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当期目录

    2015年 第48卷 第6期 刊出日期:2015-03-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    普通小麦-簇毛麦T5VS·5DL易位染色体对小麦主要农艺性状、品质和白粉病抗性的遗传效应分析
    张瑞奇,冯祎高,侯富,陈树林,别同德,陈佩度
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1041-1051.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.01
    摘要 ( 309 )   HTML ( 1 )   PDF (1969KB) ( 591 )   收藏
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    【目的】分析普通小麦-簇毛麦T5VS·5DL易位染色体对主要农艺性状、品质性状及白粉病抗性的遗传效应,了解T5VS·5DL易位染色体通过雌雄配子的传递情况,筛选便于育种利用的共显性分子标记,进一步明确T5VS·5DL易位系的高代回交品系在育种改良中的利用价值。【方法】分别以扬麦13、扬麦15为轮回亲本的高代T5VS·5DL易位系回交品系(BC4F4)及其分离群体(BC5F2)为材料,利用GISH及5VS特异分子标记对这些材料进行了鉴定;在大棚及大田2种环境下调查了这些材料的株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重等主要农艺性状,并对这些材料的水溶剂保持力、碳酸钠溶剂保持力、蔗糖溶剂保持力、乳酸溶剂保持力、蛋白和籽粒硬度等品质性状进行了分析;还利用白粉菌混合生理小种对这些材料的苗期(二叶期)和成株期(抽穗期)进行了接种鉴定。【结果】含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系的株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重等主要农艺性状与其轮回亲本相比,2种环境下的差异均不显著,表明簇毛麦5VS染色体臂代替普通小麦5DS染色体臂后,对产量性状的补偿性较好,没有显著的不利影响。品质性状的分析结果表明,含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系的籽粒硬度值(SKCS)均显著低于其轮回亲本,表明簇毛麦Dina/Dinb基因型比普通小麦的Pina/Pinb基因型具有更软质胚乳特性;另外,含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系的水溶剂保持力与碳酸钠溶剂保持力也显著低于轮回亲本,而蔗糖溶剂保持力、乳酸溶剂保持力及蛋白质含量的差异不显著,表明T5VS·5DL易位染色体对弱筋小麦品质指标可能有一定的正向效应。白粉菌混合生理小种接种鉴定的结果表明,在二叶期,含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系及其轮回亲本均高感白粉病,但在成株期含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系高抗白粉病,而其轮回亲本仍高感白粉病,表明含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系携带白粉病成株抗性基因。对BC5F2群体单株的白粉病及T5VS·5DL易位染色体鉴定的结果表明,所有含有T5VS·5DL易位染色体的单株均高抗白粉病,无T5VS·5DL易位染色体的单株均高感白粉病,推测一个显性的白粉病成株抗性基因与T5VS·5DL易位染色体共分离。同时在分离群体中,纯合易位染色体单株数、杂合单株数及无易位染色体单株数之比,经χ2测验符合1﹕2﹕1分离比例,表明T5VS·5DL易位染色体在小麦背景中遗传传递正常。通过对5VS特异分子标记的扩增条件及带型分析发现,共显性EST分子标记5EST-237、Pinb-1,扩增条件简单,特异带型易于识别,可以利用这些标记对T5VS·5DL易位染色体进行分子标记辅助选择。【结论】鉴于T5VS·5DL易位系良好的品质及抗病特性,建议在弱筋小麦的育种项目中加以利用。
    基于RNA-seq的百萨偃麦草染色体特异分子标记开发与应用
    李晨旭,刘志涛,庄丽芳,亓增军
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1052-1062.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.02
    摘要 ( 356 )   HTML ( 1 )   PDF (2278KB) ( 431 )   收藏
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    【目的】百萨偃麦草(Thinopyrum bessarabicum Löve, 2n = 2x = 14, JJ或EbEb)是小麦改良的重要亲缘物种,开发染色体特异分子标记对于加快其有利基因向小麦中的转移和应用有重要意义。【方法】利用百萨偃麦草分蘖期叶片RNA-seq获得的EST序列与节节麦D基因组序列进行比对,鉴定出4 957条没有相似性的序列作为筛选百萨偃麦草特异序列的基础序列。从这些基础序列中随机选择部分序列设计EST-PCR引物507对,通过在普通小麦中国春、百萨偃麦草和中国春-百萨偃麦草双二倍体中的扩增分析,筛选出百萨偃麦草基因组特异标记,然后在已经选育出的8个小麦-百萨偃麦草异染色体系中进行染色体定位,并探讨这些标记在小麦染色体工程中的应用潜力;根据谷类作物的共线性,以百萨偃麦草EST序列设计共线性引物100对,并比较这些引物的扩增和定位结果。【结果】在开发的507对引物中,204对(40.2%)在百萨偃麦草和中国春-百萨偃麦草双二倍体中具有特异扩增,多态率远高于利用小麦(12%)和百萨偃麦草(14%)EST设计的234对共线性引物产生的多态率,建立了高效开发小麦亲缘物种特异标记的新方法;利用8个中国春-百萨偃麦草异染色体系,共定位了198个百萨偃麦草特异标记,分别位于染色体1J(31)、2JS(15)、2JL(26)、3JS(20)、4JS(12)、4JL(12)、5J(27)、6JS(13)、6JL(22)和7JS(20),其中189个是根据百萨偃麦草转录组序列设计;利用定位于1J和6J的特异标记确定了4个易位系的染色体身份,其中1个涉及1J的大片段易位,2个涉及6JS的不同区段易位,1个为小片段中间插入易位;利用这些易位系,将30个1J和12个6J特异标记分别定位于2个物理区段。【结论】通过RNA-seq结合与小麦基因组序列比对可以获得小麦亲缘物种相对特异的EST序列并据此开发引物,建立了开发外源染色体特异标记的新方法,开发的标记可应用于小麦异易位系鉴定和缺失物理图谱的绘制。
    耕作栽培·生理生化
    稻茬小麦不同氮效率群体花后物质生产与衰老特性差异分析
    丁锦峰,成亚梅,黄正金,李春燕,郭文善,朱新开
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1063-1073.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.03
    摘要 ( 317 )   HTML ( 1 )   PDF (492KB) ( 18310 )   收藏
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    【目的】探讨稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体花后衰老特征。【方法】2010—2012年,在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,采用三因素裂区设计,以施氮量(纯N)为主区,设210.0 kg·hm-2、262.5 kg·hm-2两个水平;以施氮比例为副区,设基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥﹕穗肥分别为3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2两个水平;以穗肥追氮时期为裂区,设剑叶露尖、孕穗期、抽穗期和开花期四个水平。通过试验构建不同氮肥利用率(NUR)群体,研究其产量、物质生产、氮素吸收及花后剑叶衰老特性的变化特征。【结果】不同群体NUR变幅在31.18%—72.23%,NUR≥60%群体(氮高效群体)籽粒产量8 500 kg·hm-2以上,比NUR40%—60%群体(氮中效群体)和NUR≤40%群体(氮低效群体)籽粒产量分别高6.84%和21.36%,群体间差异均达显著水平。NUR与籽粒产量呈极显著线性正相关。不同群体间花前干物质积累量和氮素积累量差异未达显著水平。但随NUR增高,花后及总的干物质积累量、开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量增加,NUR≥60%群体花后和总的干物质积累量分别达6 000和17 500 kg·hm-2以上,开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量分别达1.50%和215 kg·hm-2以上。此外,随NUR的提高,花后群体光合面积衰减逐渐减缓,净同化率逐渐增加;植株花后剑叶光合能力和抗衰老能力逐步增强,在籽粒灌浆后期表现更为明显,促进了花后光合物质生产。NUR≥60%群体花后叶面积衰减率、光合势和净同化率分别在0.14 LAI·d-1、105×104 m2·d·hm-2和9.50 g·m-2·d-1左右。综合两年结果,在氮肥适当后移(3﹕1﹕3﹕3)条件下,穗肥适当早施(剑叶露尖、孕穗期),产量及氮肥利用率较高;高施氮量(262.5 kg·hm-2)的增产效果不明显,且氮肥利用效率较低。在施氮量210.0 kg·hm-2、氮肥运筹3﹕1﹕3﹕3、剑叶露尖追氮处理下两年产量均高于9 000 kg·hm-2,氮肥利用率为各处理最高。【结论】稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体在生育中后期具有较高植株氮素营养水平,氮素吸收与积累增加,有利于促进氮素向籽粒的运转;有利于延缓花后光合面积衰减及叶片衰老、增强光合物质生产能力,实现氮肥利用率与籽粒产量的同步提升。

    冬小麦-夏玉米生产体系中播前耕作对夏玉米产量形成的影响
    李霞,任佰朝,范霞,赵斌,董树亭,刘鹏,张吉旺
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1074-1083.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.04
    摘要 ( 405 )   HTML ( 1 )   PDF (381KB) ( 543 )   收藏
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    【目的】黄淮海夏玉米区是典型的一年两熟制种植制度区,统筹研究冬小麦和夏玉米播前耕作对夏玉米产量形成的影响,为冬小麦夏玉米周年高产高效生产耕作模式的改进提供科学依据。【方法】以郑单958(ZD958)为试验材料,设置冬小麦播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)、冬小麦播前翻耕夏玉米播前免耕(MN)与冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)3个试验处理,其中RN作为对照(CK),研究冬小麦和夏玉米播前耕作对夏玉米产量及其构成因素、叶面积指数、干物质积累与分配和籽粒灌浆特性等的影响。【结果】冬小麦与夏玉米播前耕作均对夏玉米产量影响显著。与RN相比,MN和MR处理夏玉米的叶面积指数、花后干物质积累量、花后干物质积累所占比例、籽粒最大灌浆速率分别提高15.01%、21.14%、3.21%、15.00%和16.44%、24.92%、4.49%、12.60%,即冬小麦播前翻耕提高了夏玉米叶面积指数、花后干物质积累及其向籽粒分配比例和籽粒最大灌浆速率,进而提高穗粒数与粒重,有利于产量提高。与RN相比,MN和MR处理的产量分别提高24.03%和30.61%。夏玉米播前旋耕对干物质向籽粒分配比例,籽粒灌浆速率无显著影响,但显著提高了出苗率,进而增加群体数量,提高产量;与MN相比,MR处理的出苗率提高6.29%,这是其产量较MN提高5.23%的主要原因。【结论】与冬小麦播前旋耕夏玉米播前免耕(RN)相比,冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)与冬小麦播前翻耕和夏玉米免耕(MN)均显著提高夏玉米的产量。尽管冬小麦播前翻耕夏玉米播前旋耕(MR)的产量较冬小麦播前翻耕和夏玉米免耕(MN)高5.23%,但结合生产实际,冬小麦播前翻耕和夏玉米免耕播种(MN)更有利于该区域夏玉米的高产高效生产。
    种植密度和种植方式对超高产大豆根系形态和活力的影响
    马兆惠,车仁君,王海英,张惠君,谢甫绨
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1084-1094.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.05
    摘要 ( 345 )   HTML ( 1 )   PDF (426KB) ( 574 )   收藏
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    【目的】比较种植密度和单播、混播种植方式对大豆超高产品种和普通品种根系形态和活力的影响。【方法】于2012和2013年在盆栽条件下,研究不同种植密度和单混种植处理对超高产品种辽豆14、中黄35和普通品种辽豆11根系形态、根系活力和伤流成分的影响。采用随机区组试验设计,种植密度设3个水平(3株/盆、6株/盆和9株/盆),2个种植类型(单一种植方式:各品种单播;混合种植方式:同一盆中各品种按1﹕1种植)。在大豆的开花期 (R2)、鼓粒中期(R6)和生理成熟期(R8)取样,将根系从土中取出,反复冲洗, 利用根系扫描仪WinRhizo Program(Re.gent Instruments Inc.Canada)对样根进行扫描测量,测定单株总根长、根表面积和根体积;根系活力用TTC法(甲醇浸泡法)测定;伤流液用重量法收取;伤流液中的磷用钼酸铵比色法测定(UV-2450),钾用火焰光度计(PEAA800)测定,可溶性糖用蒽酮法测定;由超高产品种在混播、单播处理下根系性状的比值除以普通品种在混播、单播处理下根系性状的比值得到超高产品种相对于普通品种的根系竞争比率(RCR),RCR>1表示超高产品种比普通品种的根系竞争力强。【结果】超高产品种和普通品种大豆的根系形态性状、根系活力和伤流成分在密度和种植方式间均存在显著差异。整个生育期,不同品种大豆的根系形态性状和根系活力均在鼓粒期达到最大,伤流量和伤流成分的最高值则出现在开花期。鼓粒期至成熟期,超高产品种的单株根长、根体积普遍高于普通品种,单播和混播处理下,分别较普通品种高出8.2%、10.4%和53.9%、34.6%。超高产品种的根系活力较强,而且具有较高的伤流量和伤流成分,3种密度水平下,超高产品种的平均伤流量分别高出普通品种16.9%、42.0%和49.1%。超高产品种的根系竞争比率普遍高于普通品种。随密度的增加,超高产品种和普通品种的单株根表面积和根体积下降,其中普通品种的下降幅度更大,达50.9%和50.7%。混播时超高产品种与普通品种的根系活力差异随密度的增加而增大;超高产品种相对于普通品种的根系竞争比率也提高,由平均1.00增至1.63,其中6株/盆处理下根系竞争比率增幅达到显著水平。6株/盆和9株/盆的种植密度下,超高产品种的单株籽粒产量高于普通品种,混播时差异达显著水平;随密度的增加,超高产品种和普通品种的单株生物量和籽粒产量下降,其中普通品种的下降幅度更大,达62.5%和60.0%;大豆根系形态性状、根系活力与单株生物量和籽粒产量呈显著或极显著正相关。【结论】超高产品种在密植条件下根系更发达,具有较强的根系吸收能力、竞争力和较高的物质生产力。
    植物保护
    小檗内生放线菌H21的鉴定及抑菌活性成分分析
    魏少鹏,国政,姬志勤
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1095-1102.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.06
    摘要 ( 236 )   HTML ( 1 )   PDF (507KB) ( 437 )   收藏
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    【目的】从药用植物小檗(Berberis thunbergii)中筛选抗菌活性内生放线菌,对活性菌株的分类地位及抑菌活性进行研究,分离并鉴定候选菌株发酵液中活性成分的化学结构及其抑菌活性,为农用杀菌剂的创制提供依据。【方法】采用选择性培养基从小檗叶片分离内生放线菌,16S rDNA法进行菌株鉴定;采用管碟法测定发酵液对烟草青枯病菌 (Ralstonia solanacearum)等7种供试菌的抗细菌活性,采用抑制菌丝生长速率法测定发酵液对番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)等7种植物致病菌的抗真菌活性;依次采用大孔树脂吸附、硅胶柱层析及反相高效液相色谱(HPLC)等技术分离纯化活性组分;采用核磁共振波谱(NMR)和质谱(MS)技术对分离到的活性成分进行结构鉴定;采用微量肉汤稀释法测定化合物对烟草青枯病菌等7种细菌的最低抑菌浓度,抑制孢子萌发法和菌丝生长速率法测定化合物对番茄灰霉病菌的抗菌活性。【结果】分离到一株活性菌株H21,该菌株经16S rDNA序列分析鉴定为链霉菌(Streptomyces sp.);除铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)外,H21菌株发酵液对烟草青枯病菌、猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringae pv. actinidiae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)等多种病原细菌有明显的抑菌活性;H21发酵液对番茄灰霉病菌表现出较强的抑制菌丝生长作用,对其他供试病原真菌无明显的抑菌活性;从H21菌株发酵液中分离鉴定了3个化合物,分别为N-乙酰基-2-(4-羟苯基)乙胺、环-(L-亮氨酸-L-精氨酸)和二硫吡咯类抗生素—全霉素;全霉素为广谱抗生素,其对烟草青枯病菌、猕猴桃溃疡病菌、蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度(MIC)分别为0.156、0.313、0.078、0.313、0.156和0.313 µg·mL-1;对番茄灰霉病菌菌丝生长和孢子萌发的抑菌中浓度(IC50)分别为13.56和7.89 µg·mL-1。【结论】小檗内生菌放线菌H21可能是一种新的全霉素产生菌,其对植物致病细菌烟草青枯病菌和猕猴桃溃疡病菌有抗菌活性,全霉素对于开发针对致病细菌的农用杀菌剂具有重要的参考价值。
    转飞蝗CYP408B1和CYP409A1基因果蝇品系对杀虫剂的敏感性
    高翠娥,张建琴,张徐波,张建珍,封云涛,吴海花,马恩波
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1103-1111.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.07
    摘要 ( 271 )   HTML ( 1 )   PDF (501KB) ( 484 )   收藏
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    目的】细胞色素P450(Cytochrome P450)是昆虫体内广泛分布的代谢解毒酶系,飞蝗(Locusta migratoria)是重要农业害虫,揭示其体内P450代谢解毒功能对飞蝗有效治理尤为必要。研究旨在将飞蝗2个P450基因CYP408B1CYP409A1分别转入果蝇(Drosophila melanogaster)体中,建立转基因果蝇品系,测定果蝇对杀虫剂的敏感性,为进一步探索飞蝗CYP408B1CYP409A1对杀虫剂的代谢解毒功能提供依据。【方法】采用转基因技术成功构建转飞蝗P450基因CYP408B1CYP409A1的纯合果蝇品系;分别选择雄性转基因果蝇UAS-CYP408B1、UAS-CYP409A1和亲本果蝇attp40与tub-gal4的处女果蝇杂交,提取子一代启动目的基因CYP408B1CYP409A1表达的转基因果蝇品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1以及对照组果蝇品系tub>attp40的DNA和总RNA,并将RNA体外反转录为cDNA。分别以DNA和cDNA为模板,PCR方法验证转基因果蝇品系UAS-CYP408B1和UAS-CYP409A1;通过杀虫剂生物学测定,进一步分析转基因果蝇品系tub>CYP408B1、tub>CYP409A1以及对照组tub>attp40、UAS-CYP408B1、UAS-CYP409A1和attp40对溴氰菊酯、马拉硫磷和毒死蜱3种杀虫剂的敏感性;采用荧光法定量测定转基因果蝇品系tub>CYP408B1、tub>CYP409A1以及对照组tub>attp40中细胞色素P450的总酶活性【结果】PCR扩增结果显示以DNA为模板,启动目的基因表达的转基因果蝇品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1中均可以检测到目的条带,大小分别为1 555和1 585 bp;以cDNA为模板进行RT-PCR和RT-qPCR,结果显示在转基因果蝇品系中飞蝗CYP408B1CYP409A1均得到表达。对3种杀虫剂的生物测定结果显示转基因果蝇品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1对溴氰菊酯的抗药性均较对照组高,且与tub>attp40相比,抗性比分别为1.59和1.83,而对马拉硫磷和毒死蜱的抗性比并未提高。细胞色素P450总酶活性结果显示转基因果蝇品系tub>CYP408B1和tub>CYP409A1总酶活性与对照组tub>attp40相比,均无显著性差异。【结论】利用转基因技术成功构建了转飞蝗P450基因CYP408B1CYP409A1的果蝇品系UAS-CYP408B1和UAS-CYP409A1;飞蝗CYP408B1CYP409A1均对溴氰菊酯具有一定的解毒功能。
    苏云金芽孢杆菌CPB012菌株的杀虫功能基因鉴定及其对害虫的控制作用
    陆慧慧,林志强,谭万忠,罗华东,鲜菲,毕朝位,余洋,杨宇衡
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1112-1121.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.08
    摘要 ( 216 )   HTML ( 1 )   PDF (1073KB) ( 545 )   收藏
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    【目的】分析并鉴定对马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)具强致病性的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)CPB012菌株的杀虫基因型,为充分而有效地利用此生防菌奠定基础。【方法】CPB012菌株在LB培养基上30℃培养2—3 d,用苯酚品红进行晶体染色,观察伴孢晶体形态。cry1—cry10杀虫基因的检测选用技术成熟的PCR-RFLP(polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism)法,即对某一类基因(如cry1、cry2…)保守区序列设计通用引物,并引入限制性内切酶识别序列,将扩增产物用相应的限制性内切酶处理,得到的酶切图谱可以初步判断杀虫基因多态性。同时结合特异性PCR方法对二、三级分类基因(如cry1A、cry2Aa…)设计特异性引物进行扩增,将扩增产物测序比对。cry11—cry40和vip基因通过设计引物进行PCR检测。菌株在LB培养基上培养24、48、72和96 h分别提取晶体蛋白,结合晶体蛋白的SDS-PAGE图谱分析其表达的杀虫蛋白。室内分别测定CPB012对鳞翅目家蚕(Bombyx mori)、鞘翅目马铃薯甲虫和双翅目橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)的杀虫效果;室内和田间测定CPB012与球孢白僵菌(Beauveria bassiana)MJ07菌株对马铃薯甲虫的生物协同防治效果。【结果】通过菌株形态和晶体形态的连续观察,发现CPB012能够产生方形和球形等晶体。基因型检测表明CPB012菌株含有cry1Aa、cry1Ia、cry2Aa、cry2Ab和vip3A,结合蛋白电泳图谱,其可能分别编码了约135、80、70、85—90 kD的大分子杀虫蛋白;同时可能还含有30和50 kD的两种新蛋白。室内生测试验显示,除马铃薯甲虫外,CPB012对家蚕和橘小实蝇也具有很强的毒杀作用,处理7 d 后死亡率分别为80.30%和76.72%。将CPB012与球孢白僵菌MJ07菌株按0.5﹕0.5剂量混合后室内接种,处理14 d后2龄马铃薯甲虫的累计死亡率达96.5%,极显著地(P<0.01)高于球孢白僵菌MJ07或苏云金芽孢杆菌CPB012单独处理的累计死亡率90.1%(MJ07)或83.3%(CPB012)。多重线性回归方程计算得出单独接种CPB012的LC50为1.88×107 cfu/mL,MJ07的LC50为5.46×107cfu/mL,而二者混用后LC50为1.10×107 cfu/mL,CTC(共毒系数)值为254,增效明显。在田间施用CPB012+MJ07混合剂(0.5﹕0.5)后对1龄和2龄马铃薯甲虫的防治效果分别为47.5%和43.8%, 显著高于MJ07、CPB012和Bt药剂对照的防治效果。【结论】苏云金芽孢杆菌CPB012的杀虫功能由cry1Aa、cry1Ia、cry2Aa、cry2Ab和vip3A等基因所决定,这些基因编码135、80、70、85-90 kD的杀虫毒蛋白。该菌的杀虫谱较广,对鞘翅目、鳞翅目和双翅目害虫都具有很强的生物毒性,其与球孢白僵菌MJ07混合施用可显著提高对马铃薯甲虫的防治效果。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    农作物遥感识别中的多源数据融合研究进展
    宋茜,周清波,吴文斌,胡琼,余强毅,唐华俊
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1122-1135.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.09
    摘要 ( 444 )   HTML ( 1 )   PDF (1181KB) ( 644 )   收藏
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    农作物遥感识别是地理学和生态学研究的前沿和热点,多源数据在农作遥感识别中日益发挥重要作用。笔者从多源数据融合的角度,归纳了2000年后多源数据在农作物遥感识别中应用的总体概况,系统梳理并提炼了当前多源数据融合的主要融合技术和融合模式。围绕与多源数据融合和农作物遥感识别相关的关键词,在Google学术、ISI Web of Knowledge和中国知网中对2000—2014年间国内外发表的论文进行检索,并统计不同传感器的使用频率及结合方式。研究表明,以提高空间分辨率为目标的多源数据融合和以提高时间分辨率为目标的多源数据融合技术是当前的两种主要方式,可以在一定程度上实现时空尺度的扩展。前者的融合技术包括图像融合、正态模糊分布神经网络模型、成分替换、半经验数据模型融合及多分辨率小波分解等,可以提升遥感数据的空间分解力和清晰度,较好弱化混合像元产生的影响,但农作物光谱信息有一定程度的丢失或扭曲,农作物空间分布局部细节信息与纹理特征依然会缺失;后者的融合技术形式灵活多样,可分为同源数据联合扩展时序的时空优化技术和异源数据联合扩展时序的时空优化技术,其可以有效排除短时间段内农作物生育期交叉,但易受不同遥感数据源间光谱反射率或植被指数转换模型及光谱波段设置差异的影响。在融合模式方面,根据数据类型分为光学数据的融合、光学数据与微波数据的融合以及遥感与非遥感数据的融合,以实现卫星资源优势互补为宗旨,充分挖掘不同类型农作物在遥感数据上呈现的光谱、时间和空间特征差异信息。同样,农作物遥感识别研究中的多源遥感数据融合也存在诸多挑战,在未来一段时间内,完善不同传感器之间的合作、更深层次挖掘融合信息以及多尺度长时间序列的中高分辨率农作物空间分布数据集的需求是多源数据融合的农作物遥感识别研究的重点发展方向和亟待解决的问题。研究结果有助于更好地理解多源遥感数据融合的技术和模式,为摸清多源数据融合在农作物识别中总体进展提供支撑,同时也为其他多源数据融合研究提供借鉴。
    基于自组织特征映射神经网络的中国耕地生产力分区
    黄亚捷,叶回春,张世文,郧文聚,黄元仿
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1136-1150.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.10
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    【目的】耕地生产力的高低直接关系到国家粮食安全,科学分析不同区域耕地生产力构成要素及其影响机制、摸清耕地资源状况,对于把握耕地资源利用的科学决策、实现耕地产能提升,特别是支撑省域土地整治以及高标准基本农田划定、保障国家粮食安全战略具有重要意义。【方法】基于中国31个省(自治区/直辖市)的土壤肥力、气候条件、地形地貌等自然条件及经济投入、效益反馈等社会统计数据,建立构成自然要素及社会经济要素的指标体系。根据粮食作物单产对耕地生产力分级,并结合以往区划确定耕地生产力区。在深入剖析耕地生产力与其构成素要素之间的复杂、高维、非线性关系基础上,采用自组织特征映射神经网络模型,通过U-矩阵面板以及变量位面对评价单元耕地生产力6个自然要素、5个社会经济要素构成的高维复杂数据进行可视化和空间聚类,识别不同空间格局下耕地生产力的差异性和相似性,直观反映耕地生产力构成要素变化的敏感分布区域,并基于耕地压力指数校正。最后,将聚类结果与耕地生产力分级结果叠加,并结合综合性、相对一致性、区域共轭性、行政单元完整性等原则进行适当调节,确定耕地生产力亚区。【结果】不同省域的土壤肥力、气候条件、地形地貌及经济投入、效益反馈方面有显著的空间差异性和发展的非均衡性,进而将自然要素、社会经济要素均聚为6类。以此为依据,将中国耕地生产力划分为10个耕地生产力区、24个亚区,其中耕地生产力区包括东北平原区、华北平原-丘陵区、黄土高原区、四川盆地、长江中下游平原区、华南丘陵区、云贵高原区、内蒙古高原区、西北内陆区、青藏高原区。耕地生产力亚区是根据自然要素、社会经济要素的可视化特征和空间聚类结果对耕地生产力区的区域优势及限制因素的细化及简要说明,并基于耕地压力指数校正,最终建立起中国耕地生产力分区系统。【结论】分区综合考虑了由自然要素、社会经济要素及耕地压力指数共同构成的区域耕地生产力主导因素及关键问题,分区系统与客观实际相吻合,表明自组织特征映射神经网络模型是一种耕地生产力要素分区与敏感区域识别的科学有效方法,通过空间可视化与要素聚类分析,揭示了不同区域的耕地生产力现有优势、限制因素。
    氮高效利用基因型大麦氮素转移及氮形态组分特征
    黄亿,李廷轩,张锡洲,戢林,吴沂珀
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1151-1161.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.11
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    【目的】揭示氮高效利用基因型大麦生育后期氮素分配转运的生理机制,为大麦高效氮肥管理和高产栽培提供理论依据。【方法】采用土培盆栽试验,利用前期筛选出的氮高效利用基因型大麦(DH61、DH121+)和低效利用基因型大麦(DH80)为试验材料,分析其在不施氮、低氮(125 mgN·kg-1土)、正常氮(250 mgN·kg-1土)和高氮(375 mgN·kg-1土)4个氮素处理下籽粒产量、生物量及生育后期地上部营养体氮素转移特性和植株氮形态组分构成特征。【结果】(1)随施氮量的减少,不同氮效率基因型大麦籽粒产量和地上部生物量均减少。同一施氮处理,高效基因型大麦籽粒产量和地上部生物量高于低效基因型。不施氮处理下,高效型大麦DH61和DH121+籽粒产量分别是低效型DH80的1.96、2.03倍;低氮处理下分别是低效型DH80的2.10、2.37倍。扬花期和灌浆期,不施氮和低氮处理下两类基因型大麦植株氮浓度无明显差异,氮高效基因型大麦干物质形成能力较强。(2)高效基因型大麦植株能够积累较多的氮素,扬花前高效基因型氮素积累量占大麦生育期氮积累量的比例高于低效基因型。低氮(125 mgN·kg-1土)、正常氮(250 mgN·kg-1土)、高氮处理(375 mgN·kg-1土)下,高效基因花前氮素积累量是低效基因型的1.31、1.38、1.49倍,充足的氮素积累为后期灌浆结实奠定了物质基础。(3)随着氮素用量的增加,氮素转运量呈单峰曲线变化,氮素转移率和氮素转运量对籽粒的贡献率则逐渐下降,过高的氮肥施用不利于氮素向籽粒的转运。高效基因型DH61和DH121+籽粒氮素来源更多依赖于前期地上部营养体的氮素转移,不施氮和低氮氮素转运量对籽粒的贡献率分别为35.06%、40.06%和76.37%、81.72%。而低效基因型DH80籽粒的氮素来源则以后期根系氮素的吸收和转移为主,氮素吸收量对籽粒的贡献率为68.20%和34.84%。(4)相同氮素处理下,扬花至灌浆期大麦茎秆和叶片中营养性氮含量增加,功能性氮含量变化平稳,而结构性氮含量则降低;籽粒营养性氮含量逐渐增加,结构性氮含量缓慢下降。且较低效基因型,高效基因型大麦茎秆和叶片结构性氮含量的降低幅度大,氮素转运能力强。低氮处理下,高效基因型扬花期至灌浆期茎秆和叶片结构性氮含量分别降低49.57%、62.58%;灌浆至成熟期分别降低64.47%、28.11%。【结论】氮高效利用基因型大麦籽粒氮含量受花后茎秆和叶片中结构性氮的分解转化决定,营养器官中结构性氮的再利用有利于氮素利用效率的提高。
    园艺
    蔬菜变态根茎发育的分子机理研究进展
    孙玉燕, 李锡香
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1162-1176.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.12
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    变态根茎是许多蔬菜作物重要的产品器官。阐明变态根茎的形成不仅是植物发育生物学研究的重要内容, 也是提高相关蔬菜作物产量和品质的重要保障。近年来,关于蔬菜变态根茎形成机理的研究已经取得了重要进展。本文主要以代表性根茎类蔬菜作物萝卜、芜菁、马铃薯、莲藕、榨菜、山药、芋艿为对象, 就其变态根茎发育的遗传和分子机理, 包括变态根茎发育相关性状的遗传及QTL定位,形态建成的物质和能量代谢, 细胞周期及细胞膨大,植物激素、光周期、转录因子等调控机制的研究进展进行了综述。蔬菜变态根茎发育相关性状多为寡基因或多基因控制的数量性状。目前,一系列发育相关性状的QTL位点被鉴定,一些重要性状的连锁标记被开发。作为形态建成物质的淀粉、糖类和蛋白质为变态根茎的发育提供重要的物质、能量和营养来源,诸多基因参与形态建成物质的代谢。细胞周期作为细胞分裂的调节器,决定细胞数目。细胞周期受细胞周期蛋白(cyclins,CYC)、细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent protein kinases,CDKs)以及转录因子 RB/E2F 的调控。细胞膨大决定细胞大小,受扩展蛋白(expansin,EXP)和木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(xyloglucan endotransglucosylase/hydrolases,XTHs)等重要因子调节。植物激素是变态根茎发育的基础调控因子,诸多激素如赤霉素、生长素、脱落酸、细胞分裂素和茉莉酸等参与变态根茎的发育。光周期调控是变态根茎发育的动态信号,大量参与光周期调控的基因,如光敏色素、CONSTANS (CO)、FLOWERING LOCUS T (FT)、APY 等在变态根茎形成过程中都起到重要的调控作用。此外,MADS-box、ABF/AREB 和 homeobox 等转录因子也在变态根茎的发育中扮演重要角色。另外,文章就小RNA、表观遗传学、转录组学、蛋白质组学、比较基因组学、全基因组测序和关联分析的研究在变态根茎发育机理中的应用进行了简要介绍。
    KT/HAK/KUP家族基因在桃开花期的表达及对钾肥施用的响应
    宋志忠,郭绍雷,马瑞娟,俞明亮
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1177-1185.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.13
    摘要 ( 216 )   HTML ( 1 )   PDF (1018KB) ( 423 )   收藏
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    【目的】从转录水平探索KT/HAK/KUP家族基因在桃花发育不同时期的表达模式及对钾肥施用的响应特征,明确关键基因并验证其功能。旨在揭示钾素营养状况与桃花开放之间的直接关系,为果树施钾及高效园艺作物的遗传改良与育种提供理论依据。【方法】以‘霞晖6号’桃树为研究对象,通过钾肥施用分析其对桃花生长发育、钾素含量及花朵开放时期的影响;通过HNO3-HClO4 法消化样品,利用ICP-AES设备测定桃花开放不同时期的钾离子含量;利用荧光实时定量qRT-PCR技术,分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期的表达水平,确定主效基因;进一步通过qRT-PCR技术分析KT/HAK/KUP家族基因在桃花开放不同时期对钾肥施用的差异响应;利用异源细菌缺失功能互补法验证主效基因的功能,将KUP11的CDS序列克隆到pPAB404中形成重组表达载体pPAB404-KUP11,测序验证的重组载体转化到大肠杆菌功能缺失突变菌株TK2420中,分析重组载体pPAB404-KUP11恢复TK2420突变细菌吸收外界K+(KCl或K2SO4)的功能。【结果】钾肥施用使‘霞晖6号’桃花提前2 d开放,并显著促进了盛开期桃花的发育,花朵鲜重增加21.5%。此外,盛开期桃花K+含量也最高,其次是初开期和花蕾期,败落期则最低。因此,钾肥施用显著增强了桃花开放过程中花朵K+的富集水平,在花蕾期、初开期、盛开期和败落期分别提高了24.3%、27.4%、29.1%和26.2%。KUP1—13在桃花开放不同时期的表达水平存在差异,但在盛开期的表达水平均达到最高,且在转录水平对钾肥施用的响应不同。KUP1KUP5基因对钾肥施用最为敏感,其表达水平从花蕾期至桃花盛开期是持续被诱导的;KUP11在桃花开放的整个过程中表达量最高,钾肥处理显著诱导了其在花蕾形成初期的表达并抑制了其在桃花败落期的表达量。表达载体pPAB404-KUP11能恢复TK2420细菌重新吸收K+,且对外界KCl和K2SO4均有吸收,说明KUP11的表达水平与K+的吸收呈正相关性。【结论】钾肥施用促进桃花发育,改善钾营养状况,催使桃花提前开放,并对KUP家族基因在开花不同时期转录水平的调控有差异;KUP11转运体具有吸收外界K+的功能,在桃花开放过程中起重要作用。
    贮藏·保鲜·加工
    差示扫描量热法检测猪、牛、羊肉加热终点温度
    刘功明,孙京新,徐幸莲,黄明,李鹏
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1186-1194.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.14
    摘要 ( 245 )   HTML ( 1 )   PDF (990KB) ( 574 )   收藏
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    【目的】利用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)对猪肉、牛肉和羊肉样进行扫描,寻找其热处理温度与热相图之间的关系,探究一种灵敏、高效的EPT检测方法,为肉制品在实际生产流通中的EPT检测提供理论依据。【方法】将一定体积(2.0 cm×1.0 cm×1.0 cm)的猪肉、牛肉、羊肉块分别进行不同温度(猪肉、羊肉:50℃、60℃、70℃和75℃;牛肉50℃、55℃、65℃、70℃和75℃)的热处理,当达到相应的中心温度时停止加热,冷却至中心温度为4℃,从中心取约100.0 mg肉样(以生肉样为对照)于热分析铝坩埚中,将肉样在坩埚底部压实,并加盖密封,以空坩埚作为参比,4℃条件下隔夜平衡。从40℃加热到80℃,升温速率为1℃/min,样品室氮气流量20 mL·min-1,保护气流量60 mL·min-1,进行DSC扫描,由此获得不同温度热处理肉样的DSC热相图。【结果】未经热处理的生猪肉、羊肉、牛肉样经扫描分别得到3个峰,对应不同的起始温度(猪肉:50.83℃、60.54℃、71.02℃;羊肉:50.76℃、59.82℃、70.46℃;牛肉:50.25℃、56.29℃、71.92℃)和变性焓(猪肉:0.4656 J·g-1、0.1394 J·g-1、0.2053 J·g-1; 羊肉:0.0899 J·g-1、0.3116 J·g-1、0.3842 J·g-1;牛肉:0.1078 J·g-1、0.4151 J·g-1、0.3662 J·g-1)。当热处理温度为50℃时,3种肉样的热相图与未经热处理生肉样相比,未出现显著变化;当热处理为60℃(牛肉为55℃)时,3种肉热相图中第1个峰消失,第1个峰和第2个峰的起始温度变化不显著(P>0.05),但变性焓显著降低(P<0.05);当热处理为70℃(牛肉为65℃和70℃)时,3种肉热相图中第2个峰也消失,第3个峰起始温度变化不显著(P>0.05),变性焓显著降低(P<0.05);当热处理温度达到75℃时,猪、牛、羊肉样的3个峰完全消失。可以发现,随着热处理温度的升高,肉样峰对应的变性焓值逐渐降低,不同温度热处理肉样的热相图差异明显,本研究对不同温度热处理肉样检测成功。【结论】通过不同温度处理后肉样的DSC变性峰和变性焓,可知3种肉的热变性程度对温度有特异性。因此,可采用DSC法判定畜肉的热变性程度,从而应用于肉制品加工过程中EPT的检测。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    IGF-I-CaN-NFATc3信号通路相关基因在鸭发育早期骨骼肌中的同步表达及其与肌纤维性状相关性
    束婧婷,宋迟,徐文娟,章明,单艳菊,陈文峰,宋卫涛,陶志云,李慧芳
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1195-1204.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.15
    摘要 ( 339 )   HTML ( 1 )   PDF (419KB) ( 531 )   收藏
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    【目的】IGF-I-钙调磷酸酶(CaN)-NFAT信号途径是调节肌肉生长、决定不同肌纤维类型的主要信号途径,本研究选择生长速度不同的高邮鸭和金定鸭为试验材料,首次对不同品种鸭胚胎期和出雏早期肌肉中IGF-I-CaN-NFAT信号通路相关基因的表达规律及其与肌纤维类型的相关性进行了研究。【方法】采用实时荧光定量PCR方法研究鸭13、17、21、25、27胚龄和出雏后7日龄胰岛素样生长因子( insulin-like growth factors, IGF-I) , 钙调磷酸酶(calcineurin, CnAα)和活化T细胞核因子(nuclear factor of activated T cells, NFAT c3)基因的表达量,同时采用肌球蛋白ATPase碱孵育法对两个鸭种腓肠肌外侧头不同发育阶段的肌纤维性状进行组织学观察,对不同类型肌纤维比例进行统计,用SPSS20.0软件进行差异显著性分析,探讨IGF-I-CaN-NFAT信号通路相关基因对鸭骨骼肌肌纤维类型转换的调控机制。【结果】随着胚龄或日龄增加,两鸭种快肌纤维比例均呈现下降趋势,中间型肌纤维比例仅存在少量波动,慢肌纤维比例除在高邮鸭中27胚龄时有所下降外,总体上呈现上升的趋势;IGF-I, CnAα和 NFATc3 基因在不同鸭种的同一肌肉部位的表达模式相对一致,仅存在显著的发育时段差异,在不同的部位(胸肌和腿肌)的表达也存在差异,但并不存在显著的性别效应,3个基因均在13胚龄即可检测到表达,且表达量均表现为最高,显著地高于其他各胚龄的表达量,提示IGF-I-CaN-NFATc3信号通路可能在鸭胚胎发育早期肌纤维的形成过程中发挥了重要作用。CnAα mRNA在胸肌中呈近似“V”形的表达趋势,21胚龄时表达量最低然后呈持续上升趋势,而在腿肌中则呈“波浪形”表达趋势,表达量最低点出现在27胚龄;NFATc3在胸肌和腿肌中的表达量均表现为13胚龄最高,然后至17胚龄显著下降并维持在较低的表达水平,在胸肌中表达量最低点出现在21胚龄,而腿肌中21胚龄的表达量则要显著高于17、25、27胚龄和7日龄的表达量,17胚龄表达量最低;IGF-I mRNA在胸肌和腿肌中总体上表现为先下降,至出雏前(27胚龄)降至最低,然后出雏后一周略有上升的趋势。IGF-I, CnAα和 NFATc3 基因的表达两两之间均表现出显著或极显著的正相关关系,同时,3个基因的表达与快肌纤维比例存在正相关,而与慢肌纤维比例及中间型纤维的比例呈负相关。【结论】在鸭胚胎发育后期至出雏早期,腓肠肌外侧头肌纤维类型存在由快肌纤维向慢肌纤维转换的趋势,IGF-I-CaN-NFAT信号通路相关基因之间存在协同表达,在鸭早期骨骼肌纤维类型转换中可能发挥着调控作用。
    转基因作物饲用安全性评价研究进展
    陈亮, 黄庆华, 孟丽辉, 邢焕, 姚斌, 杨晓光, 张宏福
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1205-1218.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.16
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    通过引入外源基因的途径对农作物进行遗传改良,转基因技术已经在作物的抗虫、抗除草剂、抗病、抗旱等方面显现出了巨大的潜力。2013年全球转基因作物种植面积已经比1996年首次种植面积增长了100多倍,达到1.75亿hm2,转基因作物及其副产品大部分则用于动物饲料原料,因此,转基因饲料中外源基因和外源蛋白在畜禽体内消解和转移规律以及转基因成分对畜禽营养、生长、健康等方面的影响是社会关注的焦点。笔者在提出转基因作物饲用安全性评价的紧迫性和必要性的基础上,特别指出转基因作物饲用安全性评价与食用安全性评价的特殊性;讨论和分析转基因作物评价所应该遵循的科学原则;概述抗虫作物、抗草甘膦作物和转植酸酶基因玉米中转基因成分的特性;侧重分析了饲料中转基因成分在畜禽体内的消解、转移,转基因饲料的营养价值和饲料养分效价评定,重点剖析转基因饲料对畜禽营养、免疫、繁殖和肠道微生态影响的研究进展。从短期、长期和多代效应综合分析转基因饲料的安全性,转基因饲料中外源基因和外源蛋白未发现从饲料中转移到畜禽组织、器官和血液中,仅少量残存于消化道前段的食糜中;转基因饲料也没有对畜禽营养、免疫、繁殖、肠道健康产生不利作用。但目前还需深入探讨试验材料的选择和相关信息的准确描述、转基因成分在畜禽体内的消解和转移的方法、转基因饲料对畜禽繁殖、免疫以及长期多代的作用研究,以期为建立和完善转基因饲用安全评价体系提供参考。
    研究简报
    水稻颖花开放前花器官茉莉酸水平变化及浆片茉莉酸信号基因表达分析
    黄俊宝,何永明,曾晓春,向妙莲,付永琦
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1219-1227.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.17
    摘要 ( 286 )   HTML ( 1 )   PDF (465KB) ( 631 )   收藏
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    【目的】水稻颖花开放是由浆片膨大所启动的,并与花丝伸长和花药开裂同步发生。脂类衍生的茉莉酸(JA)激素在植物生殖发育中发挥重要调控作用。本文分析水稻颖花开放过程中花器官JA水平及浆片JA信号基因表达的动态变化,以进一步揭示内源JA信号在水稻颖花开放中的作用。【方法】以粳稻中花11颖花自然开放前18 h(18 h BF)和临近开放时0 h(0 h BF)的颖花器官(小穗梗、内外稃、浆片、雄蕊、雌蕊)为试验材料。100 mg液氮研磨的样品经甲醇﹕水﹕乙酸(80﹕19﹕1,体积比)混合液提取、氮气浓缩和0.22 μm滤膜过滤后,直接应用超高速液相色谱-电喷雾-质谱系统(UFLC-ESI-MS)测定JA含量。Trizol试剂提取水稻总RNA,DNaseⅠ消化残存的基因组DNA,M-MLV逆转录酶合成第一链cDNAs。JA生物合成和信号转导相关基因的表达分析采用SYBR Green实时定量 PCR技术,以水稻GAPDH作内参。试验设置2次生物学重复,差异显著性分析采用t测验。【结果】水稻颖花开放前18 h,花器官中小穗梗JA水平(16.0 ng·g-1 FW)最高,内外稃次之(6.1 ng·g-1 FW),雄蕊、浆片和雌蕊极低(小于4.0 ng·g-1 FW)。颖花开放时,小穗梗JA水平下降了69%,内外稃升高了71%,雌蕊、雄蕊和浆片JA水平分别上升至19.0、77.2和52.4 ng·g-1 FW。颖花开放时雄蕊和浆片的JA水平显著高于其他花器官,而小穗梗JA含量最低。JA水平变化相一致,颖花开放时JA生物合成相关基因OsDAD1OsAOS1OsAOCOsOPR7在雄蕊和浆片中的表达大幅上升,在内外稃中略有上升,而在小穗梗中的表达明显下调。但是,颖花开放时这些JA生物合成相关基因在雌蕊中的表达不上调,与JA水平变化不一致。OsLOX2和OsAOS2在小穗梗和内外稃中的表达水平较高,而在浆片、雄蕊、雌蕊中的表达水平极低。伴随颖花开放时浆片JA水平的大幅上升,浆片JA信号转导途径相关基因OsJAR1OsCOI1b以及13个OsJAZs的表达也明显上调。其中,OsJAZ11的表达水平上升幅度最大,升高了近520倍。然而, OsJAR2OsCOI1aOsCOI2OsJAZ5OsJAZ15在浆片中的表达没有上调。【结论】内源JA在水稻颖花器官中的分布具有组织和发育时期特异性。结合外源JA对水稻颖花开放的灵敏诱导,颖花开放时浆片JA的积累以及JA生物合成和信号转导途径相关基因的差异性激活,强烈表明内源JA信号介导水稻浆片膨大的调控。
    烟草骨干亲本主要病毒病抗性鉴定及遗传多样性分析
    代帅帅,任民,蒋彩虹,程亚增,耿锐梅,张兴伟,程立锐,杨爱国
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1228-1239.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.18
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    【目的】评价烟草骨干亲本主要病毒病抗性,分析抗病骨干亲本间的遗传多样性,明确不同抗源间的亲缘关系,为烟草病毒病抗性改良的亲本选择提供理论依据。【方法】在温室条件下采用苗期人工接种方法,对中国烟草育种过程中73份骨干亲本进行CMV、TMV和PVY 3种病毒病抗性鉴定,以CMV高抗、或TMV免疫、或PVY免疫为筛选标准,筛选抗病骨干亲本;并利用条带单一清晰、多态性稳定且分布在烟草24条连锁群上的103对SSR引物,对筛选出的抗病骨干亲本和烟草育种常用的4个主体优质亲本进行遗传多样性、聚类和主坐标分析。【结果】(1)不同供试材料间3种病毒病抗性存在显著性差异。在筛选出的29份病毒病高抗或免疫的烟草种质中,有23份种质对CMV表现为高抗,6份种质对TMV表现为免疫,5份种质对PVY表现为免疫。同时,在29份筛选出的烟草病毒病抗病种质中,龙烟1号和FC8对TMV和PVY都表现为免疫,CV87、T.T.11、抗88、CV91、胎里富1060、革新5号和T.I.245等7份种质对3种病毒病都表现为高抗。2)对鉴定出的29份抗病骨干亲本以及K326、NC89、Speight G-28和净叶黄等4个烟草育种最常用主体亲本进行基因型分析,共筛选出322个等位位点,每对引物的等位变异为2—6个,平均为3.106个;基因型多样性变化范围是0.059—0.716,平均为0.387;引物多态性信息(PIC)含量为0.057—0.661,平均为0.343。当遗传相似系在0.672取值作切割线时,系统聚类分析将33份供试材料分为7个类群;当遗传相似系数在0.714取值作切割线时,第1类群又被分为4个亚群,其中第1亚群包括了全部供试外引抗病亲本种质和育种最常用外引亲本K326、NC89和Speight G-28,而国内抗病亲本种质分类相对较多。主坐标分析可将33份材料分为6个类群,外引抗病种质被分在第1类群和第2类群中,其中第1类群包括了8份引进抗病亲本种质和3份育种最常用外引亲本K326、NC89和Speight G-28,第2类群有3份外引种质和11份国内种质;而国内抗病亲本种质分类较多。聚类分析结果和主坐标分析结果基本一致,与种质亲缘关系吻合度较高。【结论】苗期人工接种方法对烟草骨干亲本的病毒病抗性鉴定准确,筛选出29份烟草病毒病抗病骨干亲本;外引抗病骨干亲本种质与K326、NC89和Speight G-28的亲缘关系较近,遗传背景狭窄;中国抗病种质地理来源广泛,遗传背景复杂,遗传基础较为丰富。
    大蒜主要农艺性状变异特征及其与产量相关构成分析
    孔素萍,孙敬强,吴雄,杨妍妍,霍雨猛,徐坤
    中国农业科学. 2015, 48(6):  1240-1248.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.19
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    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    【目的】大蒜为无性繁殖作物,难以采用常规方法创制新种质,新品种选育较为困难。因此,研究分析大蒜农艺性状的变异特征,探索决定大蒜产量形成的主要农艺性状,为合理评价与挖掘利用现有种质资源,以及优选大蒜高产品种提供参考。【方法】以78份国内外大蒜种质资源为材料,根据《大蒜种质资源描述规范和数据标准》,选取代表性植株,分别于大蒜抽薹期和鳞茎收获晾干后测试大蒜种质资源的16个农艺性状,采用相关分析、主成分分析、多元线性回归分析和通径分析等方法,探讨大蒜主要农艺性状之间的关系,明确大蒜鳞茎及蒜薹产量形成的主要决定因子。【结果】大蒜主要农艺性状变异丰富,变异系数达11.1%—64.0%,其中以蒜薹相关性状变异系数较大,鳞茎重、鳞芽数次之,株形等相关性状较小。除鳞芽宽外,其他农艺性状与鳞茎重的简单相关系数均达极显著水平,而除叶夹角及鳞芽数外,其他农艺性状与蒜薹重的简单相关系数亦达极显著水平。通过主成分分析,明确了影响大蒜鳞茎及蒜薹产量的主要性状包括株形因子、蒜薹因子和叶形鳞芽因子。采用逐步回归分析,分别建立了鳞茎产量和蒜薹产量与农艺性状之间的回归模型,经统计学检验,两个模型均达极显著水平,其决定系数分别为0.8516和0.9449。通过通径分析,确定影响大蒜鳞茎产量的关键农艺性状依次为鳞茎横径(0.5353)、鳞芽长(0.1652)、鳞芽数(0.147)、假茎粗(0.1136)及叶片数(0.1036),而影响大蒜蒜薹产量的关键农艺性状依次为蒜薹粗(0.8875)、株高(0.1585)和鳞芽数(-0.1382)。【结论】大蒜种质资源具有丰富的遗传多样性,且大蒜农艺性状之间多存在极显著相关关系,决定大蒜蒜薹和鳞茎产量形成的关键农艺性状显著不同,除蒜薹和鳞茎自身性状外,以较高株型大蒜的蒜薹产量较高,以较粗株型大蒜的鳞茎产量较高。