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当期目录

    2015年 第48卷 第20期 刊出日期:2015-10-20
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    谷子转录因子SiNF-YA6的过表达提高转基因植株对低氮胁迫的抗性
    方广宁,胡利芹,王二辉,薛飞洋,马有志,徐兆师,李连城,周永斌,刁现民,贾冠清,陈明,闵东红
    中国农业科学. 2015, 48(20):  3989-3997.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.001
    摘要 ( 405 )   HTML ( 1 )   PDF (2772KB) ( 12737 )   收藏
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    【目的】核转录因子Y(nuclear transcription factor Y,NF-Y)属于一类广泛存在于真核生物中的转录因子基因家族,参与植物生长发育、胁迫响应等过程,但其参与低氮胁迫响应的研究尚未报道。从抗旱及耐瘠薄的谷子中分离出一个新的NF-Y类转录因子基因SiNF-YA6,对其表达模式和生物学功能进行分析。【方法】通过对谷子低氮处理前后的转录组差异表达谱分析,鉴定出一个受低氮诱导表达明显上调的的NF-Y类转录因子A亚基基因SiNF-YA6。利用DNAMAN和MEGA6.0软件对SiNF-YA6进行系统进化树分析;通过Real-time PCR方法分析SiNF-YA6在不同处理条件下的表达模式;并将SiNF-YA6蛋白进行亚细胞定位;通过SiNF-YA6转化拟南芥,对SiNF-YA6的功能进行鉴定。【结果】SiNF-YA6全长714 bp,编码237个氨基酸,包含一个由62个氨基酸组成的CBF保守域。系统进化树分析结果表明,NF-YA类蛋白家族一共分为6个组,SiNF-YA6属于第5组。SiNF-YA6与一个水稻NF-YA类蛋白(Os03g07880)同源性最高(77.4%)。SiNF-YA6表达模式分析结果显示,SiNF-YA6在受到低氮胁迫时,其表达量显著上调,在处理5 d时,其表达量达到最高,较处理前表达量上调约5倍。同时SiNF-YA6在高盐、干旱、ABA处理条件下的表达量也呈现上升趋势。SiNF-YA6对于SA、GA处理无明显响应。组织特异性表达分析显示,SiNF-YA6主要在谷子的根部表达。蛋白亚细胞定位结果显示,SiNF-YA6主要定位于植物的细胞核及细胞膜上。低氮胁迫抗性试验结果显示,在未处理条件下,SiNF-YA6转基因拟南芥与野生型拟南芥长势无明显差异,但在低氮(总氮含量为1 mmol·L-1)处理条件下,SiNF-YA6转基因拟南芥的总根长及主根长均明显高于野生型拟南芥,鲜重也明显大于野生型植株,并达到显著性差异(P<0.01),表明过表达SiNF-YA6显著提高转基因植物耐低氮胁迫的能力。下游基因表达分析结果显示在SiNF-YA6转基因拟南芥中氮转运相关基因(NRT2.1NRT2.4)的表达量显著提高。同时,SiNF-YA6转基因拟南芥对于高盐与干旱胁迫的抗性与野生型拟南芥无明显差异。【结论】过表达谷子NF-Y类转录因子基因SiNF-YA6通过提高氮转运基因的表达显著提高转基因植株在低氮条件下的抗性。
    TaNHX2大豆的耐盐性分析
    林抗雪,刘修杰,孙石,陈莉,韩天富,侯文胜
    中国农业科学. 2015, 48(20):  3998-4007.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.002
    摘要 ( 194 )   HTML ( 1 )   PDF (1632KB) ( 315 )   收藏
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    【目的】在盐胁迫条件下,通过对转TaNHX2(小麦Na+/H+转运蛋白编码基因)大豆的盐害表型、光合作用强度以及产量相关农艺性状的考察,评估其生产应用潜力,以期获得具有一定应用价值的耐盐大豆新种质。【方法】以实验室前期获得并初步鉴定具有一定耐盐性的转TaNHX2大豆T4代株系为材料,在主茎第二片复叶完全展开时(V3期)进行草丁膦抗性、PCR和RT-PCR检测。选取阳性植株,在主茎第三片复叶完全展开时(V4期)进行NaCl胁迫处理,处理期间观察记录盐害表型;待植株长至初荚期(R3期)测定其光合作用参数;最后,分单株收获已生长至完熟期(R8期)的大豆植株,考察其株高、节数、单株荚数、单株粒数和单株粒重。其中,昌平春播试验点设置0、150和200 mmol·L-1 3个NaCl浓度,北圃场夏播试验点设置0和200 mmol·L-1 2个NaCl浓度,盐害表型观察以及光合作用参数测定只在北圃场试验点进行。【结果】分子鉴定表明外源TaNHX2在转基因后代中成功转录表达,遗传稳定。在无盐胁迫条件下,转基因与受体植株长势相当,叶片大小相似,光合作用强度相近。而在200 mmol·L-1 NaCl溶液胁迫处理下,转基因与受体植株均出现矮化、叶片变小、光合作用强度降低的现象,但与受体植株相比,转基因大豆株系C12、C21和C19的矮化程度较低,叶片较大,光合作用相关参数数值较大,其中株系C12和C21与受体的净光合速率(Pn)差异具有显著性。另外,无盐胁迫条件下,转基因株系与受体品种自贡冬豆各产量相关农艺性状数值相近,而在昌平试验点设置的150和200 mmol·L-1 NaCl溶液胁迫下,转基因株系各农艺性状数值均高于受体对照,其中150 mmol·L-1 NaCl胁迫下,C12、C21和C19的单株粒重,C19的单株荚数与受体差异显著。200 mmol·L-1 NaCl胁迫处理时,株系C12、C21和C19的单株荚数、单株粒数和单株粒重,C12和C19的株高均与受体对照品种存在显著性差异。在北圃场试验点设置的200 mmol·L-1 NaCl胁迫处理下,转基因株系C12、C21和C19的株高、C19的单株粒数和单株粒重与受体对照品种具有显著性差异。【结论】在盐胁迫条件下,与受体对照品种相比,转TaNHX2大豆株系C12、C21和C19盐害程度较低,能维持较强的光合作用和一定的产量,其中株系C19在2个试验点的产量表现均较佳,具有较大的育种应用价值。 
    中国育成黄麻主要品种间的亲缘关系分析
    张加强,陈常理,骆霞虹,金关荣
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4008-4020.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.003
    摘要 ( 214 )   HTML ( 1 )   PDF (1000KB) ( 451 )   收藏
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    【目的】探讨新中国成立以来中国育成黄麻主要品种间的亲缘关系和遗传多样性。【方法】选用1949年以来,在中国有一定的推广面积和具有清晰系谱关系资料记录,以引进或育成的20个长果种和40个圆果种黄麻品种为供试材料,采用亲缘系数与聚类分析的方法,对中国60多年来黄麻生产上历经6次品种更替的主要品种间进行亲缘关系和遗传多样性分析。【结果】在长果黄麻中,20份供试品种共组成190对组合,31.58%存在亲缘关系,COP总和为38.5625,平均为0.0964,表明2/3的品种在系谱上的遗传关系较少;在圆果黄麻中,40份供试品种共组成780对组合,其中50.26%存在亲缘关系,COP平均为0.1179,表明50%的圆果品种存在亲缘关系,有近一半的品种亲缘关系相对较远。圆果黄麻品种间的亲缘关系比长果品种间的遗传相似性更高。聚类分析较直观地反映了新中国成立以来中国育成黄麻主要品种间的亲缘关系和品种演变特点。20份供试长果黄麻品种在欧式距离值0.95处,聚为5个类群。其中,2个国外引进品种各自聚为一个类群,其余18个品种分别以翠绿、广丰长果、巴长4号、马里野生长果等优势亲本聚为不同的大类群与亚类群。40份供试圆果黄麻品种在欧式距离值0.90处,聚为6个类群,除了2个地方品种各自聚为一个类群外,其余38个品种分别以D154、琼山、粤圆1号、卢滨圆果、选46等优势亲本聚为不同的大类群与亚类群。共祖先度分析表明,翠绿、广丰长果、宽叶长果、巴长4号等品种在新中国成立以来中国长果黄麻育种中利用价值很高;D154、卢滨圆果、粤圆1号、JRC-212、选46等品种是对中国圆果黄麻培育贡献较大的骨干亲本。【结论】在黄麻育种中,利用较多的资源是广丰长果、宽叶长果、粤圆1和早期引进的D154、JRC-212等少数骨干亲本,而近年引进的品种资源相对较少,由此导致现有黄麻品种遗传基础狭窄。在以后的育种工作中需加强黄麻种质资源的挖掘和引进,以提高黄麻品种的遗传多样性。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    水稻生产目标产量确定的理论与方法探讨
    邹应斌,夏冰,蒋鹏,谢小兵,黄敏
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4021-4032.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.004
    摘要 ( 467 )   HTML ( 2 )   PDF (625KB) ( 25895 )   收藏
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    【目的】分析探讨水稻生产目标产量确定的理论与方法。【方法】根据2012—2013年在海南澄迈、广东怀集、广西宾阳、湖南长沙和贵州兴义5个地点进行的不同施氮量(不施氮;中氮:161—176 kg·hm-2;高氮:225 kg·hm-2)、不同品种(杂交稻品种两优培九、Y两优1号和常规稻品种黄华占、玉香油占)大田试验的结果,结合国内外相关文献报道进行分析探讨。【结果】大田试验表明,即使同一基因型水稻品种的产量也存在显著或极显著地点间差异。在施氮条件下(中氮和高氮),各试验地点的平均产量以兴义点最高(两优培九:13.20—13.54 t·hm-2,Y两优1号:13.50—13.78 t·hm-2,黄华占:11.26—11.42 t·hm-2,玉香油占:11.32—11.45 t·hm-2),其次为长沙、澄迈、宾阳,而怀集点最低(两优培九:6.66—6.71 t·hm-2,Y两优1号:6.96—7.20 t·hm-2,黄华占:6.96—7.11 t·hm-2,玉香油占:7.35—6.86 t·hm-2)。同样,各试验地点的平均基础地力产量(不施氮处理)也是以兴义点最高(10.52 t·hm-2),其次为长沙、澄迈、宾阳,怀集点最低(4.53 t·hm-2)。水稻施肥产量(YF)极显著地依赖于基础地力产量(YS),中氮和高氮条件下的回归方程分别为YF﹦0.814YS3.337R2﹦0.824)和YF﹦0.864YS3.094R2﹦0.839),5个地点和4个品种基础地力产量贡献率(基础地力产量占施肥产量的百分率)平均为64.8%—85.5%和72.7%—79.3%。对国内外相关文献中数据(n= 315)进行分析也显示,水稻施肥产量与基础地力产量呈显著正相关关系(YF﹦1.031YS+2.421,R2=0.523),基础地力产量贡献率平均达到67.7%。此外,研究结果还显示,施肥增产量与基础地力产量贡献率呈极显著的负相关关系;水稻产量与植株氮素吸收量和施氮量呈显著或极显著的二次曲线关系。【结论】水稻目标产量的制定应因地而异,即“因地定产”。基础地力产量是土壤肥力和气候生产力的综合反映,可作为水稻生产目标产量确定的依据,通过基于基础地力产量的回归方程来确定水稻高产栽培的目标产量。培肥土壤地力是实现水稻目标产量栽培的重要举措。
    用PLS算法由HJ-1A/1B遥感影像估测区域冬小麦理论产量
    谭昌伟,罗明,杨昕,马昌,严翔,周健,杜颖,王雅楠
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4033-4041.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.005
    摘要 ( 201 )   HTML ( 1 )   PDF (1616KB) ( 491 )   收藏
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    【目的】作物遥感估产是遥感技术在农业生产中研究与应用的重点领域,能够向大田区域生产提供及时可靠的产量信息,准确地估测作物产量,对于确保国家粮食安全,制定社会发展规划,指导和调控宏观种植业结构调整,提高涉农企业与农民的经营管理水平具有重要意义,为进一步提高遥感估产精度,显示国产影像在农业估产中的应用效果。通过筛选冬小麦理论产量的敏感遥感变量,构建基于国产影像的理论产量遥感估测模型,实现区域冬小麦理论产量遥感估测,为及时了解不同生态区域冬小麦产量丰欠变化趋势提供参考。【方法】以2010年4月26日、2011年4月28日、2012年4月28日和2013年5月2日冬小麦开花期四景HJ-1A/1B影像为遥感数据,提取出13个遥感变量,以江苏省泰兴、姜堰、仪征、兴化、大丰5县作为试验采样区,于各实验区选取具有代表性的样点进行采样,并于室内进行测定,将335个实测的冬小麦理论产量样本按3﹕2比例分成建模集和验证集样本,依据估算残差平方和处于最小值确定模型所需主成分数,将决定系数、均方根误差和相对误差为模型评价参数,利用建模集样本分析了卫星遥感变量与冬小麦理论产量的定量关系,运用偏最小二乘回归算法构建及验证了以理论单产为目标的多变量遥感估产模型,将其算法模型估产效果与线性回归算法和主成分分析算法模型进行比较,并制作了冬小麦理论产量空间等级分布图。【结果】理论产量与所选的大多数遥感变量间关系密切,且多数遥感变量两两间具有极显著的多重相关性;理论产量偏最小二乘回归模型的最佳主成分数为4,且结构加强色素植被指数、归一化植被指数、绿色归一化植被指数和植被衰减指数为理论产量遥感估测的敏感变量;经建模集和验证集评价,理论产量估测模型的决定系数分别为0.79和0.76,均方根误差分别为720.45和928.05 kg·hm-2,相对误差分别为11.45%和13.92%,且估测精度比线性回归算法分别提高了25%以上和27%以上,比主成分分析算法分别提高了15%以上和16%以上,说明偏最小二乘回归算法模型估测区域理论产量的效果明显好于线性回归和主成分分析算法,且具有较强的应用能力。【结论】该模型应用结果与冬小麦理论产量实际区域分布情况相符合,为提高遥感对区域冬小麦理论产量的估测精度提供了一种有效途径,有利于大面积应用和推广。
    利用河南-海南两地三季生态差异鉴定玉米品种丰产稳产性
    黄连富,董朋飞,李鸿萍,李潮海
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4042-4055.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.006
    摘要 ( 272 )   HTML ( 1 )   PDF (903KB) ( 358 )   收藏
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    【目的】加快高产稳产广适性玉米杂交种的筛选鉴定。【方法】在河南郑州-海南三亚设置6种鉴定试验环境,于2011—2012 年对11个玉米新品种(组合)进行3个生产周期的试验研究,通过与2011年河南9个试验点鉴定试验结果的对比,研究了两地生态环境条件的差异以及两地三季玉米主要性状的生态稳定性和相关性。【结果】河南-海南两地生态环境条件差异较大,与河南相比,玉米生长期间海南一期和海南二期光照时数较河南分别增加2.69%和11.17%,平均温度分别增加-0.39%和11.02%,降雨量分别减少15.49%和8.15%。两地的能量来源河南以短波辐射为主,海南一期、海南二期以长波辐射为主。11个品种(组合)生育期海南一期、海南二期平均分别较河南延长5.7 d和缩短7.02 d。玉米主要性状在两地的表现存在一定的相关关系。利用海南的自然条件可对品种的生育期、株高、穗粗、秃尖长、穗行数、雄穗分枝、穗位叶长和基部第三茎节长进行有效鉴定,且除出籽率之外,在海南二期选择更有效。对穗位高、穗长、行粒数、穗粒数、千粒重、产量、茎节数、穗位叶宽、基部第三节茎粗等的选择标准应适当放宽,选择应以河南为主。青枯病、锈病适合在海南鉴定,叶斑病、粗缩病适合在河南鉴定。鉴定结果河南-海南两地表现一致。6种鉴定试验环境中,河南适宜密度、海南二期旱瘠处理鉴定效果最好,兼具较强的鉴别力和较好的代表性,海南二期正常管理和海南一期正常管理次之,河南高密度和海南一期旱瘠处理适合淘汰稳定性差的品种。不同品种产量在各鉴定环境条件下表现差异较大。仅仅利用一种生态环境或者任意一种鉴定环境都不能对品种的综合性能进行很好地评价。【结论】在海南对玉米新品种(组合)部分性状的选择是有效的,利用河南-海南一年两地三季相结合的方法能够对玉米新品种(组合)的丰产稳产性进行更有效地鉴定。
    植物保护
    微黄青霉ZF1及其代谢产物对禾谷镰孢的抑菌活性
    苏前富,贾娇,孟玲敏,李红,张伟,晋齐鸣,丛斌
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4056-4063.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.007
    摘要 ( 190 )   HTML ( 1 )   PDF (2308KB) ( 309 )   收藏
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    【目的】对前期从土壤中筛选获得的1株具有生防效果的微黄青霉(Penicillium minioluteum)ZF1,进一步分析其对禾谷镰孢(Fusarium graminearum)的抑菌效果,以及其培养滤液与化学药剂混配的抑菌能力和对玉米叶片、籽粒的侵染能力,明确该生防菌的开发利用价值,为防治禾谷镰孢引起的玉米茎腐病和穗腐病提供依据。【方法】采用菌丝生长速率法测定微黄青霉ZF1对禾谷镰孢的抑菌能力,微黄青霉ZF1培养滤液对禾谷镰孢的抑菌作用;通过玻璃纸法测定微黄青霉ZF1次生代谢产物对禾谷镰孢菌落生长的影响;比较咯菌腈、微黄青霉ZF1菌株培养滤液及咯菌腈和培养滤液混配3个处理对禾谷镰孢菌丝生长的抑制作用;分别在5叶期和乳熟期检测微黄青霉ZF1对玉米叶片和籽粒的侵染能力。【结果】微黄青霉ZF1能够明显抑制禾谷镰孢生长,抑制作用达到81.33%,抑菌面积为16.21 cm2;去玻璃纸PDA培养基上,ZF1菌株次生代谢产物对禾谷镰孢生长的抑制作用达到55.46%;菌株培养滤液稀释10、20、50和100倍后对禾谷镰孢菌抑制作用分别为81.04%、64.46%、22.67%和1.12%,但微黄青霉培养滤液对禾谷镰孢菌丝形态影响不明显;咯菌腈和微黄青霉菌培养滤液复配后对禾谷镰孢的抑制作用比二者单独使用有所增强,咯菌腈抑制禾谷镰孢菌丝生长的EC50和EC95值分别为0.0162和0.5287 μg·mL-1;10%微黄青霉菌培养滤液和0.5 μg·mL-1咯菌腈对禾谷镰孢的抑制率分别为86.45%和95.13%,二者复配后降低了对禾谷镰孢菌丝生长的EC50和EC95值,延长了作用时间,EC50和EC95值分别为0.0023和0.4011 μg·mL-1,培养4 d后咯菌腈抑菌作用丧失,而0.5 μg·mL-1咯菌腈与10%微黄青霉菌培养滤液复配后较0.5 μg·mL-1咯菌腈单独作用时间延长了10 d。接种微黄青霉至玉米叶片和受伤的玉米籽粒,仅在叶片表面和伤口处产生微寄生霉层。【结论】微黄青霉ZF1菌株及其培养滤液对禾谷镰孢均有明显的抑制作用,咯菌腈和培养滤液复配对禾谷镰孢的抑制作用优于单独使用咯菌腈的处理。研究结果可为微黄青霉菌的开发应用提供依据,为禾谷镰孢茎腐病和穗腐病的防治开辟新途径。

    芽孢杆菌的抑菌活性与其产脂肽类抗生素的相关性
    向亚萍,陈志谊,罗楚平,周华飞,刘永锋
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4064-4076.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.008
    摘要 ( 195 )   HTML ( 1 )   PDF (780KB) ( 496 )   收藏
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    【目的】明确55株芽孢杆菌(Bacillus spp.)菌株对3个植物病原真菌(小麦纹枯病菌Rhizoctonia cerealis、小麦赤霉病菌Fusarium graminearum、西瓜枯萎病菌Fusarium oxysporum f. sp. niveum)抑菌活性及与其产生的脂肽类抗生素种类的定性定量关系。【方法】采用平板对峙培养分别测定55株芽孢杆菌活体菌及其脂肽类抗生素粗提物对3个真菌的抑菌活性;根据脂肽类抗生素合成相关基因序列srfA、ituA和fenA对55株芽孢杆菌进行PCR扩增;采用质谱及液相色谱分析55株芽孢杆菌脂肽类抗生素的种类、数量。【结果】55株芽孢杆菌菌株及其脂肽类抗生素粗提物对3个病原真菌均具有一定的抑菌活性,其中16.5%菌株脂肽类粗提物的抑菌活性比活体菌的强,55.8%菌株粗提物的抑菌活性比活体菌的弱,27.7%菌株粗提物的抑菌活性基本没有变化。55株芽孢杆菌基因组PCR扩增结果表明,89.1%菌株含有srfA,87.3%菌株含有ituA,只有56.4%菌株中含有fenA。55株芽孢杆菌粗提物质谱检测结果表明,53株菌株检测到surfactins,48株检测到iturins,只有菌株Bs916(Bacillus subtilis 916)检测到fengycins,粗提物中没有检测到3种抗生素的菌株其抑菌活性较弱或者没有。同时发现,在检测到iturins的48株菌株中,48株均检测到bacillomycin D,2株检测到bacillomycin L,12株检测到bacillomycin F、iturin A或mycosubtilin。对55株芽孢杆菌粗提物的液相色谱检测结果表明,53株菌株检测到surfactins;51株检测到iturins;只有菌株Bs-916检测到fengycins;有2株菌株未检测到上述3种抗生素。根据iturins的色谱峰出峰时间及峰型分为4大类,命名为1、2、3和4型,4种类型的iturins对病原菌的抑菌活性强度顺序为1型>2型>3型>4型。在3株菌株JCC-1、JCC-9和JCC-18中检测到2个未知的脂肽类化合物(命名为Unknowns:Unknown1、2)的质谱峰。【结论】芽孢杆菌脂肽类抗生素是抑制植物病原真菌的主要成分,并具有多样性;iturins结构的变化及其分泌量与抑制植物病原真菌活性有一定的相关性。芽孢杆菌还产生一些未知的脂肽类化合物。
    抗性稗草1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因的克隆与表达分析
    董明超,杨霞,张自常,李永丰,管荣展
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4077-4085.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.009
    摘要 ( 200 )   HTML ( 1 )   PDF (4441KB) ( 15154 )   收藏
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    【目的】克隆稗草(Echinochloa crus-galli)乙烯生物合成途径关键酶1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因(EcACO),对其进行表达分析和酶活性测定,以探究稗草抗二氯喹啉酸的机理。【方法】根据转录组测序所得EcACO部分序列设计引物,分别从二氯喹啉酸的抗性和敏感型稗草中克隆EcACO的全长序列,用DNAman以及GeneDOC等软件进行序列分析。用qRT-PCR方法分析抗性和敏感性稗草间的EcACO表达水平差异。最后分别将抗性和敏感性稗草EcACO的开放阅读框(ORF)序列连接至原核表达载体pMAL-c5x中,并转化至大肠杆菌菌株BL21,经终浓度为0.4 mmol·L-1的IPTG于18℃诱导16 h后,检测EcACO蛋白的表达情况。采用MBP吸附柱分离纯化EcACO蛋白后,通过测定乙烯释放量,测定抗性和敏感稗草EcACO蛋白间的活性差异。【结果】克隆得到抗性稗草和敏感稗草EcACO,其编码区序列长度为936 bp,预测蛋白含311个氨基酸残基,蛋白分子量大小和理论等电点分别为35 kD和5.4。序列比对表明,抗性稗草EcACO氨基酸序列与粟(Setaria italica)、玉米(Zea mays)、高粱(Sorghum bicolor)同源性分别为93%、92%和91%;与敏感性稗草EcACO相比,抗性稗草EcACO的氨基酸序列存在5个突变位点,其中有3个突变位点位于保守功能域上。qPCR分析显示,EcACO在抗性和敏感性稗草中并无明显的表达水平差异。原核蛋白表达和酶活性测定结果表明,敏感型稗草MBP::EcACO融合蛋白单位时间内产生的乙烯释放量是抗性稗草MBP::EcACO融合蛋白的2.15倍,因而该基因可能解释了稗草的抗药性机理。【结论】从抗二氯喹啉酸的稗草中克隆了EcACO,发现了与抗性相关的5个氨基酸突变位点,其中的3个位点突变位于保守结构域,这可能是引起乙烯释放速率降低以及稗草产生二氯喹啉酸抗性的原因。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    冬小麦生育期内土壤氮素的时空变异
    马亚斌,宋晓宇,杨贵军,王仁红,全斌,竞霞,刘晓
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4086-4099.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.010
    摘要 ( 244 )   HTML ( 1 )   PDF (1936KB) ( 505 )   收藏
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    【目的】研究冬小麦生育期内土壤溶液中硝态氮及铵态氮的时空变化特征及变量追肥对其含量变化的影响,以期为田间作物的栽培与管理提供参考依据。【方法】以国家精准农业研究示范基地2013—2014年小麦试验为例,采用常规统计分析与地统计分析两种方法分别探索土壤溶液中硝态氮与铵态氮在时间序列上的变化特征及空间结构特征,并采用普通克里金插值法获取硝态氮与铵态氮空间分布图,最终比较分析了冬小麦生育期内硝态氮与铵态氮的空间变化规律。【结果】通过常规统计分析发现冬小麦起身期至收获期内,土壤溶液中铵态氮含量受追肥影响不明显,整体呈降低趋势,而硝态氮含量受追肥影响,呈先降低后升高又降低的趋势;在起身、拔节、开花与灌浆期,不同追肥处理间铵态氮的变化没有显著差异,在收获期,D、S处理与其他不同处理间有显著或极显著差异;硝态氮的变化在起身与开花期,不同处理间没有显著差异,在拔节期,BH处理与其他各处理间均有极显著差异;在灌浆期,CK处理与T处理、D处理、S处理间均有极显著差异;在收获期,D处理与其他各处理间有显著或极显著差异。通过地统计分析发现起身、拔节、收获期的铵态氮空间分布均一度较高,连续性强,空间自相关性好,而开花、灌浆期其空间分布差异较大,受随机因素影响严重;拔节、灌浆、收获期的硝态氮空间分布连续性强,均一度高,空间自相关性好,而起身、开花期其空间分布差异较大,空间自相关性较弱。分析对比硝态氮与铵态氮的空间插值图发现硝态氮在起身与拔节期,试验区北部含量低于南部,到开花与灌浆期整个试验区硝态氮含量普遍较高,到收获期变为北部含量高于南部;铵态氮在起身期,试验区北部含量低于南部且由北往南含量逐渐升高呈条带状分布,到开花与灌浆期其空间分布差异较大,到收获期北部含量明显高于南部。【结论】变量追肥对于铵态氮的变化趋势没有影响,提高了硝态氮含量且主要发生在开花期,同一生育期内不同处理之间对于它们含量的变化是有差异的。
    AquaCrop模型对旱区冬小麦抗旱灌溉的模拟研究
    滕晓伟,董燕生,沈家晓,孟鲁闽,冯海宽
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4100-4110.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.011
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    【目的】根据干旱情况及时采取灌溉措施,对旱区抗旱以及提高水分利用效率具有重要意义。从大田农业的实际情况出发,研究AquaCrop模型在旱区的适用性及干旱年份抗旱灌溉模拟,为实现抗旱保产提供依据。【方法】于2012—2014年,在旱区陕西杨凌及杨凌周边区域进行冬小麦大田试验,采用2013—2014年揉谷试验区的冬小麦观测数据进行模型的参数调试,采用2012—2013年揉谷试验区和2013—2014年武功试验区的冬小麦观测数据进行模型的验证,从而获得AquaCrop模型在陕西杨凌及周边地区的模型参数。模型参数包括影响冠层生长的冠层增长系数、冠层衰老系数和最大冠层覆盖度,影响生物量积累的水分生产力,影响产量形成的参考收获指数等。然后根据调查的干旱年份2012—2013年的灌溉情况制定出4种灌溉情景,并利用参数本地化后的AquaCrop模型模拟2012—2013年4种灌溉情景对冬小麦生物量和产量的影响,通过模拟结果得出最优灌溉策略。最后比较2012—2013年揉谷试验区、2013—2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率。【结果】在冬小麦冠层覆盖度方面,AquaCrop模型模拟的冠层覆盖度和实测值之间的决定系数(R2)与均方根误差(RMSE)分别为0.464和8.0%。在冬小麦生物量模拟方面,AquaCrop模型模拟的生物量和实测值之间的R2和RMSE分别为0.889和1.622 t·hm-2。在冬小麦产量模拟方面,AquaCrop模型模拟的产量与实测产量之间的RMSE为0.377 t·hm-22013年为干旱年份,在播种后第77天进行冬灌并且在播种后第172天的拔节期再进行灌溉的两种情景获得最大的生物量;在播种后第77天进行冬灌、播种后第172天拔节期和播种后第200天抽穗期再分别灌溉,小麦产量最高,达到6.451 t·hm-22012—2013年揉谷试验区、2013—2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率分别为1.84、1.69和1.82 kg·m-3。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟旱区冬小麦的生物量和产量,并且AquaCrop模型模拟的干旱年份下不同灌溉策略的生物量和产量,基本可以说明不同灌溉时间和灌溉次数对冬小麦最终产量的影响。同时说明2012—2013年增加的2次灌溉使干旱年份冬小麦的产量水分利用效率超过正常年份。以上研究符合当地农业生产实际情况,说明AquaCrop模型可以为旱区抗旱保产提供依据。AquaCrop模型具有很好的应用前景,正逐渐成为一个重要的田间决策工具。
    园艺·贮藏·保鲜·加工
    基于近红外光谱的纽荷尔脐橙产地识别研究
    廖秋红,何绍兰,谢让金,钱春,胡德玉,吕强,易时来,郑永强,邓烈
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4111-4119.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.012
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    【目的】中国柑橘产区分布广、生态类型复杂,不同产地纽荷尔脐橙果实品质和市场效应具有较大差异。研究基于近红外光谱技术的柑橘产地识别技术,利于不同柑橘产地果品的识别和鉴伪。【方法】从中国南方17个纽荷尔脐橙主要产地选择代表性成年果园,分别采摘成熟鲜果样品100个。利用SupNIR-1500近红外分析仪采集脐橙果实赤道部、肩部表面以及果汁滤液的近红外反射光谱,光谱波长范围为1 000—2 499 nm。采用主成分分析法对原始光谱数据进行预处理,提取近红外光谱的特征信息以降低数据集维度以及噪声。研究人工神经网络理论,构建由一个输入层、一个具有非线性激励函数的隐藏层和一个输出层组成的典型的3层人工神经网络识别模型。研究由径向基函数作为核函数、以光谱主成分作为输入的支持向量机模型,构建由126个分类器组成的一对一扩展支持向量机模型。研究遗传算法优异的自然选择特性,利用遗传算法从光谱主成分中选择出最优的特征基因子集作为支持向量机的输入,构建遗传算法-支持向量机模型。利用3种模型分别对果汁滤液的近红外反射光谱数据进行分类,从而实现产地识别测试,并根据产地识别精度筛选出最优的产地识别模型。进一步对比该最优识别模型对果实赤道部、肩部反射光谱数据的识别精度,从而确定识别精度最高的光谱数据采集源。【结果】利用所建立的3层人工神经网络模型对纽荷尔脐橙果汁滤液的近红外光谱进行产地识别测试,确定当输入神经元数量为11、隐藏神经元数量为13时,模型对果实产地识别的最佳精度达81.45%。采用一对一扩展方式建立支持向量机产地识别模型,研究确定采用径向基函数作为核函数,当主成分数量为20时,脐橙产地识别精度最高可达86.98%。测试利用遗传算法-支持向量机混合模型进行脐橙产地分类识别,确定当种群数量为200、遗传代数为100、交叉概率0.7、突变概率0.01时,遗传算法选择出最优的基因子集进行产地识别,遗传算法-支持向量机模型的产地识别精度最高可达89.72%,优于人工神经网络分类模型和支持向量机分类模型的产地识别精度。进一步利用遗传算法-支持向量机产地识别模型对果实赤道部及肩部的果面反射光谱进行产地识别测试,得到对应的最高识别精度分别为80.00%和69.00%。【结论】遗传算法-支持向量机模型对果汁反射近红外光谱进行产地识别精度最高,优于人工神经网络模型和支持向量机模型。该模型对果实赤道部反射光谱进行分类的精度次于果汁滤液反射光谱但优于果实肩部反射光谱,因此,可利用赤道部的反射光谱实现非破坏性果实产地分类识别
    湖龙井茶香气成分的全二维气相色谱-飞行时间质谱分析
    朱荫,杨停,施江,余方林,戴伟东,谭俊峰,郭丽,张悦,彭群华,吕海鹏,林智
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4120-4146.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.013
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    【目的】香气是评价茶叶品质优劣的最重要因子之一,探明茶叶香气的化学组成可进一步丰富茶叶香气化学理论,为改善和提高茶叶香气品质提供重要的科学理论依据。【方法】采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术(GC×GC-TOFMS)与气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析西湖龙井茶的香气成分,比较两种分析技术在分离性能上的差异性;结合质谱数据库匹配、化合物保留时间、结构谱图及峰面积等对通过GC×GC-TOFMS分离得到的香气成分进行定性及相对定量分析;进而结合相对高含量化合物(≥0.5%)的气味特征分析西湖龙井茶的特征性香气成分。【结果】通过与GC-MS的总离子流图及色谱峰对比,GC×GC-TOFMS在分离性能上显示出了强大的优越性;定性分析及相对定量分析表明,采用GC×GC-TOFMS技术鉴定出西湖龙井茶样品中存在的522种共性香气成分,归为烯醇、烯、胺、烷烃、醛、烯醛、醚、醇、酯、内酯、烯酯、烯酮、酮、酚、酸、含硫化合物、氮杂环化合物、氧杂环化合物、芳香烃及炔等20类化合物,其中芳香烃的数量最多(77个),烷烃(50个)、烯(43个)、酯(43个)、酮(41个)次之,炔类最少(3个);戊烯-3-醇、顺-3-己烯醇、芳樟醇、α-松油醇、香叶醇、丁烷、甲基环戊烷、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、十二烷、二十一烷、二十四烷、三十一烷、乙醛、戊醛、己醛、糠醛、庚醛、苯乙醛、壬醛、乙丙醚、2-乙氧基丁烷、乙基丁基醚、1,2-二乙氧基乙烷、戊基乙基醚、正戊醇、叔丁醇、苄醇、苯乙醇、植醇、邻苯二甲酸二异丁酯、酞酸二丁酯、乙基-2-(5-甲基-5-乙烯基四氢呋喃-2-烯)丙基-2-烯碳酸酯、顺-己酸-3-己烯酯、棕榈酸甲酯、乙偶姻、2,4-二叔丁基苯酚、异戊酸、壬酸、棕榈酸、亚油酸、硬脂酸、二甲基亚砜、苯并噻唑、吲哚、咖啡碱、芳樟醇氧化物(吡喃型)、2,3-二氢苯并呋喃、乙苯、丙苯及1-甲基萘这50种挥发性化合物的含量较高(≥0.5%),对西湖龙井茶的香气品质具有重要影响。特征性香气成分分析表明,具有愉悦气味特征的烯醇、醛、醇、酯及芳香烃等化合物是西湖龙井茶优异香气品质的主要化学物质基础,而无特殊气味或散发难闻气息的烷烃、醚类、酸类、硫化物以及部分低阈值的香气化合物对西湖龙井茶香气品质的贡献程度也具有一定的研究价值。【结论】该技术在茶叶香气成分分析上的成功应用,可以弥补一维气相色谱分析上的缺陷,使可分析的香气化合物数量提高5倍以上,为后续深入研究茶叶香气成分的化学组成以及揭示茶叶香气品质的形成机理提供先进的技术支撑。
    龙眼乳酸菌发酵工艺条件优化及其挥发性风味物质变化
    刘磊,汪浩,张名位,张雁,张瑞芬,唐小俊,邓媛元
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4147-4158.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.014
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    【目的】建立龙眼乳酸菌发酵的优化工艺条件,明确乳酸菌发酵前后其挥发性风味物质的变化,为龙眼功能性饮料的开发提供指导。【方法】采用梯度浓度驯化法将乳酸菌(保加利亚乳杆菌﹕嗜热链球菌=1﹕1)依次接入到含60%、70%、80%、90%(质量分数)龙眼果浆和10%脱脂乳的混合物中进行驯化,分析驯化过程中龙眼果浆酸度和pH的变化;以总酸为指标,通过Box-Benhnken中心组合试验设计优化乳酸菌发酵龙眼果浆的工艺条件,建立包括发酵时间、发酵温度、脱脂奶粉添加量和接种量的4因素回归模型;采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用的方法分析龙眼果浆发酵前后主要挥发性风味物质变化。【结果】(1)经过梯度浓度驯化后,得到了能在高浓度龙眼果浆中发酵的乳酸菌,经过12 h发酵,90%龙眼果浆的酸度由9.5 ºT升至104.4 ºT,pH由7.12降至4.44,其酸度显著高于60%和70%的龙眼果浆(P<0.05),而pH与60%、70%和80%龙眼果浆无显著差异(P>0.05)。(2)经回归模型并结合验证试验,确定乳酸菌发酵龙眼果浆的最佳工艺条件为:发酵时间12 h、发酵温度45℃、脱脂奶粉添加量5%、接种量3%。在该条件下,龙眼果浆的酸度由发酵前的9.5 ºT升为105.1 ºT,与模型预测值的相对误差为1.2%,可用于实际生产中预测。(3)龙眼果浆经乳酸菌发酵后其挥发性风味物质发生了显著变化。共有53种挥发性物质被检测出,其中萜烯烃类15种、醇类6种、酯类18种、酮类7种、醛类3种、酸类2种以及其他类2种。与发酵前相比,龙眼果浆发酵后新产生了18种挥发性风味物质。发酵后醇类、醛类、酯类、酮类和酸类挥发性风味物质的含量呈增加趋势,而萜烯烃类含量呈降低趋势。乳酸菌发酵龙眼果浆主要挥发性风味物质为乙醇25.68 μg·g-1、4-(1-甲基乙基)-苯甲醇2.42 μg·g-1、乙醛1.95 μg·g-1、苯甲醛1.25 μg·g-1、乙酸乙酯2.19 μg·g-1、苯甲酸甲酯1.05 μg·g-1、水杨酸甲酯1.93 μg·g-1、3-羟基-2-丁酮1.085 μg·g-1、反式-罗勒烯97.81 μg·g-1、别罗勒烯1.923 μg·g-1、乙酸1.84 μg·g-1,其中苯甲醛和乙酸乙酯由发酵产生,乙醇、乙醛、别罗勒烯及乙酸经发酵后含量增加。【结论】乳酸菌发酵显著增加龙眼果浆的总酸及挥发性风味物质,通过优化控制发酵条件,可以开发风味独特的龙眼乳酸菌饮料新产品。

    畜牧·兽医·资源昆虫
    多能性转录因子mRNA转染山羊胎儿成纤维细胞条件优化
    肖天荣,张蕾,邱峰龙,李伟,左其生,李东,李碧春
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4159-4169.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.015
    摘要 ( 220 )   HTML ( 1 )   PDF (6858KB) ( 357 )   收藏
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    【目的】针对转染试剂脂质体2000和转染方法进行研究,用以优化外源多能性转录因子oct4、sox2、klf4、c-myc的mRNA转入山羊胎儿成纤维细胞(goat embryonic fibroblast,GEF)的条件。【方法】采用胰酶消化法,从山羊胎儿腿部肌肉组织中分离并获得了纯化的GEF细胞。根据mMESSAGE mMACHINE® T7 Ultra Kit试剂盒说明书,体外转录步骤主要有:①前期的质粒准备:首先用质粒小提试剂盒对摇菌获得的各体外转录载体质粒进行提取,随后对各体外转录载体目的基因下游进行单酶切,获得线性化质粒,最后用DNA纯化试剂盒对线性化的质粒进行纯化;②mRNA的“加帽”:以线性化DNA为模板,合成带有5′端帽子结构的mRNA,添加TURBO DNase以除去模板DNA;③mRNA的“加尾”:以ATP为原料,利用试剂盒自带的Poly(A)聚合酶,对已经“加帽”的mRNA进行“加尾”,以合成结构完整的mRNA;④完整mRNA的纯化:按照MEGAclearTM Kit试剂盒对mRNA进行纯化。随后,将体外转录获得各转录因子的mRNA进行浓度和OD值测定。分别比较总mRNA(EGFP和4种多能性转录因子的mRNA的质量分别为0.2μg)和脂质体2000 的比例为1:0.5、1:1.0、1:1.5、1:2.0以及在最佳总mRNA与脂质体2000比例体系下第2、4、6代GEF细胞的mRNA转染效率。对最佳转染体系下转染多能性转录因子mRNA的GEF细胞进行免疫荧光检测,并对转染多能性转录因子mRNA后GEF细胞的形态和数目进行观察。【结果】mRNA和脂质体2000 的比例为1:1.0以及在最佳总mRNA与脂质体2000比例体系下第2代GEF细胞的mRNA转染效率均显著高于其他组(P<0.05),且本组细胞在形态和生长方面相对较好;免疫荧光检测表明,4种多能性转录因子的mRNA在GEF细胞中定位于细胞核,并获得稳定表达,在细胞质中不见多能性转录因子oct4、sox2、klf4、c-myc的表达;GEF细胞在转染4种mRNA 24h后,细胞形态由梭状慢慢向圆形靠拢;细胞活力低于对照组(山羊成纤维细胞正常生长组)。【结论】GEF细胞在总mRNA和脂质体2000 的比例为1:1.0以及在最佳总mRNA与脂质体2000比例体系下第2代GEF的条件下更适合mRNA的转染。研究工作为mRNA转染体细胞或干细胞的研究及诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)的获得提供参考资料,并对mRNA在成纤维细胞中的去向提供间接证据,有利于更加深入地了解多能性转录因子oct4、sox2、klf4、c-myc的mRNA相关功能。
    中国地方绵羊品种的地域分布及肉用相关性状的多元分析
    王慧华,赵福平,张莉,魏彩虹,杜立新
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4170-4177.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.016
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    【目的】中国畜禽遗传资源种类丰富,畜禽品种数量约占全球已知种类的1/6,是世界畜禽遗传资源最为丰富的国家之一。《中国畜禽遗传资源志》是在农业部的领导和组织下,经过8年的调查和编写而成,较好的总结了中国畜禽地方品种、培育品种和引入品种地域分布和性能特点。文章对《中国畜禽遗传资源志-羊志》中地方绵羊品种的重要生产性能相关性状作进一步分析,期望从中筛选出适合于肉用品种培育的素材。【方法】整理汇总《羊志》中地方绵羊品种的主要产地,以及体尺、胴体及繁殖方面共13个肉用相关性状信息。依据《羊志》将地方品种分为蒙古系、哈萨克系和藏系并对3大谱系进行多重比较,利用R语言中主成分分析和系统聚类分析方法对信息较全的地方绵羊品种进行聚类分析。【结果】从地理分布图可以看出中国绵羊地方品种分布广泛,以新疆、云南、内蒙古和山东4个省(自治区)品种数量最多,分别为13、7、5和5个。从地形分布来看中国地方绵羊品种主要集中在北部、西北部以及西南部高原地区。从绵羊谱系分布来看,哈萨克系品种主要集中在新疆地区,藏系品种主要分布于云贵高原,蒙古系则是品种种类最多分布最广的一支,在中国北部、中原地区及东部均有饲养;3大谱系的多重比较分析结果表明,蒙古系生产性能最好,藏系最差,哈萨克系居中;主成分分析表明通过结合前两个主成分1和2能将3大谱系区分开,可以推断出《羊志》中未明确谱系的地方品种,如大尾寒羊和广灵大尾羊为蒙古系,岷县黑裘皮羊为藏系;随后系统聚类分析又将地方绵羊品种划分3个类别并对肉用相关性状进行多重比较,根据每个类别的肉用相关性状特点分别命名为低产低繁组、高产低繁组和高产高繁组。其中高产高繁组包括7个地方品种,分别为小尾寒羊、多浪羊、大尾寒羊、洼地绵羊、太行裘皮羊、豫西脂尾羊和湖羊。【结论】挑选的绵羊相关表型信息可以用来辨别并推断未知谱系绵羊品种的谱系,未来可应用于新发现绵羊品种资源的分类。在42个地方绵羊品种中发现7个品种的生产性能接近于专门化肉用绵羊品种标准,是肉用绵羊培育或配套系杂交利用的理想材料。研究不仅是对中国地方绵羊遗传资源的再认识,也为研究《中国畜禽遗传资源志》的其他畜禽品种资源研究提供参考。
    牦牛HSP27基因的克隆及其在雌性生殖器官中的表达
    何翃闳,崔燕,潘阳阳,樊江峰,胡威,张译夫,刘鹏刚,李秦,余四九
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4178-4187.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.017
    摘要 ( 221 )   HTML ( 1 )   PDF (1941KB) ( 330 )   收藏
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    【目的】克隆牦牛热休克蛋白27(heat shock proteins27,HSP27)基因,分析其生物学特性,研究正常生理条件下HSP27基因在母牦牛主要生殖器官中的表达差异。【方法】采取卵泡期后期、黄体期后期同侧的卵巢、输卵管和子宫,以及妊娠期早期(胚胎约长2.3cm)妊娠侧的卵巢、输卵管和子宫组织,以其cDNA为模板,利用RT-PCR扩增牦牛HSP27基因,并将纯化的PCR产物克隆到pMDTM18-T Vector 载体中进行测序;利用生物信息学软件对HSP27基因的特征进行生物信息学分析,预测功能结构域;采用实时荧光定量 RT-qPCR 测定繁殖周期母牦牛主要生殖器官中的相对表达量,用SPSS19.0软件对试验数据进行差异显著性分析。【结果】成功克隆出包含完整编码区的牦牛HSP27基因序列,其编码区长450bp(GenBank 登录号:KP716832),可编码149个氨基酸,其中含量最高的是亮氨酸Leu(10.7%),含量最低的是色氨酸Trp(0.7%)。HSP27编码区蛋白原子个数为2 366,分子式为C747H1189N205O220S5,分子量为16.722kD,理论等电点为5.33;HSP27编码蛋白为非跨膜可溶性蛋白。同源性分析显示,牦牛HSP27基因的核苷酸序列与家牛、印度水牛、绵羊、藏羚羊、虎鲸、野骆驼、野猪、马、灰狼、人和猩猩的核苷酸序列同源性分别为99.8%、98.4%、97.8%、97.6%、90.3%、89.7%、89.7%、86.7%、86.7%、85.5%和85.3%,牦牛HSP27基因的氨基酸序列与家牛、印度水牛、绵羊、藏羚羊、虎鲸、野骆驼、野猪、马、灰狼、人和猩猩的氨基酸序列同源性分别为100%、100%、100%、100%、96.3%、100%、96.8%、100%、100%、96.3%和96.3%;系统进化树表明,牦牛HSP27基因与家牛、印度水牛、绵羊和藏羚羊的进化水平较为相近,与灰狼、猩猩和人类的较远。RT-qPCR结果表明,牦牛HSP27基因在卵泡期、黄体期、妊娠期不同时期的卵巢、输卵管和子宫组织中均有表达,其中在卵泡期卵巢中的表达量最高,在黄体期子宫中的表达量最低;在不同繁殖周期,牦牛HSP27基因在卵巢中的表达均极显著大于在子宫中的表达,其在卵巢、输卵管和子宫的表达因妊娠而发生了显著变化。【结论】通过与其他物种HSP27基因的同源性对比分析,发现HSP27基因在进化中具有高度保守性,同时也存在种属特异性;通过对HSP27在繁殖周期母牦牛主要生殖器官中的表达情况分析,推测出HSP27可能参与了母牦牛妊娠的调控,为进一步探讨HSP27在牦牛生殖过程中发挥的作用提供了参考资料。
    研究简报
    农杆菌介导瞬时沉默小麦HCP1的研究
    刘鹏,王帅帅,杨高山,张恒,韩胜芳,王冬梅
    中国农业科学. 2015, 48(20):  4188-4196.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.018
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    【目的】建立农杆菌介导的瞬时沉默小麦HCP1的方法,为简便、快速、高效地研究小麦基因功能提供一种可靠的技术支持。研究HCP1在叶锈菌侵染过程中对H2O2的清除作用,为阐明小麦抗叶锈菌侵染中信号转导机制奠定理论基础。【方法】采用农杆菌注射法,将携带有peGFP载体的农杆菌注射到小麦叶片中,观察叶片中荧光强度及分布,分析外源质粒在小麦叶片中的表达情况。通过注射EHA105、LBA4404和C58C1 3种不同的农杆菌菌株,将HCP1的RNAi载体导入小麦叶片细胞中,利用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR检测HCP1瞬时沉默效率,并结合Rohringer染色分析,明确不同农杆菌对寄主叶片侵染能力的强弱,从而筛选出最适的试验菌株。在瞬时沉默的小麦叶片上,接种不亲和叶锈菌小种260,利用DAB染色,观察接种叶锈菌后叶片中H2O2的变化,分析HCP1在小麦与叶锈菌互作过程中的功能。【结果】叶片GFP荧光观察结果说明,在注射农杆菌48 h后GFP开始出现较高表达。RT-PCR和qRT-PCR结果表明,注射C58C1菌株的叶片12 h后,HCP1的表达量开始降低,并持续保持较低的表达量。注射EHA105菌株的叶片,在注射后72—96 h,HCP1的表达量迅速降低。而注射LBA4404菌株的叶片中HCP1的表达量基本没有变化。所以在3种不同农杆菌菌株介导的HCP1 RNAi转化中,沉默效率依次为:C58C1≥EHA105>LBA4404。注射不同农杆菌菌株叶片的Rohringer染色结果发现,EHA105侵染后引起的HR反应较其他两种菌株明显,说明EHA105对小麦叶片具有较高毒性,会引起叶片产生防卫反应,C58C1菌株在具有较高的沉默效率同时,对叶片的毒性较小,因此选取C58C1作为最适的试验菌株;沉默HCP1的小麦叶片接种叶锈菌小种260后,通过DAB染色发现,接种24 h和48 h后叶锈菌侵染诱发的小麦叶片H2O2的分布及积累量均多于对照组。【结论】建立了农杆菌介导的瞬时基因沉默体系,选用C58C1农杆菌菌株作为试验菌株,在处理后72 h可达到沉默目的基因的效果。确定HCP1参与了小麦与叶锈菌互作过程中H2O2的清除途径。