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当期目录

    2015年 第48卷 第18期 刊出日期:2015-09-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    棉花干旱诱导MYB类转录因子GhRAX3的功能分析
    丁震乾,陈天子,刘廷利,刘小双,张保龙,周兴根
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3569-3579.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.001
    摘要 ( 442 )   HTML ( 3 )   PDF (2627KB) ( 634 )   收藏
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    【目的】挖掘、分析响应干旱诱导的MYB转录因子的功能,为棉花抗旱研究和育种提供参考。【方法】以已知受干旱诱导表达的GbMYB5为检索项,Blastx检索NCBI的非冗余蛋白nr数据库中与GbMYB5具有相似序列的棉花MYB转录因子,通过荧光定量PCR验证获得干旱应答相关的MYB转录因子GhRAX3。将GhRAX3-GFP融合蛋白表达载体通过农杆菌注射法在烟草叶片瞬时表达,观察亚细胞定位荧光信号。将棉花曲叶病毒CLCrV介导的基因沉默载体CLCrV﹕GhRAX3通过农杆菌浸润法注射棉花子叶,荧光定量PCR检测棉花GhRAX3表达水平,对GhRAX3沉默的棉花植株进行干旱胁迫处理,观察表型变化,并检测其叶片失水率、叶片含水量、总抗氧化物酶活性、丙二醛含量和离子渗透率等抗旱相关生理指标。【结果】Blastx检索结果发现,与GbMYB5相比,GhRAX3覆盖率达38%,与GbMYB5有79%的相似性,编码一个R2R3-MYB转录因子。GhRAX3响应干旱诱变表达,在18%(v/v)PEG 6000诱导处理0.5 h后即显著上调表达5倍,在48 h后达上调表达33倍。亚细胞定位结果显示GhRAX3-GFP4融合蛋白仅在细胞核有明显的绿色荧光信号,表明GhRAX3定位在细胞核中。CLCrV病毒诱导GhRAX3沉默后,GhRAX3在沉默株的表达量仅为野生型的41%,表明GhRAX3表达已被抑制。取干旱处理前的棉花植株同部位的叶片,测定单位重量叶片在0—7 h内的失水量,发现GhRAX3沉默植株的叶片失水率显著高于野生型和空载体对照植株。在18%(v/v)PEG 6000水溶液处理24 h或在自然干旱15 d后,GhRAX3沉默的棉花植株萎蔫程度比野生型和空载体对照植株严重。自然干旱处理7 d后,检测叶片含水量、总抗氧化物酶活性、丙二醛含量和离子渗透率等抗旱相关生理指标,发现GhRAX3沉默植株的叶片相对含水量为82%,总抗氧化物酶活性为1.29 U·mg-1,而野生型和空载体对照植株的叶片相对含水量则分别为89%和91%,总抗氧化物酶活性分别为3.44和3.19 U·mg-1GhRAX3沉默植株的叶片相对含水量和总抗氧化物酶活性都显著低于野生型和空载体对照植株;相反,GhRAX3沉默植株叶片的离子渗漏率为78.54%,丙二醛含量为74.20 nmol·mg-1 FW,而野生型和空载体对照植株叶片的离子渗漏率分别为44.98%和47.45%,丙二醛含量分别为44.90和47.29 nmol·mg-1 FW,GhRAX3沉默植株叶片的离子渗漏率和丙二醛含量均显著高于野生型和空载体对照。【结论】GhRAX3响应干旱胁迫诱导,抑制GhRAX3表达致使棉花在干旱胁迫条件下的叶片相对含水量和总抗氧化物酶活性显著降低,叶片离子渗漏率和丙二醛含量显著升高,使棉花耐干旱胁迫能力下降。
    大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2的克隆及功能分析
    贾亚军,王晓婷,许娜,郭娜,邢邯
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3580-3588.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.002
    摘要 ( 276 )   HTML ( 1 )   PDF (3325KB) ( 5234 )   收藏
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    【目的】对大豆(Glycine max)水杨酸结合蛋白基因GmSABP2进行克隆与表达分析,并转化拟南芥进行耐盐、耐干旱分析,进一步了解该基因耐盐、耐干旱的分子机制。【方法】以拟南芥SABP2为探针,搜索大豆基因组数据库,从中挑选出同源性最高的序列,将其命名为GmSABP2。利用电子克隆技术,从大豆叶子中克隆得到大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2。通过DNAMAN程序进行氨基酸的多序列比对,利用NCBI的CD-search进行氨基酸的保守结构域分析,应用MEGA程序进行系统进化树分析。对大豆幼苗进行盐和干旱胁迫处理来分析其在胁迫下的表型变化。通过Real time-PCR分析大豆幼苗在盐和干旱处理条件下GmSABP2的表达特性。利用Gateway技术构建植物表达载体pEarleyGate103-GmSABP2,转入根癌农杆菌EHA105,利用蘸花法侵染拟南芥,经抗性筛选得到转基因株系。对野生型植株和转基因植株进行盐和干旱胁迫处理,并统计在胁迫条件下两者的种子萌发率、主根长和成熟植株的存活率。【结果】克隆得到GmSABP2的cDNA序列,序列全长1 235 bp,其开放阅读框为786 bp,编码261个氨基酸,分子量为29.15 kD,等电点为5.58。氨基酸序列比对发现大豆和毛白杨、可可以及烟草相似度较高。利用NCBI的CD-search发现大豆SABP2序列中存在一个Abhydrolase_6(pfam:12697)水解酶保守结构域。大豆SABP2蛋白属于α/β水解酶超家族。应用MEGA程序构建多物种的系统发生树,发现大豆和毛白杨及可可亲缘关系较近,而与拟南芥亲缘关系较远。对大豆幼苗胁迫后的表型分析发现,在盐和干旱条件下大豆幼苗均受到明显的胁迫效应。Real time-PCR分析表明大豆幼苗叶子中的GmSABP2在盐和干旱处理条件下均上调表达。拟南芥耐逆性分析发现,在正常培养条件下,野生型植株和转基因株系均能正常萌发、生长。在高盐(150 mmol·L-1 NaCl)处理条件下,野生型植株的种子萌发率为38%,12 d大小幼苗主根长为0.4 cm,成熟植株的存活率为49%;转基因株系的种子萌发率为67%,12 d大小幼苗主根长为1.1 cm,成熟植株的存活率为78%。在模拟干旱(20% PEG6000)处理条件下,野生型植株的种子萌发率为31%,12 d大小幼苗主根长为0.5 cm,成熟植株的存活率为36%;转基因株系的种子萌发率为57%,12 d大小幼苗主根长为1.0 cm,成熟植株的存活率为66%。【结论】GmSABP2在拟南芥植株对盐和干旱的抗性中有一定的作用。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    不同降水年型旱地小麦覆盖对产量及水分利用效率的影响
    高艳梅,孙敏,高志强,崔凯,赵红梅,杨珍平,郝兴宇
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3589-3599.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.003
    摘要 ( 282 )   HTML ( 1 )   PDF (415KB) ( 511 )   收藏
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    【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的蓄水增产效果和生育期覆盖播种的节水增产效果,探索旱地小麦不同降水年型休闲期覆盖和生育期覆盖的保水技术新途径。【方法】于2011—2014年在山西闻喜县开展大田试验,以休闲期覆盖渗水地膜与不覆盖为主区,以生育期膜际条播、条播为副区,研究覆盖对旱地麦田3 m内土壤水分、小麦产量构成、水分利用效率和节水增产效率的影响。【结果】休闲期覆盖较不覆盖处理提高了播种期0—300 cm土层土壤蓄水量,丰水年达40—41 mm,平水年达55—58 mm,欠水年达70 mm,且欠水年更有利于蓄积土壤水分于深层,显著提高了不同降水年型休闲期土壤蓄水效率,达到20%以上,其覆盖的蓄水效果可延续至孕穗期,且生育期配套膜际条播效果更佳。休闲期覆盖较不覆盖处理显著提高小麦穗数、产量和水分利用效率,产量提高20%以上,水分利用效率提高15%以上,且生育期配套膜际条播小麦穗粒数、千粒重也显著提高。结果还表明,休闲期覆盖处理小麦播种期土壤水分每多蓄1 mm,丰水年小麦可增产21—27 kg·hm-2,平水年可增产16—18 kg·hm-2,欠水年可增产13—24 kg·hm-2,且休闲期覆盖条件下,生育期膜际条播播种对产量的提升有较大的调控作用。生育期地膜覆盖保水后,旱地麦田节水、增产效果提高,单位粮食生产节水量提高10%以上,消耗1 mm土壤水分产量提高11%以上。【结论】旱地小麦休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降雨,改善底墒,尤其欠水年蓄水效果更佳,有利于提高小麦花前土壤水分,促进有效穗数的形成,提高产量,且生育期膜际条播播种效果更佳。底墒充足时,生育期膜际条播播种有利于提高旱地麦田的节水增产效果,而欠水年底墒不足时,会导致水分浪费和减产。
    胶质类芽孢杆菌与慢生大豆根瘤菌复合接种效果评价
    马鸣超,刘丽,姜昕,关大伟,李俊
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3600-3611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.004
    摘要 ( 186 )   HTML ( 1 )   PDF (488KB) ( 302 )   收藏
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    【目的】胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)和慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)作为微生物肥料的生产菌种,凭借其良好的解钾溶磷促生效果及共生固氮功能,广泛应用于农业生产,目前对其单一菌种促生或固氮效果及机理已有较多报道。本研究旨在开展胶质类芽孢杆菌与慢生大豆根瘤菌复合接种研究,评价其接种效果,并对作用机理初探,为开发功能复合型微生物菌剂,丰富微生物肥料产品提供技术支持。【方法】田间小区试验在山东省泰安市农业科学院邱家店科研基地进行。设T1(空白对照),T2(胶质类芽孢杆菌3016单接种),T3(慢生大豆根瘤菌5136单接种),T4(胶质类芽孢杆菌3016和慢生大豆根瘤菌5136复合接种)和T5(常规施肥)5个处理,4次重复。分析大豆播种前(0 d)、花荚期(50 d)、鼓粒期(80 d)和成熟期(110 d)土壤肥力、土壤微生物区系的变化及对大豆品质的影响。【结果】接种胶质类芽孢杆菌和大豆根瘤菌的各处理均能提高单株籽粒重、产量和收获指数,其中以复合接种处理效果最优,分别高于对照处理12.8%、9.3%和41.0%,且差异显著;该处理下,大豆茎叶和籽粒的氮、磷、钾含量都具有较高水平,特别是籽粒钾、茎叶氮和茎叶磷,分别比对照提高了5.7%、9.3%和38.5%,复合接种能显著提高大豆产量和品质。在土壤肥力方面,施用胶质类芽孢杆菌、根瘤菌和化学肥料对土壤全氮、速效磷、速效钾和有机质均有一定程度的改善和提高,其中以复合接种效果最佳,成熟期各指标分别比对照提高了16.5%、43.7%、8.5%和15.5%;相对于化学肥料,施用胶质类芽孢杆菌和慢生大豆根瘤菌的各处理,对土壤肥力提高效果更有持久性且对土壤pH影响更小,其中复合接种能显著改善土壤肥力。除此之外,复合接种还能够丰富土壤微生物群落多样性,提高微生物总量,尤其是增加细菌和放线菌数量,抑制真菌增长,有利于土壤实现由“真菌型”向“细菌型”的良性转变。典型对应分析结果表明,pH和速效钾是引起土壤细菌群落变化的主控环境因子。【结论】胶质类芽孢杆菌和慢生大豆根瘤菌复合接种不仅能够改善大豆品质、增加产量,还能提高土壤肥力、改善土壤微生物区系,是一种节本增效的施肥方式,具有良好的应用前景。
    植物保护
    中国玉米灰斑病发生现状与未来扩散趋势分析
    赵立萍,王晓鸣,段灿星,龙书生,李晓,李洪连,何月秋,晋齐鸣,武小菲,宋凤景
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3612-3626.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.005
    摘要 ( 257 )   HTML ( 1 )   PDF (1526KB) ( 435 )   收藏
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    【目的】明确玉米灰斑病发生现状,预测病害未来的扩展区域,为有针对性开展灰斑病的早防早控工作、保护玉米生产提供信息。【方法】采用形态、培养及分子特征鉴定的方法明确新发生玉米灰斑病区域的病菌分离物种类;汇总2004—2014年各地玉米灰斑病的调查信息,根据季风特点,推测具有重大破坏力的玉米尾孢灰斑病扩展路线,预测未来的病害发生区域。【结果】基于形态学、培养特征以及分子鉴定结果,明确了贵州西部、西北部以及四川北部的分离物为玉米尾孢(Cercospora zeina),河北承德地区致病菌为玉蜀黍尾孢(C. zeae-maydis),在陕西南部、西部以及河南西部鉴定出了玉米尾孢和玉蜀黍尾孢;初步明确了具有强致病力的玉米尾孢目前分布的北界。玉米灰斑病已经在中国15个省份发生,西南地区的玉米生产受到严重影响;在南海夏季风与西北太平洋副热带高压的作用下,玉米尾孢从云南西部进境后逐渐向北向东扩展,到达四川、陕西的西部,亦可能经种子携带途径进入湖北恩施,形成一个新的病害扩散源并传播至重庆、陕西安康和商洛以及河南西部山区。未来,在季风的作用下,源自西南的玉米尾孢灰斑病可能进入甘肃东南部、宁夏南部、陕西北部,并进而逐渐向北偏东方向扩展,对中国春玉米主产区构成重大威胁。【结论】确认玉米尾孢在贵州、四川、陕西、河南引起玉米灰斑病,河北的致病菌为玉蜀黍尾孢;由玉米尾孢引起的灰斑病已突破秦岭和巴山的阻隔,扩散至陕西西部、南部和河南西部,从西南玉米生产区进入了北方玉米生产区;夏季季风以及种子带菌是该种灰斑病快速传播的主要因素;未来玉米尾孢灰斑病将在季风作用下继续缓慢向北方玉米区扩散,在无灰斑病发生区域引发病害并可能在已有玉蜀黍尾孢灰斑病发生的区域形成新的重大病害威胁。
    苏云金芽孢杆菌Vip3Aa10毒素结合肽的筛选及活性测定
    丁照鑫,王涵祎,曹利娟,郝艳同,申晓鸿,刘京国
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3627-3634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.006
    摘要 ( 165 )   HTML ( 1 )   PDF (1529KB) ( 309 )   收藏
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    【目的】Vip3A是由苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在对数生长期产生并分泌到胞外的对鳞翅目昆虫有较广杀虫谱的毒素,其在敏感昆虫中肠上的结合受体尚未得到鉴定。利用噬菌体展示技术,论文试图从肽库中筛选到能与Vip3A毒素特异性结合的多肽,为研究Vip3A毒素的杀虫模式提供线索。【方法】将构建的pET28a-Vip3Aa10表达质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,经IPTG诱导表达后,用亲和纯化的方法制备Vip3Aa10,并用胰蛋白酶活化和离子交换层析进一步纯化。以活化的Vip3Aa10毒素为诱饵,经“吸附-洗脱-扩繁”4轮条件逐渐严格的淘选,从噬菌体随机肽库中筛选能特异性地与活化的Vip3Aa10结合的噬菌体。以筛选到的噬菌体基因组DNA为模板,经PCR扩增和测序,获得插入到噬菌体上的外源基因的序列,并推导出相应多肽的氨基酸序列。将化学合成的多肽与活化的Vip3Aa10一起与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)刷状缘膜囊泡共育后,用免疫印迹方法检测多肽对活化的Vip3Aa10与BBMV结合的影响。将合成的多肽与活化的Vip3Aa10一起涂布在饲料表面,晾干后,每孔放1只1龄的甜菜夜蛾幼虫。6 d后统计昆虫死亡情况。【结果】在25℃条件下用IPTG诱导含pET28a-Vip3Aa10质粒的大肠杆菌BL21(DE3)可以表达出可溶性的Vip3Aa10蛋白。经亲和纯化、胰蛋白酶活化以及离子交换层析后,可得到较纯的活化的Vip3Aa10。以活化的Vip3Aa10为诱饵,经过4轮条件逐渐严格的淘选,从十二肽库中筛选出9条多肽,其中3条多肽的丰度较高,分别命名为P12-1、P12-2和P12-3,从七肽库中筛选出5条多肽,其中1条多肽的丰度较高,命名为P7-1。结合试验和杀虫活性测定试验结果表明,P12-2和P7-1多肽能不同程度地抑制Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡的结合,以及抑制Vip3Aa10的杀虫活性。【结论】用噬菌体展示技术筛选的多肽P7-1能显著性地抑制Vip3Aa10与刷状缘膜囊泡的结合,可降低35%以上的Vip3Aa10的杀虫活性。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    不同种植年限设施菜地土壤微生物量和群落结构的差异
    宋蒙亚,李忠佩,吴萌,刘明,江春玉
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3635-3644.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.007
    摘要 ( 306 )   HTML ( 1 )   PDF (391KB) ( 465 )   收藏
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    【目的】研究不同种植年限设施菜地土壤微生物量和群落多样性变化规律,探索高度集约利用下土壤质量退化的根本原因和机理,为设施菜地土壤可持续利用提供理论参考。【方法】采集江苏省常熟市由稻麦轮作农田转变为设施菜地种植3 a、6 a和10 a等3个不同年限0—20 cm表层土壤,以周围种植水稻/小麦的农田土壤作为参照,分别测定土壤理化性质、微生物量和微生物群落多样性等指标。【结果】由稻麦轮作农田转变为设施菜地种植3 a的土壤微生物活性较强,养分含量较高;种植6 a后微生物活性明显降低,速效养分含量积累。种植年限从3 a到10 a,速效氮含量升高66.1%,速效磷含量升高97.2%。种植3 a以内pH接近中性,而种植6 a以上pH降低至酸性。土壤微生物量碳和微生物商在种植3 a均最高,种植6 a和10 a后显著降低。微生物群落的碳源利用指纹(BIOLOG)分析表明,种植3 a平均吸光值(AWCD)和微生物多样性指数(Shannon、Simpson和McIntosh)均最大,对碳源的利用能力最强,种植6 a和10 a明显降低,其中AWCD和Shannon指数分别比种植3 a降低了96.1%、15.4%和89.7%、17.6%。磷脂脂肪酸(PLFA)分析表明,种植3 a PLFA总量及细菌、真菌、放线菌PLFA含量均最大,而种植6 a和10 a以上指标均明显降低,其中,种植10 a土壤的PLFA总量及细菌、真菌、放线菌PLFA含量分别比种植3 a降低27.4%、21.8%、42.7%、49.4%(P<0.05)。【结论】随着设施菜地种植年限增加,土壤微生物量和群落结构发生了明显变化,设施菜地种植3 a土壤微生物活性和群落结构稳定性明显增强,而种植6 a以上土壤微生物活性和群落结构稳定性明显降低,土壤生物质量显著退化。
    西藏土壤硒状况与富硒青稞生产路径
    曲航,尼玛扎西,韦泽秀,梅旭荣
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3645-3653.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.008
    摘要 ( 209 )   HTML ( 1 )   PDF (386KB) ( 426 )   收藏
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    西藏土壤普遍缺硒,已经严重影响该区居民身体健康。青稞作为西藏居民主要粮食而广泛种植,青稞硒生物强化的研究具有重要意义。硒生物强化是改善人体硒营养健康的热点研究领域,虽然国内外对主要农作物硒生物强化研究已有很多,然而西藏硒生物强化研究,特别是富硒青稞研究目前尚无报道。本文从西藏硒状况出发,结合西藏青稞生产现状和青稞硒含量,讨论富硒青稞生产的问题和解决路径。1)已有的研究明确了西藏土壤全硒含量及分布。西藏土壤全硒含量平均值为(0.150±0.084)mg·kg-1,仅为中国土壤全硒含量平均值(0.290±0.255)mg·kg-1的一半;西藏缺硒土壤主要分布在雅鲁藏布江以北地区,同时也是大骨节病高发区域,土壤全硒含量不足0.1 mg·kg-1。值得注意的是,西藏同时存在部分土壤全硒含量较高的土壤,土壤全硒含量超过0.3 mg·kg-1,主要分布在雅鲁藏布江以南区域,例如日喀则市的岗巴县、山南地区的错那、隆子、措美;(2)西藏青稞种植面积和总产量分别为12万hm2和62万t,占到全国大麦种植面积和总产量的21%和29%,但西藏土壤全硒和有效硒含量总体上处于较低水平,青稞籽粒硒含量平均值仅为0.02 mg·kg-1,青稞秸秆等饲料硒含量平均值为0.03 mg·kg-1,同时牛、羊等牲畜血液硒含量均低于临界浓度。西藏居民每人每天通过食用青稞的摄硒量仅为8 μg,即使考虑肉、奶和蔬菜的硒摄入量,每日硒摄入总量为10—16 μg,也远低于FAO推荐标准;(3)考虑到西藏的高海拔和复杂气候特征,针对西藏富硒青稞生产中不同海拔青稞产区适宜的硒肥施用量、不同青稞品种在自然土壤和施用硒肥条件下的不同响应,以及西藏富硒区域的合理规划和利用等问题,提出相应的解决措施。青稞硒生物强化有希望成为改善西藏作物和牲畜品质的有效措施之一,并最终达到有效地提高居民硒营养状况的目标。
    沱江流域农业面源污染排放特征解析
    胡芸芸,王永东,李廷轩,郑子成,蒲勇
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3654-3665.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.009
    摘要 ( 166 )   HTML ( 1 )   PDF (4306KB) ( 366 )   收藏
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    目的】为了准确把握沱江流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和关键污染物,对沱江流域农业面源污染排放特征进行分析,旨在为开展流域污染防治提供理论依据。【方法】应用历史资料宏观统计方法对沱江流域25个县(市、区)2012年农业面源污染情况进行初步宏观统计分析,运用排污系数法估算污染物排放量,污染评价与源解析采用等标负荷法,通过聚类分析划分污染类型。【结果】沱江流域农业面源污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)绝对排放(流失)总量分别为52.56×104、4.10×104和0.55×104 t,表现出COD较多、TN和TP相对较少的特征,各流段与流域特征保持一致。流域中游各污染物绝对排放量较高,上游其次,下游最少。其中仁寿县各污染物绝对排放量为全流域最高,同时简阳市、雁江区和安岳县各污染物绝对排放量也较高,均位于流域中游。通过等标负荷评价发现全流域污染物等标排放总量为79 468.23 m3,其中TN等标排放量最高(34 151.65 m3),占流域等标排放总量的42.98%,TP和COD相对较少,TP仅占流域等标排放总量的28.98%,流域各流段污染物等标排放量也表现为TN>TP、COD,且流域不同县(市、区)等标排污系数也均以TN最高。全流域各污染源中畜禽养殖业源等标排放总量最高(44 898.96 m3),占流域等标排放总量的56.50%,农村生活源等标排放总量仅次于畜禽养殖业源,水产养殖业源等标排放总量最低(1 311.91 m3),流域各流段也以畜禽养殖业源等标排放量最高;沱江流域中游污染物等标排放量最高(56 095.43 m3),上、下游等标排放量分别为12 817.43、10 555.37 m3,中游与上、下游差异较大,其中位于流域中游的仁寿县各污染物等标排放量最高(11 309.51 m3),位于下游的自流井区与之相反。基于等标负荷评价及聚类分析结果确定沱江流域主要有畜禽养殖业源严重污染型、畜禽养殖业源主导型、畜禽养殖业源-农村生活源复合主导型和农村生活源主导型4种污染类型。【结论】畜禽养殖业源是沱江流域首要污染来源,总氮为首要污染物。沱江流域农业面源污染属于生产生活复合污染型,流域中游农业面源污染程度最严重,是沱江流域农业面源污染重点防治区域。
    园艺
    黄瓜果皮蜡粉量遗传分析及QTL定位
    田桂丽,张圣平,宋子超,张松,崔金莹,苗晗,顾兴芳
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3666-3675.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.010
    摘要 ( 189 )   HTML ( 1 )   PDF (3034KB) ( 505 )   收藏
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    【目的】黄瓜是世界上一种重要的蔬菜,2012年产量已超6.5亿吨。黄瓜果实品质一直备受育种者关注,尤其是果实风味、营养和外观品质。前人对影响黄瓜果实外观品质的相关性状已有深入的研究,但对黄瓜果皮蜡粉量性状长期未得到足够关注。黄瓜果皮蜡粉量作为黄瓜重要的外观品质性状之一,对其进行遗传分析和QTL定位将有助于了解果皮蜡粉形成的分子机制,为黄瓜果皮蜡粉量基因的精细定位及克隆奠定基础,同时也为利用分子标记辅助选育少蜡粉的黄瓜新品种提供理论依据和技术支撑。【方法】利用黄瓜多蜡粉品系‘PI183697’和少蜡粉品系‘1101’构建六家系世代群体,并于海南和北京不同环境条件下种植。在商品瓜成熟时期,采用分光测色计(CM-700d)对六家系世代群体各单株上商品瓜的蜡粉量进行定量测量,每个单株选取2—3个商品瓜,每个商品瓜上选取五处进行测定,然后计算平均数,根据计算结果进行黄瓜蜡粉性状的遗传分析。利用2个亲本对1 288对SSR引物进行筛选,从中挑选出128对多态性较好的标记,对F2群体进行分析,取最小阈值LOD3.0采用JoinMap4.0软件进行遗传图谱构建。利用MapQTL4.0软件,结合构建的遗传图谱进行果皮蜡粉量QTL定位。【结果】在黄瓜野生品系‘PI183697’中,黄瓜果皮蜡粉量的遗传符合数量性状的特征,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对六家系世代的黄瓜果皮蜡粉量进行分析,得出黄瓜果实果皮蜡粉量的遗传符合1对加性主基因+加性-显性多基因(D-2)模型。利用2个F2群体分别构建了两张包含7条染色体、128对SSR标记的遗传图谱。2次共检测到7个与蜡粉量相关的QTL位点,在第1、3、5染色体上各检测到1个位点,分别为WP1.1WP3.1WP5.1,在第6染色体上检测到4个位点,分别为WP6.1WP6.2WP6.3WP6.4,其中WP5.1WP6.2 2个QTL位点在两季中均被检测到,LOD值分别为7.70、4.81和4.21、6.69,贡献率分别为14.9%、12.4%和8.0%、16.7%。 【结论】黄瓜果皮蜡粉量的遗传符合数量性状特征,由1对加性主基因+加性-显性多基因控制(D-2)。第5染色体上的WP5.1和第6染色体上的WP6.2均可重复检测到,因此,推断控制蜡粉含量的主效候选位点可能位于第5或第6染色体上。
    苹果绵肉与脆肉株系果实质地差异的分子机理
    张芮,张宗营,高利平,冀晓昊,毛志泉,许海峰,王楠,吴树敬,陈学森
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3676-3688.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.011
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    目的】研究新疆红肉苹果(Malus sieversii脆2号’ f. neidzwetzkyana)与‘富士’苹果品种(M. domestica cv. Fuji)杂交后代绵/脆肉株系果实质地差异的分子机理,旨在为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供科学依据。【方法】以新疆红肉苹果杂交后代‘红绵2号’和‘红脆2号’不同发育时期的果实为试材,检测乙烯释放量、果实硬度与脆度以及ACS1等4个乙烯生物合成基因和PG等30个果实软化相关基因的相对表达量,观察其变化。【结果】‘红绵2号’和‘红脆2号’苹果果实发育期间的硬度和脆度均呈下降趋势,但‘红脆2号’各时期果实硬度和脆度均明显高于‘红绵2号’。‘红绵2号’花后120 d乙烯释放速率明显上升,并出现明显的乙烯释放峰;而‘红脆2号’花后120 d乙烯释放速率上升不明显,且无明显的乙烯释放峰。‘红苹果果实各时期的ACS1、ACS3、ACO1ACO2 4个乙烯生物合成相关基因表达量均明显低于‘红绵2号’;4个乙烯生物合成相关基因的表达模式存在明显差异,其中‘红绵2号’ACS1、ACO1ACO2三个基因在果实发育后期的表达量均在94%以上,而ACS3a在果实发育前、后期表达量分别占50%,表现为组成型表达。所检测的与果实软化相关的30个基因表达的时间顺序存在明显差异,其中PL、AF1、EG2XET1等15个基因主要在果实发育前期表达,PG、AF3、XET2、XET10XET11 5个基因主要在果实发育后期表达,基因表达量均占总表达量的70%以上;除PLAF1等6个基因外,‘红脆2号’PG等24个基因的总表达量均极显著低于‘红绵2号’。【结论】果实发育后期乙烯释放高峰的到来以及果实发育前、后期不同乙烯生物合成与果实软化相关基因的上调表达,是导致‘红绵2号’果实在采收前就已软化变绵及其与‘红脆2号’质地差异的主要原因。
    贮藏·保鲜·加工
    pH与反应温度对鸡骨素酶解液MRPs品质特性的影响
    胡礼,王金枝,张春晖,唐春红,杜桂红,李侠,李春红
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3689-3700.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.012
    摘要 ( 200 )   HTML ( 1 )   PDF (655KB) ( 320 )   收藏
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    【目的】了解pH与反应温度对以鸡骨素酶解液为原料的Maillard反应的影响,分析美拉德反应产物(Maillard reaction products,MRPs)理化特性、感官品质及抗氧化性之间的关系,为高品质鸡骨素衍生化产品的开发提供工艺参考。【方法】在设定反应条件(pH 5.0、7.0、9.0;95℃、105℃、115℃)下,探讨反应条件对MRPs紫外吸收率、褐变程度、多肽分布、风味变化、感官品质及抗氧化性等指标的影响,分析各指标之间的相关性,并评价不同反应条件下各处理组MRPs的综合品质。【结果】通过比较各组合反应体系MRPs的吸光度,发现pH值增大能显著提高Maillard初级反应速率,温度升高导致MRPs褐变程度加剧。各体系分子量为1 000—200 Da的多肽含量均占MRPs多肽总量的50%以上,且与感官评分呈显著正相关(r=0.772,P<0.05)。电子鼻(E-nose)与电子舌(E-tongue)风味特征主成分分析发现,各体系MRPs挥发性风味物质的生成易受温度影响,而滋味物质的生成易受pH影响。感官评价结果显示,随着pH增大,MRPs的感官评分减小,其中105℃、pH 5.0条件下制备的MRPs感官评分最高,比初始样品高57.32%。与pH 7.0、pH 9.0体系相比,pH 5.0条件下制备的MRPs还原力与ABTS+自由基清除能力均显著提高,而凝胶电泳结果显示MRPs对pBR322型超螺旋质粒DNA抗H2O2氧化损伤的保护能力与ABTS+清除能力呈显著正相关(r=0.689,P<0.05)。结合层次分析确定指标权重与“合理-满意度”计算,得出pH 5.0、105℃处理组MRPs综合品质得分最高,为0.92。【结论】在鸡骨素酶解液Maillard反应体系中,pH及反应温度均显著影响MRPs品质特性。在本试验范围内,pH 5.0、105℃条件下更有利于制备高品质鸡骨素酶解液MRPs,在感官评价、色泽及抗氧化性等综合品质上优于其他各组。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    脂多糖对奶山羊肝脏代谢组学的影响
    王林枫,贾少丹,杨改青,朱河水,柳如意,严平,李明,杨国宇
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3701-3710.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.013
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    【目的】探寻脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)影响奶山羊肝脏营养代谢的特征代谢物(生物标记物),阐明LPS引起肝脏代谢障碍的机制。【方法】选择12—18月龄,体重24—28 kg的关中奶山羊15只,平均分为3组(每组5只),分别为对照组(CTL)、低剂量LPS处理组(LPS-L)和高剂量LPS处理组(LPS-H)。LPS-L和LPS-H分别腹腔注射20、40 μg?kg-1 BW 的LPS溶液,CTL注射等容量生理盐水。24 h后, LPS-L和LPS-H追加LPS溶液。48 h后,静脉采血,分离血浆和血清,检测血液相关生化指标;然后活体采集肝脏组织,液氮保存。肝脏组织冻干后,用氢核磁共振(1H-nuclear magnetic resonance,1H-NMR)技术检测肝脏组织代谢物,运用数据库对检测到的代谢物变量进行化合物种类鉴别,再用模式识别方法中的偏最小判别二乘分析法(partia1 1east squares discriminant analysis,PLS-DA) 筛选生物标记物。【结果】血清生化指标表明,LPS-L和LPS-H处理的谷丙转氨酶(ALT)、总胆红素(TBIL)水平较CTL显著升高(P<0.05);甘油三酯(TG)、非酯化脂肪酸(NEFA)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、白蛋白(ALB)和总蛋白(TP)的含量较CTL显著降低(P<0.05)。用1H-NMR技术共检测到69种代谢物变量,包括氨基酸,醇类,糖类及其它代谢产物。PLS-DA分析发现,代谢物变量可将CTL、LPS-L与LPS-H组之间聚类区分,并找到9种组间差异显著的代谢物,这些代谢物主要与氨基酸、脂肪和碳水化合物等代谢途径相关,可作为肝脏在LPS诱导损伤状态下的标志物。【结论】LPS可显著影响奶山羊肝脏营养代谢,1H-NMR代谢组学可以较为全面地检测到肝脏组织的代谢物,准确地筛选出差异代谢物,通过分析差异代谢物的代谢途径,阐明LPS引起肝脏代谢障碍的机理。
    白绒乌鸡MITF基因的cDNA克隆、表达及其对黑色素沉积的影响
    郑嫩珠,辛清武,朱志明,缪中纬,李丽,刘凤辉,黄勤楼
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3711-3718.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.014
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    【目的】克隆白绒乌鸡小眼畸形相关转录因子(microphthalmia- associaated transcription factor, MITF)基因序列,研究 MITF 基因在白绒乌鸡各组织中的表达,探索其对白绒乌鸡体内黑色素沉积的影响,为深入研究乌鸡体内黑色素沉积的内在调控机制奠定理论基础。【方法】以150日龄健康的白绒乌鸡为研究对象,采用简并引物和巢式PCR方法从白绒乌鸡皮肤组织中克隆 MITF 基因cDNA序列,通过DNAStar、Clustal X、BioEdit和MEGA4.0等软件对获得的序列进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR法和紫外分光光度法分别研究白绒乌鸡各组织 MITF 基因的表达特性和黑色素的沉积规律,并应用线性回归方法分析白绒乌鸡各组织 MITF 基因表达量与黑色素沉积之间的相关性。【结果】经测序和拼接,最终获得了长度为1 431 bp的白绒乌鸡 MITF 基因的cDNA序列 (登录号: KC879241),该序列包含1个完整的CDS区(25—1 431 bp),编码468个氨基酸,预测蛋白分子量为52.42 kD,等电点为6.47;结构域分析发现该基因编码的氨基酸具有1个保守的基础-螺旋-环-螺旋-亮氨酸拉链(bHLH-zip)结构。同源比对结果表明,该基因CDS区氨基酸序列与原鸡的同源性高达100%;与其他鸟类同源性达98%以上,与哺乳动物同源性为90%左右;氨基酸系统进化树显示,白绒乌鸡MITF与原鸡的亲缘关系最近,与猪和人的亲缘关系最远。荧光定量PCR结果表明 MITF 基因表达量在白绒乌鸡各组织间差异达极显著水平(P<0.01),其中以皮肤表达量最高,大约为肾的2.9倍、肌胃的4.4倍、肝的11.4倍、肌肉的86.2倍;紫外分光光度计检测结果显示各组织黑色素的沉积规律与各组织 MITF 基因的表达规律大体相似,总体趋势表现为皮肤>肾>肌胃>肝>肌肉。相关分析表明,白绒乌鸡组织中 MITF 基因的表达量与黑色素含量呈显著的正相关关系(P<0.05)。【结论】MITF 基因在动物进化中高度保守,该基因表达具有组织特异性,对白绒乌鸡体内黑色素沉积起正向调控作用,其高表达可能有助于乌鸡体内黑色素的形成。
    建立中国草原生态补偿长效机制的思考
    魏琦,侯向阳
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3719-3726.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.015
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    生态补偿是生态环境保护、生态文明建设、生态资源可持续开发的重要环境经济政策。如何建立公平和效率相统一的生态补偿长效机制,是国内外生态补偿理论和实践中的一个具有长期挑战性的课题,关系着补偿政策的方向和重点、政策实施的效果和效率、生态文明建设和可持续发展的永续性的关键问题。草原作为中国重要的畜牧业生产基地、生物多样性保存中心、生态安全屏障和食物安全的接续地,草原生态补偿机制已初步建立,投资规模和覆盖面均较大,并已取得明显成效,但草原生态环境“局部好转、总体恶化”的形势仍然没有根本转变。因此,探讨和建立公平性和长效性相结合的生态补偿长效机制,是协调草原资源的多重功能、实现生态生产生活“多赢”、确保草原资源保护利用可持续性的重要手段。笔者通过对国内外生态补偿概念、理论和长效机制发展趋势的分析,阐述建立生态补偿长效机制在生态环境保护和农牧民致富中的必要性。通过对不同草原区域实施草原生态补偿进行实地调研、对牧户固有的生产决策行为对草原生态补偿效果的影响进行分析,以及对中国当前草原生态补偿政策实施效果分析,认为目前草原生态补偿存在如下主要问题:长期欠账,草原生态治理难度巨大;草原生态投入少、周期短,保护成果尚难以得到有效巩固;牧民存在心理载畜率和超载惯性,对生态补偿减畜产生影响。针对以上问题,提出进一步建立符合中国国情的草原生态补偿长效机制的政策建议:延长草原生态补奖政策期限;增加草原生态补奖经费;实行多样化的适应性减畜模式;大力发展草原生态畜牧业经营模式和加强草原畜牧业制度保障体系。旨在为中国脆弱性生态资源的科学保护和草原资源可持续开发利用以及生态文明建设提供理论依据和实践支撑。
    研究简报
    三倍化复制对白菜花粉特异表达候选基因的影响
    王晓波,马原,程锋,武剑,梁建丽,王晓武
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3727-3732.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.016
    摘要 ( 242 )   HTML ( 1 )   PDF (1404KB) ( 464 )   收藏
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    【目的】研究三倍化复制事件后白菜花粉特异表达候选基因的进化情况,为研究白菜的花粉特异表达基因提供理论依据。【方法】利用SynOrths软件及拟南芥花粉特异表达基因集,通过共线性分析获取白菜中的花粉特异表达候选基因。通过InterproScan获取这些候选基因的GO注释,并将这些GO注释划分到与花粉相关的13个大类。然后统计每个GO的基因数占不同拷贝类型基因总数的比例,对不同拷贝类型间进行比较。进一步根据白菜3个亚基因组集,将这些候选基因划分到不同的亚基因组上。通过分析白菜花粉特异表达候选基因中串联重复基因与拟南芥基因的共线性关系,推测这些串联重复基因是在芸薹属特有的三倍化事件之前形成,还是在其之后形成。【结果】通过对拟南芥中的1 651个花粉特异表达基因进行共线性分析,在白菜中总共找到了1 962个花粉特异表达候选基因。拟南芥特异基因集里有182个串联重复基因,而白菜包含了137个串联重复基因。白菜与拟南芥在花粉特异表达基因数目上没有明显差异,因此推测这些基因的大部分拷贝可能在三倍化复制事件后发生了丢失。549个拟南芥花粉特异表达基因在白菜上找不到相应的共线性基因,白菜在进化过程中可能丢失掉了这部分基因。拟南芥花粉特异表达基因中有898个串联重复基因在白菜中对应单或多拷贝的非串联重复基因。在白菜中对应单拷贝基因的拟南芥基因数目为480个,而且所占比例高达53.5%。另外,322个基因在白菜中对应两拷贝,比例约为35.8%。而在白菜中对应三拷贝的拟南芥基因只有96个,大约占总数目的10.7%。在白菜中,单拷贝和两拷贝的基因数目显著高于三拷贝,这说明三倍化后白菜中大部分花粉特异候选基因发生了丢失,部分两拷贝和三拷贝的基因也可能处于进化选择的过程中。白菜三拷贝基因功能在7个GO分类上的比例高于单拷贝和两拷贝,而白菜两拷贝在所有GO分类上都有分布。白菜花粉特异候选基因中的大部分串联重复基因可能在三倍化事件以后发生了基因丢失,变成了非串联重复基因。也有部分非串联重复基因在三倍化事件之后形成了串联重复基因。【结论】白菜花粉特异候选基因在芸薹属特有的三倍化事件之后处于进化之中,并且三倍化事件可能促进了3种拷贝类型基因的功能差异。
    根际溶氧量对分蘖期水稻生长特性及其氮素代谢的影响
    赵霞,徐春梅,王丹英,陈松,陶龙兴,章秀福
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3733-3742.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.017
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    【目的】研究不同根际溶氧量对分蘖期水稻生长及其氮素代谢的影响,并探讨适宜水稻生长及提高其氮素利用效率的溶氧浓度。进一步完善水稻需氧规律、了解氧气在水稻生长中的作用,为中国中低产田——潜育性稻田的改良、水稻产量及氮肥利用效率进一步提高提供参考及理论依据。【方法】正式试验在2013年于中国水稻研究所网室进行。试验采用国际水稻所营养液配方进行水培,营养液中添加双氰胺抑制硝化作用,控制营养液铵硝比约为1﹕1;供试材料为常规籼稻中嘉早17和常规粳稻秀水134;移栽行间距为15 cm,移栽后10 d进行不同梯度的氧处理,通过安装水体循环泵将空气中的氧气带入营养液以控制营养液中的氧气含量,试验设置了对照(CK:氧气含量为0.3—2.5 mg·L-1)、中氧(MO:氧气含量为2.3—5.5 mg·L-1)、高氧(HO:氧气含量为6.5—8.0 mg·L-13个处理,处理时间为15 d。采用便携式溶氧仪(YSI550A,美泉,美国)测定营养液中溶氧量。【结果】(1)2个品种的根茎叶干物重及氮积累量均呈MO>HO>CK的趋势,并且MO处理与CK达到显著水平;(2)2个品种MO处理的叶面积指数、根系数、根系吸收面积,叶片氮光合利用效率和分蘖数均显著高于HO处理和CK,增氧处理MO和HO最长根长显著高于CK;(3)和秀水134相比,中嘉早17对根际氧含量比较敏感。相对于CK,中嘉早17 MO处理根茎叶干物重和氮积累量的增长幅度显著高于HO处理,且HO处理的根数、根系活力吸收面积及总吸收面积与CK之间差异不显著。虽然秀水134增氧处理的根茎叶干物质积累量、根叶氮积累量、根系体积和根系活力吸收面积均显著高于CK,但MO和HO处理之间没有显著的差异;(4)两品种氮代谢关键酶谷氨酰胺合成酶(GS)和硝酸还原酶(NR)活性在根系和叶片之间的变化趋势不一致,但两品种在3个处理间变化一致,MO处理两品种叶片氮光合利用效率显著高于HO处理和CK。【结论】适量的根际溶氧量促进地上分蘖、叶面积的形成,增加光能截获,同时促进根系形态建成,根系吸收面积增加,形成水稻早期快速生长势,同时显著增加叶片氮光合利用效率;但过高浓度的溶氧量将会减弱增氧对水稻生长的促进作用,不同品种对根际溶氧量的敏感程度也有所不同,相对于秀水134,中嘉早17对根际氧含量较敏感,较适的溶氧量范围为2.3—5.5 mg·L-1
    北方寒旱区白菜型冬油菜抗寒性与抗旱性评价及其关系
    刘海卿,孙万仓,刘自刚,武军艳,钱武,王志江,郭仁迪,马骊,侯献飞,刘林波
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3743-3756.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.018
    摘要 ( 140 )   HTML ( 1 )   PDF (2927KB) ( 360 )   收藏
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    【目的】研究冬油菜的抗寒性和抗旱性,探讨抗寒与抗旱之间的关系,为中国北方白菜型冬油菜的改良及抗寒性和抗旱性的综合评价提供可借鉴的方法和理论依据。【方法】分别通过自然降温处理(15℃—-5℃)和人工控制水分的方法(干旱胁迫4、7和10 d)分别对6份不同抗寒等级冬油菜摸拟低温和干旱胁迫,分析其形态、生理生化和生长指标的变化,采用隶属函数法、相关性分析法、聚类分析法、主成分分析法对不同品种的抗寒性和抗旱性进行综合评价。【结果】6份冬油菜品种越冬率相差很大(20.1%—94.7%)。抗寒性强的品种植物学形态特征表现为幼苗匍匐贴地生长、生长点洼陷低于地表、叶色深绿色、真叶刺毛多。且低温胁迫之后抗寒生理生化指标变化明显,相对电导率和MDA(丙二醛)含量增加,且抗寒性强的品种增加幅度小;SOD、POD、CAT酶活性升高,可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸等调节性物质含量明显增加,且抗寒性强的品种变化明显,差异显著。随着干旱胁迫时间延长,膜结构首先遭到破坏,相对电导率和MDA含量升高,细胞失水,叶片相对含水量、束缚水/自由水、叶绿素含量降低(光合作用降低),幼苗苗长、叶片和根鲜干重降低,直到幼苗萎蔫,且抗旱性强的品种变化幅度小,同时抗旱性强的品种叶片保水能力强、土壤耗水少、萎蔫系数小。通过主成分分析,6份冬油菜的抗寒性强弱依次为陇油7号>陇油6号>陇油9号>延油2号>天油2号>Vision,而抗旱性强弱依次为陇油6号>陇油7号>陇油9号>延油2号>Vision>天油2号。【结论】中国北方寒旱区低温、干旱并存,不同冬油菜品种间抗寒性和抗旱性差异较大,由于产生了交叉适应性,在抵御低温冻害的同时提高了对干旱胁迫的适应性,因此,白菜型冬油菜抗寒性强的品种一般抗旱性也比较强。
    单粒精播对超高产花生群体结构和产量的影响
    张佳蕾,郭峰,杨佃卿,孟静静,杨莎,王兴语,陶寿祥,李新国,万书波
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3757-3766.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.019
    摘要 ( 163 )   HTML ( 1 )   PDF (440KB) ( 369 )   收藏
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    【目的】在超高产地力条件下,研究单粒精播对花生个体发育与群体结构的影响,探讨超高产花生理想株型和合理群体构建,进一步挖掘花生的高产潜力。【方法】以普通大花生品种花育22号(HY22)为试验材料,分别在平度古岘镇、莒南板泉镇、冠县梁堂乡和宁阳葛石镇设置4块春花生超高产试验点,每个试验点安排单粒精播(SS)和双粒穴播(DS)2种种植方式。分别于开花期、结荚期、饱果期和成熟期对各试验点不同播种方式的花生进行植株性状考察,于成熟期对单株结果数、幼果数、秕果数、饱果数、双仁果数和经济系数等进行考察,收获时组织专家进行实收测产。【结果】(1)各试验点单粒精播花生的荚果平均产量比双粒穴播高13.92%,单株结果数显著增加是增产的原因,其中单粒精播每公顷果数(幼果除外)最高达到592.5万个。(2)生育前期单粒精播花生的主茎高、侧枝长、主茎节数、主茎绿叶数、分枝数、根冠比和叶面积系数均显著高于双粒穴播,有利于提早封垄,能有效增加光合面积。(3)成熟期单粒精播花生主茎绿叶数显著高于双粒穴播,有效光合时间得到了延长。(4)单粒精播条件下各试验点花生饱果期的单株果重与主茎高和侧枝长成负相关,与分枝数和叶面积系数呈显著正相关。(5)单产水平最高的莒南试验点,其单粒精播花生成熟期的单株果重与叶面积系数和经济系数极显著正相关。【结论】超高产条件下花生存在地上部冗余现象,单粒精播方式对合理优化超高产花生群体结构效果显著,分枝数是影响单粒精播花生单株果重的重要因素,而增加结果数提高经济系数则是其进一步增产的关键。
    无芒雀麦和紫花苜蓿在(1:1)混播中的竞争与共存
    谢开云,张英俊,李向林,何峰,万里强,王栋,秦燕
    中国农业科学. 2015, 48(18):  3767-3778.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.18.020
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    【目的】在豆科与禾本科牧草混播草地中不仅存在种内竞争也存在种间竞争,由于不同植物之间竞争力强弱不同,竞争的结果将出现一方逐渐消退,另一方逐渐占据优势的现象,因此研究豆科与禾本科牧草之间竞争与共存机制对于维持混播草地稳定高产具有重要意义。【方法】在温室栽培条件下设置3个氮肥水平(0, 75, 150 kg N·hm-2,记作N0, N75, N150)以及单播和混播两种种植模式(无芒雀麦单播,紫花苜蓿单播,无芒雀麦和紫花苜蓿1﹕1混播),采用相对生物量(RY)、相对密度(RD)、竞争率(CR)和相对产量总值(RYT)以及紫花苜蓿的固氮比例(%Ndfa)和转氮比例(%N Trans)等指标研究无芒雀麦和紫花苜蓿在1﹕1混播中的竞争关系与共存机制。【结果】施氮量从0增加到150 kg N·hm-2,单播中无芒雀麦的地上和地下生物量和分蘖数显著增加(P<0.05),而紫花苜蓿的地上和地下生物量和分枝数无显著变化(P>0.05)。在混播中无芒雀麦的地上和地下生物量和分蘖数也显著增加(P<0.05),在一定程度上抑制了紫花苜蓿的生物量和分枝数。另外,在混播中无芒雀麦以增加分蘖数的方式来扩张地上空间的能力要强于紫花苜蓿。无芒雀麦的单株生物量和分蘖数在混播模式下都极显著高于单播(P<0.01),而紫花苜蓿的单株生物量和分枝数在混播模式下极显著低于单播(P<0.01)。在混播中无芒雀麦的竞争率始终大于1.0,而紫花苜蓿的竞争率始终小于1.0,这说明无芒雀麦的竞争力要大于紫花苜蓿的竞争力,且在整个生育期中,无芒雀麦的竞争力逐渐减弱,而紫花苜蓿的竞争力逐渐增强。在N0处理下,第2次、第3次和第4次取样时,无芒雀麦和紫花苜蓿的相对产量总值(RYT)显著大于1.0(P<0.05),说明无芒雀麦和紫花苜蓿无明显的竞争效应,这主要归功于紫花苜蓿的生物固氮对无芒雀麦的贡献(地上部转移的氮素占无芒雀麦氮素含量的15.26%—29.92%)。在N75和N150处理下,其RYT值与1.0无显著差异(P>0.05)。另外,施入氮肥明显抑制了紫花苜蓿的生物固氮比例和对无芒雀麦的氮素转移的比例,导致混播中无芒雀麦和紫花苜蓿同时竞争土壤氮素和肥料氮。【结论】施入75和150 kg N·hm-2的氮肥增强了无芒雀麦的竞争力,而抑制了紫花苜蓿的生物固氮和对无芒雀麦氮素的转移,二者促进作用减弱,竞争效应增强。