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当期目录

    2015年 第48卷 第19期 刊出日期:2015-10-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    扬麦系列品种品质性状相关基因的分子检测
    张晓,张伯桥,江伟,吕国锋,张晓祥,李曼,高德荣
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3779-3793.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.001
    摘要 ( 249 )   HTML ( 2 )   PDF (1099KB) ( 359 )   收藏
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    【目的】明确扬麦系列品种品质基因分布,为遗传育种和生产上应用扬麦品种提供参考。【方法】以21份扬麦系列品种的单系纯种为材料。采用SKCS-4100型单粒谷物特性测定仪测定籽粒硬度。采用功能性标记和聚丙烯酰胺凝胶电泳分离技术对硬度、低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)、编码直链淀粉合成关键酶的Wx、多酚氧化酶(PPO)、黄色素含量(PSY)和穗发芽抗性(Vp1)基因进行鉴定,利用SDS-PAGE蛋白质电泳技术对高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和Wx蛋白亚基进行鉴定分析。【结果】籽粒硬度分析表明21份扬麦系列品种材料中,软麦有16份,频率为76.19%,而硬麦和混合麦仅为19.05%和4.76%。分子检测表明硬麦和混合麦材料中有4份为pinb-D1b硬度基因突变,频率为供试材料的19.05%,其硬度指数均在60左右;16份软麦材料中未发现pinb-D1b硬度基因突变。HMW-GS分布情况为:Glu-A1位点1和Null频率分别为38.10%和61.90%,Glu-B1位点7+8和7+9频率分别为57.14%和42.86%,Glu-D1位点2+12和5+10频率分别为85.71%和14.29%。LMW-GS以“Glu-A3cGlu-B3g”基因型为主,Glu-A3位点Glu-A3cGlu-A3d基因型频率分别为90.48%和9.52%,Glu-B3位点Glu-B3gGlu-B3i基因型频率分别为95.24%和4.76%。Wx分子检测表明仅扬麦13为Wx-B1b突变型;Wx蛋白电泳分析表明仅扬麦13和扬麦5号Wx-B1位点蛋白亚基缺失。2AL位点上高PPO活性基因型Ppo-A1a和低PPO活性基因型Ppo-A1b的频率分别为52.38%和42.86%,2DL位点低PPO活性基因型Ppo-D1频率为90.48%。高和低黄色素含量标记基因Psy-A1aPsy-A1b,频率分别为19.05%和80.95%。穗发芽抗性基因功能标记Vp1B3扩增出抗穗发芽Vp1Bc和感穗发芽Vp1Ba两种基因型,频率分别为90.48%和9.52%。【结论】扬麦系列品种多数为弱筋小麦,这与其pinb-D1位点为pinb-D1a、Glu-A1Glu-D1位点多为Null和2+12、Glu-A3多为c有关,可用作弱筋小麦育种的亲本;扬麦158和扬麦16等品种中筋品质优良,可能主要与其pinb-D1位点发生变异有关,在中筋品质改良中应加强pinb-D1位点变异的选择;扬麦1号、扬麦4号、扬麦5号、扬麦9号、扬麦18、扬麦19和扬麦22携有低PPO活性和低黄色素含量基因,可用作改良面粉白度和色泽的亲本;扬麦2号、扬麦4号和扬麦5号Glu-D1位点为“5+10”亚基,扬麦13和扬麦5号Wx-B1蛋白缺失,为扬麦系列品种中少有的优质性状,可用于改良中筋小麦的蛋白质和淀粉品质。
    棉花花粉中高效转录U6启动子的克隆及功能分析
    雷建峰,伍娟,陈晓俊,於添平,倪志勇,李月,张巨松,刘晓东
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3794-3802.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.002
    摘要 ( 489 )   HTML ( 1 )   PDF (1959KB) ( 956 )   收藏
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    【目的】以棉花品种新海16基因组DNA为模板,克隆海岛棉(Gossypium barbadense L.)GbU6启动子,筛选出能在棉花生殖细胞中(花粉)高效转录的GbU6启动子,为利用基因组编辑技术进行棉花分子育种奠定重要基础。【方法】采用两轮PCR方法克隆完整的GbU6启动子。根据网上公布的棉花基因组数据库序列,利用Primer 5.0软件设计5对引物,进行第一轮能覆盖完整GbU6启动子的PCR扩增,产物克隆测序正确后,再利用transfer PCR法将GbU6启动子精确亚克隆到CRISPR/Cas9基因组编辑载体中;第二轮扩增产物测序正确后,运用DNAMAN软件对克隆成功的5个GbU6启动子序列中具有转录功能的必要元件进行分析;然后以pBI101质粒DNA为模板,PCR扩增并克隆GUS报告基因,经酶切鉴定、测序正确后,用BbsⅠ酶切GUS,连入经同样酶切后的5个GbU6启动子对应的CRISPR/Cas9基因组编辑载体中,转化、酶切鉴定,获得对应的5种GbU6::GUS的表达载体。将含有CaMV35S启动子驱动的GUS表达载体作为棉花花粉瞬时转化的阳性对照,以上述6种表达载体DNA为模板,采用高保真酶的PCR扩增法获得高浓度DNA片段,利用基因枪轰击法将5种GbU6::GUS和阳性对照的DNA片段分别转化棉花花粉,并进行GUS染色,最后用体式显微镜观察染色情况。每个启动子的基因枪转化重复3次,最后根据染色深浅筛选出在棉花生殖细胞中高效转录的GbU6启动子。【结果】经两轮PCR扩增后获得5种GbU6启动子,启动子长度分别为1 166、1 119、1 134、1 214和1 176 bp,并构建获得了相应的5种CRISPR/Cas9基因组编辑载体;对拟南芥和克隆的5个GbU6启动子序列进行序列比对,结果表明,GbU6启动子区与拟南芥U6启动子一样,也含有比较保守的-60 bp位置的USE元件和-30 bp位置的TATA框,而且这两个元件之间的距离也非常固定;用GbU6::GUS的DNA片段瞬时转化棉花花粉,发现基因枪瞬时转化的3次重复结果显示克隆得到的5个GbU6启动子有4个能驱动GUS在棉花花粉中表达,棉花花粉被染成蓝色。其中GbU6-5P::GUS的染色相对较深,接近于CaMV35S启动子。【结论】成功克隆了棉花生殖细胞中高效转录的GbU6启动子,为构建棉花CRISPR/Cas9基因组编辑载体系统提供了有效的启动子。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    麦茬高度对机播夏玉米苗期生长及水分利用的影响
    高英波,陶洪斌,朱金城,黄收兵,徐彩龙,盛耀辉,王璞
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3803-3810.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.003
    摘要 ( 319 )   HTML ( 1 )   PDF (408KB) ( 396 )   收藏
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    【目的】在冬小麦-夏玉米轮作免耕留茬种植体系内,麦茬高度对土壤蓄水保墒能力、夏玉米出苗及生长发育具有重要影响。本研究在冬小麦-夏玉米轮作地区,探求适宜机播夏玉米苗期生长及高产高效的冬小麦留茬高度,为实现农艺栽培措施和农业机械化的高效、有机结合提供理论依据。【方法】试验于2012—2014年在中国农业大学吴桥实验站进行,以郑单958为试验材料,在大田条件下设3个麦茬高度(15 cm、25 cm、35 cm),其余部分随机收粉碎覆盖还田,采用机械化精量播种。通过测定夏玉米出苗率、苗期农艺性状、干物质积累、田间耗水量、产量及构成因素和水分利用效率,比较分析小麦不同留茬高度对夏玉米播种出苗质量、苗期生长发育、产量及水分利用效率的影响。【结果】(1)35 cm麦茬处理能够显著降低播种到拔节期农田耗水量和全生育期农田耗水量,显著增加夏玉米出苗率并提高田间株高整齐度。(2)35 cm麦茬能够促进4叶展期株高和叶片的增长,但茎粗变细,差异均达到显著水平(P<0.05)。(3)35 cm 麦茬处理下玉米拔节期的茎秆变粗,株高、叶面积指数和单株干物质积累均处于最高水平,其中干物重差异显著。(4)与15 cm和25 cm麦茬高度相比,35 cm麦茬处理下玉米的3年平均籽粒产量分别增加了10.59%和5.31%,产量增加主要是由单位面积粒数的增加引起;3年平均水分利用效率分别提高了21.55%和12.64%(P<0.05),年际间水分利用效率也具有较大差异,降雨较多的年型,水分利用效率低。【结论】在3个麦茬高度下,35 cm麦茬处理蓄水保墒效果较好,有利于夏玉米苗期生长发育,在增加夏玉米产量和水分利用效率方面效果显著,符合免耕留茬区域农业机械化播种的发展趋势,应用前景广阔。
    彩色棉抗氧化系统生理特征及纤维素累积对纤维品质的影响
    宋世佳,孙红春,张永江,刘连涛,白志英,李存东
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3811-3820.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.004
    摘要 ( 137 )   HTML ( 1 )   PDF (384KB) ( 382 )   收藏
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    【目的】研究黄河流域棉区不同纤维颜色棉花品种品质差异及棉铃在发育进程中生理活性变化,探索其品质形成的主要时期和相关影响因素,为彩色棉的品质改良提供理论依据。【方法】在大田试验条件下,以彩色棉品种中棉所51号(浅棕,CCRI 51,杂交棉)、中棉所81号(深棕,CCRI 81)、中棉所82号(深绿,CCRI 82)和普通棉(简称白棉,CK)国欣棉3号(GX 3)为试验材料,对各小区棉株中部第5—6果枝的一、二果节当日花进行挂牌,于收获期测定其纤维品质,并在花后10、15、20、30、40 d(days post anthesis,DPA)取挂牌棉铃,分别测定铃壳、棉籽、棉纤维的可溶性蛋白质含量、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量以及棉纤维的纤维素含量,研究不同颜色棉花品种纤维品质差异及棉铃发育特点,并对二者进行相关性分析。【结果】纤维上半部平均长度、整齐度指数以及断裂比强度三个指标均以杂交彩色棉(浅棕棉)最高,常规陆地棉三个指标的高低顺序为:白棉>深棕棉>深绿棉。白棉铃壳各时期可溶性蛋白质含量均显著高于彩色棉品种,各品种各时期差异均达到显著水平;白棉棉纤维可溶性蛋白质含量最大下降幅度时期为前期(10—20 DPA,降幅66.67%),而彩色棉品种为后期(20—40 DPA,降幅为23.08%—61.19%)。各品种铃壳POD活性在花后10—20 DPA均有所上升,其中以深绿棉品种上升幅度最高,白棉和浅棕棉铃壳POD活性在10 DPA时显著高于深棕棉和深绿棉。白棉在10 DPA时铃壳和棉籽SOD活性均为最高,两棕色棉铃壳SOD活性在棉铃发育过程中均呈逐渐增加趋势;浅棕棉棉籽SOD活性在30—40 DPA时提高了53.18%,显著高于其他品种;深绿棉棉纤维SOD活性降低时期出现得较其他品种早10 d。白棉棉籽MDA含量在花后20—30 DPA时下降,而彩色棉均升高。浅棕棉纤维素快速累积开始期最早,持续期最长,白棉较深棕棉和深绿棉的纤维素快速累积起始期早3 d,持续期长1—5 d。10 DPA时棉籽MDA含量与棉纤维长度和断裂比强度显著负相关,铃壳POD活性与纤维长度呈显著正相关,纤维素快速累积持续期与纤维长度及强度显著正相关;20 DPA时棉纤维可溶性蛋白质含量、30 DPA时棉籽MDA含量以及纤维素快速累积起始期与整齐度呈显著负相关;20 DPA时棉籽MDA含量、30 DPA时铃壳可溶性蛋白质含量、40 DPA时棉纤维MDA含量与马克隆值呈显著正相关;40 DPA时棉籽可溶性蛋白质含量、20 DPA时棉纤维POD活性与伸长率显著正相关。【结论】彩色棉棉铃相比于白棉,较低的抗氧化酶系统活性在纤维发育前期(0—20 DPA)阻碍了纤维初生壁的形成及生长,在纤维发育后期(20—40 DPA)促进了色素类物质在次生壁沉积,这就降低了纤维素在次生壁的积累。彩色棉较短的纤维素累积持续期以及较晚的纤维素快速累积起始期是造成彩色棉品质低的直接原因。
    中美大豆Ⅲ熟期组代表品种根系形态和活力的比较研究
    郭小红,王兴才,孟田,张惠君,敖雪,王海英,谢甫绨
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3821-3833.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.005
    摘要 ( 224 )   HTML ( 1 )   PDF (375KB) ( 302 )   收藏
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    【目的】研究中美大豆(Glycine max(L.)Merr.)Ⅲ熟期组不同年代育成代表性品种根系的形态和活力,及其对施肥水平的响应,试图揭示大豆品种根系性状随产量改良的演变趋势。【方法】以祖先亲本相同(均来自Williams和Amsoy),分别在中国辽宁省和美国俄亥俄州(相同纬度)育种程序下育成的代表性品种为试材,于2012和2013年盆栽条件下,采用随机区组试验设计,在大豆幼苗期(V2)将磷酸二铵水溶后均匀施入盆中,施肥量设3个水平,分别为0、150 mg·kg-1干土、300 mg·kg-1干土。在大豆苗期(V4)、开花期(R2)、鼓粒中期(R6)和鼓粒末期(R7)取样,于植株子叶节处剪断,套上内置脱脂棉的离心管,利用吸液差重法测定根系伤流量;用Epson Expression 10000XL仪扫描洗净的根系,使用WinRhizo2012软件分析扫描图像,测定根系总长度、根系总表面积和根毛数量;采用氯化三苯基四氮唑法(TTC法)测定根系活力;将扫描完毕的根系在105℃下杀青30 min,80℃下烘干至恒重,测定根系干重;在成熟期测定单株籽粒产量。【结果】随着大豆品种产量的遗传改良,俄亥俄品种和辽宁品种的根系总长度、根系总表面积、根毛数量、根干重、根系伤流量和根系活力的改良趋势一致,均随产量的改良呈递增趋势,特别是在鼓粒中期和鼓粒末期,根系形态和活力等指标随育成年代增加而增幅较大。相同年代品种相比,俄亥俄品种根系总长度、根系总表面积、根毛数量、根系伤流量和根系活力的改良程度大于辽宁品种。随着施肥水平增加,俄亥俄当代品种和辽宁当代品种在中肥(150 mg·kg-1干土)和高肥(300 mg·kg-1干土)水平下根系性状值均表现较高,而俄亥俄中期品种和辽宁中期品种在中肥水平下表现最佳。在相同施肥水平下,当代品种根系形态和活力等指标大于共同亲本和中期品种。相关和通径分析表明,苗期、开花期、鼓粒中期、鼓粒末期根系总长度、根系总表面积、根毛数量、根干重、根系伤流量、根系活力均与单株籽粒产量呈极显著正相关,其中根系活力与单株籽粒产量相关性最为密切。【结论】在大豆品种产量改良过程中,俄亥俄品种和辽宁品种根系形态和活力等指标的改良趋势相同,其根系总长度、根系总表面积、根毛数量、根系伤流量和根系活力均随产量改良呈递增趋势,但俄亥俄品种的改良程度大于辽宁品种。俄亥俄品种和辽宁品种根系的耐肥性均得到增强,两地区当代品种的根系性状值在中肥和高肥条件下均表现较高,而中期品种在中肥水平下表现最好。
    植物保护
    中国40个小麦农家品种和甘肃南部40个生产品种抗条锈病基因推导
    王吐虹,郭青云,蔺瑞明,姚强,冯晶,王凤涛,陈万权,徐世昌
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3834-3847.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.006
    摘要 ( 236 )   HTML ( 1 )   PDF (386KB) ( 305 )   收藏
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    【目的】明确中国小麦农家品种与甘肃南部生产品种抗条锈性类型及可能含有的抗性基因和遗传多样性,为抗源的选择与利用提供参考。【方法】苗期于自控温室内使用中国当前小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)流行小种CYR32,成株期于大田病圃使用当前主要流行小种和重要致病类型共12个菌系组成的混合菌种对80个供试材料进行抗病性鉴定与评价。基因推导在温室用25个毒性谱不同的小麦条锈菌系于苗期接种30个已知抗条锈病基因载体品系及对照铭贤169、17个国际鉴别寄主和供试品种,根据供试品种和标准品系对不同菌系的侵染型,对农家品种和生产品种进行抗性谱比对分析和系谱分析,解析其可能含有的抗条锈病基因或基因组合及抗性谱,并通过NTSYSpc-2.2软件计算遗传相似系数,以UPGMA法进行聚类分析,将其抗性归类。【结果】供试品种大多具有良好的成株期抗性,除清农1号、清农2号、红壳小麦(2)在成株期表现感病,兰天3号、兰天4号、兰天6号等20个品种在成株期表现慢锈性外,其他品种均表现中抗至免疫的抗性水平。品种抗性多由全生育期抗性、部分由成株抗性提供。甘肃生产品种中抗病基因以Yr9Yr24Yr26为主,有的还含有其他未知抗条锈病基因。其中,兰天1号、兰天14号、兰天17号、兰天21号、清农4号等含Yr9;兰天24号、中梁04335、天选51号可能含Yr24;兰天17号、兰天23号、兰天25号、中梁17号、中梁04260、天选43号、天选48号可能含Yr26。农家品种中有19份材料含有未知抗条锈病基因,其余21份材料不能确认含已知抗病基因Yr1Yr2Yr4Yr6Yr7Yr8Yr40,可能含有未知基因。聚类分析发现,甘肃生产品种大都抗性谱较宽,遗传相似性较高;40份材料的抗条锈性相似系数范围在0.30—1.00,在抗性相似系数为0.70水平上可分为3大类,其中兰天15号单独聚为1类,清农1号和清农2号聚为1类,其余37份材料聚为1大类。农家品种抗性谱宽窄不一,显示出遗传多样性水平较高;40份材料的抗条锈性相似系数范围在0.38—1.00,在抗性相似系数为0.70水平上可分9大类。【结论】供试品种均有良好的抗条锈性,相对于甘肃南部生产品种,供试的农家品种更具丰富的遗传多样性和有效抗条锈病基因,可作为抗源在育种中加以利用。
    氟唑活化酯对黄瓜抗枯萎病的诱导作用
    石延霞,徐玉芳,谢学文,柴阿丽,王微微,李宝聚
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3848-3856.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.007
    摘要 ( 291 )   HTML ( 1 )   PDF (1656KB) ( 327 )   收藏
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    【目的】诱导抗病剂可以诱导寄主植物的系统抗病性作用,具有持效性和广谱性的特点,研究旨在明确新型诱导抗病剂氟唑活化酯(fluoro-substituted benzothiadiazole derivatives,FBT)对黄瓜抗枯萎病的诱导作用,为该化合物的诱导抗病性机理的深入研究提供参考。【方法】利用50 mg·L-1 FBT在黄瓜苗期移栽前3—4片真叶时喷雾诱导1次,3 d后移栽定植于含有黄瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum Owen)的土壤中,缓苗后以叶面喷雾的方式进行第2次诱导,之后每隔7 d喷雾诱导1次,共诱导3次,对照诱导抗病剂苯并噻二唑(BTH)也采用同样的诱导方法,对照杀菌剂70%甲基硫菌灵可湿性粉剂1 500倍液则采用灌根施药,通过调查病情指数以评价其对枯萎病的抗病作用;研究FBT对枯萎病菌侵染黄瓜的影响,将供试黄瓜催芽至0.5 cm胚根后,浸泡于50 mg·L-1 FBT中胚根诱导1次,待播种后黄瓜生长至2片子叶期开始第2次诱导,以后每隔7 d诱导1次,共诱导3次,第3次诱导后24 h灌根接种黄瓜枯萎病菌,并于接种后1、3、5、7、9、11、14、16、20、24、29 d分别取黄瓜根组织,于冰水中清洗,利用酸性品红染色技术评价FBT诱导黄瓜后对枯萎病菌侵染的影响,利用Maule反应和甲苯胺蓝染色技术评价FBT对黄瓜根组织中木质素和酚类物质的沉积情况的影响,利用分光光度-比色法测定FBT诱导黄瓜后根组织中富含羟脯氨酸糖蛋白(HRGP)及β-1,3-葡聚糖酶活性,以分析FBT诱导黄瓜后根组织抗病性变化情况。【结果】诱导抗病性表达发现,50 mg·L-1的FBT对黄瓜抗枯萎病的诱导效果可达62.01%,高于对照诱导抗病剂BTH和杀菌剂70%甲基硫菌灵可湿性粉剂的防治效果。FBT诱导后的黄瓜在接种后7 d开始有枯萎病菌的侵染,此时未诱导只接种的黄瓜根组织因受枯萎病菌侵染,已经出现大量菌丝及孢子,FBT的诱导增强了寄主的抗病性反应,从而抑制了病原菌的侵染。同时经FBT诱导后4 d未接种及诱导后接种两个处理的根组织中具有大量褐色木质素沉积,尤其是根表皮细胞壁及韧皮部木质素沉降量明显,表现深褐色。对酚类物质的观察发现,在FBT诱导后2 d开始出现酚类物质沉积,诱导后4和6 d时,根组织中荧光信号较强,酚类物质沉积量较大,诱导后8 d时,根组织中荧光信号消失,酚类无明显沉积,木质素和酚类物质积累量的增加,以达到增强细胞壁的抗性,抵御病原菌的侵染的作用。在FBT诱导后1 d抗病相关蛋白HRGP和β-1,3-葡聚糖酶活性也明显增强,并一直保持在较高水平,为抵御病原菌侵染做准备。【结论】FBT诱导黄瓜产生了对枯萎病的抗病作用,同时黄瓜根组织通过次生代谢物质沉积量的增加及抗病相关蛋白活性增强,达到增强寄主根组织细胞壁的抗性,从而抵御病原菌的侵染,是具有发展前途的新型诱导抗病剂。
    橘小实蝇幼虫解毒酶系基因应对高效氯氰菊酯胁迫的组织特异性表达
    申光茂,王晓娜,黄勇,豆威,王进军
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3857-3865.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.008
    摘要 ( 205 )   HTML ( 1 )   PDF (519KB) ( 266 )   收藏
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    【目的】基于橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)转录组数据,系统分析橘小实蝇幼虫解毒代谢酶系基因在受到高效氯氰菊酯持续胁迫时的表达模式,鉴定其中起主要作用的基因,并探讨这些基因组织差异表达的生物学意义。【方法】利用qPCR技术检测橘小实蝇幼虫受到高效氯氰菊酯持续胁迫后,30个解毒代谢酶系(GSTs、P450s、CCEs)基因在整虫、中肠以及脂肪体的表达水平变化情况。【结果】在高效氯氰菊酯持续胁迫作用下,橘小实蝇8个GSTs基因中,其mRNA表达量出现明显上调的主要是Delta家族的4个基因,它们在中肠和脂肪体均出现了5.6—32.5倍的过量表达,而其他家族的GSTs基因经高效氯氰菊酯胁迫后没有出现明显的应激反应。同时,Delta家族的GSTs基因虽然在中肠和脂肪体对药剂胁迫有积极的响应,但是它们的表达在整虫却没有明显的变化。6个CCEs基因在整虫中出现一定程度的上调,其中α-E3基因的表达量上调了4.1倍,但是这些基因在中肠和脂肪体均没有出现上调的情况。16个P450s基因的定量分析结果表明,有多个P450s基因的mRNA的表达出现了上调,且大部分基因属于CYP4和CYP6两个家族。其中,CYP4家族中出现明显上调反应的主要有CYP4D47(中肠)、CYP4E9(整虫、脂肪体)和CYP4P5(整虫、脂肪体)。CYP4AD1的表达量在中肠和脂肪体均有一定程度的上调,而在整虫中没有变化。另外,CYP4S18CYP4AC4没有出现应激表达或者表达量的变化不明显。CYP6家族中,CYP6A48CYP6A41在脂肪体的表达量显著上调,分别提高了18.0和9.6倍,CYP6G6CYP6A50在脂肪体的表达量也有一定程度的上升,而CYP6EK1的表达量虽然在整虫提高了4.8倍,但是在中肠和脂肪体并没有明显的变化。其他家族的P450s基因,如CYP12C2CYP9F6CYP12N1CYP309B1等基因的表达量经高效氯氰菊酯胁迫后在脂肪体中也出现了显著的上调,而CYP317B1的表达量在药剂压力下并没有明显的变化。【结论】橘小实蝇幼虫在应对高效氯氰菊酯胁迫时,体内的解毒代谢酶系基因集中在中肠和脂肪体高水平表达,但存在整体保持平衡的现象,推测橘小实蝇在应对杀虫剂的持续胁迫时,存在趋于平衡的能量分配策略,即通过提高能量的利用效率,减少在抵御外源杀虫剂伤害时额外能量的消耗。这种可以避免出现适合度代价的策略可能是昆虫应对环境压力的一种重要适应机制。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    中国两大优势产区小麦重金属镉含量调查与膳食暴露评估
    陆美斌,陈志军,李为喜,胡学旭,李静梅,王步军
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3866-3876.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.009
    摘要 ( 167 )   HTML ( 1 )   PDF (1150KB) ( 525 )   收藏
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    【目的】分析中国两大小麦优势产区小麦重金属镉的污染水平和特点,明确不同消费人群食用小麦引起的镉膳食暴露风险,以期为中国农产品质量安全监管提供科学依据。【方法】在中国黄淮海和长江中下游两大小麦优势产区的8个省(市)采集2013年收获的小麦样品393份,利用低温消解进行前处理,通过石墨炉原子吸收分光光度计测定全部小麦样品中镉浓度,分析不同区域不同品种小麦镉的含量差异。结合中国不同消费人群的小麦消费数据和体重信息,利用非参数概率方法对小麦镉的膳食暴露量进行评估。【结果】中国两大小麦优势产区的小麦镉含量均值为(0.032±0.051)mg·kg-1,97.5%的小麦样本镉含量低于国家限量要求。长江中下游优势产区的小麦镉含量均值为(0.060±0.091)mg·kg-1,黄淮海优势产区的小麦镉含量均值为(0.024±0.025)mg·kg-1,长江中下游小麦优势产区的小麦镉含量水平显著高于黄淮海小麦优势产区的小麦镉含量水平,不同品种、同一品种的小麦镉含量也存在一定的差异。中国不同消费人群对于小麦镉的膳食暴露风险不同,总体表现为:农村高于城市,低龄高于高龄,18岁以下的消费人群呈现女性高于男性,18岁以上的消费人群则呈现男性高于女性的特点。中国不同消费人群对于小麦镉的平均暴露量为国际食品添加剂联合专家委员会(JECFA)推荐的PTMI(暂定每月耐受摄入量:25 μg·kg-1 bw)的9.0%—16.8%,P97.5百分位数暴露量为PTMI的28.9%—53.8%,暴露量最高值出现在4—7岁女童,暴露量最低值出现在60—70岁女性。中国城市消费人群对于小麦镉的膳食暴露风险表现为:低龄高于高龄,男性高于女性,但60—70岁的城市消费人群中女性偏高于男性,并且城市女性消费人群中14—18岁和45—60岁两个年龄段的暴露量偏低,中国城市消费人群对于小麦镉的平均暴露量为PTMI的7.3%—13.1%,P97.5百分位数暴露量为PTMI的23.4%—42.2%,暴露量最高值出现在4—7岁男童,暴露量最低值出现在14—18岁女性。中国农村消费人群对于小麦镉的暴露量呈现与全国类似的规律,平均暴露量为PTMI的9.6%—17.9%,P97.5百分位数暴露量为PTMI的30.9%—57.4%,暴露量最高值出现在4—7岁女童,暴露量最低值出现在60—70岁女性。【结论】中国黄淮海小麦优势产区和长江中下游小麦优势产区的小麦受到的重金属镉污染程度较轻,区域间和品种间差异都较为明显。中国不同消费人群对于小麦镉的膳食暴露风险不同,食用这些区域生产的小麦引起的镉暴露量较低,且风险在可接受的水平。
    基于数字图像技术的冬油菜氮素营养诊断
    魏全全,李岚涛,任涛,王振,王少华,李小坤,丛日环,鲁剑巍
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3877-3886.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.010
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    【目的】利用田间氮肥梯度试验探讨数字图像技术对冬油菜氮素营养无损评估预测的可行性,明确该技术的最佳数码参数和方程模型,为数字图像技术进行冬油菜氮素无损诊断提供依据。【方法】2013—2014年在湖北省武穴市开展不同施氮处理田间试验,以冬油菜为试验材料,设置不同氮素水平(0、90、180、270和360 kg·hm-2),分别于六叶期、十叶期、蕾薹期和开花期,利用数码相机获取冠层数字图像数据,同时采集植株样品分析其生长特征值,研究其相关性并建立氮素营养参数的方程模型。利用2014—2015年独立氮肥水平试验,对上述方程模型拟合精度进行验证并绘制1﹕1线性关系图。【结果】数字图像红光值(R)、红光标准化值(NRI)和绿光与蓝光比值(G/B)与冬油菜氮营养状况常规诊断指标地上部生物量、叶片氮浓度和叶绿素浓度等呈负相关关系,而绿光值(G)、蓝光值(B)、绿光与红光比值(G/R)、蓝光与红光比值(B/R)、绿光标准化值(NGI)和蓝光标准化值(NBI)则与上述指标呈正相关关系,红光标准化值(NRI)与其他数码参数相比能更好地表征冬油菜的氮素营养状况,蕾薹期红光标准化值NRI与氮肥用量、地上部生物量、叶片氮浓度、叶绿素浓度、氮素吸收量和氮营养指数之间的关系可分别用线性方程y(t·hm-2)=-8.003x+2.706、y(t·hm-2)=-106.072x+38.200、y(g·kg-1)=-692.99x+ 261.84、y(mg·g-1)=-12.750x+5.665、y(kg·hm-2)=-4087.416x+1414.274和y=-27.198x+9.812来表达,其相关性达到极显著水平。2014—2015年独立试验模型检验结果表明,叶片氮浓度、叶绿素浓度和氮营养指数实测值与预测值的决定系数R2分别为0.917**、0.746**和0.953**;均方根误差RMSE分别为0.821、0.330和0.228;相对误差RE %分别为26.32%、28.57%和28.39%,模型预测精度较好。【结论】数字图像技术可以用于冬油菜氮素营养的评估预测,评估时期为蕾薹期(包括)之前均可,最佳预测参数为红光标准化值NRI,参数的最佳方程模型为直线方程函数。
    园艺
    苹果部分种质资源分子身份证的构建
    高源,刘凤之,王昆,王大江,龚欣,刘立军
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3887-3898.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.011
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    【目的】以国家果树种质兴城梨、苹果圃保存的131份苹果地方品种、育成品种及其野生近缘种为试材,利用TP-M13-SSR标记构建苹果种质分子身份证。【方法】基于TP-M13-SSR指纹图谱,筛选可以将苹果种质区分的引物组合,并对其等位基因进行编码建立种质分子身份证。【结果】(1)从131份材料中随机选取两份材料,对第一次PCR条件进行优化和引物筛选,从32对合成引物中筛选出16对稳定性高和重复性好的TP-M13-SSR引物用于131份苹果属植物指纹图谱构建。(2)16对SSR引物在供试种质间共检测出等位基因326个,每对引物平均检测到等位基因数为20.3个。CH05d04对种质扩增的等位基因数最多为49个,位点期望杂合度最高为0.878;其次是CH01f07a为48个。利用PopGen32软件计算引物的多态性信息含量,16对引物的平均多态性信息含量为0.7558。16对SSR引物可区分供试苹果种质资源数量从11份到71份不等,平均每对SSR引物可区分49份苹果种质,区分率为8.09%—52.21%。其中对苹果种质区分率最高的是CH01f07a,最低的为BGT23b。(3)根据引物扩增的多态性信息含量和对苹果种质的区分率,将两者均较高的引物CH05d04、CH01f07a、CH03d07、CH04e03、CH04h02和CH04g07两两组合,CH04h02和CH01f07a引物组合分辨率最高,可以区分120份苹果种质。继续增加组合中引物数量,在增加到3对引物时,即可将全部苹果种质区分开来。(4)把可以将全部供试苹果种质资源材料全部区分的3对核心引物CH04h02、CH05d04和CH01f07a获得等位基因按照从大到小的顺序排列,并用阿拉伯数字从01开始赋值;将每份材料在3个位点获得的等位基因按照赋值数字编码获得每份供试材料独有的字符串,利用条码技术将每对引物的分子身份证转化成可被机器快速扫描的条码分子身份证。【结论】依据引物扩增的多态性信息含量和对苹果种质的区分率,筛选核心引物组合,区分全部供试苹果地方品种、育成品种及其野生近缘种质资源,并基于指纹图谱构建其可被机器快速识别的分子身份证,使每份种质具有可辨的分子身份证,达到利用最少、最特异引物区分最多苹果种质的目的。
    核桃种子油体发育及不同品种种子子叶油体特征差异分析
    陈虹,潘存德,王蓓,肖真真,胡渊,胡国俊
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3899-3909.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.012
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    【目的】通过观察不同核桃品种种子油体发育过程,分析其成熟期子叶油体特征,旨在寻找核桃种子油体合成的起始时间及发生位置,了解不同品种种子在子叶油体特征上的差异及其与含油率间的关系,加深对新疆早实核桃品种种子细胞超微结构的认识。【方法】以新疆早实核桃品种‘温185’和‘新新2号’为试验材料,采用索式脂肪测定仪检测核桃种子脂肪含量,并运用透射电子显微镜技术观察种子发育进程中细胞器的发育消解及油体发育过程。【结果】花后30 d,核桃种子胚中开始存在单独的细胞,各细胞壁之间界限清晰;单独细胞中开始形成各种细胞器。花后50 d,细胞内的细胞器更为丰富,同时内质网数量不断增多,且以条状为主。花后60 d,内质网两端开始膨胀增厚,零星出现油体,随后种子胚中的油体数量不断增加直至成熟。细胞中的内质网数量于花后90 d开始减少,其余各种细胞器于花后110 d开始消解。花后120 d,细胞被油体和蛋白体填满。子叶细胞中的油体积累滞后于胚中的油体积累,花后60 d才开始形成单独细胞且细胞内已出现各种细胞器,同时子叶细胞中的内质网已开始膨胀增厚。至花后80 d,内质网才开始分泌小泡,形成油体,晚于胚20 d。成熟期核桃种子子叶细胞完全被油体和少量蛋白体充实,油体呈椭球体或不规则多面体,较少为球体,且油体个体间的形态与大小特征存在较大差异。种子含油率相对较高的‘温185’子叶贮藏细胞内油体数量较种子含油率相对较低的‘新新2号’少,但其直径和截面积之和却较大,且在两个品种间分别存在极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)差异。【结论】核桃种子胚和子叶中的油体主要发生于内质网,在花后60 d开始积累,且子叶中油体的积累滞后于胚,二者不具有同步性。成熟后种子子叶贮藏细胞内油体直径大小和截面积之和是导致‘温185’与‘新新2号’种仁含油率产生差异的内在主要因素。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    酿酒酵母菌对绵羊瘤胃上皮细胞β-防御素-1(SBD-1)基因表达的影响
    金鑫,张曼,范燕茹,王佩,杨银凤
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3910-3918.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.013
    摘要 ( 165 )   HTML ( 1 )   PDF (2282KB) ( 362 )   收藏
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    【目的】探索益生性酿酒酵母菌对绵羊瘤胃上皮细胞β-防御素-1(sheep beta-defensin-1, SBD-1)表达的调节作用,为在分子水平上揭示益生菌对防御素的调控机理提供一定的理论基础及依据。【方法】首先将新鲜的绵羊瘤胃组织用PBS和抗生素处理后进行瘤胃上皮细胞原代培养,当原代细胞数量长到细胞培养瓶的85%以上时,将细胞传于12孔板用于细胞刺激试验。同时将活化并纯化后的酿酒酵母菌25℃、180 r/min有氧培养48 h后,进行5次平行平板计数试验,根据平板计数的数据处理方法,得到浓度为5.2×108 CFU·mL-1的酿酒酵母菌液,再通过倍比稀释把所得菌液依次稀释成浓度为5.2×107、5.2×106、5.2×105、5.2×104 CFU·mL-1的菌液,用以上不同浓度(5.2×104 —5.2×108 CFU·mL-1)的酿酒酵母菌对体外培养的绵羊瘤胃上皮细胞分别进行不同时间(2、4、8、12、24 h)的刺激,并设置对照组用DMEM/F12培养基代替酿酒酵母菌。然后提取总RNA,逆转录为cDNA后,利用实时荧光定量PCR技术和酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测瘤胃上皮细胞中SBD-1表达差异。最后用SAS 9.2软件对数据进行相关差异性分析。【结果】荧光定量PCR结果表明,在各时间组内SBD-1 mRNA的表达量随着菌液浓度的增加均呈先升高后降低的趋势,当菌液浓度为5.2×107 CFU·mL-1时表达量达到最大,并与对照组和其他浓度组相比差异极显著(P<0.01)。当菌液浓度一定时,SBD-1 mRNA的表达量先是随着刺激时间的延长而呈上升趋势,刺激时间为12 h时SBD-1 mRNA表达量达到峰值,之后呈下降趋势。因此,当浓度为5.2×107 CFU·mL-1的菌液刺激瘤胃上皮细胞12 h后,SBD-1基因的表达量达到最高,且与此浓度下其他时间组的表达量相比差异极显著(P<0.01)。ELISA检测结果显示,SBD-1蛋白表达趋势与SBD-1 mRNA检测结果基本一致。不同浓度的菌液分别刺激绵羊瘤胃上皮细胞2、4、8、12、24 h后均能提高共培养上清中SBD-1蛋白的表达,且与对照组相比存在极显著差异(P<0.01)。在菌液浓度为5.2×107 CFU·mL-1刺激瘤胃上皮细胞12 h后SBD-1蛋白分泌水平达到最高,与此浓度下各时间组相比差异极显著(P<0.01)。【结论】酿酒酵母菌能够提高绵羊瘤胃上皮细胞SBD-1的表达,且菌液浓度为5.2×107 CFU·mL-1刺激瘤胃上皮细胞12 h后,SBD-1的表达量达到最高。
    鸡mir-1658前体基因多态性分析
    耿立英,张传生,赵书雨,陈娟,巩元芳,刘铮铸,朱文进,李祥龙
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3919-3930.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.014
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    【目的】研究鸡gga-mir-1658前体区基因遗传变异/单倍型及其在品种间的分布,分析其对microRNA二级茎环结构和靶基因选择的影响,旨在筛选其中具有潜在生物学功能的变异位点,为进一步揭示其对gga-mir-1658基因表达调控的影响及表型效应奠定基础。【方法】根据鸡gga-mir-1658基因组序列(GenBank登录号:NR_035151.1)设计一对特异性引物,采用PCR产物直接测序的方法,对太行鸡(95只)、北京油鸡(83只)和来航鸡(42只)3个鸡种220只个体的gga-mir-1658基因前体区进行多态性检测。使用DNAman、MEGA和mfold软件进行pre-gga-mir-1658基因组序列的比对分析和二级结构模拟。通过SHEsis软件和Haploview软件进行配对连锁不平衡分析和单倍型分析。使用miRanda软件对gga-mir-1658的靶基因及其复合物自由能变化进行预测分析。【结果】在pre-gga-mir-1658基因共发现6个变异位点,其中次要等位基因频率≥5%位点有g.28 C>G、g.31 C>T、g.70 G>A和 g.71 G>–,4个变异位点均定位于gga-mir-1658基因成熟体的种子区。遗传变异特征分析显示,g.70 G>A 位点表现为低度多态(PIC<0.25),其余3个位点均表现为中度多态(0.25<PIC<0.50)。适合性检验表明,除了来航鸡的g.31 C>T、g.71 G>–位点、太行鸡的g.71 G>–位点以及北京油鸡的g.70 G>A位点之外,其他变异位点在各鸡种均处于哈代-温伯格平衡状态(P>0.05)。连锁不平衡和单倍型分析表明,各突变位点之间存在弱连锁平衡;从3个品种鸡中共检测到11种单倍型,其中H1(C C G –)和H11(G T G G)是群体的优势单倍型,频率均大于25%。生物信息学分析表明,种子区的突变可影响gga-mir-1658基因前体二级结构的空间构型和自由能,其中H6单倍型突变体的自由能最高(41.00 kcal·mol-1),H2和H5单倍型突变体的自由能最低(35.70 kcal·mol-1);群体的优势单倍型H1和H11突变体的自由能分别为-36.10和40.04 kcal·mol-1。gga-mir-1658基因不同单倍型成熟体种子区序列存在差异,在gga-mir-1658-5p存在“AUACCAU”、“AUACCAC”2种种子区序列,gga-mir-1658-3p共有“AACUCUG”、“AGCUGUG”、“AACUGUG”和“AGCUCUG”4种种子区序列。针对gga-mir-1658的预测靶基因的生物信息学分析显示,它们主要在基因表达调控、细胞凋亡、免疫系统的发育和B细胞激活等基本生物学过程中显著富集;此外,种子区变化可以影响gga-mir-1658成熟体对靶基因的选择。【结论】(1)gga-mir-1658基因种子区存在4个具有潜在生物学功能和表型效应的突变位点,可组成11种单倍型,其中H1(C C G –)和H11(G T G G)在北京油鸡、太行鸡和来航鸡为优势单倍型。(2)种子区突变影响gga-mir-1658基因前体二级结构的稳定性和靶基因的选择,可能是具有潜在表型效应的重要功能位点。
    动物尿液中苯乙醇胺A胶体金快速检测方法的建立
    聂雯莹,罗晓琴,李金超,李行,吴广,王琳琛
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3931-3940.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.015
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    【目的】苯乙醇胺A为一种新型违禁添加剂,目前的检测方法繁琐耗时,故建立动物尿液中苯乙醇胺A胶体金免疫层析快速检测方法。【方法】通过苯乙醇胺A与溴代戊醛发生亲核取代反应,制备得到苯乙醇胺A半抗原,将苯乙醇胺A半抗原与载体蛋白偶联得到免疫原和包被原,经TNBS法测定半抗原与载体蛋白偶联比。用免疫原免疫BALB/c小鼠,制备特异性单克隆抗体,采用间接竞争ELISA方法测定单克隆抗体的灵敏度。选取与苯乙醇胺A结构类似的13种同类药物利用间接竞争ELISA方法进行单克隆抗体特异性的测定,计算交叉反应率。并通过胶体金、单克隆抗体-胶体金标记物、结合物释放垫、反应膜、样品吸收垫的制备以及试纸条的组装,建立了动物尿液中苯乙醇胺A胶体金快速检测方法,测定试纸条的检测限、假阳性率、假阴性率以及与ELISA方法的检测猪尿样品结果比较,验证试纸条的准确度,其中ELISA方法的标准品浓度分别为0、0.1、0.3、0.9、2.7、8.1 μg·L-1,对猪尿样品的最低检测限为0.5 μg·L-1,回收率为75%—105%。【结果】苯乙醇胺A半抗原制备结果显示从苯乙醇胺A的氨基端引入末端代醛基的连接臂,得到苯乙醇胺A衍生物,即苯乙醇胺A半抗原。TNBS法测定结果显示苯乙醇胺A-BSA和苯乙醇胺A-OVA成功偶联,苯乙醇胺A半抗原-BSA偶联比为11.38,苯乙醇胺A半抗原-OVA偶联比为10.66。间接ELISA检测结果显示MC-73杂交瘤细胞株的上清效价为1﹕2×103,腹水效价为1﹕5×107,较MC-33和MC-29的效价高,抗苯乙醇胺A单克隆抗体对苯乙醇胺A的IC50为0.365 μg·L-1,较MC-33和MC-29的IC50低,得到MC-73单克隆抗体腹水灵敏度最高。苯乙醇胺A单克隆抗体与克仑特罗、莱克多巴胺和沙丁胺醇等共13种苯乙醇胺A的同类化合物的交叉反应率均小于1%,试纸条检测限为5 μg·L-1,假阳性率为0,假阴性率为0。检测实际动物尿液样品时,试纸条与ELISA测定结果没有差异。【结论】成功研制出灵敏、特异、简便、快速的苯乙醇胺A胶体金免疫层析试纸条,可直接检测动物尿液,无需样品前处理,反应只需5 min即可得到检测结果。适合中国基层兽药检测实验室和企业大批量样品集中筛查及现场检测。
    研究简报
    小麦新品种周麦23号的遗传构成分析及其特异引物筛选
    邹少奎,殷贵鸿,唐建卫,韩玉林,李楠楠,李顺成,黄峰,王丽娜,张倩,高艳
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3941-3951.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.016
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    【目的】探讨亲本对黄淮麦区小麦新品种周麦23号的遗传贡献和周麦23号的遗传构成并筛选出其特异引物,用于检测周麦23号的品种真实性。【方法】利用覆盖小麦21条染色体的340个SSR标记对周麦23号及其亲本周麦13号、新麦9号进行简单重复序列(SSR)标记分析,解析亲本的遗传物质在周麦23号中传递频率和遗传贡献率。同时可以筛选到若干个周麦23号不同于任一亲本的引物,利用周麦23号的姊妹系、衍生品种对这些特异标记进行二次筛选,最终选择1-2个周麦23号的特异引物,并利用黄淮麦区的主推品种周麦22号、济麦22、矮抗58、郑麦366等14份材料对最终筛选的特异引物进行验证。【结果】双亲周麦13号和新麦9号对周麦23号的遗传贡献差异较大,周麦13号对周麦23号的遗传贡献率为63.04%,远高于新麦9号对周麦23号的遗传贡献率(36.96%)。双亲遗传物质在周麦23号的选育过程中发生了偏分离现象。在不同基因组和染色体水平上,亲本对周麦23号的遗传贡献率变化较大,母本周麦13号对周麦23号的遗传贡献率范围分别在23.1%(1B)—100% (4A、6A、3B、4B、6B、4D);父本新麦9号对周麦23号的遗传贡献率范围在0(4A、6A、3B、4B、6B、4D)—76.9%(1B)。从147个多态性标记中鉴定出周麦23号的7个特异位点,即Xwmc344Xbarc84Xwmc326Xwmc468Xwmc479、Xgwm428和Xcwm65。通过二次筛选得到1个周麦23号的特异引物Xcwm65,可用于鉴定周麦23号与黄淮麦区小麦品种的特异性,同时可以用于区分周麦23号的部分姊妹系(除A4、A5和A6以外)及其大部分衍生品种(除B7、B8和B12以外)。【结论】明确了2个亲本对周麦23号的遗传贡献率,掌握了周麦23号的遗传构成并绘制了基因型图,同时筛选出1个周麦23号的特异引物Xcwm65,可用于鉴定周麦23号的真实性。
    大喇叭口及灌浆期倒伏对夏玉米产量损失的研究
    李树岩,马玮,彭记永,陈忠民
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3952-3964.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.017
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    【目的】研究不同生育时期和倒伏类型对夏玉米干物质积累、产量及产量构成因素的影响,定量评估倒伏对夏玉米造成的产量损失。【方法】以浚单20为试验材料,开展2个生长季夏玉米倒伏田间控制试验,分别在大喇叭口期和灌浆期进行不同类型人工倒伏模拟。大喇叭口期倒伏处理为:轻度根倒伏(BR1)、重度根倒伏(BR2)、低节位茎倒伏(BSL)和高节位茎倒伏(BSH);灌浆期倒伏处理分别为:轻度根倒伏(FR1)、重度根倒伏(FR2)、低节位茎倒伏(FSL)和高节位茎倒伏(FSH)。研究倒伏后夏玉米的叶面积指数、干物质量、产量及产量构成因素(穗长、穗粗、秃尖率、穗粒数和百粒重)的变化,计算表征玉米受害程度的相对损失率。【结果】倒伏会显著降低叶面积指数,其中灌浆期茎倒伏损失率最大,成熟期叶面积指数较对照分别降低38.9%(FSL)和50.7%(FSH)。倒伏后地上部干物质积累量减少,除灌浆期轻度根倒伏(FR1)外,其他时期及类型倒伏总干物质积累量均显著降低 (P<0.05),其中灌浆期茎倒伏处理干物质积累量降低最显著,乳熟后期总干物质积累量不增反降,分别较对照降低34.9%(FSL)和46.8%(FSH)。同时,倒伏影响干物质在茎、叶和穗中的分配,茎、叶干物质量所占比例增加,穗干物质量比例降低,其中灌浆期茎倒伏茎秆干物质量比例显著增高,较对照提高9.2%(FSL)和3.7%(FSH),穗干物质量显著降低,较对照减少9.9% (FSL)和7.0%(FSH)(P<0.05)。倒伏使穗变短、变细,秃尖增加。灌浆期倒伏穗长显著缩短,比对照短3—4 cm,穗粗显著降低(P<0.05),2年试验中除FSL(2012年)处理外,灌浆期倒伏的秃尖率均显著高于对照(P<0.05),大喇叭口期倒伏秃尖率与对照差异不显著, 其中FSH(2011年)处理秃尖率最高,达27.4%。倒伏灾害同时影响穗粒数和百粒重,倒伏后均表现出减少趋势,与产量的相关系数分别为0.729和0.842(P<0.01)。受2年试验条件差异影响,2011年各倒伏处理的穗粒数显著低于对照,2012年仅灌浆期茎倒伏与对照差异显著。倒伏影响百粒重,其中灌浆期处理最显著(P<0.05)。穗粒数和百粒重与产量显著相关,相关系数分别为0.729和0.842(P<0.01)。倒伏显著降低产量,除大喇叭口期轻度根倒伏BR1外,其他倒伏处理的产量均显著低于对照(P<0.05)。大喇叭口期倒伏BR2、BSL和BSH产量损失率2年平均分别为13.9%、27.9%和27.1%;灌浆期倒伏FR1、FR2、FSL和FSH产量损失率,2 年平均分别为29.0%、38.4%、45.0%和48.3%。【结论】相同倒伏类型,灌浆期倒伏较大喇叭口期倒伏影响更大;在同一生育时期,茎倒伏比根倒伏影响更明显,但茎倒伏高、低节位处理之间产量损失差异不显著。各倒伏处理的产量损失表现为灌浆期茎倒伏最高,大喇叭口期根倒伏最低。
    ‘瑞都香玉’葡萄果实挥发性成分在果实发育过程中的变化
    张克坤,王海波,王孝娣,史祥宾,王宝亮,郑晓翠,刘凤之
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3965-3978.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.018
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    【目的】早熟、具有玫瑰香味的鲜食葡萄具有较广阔的市场前景,了解各类香气组分及相关代谢途径在果实发育过程中的变化规律,把握香气组分形成的关键时期,为早熟葡萄品种品质调控技术的提出提供理论依据。【方法】以‘贝达’嫁接的4年生早熟葡萄品种‘瑞都香玉’为试材,使用顶空固相微萃取结合气相色谱与质谱联用技术,测定在幼果发育期(花后第3周)至过熟期(花后第12周)果实中挥发性组分的变化。根据各组分的变化探究相关代谢途径的更替,并利用主成分分析确定发育阶段与各类香气组分间的关系。【结果】根据可溶性固形物及可滴定酸含量的变化可以确定‘瑞都香玉’葡萄在花后第5周即可进入果实转色/软化期,花后第9周进入果实成熟期。里那醇、橙花醇、香叶醇、香茅醇、萜品醇等主要呈香型萜烯类组分峰值出现的时期不同,橙花醇、香叶醇含量在成熟初期达到最大值,里那醇、萜品醇含量在成熟中期达到峰值,香茅醇含量在成熟期具有波动性。E-2-己烯醛、己醛为成熟期主要的C6化合物,其含量在转色期以后即可达到峰值,成熟期时含量降低;Z-3-己烯醛主要出现在幼果发育期,转色期时含量处于较低水平。β-紫罗兰酮、大马士酮等降异戊二烯衍生物及苯甲醛等芳香族化合物在成熟期时含量处于较低水平或消失。综合各挥发性组分的含量变化可得,萜烯类组分在各发育期均有积累,过熟期含量降低;酯类物质集中出现在幼果发育期,成熟初期含量有所升高;醛酮类物质集中出现在转色初期;C6化合物在转色期有不同程度的升高,成熟期后含量有减少趋势;醇类物质在转为成熟期后含量开始减少;芳香族化合物集中在转色期以前;酸类物质在转为成熟期后有所增加。转色期以前为酯类物质、芳香族化合物变化的关键时期,转色期为醛酮类物质变化的关键时期,转色期至成熟期为成熟期特征萜烯类物质、C6化合物、酸类物质变化的关键时期。【结论】果实发育早期亚麻酸裂解途径Z-3-己烯醛支路活跃,进入转色期后,脂肪酸代谢其他支路与萜烯类物质合成路径活跃性增强;成熟期发育过程中,主要香气成分的积累都有减弱,转色期转为成熟期时为果实香型形成的关键时期。‘瑞都香玉’主要呈香型萜烯成分的积累具有差异性,里那醇、萜品醇含量在成熟期仍有增加,综合考虑C6组分与萜烯类成分的变化,果实香气成熟期稍晚于生理成熟期,适当延迟采收有助于其特征香型的形成。
    过氧化氢改性苹果渣膳食纤维的研究
    耿乙文,哈益明,靳婧,李庆鹏
    中国农业科学. 2015, 48(19):  3979-3988.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.19.019
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    【目的】研究过氧化氢对苹果渣膳食纤维的改性作用,为提高苹果渣可溶性膳食纤维含量、改善苹果渣理化性质提供一种简单高效、成本低廉的方法。【方法】采用不同pH和浓度的过氧化氢溶液处理果汁厂苹果渣,经醇沉、干燥、粉碎后,制得过氧化氢改性苹果渣。研究pH及过氧化氢浓度对改性苹果渣得率、膳食纤维组成及含量、物理性质及结构特性的影响。其中,膳食纤维组成及含量包括总膳食纤维(Total dietary fibre, TDF)含量、不可溶性膳食纤维(Insoluble dietary fibre, IDF)含量、可溶性膳食纤维(Soluble dietary fibre, SDF)含量,物理性质包括改性苹果渣持水力、膨胀力、持油力、堆积密度、颜色,结构特性包括改性苹果渣热稳定性、超微结构,并检测改性苹果渣中过氧化氢残留量。【结果】(1)过氧化氢溶液的pH对苹果渣理化结构性质具有显著影响。过氧化氢溶液浓度相同时,经酸性(pH 3.8)、中性(pH 7)过氧化氢处理的苹果渣,TDF含量、持水力、膨胀力、持油力均有不同程度的提高,而SDF含量、堆积密度较原果渣无显著变化,颜色变暗。经碱性(pH 11.5)过氧化氢处理的苹果渣,SDF含量显著提高,持水力、膨胀力、颜色等理化性质均得到极大改善,堆积密度增加,TDF含量较未处理苹果渣有所提高。热重及超微分析结果表明,酸性、中性过氧化氢处理后苹果渣热稳定性及超微结构与原果渣相比无明显差异,碱性过氧化氢处理后苹果渣热稳定性下降,超微结构变得紧密平滑。(2)过氧化氢溶液浓度对苹果渣理化结构性质也具有显著性影响。在pH为11.5的碱性条件下,使用不含过氧化氢的溶液处理后,苹果渣理化结构性质与经酸性、中性过氧化氢处理的苹果渣相似。随着过氧化氢浓度逐渐升高,苹果渣SDF含量逐渐增加,SDF含量由3.30%增加到19.02%—28.32%,提高476%—758%,膨胀力、颜色逐渐改善,堆积密度增加,持水力先上升后下降,苹果渣得率、TDF、IDF含量逐渐下降,持油力未得到改善。此外,随着过氧化氢浓度升高,苹果渣结构性质也发生变化,苹果渣热稳定性逐渐降低,结构变得更加松碎。(3)过氧化氢残留量检测结果表明,过氧化氢在处理过程中可完全分解除去,改性苹果渣中无残留。【结论】碱性过氧化氢处理可作为一种清洁高效的提高苹果渣SDF含量并改善苹果渣理化性质的改性方法,改性效果与过氧化氢pH及浓度密切相关。