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当期目录

    2015年 第48卷 第13期 刊出日期:2015-07-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    一个水稻卷叶基因的遗传分析和精细定位
    刘晨,孔维一,尤世民,钟秀娟,江玲,赵志刚,万建民
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2487-2496.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.001
    摘要 ( 500 )   HTML ( 1 )   PDF (1662KB) ( 629 )   收藏
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    【目的】水稻叶片是光合作用的重要场所,也是理想株型的重要构成因素,通过对卷叶相关基因进行遗传分析和精细定位,为水稻卷叶基因分子标记辅助育种提供紧密连锁标记。【方法】从60Co-γ射线辐射诱变籼稻品种9311(wild-type,WT)所得突变体库中获得了一份卷叶突变体材料,暂时命名为rl16(t)rolled leaf 16)。首先,对突变体rl16(t)进行连续多代套袋自交,确定突变表型的稳定性。在抽穗期,随机选取rl16(t)和WT各10株,分别测量剑叶卷曲度以及主要农艺性状。同时取rl16(t)和WT新鲜叶片的相同部位用FAA固定,乙醇系列脱水,石蜡包埋,用石蜡切片机切10 μm薄片置于载玻片上,番红染色后置于显微镜下,拍照观察叶片泡状细胞显微结构,对泡状细胞个数和面积进行统计和测量。在分蘖期各取10株rl16(t)和WT剑叶,测定叶绿素含量。以rl16(t)为母本与WT杂交,观察F1 和F2植株的叶片表型,进行χ2测验,分析突变体的遗传行为。将卷叶突变体rl16(t)与粳稻品种滇粳优杂交F2分离群体作为定位群体,同时利用SSR标记结合新发展的InDel分子标记用于定位目的基因。利用基因表达定量对定位区间内的3个已知结构域基因和已克隆的水稻卷叶相关基因进行定量表达分析。【结果】与WT相比,rl16(t)叶片出现显著内卷,株高降低,穗长变短,结实率降低等表型变化。rl16(t)自苗期(3叶1心)整株就出现叶片纵向内卷成近似筒状的表型。随着发育进程,植株叶片始终呈现卷曲表型,而WT叶片在发育进程中则始终呈平展状。剑叶石蜡切片观察发现,rl16(t)泡状细胞数量和面积与WT相比均减少。WT的泡状细胞数量为(385.1±43.6)个/mm2rl16(t)泡状细胞数量为(1059.5±254.4)个/mm2rl16(t)除泡状细胞发生变化外,叶片其他细胞结构与WT相比均无显著性变化。突变体rl16(t)的类胡萝卜素含量低于WT,而叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均显著高于WT。rl16(t)与WT杂交所得F1植株表现叶片平展,并且在包含423单株的F2中,分离出97株卷叶植株和326株平展叶植株,分离比符合3﹕1(χ2=0.86<χ20.05= 3.84)。将Rl16(t)初步定位于第9染色体长臂SSR标记RM23769RM23916之间,进一步扩大定位群体,最终将该卷叶基因定位在InDel标记DF70和SSR标记RM23818之间,该区段物理距离为51 kb。定位区间内有3个编码已知结构域的基因,分别是LOC_Os09g09320、LOC_Os09g09360和LOC_Os09g09370。rl16(t)与WT在基因LOC_Os09g09320与LOC_Os09g09370的表达量上无显著性差异。而rl16(t)中LOC_Os09g09360的表达量显著降低,只有WT的一半。对已克隆的8个卷叶基因进行表达定量分析,发现有7个基因(SLL1ROC5RL14SRL1ACL1NRL1NAL7)在rl16(t)中出现了不同程度的表达下调,只有OSZHD1表达上调。【结论】rl16(t)叶片发生内卷与泡状细胞数量变少,与面积变小相关。Rl16(t)是一个新的卷叶基因,LOC_Os09g09360有可能是目标基因。
    大豆苗期耐荫性综合评价及其鉴定指标的筛选
    武晓玲,梁海媛,杨峰,刘卫国,佘跃辉,杨文钰
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2497-2507.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.002
    摘要 ( 380 )   HTML ( 1 )   PDF (1668KB) ( 452 )   收藏
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    【目的】探讨不同基因型大豆苗期的耐荫性,筛选出苗期耐荫性快速鉴定指标,为耐荫大豆品种的鉴定、选育提供依据和材料基础。【方法】通过设置正常光照(1 000 µmol·m-2·s-2)和弱光(400 µmol·m-2·s-2)两种光照环境,在植株生长到20 d时,考察19个参试大豆材料苗期的24个形态、生物量及生理指标,包括株高(plant height,PH)、茎粗(stem diameter,SD)、主茎节数(nodes of main stem,HN)、下胚轴长(hypocotyl length,HL)、叶面积(leaf area,LA)、叶片厚度(leaf thickness,LT)等形态指标,植株各部分干重及总干重,叶绿素a(chlorophyⅡ a,Chla)等光合色素含量,净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)等光合特征参数,实际荧光(the initial fluorescence(light),Fo′)、最大荧光(maximum fluorescence(light),Fm)等叶绿素荧光参数,以各性状的耐荫系数(处理性状值/对照性状值)作为衡量参试材料耐荫性的指标,应用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析和逐步回归分析方法,对大豆苗期的耐荫性进行综合评价。【结果】与对照相比,经弱光处理后,参试材料苗期的各性状变化趋势及幅度不同;通过对24个形态生理指标的相关性分析发现,各指标间都有不同程度的相关性,有的性状间的相关性达到了显著或极显著水平。采用主成分分析将24个单项指标转换为6个相互独立的综合指标,其贡献率分别为30.50%、21.24%、12.00%、10.71%、8.02%和5.18%,代表了全部数据87.65%的信息量。利用隶属函数法计算综合耐荫评价值(D),并对其进行聚类分析,按照耐荫性强弱将19个参试大豆材料划分为3类,即强耐荫型(第Ⅰ类)2个材料、中度耐荫型(第Ⅱ类)5个材料、不耐荫类型(第Ⅲ类)12个材料。进一步通过逐步回归建立了以叶片干重(leaf dry weight,LDW)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、株高和暗下最大荧光产量(maximum fluorescence (dark),Fm)为指标的大豆苗期耐荫性评价数学模型:D =-0.301+0.419LDW+0.169Gs+0.031PH+0.255Fm (R2=0.959),利用建立的最优回归方程对供试材料进行预测,结果与综合评价值(D)基本一致,表明这4个单项指标建立的回归方程用于大豆苗期耐荫性评价具有可行性。综合聚类和逐步回归结果发现,强耐荫类型材料的LDW、Gs、Fm中等,而PH较高,该类型材料的这4个单项指标的耐荫系数均高于其他类型材料。【结论】采用多元统计方法对大豆苗期耐荫性进行评价是可行的,在相同处理条件下,通过测定LDW、Gs、PH和Fm 4个鉴定指标,可进行大豆苗期耐荫性强弱的快速鉴定和预测。
    早花基因(FT)介导的烟草快速回交改良研究
    常爱霞,郭利杰,刘旦,罗成刚,王林嵩,冯全福,王兰
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2508-2517.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.003
    摘要 ( 261 )   HTML ( 1 )   PDF (1423KB) ( 496 )   收藏
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    【目的】针对常规回交育种周期较长的问题,以烟草为模式植物,探索快速回交改良作物的有效方法。【方法】以对TMV免疫的烤烟品种Fc8作为抗性供体亲本,以综合性状优良但感TMV的中烟100为受体亲本进行回交改良及种质创新。首先从拟南芥中克隆早花FT,将其连接到植物表达载体P22上,并转入农杆菌中,采用叶盘法转化烟草Fc8,创建含FT的Fc8阳性植株。阳性植株分别与中烟100杂交,根据F1后代群体中早花基因的分离比例,鉴定筛选含单拷贝FT的阳性植株。接下来,从含单拷贝FT的阳性植株的F1群体中选择早花植株,与中烟100回交,根据回交分离群体中FT早花基因与TMV抗性N基因的分离比例,筛选FT与N基因不连锁的阳性植株。选择该阳性植株与中烟100连续回交。在每一回交分离世代中,选择早花且含有TMV抗性标记的植株连续回交,当后代遗传背景大部分与中烟100相近,并保留TMV抗性时选择非早花且含N基因标记的植株,鉴定无FTUbi启动子、Nos终止子和Hyg筛选标记等转基因元件后,连续自交纯化,筛选改良的创新种质。【结果】通过转基因技术共获得8株含FT的Fc8阳性植株,经鉴定获得一个含单拷贝FT,FT和TMV抗性N基因不连锁的Fc8植株。用该植株作为TMV抗性的供体亲本回交改良中烟100,一年多时间已回交加代到BC4F1,比常规回交育种时间缩短450—500 d。早花基因在杂交、回交各世代均能稳定表达,早花植株在苗龄50—60 d现蕾开花,早花植株现蕾开花时,一般有3—4片叶,株高平均约35 cm,同期非早花植株高约27 cm,仍然处于营养生长阶段。非早花植株在苗龄130—140 d现蕾开花,平均株高约120 cm,叶片数18—20片。FT能使植株花期提前70—90 d,缩短世代周期约一半时间;早花加代结合TMV分子标记筛选得到了BC1、BC2、BC3代TMV抗性烟草新种质。【结论】借助FT介导的早花及抗TMV基因分子标记,能有效地缩短烟草TMV抗性回交育种周期、加快回交育种进程,虽利用转基因技术但可获得不含有任何转基因元件的创新种质。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    以HJ-CCD影像为基础的冬小麦孕穗期关键苗情参数遥感定量反演
    谭昌伟,杨昕,罗明,马昌,严翔,陈亭亭
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2518-2527.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.004
    摘要 ( 228 )   HTML ( 1 )   PDF (4011KB) ( 462 )   收藏
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    【目的】应用卫星遥感数据可以及时获取大田种植作物“面状”苗情信息,准确反映作物群体苗情状况及其趋势,服务于产量预报和实际生产。进一步深化冬小麦关键期苗情遥感反演机理与方法,为大田种植管理提供及时信息。【方法】结合2011—2013年定点观测试验,以环境减灾卫星HJ-CCD数据为遥感影像源,着重研究样本实验区孕穗期冬小麦关键苗情参数与籽粒品质参数和产量间及其与卫星遥感变量间的定量关系,进一步增强遥感反演的机理性和重演性,与地面实测结果一起建立模型共同分析,提高遥感反演的定量化水平和可信度;以相关性最高为原则,筛选反演孕穗期冬小麦叶面积指数、生物量、SPAD以及叶片含氮量的敏感卫星遥感变量,并以2013年数据为建模样本、2011年和2012年数据为验证样本,分别构建及评价基于HJ-CCD影像遥感变量孕穗期叶面积指数、生物量、SPAD和叶片含氮量监测模型。【结果】冬小麦处于孕穗期,植被衰减指数(PSRI)可作为反演冬小麦叶面积指数、SPAD和叶片含氮量的敏感遥感变量,比值植被指数(RVI)可作为反演冬小麦生物量的敏感遥感变量,所构建的遥感反演模型是可靠的,且精度较高,尤其利用PSRI反演叶片含氮量最可靠。模型的决定系数(R2)分别为0.651、0.585、0.630和0.675,均方根误差(RMSE)分别为1.344、4.62、0.618%和2 804.3 kg·hm-2。以此为依据,为表征该研究的实际农学意义,对冬小麦不同等级的关键苗情参数进行遥感反演并制图分析,从而量化表达了冬小麦关键苗情参数区域空间分布,不仅有助于制定冬小麦田间补救措施和水肥资源调配方案,而且为农业政策的制订和粮食贸易提供决策依据。【结论】构建的冬小麦孕穗期关键苗情参数遥感反演模型是可行的,为大田生产提供了一种快速、便捷、费用低廉的大面积作物苗情参数提取方法,可支持农业研究者、涉农部门领导和种植管理者获取及时有效的农情信息。
    套作大豆苗期倒伏与茎秆内源赤霉素代谢的关系
    罗玲,于晓波,万燕,蒋涛,杜俊波,邹俊林,杨文钰,刘卫国
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2528-2537.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.005
    摘要 ( 277 )   HTML ( 1 )   PDF (1513KB) ( 532 )   收藏
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    【目的】从内源赤霉素代谢角度,阐明玉米大豆套作环境下,大豆苗期茎秆发生藤蔓化倒伏的原因。【方法】在大豆单作和玉米大豆套作两种种植方式下,以耐荫抗倒型大豆南豆12和不耐荫抗倒型大豆南032-4为试验材料,采用石蜡切片、液相色谱质谱联用、SYBR®GreenⅡ荧光定量PCR等方法,对茎秆形态、解剖结构、赤霉素含量、赤霉素代谢相关基因表达等进行测定和分析。【结果】与大豆单作相比,玉米大豆套作下,由于受玉米荫蔽的影响,南豆12和南032-4两个大豆材料苗期均出现典型的避荫性反应,即主茎节数减少,节间长和株高显著增加,苗期出现藤蔓化和倒伏,但两大豆材料间反应程度不同,差异极显著。与南032-4比,南豆12受套作荫蔽的影响较小,茎秆藤蔓化程度低,倒伏率仅29.93%,极显著低于南032-4(93.94%)(P<0.05);南032-4株高增加32.64 cm,与南豆12(22.95 cm)呈显著差异(P<0.05);两材料主茎节数减少,材料间无差异;南032-4中上部节间长度显著长于南豆12,说明套作下植株株高的增加来源于节间的伸长,而非节数的增多,且中部及上部节间过度伸长易导致植株茎秆藤蔓化和倒伏。从茎秆纵切面的解剖结构可知,玉米大豆套作条件下,大豆主茎细胞都有不同程度的伸长,南032-4茎秆髓部、木质部、韧皮部细胞伸长明显,而南豆12在两种种植模式下各部分细胞无明显变化,说明大豆株高的增加源于细胞的伸长,非细胞的分裂。内源赤霉素代谢分析结果表明,套作条件下,两材料茎秆内源赤霉素含量均显著降低,南豆12茎秆内赤霉素A4(GA4)的含量显著低于南032-4;对编码赤霉素代谢途径中关键酶基因表达量的分析表明,除赤霉素合成酶基因GmGA20ox5GmGA3ox6和赤霉素降解酶基因GmGA2ox4在不同种植方式和不同材料间均保持较低的水平外,茎秆中其他内源赤霉素合成酶GA-20氧化酶基因、GA3-氧化酶基因和赤霉素降解酶GA2-氧化酶基因表达量均高于单作,且南032-4的表达量高于南豆12,说明植株内源赤霉素的含量对编码赤霉素代谢途径中关键酶基因具有前馈和反馈作用,南豆12茎尖维持较低活性赤霉素GA4水平,抑制植株主茎过度伸长,最终表现出较强的耐荫抗倒性。【结论】大豆内源赤霉素GA4的合成受基因型和光环境的共同影响,从而影响大豆茎秆生长发育,最终导致不同材料在耐荫抗倒表型上的典型差异。
    植物保护
    中国南方八省(自治区)水稻纹枯病菌群体遗传结构的SSR分析
    王玲,左示敏,张亚芳,陈宗祥,黄世文,潘学彪
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2538-2548.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.006
    摘要 ( 326 )   HTML ( 1 )   PDF (864KB) ( 750 )   收藏
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    【目的】明确中国南方水稻纹枯病菌不同地理群体的遗传结构,为研究该病害的流行规律提供信息。【方法】采用8个SSR荧光标记对收集自中国南方8省(自治区)的188个水稻纹枯病菌进行检测。利用POPGENE version 1.31软件计算各项遗传多样性参数,近交系数由FSTAT 2.9.3软件估算。基于马尔可夫链模型,采用GENEPOP 4.2软件以卡方检验估计Hardy-Weinberg平衡。应用Arlequin 3.1软件进行分子方差变异分析,并通过遗传分化系数计算基因流。基于Neis遗传距离,利用MEGA5.0软件构建UPGMA树状图。使用STRUCTURE 2.3.3软件的贝叶斯聚类法进行群体遗传结构分析,并估计群体间遗传混杂程度。采用Mantel test检测遗传距离与地理距离的相关性。【结果】8个地理群体的平均观测等位基因数和有效等位基因数分别为4.025和2.071。Shannon’s信息指数为0.659—1.088,平均为0.859。等位基因丰富度为2.500—5.152,平均为3.858。观测杂合度为0.425—0.619,平均为0.506。期望杂合度为0.399—0.546,平均为0.472。总群体水平的近交系数(FIS = -0.069)为负值,表明总群体内杂合子过剩(纯合子缺失)。Hardy-Weinberg平衡检验表明,在6个群体中存在因杂合子的缺失或过剩引起的平衡偏离,暗示了水稻纹枯病菌同时具有克隆生长和有性繁殖,两种繁殖方式间的平衡因群体而异。AMOVA分析结果显示,有88.14%的遗传变异来自群体内部的个体间,表明遗传变异主要发生在群体内。Mantel检测发现,遗传距离与其地理距离之间呈显著正相关(r=0.422,P=0.025)。UPGMA聚类表明,所有群体可被划分为遗传分化明显的两个亚群(FST =0.209—0.624),其中位于珠江沿岸的广宁和长塘群体为一个组群,而位于长江沿岸的6个群体为另一组群,与遗传结构分析结果一致。位于长江沿岸的群体遗传混杂明显,基因交流水平高(Nm=2.525—8.447),群体分化程度较低(FST=0.029—0.094)。【结论】中国南方水稻纹枯病菌分布范围广泛、可能的混合繁殖模式以及菌核或菌丝具有远距离传播特性,是导致其遗传多样性水平较高的原因。长江亚群内部个体在不同群体之间的迁移所形成的基因流动,在一定程度上阻止了群体间的遗传分化。而长江亚群和珠江亚群之间存在明显的遗传分化,推测病原菌有限的长距离迁移可能是群体遗传变异空间结构形成的主要原因
    玉米大斑病菌MAPK基因StIME2的基因组定位蛋白质结构预测及表达分析
    巩校东,王玥,张盼, 范永山, 谷守芹,韩建民,董金皋
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2549-2558.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.007
    摘要 ( 174 )   HTML ( 1 )   PDF (2520KB) ( 422 )   收藏
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    【目的】确定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)MAPK基因StIME2在基因组中的位置;系统解析目的蛋白质StIme2的结构特征;分析玉米大斑病菌StIME2在不同发育时期及不同胁迫条件下(温度、氧胁迫、高渗胁迫)的表达,为深入研究该基因的功能奠定基础。【方法】通过本地Blast搜索玉米大斑病菌基因组数据库,确定StIME2在基因组的精确位置;利用ProtParam在线分析StIme2蛋白的理化性质,利用SOMPA在线软件预测StIme2蛋白的二级结构。通过PHYRE2在线服务器对StIme2蛋白的三维结构进行预测。利用半定量RT-PCR方法分析不同发育时期及不同胁迫条件下StIME2的表达。【结果】玉米大斑病菌StIME2为一类与酿酒酵母中ScIME2具有较高同源性的基因,为在植物病原真菌中鲜有报道的MAPK基因。该基因的ID为98 105,位于scaffold_7正链的1 560 184—1 562 574位置,StIme2蛋白具有MAPK类蛋白激酶的特征性保守结构域,其二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,β-折叠较少且主要存在于N端,其三级结构具有1个较小的N端域和1个较大的C端域;该基因在病菌分生孢子时期表达量最高,附着胞发育时期表达量最低。将病菌置于不同温度条件下处理,发现培养温度为28℃时StIME2表达量达到最高。在高渗胁迫条件下,随NaCl浓度的增加,StIME2的表达量逐渐增加,但在较高胁迫条件下(0.8 mol·L-1 NaCl),该基因表达几乎被完全抑制。经H2O2胁迫处理后,StIME2的表达量随H2O2的浓度增加而增强,在10 mmol·L-1 H2O2的处理下表达量最高。【结论】玉米大斑病菌StIME2位于scaffold_7正链的1 560 184—1 562 574位置。StIme2蛋白具有MAPK激酶的所有特征性保守结构域,为一类功能鲜有报道的MAPK蛋白激酶。该基因在玉米大斑病菌分生孢子时期表达量最高,推测可能在调控病菌分生孢子发育过程中起重要作用。该基因的表达水平可随培养温度的变化而变化,28℃表达量最高。该基因可能参与病菌的高渗胁迫及氧胁迫反应。
    麦田播娘蒿发生动态及其对小麦产量构成因素的影响
    房锋,李美,高兴祥,李健,李燕
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2559-2568.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.008
    摘要 ( 219 )   HTML ( 1 )   PDF (465KB) ( 391 )   收藏
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    【目的】播娘蒿(Descurainia sophia)是中国冬小麦(Triticum aestivum)主产区发生最严重的阔叶杂草之一,严重威胁冬小麦生产安全。研究旨在明确冬小麦田播娘蒿的出苗规律、田间消长动态及不同密度播娘蒿对小麦产量构成的影响。【方法】于2013—2014年在山东省济南市选取播娘蒿发生严重的冬麦田,小麦播种前耕作方式为玉米秸秆还田浅旋耕,采用固定样方和随机样方取样的方法研究冬小麦田播娘蒿的出苗规律及在田间的消长动态。设置小麦播种量67.5、135.0、202.5 kg?hm-2 3个密度处理,在不同小麦播种密度下,播娘蒿结合人工接种方法,分别控制为0、10、20、40、60、80、160、320、640和1 280株/m2不同密度处理,试验小区内播娘蒿分冬前、初春、返青期3次定苗。比较不同小麦播种量下不同密度播娘蒿对小麦产量及其构成的影响,应用Excel作图分析播娘蒿危害造成小麦的产量损失原因。【结果】小麦播后1周至11月中旬为麦田播娘蒿出苗高峰期,周平均气温在13.5—14.8℃,冬前出苗量占全年出苗总量的96.7%。3月下旬周平均气温上升至8.0℃左右,播娘蒿开始快速生长,4月上旬后平均株高开始超过小麦,5月中旬播娘蒿平均株高趋于稳定,达到115.6 cm,高出同期小麦43.4 cm。越冬期播娘蒿和小麦的平均单茎鲜重变化缓慢,4月上旬后,播娘蒿单株平均鲜重迅速增加,5月上旬达到最大值50.2 g,约为单茎小麦的4倍。播娘蒿对小麦产量的影响主要是通过抑制小麦的有效穗数和穗粒数而实现,对千粒重影响不显著。在小麦播种量为67.5 kg·hm-2条件下,当播娘蒿株密度从0升至640株/m2时,小麦穗密度则从428.9万穗/hm2降至27.8万穗/hm2,减少了93.5%。小麦播种量在135.0 kg·hm-2时,当播娘蒿株密度从0升至640株/m2时,小麦穗密度则从549.3万穗/hm2降至188.1万穗/hm2,减少了65.8%。小麦播种量在202.5 kg·hm-2时,小麦穗密度从669.3万穗/hm2降至321.5万穗/hm2,减少了52.0%。当播娘蒿密度为320株/m2时,小麦67.5、135.0、202.5 kg·hm-2 3种播种量下产量损失率分别为84.7%、71.9%、64.9%。小麦播种量为67.5和135.0 kg·hm-2种植密度下,当播娘蒿密度为640株/m2时,小麦产量分别为2 396.3、1 680.2 kg·hm-2,损失率分别高达97.5%、87.9%,濒临绝产。【结论】播娘蒿的出苗、株高和鲜重的变化与时间、温度密切相关,通过适时进行防除,能够有效控制播娘蒿的危害,适当密植能够减轻播娘蒿对小麦产量的影响。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征
    王小纯,王晓航,熊淑萍,马新明,丁世杰,吴克远,郭建彪
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2569-2579.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.009
    摘要 ( 309 )   HTML ( 1 )   PDF (532KB) ( 17499 )   收藏
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    【目的】明确不同氮肥生理利用率小麦品种的氮代谢差异,为小麦高产及合理施肥提供理论依据,实现小麦节氮增产。【方法】采用大田试验方法,从16个小麦品种中筛选出氮素利用效率差异显著的低氮高效型小麦品种漯麦18、豫麦49-198和低氮低效型品种西农509、豫农202。然后进一步分析两类品种在N0(CK),N120(120 kg·hm-2)和N225(225 kg·hm-2)3个供氮水平下各小麦品种的产量、叶片GS活性、可溶性蛋白、游离氨基酸、NO3-及全氮含量等氮代谢指标的差异。【结果】不同供氮水平下,氮肥生理利用率、产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量等均表现为低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198显著高于低氮低效品种西农509、豫农202。增加供氮量,两类品种的产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片GS活性等氮代谢同化物指标均增加,而氮肥生理利用率降低。但两类品种对供氮水平响应不同,与N0相比,增加供氮量,低氮低效品种西农509、豫农202地上部及籽粒氮积累量、叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量的增幅均高于低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198,但是,产量的增幅却显著低于低氮高效品种;氮肥生理利用率的降幅则以低氮高效品种显著高于低氮低效品种。【结论】低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198相对于低氮低效品种西农509、豫农202具有更高的产量及氮素利用效率是因为其具有较高的GS活性,从而促进了植株对氮素的吸收与同化,使整个氮代谢过程利用效率提高,获得更高产量。低氮高效品种耐低氮能力较强,增产潜力较大;低氮低效品种对氮肥反应较为敏感,但是其氮素分配利用能力较低。
    玉米大豆间作降低小麦玉米轮作体系 土壤氮残留的效应与机制
    张亦涛,任天志,刘宏斌,雷秋良,翟丽梅,王洪媛,刘申,尹昌斌,张继宗
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2580-2590.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.010
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    【目的】阐明夏播玉米大豆间作对小麦玉米轮作体系产量、吸氮量、土壤含水量和硝态氮残留的影响,明确间作地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献率,为优化资源配置、提高土地生产力提供科学依据。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水县代表性农田设置玉米单作(T1)、大豆单作(T2)、玉米与大豆间作根部不分隔(T3)、玉米与大豆间作根部分隔(T4)4个处理,并对关键生育时期的作物生长、土壤水分和硝态氮含量进行实时观测。【结果】相对作物单作种植模式,间作产量优势明显,玉米大豆间作种植的土地当量比(LER)大于1,间作模式总吸氮量(256.1 kg·hm-2)显著高于玉米单作种植(159.7 kg·hm-2)。玉米大豆间作主要通过促进玉米生长和氮素吸收来提高间作系统生产能力,其中地上部因素对间作玉米生物量、产量和吸氮量提高的贡献率分别为81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的贡献率仅为18.4%、16.6%和24.3%。间作玉米条带土壤含水量显著低于单作玉米,隔根间作玉米土壤含水量显著低于不隔根间作玉米,单作大豆与间作大豆土壤含水量无显著差异,隔根对间作大豆土壤含水量无显著影响。相对单作种植,间作系统降低了玉米收获后各层土壤硝态氮含量,而提高了大豆条带土壤硝态氮含量;相对不隔根处理,间作隔根对玉米土壤硝态氮含量影响不大,但降低了间作大豆土壤硝态氮含量。夏季无论是单作种植还是间作种植,其后茬小麦产量和吸氮量均无显著差异,但间作可以显著降低小麦收获后土壤硝态氮残留量(P<0.05),相对玉米单作,间作种植的后茬小麦收获后0—100 cm土层硝态氮残留量降低了87.2 kg·hm-2,其中地上部因素贡献率为77.5%,地下部因素对此贡献仅为22.5%。【结论】夏播间作种植产量优势明显,间作模式整体吸氮量高于玉米单作,其中地上部因素对间作优势的贡献大于地下部因素,并且夏播间作种植对后茬小麦产量和吸氮量均无显著影响。相对单作种植,间作种植降低了玉米条带土壤含水量而对大豆条带无显著影响,间作玉米条带土壤硝态氮含量显著降低而大豆条带土壤硝态氮含量显著提高,但间作系统当季及后茬作物收获后的整体土壤硝态氮残留显著降低。
    园艺
    ‘京白梨’果实后熟软化与糖、淀粉代谢及其基因表达的关系
    齐秀东,魏建梅,赵美微,彭红丽,张海娥
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2591-2599.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.011
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    【目的】探讨糖和淀粉代谢及其基因表达与京白梨果实软化的关系,为果实贮藏保鲜技术提供依据。【方法】以‘京白梨’果实为试材,经低温和1-MCP处理,测定果实后熟软化过程中硬度、呼吸速率、可溶性糖和淀粉含量及相关酶活性,并对其关键酶基因(AMSPSSSAI)进行实时荧光定量PCR分析。【结果】采后‘京白梨’果实淀粉快速降解,与硬度下降呈极显著正相关关系,低温和1-MCP处理极显著抑制了淀粉含量的下降,降低了其与硬度间的相关水平。同时,淀粉酶(AM)活性快速增加,与硬度和淀粉含量变化极显著相关,且AM的表达量也迅速积累,淀粉酶活性和AM表达量的增加均显著受到低温和1-MCP处理的抑制。常温下,可溶性糖中唯有葡萄糖含量显著下降,果糖和蔗糖含量则有所增加,低温和1-MCP处理则显著抑制了葡萄糖含量的下降以及果糖和葡萄糖含量的增加。蔗糖代谢酶中仅酸性转化酶(AI)活性与果实软化显著相关,其活性和基因表达量的增加时期主要表现在呼吸跃变后期,滞后于AM。蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性与硬度变化相关性不显著,但随果实软化均表现较高活性和基因表达水平,与蔗糖和果糖间相关性显著,受到低温和1-MCP处理的显著调节。【结论】淀粉降解与‘京白梨’果实软化的关系较为密切,AM是果实软化初期的重要酶;蔗糖代谢参与了‘京白梨’果实后熟软化,AI主要作用于果实后熟软化的后期阶段,SPS和SS能通过调控可溶性糖分的组成和含量来参与果实软化的生理过程。
    ‘紫枝’玫瑰(Rosa rugosa ‘Zi zhi’)开花过程花青素相关化合物及代谢途径分析
    张玲,徐宗大,汤腾飞,张辉,赵兰勇
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2600-2611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.012
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    【目的】分析‘紫枝’玫瑰5个开花时期花瓣中的花青苷、类黄酮苷和类胡萝卜素的种类和含量,推定‘紫枝’玫瑰花的花青苷代谢途径,为探讨玫瑰花色的呈色机理和花色育种提供参考。【方法】以‘紫枝’玫瑰不同开花时期的花瓣为试材,用高效液相色谱(HPLC)和超高效液相色质联用分析法(UPLC-DAD-Q-TOF-MS)对其花青苷、类黄酮苷和类萝卜素进行结构推定和定量分析,结合化学反应过程推测‘紫枝’玫瑰花青苷代谢途径。【结果】在‘紫枝’玫瑰中鉴定出8种花青苷、16种类黄酮苷和β-胡萝卜素,没有检测到叶黄素;花青苷主要以芍药素、飞燕草素、矢车菊素和天竺葵素的双糖苷为主,四类花青苷都在花蕾期和初开期相对含量最高;检测到芍药苷的两种甲基化衍生物,没有发现飞燕草苷的甲基化衍生物;类黄酮苷以槲皮素和山萘酚的糖苷化、酰基化和甲基化的衍生物为主。定量分析显示,芍药苷和飞燕草苷占‘紫枝’玫瑰总花青苷含量的90%以上;芍药苷含量在‘紫枝’玫瑰开花过程中随花色变浅而降低,飞燕草苷在开花过程含量变化不大;芍药苷和飞燕草苷的比例(Pn/Dp)随花色变浅而降低。【结论】‘紫枝’玫瑰花中含有芍药素、飞燕草素、矢车菊素和天竺葵素,这四类花青素在半开期之前完成全部积累,盛开期后只降解不合成。芍药素是形成‘紫枝’玫瑰花色的主要成分。‘紫枝’玫瑰的花青苷代谢途径中,甲基酶(RrAOMT)的催化作用有底物特异性。
    贮藏·保鲜·加工
    核桃气体射流冲击干燥特性及干燥模型
    赵珂,肖旭霖
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2612-2621.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.013
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    目的】研究不同条件对核桃气体射流冲击干燥的影响,提高核桃干制品质、缩短干燥时间,得到干燥所需活化能并筛选出最适干燥模型。【方法】采用热管和自制气体射流冲击节能干燥技术相结合的方法,利用9组试验,探讨了不同射流风温(40、50和60℃)、介质风速(11、12和13 m·s-1)对物料干燥特性、有效水分扩散系数和活化能的影响,同时通过数据统计对5个干燥模型的拟合筛选,建立5个干燥动力学模型,分别为Page模型、Modified Page模型、Logarithmic模型、Herdenson and Pabis模型和Lemus模型,利用DPS软件对数据进行处理,拟合后得到最终的普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结果】与大多数食品物料的气体射流冲击干燥试验类似,核桃的气体射流冲击干燥主要属于降速干燥,没有恒速干燥阶段。风温对核桃气体射流冲击干燥的各个阶段影响均较大,风温越高,水分比下降越快,干燥速率越高。风速对干燥时长几乎无影响,但对于表面水分汽化阶段的速率具有一定影响,能够在这一阶段使干燥速率加快,对内部水分转移阶段的干燥速率几乎无影响。利用这一特点可以采用不同时段改变风温风速的方法,既缩短干燥时长又达到节能目的。总体来说对缩短干燥时间的影响顺序为:风温>风速。核桃气体射流冲击干燥的有效扩散系数随风温升高而增加,风速对其几乎无影响,通过费克第二定律求出了干燥过程中核桃的有效水分扩散系数,其值为0.9674×10-11—2.2231×10-11m2·s-1,由于其具有外壳等结构,所以比一般的食品物料的有效水分扩散系数低1—3个数量级。活化能随风速增大而增加,最低的活化能为27.644 kJ·mol-1。5个模型均具有较高的拟合度,能较好地对核桃气体射流冲击干燥进行描述,其中Modified Page模型有最大的确定系数R2、最小卡方值(χ2)和均方根误差(RMSE)。以Modified Page模型,通过DPS软件进行回归,建立了在风温为40—60℃,风速为11—13 m·s-1条件下核桃物料气体射流冲击干燥普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结论】射流风温与介质风速对核桃气体射流冲击干燥曲线、干燥速率曲线、有效水分扩散系数和活化能均有影响。根据在不同条件下得到的拟合值与试验组测定的观察值进行拟合比较,以风温为50℃、介质风速为13 m·s-1时干燥最佳。Modified Page模型与Page模型均适合描述在风温为40—60℃,风速为11—13 m·s-1条件下的核桃气体射流冲击干燥。而Modified Page模型拟合程度更高,是核桃气体射流冲击干燥最优模型。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    基于文献计量的世界家畜种业科技创新研究态势分析
    魏珣,贾敬敦,孙康泰,葛毅强
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2622-2634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.014
    摘要 ( 219 )   HTML ( 1 )   PDF (578KB) ( 472 )   收藏
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    【目的】通过文献和专利对比分析世界家畜种业科技创新态势,总结家畜种业领域的研究历史,挖掘研究热点和前沿,为家畜种业科技工作者和决策部门提供参考依据。【方法】基于Science Citation Index和Derwent Innovation Index数据库,采用文献计量学方法,采集整理了1964—2014年间的世界家畜遗传育种研究相关的文献和专利,借助Thomson Data Analyzer,Thomson Innovation,OSviewer等工具进行分析。【结果】从发文年代看,家畜育种研究经历了三个阶段:1960—1990年是研究起步和缓慢发展阶段,主要通过性能测定估值育种;1990—2000年研究进入快速增长期,最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction, BLUP)育种、人工受精、超数排卵和胚胎移植等技术得到推广应用;2000年至今,技术发展更为迅猛,性别控制、分子标记及基因组选择等技术为家畜种业发展注入了强劲动力。专利检索结果表明,1964—1997年专利申请量缓慢增长,1998年出现激增并将势头保持到2001年,但专利申请近10年来处于增长波动期。从国别和机构情况来看,美国在全球家畜育种技术研发方面始终占据绝对优势,无论是论文发文量、被引频次还是专利申请量均遥遥领先,欧洲发达国家和日本也长期占据领先地位;中国近些年来发展迅速,特别是在专利申请和获得方面逆势增长,但从篇均被引情况看,研究质量有待提高;美国有10家机构进入专利申请量前20位且都为企业;中国有4家机构进入前20位,全部为高校,在中国以企业为主体的创新体制还未建立。按照物种和技术领域分析,从20世纪90年代起,牛的研究发展迅速,并得到广泛重视;而猪的研究则在2000年之后赶超,成为研究进展最快的物种;羊的研究也发展迅速,呈现持续增长;马的研究进展略显缓慢,而驴和骆驼的研究则很少。繁育技术研究起步较早,发表论文数量最多,但其发展趋势波动较大,自20世纪90年代性别控制技术达到鼎盛时期后,近年来一直震荡下行;组学技术在2000年各物种基因草图相继完成后,研究文章迅速增加,并推动了蛋白组、转录组、甲基化组、代谢组等各组学研究快速发展;遗传操作技术从1991年后,单基因转移、基因敲除敲入和基因打靶等技术逐渐建立,生物反应器成为遗传操作技术的重要研发目标,2004年后TALEN、CRISPR/Cas9等基因组编辑新技术不断出现并逐渐发展成熟,使该领域发展速度明显加快;1991年后,遗传标记逐步由蛋白标记进入到DNA分子标记,2004年后由于标记类型的增加和SNP标记的推广应用,基于分子标记的标记辅助育种技术发展迅速,并逐渐向全基因组选择方向快速发展,把精准育种技术研究推向新的高潮,2008年后超过繁育技术成为本领域最集中的研究热点。【结论】猪和牛仍然是主要研究对象,以全基因组选择为代表的精准育种技术成为当前研究的焦点。美国在本领域有着突出的领先地位,德、英、法、日等发达国家也有着较好的研究基础和专利申请情况,中国的相关研究在近些年来发展迅猛,甚至有赶超之势,但研究质量仍需加强。
    光照时间和环境温度对种鹅繁殖系统及相关激素mRNA表达、分泌的影响
    杨海明,巨晓军,王志跃,丁家桐,王信喜,陈永华
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2635-2644.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.015
    摘要 ( 289 )   HTML ( 1 )   PDF (1068KB) ( 392 )   收藏
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    【目的】研究光照时间和环境温度对扬州鹅种鹅繁殖系统及相关激素mRNA表达、分泌的影响,探明光照时间和环境温度对种鹅繁殖机能的作用特点。【方法】取接受自然光照且日照时长逐渐缩短的200日龄种鹅作为试验对象,试验初期日照时长约为9.7 h·d-1、气温5℃左右。采用2×3完全随机试验设计,设2个温度处理(0—5℃、25—30℃)和3个光照时间处理(8、12、16 h),其中光照时间处理在正常白昼基础上进行增减,将120只成年母鹅随机分至6个处理组,每个处理组20只,全封闭饲养,自由采食、饮水。试验第30天,从每个处理随机取5只鹅翅静脉采血3 mL,用于测定相关激素指标,同时从每个处理中随机取3只鹅,屠宰,取下丘脑和垂体速冻、超低温保存,用于测定相关基因表达量;分离生殖系统,进行重量或长度测定,同时取输卵管膨大部制作组织切片。【结果】①16 h光照处理组种鹅血清促黄体素(LH)浓度显著高于8 h和12 h光照处理组(P<0.05),16 h光照处理组种鹅血清催乳素(PRL)浓度显著高于12 h光照处理组(P<0.05)。高温(25—30℃)处理组种鹅血清PRL浓度显著高于低温(0—5℃)组(P<0.05)。光照时间和环境温度处理对种鹅血清LH、PRL和雌二醇(E2)浓度的影响存在显著互作效应(P<0.05)。②12 h光照处理组种鹅卵巢指数、卵泡指数均显著大于16 h光照处理组(P<0.05),8 h光照处理组种鹅卵泡数显著大于16 h光照处理组(P<0.05),12 h光照处理组种鹅输卵管长显著大于8 h、16 h光照处理组(P<0.05);环境温度对种鹅卵巢指数、卵泡指数、卵泡数、输卵管指数和输卵管长未产生显著影响(P>0.05)。③8、12 h光照处理组和高温处理组种鹅的输卵管膨大部颜色鲜红,假复层柱状上皮和固有层均较厚,皱褶明显,分泌腺丰富;16 h光照处理组、低温处理组种鹅的输卵管膨大部颜色暗红,假复层柱状上皮和固有层较薄,皱褶模糊,分泌腺较少。④16 h光照处理组种鹅垂体PRL基因表达量极显著高于8、12 h光照处理组(P<0.01)。⑤光照时间与环境温度对种鹅生殖系统、激素基因表达影响的互作效应不显著(P>0.05)。【结论】16 h长光照抑制了卵巢、卵泡的生长发育,12 h光照增长了输卵管的长度;16 h长光照提高了PRL基因的表达丰度。综合各方面的情况,长光照抑制了种鹅的繁殖机能,扬州鹅种鹅的最适光照时间为12 h。高温提高了种鹅血清LH、PRL浓度,低温影响了输卵管组织结构,故种鹅饲养期间要适当控温,尽量避免种鹅暴露于极端温度环境。
    家蚕半胱氨酸蛋白酶抑制剂BmCPI40鉴定及时空表达特征
    李建伟,李懿,周小英,黎治浪,陈世达,田莎,侯勇,夏庆友
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2645-2655.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.016
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    【目的】鉴定家蚕(Bombyx mori)半胱氨酸蛋白酶抑制剂,并对其表达特征及调控进行分析,为深入研究半胱氨酸蛋白酶抑制剂在家蚕变态发育中的作用提供数据支持。【方法】根据家蚕基因组数据库和Primer 5.0软件设计BmCPI40去信号肽引物,对家蚕半胱氨酸蛋白酶抑制剂BmCPI40进行克隆,利用Clustal X和MEGA4.0软件对BmCPI40进行氨基酸序列和进化关系分析。采用原核表达系统对重组的BmCPI40进行表达、纯化和抗体的制备。运用RT-PCR和qPCR技术在核酸水平分析BmCPI40时空表达特征,利用Western和免疫荧光技术分别对BmCPI40进行蛋白水平检测和组织定位。qPCR方法检测20E诱导条件下BmCPI40在家蚕体壁中的表达量变化。用20E处理细胞,双荧光素酶报告系统对BmCPI40启动子序列活性进行检测,探究BmCPI40调控方式。【结果】鉴定、克隆、表达了家蚕的半胱氨酸蛋白酶抑制剂,并命名为BmCPI40,其ORF全长366 bp,编码121个氨基酸,其中前18氨基酸构成其信号肽,编码蛋白质大小约为12 249.21 Da,等电点为4.43;进化树分析显示BmCPI40与一些病原微生物半胱氨酸蛋白酶的抑制剂结构域进化关系较近;BmCPI40的原核表达结果表明,重组的BmCPI40以可溶蛋白的形式表达;BmCPI40 5龄第3天各组织Western blot结果显示,其主要存在于家蚕表皮中,头部也有微量存在;时期检测结果表明,BmCPI40幼虫期表达量明显高于蛹期,眠期及变态期表达量下调明显,这与核酸水平的qPCR结果相一致,进一步的体壁免疫荧光定位证实BmCPI40主要存在于体壁的皮细胞周围;qPCR表明,20E诱导5龄第2天家蚕幼虫后,BmCPI40表达量减少;双荧光素酶检测结果显示,20E诱导细胞后,BmCPI40启动子序列荧光素酶活性下降,证实BmCPI40受到了蜕皮激素的抑制作用。【结论】 BmCPI40的表达受到蜕皮激素的诱导下调,同时其可能参与了家蚕的蜕皮及变态发育过程。
    研究简报
    华南8号木薯及其四倍体块根淀粉及蛋白表达谱的差异分析
    安飞飞,陈松笔,李庚虎,周锴,李开绵
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2656-2665.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.017
    摘要 ( 335 )   HTML ( 1 )   PDF (2621KB) ( 321 )   收藏
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    【目的】通过对华南8号木薯及其四倍体块根淀粉含量与结构及蛋白质组学分析,揭示染色体加倍对木薯块根淀粉含量与结构的影响及其蛋白质调控机制。【方法】植后10个月收获木薯块根,采用空、水重测定块根鲜薯的淀粉含量,分光光度法分别测定淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比例,采用Excel 2013和DPS v7.05统计软件对数据进行分析,差异显著性标准采用新复极差法,通过扫描电镜对块根淀粉体的大小、形态及数量进行显微结构观察,利用蛋白质印迹(Western blot)技术对参与淀粉合成与降解的酶表达水平进行验证,采用双向电泳技术分离块根蛋白质,Delta 2D软件分析差异倍数在2.0以上的差异蛋白质点,并通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-TOF-MS/MS)鉴定差异蛋白质,结合KEGG数据库将其按照功能进行分类。【结果】木薯染色体加倍后,块根干物率、淀粉含量及单株鲜薯重均显著下降,分别比二倍体降低了12.18%、11.41%和35.34%;而淀粉中直链淀粉和支链淀粉比例无显著变化;淀粉体形态无明显差异,主要为球形,不规则球体、椭球体也有存在,大小较均一,淀粉体排列较为疏松,空间间隙较大,视野内淀粉体数量减少;蔗糖磷酸合成酶(SPS)表达水平降低,β-淀粉酶表达水平升高,而颗粒结合型淀粉合成酶I(GBSSI)表达水平无显著变化;经软件分析得到的20个表达差异显著的蛋白质点中上调表达的有2个,下调表达的有18个;经质谱技术成功鉴定到其中的19个,1个下调表达的蛋白质点16未得到匹配,17个下调表达的蛋白质其功能涉及到碳代谢及能量代谢(4个)、结构蛋白(3个)、DNA和RNA代谢(2个)、分子伴侣(2个)、HCN代谢(2个)、抗氧化与解毒(1个)、蛋白质合成(1个)及未知功能(2个);2个上调表达蛋白质为茎特异性蛋白TSJT1。【结论】参与碳代谢及能量代谢、核酸代谢、分子伴侣等7个代谢途径相关蛋白质表达水平下调;淀粉体疏松排列,数量减少;参与淀粉代谢合成过程的SPS表达水平的下降,参与淀粉降解过程的β-淀粉酶表达水平的升高。表明四倍体块根淀粉合成能力降低,分解能力提高,从而降低了块根的淀粉含量,而直链淀粉与支链淀粉比例无显著变化。
    同形态及配比的氮肥对枳砧脐橙幼树生长及氮素吸收利用的影响
    樊卫国,葛会敏
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2666-2675.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.018
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    【目的】石灰性黄壤是中国西南喀斯特地区的主要土壤种类,这一地区柑橘分布广泛。研究石灰性黄壤上柑橘对不同形态氮肥的选择吸收与利用特性,旨在为中国西南喀斯特地区柑橘园施肥提供合理的氮肥选择依据。【方法】以枳砧纽荷尔脐橙嫁接苗为材料,以pH 8.1的石灰性黄壤为栽培介质,采用土培方法,测定单施硝态氮、铵态氮、尿素及混施不同比例硝态氮和铵态氮后枳砧纽荷尔脐橙幼树的总叶面积、高度、基径、鲜重及干重生物量、根冠比值、氮的吸收量和氮的利用效率;采用常规耗竭法,在春季和夏季测定枳砧纽荷尔脐橙幼树根系对NO3-NH4+吸收的动力学参数。【结果】在石灰性黄壤上,单施硝态氮、铵态氮、尿素的枳砧纽荷尔脐橙幼树生长发育和氮的吸收利用受到明显抑制,植株的总叶面积、高度、基径、鲜重及干重生物量、根冠比值、氮的吸收量和氮的利用效率均变小,其中以单施尿素的为最小。混施硝态氮和铵态氮对枳砧纽荷尔脐橙幼树的生长发育和氮的吸收利用有明显的促进作用。其中硝态氮和铵态氮的比例为75﹕25的施氮处理,植株生长发育最好,氮的吸收量和利用效率最大,植株总叶面积为0.44 m2,高度为73.95 cm,基径为1.36 cm,鲜重及干重生物量分别为232.95 g/株和130.27 g/株,鲜重及干重根冠比值分别为1.02和1.06,整株氮的吸收量和利用效率分别达到3.80 g/株和0.0292 g·mg-1。混施硝态氮和铵态氮时,随铵态氮的比例增大,植株的生物量及氮的吸收量和利用效率随之下降。单施铵态氮或尿素,根系会产生NH3中毒现象。无论春季或夏季,单施硝态氮和混施不同比例的硝态氮和铵态氮的枳砧纽荷尔脐橙幼树根系对NO3-的最大吸收速率(Imax)均无显著差异,根系对NO3-的吸收较为稳定。春季根系对NO3-Km值都明显比夏季的小,根系与NO3-的亲和力强于夏季,夏季根系对NO3-Km值差异不显著。混施硝态氮和铵态氮时,将硝态氮的比例提高至50%—75%时能够增强春季枳砧纽荷尔脐橙幼树根系对NO3-的亲和力,增加春季和夏季根系中NO3-的流动速率(α)。在春季,随氮肥中铵态氮比例的增大,根系对NH4+的最大吸收速率和NH4+在根系中的流动速率随之增大,而根系对NH4+的亲和力随之降低。在夏季,随氮肥中铵态氮比例的增大,根系对NH4+的最大吸收速率、亲和力和NH4+在根系中的流动速率随之减小,单施铵态氮的根系与NH4+的亲和力最小,对NH4+的最大吸收速率最低,NH4+在根系中的流动速率最慢。混施硝态氮和铵态氮后,在春季和夏季枳砧脐橙幼树的根系与NO3-的亲和力都比NH4+的强,NO3-在根系中的流动速率远大于NH4+的。【结论】在石灰性黄壤上,枳砧脐橙幼树的根系对NO3-的吸收表现出较明显的偏好,混施75﹕25的硝态氮和铵态氮能够促进脐橙的生长发育和提高氮的吸收及利用效率。
    大额牛(Bos frontalis)与黄牛(Bos taurus) 的种间杂交研究
    和占星, 王朋武, 罗在仁, 李春梅, 尹以昌, 亐开兴, 王安奎, 张继才, 黄必志, 袁希平
    中国农业科学. 2015, 48(13):  2676-2686.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.019
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    【目的】探讨大额牛(Bos frontalis)与黄牛(Bos taurus)种间杂交利用及杂交育种前景。【方法】以云南黄牛(大理黄牛、德宏黄牛,n=379)和西本杂(西门塔尔牛♂×云南黄牛♀,n=136)为母本,大额牛为父本,采用人工授精进行种间杂交。母牛在输精后约60 d,通过直肠检查进行妊娠诊断,并对妊娠母牛进行跟踪调查,统计产犊数,测定云南黄牛及杂种牛的初生、6月龄、12月龄、18月龄和24月龄体重、体尺,观察调查杂种牛的主要外貌特征。【结果】①用大额牛冷冻精液累计输精515头母牛,平均受胎率和产犊率分别达73.98%和92.13%,其中黄牛母本的平均受胎率和产犊率分别为68.87%和90.81%,西本杂母本的受胎率和产犊率分别达88.24%和95.00%。②大西本杂(大额牛♂×西本杂♀)的初生、6月龄、12月龄、18月龄和24月龄体重分别为22.86、103.86、142.40、176.21和243.25 kg,比云南黄牛的11.73、82.42、108.37、124.60和132.10 kg提高94.89%(P<0.01)、26.01%(P<0.01)、31.40%(P<0.01)、41.42%(P<0.01)和84.14%(P<0.01),比大本杂(大额牛♂×云南黄牛♀)的17.70、102.19 、134.81、161.43和201.91 kg提高29.15%(P<0.01)、1.63%(P>0.05)、5.63%(P>0.05)、9.16%(P<0.05)和20.47%(P<0.01);大本杂的初生、6月龄、12月龄、18月龄和24月龄体重亦分别比云南黄牛提高50.90%(P<0.05)、23.99%(P<0.01)、24.40%(P<0.01)、29.56%(P<0.01)和52.85%(P<0.01);大西本杂初生到24月龄的平均日增重为301.90 g,极显著高于大本杂的264.67 g和黄牛的164.89 g(P0.01),大本杂平均日增重亦极显著高于云南黄牛 (P<0.01);大本杂的初生、12月龄和24月龄体重的杂种优势率分别为28.21%、3.87%和4.20%,以初生重的杂种优势率最高。③初生时,大西本杂的体高和胸围分别比同龄云南黄牛提高8.38%(P<0.05)和8.34%(P<0.05),大本杂的体高和胸围分别比云南黄牛提高11.48%(P<0.05)和7.23%(P<0.05)。在6月龄,大西本杂的体高、胸围、腹围和管围分别比云南黄牛提高25.88%(P<0.05)、16.50%(P<0.05)、9.81%(P<0.05)和29.48%(P<0.05);大本杂的胸围、腹围和管围分别比云南黄牛提高10.89%(P<0.05)、11.10%(P<0.05)和21.23%(P<0.05)。在12月龄,大西本杂的体斜长、体高、胸围、腹围和管围分别比云南黄牛提高33.82%(P<0.05)、30.64%(P<0.05)、31.16%(P<0.01)、29.95%(P<0.01)和26.63%(P<0.05);大本杂的胸围、腹围和管围分别比云南黄牛提高11.41%(P<0.05)、13.34%(P<0.01)和21.86%(P<0.05);大西本杂的体斜长、体高、胸围、腹围分别比大本杂提高33.20%(P<0.05)、31.43%(P<0.05)、17.72%(P<0.01)和14.65%(P<0.01);在24月龄,大西本杂的体斜长、体高、胸围、腹围和管围分别比云南黄牛提高33.30%(P<0.01)、31.69%(P<0.01)、38.83%(P<0.01)、32.12%(P<0.01)和41.60%(P<0.05);大本杂的胸围、腹围和管围分别比云南黄牛提高22.69%(P<0.01)、24.42%(P<0.01)和40.92%(P<0.05);大西本杂的体斜长、体高、胸围分别比大本杂的明显提高38.72%(P<0.01)、27.83%(P<0.01)和13.16%(P<0.01)。表明杂种牛在初生时体高和胸围优势明显,6月龄以后以胸围、腹围和管围生长较为明显;特别是三元杂的体斜长、体高和胸围生长从12月龄开始明显地超过二元杂。④大额牛与大理黄牛杂交F1的初生体重显著高于大额牛与德宏黄牛杂交F1(P<0.05),但两者的各体尺指标比较差异不明显(P>0.05),表明大额牛与两地黄牛杂交效果基本一致。⑤成年杂种的外貌特征和主要习性与大额牛的非常相近。【结论】大额牛和云南黄牛种间杂交可行,杂种生长发育快,适应性强,杂种优势明显,且三元杂优于二元杂;F1代母牛可育,但公牛可能不育;大额牛与黄牛杂交利用潜力大,推广应用前景好。