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当期目录

    2015年 第48卷 第10期 刊出日期:2015-05-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2 (ddf2)的基因定位与候选基因分析
    张玲,郭爽,汪玲,张天泉,庄慧,龙珏臣,何光华,李云峰
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1873-1881.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.001
    摘要 ( 348 )   HTML ( 1 )   PDF (7472KB) ( 386 )   收藏
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    【目的】对一个同时导致营养和生殖器官发育异常的水稻突变体进行表型鉴定、基因定位和候选基因分析,为下一步的基因克隆与功能分析奠定基础。【方法】在水稻籼型恢复系602组织培养后代中,发现一个矮化并花发育异常突变体dwarf and deformed flower 2ddf2)。抽穗期,以野生型为对照,对ddf2株高、主穗长、节间和功能叶的长宽等性状进行统计分析;同时利用冷冻切片等技术对茎、叶和花器官进行详细的形态和组织学分析。分别以西农1A和中花11为母本,以DDF2/ddf2杂合株系为父本构建2个F2群体进行遗传分析和基因定位,并对候选基因进行实时荧光定量PCR(real-time PCR)分析。【结果】相较于野生型,突变体各节间的长和茎粗均极显著降低,叶片极显著变短、变窄,同时花序也极显著变短。组织细胞学分析发现,突变体大叶脉数目和相邻2个大叶脉之间的小叶脉数都没有明显的变化,但相邻2个大叶脉之间的宽度明显减小,进一步比较2个小叶脉之间的叶肉细胞,发现在突变体中细胞数目和尺寸均显著降低;突变体茎秆维管束的数目与野生型相比没有明显的变化,但统计发现2个大维管束之间基本组织细胞的数量和细胞的大小都显著小于野生型,表明ddf2突变体茎、叶细胞分裂和膨胀都受到了抑制;此外,ddf2突变体的花器官特征发育受到了严重干扰:第一轮外稃顶部弯曲、内稃不同程度退化,第三轮雄蕊器官严重退化,部分甚至转化为雌蕊状器官,另外部分ddf2小穗的护颖过度发育,转变成稃片状,一些小穗还表现分生组织确定性的丢失,发育出2个以上的小花。遗传分析表明该突变性状受1对隐性基因控制。利用中花11/ddf2的1 024株F2分离群体,最终将DDF2精细定位在第11染色体短臂近着丝粒位置处,位于insertion/deletion(in/del)标记S-11和S-14之间,遗传距离分别为0.049和0.098 cM,物理距离为90.295 kb,并与标记S-24共分离。分析定位区间的基因,发现共有MSU注释基因12个,其中一个编码Sec3_C蛋白的LOC_Os11g17600内部包含共分离标记S-24,进一步对该基因进行表达分析,发现该基因在突变体的叶、茎和穗中都表现出明显的下调,初步将LOC_Os11g17600作为DDF2候选基因。【结论】DDF2是一个同时控制水稻茎/叶和花器官发育的新基因。
    甘蓝型油菜COI1的调控功能分析
    王文静,杨小川,丁永强,尹国英,马浩然,张洁,石小于,张鼎宇,李加纳,张洪博
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1882-1891.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.002
    摘要 ( 302 )   HTML ( 1 )   PDF (2838KB) ( 499 )   收藏
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    【目的】研究甘蓝型油菜中茉莉素受体复合体核心成员CORONATINE INSENSITIVE 1(COI1)蛋白的基因表达特性及生理调控功能。【方法】利用基因组数据分析甘蓝型油菜及其亲本种白菜和甘蓝基因组的COI1构成情况;使用定量和半定量RT-PCR扩增方法检测油菜COI1的组织特异性表达;克隆油菜COI1保守区片段,构建病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silenceing,VIGS)载体,以农杆菌侵染方法培育VIGS诱导COI1沉默的油菜植株,然后,用鉴定出的COI1沉默植株研究油菜COI1在育性调控及虫害抗性等方面的调控功能。【结果】基因组数据分析表明,甘蓝型油菜亲本种白菜和甘蓝共有7个高度同源的COI1,依序列同源性可分为4类:COI1aCOI1b.1COI1b.2COI1c;甘蓝型油菜有8个COI1,也由上述几类同源基因组成。半定量和定量RT-PCR扩增试验表明甘蓝型油菜COI1在茎中的表达水平最低。从培育的VIGS诱导COI1沉默油菜中,共鉴定出COI1表达水平被抑制超过70%的株系25个,其中抑制效果最明显的10个株系被用于育性调控及蚜虫抗性试验。育性分析结果证明,VIGS沉默COI1油菜的结实能力受到严重影响,其角果在授粉20 d以后的长度只达到对照油菜角果授粉5 d后的长度,且角果中无正常种子;沉默COI1油菜的雄蕊长度短于相同花期的对照油菜雄蕊,其花药开裂延迟;显微观察发现,沉默COI1油菜的花粉中有超过80%呈不正常形态。在相同处理条件下进行的蚜虫抗性比较试验中,沉默COI1油菜叶片上的蚜虫数量超过对照油菜1倍多,而且有很多小蚜虫围绕大蚜虫的虫落,繁殖态势比对照油菜叶片上的蚜虫旺盛。【结论】甘蓝型油菜COI1具有组织特异表达特性,沉默COI1会导致油菜雄性不育性状发生,并降低油菜植株对蚜虫的抗性。
    一个黄麻矮秆种质株高性状对外源激素的敏感性
    张立武,黄文轩,陶爱芬,林荔辉,徐建堂,方平平,祁建民
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1892-1899.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.003
    摘要 ( 217 )   HTML ( 1 )   PDF (822KB) ( 284 )   收藏
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    【目的】探索黄麻矮秆种质爱店野黄麻株高对不同外源激素的敏感性,进而确定该种质属于哪种激素敏感型,为后续利用该矮秆种质剖析黄麻株高的遗传基础与激素调控的关系提供依据。【方法】首先,比较分析爱店野黄麻与正常株高的栽培品种黄麻179株高等重要农艺性状。其次,以爱店野黄麻为材料,用不同浓度的赤霉素(GA3)、油菜素类固醇(BR)和生长素(IAA)处理,比较分析MS培养基条件下不同处理间下胚轴的长度和叶面喷施大田条件下不同处理间株高的变化;同时,比较分析爱店野黄麻与黄麻179在MS培养基条件下GA3处理间下胚轴的长度。再次,每隔3 d,叶面喷施一次浓度100 mg·L-1GA3,分析连续喷施GA3对爱店野黄麻株高的恢复程度。继而,分析爱店野黄麻在一次喷施GA3处理后α-淀粉酶活性的变化。【结果】没有用激素处理条件下,爱店野黄麻和黄麻179株高分别为1.89 和4.28 m,两者之间差异达极显著水平,表明爱店野黄麻是一份典型的矮秆种质。在0.1 mg·L-1外源IAA和BR的MS培养基条件下,爱店野黄麻下胚轴与未处理的爱店野黄麻相比,差异不显著;但在0.1 mg·L-1外源GA3的MS培养基条件下,爱店野黄麻下胚轴长度明显高于未处理的爱店野黄麻,差异达到极显著水平,而且未处理的黄麻179与外源GA3处理的爱店野黄麻、黄麻179的下胚轴长度相当,初步表明爱店野黄麻为植株体内赤霉素敏感型,外施GA3后爱店野黄麻下胚轴有显著的增长,黄麻179没有明显的变化。在不同浓度外源激素大田的叶面喷施条件下,高浓度(100 mg·L-1)的GA3 处理的爱店野黄麻株高变化量均显著高于另2个较低浓度GA3;但不同浓度IAA和BR处理后,爱店野黄麻株高与未处理的爱店野黄麻对照相比,差异不显著,进一步表明爱店野黄麻为赤霉素敏感型植株。在大田叶面喷施条件下,100 mg·L-1的外源GA3连续处理后,爱店野黄麻的株高明显高于未处理的爱店野黄麻,差异达到极显著水平,而且其株高接近黄麻179水平,表明外源赤霉素GA3连续处理可以使该矮秆种质植株的株高恢复到正常栽培种的株高水平。酶活性分析试验中,一次喷施100 mg·L-1 GA3激素处理后,第3天α-淀粉酶活性与处理前相比开始升高,直到第6天,α-淀粉酶活性显著增强,表明GA3能诱导爱店野黄麻的α-淀粉酶活性提高。【结论】爱店野黄麻是一份典型的黄麻矮秆种质,该种质对外源IAA和BR不敏感,对外源GA3敏感;连续用GA3处理可以恢复其株高,外源GA3可以诱导其α-淀粉酶活性增强,该种质是GA3敏感型的矮秆种质资源
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    农作物种植结构遥感提取研究进展
    胡琼,吴文斌,宋茜,余强毅,杨鹏,唐华俊
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1900-1914.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.004
    摘要 ( 423 )   HTML ( 3 )   PDF (486KB) ( 761 )   收藏
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    农作物种植结构信息对农业生产管理、农业可持续发展及国家粮食安全等具有重要意义。本文中概括了农作物种植结构遥感提取的理论基础,归类了近10年间不同农作物种植结构遥感提取技术方法,重点评述了不同技术方法的特点及应用情况,讨论和展望了未来农作物种植结构遥感提取研究的发展方向。当前,光谱特征、时相特征和空间特征是农作物种植结构遥感提取的三大理论基础。基于单一影像源的种植结构提取方法操作简单,但往往难以获取种植结构“最佳识别期”的遥感影像;基于多时序影像源的种植结构提取方法可以充分利用农作物季相节律特征,成为当前农作物种植结构遥感提取的主流方法。在基于多时序影像源的种植结构提取方法中,多特征参量法较单一特征参量法更适用于农作物种植结构复杂区域,基于多特征参量的统计模型法一定程度上解决了混合像元问题,但模型的鲁棒性有待提高。此外,遥感与统计数据融合的农作物种植结构提取法在国家及全球大尺度的农作物种植结构提取中具有优势,但较低的制图分辨率使得数据产品的区域适宜性较差。未来农作物种植结构遥感提取将以区域“作物一张图”为目标,充分发挥多源数据组合利用的优势,围绕多类型作物同步提取和大范围作物种植结构提取开展深入研究,重点加强遥感数据预处理、特征参量提取和分类器高效选择等关键技术研究,从而提升农作物种植结构遥感提取的时空尺度,满足多方位的农业应用需求。
    基于遥感影像NDVI数据的中国种植制度分布变化
    杨婷,赵文利,王哲怡,陆星彤,卢珊
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1915-1925.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.005
    摘要 ( 203 )   HTML ( 1 )   PDF (3685KB) ( 722 )   收藏
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    【目的】利用1986和1996年的十天合成NOAA-AVHRR-NDVI数据以及2000年SPOT-VEGETATION-NDVI数据对中国主要的种植制度(熟制)分布进行制图,对比二次差分法和离散傅里叶转换法对熟制信息提取的有效性;比较中国多年熟制分布图,研究中国近些年的熟制变化,同时结合气象数据,分析影响熟制变化的可能因素,为粮食产量变化及其原因分析提供理论依据。【方法】首先,利用欧空局全球陆地覆盖数据(ESA GlobCover),提取中国农业植被区域。其次,使用ENVI和ArcGIS软件,分别利用二次差分法和傅里叶变换法对1986年的植被指数数据进行农业熟制的分布提取,并以中国科学院植物研究所编著的1:400万比例尺的《中国植被图》中的熟制信息作为参考,对两种方法提取熟制信息精度进行检验;采用二次差分法分别绘出1996年及2006年熟制分布图,说明中国熟制分布的变化。最后,利用零级带≥0℃积温划分指标,分析年积温等气候因素对熟制的影响。【结果】(1) 二次差分法和傅里叶变换法提取的熟制分布结果都基本符合中国农业熟制的分布规律,遵循越往南熟制越复杂的规律。一年一熟区主要分布在东北大部分地区,一年两熟区分布在河南、河北、山东和安徽一带,而一年三熟的区域零星分布在湖北省以南的省份。熟制分类的精度分别为76.5%和69.4%,kappa系数分别为0.64和0.51,二次差分法的分类精度高于傅里叶变换。(2)利用分类精度较高的二次差分法提取中国1986年、1996年到2006年的熟制分布信息,发现中国熟制间的界线发生了不同程度的北移和西扩,尤其是一年两熟的北界由1986的辽南葫芦岛北移到辽中本溪、沈阳一线,西界也由1986年的甘肃平凉、陕西宝鸡一带西扩至宁夏临夏回族自治州、青海海东地区。同时熟制之间的转换也是复杂多变的,一年一熟制的面积从1986年到2006年减少了33万平方公里,一年两熟增加了36万平方公里,一年三熟的面积增加了4万平方公里。(3)从年积温的分布来看,4 200和6 100积温等值线都有不同程度的北移西扩,说明积温变化可能是引起中国熟制北移的重要原因。【结论】基于时序序列的遥感数据可以进行中国熟制分布的实际变化监测。二次差分法是一种有效提取中国熟制信息的方法。中国熟制的界线,尤其是一年两熟的界限有一定程度的北移和西扩,使得一年一熟的面积大幅减少而一年两熟的面积有很大的增加,而一年三熟的面积变化不大。气候变暖对中国的熟制分布有一定的影响。通过遥感方法研究中国熟制的分布及其变化,能够及时、准确地了解和评价中国农作物生产情况和生产潜力,便于农业相关部门制定及时、有效的农业政策。
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    全球气候变暖对中国种植制度的可能影响 Ⅺ.气候变化背景下中国冬小麦潜在光温适宜种植区变化特征
    孙爽,杨晓光,赵锦,陈阜
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1926-1941.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.006
    摘要 ( 252 )   HTML ( 1 )   PDF (2388KB) ( 477 )   收藏
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    【目的】气候变化背景下中国农业及粮食安全面临严峻挑战,而小麦是中国三大粮食作物之一,对保障中国粮食安全具有重要作用,研究气候变化背景下中国冬小麦潜在光温适宜种植区的变化特征,为冬小麦合理布局提供重要科学参考。【方法】利用逐级订正法计算中国冬小麦潜在种植区内各站点冬小麦逐年潜在光温产量,综合考虑高产性和稳产性指标,1981年为时间节点,将1961—2010年划分为两个时段,在分析1981—2010年(时段Ⅱ)较1961—1980年(时段Ⅰ)潜在光温产量高产性和稳产性变化特征的基础上,综合得到气候变化背景下中国冬小麦潜在光温适宜种植区界限的变化及潜在光温适宜种植区分布的变化特征。【结果】与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ中国冬小麦潜在光温产量的最高产区和高产区面积增加,占研究区域冬小麦面积的比例分别增加了6.33%和7.42%,而次高产区和低产区面积减少,占研究区域冬小麦面积的比例减少了10.50%和3.24%。时段Ⅱ中国冬小麦潜在光温产量最稳产区面积下降,占研究区域冬小麦面积比例降低了25.76%,而稳产区、次稳产区和低稳产区面积增加,占研究区域冬小麦面积的比例分别增加了12.09%、10.34%和3.31%。中国冬小麦潜在最适宜区、适宜区、次适宜区和可种植区界限在空间上都发生改变。其中,冬小麦潜在最适宜区界限发生了明显的北移西扩,潜在最适宜区南界由安徽省中部北移至山东省西北部,潜在最适宜区西界由山西省西南部西扩至陕西省西北部;冬小麦潜在适宜区界限向东北方向移动,最大移动距离在四川省东部-陕西省西南部,移动距离达835.63 km。冬小麦各等级潜在光温适宜种植区界限变化引起各区域冬小麦面积相应改变。与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ中国冬小麦潜在最适宜区和适宜区冬小麦面积下降,占研究区域冬小麦面积比例分别降低了4.49%和4.75%,而次适宜区和可种植区冬小麦面积增加,占研究区域冬小麦面积的比例分别增加了7.17%和2.06%。中国冬小麦各等级潜在光温适宜种植区的单产增加,平均提高513 kg·hm-2,但最适宜区和适宜区冬小麦面积减少,使得最适宜区和适宜区冬小麦的总产下降,与时段Ⅰ相比占总产的比例分别降低了29.4% (5 108×104 t)15.1% (5 896×104 t),从而使冬小麦种植区内冬小麦总产整体下降了1 504×104 t,与时段Ⅰ相比占总产的比例降低了2.07%。【结论】全球气候变暖背景下,中国冬小麦潜在光温产量最高产区和高产区面积增加,最稳产区面积减少,由于稳产性下降引起冬小麦最适宜区和适宜区面积缩小;中国冬小麦潜在光温适宜种植区最适宜区界限北移西扩,适宜区界限向东北方向移动,适宜区界限的变动引起中国冬小麦各等级适宜种植区内的单产增加,有利于冬小麦产量的提高,但最适宜区和适宜区冬小麦面积减少,使中国冬小麦的总产整体下降。实际生产中,冬小麦潜在光温产量适宜性发生改变的区域,应注意结合当地的灌溉条件,以确保冬小麦稳产高产。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    气温变化背景下中国黄淮旱地冬小麦农艺性状的变化特征 ——以山西临汾为例
    刘新月,裴磊,卫云宗,张正斌,高辉明,徐萍
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1942-1954.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.007
    摘要 ( 350 )   HTML ( 3 )   PDF (507KB) ( 16309 )   收藏
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    【目的】作物品种选育是在气候变化背景下的自然选择和人工选择的结果。黄淮麦区是中国最大的麦区,在保障中国小麦生产和粮食安全中有重要作用。研究过去30年黄淮旱地冬小麦品种农艺性状和气温要素变化规律,为旱地小麦育种适应未来气候变化提供理论依据和技术支撑。【方法】利用近30年来国家黄淮旱地冬小麦区域试验典型代表临汾点的对照品种农艺性状及该市的气温资料,研究对照品种农艺性状、生育期平均气温和≥0℃积温的变化规律,并进行农艺性状和气象要素的相关、多元回归和通径分析。【结果】小麦生育期的平均气温、≥0℃积温、最低和最高温度在逐年呈缓慢增加。小麦生育期平均气温平均每年上升0.05℃,≥0℃积温平均每年上升21.9℃,且二者呈正相关关系。≥0℃积温变化更能深入反映小麦生育期的温度变化情况。小麦生育期最高气温平均每年上升0.02℃、最低气温平均每年上升0.16℃。播种至越冬前的平均气温和≥0℃积温增加最多,营养生长阶段平均气温和≥0℃积温增加明显,生殖生长阶段平均气温增加较少且≥0℃积温有下降趋势。随着气候变暖,分蘖多的强冬性品种逐渐被分蘖适中的冬性和弱冬性品种替代。1986—1996年对照品种农艺性状变化幅度不大,1997—2007年期间变化较大,2007—2014年变化幅度最大;这和小麦生育期平均气温变化趋势基本相同。黄淮旱地对照品种千粒重和穗粒数逐年缓慢上升,分别每年平均增加1.57%和3.39%。有效穗数和产量及株高缓慢下降,分别每年平均下降0.16%和1.29%。产量与株高(0.684**)、有效穗(0.531**)和千粒重(0.541**)均极显著正相关。株高、起身至拔节期≥0℃积温和平均气温是决定小麦产量的3个主要因子,分别决定了小麦产量的46.73%、26.17和3.26%的变异。在黄淮旱地小麦适应气候变化中,起身至拔节期≥0℃积温和株高对产量贡献较大且为正效应;起身至拔节期平均气温为负效应。【结论】气候变暖对黄淮旱地冬小麦农艺性状变化趋势有较强的影响,选育株高和有效穗数适中、穗粒数较多、千粒重较大的中高产抗旱品种是黄淮旱地小麦适应未来气候变化的育种改良方向。
    植物保护
    Q型烟粉虱化学感受蛋白CSP1与植物挥发物的结合特征
    吴帆,张晓曼,赵磊,崔旭红,李红亮,罗晨
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1955-1961.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.008
    摘要 ( 239 )   HTML ( 1 )   PDF (550KB) ( 582 )   收藏
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    【目的】克隆Q型烟粉虱(Bemisia tabaci)化学感受蛋白1(chemosensory protein 1,CSP1)基因,诱导表达Q型烟粉虱CSP1重组蛋白(以下简称BtCSP1),研究其与主要寄主植物挥发性气味分子的结合特性。【方法】利用全长引物通过RT-PCR扩增并克隆Q型烟粉虱CSP1基因ORF全长,连接并构建pET-30a(+)原核表达载体,转化入BL21(DE3)大肠杆菌感受态细胞,并用IPTG诱导表达BtCSP1重组蛋白。收集菌液后超声破碎细胞,离心取上清,经Ni2+-琼脂糖柱结合梯度浓度咪唑洗脱纯化后,经PBS反复透析获得重组蛋白,并用Bradford法测定重组蛋白浓度。采用常见的N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)荧光探针作为报告子,利用荧光竞争结合法研究重组BtCSP1蛋白与植物挥发物的结合功能。首先用1 mmol?L-1 1-NPN滴定BtCSP1蛋白溶液,直至蛋白最大发射波长处的荧光值完全猝灭为止,然后再以各供试配基滴定BtCSP1-1-NPN体系,通过配基竞争猝灭1-NPN最大发射波长,并用Scatchard等方程计算表征BtCSP1与配基亲和力大小的解离常数KD。【结果】克隆了Q型烟粉虱CSP1基因ORF全长,经双酶切和连接构建了pET-30a(+)/CSP1重组质粒,在IPTG终浓度为1 mmol?L-1的条件下诱导获得了BtCSP1重组蛋白,Ni2+-琼脂糖柱纯化透析后测定重组蛋白浓度,稀释至1.5 µmol?L-1作为工作浓度。在荧光光谱试验中,Scatchard方程线性化后(相关系数达到0.9967),显示BtCSP1与1-NPN的解离常数K1-NPN为2.78 µmol?L-1,结合位点数n为0.82,表明两者结合较好,且基本是1:1结合,适合作为本试验中竞争性荧光结合试验的报告子。在荧光竞争结合试验中,有多种供试植物挥发物分子能使1-NPN的相对荧光强度降低到50%以下,其中包括能引起烟粉虱趋避行为的化合物,如3-蒈烯、p-伞花烃、顺-3-己烯-1-醇和α-蒎烯(KD值分别为26.47、39.43、54.01和83.46 µmol?L-1,且3-蒈烯具有较强的竞争结合能力,能在200 µmol?L-1时将1-NPN报告子相对荧光值竞争至约40%。【结论】Q型烟粉虱CSP1蛋白能与测试的多种寄主植物挥发物产生较为广谱的结合能力,尤其与对烟粉虱有趋避性的挥发物的结合更强,表明CSP1很有可能参与Q型烟粉虱对非寄主植物的趋避行为,这对揭示其入侵寄主选择行为生理机制具有重要意义。
    玉米根边缘细胞exDNA和胞外蛋白对土荆芥化感胁迫的缓解效应
    胡忠良,王亚男,马丹炜,陈斌,何亚强,周健
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1962-1970.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.009
    摘要 ( 233 )   HTML ( 1 )   PDF (1105KB) ( 417 )   收藏
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    【目的】根边缘细胞(root border cells,RBCs)是从根冠上脱落下来的单个细胞或小细胞团。由于根边缘细胞的黏胶层与哺乳动物中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)具有类似的防御功能,而被称为根边缘细胞胞外诱捕网(BETs)。exDNA和胞外蛋白是根边缘细胞黏胶层的组成成分,在根边缘细胞抵御生物和非生物胁迫中起着重要作用。化感作用是外来植物成功入侵的机制之一,探讨exDNA和胞外蛋白在根边缘细胞黏胶层抵御入侵植物土荆芥化感胁迫中的作用,有助于深入研究植物根边缘细胞抵御化感胁迫的机制。【方法】以在土荆芥入侵地广泛种植的农作物玉米(雅玉26#)为材料,采用纯琼脂培养基悬空气培养法,研究供试玉米品种(雅玉26#)根边缘细胞的发育特性,以及在土荆芥挥发油及其两种主要成分对伞花素和α-萜品烯作用下,玉米根边缘细胞活性和黏胶层相对面积的变化规律,并分析在根边缘细胞黏胶层exDNA或胞外蛋白被DNA酶或蛋白酶降解的情况下,土荆芥挥发油及其主要成分对伞花素以及α-萜品烯对根边缘细胞活性和黏胶层相对面积的影响。【结果】供试玉米根边缘细胞几乎与根尖同时出现,并随着根的伸长而逐渐增加,当根长达到30 mm时,根边缘细胞数量达到最大值,约6 130个。之后,随着根进一步伸长,根边缘细胞数量略微减少并趋于平衡,而根冠PME活性与根长呈现极显著的负相关(P<0.01)。根冠果胶甲基酯酶(PME)活性在根刚露白时就处于相对高的水平,之后则随着根伸长PME活性呈现持续下降最终趋于稳定;土荆芥挥发油、对伞花素、α-萜品烯具有细胞毒性,均能导致根边缘细胞活性显著下降(P<0.05),其中,挥发油的毒性最大,对伞花素、α-萜品烯的毒性次之,对伞花素和α-萜品烯混合物的毒性最小;土荆芥挥发油具有诱导根边缘细胞黏胶层面积增大的效应,并表现出剂量效应,当挥发油剂量达到5 μL时,黏胶层相对面积与对照差异显著(P<0.05)。与对照相比,在对伞花素和α-萜品烯的作用下玉米根边缘细胞黏胶层面积变化不显著;当exDNA或胞外蛋白被DNA酶或蛋白酶降解后,根边缘细胞黏胶层相对面积缩小,细胞活性降低,其中,挥发油处理组根边缘细胞活性均在10%以下,对伞花素处理组、α-萜品烯处理组、对伞花素和α-萜品烯混合物处理组根边缘细胞活性虽然有所降低,但仍保持在80%左右。【结论】土荆芥挥发油及其主要成分对伞花素、α-萜品烯具有细胞毒性,可导致玉米根边缘细胞活性降低,根边缘细胞黏胶层中的exDNA和胞外蛋白对土荆芥挥发油、对伞花素、α-萜品烯的细胞毒性具有缓解效应,可在一定程度上缓解土荆芥的化感胁迫。
    桃小食心虫鱼尼丁受体基因克隆及表达模式分析
    孙丽娜,张怀江,闫文涛,马春森,仇贵生
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1971-1981.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.010
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    【目的】二酰胺类杀虫剂的作用靶标鱼尼丁受体(ryanodine receptor, RyR)是目前所知的最大的离子通道蛋白,该受体可控制细胞内Ca2+的释放,对细胞内Ca2+的稳定起着关键作用。克隆获得桃小食心虫鱼尼丁受体基因(CsRyR)全长序列,进一步解析该基因在桃小食心虫(Carposina sasakii)各发育阶段的表达模式。【方法】通过同源序列比对的方法,利用cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得该基因的全长cDNA序列;应用生物信息学软件对该基因的开放阅读框、编码的氨基酸序列、功能结构域等信息进行预测分析,并基于最大似然法构建该基因与其他昆虫相关基因序列的系统发育树,明确其系统进化关系。分别提取桃小食心虫各发育阶段RNA,以GAPDH为内参基因,应用RT-qPCR技术,解析CsRyR在桃小食心虫各发育阶段(卵、幼虫、蛹和成虫)的表达模式。【结果】桃小食心虫CsRyR的cDNA全序列长度为15 766 bp,开放阅读框15 405 bp,编码5 134个氨基酸。氨基酸序列比对结果显示,CsRyR与脊椎动物RyRs的一致度分别为45%—47%;与秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)RyR的一致度也为46%。在昆虫RyRs中,与鳞翅目一致度为91%—94%,与同翅目、双翅目昆虫一致度均为79%。系统发育树显示该基因编码的蛋白质与鳞翅目夜蛾科和螟蛾科害虫RyRs亲缘关系最近。结构域分析结果显示,CsRyR具有RyR的典型结构域,如位于C-末端的6个跨膜结构域(AA 4 467-5 029)、释放Ca2+的通道形成基序GVRAGGGIGD、Ca2+结合位点EF-hand和3个ATP结合位点GXGXXG等。二酰胺类杀虫剂可能的作用位点AA 183-290(BmRyR),AA 4 610-4 655(DmRyR)和4 946G(PxRyR)在CsRyR中无特殊性。此外,CsRyR中存在AA 2 490- 2 496 TQAPRPG和5 131-5 134 SQAK两个基序,在其他物种中均没有发现。RT-qPCR分析结果表明,CsRyR在蛹期表达量最高,分别是1日龄卵、6日龄卵、初孵幼虫、老熟幼虫和成虫的25.19、7.73、6.48、4.74和3.58倍。【结论】克隆了CsRyR基因全长cDNA序列,证明其表达具有发育阶段特异性。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    青海环湖地区草原土壤含水量及富集规律
    马延东,赵景波,邵天杰,邢闪
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1982-1995.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.011
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    【目的】研究青海环湖地区草原土壤水分运移与富集规律、土壤水分剖面分布模型、水分循环与水分平衡,揭示该地区土壤水库蓄水特点、土壤干层及其恢复条件,为该地区土壤水资源及草原植被保护、土壤水库建设和草原生态环境的可持续发展提供科学依据。【方法】利用轻型人力钻连续4年采取600多个土壤样品,采用烘干称重法测定土壤含水量。采用双环入渗法原位测定土壤入渗率,采用激光粒度仪分析土壤粒度,采用负压计原位测定土壤吸力。【结果】青海环湖地区的土壤剖面水分分布较为稳定,不论旱季还是雨季,约65%的水分富集在0—0.4 m土层中,0.6 m以下土层水分严重不足。该地区土壤吸力为0.17—0.42 MPa,土壤田间持水量为20%左右。0—0.4 m土层含水量一般为23%,大于田间持水量(20%),故存在约3%的重力水;土层0.6 m以下含水量仅约为6.5%。该地区0.6 m以下土层一般发育有不同等级的土壤干层,且土层厚度越大干层发育越严重。该地区0.4 m以下土层水分含量与深度之间的关系可以用幂函数模拟描述,模拟函数的增量曲线表明,在2009—2011年降水累积增加约50 mm的条件下,土壤含水量的增加量由0.4 m深度的约5%逐渐降低到0.8 m深度的约3%,0.8 m以下土层水分增加量不足3%。该地区土壤入渗率为1.3—3.0 mm·min-1,入渗率较高有利于降水向土壤水转化。该地区的土壤质地优良,但0.6 m以下土层含水量已接近或低于粉砂土无效水的含量(5%)。【结论】青海环湖地区气温低、土壤冻结期长,造成该地区土壤水分具有在土壤上部滞留和富集的突出特点。该地区土壤平均厚度不足1.5 m,导致该地区土壤水库的调蓄功能较弱。而土壤水分的上部滞留和富集增强了该地区土壤水库对浅根系草原植被的调蓄功能,并且具有抑制草原荒漠化发生的重要作用。青海环湖地区在2009—2011年降水量增加到400—420 mm的条件下,土壤水分表现出微弱的正平衡,薄土层中的土壤干层消失,而较厚土层中的土壤干层仍然存在。该地区土壤干层恢复速度很缓慢,恢复的水分增加量低于5%。土壤干层的发育和分布深度很小不仅指示出该地区生态系统较为脆弱,而且还指示出该地区不适于发展需水较多的乔木植被。
    日光温室甜瓜根系生长及单果重的水氮耦合效应
    岳文俊,张富仓,李志军,吴立峰
    中国农业科学. 2015, 48(10):  1996-2006.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.012
    摘要 ( 244 )   HTML ( 2 )   PDF (489KB) ( 8862 )   收藏
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    【目的】研究不同灌水量和施氮量对温室甜瓜根系生长及单果重的影响,探讨根系生长与单果重和水氮供应的关系,为温室甜瓜的水氮管理提供科学依据。【方法】根据日光温室内光温湿等环境参数,以‘一品天下208’甜瓜为试验材料,试验设灌水量(W)和施氮量(N)2个因素,采用Penman-Monteith修正公式确定灌水量,设置0.7ETc、1.0ETc和1.3ETc3个水分水平;施氮量在常规施氮量N2(130 kg N·hm-2)的基础上设置了一个下限施氮量N1(70 kg N·hm-2)和一个上限施氮量N3(180 kg N·hm-2)3个氮素水平,共9个处理。应用完全随机区组试验设计,研究不同水氮处理组合对温室甜瓜根系生长分布及单果重的影响。【结果】甜瓜根系在0—30 cm土层内,随着土层深度的加深,根长增加幅度变缓;在相同水处理条件下,甜瓜总根长、单果重、水分利用效率均随施氮量的增加,呈现先增加后减小的趋势,在中水中氮(W2N2)条件下,根系总长和单果重达到最大值,分别为6 625.48 cm和818.94 g;在相同氮处理条件下,甜瓜根系总长和单果重随灌水量的增加,呈现先增加后减小的趋势,水分利用效率随灌水量的增加逐渐降低,氮肥偏生产力随施氮量的增加而减小。细根根长、根系干质量与产量显著相关,根系越发达,甜瓜产量增加越明显。表明合理的灌水量和施氮量可以促进根系对水分和养分的吸收,进而提高产量。甜瓜根系总长在垂直方向上的分布变化规律可以采用方程:y=A(1-Bx)进行模拟,模型决定系数R2达到0.9以上。采用主成分分析法对甜瓜根系生长状况进行综合评价,结果表明综合主成分能够反映出全部根系信息的92.727%,综合评价最高的处理为中水中氮(W2N2)。不合理的灌水和施氮导致甜瓜单果重、根系各项特征参数、水分利用效率和氮肥偏生产力明显降低。【结论】在本试验条件下,滴灌施肥的施氮量和灌水量控制在N2(130 kg N·hm-2)和W2(1.0ETc)时有利于促进根系生长,进而提高甜瓜单果重以及水氮利用效率是试验地区膜下滴灌条件下温室甜瓜生产中适宜的水氮组合。
    园艺
    葡萄花芽发育相关基因在不同节位芽中的表达分析
    刘丹,孙欣,慕茜,吴伟民,章镇,房经贵
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2007-2016.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.013
    摘要 ( 197 )   HTML ( 1 )   PDF (760KB) ( 531 )   收藏
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    目的】通过对‘藤稔’葡萄花发育相关基因及物候期的研究,揭示葡萄枝蔓上不同节位芽发育早晚与快慢的机理。【方法以8年生‘藤稔’葡萄(Fujiminori)为试材,选取生长势基本均匀、粗度基本一致(枝条粗度约为1.15cm),节数约为35节的一年生枝条,采用实时荧光定量PCR技术对8个花发育相关基因(VvFT、VvSOC1、VvAP1VvAP2VvAP3VvFUL、VvAGVvFLC)在不同节位芽中的时空表达特性进行研究。并对其花芽分化的物候期进行观察统计。【结果】‘藤稔’葡萄花芽超节位分化的特点明显。高节位上的花芽分化由底部向上部逐渐进行,上部花芽分化的时间明显短于底部先分化的芽。第一个芽从4月下旬或5月初开始形成和发育,顶部最后一个芽的形成时间是九月中下旬。从发育时间长短看,先分化的花芽生长发育时间比最后发育的多5个月。虽然不同节位芽的生长发育时间相差很大,但是其翌年都能发育成花器官,且花期时间基本一致。不同节位芽发育相关基因表达水平有所不同。不同节位芽中VvFT的表达水平都较低且在一年的生长季节内的变化不大;VvSOC1在各个生长时期不同节位芽中都有很高的表达,并且基本都呈现较一致的变化趋势。下部节位和上部节位芽中VvAP1VvAP2VvAP3VvFUL表达的变化波动很小,而在中部节位芽中的表达变化则较大,存在一个明显的先上升后降低的过程,且在中部节位芽(8、11、15节位)中的表达量要高于其他节位;VvAG的表达趋势与VvAP1VvAP2VvAP3VvFUL的表达趋势不同,其表达量逐步降低,表达高峰主要集中在芽发育的早期。中部节位的芽分化时间长,分化速度慢,基因的表达水平高,下部和上部节位的芽分化时间短,分化速度快,基因表达水平低,但其能维持相对较长时间的表达,最终不同节位的芽发育渐趋一致。【结论】不同节位花芽分化基因相对表达水平以及相对高水平表达持续时间有所不同。同一枝蔓上,花发育相关基因在中部芽中的表达量高于上部芽和下部芽,这可能是导致葡萄不同节位芽发育质量存在差异的因素之一。
    利用ISSR分子标记构建新疆野杏核心种质资源
    刘娟,廖康,赵世荣,曹倩,孙琪,刘欢
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2017-2028.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.014
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    【目的】通过对不同取样策略和遗传距离相结合的组合结果进行分析对比,以此探讨分子水平构建新疆野杏核心种质的方法,确定最适核心种质资源,以利于种质的保护与利用。【方法】以分布于新疆伊犁地区霍城县大西沟、新源县博尔赛和巩留县伊依克台3个分布区的135个新疆野杏实生株系为材料,根据SM、Jaccard和Nei&Li遗传距离,采用UPGMA聚类法对新疆野杏整体进行多次聚类抽样,直到其中某个采样点再次聚类时无种质被抽取;以随机取样策略为对照取样策略,应用位点优先取样策略,研究新疆野杏核心种质构建的方法;采用丢失的等位基因数以及多态性位点数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s遗传多样性指数和Shannon信息指数各遗传多样性指标进行t检验来确定最适构建方法;分别将核心种质与原种质和保留种质进行t检验和遗传多样性比较,以此来评价核心种质的代表性;并用主坐标轴分析法和表型性状对原种质和核心种质进行分析,以此对核心种质进行确认。【结果】位点优先取样策略构建的核心种质比对照随机取样策略丢失的多态性位点数少,且同一遗传距离下位点优先取样策略构建的核心种质具有较高的遗传多样性,更能构建一个具有代表性的核心种质;通过Nei & Li遗传距离构建的新疆野杏核心种质各遗传多样指标具有较大值,优于SM和Jaccard遗传距离;采用主坐标轴分析法和表型数据分析显示,利用位点优先取样策略和Nei & Li遗传距离构建的新疆野杏核心种质能够较全面的代表野杏原种质的遗传多样性;31份野杏核心种质资源,保留了原种质22.96%的样品,多态性位点、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s遗传多样性指数和Shannon信息指数的保留率分别达到92.69%、98.83%、99.42%、103.26%、109.24%和108.31%。【结论】采用位点优先法和Nei & Li遗传距离进行多次聚类,是较适宜的构建新疆野杏核心种质的方法,构建的31份核心种质能最大程度代表原种质的遗传多样性,同时本研究所采用的方法对其他作物核心种质的构建具有重要的参考价值。
    贮藏·保鲜·加工
    不同贮藏方式对核桃鲜果采后生理及贮藏品质的影响
    杨曦,张润光,韩军岐,张有林
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2029-2038.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.015
    摘要 ( 325 )   HTML ( 1 )   PDF (1373KB) ( 633 )   收藏
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    目的】核桃鲜果在贮藏期间易出现青皮褐变腐烂,果仁哈败、发霉、失水等问题,鲜食期很短,生产中常采用干制保藏。研究气体成分对核桃鲜果采后生理及贮藏品质的影响,为延长核桃鲜果供应期提供理论依据和技术方法。【方法】以主栽品种‘香铃’为试验材料,采用气流法测定脱青皮核桃鲜果和带青皮核桃鲜果呼吸强度,研究核桃鲜果呼吸类型。分别采用塑料袋抽真空贮藏、塑料袋限气贮藏、试验箱气调贮藏和自然裸放等4种贮藏方法,于温度(1±0.5)℃、相对湿度90%—95%条件下贮藏。贮期测定各贮藏核桃鲜果果仁水分含量、还原糖含量、油脂含量、蛋白质含量、脂氧合酶活性、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、脂质氧化终产物丙二醛含量和果仁油脂酸价、碘值、过氧化值等指标的变化,计算贮藏不同时期各处理核桃鲜果青皮褐变指数,贮藏120 d时对核桃鲜果的色、香、味、形等感官性状进行综合评定,以探讨气体成分对带青皮核桃鲜果采后生理及贮藏品质的影响。【结果】带青皮核桃鲜果为呼吸跃变型果实,脱青皮核桃鲜果为呼吸非跃变型果实。各处理贮期核桃鲜果果仁水分含量、油脂含量、油脂碘值总体呈降低趋势,超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、还原糖含量、蛋白质含量保持良好,果仁油脂酸价、过氧化值、脂氧合酶活性、丙二醛含量呈上升趋势。自然裸放(对照)核桃青皮的保鲜效果最差,贮藏至40 d时青皮褐变指数已达0.27;塑料袋抽真空贮藏核桃青皮的保鲜效果最好,贮至120 d时青皮褐变指数仅为0.18。各项指标测定结果表明,塑料袋抽真空贮藏能有效防止青皮褐变,保持果仁较高含水量,减缓果仁油脂酸价、碘值以及过氧化值的变化速率,使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)保持较高活性,同时抑制丙二醛的产生。贮后感官鉴评,塑料袋抽真空贮藏的核桃鲜果各项指标均得分最高,品质优良。【结论】核桃鲜果贮藏环境中的O2浓度越低,保鲜效果越好。核桃鲜果带果柄剪下,在温度4.0℃下预冷3 d,用低密度聚乙烯(LDPE)塑料袋抽真空包装,在温度(1.0±0.5)℃、相对湿度90%—95%条件下可贮藏120 d,贮后青皮褐变程度低,果实色、香、味、形俱佳。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    单双羔绵羊卵巢组织差异表达microRNAs筛选
    祁云霞,刘晓芳,张萍,何小龙,邢玉梅,达赖,特日格勒,刘永斌,荣威恒
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2039-2048.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.016
    摘要 ( 196 )   HTML ( 1 )   PDF (1959KB) ( 429 )   收藏
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    【目的】全面了解绵羊卵巢组织miRNAs表达情况,分析产单羔和产双羔绵羊卵巢miRNAs表达差异,从而为探讨miRNAs在繁殖力调控中的作用提供依据。【方法】应用多物种miRNA芯片对绵羊卵巢组织miRNA进行表达分析。首先选择经产单羔羊和双羔羊,发情后采集双侧卵巢提取总RNA,分离小片段 RNA与miRNA芯片杂交,然后进行数据分析获得绵羊卵巢组织miRNAs表达谱;利用生物信息学软件,以q-value ≤ 5%,且Fold Change ≥2 或≤0.5的标准筛选单羔羊和双羔羊卵巢差异表达miRNAs,并利用q-PCR技术验证芯片结果;分别采用microT和miRDB两种方法预测差异表达miRNAs的靶基因,然后合并两种方法结果数据取二者的交集,用在线软件对靶基因进行GO功能注释。【结果】在检测的来自所有物种的miRNAs中,有5 448个miRNAs在单羔和双羔羊卵巢组织中共同表达,22个在单羔羊卵巢中特异性表达,15个在双羔羊卵巢中特异性表达;对绵羊中已报道的103个miRNAs,比较其在两组母羊卵巢组织中的表达变化,共获得11个差异表达miRNAs,其中4个上调表达,7个下调表达;随机选择一个上调和一个下调表达的miRNAs进行q-PCR验证,定量结果与芯片结果一致,说明芯片结果准确、可信;预测获得7个miRNAs的靶基因,分别是:oar-miR-370-5p、oar-miR-376b-5p、oar-miR-381-5p、oar-miR-412-5p、oar-miR-541-3p、oar-miR-544-5p和oar-miR-1185-5p,每个miRNA获得的靶基因个数分别为:115、71、1、5、8、135和23个。GO注释结果显示,miR-376b-5p和miR-1185-5p的靶基因主要参与形成细胞内组分和细胞器,在分子功能分类中,绝大部分基因为连接分子类和催化活性分子类,在生物学过程分类中,主要参与细胞增殖、分化、凋亡过程和代谢过程;同时miR-376b-5p的靶基因IGF-1、DAZL、MTOR、MET、NEDD4和miR-376b-5p的靶基因AHR参与生殖过程的调控。【结论】成功构建了绵羊卵巢miRNAs表达谱,获得产单羔母羊和产双羔母羊卵巢组织差异表达miRNAs,这些miRNAs可能与绵羊卵泡发育和产羔数多少有关。
    不同蛋白来源对京红蛋鸡生产性能及蛋品质的影响
    王晓翠,张海军,武书庚,岳洪源,李杰,齐广海
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2049-2057.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.017
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    目的】营养素来源对动物生产性能和产品品质的影响是动物营养研究的关注热点之一,文章旨在探讨蛋白来源对高峰期产蛋鸡生产性能及蛋品质的影响。【方法】选取288 只32 周龄京红1号产蛋鸡,分别饲喂以豆粕、脱酚棉籽蛋白、双低菜粕、豆粕+4%黄粉虫为蛋白来源的4种日粮,每个处理6 个重复,每个重复12 只鸡。试验日粮在等能、等氮、相同标准回肠可消化氨基酸模式基础上配制。试验期内蛋鸡自由采食和饮水,光照时间16L﹕8D,相对湿度50%—60%,舍温(16±2)℃,试验期8 周。【结果】(1)试验期全期,各处理组的产蛋率、平均蛋重和软破蛋率无显著差异(P>0.05);与豆粕组相比,棉籽蛋白组的日产蛋量显著降低(P<0.05),双低菜粕组有降低趋势(P=0.084),4%黄粉虫组无显著差异(P>0.05);棉籽蛋白组和4%黄粉虫组的日采食量低于豆粕组(P=0.091),双低菜粕组的日采食量高于豆粕组(P=0.091);相对于豆粕组,棉籽蛋白组和双低菜粕组的饲料效率有降低趋势(P=0.052),4%黄粉虫组无显著变化(P>0.05)。(2)不同蛋白来源对产蛋鸡血浆谷草转氨酶(AST)活性无显著影响(P>0.05);8 w末时,与豆粕组相比,4%黄粉虫组的血浆谷丙转氨酶(ALT)活性显著降低(P<0.05),棉籽蛋白组蛋鸡血浆总蛋白(TP)和球蛋白(GLB)显著降低(P<0.05);4 %黄粉虫组TP、白蛋白(ALB)和GLB与豆粕组相比无显著性差异(P>0.05);4、8 w末时,4%黄粉虫组ALB显著高于棉籽蛋白组和双低菜粕组(P<0.05)。(3)8 w末,与豆粕组相比,棉籽蛋白组和双低菜粕组的蛋壳强度(P=0.084)、蛋壳厚度(P=0.062)均有降低趋势,而4%黄粉虫组均有提高趋势。4 w末,与豆粕组相比,棉籽蛋白组和双低菜粕组蛋白高度分别降低4.02%、3.41%(P=0.091),4%黄粉虫组提高3.87%(P=0.079);试验期内各处理组蛋白pH均无显著差异(P>0.05)。(4)4 w末,与豆粕组相比,棉籽蛋白组和双低菜粕组的蛋清比例分别降低1.67%和1.18%(P=0.099),4%黄粉虫组提高1.70%(P=0.099);4%黄粉虫组蛋黄干物质含量显著高于菜粕组(P<0.05)。【结论】对于京红1号高峰产蛋鸡而言,在日粮等能、等氮、相同可消化氨基酸模式下,棉籽蛋白和双低菜粕可降低日产蛋量,降低日采食量和饲料效率,同时降低蛋白高度及哈氏单位等。可见,豆粕及4%黄粉虫部分替代豆粕较适合作为其蛋白源饲料,双低菜粕和脱酚棉籽蛋白稍次。
    青岛地区产ESBLs鸡源大肠杆菌耐药性调查与优势基因型分析
    曲志娜,刘红玉,王娟,赵思俊,李玉清,黄秀梅,盖文燕,王君玮
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2058-2066.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.018
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    【目的】通过抗菌药物敏感性测定试验以及超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)表型和基因型检测试验,了解青岛地区肉鸡养殖场产ESBLs大肠杆菌菌株的分布情况及耐药特征,分析ESBLs流行基因型和基因亚型,为指导临床合理使用抗菌药物、有效控制产ESBLs菌株的感染和流行提供依据。【方法】采用微量肉汤稀释法对249株大肠杆菌菌株进行抗菌药物敏感性测定试验,采用CLSI推荐方法进行ESBLs表型检测和确证实验,采用PCR方法、序列测定以及生物学分析软件进行ESBLs耐药质粒的DNA扩展和基因型分析,利用SPSS19.0软件对产ESBLs菌株与非产ESBLs菌株的耐药情况进行差异显著性分析。【结果】83.13%(207/249)的鸡源大肠杆菌菌株产ESBLs;产ESBLs菌株对7种抗菌药的耐药率高于非产ESBLs菌株,其中对庆大霉素、大观霉素、氨苄西林、阿莫西林/克拉维酸、头孢噻呋等5种药物差异显著(P<0.05),而产ESBLs菌株对四环素和氟苯尼考2种抗菌药的耐药率显著低于非产ESBLs菌株;产ESBLs菌株多重耐药程度显著高于非ESBLs菌株,其多重耐药率分别为99.03%和92.86%(P=0.035);CTX-M型、TEM型和OXA型ESBLs菌株的检出率分别为100.00%、99.52%和47.83%,未检测出SHV型ESBLs菌株;产酶菌株分属于10个基因亚型,TEM-1型、CTX-M-65型和CTX-M-55型、OXA-1型是优势基因亚型,并首次从健康家禽中检测到基因重组嵌合体CTX-M-123和CTX-M-64。【结论】产ESBLs鸡源大肠杆菌菌株在青岛地区广泛流行和传播;产ESBLs菌株耐药相对非产ESBLs菌株严重;相比国内其它地区,CTX-M型和TEM型同样成为青岛地区产ESBLs鸡源大肠杆菌菌株的流行基因型,但基因亚型存在差异,TEM-1型、CTX-M-65型和CTX-M-55型、OXA-1型分别是各基因型的优势基因亚型。
    研究简报
    油菜素内酯对植物细胞钙离子分布的影响
    黄新,高梦竹,张昊,高静,王凤茹,董金皋
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2067-2075.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.019
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    【目的】明确油菜素内酯对Ca2+分布的影响,分析油菜素内酯对影响钙稳态的编码Ca2+通道和Ca2+-ATPase相关基因表达量的变化,明确油菜素内酯对钙稳态的影响。【方法】采用焦锑酸钙沉淀法对油菜素内酯(brassinosteroid,BR)处理后Ca2+的分布进行细胞化学定位;利用real-time PCR技术对调控细胞内Ca2+水平的位于细胞质膜、液泡膜和内质网上的编码Ca2+-ATPase的基因及位于细胞质膜、液泡膜和溶酶体上的编码Ca2+通道基因的表达量进行分析。【结果】在未经BR处理的拟南芥细胞中,Ca2+主要分布在细胞壁、细胞间隙和液泡中,细胞质和叶绿体中仅有少量Ca2+的分布;在1 µmol·L-1 BR处理3 h后,Ca2+呈聚集状分布在液泡膜和细胞质膜附近,同时细胞质和叶绿体上的Ca2+分布增多;BR处理6 h后,细胞质和叶绿体中Ca2+分布继续增加,细胞壁中Ca2+分布有所减少;BR处理9 h后,细胞质和叶绿体中Ca2+分布减少,细胞间隙和液泡中Ca2+分布有所增加,但细胞壁中Ca2+分布明显减少,说明BR具有移除细胞壁中Ca2+的作用。CNGC2CNGC12是细胞质膜上编码Ca2+通道的基因,在1 µmol·L-1BR处理3 h后,CNGC2CNGC12的表达量均明显下降;处理6 h后,CNGC2CNGC12的表达量有所恢复;处理9 h后,CNGC2CNGC12的表达量明显增加。TPC1TPC2分别是液泡和溶酶体上钙离子通道相关基因,TPC1TPC2的表达量在1 µmol·L-1 BR处理3 h后也表现为明显下降,但TPC1的表达量在BR处理6 h后的表达量明显高于未用BR处理的对照,而TPC2的表达量直到BR处理9 h后才明显升高。可见,BR可阻滞细胞质中Ca2+浓度的快速上升,液泡膜上编码Ca2+通道基因的表达恢复早于细胞质膜和溶酶体上的Ca2+通道基因,说明液泡中Ca2+大量进入细胞质的时间早于胞外钙库和溶酶体等胞内细胞器。ACA8ACA10是定位在细胞质膜上Ca2+-ATPase基因,1 µmol·L-1 BR处理3和6 h后,ACA8ACA10的表达量没有明显的变化;BR处理9 h后,ACA8ACA10的表达量明显增加;ACA4ACA11是液泡膜上编码Ca2+-ATPase的基因,BR处理后,ACA4ACA11的表达量变化与质膜上的ACA8ACA10的表达变化类似。ACA2是内质网上编码Ca2+-ATPase的基因,ACA2的表达量同样在BR处理9 h后出现了表达量的最高峰。可见,BR处理9 h后,Ca2+-ATPase表达量增加,把细胞质中高浓度的Ca2+泵入细胞间隙、液泡和内质网等胞外和胞内钙库中,调控细胞质中的Ca2+稳态。【结论】BR对第二信使Ca2+具有调控作用,并可通过对钙稳态调控系统的调控传递信号。
    胡椒碱和山椒醇经历对棉铃虫幼虫取食的影响
    李为争,胡晶晶,李慧玲,郭线茹,闫凤鸣,原国辉
    中国农业科学. 2015, 48(10):  2076-2084.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.020
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    【目的】拒食剂是通过改变农作物对害虫的适口性来调控其取食行为的一大类化学物质。使用拒食剂对害虫取食行为进行生态调控,可有效地克服化学防治带来的负面影响。但害虫随着取食经历会对拒食剂表现出很强的味觉适应能力,尤其是味觉习惯化限制了这类物质的大田应用。论文旨在明确两种酰胺类拒食剂胡椒碱和山椒醇作用于多食性棉铃虫(Helicoverpa armigera)幼虫的感觉器官类型,以及两种拒食剂取食经历对棉铃虫后期取食行为的影响,为此类拒食剂在农田大规模应用提供依据。【方法】首先在两项选择式条件下,测试棉铃虫幼虫对胡椒碱和山椒醇的嗅觉趋向性反应,并在非选择性条件下测定棉铃虫幼虫在首次接触山椒醇和胡椒碱处理过的烟草叶碟后的取食持续时间,然后以4龄幼虫的拒食中浓度为基础,研究棉铃虫幼虫前期对含有胡椒碱、山椒醇或二者混合物的饲料的取食经历对后期取食选择反应的影响。【结果】选择性趋性反应测试结果表明,胡椒碱和山椒醇释放到环境中的气味对棉铃虫并没有显著的嗅觉驱避作用。棉铃虫幼虫首次接触处理烟草叶碟后的取食持续时间为30 s左右,比对照叶碟上的取食持续时间(100 s以上)显著缩短,该反应时间和模式昆虫烟草天蛾(Manduca sexta)幼虫典型的味觉摄入后反应的时间相吻合。胡椒碱和山椒醇对4龄棉铃虫幼虫的拒食中浓度分别为0.2259和0.4003 mg/叶碟(1.5 cm ID)。取食经历效应测试发现,有过胡椒碱和山椒醇取食经历的试虫仍然受到相应经历物质的极显著拒食作用,说明两种物质以4龄幼虫拒食中浓度混入人工饲料,从3龄幼虫开始进行取食经历诱导,发育至5龄幼虫期时并没有对所经历的物质产生明显的习惯化现象。有山椒醇经历的试虫极显著受胡椒碱的拒食作用,但有胡椒碱取食经历的试虫则会对山椒醇产生味觉习惯化反应,说明二者存在不对称的交叉习惯化现象。无论是组内处理叶碟和对照叶碟被食量差异的角度分析,还是相同测试环境下不同经历组别拒食反应率的角度进行分析,均未发现胡椒碱和山椒醇组成的二元混合物对味觉习惯化的明显延缓作用。【结论】胡椒碱和山椒醇通过味觉摄入后效应对棉铃虫幼虫起到拒食作用,均不易使棉铃虫幼虫产生习惯化,且混用也不会显著延缓习惯化的过程。这两种酰胺类拒食剂有望在农田应用中兼治更多的靶标害虫。