份种质,在遗传相似性系数0.79处切割时,可将第Ⅳ类群划分为9个亚群(A、B、C、D、E、F、G、H和I)。基于Jaccard系数用PCA法对98份甘蔗种质AFLP标记结果进行主效应分析,主效应分析显示了不同种质的分类位置,分子主效应分析结果与分子聚类结果一致,集中在一个区域的种质亲缘关系较为紧密,澳大利亚种质位置较为分散,最分散材料为蔗茅属和细茎野生种。【结论】98份种质资源的遗传基础差异较小,亲缘关系较近,其中,澳大利亚种质遗传多样性相对较丰富。90-110-9、KN93-06和粤糖00-236较为特殊,在杂交组合选配中应给予重点关注。
    桑树脱落酸生物合成相关基因的鉴定及转录表达分析
    朱攀攀,刘长英,赵爱春,裴汭超,李军,王晓红,李镇刚,王茜龄,鲁成,余茂德
    中国农业科学. 2015, 48(5):  1011-1022.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.19
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    【目的】9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)、醛氧化酶(AAO)和玉米黄质环氧化酶(ZEP)在脱落酸(abscisic acid,ABA)间接途径合成中发挥主要调节作用,它们是ABA合成相关基因。以桑树栽培品种嘉陵40号(Morus atropurpurea Roxb.)果实为材料,测定其发育过程中ABA的含量,分析桑椹成熟过程中ABA合成相关基因的转录表达、ABA及其合成抑制剂对果实发育的影响,为研究ABA在桑椹成熟和衰老过程中的作用机制提供基础数据。【方法】根据从单倍体川桑(Morus notabilis Schneid.)基因组数据库(http://morus.swu. edu.cn/morusdb)下载的ABA合成相关基因序列,对其DNA及推导的氨基酸序列进行分析。使用RNAiso Plus(TaKaRa)提取总RNA。以cDNA为模板,利用real-time PCR方法检测不同时期和不同处理桑椹中ABA合成相关基因的转录表达差异。利用高效液相色谱法,测定桑椹发育过程中的ABA含量。【结果】在川桑基因组数据库筛选鉴定到6个ABA合成相关基因:1个MnAAO、2个MnZEP和3个MnNCEDMnNCED1-3氨基酸序列高度保守,聚类分析表明它们与双子叶果树NCEDs序列同源性较高,与单子叶植物同源性较低;转录分析表明它们在叶中转录水平相对高于其他组织,在根中最低。其中MnNCED2MnNCED3在根、皮、冬芽、雄花、叶中的转录水平较高。随着果实的发育,ABA含量在转色期开始逐渐上升。外源ABA处理后,桑椹脱落率升高,而氟啶酮(fluridone)可以抑制桑椹的脱落。MnNCED1-3在果实发育中后期的转录水平较高,与ABA含量的升高相一致,而MnAAOMnZEP1-2在中后期下调。离体桑椹经ABA处理后MnNCED1MnAAOMnZEP1的转录水平直到第4天才出现上调,MnNCED3在第3天和第4天被上调,MnZEP2一直上调;氟啶酮处理后MnNCED1MnZEP2的转录表达量只在第1天和第3天被下调,MnAAOMnZEP1只在第4天升高,MnZEP1只在处理后第1天被下调,MnNCED2在ABA和氟啶酮处理后均被下调。【结论】从桑树中获得了6个ABA合成相关基因MnAAOMnZEP1—MnZEP2NCED1—NcED3MnNCEDs在果实发育中后期的转录表达相对较高,并与ABA的含量变化相一致可能对ABA的合成起主要调控作用,外源ABA处理能够促进桑椹的成熟和脱落,氟啶酮处理能够抑制桑椹的成熟和脱落。
    双季晚稻甬优系列籼粳杂交稻超高产结构与群体形成特征
    花劲,周年兵,张军,张洪程,霍中洋,周培建,程飞虎,李国业,黄大山,陈忠平,陈国梁,戴其根,许轲,魏海燕,高辉,郭保卫
    中国农业科学. 2015, 48(5):  1023-1034.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.20
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    【目的】研究双季稻区晚稻季条件下,甬优系列籼粳杂交稻超高产结构与群体形成特征,以期为双季晚稻甬优系列籼粳杂交稻超高产栽培提供理论依据。【方法】以籼粳杂交稻有代表性的品种甬优538、甬优2640、甬优1538、甬优1540为试验材料,通过栽培措施的调控,形成超高产(≥10.50 t·hm-2)和高产(9.75 t·hm-2≤产量<10.50 t·hm-2)群体,对产量及其结构、茎蘖动态、叶面积动态与组成、光合势、干物质积累、群体生长速率等方面进行系统比较研究。【结果】与高产群体相比,超高产群体表现穗数足、穗型大、群体颖花量多(50 000×104 颖花/hm2以上)的显著特点,但结实率和千粒重略降低,差异不显著;群体茎蘖于生育前期稳步增长,至有效分蘖临界叶龄期达适宜穗数,高峰苗出现在拔节期,数量少,成穗率高(>75%),此后群体下降平缓,至抽穗期达适宜穗数;群体叶面积指数前期增长相对较缓慢,最大值出现在孕穗期,为8.1左右,此后下降缓慢,抽穗期叶面积指数、有效叶面积率、高效叶面积率及粒叶比均极显著高于高产群体,成熟期叶面积指数仍保持在3.5以上;群体光合势生育前期较小,中后期较大,总光合势为580×104 m2·d·hm-2以上,抽穗期至成熟期的光合势占总光合势的50.0%以上;群体拔节前干物质积累速度相对较缓,拔节后干物质积累速度较快,至抽穗期群体生物量为10.0 t·hm-2左右,抽穗后积累量亦高,至成熟期干物重达19.0 t·hm-2左右;有效分蘖临界叶龄期之前,超高产群体群体生长率较高产群体大,有效分蘖临界叶龄期至拔节期,超高产群体生长平稳,群体生长率较高产群体小,拔节以后,群体生长率极显著高于高产群体。【结论】超高产群体起点质量高,栽后分蘖早生快发,群体生长优势明显,特别是生育中后期光合生产能力强,物质积累多。超高产栽培水稻适宜产量构成应以足量穗数与较大穗型协调产出足够的群体颖花量,同时保持较高的结实率和千粒重。
    模拟降水条件下生物炭对酸性红壤理化性质的影响
    朱盼,应介官,彭抒昂,姜存仓
    中国农业科学. 2015, 48(5):  1035-1040.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.05.21
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    目的】明确降水条件下生物炭对红壤理化性状的影响。【方法】采用室内模拟降水的方法,将以花生壳为原料在400℃热解制备的生物炭施入红壤,在气温25—30℃、单次降水量20 mm条件下进行连续试验约20 d,分析生物炭对施肥和未施肥红壤的速效钾(SAK)、速效磷(SAP)、铵态氮(SAN)、硝态氮(SAN)、有机碳(SOC)、活性铝(SAA)以及pH值在降水前后的变化。共设8个试验处理:未施肥+未施C(CK)、未施肥+1%生物炭(C1)、未施肥+2%生物炭(C2)、未施肥+3%生物炭(C3);施肥+未施C(F)、施肥+1%生物炭(FC1)、施肥+2%生物炭(FC2)、施肥+3%生物炭(FC3)。施肥土壤施用KH2PO4 0.14 g·kg-1、KNO3 0.51 g·kg-1、NH4NO3 0.80 g·kg-1和Ca(NO3)2 0.95 g·kg-1。【结果】施用生物炭的红壤,其速效钾、速效磷、硝态氮、铵态氮、活性铝、有机质和pH等指标在降水后均有较大变化,且不同生物炭用量对红壤理化性质的影响存在较大差异。施用3%生物炭时,土壤理化性质在降水前后变化最为显著,C3处理的pH值比CK处理提高了0.60个单位,速效钾的下降幅度比CK少9.5%,速效磷、硝态氮的下降幅度分别比CK高出33.2%和40.5%,有机碳和铵态氮则没有明显变化,活性铝下降了91.1%。而降水后FC3处理的pH值比F处理提高了1.09个单位,速效钾的下降幅度比对照少10.3%,速效磷和硝态氮的下降幅度分别比F处理高23.4%和21.9%,有机碳和铵态氮的增幅分别比F处理高23.6%和5.4%,活性铝下降了94.8%。【结论】在降水条件下,生物炭有利于酸性红壤保持适宜的速效钾含量,提高土壤pH值和有机碳含量,以及能大幅降低土壤活性铝浓度,且对施肥后酸性红壤理化性质的影响更明显。