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当期目录

    2015年 第48卷 第7期 刊出日期:2015-04-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    海拔差异对水稻雌配子体基因型选择及其后代表型遗传分化的影响
    雷伟,文建成,普世皇,王昌江,刘华萍,孙朝华,苏家秀,李振,徐津,谭亚玲,金寿林,谭学林
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1249-1261.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.01
    摘要 ( 287 )   HTML ( 1 )   PDF (544KB) ( 430 )   收藏
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    【目的】分析海拔环境差异对水稻雌配子体基因型选择及其对后代表型遗传分化的影响,为研究植物表型对海拔环境的遗传响应及利用海拔差异进行雌配子体选择育种的方法提供理论参考。【方法】利用2个滇1型细胞质雄性不育系与耐寒粳稻地方老品种杂交,在4个具有明显海拔背景差异的试验点构建并种植了7个水稻F1雌配子体基因型选择群体及其28个F2遗传分离群体,通过估算这些世代群体的形态性状差异来检测不同海拔条件对雌配子体基因型频率变化和后代表型遗传分化的影响。【结果】对F1雌配子体基因型选择群体的形态性状分析发现,在4个不同海拔点都检测到8个性状发生了偏分离,说明海拔背景差异对F1雌配子体基因型具有选择作用,且在2 200和400 m两种海拔环境的影响都大于海拔1 860和1 250 m;产生于海拔1 860 m群体的形态性状多样性指数最大,据此随产生海拔的升高和降低,其多样性指数均减小;差异性比较显示产生于2 200 m高海拔的群体几乎与其他3个海拔产生的群体在所有性状上的差异都达显著水平。对种植于不同海拔环境的28个F2遗传分离群体的形态性状分析,结果显示海拔差异导致的雌配子体基因型选择影响其F2群体的表型遗传分化,且产生海拔差异越大,其后代表型分化就越明显。经2 200和400 m选择过的分离群体,在7个性状上检测出21处差异达显著水平;经1 860和1 250 m 选择过的分离群体,仅在3个性状上检测出6处差异达显著水平。总体变化趋势是,经高海拔2 200 m选择的群体,种植在不同海拔表现结实率高、整体生长势较差,而经低海拔400 m选择的群体的性状表现与高海拔的相反,经中海拔1 860和1 250 m选择过的群体表现多居于高、低海拔之间,但群体形态性状多样性指数较大。【结论】海拔环境差异对水稻F1雌配子体基因型具有选择作用,进而影响其后代的表型遗传分化,形成对不同海拔环境条件的生态适应性,这意味着利用海拔背景差异进行雌配子体选择育种的方法是可行的。
    小麦中国春NAM转录因子Gpc-1Gpc-2灌浆期时空表达模式分析
    吴丹,董剑,要燕杰,赵万春,高翔
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1262-1276.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.02
    摘要 ( 295 )   HTML ( 1 )   PDF (6217KB) ( 421 )   收藏
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    【目的】对面包小麦(Triticum aestivumL.)中国春NAM转录因子Gpc-1TaNAM-A1TaNAM-B1TaNAM-D1)和Gpc-2TaNAM-B2TaNAM-D2)灌浆期的表达模式进行全面系统的分析,为深入了解其协同调控籽粒发育时期组织衰老和矿物元素转运的方式及各基因间相互作用提供参考。【方法】从中国春中克隆Gpc-1Gpc-2的全长cDNA编码序列并进行序列比对分析。采用荧光定量PCR (qRT-PCR)定量分析各基因在不同组织中的表达特性。以多个经评估的稳定基因作为内参,并采用Pfaffl法对Gpc-1Gpc-2的相对表达量进行计算。针对Gpc-1Gpc-2 5′或3′非翻译区(UTR)的差异核苷酸序列设计5条特异性寡核苷酸探针,地高辛标记后利用mRNA原位杂交技术分别在花后的旗叶、穗下节及籽粒中对基因的表达进行组织定位。【结果】利用一对特异性引物,从中国春中克隆到TaNAM-A1TaNAM-B2TaNAM-D1TaNAM-D2以及具有功能的TaNAM-B1,且其核酸序列与野生二粒小麦(Triticum turgidum var.dicoccoides)野生型TtNAM-B1完全一致。Gpc-1Gpc-2的转录本均广泛地分布于倒二叶、旗叶、穗下节、颖壳、穗轴及籽粒中。但不同于Gpc-1, Gpc-2在花后的根中并不表达。mRNA原位杂交结果显示,Gpc-1Gpc-2具有相同的组织表达特异性,除叶表皮细胞、种皮和果皮外普遍在旗叶、穗下节以及籽粒的其他细胞类型中具有表达。其转录本大量积累于叶肉细胞,而在穗下节及叶片维管束中表达量则相对较低。籽粒中Gpc-1Gpc-2的表达具有不均一性,其转录水平在胚中较高,与矿物元素运输相关的主要组织(维管束、色素链、珠心突出及传递细胞)及糊粉层中次之,而胚乳中表达量相对较低。qRT-PCR结果显示各NAM基因的表达特性在不同组织及基因间存在差异。TaNAM-D2在各组织中表达量均最低;籽粒中TaNAM-D1丰度最高,穗下节、颖壳及穗轴中TaNAM-B2转录水平高于其他基因,而旗叶中TaNAM-B2TaNAM-A1表达量最大。开花前,TaNAM-A1TaNAM-B1TaNAM-B2TaNAM-D2在倒二叶、旗叶、穗下节、颖壳、穗轴及籽粒中均有表达。花后15 d,倒二叶、穗轴及籽粒中TaNAM-A1的表达水平先于旗叶(25DAA)出现下降,在穗下节及颖壳中则持续增长至30DAA;籽粒中TaNAM-B1丰度在15DAA达到最大值,而其他组织中其最大值出现于25DAA(旗叶、颖壳)及30DAA(倒二叶、穗下节和穗轴);除旗叶(25DAA)及穗下节(20DAA)外,TaNAM-B2转录水平在其他组织中均从15DAA起迅速降低;不同于其他基因,TaNAM-D1仅从花后开始表达,其丰度在各分析组织中不断增加至灌浆后期(25DAA或30DAA)。颖壳中TaNAM-D2表达水平在15DAA开始降低,早于叶片(25DAA)及其他组织。【结论】Gpc-1Gpc-2转录因子参与调控籽粒中矿物元素的转运,但与该组织中细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)或衰老无显著联系;灌浆期各基因间表达特性不尽相同,其在功能上具有差异。Gpc-1Gpc-2或仅参与对矿物元素转运的调控或同时平行调控组织的衰老。
    转录因子对木质素生物合成调控的研究进展
    郭光艳,柏峰,刘伟,秘彩莉
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1277-1287.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.03
    摘要 ( 353 )   HTML ( 1 )   PDF (583KB) ( 1062 )   收藏
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    木质素是维管植物次生细胞壁的重要组分之一,具有重要的生物学功能。木质素分子与细胞壁中的纤维素、半纤维素等多糖分子相互交联,增加了植物细胞和组织的机械强度,其疏水性使植物细胞不易透水,利于水分及营养物质在植物体内的长距离运输。木质素与纤维素共同形成的天然物理屏障能有效阻止各种病原菌的入侵,增强了植物对各种生物及非生物胁迫的防御能力。然而木质素的存在也给人类的生产实践带来诸多负面影响,如造纸业中,由于必须使用大量化学药品去除木质素,加大了造纸成本,严重污染了环境;饲草中的高木质素含量则影响牲畜的消化吸收,降低了饲草的营养价值;过高的木质素含量也影响了人类对生物质能源的发酵利用。因此,利用基因工程改造植物木质素的可降解性意义重大。在高等植物中,木质素通过苯丙烷途径和木质素特异途径合成。在拟南芥中,NAC、MYB以及WRKY类转录因子都参与了对木质素生物合成的调控。在拟南芥中,MYB26可激活NST1/NST2的转录;WRKY12可与NST2的启动子区结合并对其表达进行负调控;SND1(NST3)和NST1主要在纤维次生壁的形成中发挥作用,两者功能有冗余;NST1和NST2在调控花药壁的次生壁的增厚中功能有冗余;VND6和VND7则主要在木质部导管的分化中起重要作用,这些NAC类转录因子通过与下游的MYB类转录因子如MYB83、MYB46及(或)MYB58、MYB63、MYB85和MYB103的结合对木质素合成基因的表达进行正调控,而MYB75对木质素生物合成进行负调控。多数MYB转录因子通过与下游木质素生物合成途径基因启动子区的AC元件(I、II和III)结合从而对其表达进行调控。研究表明,bHLH类转录因子也参与了对木质素生物合成的调控。文章综述了各类转录因子对木质素生物合成调控的最近进展,绘制了拟南芥中木质素生物合成的主要调控网络,同时也总结了其他物种(如水稻、小麦、玉米、桉树、松树和杨树等)中已发现的对木质素生物合成进行调控的转录因子。随着高通量测序技术的发展,研究者有望在更多的物种中发现参与木质素生物合成调控的关键转录因子,这些研究将对通过基因工程改造木质素的组成具有重要的借鉴意义。
    耕作栽培·生理生化
    花后轻干-湿交替灌溉提高水稻籽粒淀粉合成相关基因的表达
    陈婷婷,许更文,钱希旸,王志琴,张耗,杨建昌
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1288-1299.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.04
    摘要 ( 330 )   HTML ( 1 )   PDF (1087KB) ( 553 )   收藏
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    【目的】水稻籽粒灌浆是光合同化产物向籽粒运输并合成淀粉的生理过程,决定水稻结实率、粒重高低及品质优劣。籽粒灌浆过程不仅受遗传因素的影响,而且受到温度和水分等环境因子的调节。灌溉是水稻生产上一项重要的技术,对水稻产量的形成有重要调控作用。但有关花后灌溉方式对水稻籽粒淀粉合成相关基因表达的影响,缺乏研究。本研究旨在探讨花后干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆的影响并阐明其分子机理。【方法】2012—2013年以两优培九(两系杂交籼稻)和扬粳4038(杂交粳稻)为材料种植于土培池,自抽穗(50%穗伸出剑叶叶鞘)至成熟设置3种灌溉方式处理:(1)常规灌溉(conventional irrigation,CI),保持浅水层,收获前一周断水;(2)轻干-湿交替灌溉(alternate wetting and moderate soil drying,WMD),自浅水层自然落干至土壤水势达-20 kPa时,灌水1—2 cm,再自然落干至土壤水势为-20 kPa,再上浅层水,如此循环;(3)重干-湿交替灌溉(alternate wetting and severe soil drying,WSD),自浅水层自然落干至土壤水势达-40 kPa时,灌水1—2 cm,再自然落干至土壤水势为-40 kPa,再上浅层水,如此循环。观察花后干湿交替灌溉对水稻强、弱势粒灌浆速率、粒重和淀粉合成相关酶活性的影响,并应用实时荧光定量PCR技术测定编码这些酶基因的相对表达量。【结果】强势粒的平均灌浆速率、粒重、淀粉合成有关的蔗糖合酶(SuS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)、淀粉合酶(StS)和淀粉分支酶(SBE)等相关酶活性以及蔗糖合酶基因SuS2SuS4,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因AGPL1AGPL2AGPL3AGPS2,淀粉合酶基因SSISSIIaSSIIcSSIIIa和淀粉分支酶基因SBEISBEIIb的相对表达量在3种灌溉方式处理间没有显著差异。与常规灌溉相比,轻干-湿交替灌溉处理显著增加了弱势粒的平均灌浆速率、粒重、4种籽粒淀粉合成相关酶活性和除AGPL1外各基因的相对表达量,重干-湿交替灌溉处理则显著降低弱势粒的平均灌浆速率、粒重、各淀粉合成相关酶活性和基因的相对表达量。两供试品种试验结果趋势一致。相关分析表明,弱势粒的平均灌浆速率、粒重与SuS、AGP、StS、SBE活性以及SuS2SuS4AGPL2AGPL3AGPS2SSISSIIaSSIIcSSIIIaSBEISBEIIb基因的相对表达量呈极显著正相关关系。【结论】在轻干-湿交替灌溉处理下,水稻弱势粒淀粉合成相关酶活性及其基因表达的增强促进了弱势粒中淀粉的合成与积累,提高灌浆速率和增加粒重;而在重干-湿交替灌溉处理下,弱势粒中上述淀粉合成相关酶活性和基因表达的下降使其灌浆速率和粒重显著降低。
    籼粳杂交稻枝梗和颖花形成的播期效应
    曾研华,张玉屏,王亚梁,向镜,陈惠哲,朱德峰
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1300-1310.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.05
    摘要 ( 262 )   HTML ( 1 )   PDF (545KB) ( 521 )   收藏
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    目的】探讨播期对不同籼粳杂交稻穗粒数形成规律的影响。【方法】以杂交稻偏粳型中熟中粳甬优8号、偏籼型迟熟中粳甬优15号、中熟晚籼钱优2号和常规品种迟熟中粳浙粳88为材料,通过分期播种研究不同类型水稻枝梗和颖花分化与退化的特性及其与籼粳性成分的关系。【结果】籼粳杂交稻甬优8号及甬优15号每穗总颖花分化数均显著高于籼稻钱优2号和粳稻浙粳88;甬优品种的一次枝梗及颖花分化数显著高于籼、粳稻,二次枝梗和颖花分化数以偏籼型品种甬优15号和钱优2号较高,而甬优8号二次颖花分化数与钱优2号的基本持平。随播期推迟,每穗总颖花分化数显著降低,尤为二次颖花分化数,而一次颖花分化数以适期播种最高。甬优8号和钱优2号总颖花分化数以早播显著高于适期播种和迟期播种,甬优15号则以适期播种最高,适期播种能显著提高籼粳杂交稻品种甬优8号和甬优15号的一次颖花现存数,主要体现在稻穗中上部与穗基部、顶部,这与其较高的一次枝梗分化能力有关。不同播期间,各类型品种稻穗不同部位一次枝梗上的二次枝梗分化数从穗基部到穗顶部总体呈下降趋势,而二次枝梗和颖花现存数、二次颖花分化数总体呈现“先升后降”的趋势。其中甬优8号不同部位一次枝梗上二次枝梗和颖花现存数的早播优势主要体现在穗中上部位,钱优2号早播的优势为稻穗中下部,甬优15号适期播种的优势主要体现在穗顶部,而浙粳88迟播的影响主要体现在稻穗基部。相关分析表明,各类型品种粳性成分与稻穗总颖花分化数及一次、二次枝梗和颖花分化数均呈极显著抛物线关系,相关系数分别为0.8172、0.9416、0.9004、0.8718和0.7988。【结论】与籼、粳稻相比,籼粳杂交稻具有较多的枝梗数和颖花数。推迟播期,降低每穗颖花分化数和二次枝梗分化数;早播有利于中熟品种颖花和二次枝梗的形成,而适期播种对迟熟品种的效应较好。不同播期下各类型品种粳性成分与稻穗枝梗和颖花呈极显著相关。
    海河低平原渠灌区麦田深松的节水增产效应研究
    尹宝重,张永升,甄文超
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1311-1320.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.06
    摘要 ( 179 )   HTML ( 1 )   PDF (538KB) ( 353 )   收藏
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    【目的】研究海河低平原渠灌区土壤深松对冬小麦的节水增产效应,以提高冬小麦产量和水分利用效率。【方法】于2011—2012年和2012—2013年冬小麦生长季,以冬小麦品种良星99为材料,大田条件下,通过小麦季设置旋耕(RT)、深松(SRT)和深耕(MRT)3种耕作方式处理,在海河低平原渠灌区进行了2个周期的研究。【结果】(1)深松可提高土壤水分入渗速率。水分入渗速率稳定时,深松处理土壤水分入渗速率为0.05 mm·s-1,分别是旋耕处理和深耕处理的2.50倍和1.67倍。(2)渠灌条件下,深松有利于水分在土壤中快速下渗,优化水分在深层土壤中的分布,提升深层土壤对灌水的储蓄能力。灌水后48 h,在0—180 cm土层,深松处理土壤水分增量为158.5 mm,旋耕和深耕处理分别为142.5和144.1 mm,分别相当于深松处理的89.9%和90.9%。(3)在冬小麦冬前阶段,深耕处理棵间蒸发量最高,分别是深松和旋耕处理的1.15倍和1.35倍。冬小麦返青后,旋耕处理棵间蒸发量提高,尤其是春季灌水后,旋耕处理日棵间蒸发量上升更快,最高达1.32 mm·d-1,而深松处理和深耕处理则仅为0.78和0.85 mm·d-1。深松处理全生育期棵间蒸发量最低,仅为138.17 mm,分别相当于深耕处理和旋耕处理的86.9%和89.7%。(4)冬小麦播种至拔节期,旋耕处理0—100 cm土层含水量高于深松和深耕处理;拔节期至成熟,0—20 cm土层,旋耕处理含水量最高;20—80 cm土层,深松处理含水量最高;80 cm以下土层,3个处理差异不显著。(5)深松处理生育期耗水量为419.1 mm,比旋耕和深耕处理节水约6%;深松处理对灌水和降水的消耗比例分别为41.2%和22.0%,显著高于深耕和旋耕处理。(6)深松处理产量平均为8 550 kg·hm-2,分别比旋耕和深耕处理提高15.4%和6.9%,其水分利用效率比旋耕和深耕处理分别高22.9%和14.0%。【结论】土壤深松可增加麦田地表水入渗速率,减少灌水和降水的无效蒸发,提高土壤对灌水和降水的储蓄,降低冬小麦耗水量,提高其水分利用效率和灌水生产效率,最终显著提高冬小麦产量,具有较好的节水增产效应。建议在海河低平原渠灌区冬小麦种植中采用深松耕作措施。
    植物保护
    利用寄主诱导的基因沉默技术验证大丽轮枝菌糖代谢相关基因的致病力
    赵玉兰,苏晓峰,程红梅
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1321-1329.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.07
    摘要 ( 253 )   HTML ( 1 )   PDF (1771KB) ( 438 )   收藏
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    【目的】筛选大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)糖代谢相关基因,证实其与大丽轮枝菌的生长发育和致病性相关,为防治由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病提供理论基础。【方法】利用寄主诱导的基因沉默(host-induced gene silencing,HIGS)技术对大丽轮枝菌糖代谢相关基因进行筛选。将单个或多个含靶标基因的病毒载体注射本氏烟草瞬时表达基因,7—10 d后八氢番茄红素脱氢酶PDS会出现明显的烟草白化症状,蘸根法接种大丽轮枝菌V.d991,对应的大丽轮枝菌靶标基因会被干扰,接菌14 d后,观察转基因烟草表型,统计烟草病情指数,同时利用荧光定量PCR技术检测转基因烟草中大丽轮枝菌V.d991生物量和靶标基因VDPDF-1、VDEG-1、VDMAN-1VDPD-1的表达量【结果】HIGS方法快速筛选获得大丽轮枝菌4个糖代谢相关基因,分别为VDPDF-1、VDEG-1、VDMAN-1VDPD-1,相比空载体对照,转化这4个靶标基因的烟草病情指数分别降低了35%、30%、20%和10%,混合注射VDEG-1/VDPDF-1、VDPD-1/VDPDF-1/VDMAN-1、VDPD-1/VDMAN-1、VDPD-1/VDPDF-1VDEG-1/VDPD-1的转基因烟草病情指数分别降低了45%、45%、40%、40%和35%,除VDPD-1转基因烟草外,其余转基因烟草与注射空载体的阴性对照相比病情指数都有显著降低。接种后大丽轮枝菌在寄主体内的生物量和干扰后靶基因表达量也有不同程度降低,混合基因注射比单基因注射干扰效果降低更明显,其中生物量降低最显著的是混合注射的EG/PDF(VDEG-1/VDPDF-1)和EG/PD(VDEG-1/VDPD-1),生物量的降低可达0.94,干扰大丽轮枝菌的靶标基因后,表达量降低最明显的是混合注射PD/PDF(VDPD-1/VDPDF-1)VDPDF-1,降低了0.91。结论】HIGS方法快速筛选到大丽轮枝菌糖代谢相关的4个基因VDPDF-1、VDEG-1、VDMAN-1VDPD-1,当其被干扰后,转基因烟草的病情指数降低,抗病性增强,而且混合注射多个基因载体比单基因注射效果更为明显,证实这些糖代谢相关的基因与大丽轮枝菌的致病性相关。
    一株裂解性青枯雷尔氏菌噬菌体的分离及生物学特性分析
    高苗,杨金广,刘旭,刘伟,孙航军,申莉莉1,钱玉梅,杨清林,余广宏,李锡宏,王凤龙
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1330-1338.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.08
    摘要 ( 220 )   HTML ( 1 )   PDF (912KB) ( 385 )   收藏
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    目的】分离并纯化出一株裂解性青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)噬菌体,并测定其各项生物学特性,为开发新的抗烟草青枯病制剂提供依据。【方法】取烟草青枯病重病田中健康烟株的根际土壤制成土壤悬浮液,并通过在青枯雷尔氏菌菌液中加入过滤后的土壤悬浮液富集噬菌体,用双层平板法验证噬菌体的存在后挑取单个最大噬菌斑进行反复纯化,直到得到单一清晰的噬菌斑。纯化后的单个噬菌斑加入对数早期的青枯雷尔氏菌菌液中进行增殖培养,将增殖液按常规方法进行噬菌体颗粒浓缩后,取20 μL浓缩液用磷钨酸染色并通过电子显微镜观察噬菌体的形态特征;同时将浓缩液进行SDS-PAGE电泳,观察蛋白条带大小和数量;用λ噬菌体DNA提取试剂盒提取噬菌体增殖液中的噬菌体核酸进行琼脂糖凝胶电泳,确定其基因组片段大小;最后用常规方法测定噬菌体的滴度、最佳感染复数、一步生长曲线,并通过比较加入噬菌体液前后青枯雷尔氏菌菌液的OD600值变化测定其对温度、pH、紫外线、氯仿的敏感性。【结果】分离并纯化出了一株裂解性青枯雷尔氏菌噬菌体,命名为∈RS-1, 噬菌斑为圆形,清晰透明,边缘光滑,直径1—2 mm经电镜观察其形态为蝌蚪状,头部为二十面体的立体对称,直径约为94 nm,并有一带伸缩尾鞘的长尾大约为27 nm×100 nm,按照国际病毒分类委员会分类标准,其属于有尾噬菌体目(Caudovirales),肌尾噬菌体科(Myoviridae)的裂解性噬菌体,核酸性质为dsDNA;噬菌体浓缩液经SDS-PAGE分析至少可以观察到25条蛋白条带,相对分子质量在10—100 kD,说明其蛋白外壳至少含有25个结构蛋白;将提取的DNA进行琼脂糖凝胶电泳显示其条带大于48 kb,符合肌尾噬菌体科基因组大小范围(31—317 kb);生物学特性的测定显示该噬菌体对青枯雷尔氏菌的最佳感染复数为0.01;其吸附和感染青枯雷尔氏菌时的潜伏期约为30 min,爆发期约为80 min,裂解量约为156;该噬菌体的裂解活性在28℃时最高,在28—50℃均较强,但在温度超过60℃后活性基本丧失;其对酸碱的耐受力较强,在pH 3—8的范围内均有较强的裂解活性,当pH值超过9后活性开始降低;其对紫外线有一定的耐受能力,经紫外线照射0—9 min后裂解活性依然较强,12 min后活性开始下降,21 min后活性基本丧失;其对氯仿不敏感,5%浓度的氯仿对其活性基本没有影响。【结论】分离到了裂解性的青枯雷尔氏菌噬菌体,属于有尾噬菌体目,肌尾噬菌体科,经过测定其各项生物学特性可知其潜伏期较短,裂解能力较强,具有很好的杀菌效果,且其裂解活性持续时间长,并能在不同温度、不同酸碱性的环境内有较强的适应能力,具有开发为抗青枯雷尔氏菌菌剂的潜力。
    烟粉虱B型和Q型竞争能力的室内比较分析
    卢少华,李静静,刘明杨,白润娥,汤清波,闫凤鸣
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1339-1347.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.09
    摘要 ( 239 )   HTML ( 1 )   PDF (386KB) ( 363 )   收藏
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    【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci)B型和Q型均为外来入侵种类。近年田间调查表明,Q型在中国大部分地区已经取代B型成为优势种,有必要研究烟粉虱生物型之间的取代机制及其影响因素。论文在实验室条件下比较这两种生物型的取食能力及竞争能力,以期为烟粉虱有效治理提供依据。【方法】利用刺吸电位(electrical penetration graph,EPG)技术测定烟粉虱B型和Q型雌、雄成虫在黄瓜叶片上的取食行为,并在室内黄瓜上混合饲养两种烟粉虱生物型,多代监测其种群动态和雌雄比例,以比较其在室内无农药压力条件下的竞争力。【结果】 EPG结果显示,(i)总体上,烟粉虱B型的总刺探次数(P=0.020)和刺探的总持续时间(P=0.048)显著高于Q型;在第2阶段B型E波时间百分比显著低于Q型(P=0.001),刺探时间百分比差异不显著;B型Pd波总次数(P=0.012)和Pd波总持续时间(P=0.016)均显著高于Q型;(ii)烟粉虱B型雌性非刺探波Np的时间百分比显著低于雄性(P=0.035);而第2阶段刺探时间的百分比显著大于雄性(P=0.011),与唾液分泌相关的第2阶段E波百分比却显著短于雄性(P<0.001);但B型雌、雄性成虫在第3阶段吸食韧皮部汁液的时间则差异不显著(P>0.05)。Q型雌性不仅在第2阶段刺探的百分比显著高于雄性(P=0.031),而且在整个记录时间内的总持续时间也显著高于雄性(P=0.039),而雌性的非刺探时间Np波却显著短于雄性(P=0.038);(iii)对于雌性,烟粉虱B型被动吸食植物汁液的E2>10 min的个数显著多于Q型(P=0.036);但是,烟粉虱Q型雌性第2阶段E波百分比显著高于B型雌性(P<0.001)。两种生物型混合饲养结果显示,随烟粉虱世代增加,B型和Q型所占比例逐步出现分化。第1代时,B型种群数量在混合种群中所占比例已接近80%;而第5代和第6代时,B型所占比例已达到98%,Q型近乎完全被B型取代。同种生物型烟粉虱两性间的比例变化趋势一致,且同种生物型烟粉虱雌性所占比例均略高于其雄性。【结论】室内EPG记录和多代混养种群动态结果都表明,在室内没有农药压力的环境下,烟粉虱B型在黄瓜上的取食能力和种群竞争能力均高于Q型,而且两种生物型雌性的取食和竞争能力均高于雄性。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    土壤剖面基础性质差异对农田水氮过程和作物产量的影响
    刘海涛,胡克林,李保国,任图生
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1348-1360.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.10
    摘要 ( 346 )   HTML ( 1 )   PDF (1395KB) ( 470 )   收藏
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    【目的】华北平原地区是中国最重要的冬小麦和夏玉米生产基地,不同农田土壤基础性质差异是造成该地区农田生产力空间变异的基本原因。通过研究该地区冲积始成土冬小麦-夏玉米轮作农田土壤剖面性质对水氮过程以及作物产量形成的影响,以期为该地区高产农田的水氮利用与管理提供参考。【方法】选取位于山东省泰安市研究区3块具有不同土壤基础性质且产量存在显著性差异的农田,进行3年田间试验,测定土壤剖面的土壤基本性质,具体包括机械组成、饱和导水率、田间持水量、永久萎蔫点、有机碳、全氮;监测土壤剖面0—160 cm的水分和硝态氮的动态变化以及作物生物量、叶面积指数和产量等。运用根区水质模型(RZWQM)对各农田的水氮过程进行模拟计算。【结果】RZWQM模型在整体上可以很好地模拟2009年10月至2012年9月3年不同基础土壤性质农田水分、无机氮、作物产量、地上部生物量和叶面积动态特征,并计算各农田水氮平衡项。各农田土壤基础性质差异对水氮过程及产量形成的影响具体为:高产农田0—160 cm剖面的最大有效贮水量为223 mm,分别高出中产和低产农田28和56 mm,同时30 cm深度以下土层具有相对较低的饱和导水率。该基础性质差异使得高产农田年均水分损失(地表径流+深层渗漏)仅为150.3 mm,分别低于中产和低产农田5.7和26.4 mm,从而使高产农田作物受到相对低的水分胁迫。高产农田土壤表层土壤有机碳含量较中低产田高,而碳氮比则较低,使得高产农田具有更高的净矿化氮量(较中产和低产农田高52.0和82.6 kg·hm-2),且较低的氮损失(氨挥发+氮淋洗+反硝化作用),较中产和低产农田分别少6.9和10.9 kg·hm-2。高产农田的水分利用效率(WUE)为2.32 kg·m-3,分别较中产和低产农田高12.1%和6.8%,这是因为高产农田受到较低的氮素胁迫。在本研究区不同土壤基础性质农田的氮素利用效率(NUE)差异不显著。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米轮作区,理想的土体构型能够存储更多的有效水,高土壤有机碳含量和低的碳氮比能矿化出更多的无机氮,保障了充足的水氮供应,减缓作物受到的水氮胁迫,从而获得高产。
    不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响
    李明,李忠佩,刘明,江春玉,吴萌
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1361-1369.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.11
    摘要 ( 357 )   HTML ( 1 )   PDF (400KB) ( 1226 )   收藏
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    【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土pH、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳(MBC)的影响,及其对磷脂脂肪酸(PLFA)表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理:对照(CK)、添加水稻秸秆炭300℃(RB300)、400℃(RB400)、500℃(RB500)和添加玉米秸秆炭300℃(CB300)、400℃(CB400)、500℃(CB500)。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤pH值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭(300℃)的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%(P<0.05)。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌(G-)、革兰氏阳性细菌(G+)、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃<400℃<500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。
    园艺
    基于酚类物质的酿酒红葡萄品种特性分析
    张娟,王晓宇,田呈瑞,赵旗峰,马小河,唐晓萍,马婷婷,马锦锦
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1370-1382.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.12
    摘要 ( 265 )   HTML ( 1 )   PDF (1117KB) ( 610 )   收藏
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    【目的】酚类物质不仅影响葡萄酒的感官质量,还决定葡萄酒的许多生理活性功能。通过对采自黄土高原产区的20种酿酒红葡萄品种中酚类物质的含量、种类,葡萄果实不同部位中酚类物质的差异进行研究,为有效改良酿酒工艺及酿酒葡萄的育种工作提供理论依据。【方法】以山西省农业科学院果树研究所(太谷)国家葡萄种质资源圃的20种酿酒红葡萄为材料,取样测定果粒大小及果形指数,葡萄皮、籽、果肉各部位重量及所占百分比,测定可溶性固形物含量,指示剂滴定法测定可滴定酸含量,比色法测定总酚、总黄烷醇、花色苷含量,高效液相色谱法(HPLC)测定果肉中单体酚含量。【结果】20种测定的酿酒葡萄品种的果形指数均高于0.95,即果形都为椭圆形或圆锥形。不同葡萄品种之间,葡萄皮、籽和肉所占比例差异显著,其中具有良好酿酒品质且是中国酿酒葡萄第一主栽品种的‘赤霞珠’,果皮、果籽合计比重达31.3%;而‘蛇龙珠’的果皮、果籽合计比重最低,只有10.62%,其加工成葡萄酒后,酒中酚类物质较少,所制葡萄酒口感较柔顺。20个品种葡萄的可滴定酸含量在3.97—9.00 g·L-1,可溶性固形物在14.5—25.4 g·L-1。葡萄果实的不同部位,酚类物质差异十分显著。葡萄皮中总酚(TPC)含量为12—125 mg·100g-1FW(果实鲜重),黄烷醇(TFA)含量为1—27 mg·100g-1FW;葡萄籽中TPC为17—456 mg·100g-1FW,TFA为22—505 mg·100g-1FW。葡萄果肉中TPC为1.24—3.24 mg·100g-1FW。葡萄籽中总酚含量是葡萄皮中的3—4倍,籽中黄烷醇含量是皮的10倍以上。花色苷主要存在于果皮中,含量在1—34 mg·100g-1FW,其中也是‘赤霞珠’含量最高,‘宝石解百纳’、‘马瑟兰’和‘蛇龙珠’等次之。‘马瑟兰’、‘赤霞珠’等葡萄品种具有较高的酚类物质,‘蛇龙珠’、‘黑虎香’和‘神索’等品种酚类物质含量较低。不同葡萄各部位酚类物质含量差异明显,葡萄籽中酚类物质含量最高,其次为葡萄皮中,而果肉中酚类物质含量较低,果肉主要贡献酚酸类物质。利用HPLC法从葡萄果肉中鉴定出12种单体酚,其中包含表儿茶素、儿茶素和芦丁等4种黄酮类物质,没食子酸、绿原酸和咖啡酸等7种酚酸类物质和白藜芦醇。【结论】葡萄果实的性状是葡萄酒品质的决定因素之一,同时也是影响葡萄酒酚类物质的重要因素之一。果粒的大小、葡萄皮籽比例及果、皮、籽中酚类物质的含量和种类决定葡萄酒中酚类物质含量。通过酿酒工艺控制葡萄皮、籽和果肉中酚类物质进入葡萄酒的量可以改良酒的品质;根据葡萄酚类物质的特性,可有选择性的进行葡萄育种工作。
    冰糖橙与枸橼C-05对溃疡病菌生长特性的影响
    葛红娟,龙桂友,戴素明,李大志,李娜,邓子牛
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1383-1391.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.13
    摘要 ( 177 )   HTML ( 1 )   PDF (1445KB) ( 333 )   收藏
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    【目的】采用新的接种方式,比较冰糖橙与枸橼C-05叶片对溃疡病菌生长特性的的影响,探讨冰糖橙与枸橼C-05对溃疡病菌敏感度的差异性。【方法】将完全展开、颜色淡绿的冰糖橙与枸橼C-05叶片进行75%酒精和1% NaClO消毒并切割后,分别与溃疡病菌在离体条件下共培养,观察叶片在MT培养基(对照)、MT中间嵌入NYGA培养基(MA)中对溃疡病菌生长的影响;分别提取冰糖橙和枸橼C-05叶片的粗提液,并以25%、50%和75%的比例添加至MT培养基中,观察冰糖橙和枸橼C-05叶片提取液分别对溃疡病菌生长的影响;同时以不同比例的叶片粗提液添加至NYGB培养基中,观察冰糖橙与枸橼C-05叶片提取液分别对溃疡病菌胞外多糖含量的影响。【结果】Xac在培养冰糖橙叶片的MT培养基中生长迅速,接种1周后即出现Xac的增殖现象,菌斑直径均值比对照大0.5 mm;接种2周后菌斑直径均值为5.27 mm,几乎是对照的3倍;而2—3周为Xac的急速生长期,菌斑直径由5.27 mm快速增长至13.41 mm,是对照菌斑直径的5倍多;3周后菌斑生长缓慢趋于平稳;各个时间点的菌斑直径与对照相比均达到极显著差异水平。在培养冰糖橙叶片的MA培养基中,Xac生长1 d后菌斑直径均值为4.58 mm,小于对照的6.19 mm;接种3 d后Xac继续生长,菌斑直径几乎与对照组相同,差异不显著;但是在接种5 d后,菌斑直径快速增长至21.31 mm,大于对照组的16.33 mm,3个菌斑长势连在一起,两者差异达到极显著水平。冰糖橙的叶片提取液对溃疡病菌的生长及胞外多糖含量均有促进作用,随着其添加浓度的增加,促进效果越明显,与对照相比均可达到极显著水平。Xac在培养枸橼C-05叶片的MT培养基中生长较为缓慢,在接种1周后菌斑直径与对照相比差异不显著;2周后菌斑直径约为对照的一半;3周时,菌斑直径均值为2.06 mm,小于对照的2.62 mm;2周和3周时的菌斑直径与对照相比均达到显著水平。在培养枸橼C-05叶片的MA培养基中,Xac生长较为缓慢,菌斑直径均小于对照组,在1、3和5 d时与对照相比均达到极显著水平。枸橼C-05的叶片提取液对溃疡病菌生长和胞外多糖含量的影响不大,与对照相比均差异不显著。【结论】冰糖橙叶片中存在可促进溃疡病菌的生长、增加胞外多糖含量的物质,这种物质可能突破了其自身免疫系统,导致其对Xac高度敏感而极易感病。枸橼C-05叶片与溃疡病菌共培养时,分泌抑制溃疡病菌生长的物质,使得枸橼C-05对Xac具有较低敏感度而表现抗性。
    月季花青素苷相关R2R3-MYB蛋白基因的克隆和表达分析
    赵佳,刘荣,杨帆,李鑫,刘厚生,严倩,肖月华
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1392-1404.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.14
    摘要 ( 316 )   HTML ( 1 )   PDF (4307KB) ( 899 )   收藏
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    【目的】花青素苷是月季花瓣呈红色或粉色的重要因素。R2R3-MYB蛋白是调控植物花青素苷合成的关键转录因子。从月季花瓣中克隆花青素苷调控相关的R2R3-MYB蛋白同源基因,并分析这些基因与月季花瓣颜色和花青素苷合成的关系,为花色基因工程改良奠定基础。【方法】根据植物花青素苷调控相关R2R3-MYB蛋白的保守序列设计简并引物,结合3'-RACE和Y-RACE方法从月季花瓣中扩增同源基因的全长编码序列。用植物第四(Sg4)和第六(Sg6)亚家族的R2R3-MYB蛋白、拟南芥次生代谢调控相关的R2R3-MYB序列和克隆基因的编码蛋白进行多序列比较和进化分析。通过比较不同颜色的月季花瓣中花青素苷含量和R2R3-MYB蛋白基因的表达水平,分析月季花瓣中R2R3-MYB蛋白基因与花青素苷调控的关系。【结果】从月季‘红胜利’的红色花瓣中克隆了2个R2R3-MYB蛋白基因(RhMYBs4-1RhMYBs6-1,GenBank登录号分别为KJ664810和KJ664811)。序列分析表明,RhMYBs4-1和RhMYBs6-1蛋白均含有保守的R2R3-MYB结构域,分别与植物Sg4和Sg6 R2R3-MYB蛋白同源。RhMYBs4-1具有Sg4 MYB蛋白典型的C1、C2抑制子和锌指结构。RhMYBs6-1具有Sg6 MYB蛋白特有的(A/S/G)NDV和KPRPR(T/S)基序。表达分析显示RhMYBs4-1RhMYBs6-1均在月季‘红胜利’的花瓣中高水平表达,在叶片和花药中表达水平很低。比较7种不同颜色月季花瓣中的花青素苷含量和RhMYBs4-1RhMYBs6-1的表达水平,发现红色花瓣中花青素苷含量远高于其他材料,相应地,RhMYBs4-1RhMYBs6-1均在红色花瓣中具有最高的表达水平。在粉红色月季花瓣中,花青素苷含量不到红色花瓣的10%,RhMYBs4-1的表达水平极低,而RhMYBs6-1的表达水平与红色花瓣相当。【结论】月季RhMYBs4-1RhMYBs6-1分别编码Sg4和Sg6亚家族的R2R3-MYB蛋白,均在红色月季花瓣中高水平表达,可能是月季花青素苷合成和花瓣颜色的重要调控基因。
    贮藏·保鲜·加工
    超高压处理对甜菜果胶结构及乳化特性的影响
    彭小燕,木泰华,孙红男,张苗,于明,何伟忠
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1405-1414.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.15
    摘要 ( 250 )   HTML ( 1 )   PDF (3464KB) ( 403 )   收藏
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    【目的】明确超高压处理对甜菜果胶结构和乳化特性的影响,为甜菜果胶在食品工业中的应用提供理论依据。【方法】配制1%(w/v)甜菜果胶溶液,比较不同压力(0.1、250、350、450和550 MPa)、pH 7条件下处理30 min,450 MPa、pH 7条件下处理不同时间(10、20、30和50 min),以及450 MPa、不同pH(pH 3、pH 7和pH 8)条件下处理30 min对甜菜果胶结构及乳化特性的影响。【结果】在不同压力条件下对pH 7的甜菜果胶溶液进行处理,随着压力升高,甜菜果胶分子量由5.58×105 Da(0.1 MPa)降至1.56×105 Da(550 MPa);酯化度和乙酰化度分别由61.29%和18.17%(0.1 MPa)增至68.24%和21.72%(550 MPa);红外图谱显示甜菜果胶在1 760—1 730 cm-1和1 630—1 600 cm-1处的峰均比未加压处理的更为明显,在1 560—1 540 cm-1也出现一个明显的吸收峰;在250 MPa处理30 min后,甜菜果胶的乳化活性由209 m2·g-1增至230 m2·g-1,乳化稳定性由79 min增至97 min,乳化液粒径D4,3降低,比表面积Sv升高。继续增加压力,果胶的乳化特性变化不显著。在450 MPa下对pH 7的甜菜果胶做不同时间处理,发现随加压时间延长,甜菜果胶分子量、酯化度、乙酰化度、乳化活性及稳定性均未发生显著变化。在450 MPa加压处理30 min后,pH 3、7和8条件下果胶分子量分别由原来的5.88、5.58和5.44×105 Da降至2.38、2.25和2.49×105 Da;pH 3和pH 7的甜菜果胶酯化度变化不明显,乙酰化度显著升高,分别由19.35%和18.17%增至24.84%和21.70%;而pH 8的甜菜果胶酯化度和乙酰化度显著降低,分别由70.13%和19.53%降至50.24%和16.41%;pH 3、pH 7和pH 8的甜菜果胶在加压处理后乳化活性和乳化稳定性均显著提高,超高压处理后pH 3和pH 7的甜菜果胶乳化活性较高,pH 3甜菜果胶乳化稳定性最好。【结论】超高压处理降低了甜菜果胶的分子量,使果胶中的蛋白暴露,改善了甜菜果胶的乳化特性。
    亚硝酸盐胁迫下植物乳杆菌WU14亚硝酸盐还原酶的食品级高效诱导表达及其酶学性质研究
    应碧,昌晓宇,刘志文,周通,陈瑶,钟平安,徐波
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1415-1427.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.16
    摘要 ( 183 )   HTML ( 1 )   PDF (2763KB) ( 375 )   收藏
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    【目的】研究亚硝酸盐胁迫下植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)WU14亚硝酸盐还原酶(nitrite reductase,NirS)的作用机制,为发酵食品中应用乳酸菌纯种培养技术降解亚硝酸盐奠定基础。【方法】在37℃培养条件下,测定含0.02%—0.16%NaNO2的MRS培养液中L. plantarum WU14 24 h的生长密度、pH及NaNO2降解量。通过PCR扩增和TA克隆得到NirS,并克隆到乳酸乳球菌食品级细胞内高效诱导表达载体pRNA48中,获得重组菌L. lactis NZ9000/pRNA48-NirS。重组菌经30 ng·mL-1 nisin诱导后,经SDS-PAGE和盐酸萘乙二胺法分析目的蛋白的表达情况及NirS酶活。通过生物信息学软件预测分析NirS编码的蛋白质二三级结构、跨膜结构及疏水性。【结果】L. plantarum WU14能够在NaNO2浓度小于0.12%的MRS培养基中生长并降解一部分NaNO2,在0.10% NaNO2培养液中发酵24 h后降解量达到最大,为56.34 μg·mL-1,NirS酶活达2 347.5 U·mL-1NirS编码的蛋白质是一种以α-螺旋和无规则卷曲为主,不存在信号肽和跨膜结构的亲水蛋白。NirS可在L. lactis NZ9000中高效表达,该重组菌能够在NaNO2浓度低于0.10%的GM17培养基中生长并降解一部分NaNO2,在含0.04%NaNO2的培养液中亚硝酸盐降解量达到最大,为22.21 mg·mL-1,NirS酶活为925.41 U·mL-1。【结论】L. plantarum WU14的NirS能够降解高浓度的亚硝酸盐,并且经食品级异源表达的NirS具有较高的酶活力。本研究为探索研究亚硝酸盐降解的机理,建立发酵食品中亚硝酸盐降解的可控发酵体系提供了参考。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    规模化奶牛场数字化网络管理平台开发与应用
    杨亮,吕健强,罗清尧,熊本海
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1428-1436.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.17
    摘要 ( 199 )   HTML ( 1 )   PDF (1831KB) ( 628 )   收藏
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    【目的】利用网络数据库技术,建立规模化奶牛场生产过程数据网络整合与智能分析共享平台,以满足规模化奶牛场数字化管理水平,提高繁育效率及遗传进展。【方法】基于奶牛从发情、配种、孕检、妊娠、产犊、泌乳、干奶到下一个繁殖周期的生产管理流程,将奶牛划分为犊牛、青年牛、育肥牛、泌乳牛、干奶牛5种类型,在设计采集生产母牛及公牛基本信息及数据标准规范后,采用Microsoft.Net框架、SQL Server 2008网络数据库及FusionCharts网络绘图等技术,研究构建规模化奶牛场繁殖、泌乳及健康等数据管理及智能分析平台。【结果】平台一级子系统包括系统维护、牛只管理、繁殖管理、产乳管理、饲养管理、健康管理、统计分析及场内管理。在8大子系统上总共实现的功能模块多达96项。其中,系统维护6项,牛只管理10项,繁殖管理13项,含DHI数据的产乳管理14项,饲料管理4项,健康管理10项,统计分析18项以及场内管理21项。平台主要实现了对奶牛繁殖与泌乳生产核心数据的网络远程数字化管理,主要包括公、母牛个体繁殖状态的全程记录、不同胎次的泌乳数据的记录、牛只资料卡等在线动态分析、各类基础数据的排序与输出等。在数据挖掘分析上,可在线计算平均胎间距、泌乳牛胎次结构、高低产母牛数量、系谱跟踪及近交系数等。在生产提示功能设计上,可处理的项目包括发情配种、初检复检、产犊泌乳、干奶、催乳、淘汰及犊牛断奶等各类将发生的生产事件,而且可对大部分统计分析数据进行可视化图形渲染处理,如胎次产量分布图、年度产奶比较图、二叉树谱系图及泌乳曲线图等。【结论】对生产过程基本数据的分析与数据挖掘,提升了基础数据的利用价值,更有利于奶牛场管理者的科学决策。
    仔猪外周血中内参基因的筛选及细胞因子和受体的表达水平
    王继英,王彦平,郭建凤,王怀中,林松,张印,武英
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1437-1444.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.18
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    【目的】中国地方猪种在抗病性和免疫力方面优于国外猪种,但是对中外猪种抗病力差异的遗传基础和免疫机理却了解甚少。有推测不同品种猪对疾病的抵抗力不同可能在细胞因子和受体的表达水平上有所反映。本研究以抗病力强的大蒲莲和抗病力相对较弱的长白猪的断奶仔猪为研究对象,对6个具有重要功能的细胞因子(促炎症细胞因子(IL8TNFα),抗炎症细胞因子(IL10),干扰素调节因子(IRF3)和干扰素(IFNAIFNG))和1个最具代表性的模式识别受体(TLR4)基因在大蒲莲和长白仔猪群体外周血液中的基因表达量进行检测,并对各基因进行品种和母猪效应分析,为了解中外不同猪种的免疫水平奠定基础。【方法】采集大蒲莲(104头)和长白(171头)35日龄仔猪的外周血,提取总RNA,逆转录为cDNA后,利用荧光定量PCR法,首先对6个常用的候选内参基因(ACTBGAPDHB2MTBPRPL4PPIA)利用geNorm 软件进行稳定性评价分析,筛选仔猪外周血RNA基因定量分析中稳定表达的内参基因,然后利用该内参基因进行校正,对上述细胞因子和模式识别受体基因在大蒲莲和长白仔猪群体外周血中的表达量进行定量,并利用最小二乘法对细胞因子和受体在大蒲莲和长白仔猪群体中的表达量进行品种和母猪效应分析。【结果】研究结果归纳为4个方面: 1.外周血样品中内参基因稳定性值M 从大到小依次为:ACTB(0.595)>GAPDH(0.571)>PPIA(0.469)>RPL4(0.466)>TBP(0.461)>B2M(0.440),选择表达稳定性最高的基因B2M作为内参基因对细胞因子和受体基因的表达量进行校正。2.检测的6个细胞因子的基因表达量存在很大的差异,各细胞因子基因表达量ΔCt最大值和最小值之间差值分别为9.23—14.25和5.83—8.73;受体TLR4的ΔCt值的最大和最小值之间相差相对较小,大蒲莲和长白仔猪分别为5.03和3.82。3.大蒲莲和长白两品种间相比较,细胞因子在长白猪群体中的表达量平均值均高于大蒲莲群体,而受体TLR4的基因表达量在长白猪群体中的表达量低于大蒲莲群体;而且,大蒲莲群体内个体间细胞因子和受体表达量变异系数(平均31.43%)要大于长白群体(平均19.10%),这与大蒲莲选育程度低,群体内个体间的差异程度要大相一致。4. 品种效应分析表明除IL10外,其他6个目的基因的ΔCt值品种间差异达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平。母猪效应分析表明母猪对各细胞因子和受体的影响均达到了极显著水平(P<0.01)。【结论】成功筛选了外周血基因表达分析中稳定表达的内参基因(B2M),对常规饲养管理下大蒲莲和长白仔猪外周血中的主要细胞因子和受体基因的表达进行群体水平分析。本研究结果为了解中外不同猪种的种质特性和抗病品种的选育提供了基础数据。
    大熊猫源犬瘟热病毒基因组遗传特征分析
    金艺鹏,刘巧荣,孙明,乔雁超,乔明明,刘伯华,林德贵,陈西钊
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1445-1452.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.19
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    【目的】对首次暴发的大熊猫源性犬瘟热病毒(panda derived-canine distemper virus,P-CDV)全基因组进行克隆测序,以了解大熊猫源CDV的全基因组遗传变异情况,进一步追踪感染源,为大熊猫犬瘟热防控提供理论依据。【方法】根据GenBank公布的CDV全基因组序列设计17对特异性引物,利用RT-PCR技术,从感染犬瘟热病毒的大熊猫肺渗出液中分片段扩增CDV全基因序列,并克隆到pMD19-T载体中;经测序、拼接,获得第一个P-CDV全长cDNA序列;利用DNAman生物学分析软件分别对全基因组序列、H蛋白基因序列、F蛋白基因序列、P蛋白基因序列、M蛋白基因序列等进行遗传变异分析,构建系统进化树。【结果】经序列测序和拼接,大熊猫源犬瘟热病毒全基因组长15 690 nt,GenBank登录号为KP677502,主要编码6种蛋白,分别是N蛋白、P蛋白、M蛋白、F蛋白、H蛋白和L蛋白,在各个基因及间隔区中未发现碱基插入和缺失。遗传进化分析显示,P-CDV全基因组与20株代表性CDV全基因组序列同源性为91.5%—98.7%,P-CDV与强毒株MKY-KM08(HM852904)、PS、HLJ1-06(JX681125)、Hebei(KC427278)以及AC96I-H358(AB753776)在一个大的分支上,与PS株(JN896331)亲缘关系最近,同源性为98.7%,与标准野毒株Strain A75-17(AF164967)同源性为95.7%,与疫苗株CDV3(EU726268)亲缘关系较远,同源性为91.5%。H蛋白氨基酸序列分析和系统进化树表明,大熊猫源犬瘟热病毒属于强毒株,基因型为Asia-I型。P-CDV各蛋白基因与20株代表性的毒株相比有9处氨基酸发生了变异,与GenBank上现有的CDV序列相比,其中3处是独有的,分别是:F蛋白基因的208位由N(Asn,天冬酰胺,强毒株多为N)或K(Lys,赖氨酸,弱毒株多为K)变成了S(Ser,丝氨酸),第215位由S变成了A(Ala,丙氨酸),P蛋白基因的58位由Q(Gln,谷氨酰胺)变成K(Lys,赖氨酸)。【结论】成功克隆了大熊猫源犬瘟热病毒的全基因,并完成了序列分析,发现了在F、P基因上碱基的重要变异。这些数据将为研究大熊猫犬瘟热的遗传变异和流行特征提供分子生物学依据。
    意大利蜜蜂工蜂幼虫饲料中适宜色氨酸水平
    赵凤奎,胥保华,王红芳
    中国农业科学. 2015, 48(7):  1453-1462.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.07.20
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    【目的】研究意大利蜜蜂(Apis mellifera)工蜂幼虫饲料中适宜色氨酸水平,为探明意大利蜜蜂工蜂幼虫发育阶段的色氨酸营养需要提供理论依据。【方法】选用1日龄工蜂幼虫1 008只,随机分为7组,每组3个重复,每个重复48只幼虫,分别饲喂色氨酸水平为7.84、8.84、9.84、10.84、11.84、12.84和13.84 mg?g-1 的7种日粮。取5日龄工蜂幼虫虫体测定色氨酸羟化酶(tryptophan hydroxylase,TPH)基因与5羟色胺受体(5-hydroxytryptamine receptors, 5-HTR)1、2α、2β、7基因表达量;取6日龄工蜂幼虫虫体测定总蛋白、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC);取6日龄工蜂幼虫血淋巴测定其中游离色氨酸水平;7日龄时,统计工蜂化蛹率;取9日龄工蜂蛹测定色氨酸体沉积量,统计21日龄工蜂出房数目,计算羽化率。【结果】色氨酸水平为10.84 mg?g-1时,6日龄工蜂化蛹率最高,6日龄工蜂幼虫虫体蛋白含量最高,9日龄工蜂蜂蛹色氨酸体沉积最多,21日龄工蜂羽化率最高。色氨酸水平为10.84—11.84 mg?g-1时,5日龄工蜂幼虫TPH基因表达量最高,5日龄工蜂幼虫5-HT受体1、2α、2β基因表达水平最高,6日龄工蜂幼虫血淋巴游离色氨酸含量最高。5日龄工蜂幼虫5-HT受体7基因表达量在色氨酸水平为7.84—11.84 mg?g-1时,处于较低水平,12.84—13.84 mg?g-1时显著高于其他水平(P<0.05)。6日龄工蜂幼虫MDA含量在色氨酸水平为7.84—11.84 mg?g-1时较低,12.84—13.84 mg?g-1时含量显著高于其他水平(P<0.05)。6日龄工蜂幼虫T-AOC在色氨酸水平为7.84—9.84 mg?g-1时处于较低水平,10.84—11.84 mg?g-1时处于较高水平,12.84—13.84 mg?g-1时显著高于其他水平。【结论】意大利蜜蜂工蜂幼虫饲料适宜色氨酸水平为10.84—11.84 mg?g-1