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当期目录

    2015年 第48卷 第21期 刊出日期:2015-11-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定及候选基因分析
    王亚琴,施军琼,张婷,李燕,张天泉,张小龙,桑贤春,凌英华,何光华
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4197-4208.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.001
    摘要 ( 271 )   HTML ( 1 )   PDF (3988KB) ( 804 )   收藏
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    【目的】对水稻黄绿叶突变体ygl13 (yellow-green leaf 13 )进行表型鉴定和候选基因检测,以便了解水稻叶色形成和调控的分子机制。【方法】经甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻恢复系缙恢10号(Jinhui 10),从中筛选出1份遗传稳定的黄绿叶突变体命名为ygl13,对突变体的表型进行系统观察,调查其成熟期的主要农艺性状,分别测定野生型和突变体苗期和孕穗期的叶片光合色素含量,同时利用透射电镜观察野生型和突变体ygl13的叶肉细胞及叶绿体结构。将表型正常的不育系西农1A与突变体ygl13杂交,根据F1和F2群体的性状表现与分离情况,分析该突变性状的遗传行为,并以F2作为基因定位群体,对突变体ygl13进行候选基因遴选和突变位点测序验证。【结果】突变体ygl13的植株叶片在整个生育期均呈现黄绿色,与野生型缙恢10号相比,突变体ygl13苗期和孕穗期叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著降低。透射电镜观察结果显示,与野生型相比,突变体ygl13叶绿体结构异常,基质片层减少退化,类囊体片层减少,不规则的散乱分布。农艺性状调查结果表明,突变体ygl13穗总粒数增加了26.06%,株高和结实率分别降低了12.33%和18.82%,但穗长、有效穗、穗实粒数和千粒重无显著差异。F2群体正常叶色的植株数与黄绿叶植株数分离比经χ2测验符合3﹕1分离比例(χ2=2.35<χ20.05=3.84),表明ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制。YGL13被定位于第8染色体短臂InDel标记ID43和ID69之间,遗传距离分别为4.0和0.5 cM,区间物理距离约为318 kb,共有52个基因。经测序比对分析发现,ygl13突变体在OsSIG1编码区的第1 005个碱基G突变为碱基A(位于第三外显子),造成编码色氨酸(Trp或W)的密码子突变为终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,则该基因编码520个氨基酸的蛋白质突变为334个氨基酸的截短蛋白。qRT-PCR结果表明,突变体ygl13部分光合色素代谢途径和光系统相关基因表达紊乱。【结论】水稻突变体ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制,该基因与已报道的水稻质体σ因子OsSIG1为等位基因。
    小麦粒重基因TaGW2-6A编码区等位变异与抗旱性的关系
    李扬,李立群,高欣,杨璐,寇程,吕千,刘天红,杜登峰,李学军
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4209-4218.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.002
    摘要 ( 243 )   HTML ( 1 )   PDF (686KB) ( 373 )   收藏
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    【目的】小麦籽粒大小及其在水、旱两种生态环境下的稳定性直接影响小麦的产量,研究小麦粒重与抗旱性的关系对品种高产稳产具有重要意义。探究粒重相关基因不同等位变异的抗旱性,进而确定抗旱高产的优异等位变异基因型,为利用该基因型进行小麦抗旱高产品种分子标记辅助选择及性状的遗传改良提供理论依据。【方法】以小麦粒重基因TaGW2-6A编码区不同等位变异的中国春和兰考大粒(977 bp多一个“T”碱基插入)为亲本构建的含有325个株系的RIL群体为研究材料,依据序列“T”碱基插入设计引物,利用高分辨率熔解曲线分析技术(high resolution melting curve,HRM)鉴定RIL群体中TaGW2-6A编码区不同等位变异基因型,并对其PCR产物进行测序分析。在水、旱两种生态环境下,测定小麦开花期、灌浆中期和乳熟期的叶绿素荧光参数、茎秆可溶性糖含量、抗旱指数等与抗旱紧密相关的指标,考察粒长、粒宽、千粒重等粒重相关性状,并研究这些抗旱相关指标及粒重相关性状与小麦粒重基因TaGW2-6A编码区不同等位变异基因型之间的相关性。【结果】高分辨率熔解曲线分析技术可以准确地将小麦RIL群体按TaGW2-6A编码区不同等位变异分为兰考大粒基因型(TT)、中国春基因型(tt)以及杂合基因型(Tt),且PCR产物测序结果显示高分辨率熔解曲线的差异是由“T”碱基插入引起的。水、旱两种生态环境下,RIL群体中TT、Tt基因型材料与tt基因型材料相比,粒长、粒宽、千粒重等粒重相关性状以及叶绿素荧光参数、茎秆可溶性糖相关性状、抗旱指数等抗旱相关指标的差异普遍达到显著或极显著水平。旱胁迫下,小麦RIL群体不同基因型材料的粒长、粒宽、千粒重等粒重相关性状、叶绿素荧光参数除初始荧光Fo外均有所降低,而茎秆可溶性糖含量则有所增加。但TT、Tt基因型材料的粒长、粒宽、千粒重及叶绿素荧光参数的下降幅度普遍比tt基因型材料小,而茎秆可溶性糖的增加幅度比tt基因型材料大。旱胁迫下,tt基因型的茎秆可溶性糖积累效率(accumulation efficiency of stem soluble sugar content,AESSC)和转运效率(remobilization efficiency of stem soluble sugar content,RESSC)有所降低,而TT、Tt基因型的茎秆可溶性糖积累效率和转运效率则有所提高。【结论】小麦粒重基因TaGW2-6A编码区“T”碱基插入等位变异是大粒的优异等位变异,与此同时,该等位变异也是抗旱的优异等位变异,且抗旱能力与晋麦47相近。
    受青枯菌诱导表达的马铃薯转录因子类StWRKY8的克隆与表达分析
    薛珍,李卉,孔超越,段婷婷,郜刚
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4219-4226.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.003
    摘要 ( 239 )   HTML ( 1 )   PDF (1717KB) ( 490 )   收藏
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    【目的】从接种青枯菌(Ralstonia solanacearum)的马铃薯中薯3号(Solanum tuberosum)中克隆类StWRKY8部分序列,分析其序列结构特征,研究该基因在感、抗病基因型马铃薯中受诱导的差异表达模式及其不同的组织表达定位。【方法】分别培养抗病基因型马铃薯ED13、感病基因型中薯3号至9—10叶期,以伤根浸菌法接种青枯菌菌株PO41。提取叶片总RNA,反转录为cDNA,使用PCR筛选cDNA差减试剂盒构建消减文库,筛选出384个阳性克隆作为原始SMART cDNA文库,采用5'-RACE法根据SMART-RACE cDNA扩增试剂盒说明克隆全长类StWRKY8。并分别应用生物信息学软件BioEdit、BLAST、MEGA 5.0分析类StWRKY8的基因序列、序列相似性比对以及建立系统进化树。利用ProtParam、ProtScale、SWISS-MODEL、NetPhos2.0 Server、WOLF PSORT、TargetP1.1 Server等在线服务器预测类StWRKY8的理化特性、三级结构、磷酸化位点以及亚细胞定位。提取马铃薯ED13、中薯3号接种青枯菌后的叶片总RNA,采样时间点分别为处理后6 h、12 h、1 d、2 d、3 d、4 d和6 d,运用反转录PCR和荧光定量PCR检测类StWRKY8的表达情况。以类StWRKY特异PCR产物制备地高辛标记探针,取材料茎、叶组织制作石蜡切片,并与标记探针进行原位杂交,定位其组织表达。【结果】获得了类StWRKY8 cDNA部分序列,长563 bp,包括一个完整开放阅读框258 bp,编码85个氨基酸。类StWRKY8属于第二类WRKY,锌指结构类型为C2H2,具有一个典型的WRKY保守结构域。其氨基酸序列与茄科(Solanaceae)其他成员具有高度同源性,与马铃薯转录因子StWRKY8相似性高达98%。预测类StWRKY8等电点约为9.1,半衰期大于5.5 h,为水溶性蛋白,其三维结构为非球状分子,含有3个磷酸化位点,亚细胞定位于细胞内。类StWRKY8受青枯菌诱导后表达上调,且在感、抗病基因型马铃薯中表达有差异。类StWRKY8在感病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内表达量较低,而在抗病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内高强度表达。该基因主要在茎叶维管束系统的韧皮部表达,具有组织特异性。【结论】类StWRKY8具有转录因子的一般结构特征,受青枯菌等病菌的诱导表达,同时受寄主植物固有抗性的影响,在感、抗病基因型中表达模式不同。推测其在植物防御反应中发挥作用并参与机体调控。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    IAA对水稻根毛形成与水通道蛋白基因表达关系的研究
    莫亿伟,李夏杰,王海,陈泽恺,杨国,王尉
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4227-4239.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.004
    摘要 ( 247 )   HTML ( 3 )   PDF (6913KB) ( 415 )   收藏
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    【目的】探讨气培条件下,IAA极性运输对水稻根毛形成及水通道蛋白基因表达的影响。【方法】以超表达OsPIN1a的转基因水稻和野生型水稻为研究材料,当种子根长为0.5—1.0 cm时,分别用不同浓度IAA、IAA和生长素极性运输输出载体抑制剂、IAA和生长素输入载体抑制剂复合处理的琼脂块贴在根尖一侧,黑暗条件下培养12 h后观察根毛生长情况,测定根毛的密度、长度及根毛形成后根尖部分相对含水量,并用激光共聚焦显微镜观察根尖及根毛内的OsPIN1a-GFP亚细胞定位,再通过半定量RT-PCR检测根毛形成前后水通道蛋白基因表达。【结果】(1)在0—5.0 mg·L-1 IAA浓度范围内,随IAA浓度增加,根毛长度和密度也增加,当浓度超过5.0 mg·L-1时,根毛长度和密度不再增加,根的生长受到显著抑制,2.5 mg·L-1 IAA诱导效果最好;(2)只有根尖分生区IAA处理后,才能诱导新的根毛区形成根毛,而其他区域处理后无法诱导根毛形成;(3)根毛形成不受低浓度的生长素极性运输输出载体抑制剂TIBA、NPA和IAA复合处理的影响,高浓度TIBA、NPA和IAA复合处理则显著抑制根毛形成及根的生长;(4)低浓度生长素极性运输输入载体抑制剂CHPAA和IAA复合处理能显著抑制根毛形成和根的生长;(5)IAA不但能诱导根毛形成,也能诱导多种水通道蛋白基因表达,提高根尖相对含水量;(6)根尖及根毛内的OsPIN1a基因的表达和OsPIN1a-GFP含量均受IAA诱导,并在根毛细胞内大量表达。【结论】在气培条件下,根毛形成需要IAA诱导,而IAA诱导根毛形成过程需要生长素极性运输输入和输出载体蛋白的参与,其中输入过程对根毛的形成影响最大。IAA极性运输输入或输出载体蛋白特异性抑制剂处理显著降低根毛形成和根的生长,因此OsPIN1a在根毛形成中起着重要作用,同时根毛水通道蛋白基因表达量增加,提高了根尖相对含水量,减缓了气培条件下水稻根尖的水分胁迫。
    中国辽宁省和美国俄亥俄州育成大豆品种形态、产量和品质性状的比较研究
    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(21):  4240-4253.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.005
    摘要 ( 239 )   HTML ( 1 )   PDF (454KB) ( 297 )   收藏
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    【目的】比较中国辽宁省和美国俄亥俄州不同年代育成大豆[Glycine max(L.)Merr.]品种的形态、产量和品质性状,及其对施肥水平的响应,明确大豆主要农艺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2011、2013和2014年在大田条件下,采用完全随机设计,以磷酸二铵为种肥,设3个施肥水平(0、150 kg·km-2、300 kg·km-2),测定大豆成熟期的农艺性状、籽粒产量和品质。【结果】随着大豆产量的改良,俄亥俄品种和辽宁品种的株高降低、节间长度缩短、倒伏指数下降、收获指数增加;俄亥俄品种的分枝数和结荚高度增加,而辽宁品种则下降。单株粒数的改良是俄亥俄品种产量增加的主要原因;而辽宁品种增产的主要原因是百粒重的增加。在品种选育进程中,俄亥俄品种的籽粒蛋白质含量下降,脂肪含量升高;辽宁品种的蛋白质含量增加,脂肪含量无显著变化。与相同年代育成的辽宁品种相比,俄亥俄品种株高矮,节间长度短,抗倒伏能力强;单株荚数、单株粒数、收获指数以及产量明显增加;蛋白质含量极显著降低,而脂肪含量极显著升高。随着施肥水平的增加,俄亥俄品种的株高、节间长度和倒伏指数保持相对稳定,而辽宁品种的增幅较大。俄亥俄品种的籽粒产量随施肥水平的增加而增加,辽宁品种则在中肥条件下表现最佳。相关分析和通径分析表明,籽粒产量与株高、节间长度和倒伏指数呈极显著负相关;与单株粒数和收获指数呈极显著正相关,且株高、单株粒数和收获指数对产量的直接作用较大。【结论】在大豆品种产量改良过程中,俄亥俄品种和辽宁品种的株高和节间长度均呈下降趋势,植株的抗倒伏能力得到增强,收获指数提高,但俄亥俄品种的改良程度大于辽宁品种。俄亥俄品种产量的改善多得益于单株粒数的增加,而辽宁品种则得益于百粒重的提高。俄亥俄品种的耐肥性得到增强,其株高和倒伏指数在不同施肥水平下保持稳定,而辽宁品种则随施肥水平的增加而增加。
    油-稻共生期对谷林套播油菜苗期性状及产量形成的影响
    郑伟,叶川,肖国滨,陈明,李亚贞,黄天宝,肖小军,刘小三,朱昌兰
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4254-4263.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.006
    摘要 ( 211 )   HTML ( 1 )   PDF (397KB) ( 217 )   收藏
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    【目的】研究共生期对谷林套播油菜苗期生长及产量构成的影响,为南方三熟制地区谷林套播油菜共生期确定提供参考。【方法】以油菜品种赣油杂5号和丰油730为材料,设置油稻共生期12 d、10 d、7 d、5 d、3 d、0 d(CK)6个处理,于2012—2014年进行大田试验。【结果】(1)共生期延长有利于提高油菜出苗期密度,但较长的共生期导致油菜密度后期急剧下降,降幅随着共生期延长而增加,成苗率和成株率随共生期延长先增加后下降。油菜成熟期密度以共生5 d处理最大,与0 d(CK)处理相比,成苗率和成株率分别提高0.97%和5.98%,而12 d共生期处理成苗率和成株率分别下降19.20%、19.35%。(2)共生期显著影响套播油菜苗期生长发育,油菜总叶数、绿叶数、根颈粗、单株干重等个体指标随共生期延长而增加,叶面积指数和群体干重等群体指标随着共生期延长呈现先增加后逐渐下降趋势。(3)套播油菜成熟期的一次分枝数、单株角果数、主序角果数、每角粒数、千粒重、单株干重、单株产量等产量相关性状与共生期关系密切。其中,共生期与一次分枝数、单株角果数、主序角果数、千粒重、单株产量、单株干重等产量性状极显著正相关、与每角粒数极显著负相关。(4)套播油菜单株产量随着共生期延长而增加,油菜单位面积产量随着共生期的延长呈先增后降趋势,以共生5 d产量最高;相比于CK,两年度分别增产20.48%和22.35%,增产效果显著。(5)共生期显著影响油菜生育进程,相比于套播处理,CK油菜全生育期明显缩短,差异主要发生在出苗至蕾薹期,现蕾后发育进程差异不明显。【结论】共生期延长有利于提高套播油菜出苗密度和个体生长发育,但成苗率和成株率低,造成成熟期密度不足而导致减产,共生期缩短出苗密度小,且因播期晚,个体生长发育较差,最终影响产量形成。因此本区域内谷林套播油菜共生期以3—7 d为宜,5 d为最佳,共生期过长或太短均不利于南方三熟制地区套播油菜高产群体的构建。
    植物保护
    花生褐斑病菌和网斑病菌混合侵染对侵染概率和潜育期的影响
    周如军,崔建潮,傅俊范,徐喆,薛彩云
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4264-4271.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.007
    摘要 ( 149 )   HTML ( 1 )   PDF (459KB) ( 239 )   收藏
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    目的】花生褐斑病和网斑病是花生生产上主要病害,两种病害田间混发现象普遍,造成了严重的产量损失。论文旨在研究花生褐斑病菌(Cercospora arachidicola)和网斑病菌(Phoma arachidicola)混合侵染过程中,不同因子对侵染概率和潜育期的影响,探讨病害间的相互关系,为制定多病虫害综合治理体系方案提供理论依据。【方法】在不同生育期、接种浓度和叶面保湿时间处理下,对白沙1016混合接种褐斑病菌和网斑病菌,分析不同因子对花生褐斑病菌和网斑病菌侵染概率的影响,探索病菌混合侵染与其侵染概率和潜育期的关系。【结果】单独接种2种病菌,其侵染概率均随花生生育期的延长而增加,即始花期<盛花期<开花末期。在同一生育期接种,随着保湿时间延长,接菌量增加,侵染概率逐渐增大。2种病菌混合接种其侵染概率有显著差异,混合接种较单独接种侵染概率均相应降低,并随着接种量的增加、生育期和保湿时间的延长,混合侵染概率较单一接种下降明显。不同生育期单一病菌接种,2种病菌的潜育期存在差异,在始花期和开花末期,褐斑病潜育期均为20 d,而在盛花期为16 d;网斑病在始花期潜育期较长为10 d,而在盛花期和开花末期均为7 d。潜育期的长短可能受叶片龄期和衰老程度的影响,病害潜育期在生育前期较长,后期相对较短,而受冠层温湿度的影响不大。混合侵染在一定程度上延长了病菌的潜育期。在始花期,混合接种褐斑病菌和网斑病菌的潜育期分别较单独接种长2 d和5 d;而在盛花期和开花末期,混合接种褐斑病菌潜育期比单独接种分别延长了4 d和2 d,网斑病潜育期没有发生明显改变,均为7 d。【结论】单独接种花生褐斑病菌和网斑病菌,侵染概率均随着生育期和保湿时间的延长和接种菌量的增加而增大,混合接种与单一接种相比,混合病菌侵染其侵染概率均较单独侵染有所降低,潜育期延长。花生褐斑病和网斑病潜育期的长短除受病菌与寄主互作影响外,可能受叶片龄期和衰老程度影响,而与冠层温湿度关系不大。
    中华稻蝗羧酸酯酶家族基因生物信息学及组织表达特异性分析
    刘娇,张建珍,李大琪,张婷婷,马恩波,张建琴
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4272-4284.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.008
    摘要 ( 149 )   HTML ( 1 )   PDF (1341KB) ( 468 )   收藏
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    【目的】对重要农业害虫中华稻蝗(Oxya chinensis)羧酸酯酶(carboxylesterases,Ces)家族基因进行生物信息学分析,并对部分基因的组织表达特性进行研究,为揭示中华稻蝗Ces基因功能及研发新的分子靶标提供依据。【方法】基于中华稻蝗转录组数据库,通过关键词搜索获得Ces基因序列,采用生物信息学方法进行比对拼接、氨基酸序列推导和开放阅读框分析,选择全长序列构建系统发育树,采用在线软件分析中华稻蝗Ces氨基酸序列结构、理化性质、信号肽和N糖基化位点等特征。采用实时定量PCR技术,通过geNorm 与Normfinder 软件分析4个候选内参基因β-肌动蛋白(β-actin)、延长因子(EF1α)、3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)和核糖体蛋白49(RP49)表达稳定性,筛选中华稻蝗5龄若虫不同组织部位最适内参基因并检测10个羧酸酯酶基因在不同组织部位相对表达量。【结果】从中华稻蝗转录组数据库搜索获得Ces基因cDNA片段180个,经筛选获得28个Ces基因全长序列进行生物信息学分析。推导的氨基酸序列与其他昆虫物种的聚类分析结果显示,中华稻蝗28个Ces分布于4个功能簇中,其中A簇直翅目和部分双翅目昆虫α酯酶(20个)、D簇表皮特异酯酶(2个)、E簇β酯酶(4个)和F簇非鳞翅目保幼激素酯酶(2个)。氨基酸序列分析结果显示,中华稻蝗大部分Ces的等电点(pI)均为偏酸性或弱酸性,pI为4.38—6.84,只有3个Ces的pI值偏碱性。中华稻蝗所有的Ces基因都具有N糖基化位点、N端保守的半胱氨酸残基及氧离子洞,信号肽预测结果表明19个Ces具有完整的信号肽;21个Ces具有典型的催化三联体S-E-H,其余7个Ces催化三联体发生了不同的替换。GeNorm与Normfinder分析结果显示,4个候选内参基因稳定性EF1α=RP49>β-actin>GAPDH。选择EF1α作为内参基因,RT-qPCR结果显示10个羧酸酯酶基因在7个不同组织部位均有表达,其中OcCesA1OcCesA6OcCesA12OcCesA14OcCesA18OcCesA19在中肠和胃盲囊高表达,此外OcCesA6OcCesA18OcCesA19还在马氏管高表达,OcCesA2在后肠高表达。OcCesD1在马氏管表达量最高,脂肪体和表皮次之;OcCesE1在胃盲囊表达量最高;OcCesF2在中肠表达量最高。【结论】基于中华稻蝗转录组数据库获得28个全长Ces基因,聚类分析结果显示,这些基因分布于4个功能簇中,其中分布于A簇的基因数目相对较多,且多在中肠、胃盲囊和马氏管等代谢解毒器官中高表达。研究结果为Ces基因功能的深入探索和中华稻蝗Ces基因分子靶标研发提供了依据。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    中国主要农作物生物质能生态潜力及时空分析
    朱开伟,刘贞,吕指臣,蒲刚清,郭伟
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4285-4301.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.009
    摘要 ( 229 )   HTML ( 1 )   PDF (39472KB) ( 211 )   收藏
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    【目的】农业生物质能资源可开发潜力的估算是农业生物质能科学开发利用研究的关键和基础。同时农作物秸秆还田具有维护和增强土壤功能的作用,因此对农业生物质能生态潜力的评估,是实现农业生物质能可持续开发的重要前提。基于此,考虑土壤生态要求,研究不同还田比情景下中国主要农作物的生物质能生态潜力,并对其时空间特性和结构构成进行分析,为中国农业生物质能的开发利用提供参考。【方法】首先,结合相关历史统计数据,运用线性回归法、文献调研和专家预测等方法,对未来全国农作物播种面积、各省(市、自治区)播种面积占比、主要农作物种植比例和单产进行预测;其次,在分析已有相关研究的基础上,对秸秆的草谷比、工业比、饲料比和燃烧比进行设计,并从保护土壤功能的角度,结合相关研究文献,运用情景分析法,设计高、中、低三种秸秆还田比情景;最终,从空间分布和时间分布的角度,对中国主要农作物最终可利用生物质能潜力进行分析说明,并提出相关发展建议。【结果】(1)到2050年,低还田比(0.3)、中还田比(0.5)和高还田比(0.75)情景下中国主要农作物最终可利用生物质能分别为1.62亿吨标煤、0.78亿吨标煤、0.11亿吨标煤,且随着时间的推移,中国主要农作物最终可利用生物质能会发生空间、时间和种类构成集聚的现象;(2)在低、中还田比情景下,中国主要农作物最终可利用生物质能主要分布在东北、华东、华中,其中河南、黑龙江、山东、新疆等地占比较大;从时间分布上来看主要集中在8月、9月和10月,从构成上来看主要是由稻谷、小麦和玉米秸杆构成;(3)在高还田比情景下,从空间上来看则主要集中在华东、华中、华南和西南,其中广西、云南、河南、黑龙江等地占比较大,时间上则集中在1月、2月、11月和12月,在构成上则仅由小麦、豆类、薯类和甘蔗构成。【结论】在主要农作物生物质能开发方面,可优先考虑河南、黑龙江、新疆、山东等地。在构建区域农作物秸秆集散基地、农业生物质能开发利用产业基地、大型秸秆直燃发电基地等大型综合农业生物质能开发项目,可优先考虑东北和华中区域。此外,可通过农作物种植结构调整、提高农业管理水平等措施,进一步提高西南、西北地区主要农作物最终可利用生物质能潜力。
    耕地格局时空动态变化过程和差异分析——以浙江安吉为例
    陈学渊,唐华俊,吴永常,周清波,崔健
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4302-4313.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.010
    摘要 ( 184 )   HTML ( 2 )   PDF (3496KB) ( 302 )   收藏
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    【目的】耕地是“人类-环境”关系的纽带和桥梁,也是农业土地系统最为重要的组成部分,掌握耕地格局时空动态变化过程和差异,有利于促进耕地合理利用的调整优化,实现耕地资源的可持续性和集约化利用。【方法】基于遥感和地理信息技术,综合采用土地利用动态度模型、土地利用扩展程度综合指数、土地利用转移矩阵等地理计量模型,研究分析1998—2009年浙江安吉耕地格局动态变化的过程与差异。【结果】该区域耕地动态变化过程复杂,水田与旱地是该区域发生转出的主要地类,从转移类型来看,多转移为林地、城镇用地与园地;从转移过程来看,2003—2009年较1998—2003年更加缓和平稳,基本没有发生较为剧烈的变动;2003—2009年,转入为耕地的地类极为单一,转移面积有限,各地类在数量和空间分布上较1998—2003年期间都趋于更加稳定;2003—2009年的耕地变化活跃度要低于1998—2003年,表明2003年以后区域耕地在利用程度与广度方面更加缓和平稳。【结论】区域产业结构和用地政策调整直接影响着耕地格局动态变化的过程和特点,本研究提出的分析方法能快速、客观反映区域耕地的动态变化过程和差异特征,为耕地时空演变研究提供了一种新思路。
    园艺
    苹果HD-ZipⅠ家族基因序列特征及其在果实中的激素响应
    温小红,姜永华,亢键,王豪杰,任小林
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4314-4322.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.011
    摘要 ( 219 )   HTML ( 1 )   PDF (1022KB) ( 491 )   收藏
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    【目的】对苹果基因组中挖掘得到的HD-Zip I(Homeodomain leucine zipper I)家族基因进行生物信息预测,结合生理生化数据为苹果果实发育的激素调控网络研究提供最佳候选基因。【方法】应用ExPASy进行HD-Zip I家族蛋白基本理化性质分析,采用MEME和PLACE软件预测各成员启动子含有的顺式作用元件及其功能,利用GSDS绘制基因内含子/外显子结构示意图;通过内源乙烯浓度、可溶性固形物、可滴定酸、硬度等品质指标检测‘皇家嘎啦’苹果果实在不同激素处理条件下的后熟进程;运用半定量RT-PCR分析HD-Zip I家族各成员对外源激素的响应。【结果】鉴定完整的22个HD-Zip I基因可以细分为5个亚类,同一亚类基因的内含子/外显子结构相似,但仍有差异;各基因起始密码子上游-600 bp区域内广泛分布多个响应赤霉素、细胞分裂素、茉莉酸、乙烯和脱落酸的顺式作用元件,以(GA/TC)8重复序列最为保守和丰富。乙烯和脱落酸两种激素处理后,果实内源乙烯浓度及硬度等各指标变化表现出极高的相似度,均加快了‘皇家嘎啦’果实的后熟进程;不同于其他各家族成员,MdHZ1和MdHZ17两个基因的转录水平在乙烯和脱落酸处理后48 h均被不同程度的上调,而在有延缓果实衰老效果的腐胺(PUT)和赤霉素(GA4)处理组中表现为下调,表明MdHZ1和MdHZ17可能与果实的后熟进程有较为紧密的联系。MdHZ16在成熟果实组织中未检测到表达,其他家族成员的激素响应特性未表现出一定的规律性,表明同一家族内即使结构相似的基因也并不一定呈现相似的表达模式,家族基因上游调控机制有一定的复杂性。【结论】通过苹果基因组扫描获得22个HD-Zip I基因,这些基因编码的蛋白结构相似度较高;基因启动子区域含有多个参与不同激素交互作用的顺式作用元件,这或许为家族成员差异响应各外源激素处理的原因;MdHZ1和MdHZ17两个基因与果实的后熟进程表现出较为紧密的联系,可以作为候选基因进行果实后熟相关方面的深入研究。
    玉簪属植物花香研究
    刘倩,孙国峰,张金政,李晓东
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4323-4334.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.012
    摘要 ( 162 )   HTML ( 1 )   PDF (1323KB) ( 432 )   收藏
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    【目的】在种质资源水平上对玉簪属植物的花香进行评价,并对其香气成分进行研究,阐明其花香气形成的物质基础,为该属植物花香育种提供理论依据。【方法】利用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)检测了玉簪属11个种和119个栽培品种的花香气成分,通过对其花香进行感官评价调查了花香类型的多样性,并结合玉簪属植物的遗传关系探讨该属特征香气的来源。【结果】玉簪属植物花香可分为7个等级:无香(0分)、无香-淡香(0—1分)、淡香(1分)、淡香-中等(1—2分)、中等(2分)、中等-浓香(2—3分)和浓香(3分);其中89%的玉簪属植物(前4个等级)没有明显花香,少数玉簪属植物(后3个等级)具有突出的甜香气味,但其花香类型较单调。从玉簪属植物花中分离鉴定了59种香气成分,包括萜烯类38个、苯丙酸类8个、脂肪族化合物12个以及1个含氮化合物。玉簪属植物花香气成分主要为萜烯类,其释放量占总香气成分的73.85%—100%。不同种/品种之间的花香气成分的组成和释放量变化差异很大,中国原产种玉簪(Hosta plantaginea)及其栽培变种重瓣玉簪(H. plantaginea ‘Aphrodite’)的总香气成分及各类化合物的总释放量均最高,与其最浓最特殊的花香气一致。通过主成分分析玉簪属植物香气成分与花香类型之间的关系,结果表明:具有突出甜香气味(中等、中等-浓香和浓香)的玉簪属植物花香气成分因含有高释放量的芳樟醇而显著区别于没有明显花香(无香、无香-淡香、淡香和淡香-中等)的玉簪属植物。芳樟醇可作为玉簪属植物的特征香气物质,其优势合成是玉簪花具有浓郁甜香的主要原因。月桂烯、柠檬烯、(E)-β-罗勒烯和芳樟醇是影响玉簪属植物花香的主要成分,而缺少高含量低嗅感阈值的香气物质是造成玉簪属植物花香类型单调的原因。具有突出甜香气味的品种多数是以H. plantaginea做亲本的杂交后代或其组织培养体系,其他可能来源于日本园艺栽培品种。【结论】玉簪属植物的花香分为7个等级,其香气成分主要为萜烯类,其中月桂烯、柠檬烯、(E)-β-罗勒烯和芳樟醇是影响其花香的主要成分,而芳樟醇可作为该属植物的特征香气物质。玉簪属植物突出的甜香气味多数来自中国原产种H. plantaginea,它是玉簪属植物花香育种中最有价值的亲本。该属还存在其他可利用的香花型种质资源,有待进一步挖掘和利用。
    贮藏·保鲜·加工
    超高压下Ca2+与Na+离子对甜菜果胶结构及流变性质的影响
    彭小燕,木泰华,张苗,孙红男,于明,何伟忠
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4335-4346.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.013
    摘要 ( 152 )   HTML ( 1 )   PDF (1855KB) ( 245 )   收藏
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    【目的】研究超高压下不同浓度Ca2+与Na+对甜菜果胶结构及流变性质的影响,为甜菜果胶在食品中的应用提供理论依据。【方法】甜菜果胶用浓度0.05 mol·L-1的Tris-HCl溶液溶解,添加不同浓度Ca2+(2、12和20 mmol·L-1)和Na+(0.05、0.1和0.6 mol·L-1),配制成1%(w/v)甜菜果胶溶液后进行超高压处理,然后分别对甜菜果胶分子量、微观结构、黏度和动态粘弹性进行测定。【结果】与常压下相比,在450 MPa条件下处理不同时间(10、20、30和50 min)后,甜菜果胶在1 550 cm-1处均出现新的吸收峰,甜菜果胶溶液的屈服应力σ0显著增加,但不同超高压处理时间之间无显著差异。添加不同浓度Ca2+或Na+的甜菜果胶在450 MPa条件下处理30 min,其结构及流变性的变化有所不同。相对于未添加Ca2+或Na+的甜菜果胶,添加2 mmol·L-1 Ca2+离子使甜菜果胶溶液屈服应力σ0、储能模量G’和损耗模量G”均明显增加,当Ca2+浓度增加到12 mmol·L-1和20 mmol·L-1时,果胶的流变性质变化不显著;添加2 mmol·L-1 Ca2+使甜菜果胶分子发生明显的交联。果胶分子量由只高压处理的2.25×105 Da显著增加到6.07×105 Da,Ca2+的添加浓度增加到20 mmol·L-1,果胶的分子量变为5.99×105 Da,与添加2 mmol·L-1 Ca2+时没有显著差异,其流变性质变化亦不显著。相对于未添加Ca2+或Na+的甜菜果胶,添加0.05 mol·L-1 Na+也使甜菜果胶的屈服应力σ0显著增加,并且随着Na+浓度的持续增加,果胶的屈服应力σ0显著增加;而只有当Na+浓度增加到0.6 mol·L-1时,甜菜果胶储能模量G’和损耗模量G”才发生明显增加。添加0.1 mmol·L-1 Na+的甜菜果胶,其果胶分子链相互交联成网状,果胶分子发生明显聚集,果胶分子量显著增加到11.95×105 Da;而当Na+浓度增加到0.6 mol·L-1时,果胶链呈棒状结构,果胶分子量显著降低到5.53×105 Da。【结论】超高压下Ca2+与Na+可能与甜菜果胶分子结合使其结构发生改变,进而影响甜菜果胶的结构及流变性质。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    舍内不同氨气浓度对肉鸡抗氧化性能及肉品质的影响
    邢焕,栾素军,孙永波,萨仁娜,张宏福
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4347-4357.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.014
    摘要 ( 163 )   HTML ( 2 )   PDF (470KB) ( 320 )   收藏
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    【目的】探讨鸡舍内不同氨气浓度对肉鸡抗氧化性能和肉质性状的影响。【方法】采用单因素完全随机设计,将400只21日龄健康艾拔益加(AA)肉公鸡,随机分在4个呼吸代谢舱中,每个舱为1个处理,每个处理设4个重复,每个重复25只鸡。4个处理组分别为:对照组氨气浓度控制在<3 mg·kg-1,试验组氨气浓度分别控制在(25±3)、(50±3)和(75±3) mg·kg-1。呼吸代谢舱采用全自动化控制养殖环境条件。试验期为21 d,21—31 d为试验前期,32—42 d为试验后期。肉鸡采用网上平养,自由采食和饮水。分别在32 d和42 d屠宰取样,测定肉鸡血液、肌肉、肝脏的抗氧化性能以及肉质性状。【结果】1)抗氧化性能:在21—31日龄阶段,随着鸡舍氨气浓度的升高,肉鸡血清超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性呈二次曲线增加(P<0.05),总抗氧化能力(total antioxidation capacity,T-AOC)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量呈线性增加(P<0.05);胸肌过氧化氢酶(catalase,CAT)活性和MDA含量具有呈线性增加的趋势(0.05<P<0.10),而T-AOC活性呈线性降低(P<0.05);腿肌T-AOC活性有呈线性增加的趋势(0.05<P<0.10),75 mg·kg-1氨气处理组SOD活性显著高于对照组(P<0.05);肉鸡肝脏CAT活性具有线性降低的趋势(0.05<P<0.10),MDA含量呈现线性增加(P<0.05)。在32—42日龄阶段,随着鸡舍氨气浓度的升高,肉鸡血清谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性呈二次曲线降低(P<0.05),CAT活性呈线性降低(P<0.05),50 mg·kg-1氨气处理组SOD活性显著低于对照组(P<0.05);胸肌CAT活性呈线性增加(P<0.05),T-AOC活性呈二次曲线降低(P<0.05);腿肌GSH-Px活性呈二次曲线增加(P<0.05),75 mg·kg-1 氨气处理组腿肌SOD活性显著高于其他各组(P<0.05);肝脏T-AOC活性具有呈二次曲线增加的趋势(0.05<P<0.10),GSH-Px活性呈线性降低(P<0.05)。(2)肉质性状:在21—31日龄阶段,随着氨气浓度的升高,肉鸡胸肌剪切力和肉色b*值呈线性降低(P<0.05),L*值呈线性升高(P<0.05);腿肌肉色L*值呈线性降低(P<0.05),肉色a*值和宰后24 h的pH值呈二次曲线增加(P<0.05),b*值具有线性降低的趋势(0.05<P<0.10)。在32—42日龄阶段,随着氨气浓度的升高,肉鸡胸肌剪切力和肉色a*值呈线性降低(P<0.05),b*值与屠宰后24 h肉质pH值均呈线性升高(P<0.05),50 mg·kg-1氨气处理组胸肌肉色L*值显著高于其他各组(P<0.05);宰后45 min腿肌pH具有呈二次曲线增加的趋势(0.05<P<0.10)。【结论】鸡舍高浓度氨气可降低肉鸡的抗氧化能力,影响鸡肉品质,且随氨气浓度的升高而逐渐增强,具有时间累加效应。
    一种基于荧光微球标记的卡那霉素免疫层析定量方法的建立
    徐飞,周洁,吴超,王建芬,丁双阳,李秀波
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4358-4365.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.015
    摘要 ( 150 )   HTML ( 1 )   PDF (872KB) ( 382 )   收藏
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    【目的】卡那霉素是一种在奶牛兽医临床常用药物,其在牛奶中的残留不容忽视。荧光微球作为一种新型的荧光示踪物,近年来在小分子快速检测方面呈现出独特的优势,试验开展了卡那霉素荧光微球免疫层析定量方法的研究,旨在为牛奶中卡那霉素药物的快速筛选提供新型有效的检测手段。【方法】采用戊二醛法和过碘酸钠法制备了两种卡那霉素的包被抗原(KANA-GA-OVA1、KANA-I2-OVA2),抗卡那霉素的单克隆抗体通过蛋白G免疫亲和柱进行纯化后,采用碳二亚胺法与荧光微球进行了共价偶联,成功制备了抗体-荧光微球标记物。免疫层析试纸条方法采用微孔测定法。包被卡那霉素包被抗原的NC膜作为固相载体,荧光微球标记的单克隆抗体与样品混合,在微孔膜的毛细管作用下,包被抗原和待测样本中的药物来共同竞争有限的单克隆抗体,通过荧光测定包被抗原结合的抗体量来评价待测样本中卡那霉素药物的含量。【结果】灵敏度试验表明,微孔中加入0、6.25、12.5、25、50、100、200 µg·L-17个浓度梯度的标准品溶液,卡那霉素药物浓度的增加,试纸条T线的荧光强度逐渐减弱,呈现抑制状态,以无标准品抑制的荧光峰高值为F0值,相应浓度标准品抑制时的荧光峰高值为F值,以F/F0为纵坐标,以标准品浓度为横坐标,绘制标准曲线。利用Originpro 8.0 软件拟合,曲线符合四参数方程,R2为0.9998,IC50值为24.8 µg·L-1,线性范围(以20%—80%抑制率对应的浓度计算)为9.5—100 µg·L-1,最低检出限(以10%抑制率对应的浓度计算)为5 µg·L-1。准确度和精密度试验表明,以25、50和100 µg·L-13个浓度添加水平,平均添加回收率为78.4%—92.7%,批内变异系数为10.8%—12.4%,符合残留检测的需求。特异性试验表明,试验建立的卡那霉素荧光微球免疫层析方法对其他常见的氨基糖苷类药物的交叉反应率均<1%,说明方法特异性良好。【结论】所建立方法快速灵敏、简单有效,特异性好,具有推广价值。
    亚洲璃眼蜱成蜱不同发育期miR-451与MIF表达谱的动态分析
    罗金,袁小松,郝佳伟,田占成,谢俊仁,陈泽,任巧云,殷宏,罗建勋,刘光远
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4366-4373.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.016
    摘要 ( 156 )   HTML ( 1 )   PDF (1761KB) ( 273 )   收藏
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    【目的】microRNA (miRNA)作为一类内源性的非编码RNA,仅有18—25 nt,其广泛存在于动植物细胞中,可诱导生物基因沉默,参与细胞生长、发育、基因转录和翻译等诸多生命活动的调控过程。以亚洲璃眼蜱为研究对象,对miR-451及其靶基因(巨噬细胞游走因子, MIF)在相互作用关系进行分析。【方法】参考miR-451成熟体序列(AAA CCG UUA CCA UUA CUG AGU UU)来自研究单元亚洲璃眼蜱高通量测序所获得的结果。根据该成熟体序列设计stem-loop及PCR引物,RT-PCR扩增获得蜱源性miR-451序列;并对不同物种来源的miR-451序列特征进行分析。基因合成方法获得抑制miR-451的dsRNA序列,用于亚洲璃眼蜱饥饿成蜱体内注射。参考美洲钝眼蜱MIF基因(登录号:AF289543.2),设计亚洲璃眼蜱的特异性实时荧光定量引物,以β-actin作为内参基因,采用SYBR Green real-time RT-PCR方法检测注射dsRNA后亚洲璃眼蜱饥饿成蜱不同发育时间点MIF基因的表达水平,以及miR-451的表达谱特征。【结果】琼脂糖凝胶电泳检测miR-451的PCR产物条带与预期大小一致,为72 nt。不同物种来源的miR-451具有较高的保守性,特别是种子序列极度保守,仅在短尾负鼠miR-451成熟体的19位点处存在A→U的突变。miR-451的RNA干扰实验证实,0-30 h miR-451表达逐渐上调,6 h达到最高值,其拷贝数为1.0×108。随后表达丰度逐渐降低。30 h其表达水平与PBS对照组相同。48-60 h miR-451再次出现一个表达上调微小变化过程。而miR-451抑制后的MIF直到30 h才有表达的上调,42 h达到峰值(拷贝量仅为9.0×103),此后其表达规模受到抑制,48 h时与PBS对照组水平一致。84 h后表达才逐渐上调,直到90 h达到峰值,并呈现正态分布趋势。【结论】利用RT-PCR获得亚洲璃眼蜱成蜱阶段miR-451序列,生物信息学方法分析了miR-451序列在不同物种间具有较高保守性。miRNA的保守性决定其靶标基因的特异性,因此,以上结果提示miR-451在动物细胞中可能扮演重要的生物学功能,是MIF功能发挥的一个重要调控因子。MIF作为miR-451靶标基因,其功能的实现可能受该miRNA的调控。基于此类推测qPCR及RNA干扰分析表明,miR-451参与了MIF的表达调控。且是一种负调控作用。当miR-451表达量升高时,MIF表达量明显下调。此研究首次证实miR-451在亚洲璃眼蜱成蜱发育阶段的表达是一种普遍现象,且对MIF存在负调控作用。这一研究为后期miR-451参与蜱的免疫应答及miR-451与靶标基因的相互作用机制提供了参考。同时证明,miRNA参与基因功能的调控具有一定的特异性和时序性。
    研究简报
    不同水分条件下广适性小麦品种中麦175的农艺和生理特性解析
    李兴茂,倪胜利
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4374-4380.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.017
    摘要 ( 176 )   HTML ( 1 )   PDF (332KB) ( 411 )   收藏
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    【目的】探讨小麦广适性品种在不同水分条件下的农艺和生理特征,为广适性新品种培育提供参考依据。【方法】2011—2012年和2012—2013年,选用节水品种京冬8号、高产抗倒品种矮抗58与广适性品种中麦175,在干旱和充分供水2个水分处理下,分别在河北省高邑原种场和北京中国农业科学院作物科学研究所中圃场种植,小区间随机区组设计。测定株高、抽穗期、籽粒产量和产量三要素等农艺学性状,以及春季苗期植被覆盖度(GC)、抽穗前植被归一化指数(NDVIv)、灌浆中期植被归一化指数(NDVIg)、抽穗前叶绿素含量(SPADv)、灌浆中期叶绿素含量(SPADg)、灌浆中期叶片衰老等级评分(LSS)、抽穗前叶面积指数(LAIv)、灌浆中期叶面积指数(LAIg)、叶片衰老速率(LSR)和叶片卷曲度(LRS)等生理性状,比较研究不同类型品种间的性状差异。【结果】穗粒数、LAIg和SPADv品种间差异不显著,其他性状品种间存在显著差异。与干旱条件相比,充分灌水条件下中麦175、京冬8号和矮抗58的籽粒产量分别增加1 072.6、1 274和991.7 kg·hm-2,穗数分别增加104、15和47个/m2,千粒重分别增加0.9、1.8和1.7 g,株高分别增加7.2、9和6.2 cm,抽穗分别推迟3、2和3 d。中麦175产量和穗数较其他品种高647.3-1 505.8 kg·hm-2和38-68.8个/m2。中麦175的平均株高、GC、NDVIv、NDVIg、SPADg、LSR和干旱环境下LRS分别是75.8 cm、13.2%、0.64、0.55、56.5、14.10和4.0;其产量、千粒重、株高、SPADg和LAIv的水分敏感指数分别为0.86、0.64、0.94、0.61和0.57。【结论】广适性品种中麦175穗数多,苗期繁茂性好,株高中等,株型紧凑,抽穗后植被指数低,叶片衰老速度慢;干旱条件下叶片发生明显卷曲,但叶绿素含量较高,叶功能好;产量、千粒重和株高的水分敏感性低,而穗数和穗粒数的水分敏感性较高,灌浆中期的叶绿素含量和抽穗前叶面积指数对水分不敏感。以上这些特性使其在水旱条件下均表现出高产。
    长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N2O和CO2排放的影响
    李燕青,唐继伟,车升国,温延臣,孙文彦,赵秉强
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4381-4389.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.018
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    目的】等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。【方法】在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。【结果】有机肥与化肥N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240 kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。【结论】大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。
    利用iTRAQ蛋白质组技术筛选与鸡喙畸形相关的候选蛋白
    刘念,孙研研,白皓,华登科,薛夫光,刘冉冉,李冬立,文杰,陈继兰
    中国农业科学. 2015, 48(21):  4390-4396.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.019
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    【目的】中国地方鸡种如北京油鸡、清远麻鸡存在喙畸形现象,表现为上下喙咬合不全,呈交叉状。严重影响鸡饮水和采食,从而影响个体发育和生产性能的发挥,造成一定经济损失。笔者根据喙畸形个体的系谱记录,发现喙畸形的形成受到遗传因素的影响,但具体机制尚不明确。蛋白是行使各种生物学功能的最终形式之一,喙畸形个体的发生可能是由于核心蛋白或者相关调控蛋白代谢异常造成的。利用同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)技术以及生物信息学分析方法,筛选鸡畸形喙与正常喙中差异表达的蛋白,作为喙畸形相关的重要候选蛋白,为进一步研究北京油鸡喙畸形的遗传机制奠定基础。【方法】挑选3只120日龄喙畸形的公鸡作为试验组,编号为W1、W2、W3,同时,挑选与试验组个体为同胞关系(全同胞或半同胞)的喙正常公鸡作为对照组,编号为Z1、Z2、Z3。将喙畸形与其同胞正常个体作为一个比对组,iTRAQ试验具体包含3个比对组,即W1 vs Z1,W2 vs Z2,W3 vs Z3。屠宰个体后,剔除喙组织周围肌肉和筋膜,分离得到喙上颌骨和下颌骨,提取总蛋白样品,应用6个 iTRAQ标签标记各蛋白样品,经过色谱层析预分离,联合液相串联质谱分析,采用Mascot 2.3.02软件对蛋白进行鉴定和定量分析。试验组(W)与其同胞对照组(Z)样本比较(W1 vs Z1,W2 vs Z2,W3 vs Z3),选择肽段数≥2,表达差异值>1.2(上调)或<0.83(下调),且P<0.05的蛋白作为差异表达蛋白。【结果】利用iTRAQ技术一共在喙组织中鉴定到3 372个蛋白,鉴定到的特异性肽段有12 769个。其中原鸡蛋白1 869个,分子质量主要分布在10—100 kD之间。3个比对组共鉴定出159个表达量有显著差异的蛋白质,其中包含70个表达上调的蛋白,89个表达下调的蛋白。统计各比对组蛋白表达差异值发现,表达量差异较大的上调蛋白质有LPL、MLC-2、CO9A1、MATN3、HSP90B1等,表达量差异较大的下调蛋白质有MBP、RLA1、PRVM、HAPLN1等。结合已经报道的这些蛋白的生物学功能,其中CO9A1、MATN3、HAPLN1与软骨合成和软骨骨化相关,CO9A1是带状软骨纤维的组成物质,MATN家族是非胶原性细胞外基质蛋白家族,HAPLN1是软骨细胞外基质的重要组成成分;PRVM是细胞内钙离子结合蛋白,参与调控Ca2+离子信号通路;LPL是多功能酶,主要在脂质代谢和转运过程中起作用,参与调控PPAR信号通路。初步筛选出CO9A1、MATN3、HAPLN1、PRVM、LPL作为与鸡喙畸形相关的候选蛋白。【结论】差异表达蛋白的发现为鸡喙畸形形态的发生提供蛋白质水平上的理论依据。