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    2016年 第49卷 第2期 刊出日期:2016-01-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    专题导读:中国超级稻育种技术创新与应用
    程式华
    中国农业科学. 2016, 49(2):  205-206.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.001
    摘要 ( 400 )   HTML ( 1 )   PDF (211KB) ( 879 )   收藏
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        水稻是世界特别是亚洲地区最重要的粮食作物。为保障粮食安全,多数亚洲国家将高产作为水稻育种的首要目标。日本于20世纪80年代初率先开展水稻超高产育种研究。1989年,国际水稻研究所开始了水稻新株型育种,后被媒体宣传为超级稻。为保障中国粮食安全,借鉴中国水稻超高产育种及国际水稻研究所的新株型育种经验,农业部于1996年正式启动旨在提高水稻产量潜力的“中国超级稻研究”重大项目,明确超级稻是通过理想株型塑造与强杂种优势利用相结合的技术路线,培育的单产大幅度提高、品质优良、抗性较强的新型水稻品种,包括了超级常规稻和超级杂交稻。
        中国超级稻育种技术路线首先是产生强杂种优势。传统的籼籼交或粳粳交因亲本间遗传距离过窄,难以产生强大的杂种优势。因此,需要扩大双亲的遗传距离。但由于籼与粳属2个亚种,杂交子一代营养优势很强,株高和生育期超亲,存在部分生殖障碍,表现花粉部分败育,结实率低下,无法直接利用。大量的测交结果表明,用籼粳中间型作亲本能最大程度协调杂种产量潜力的提高与株型理想配置的统一。
        在株型塑造方面,由于中国幅员辽阔,气候生态各异,各地在实施超级稻育种计划时,均因地制宜地提出了理想株型模式,如东北稻区的直立大穗型、华南稻区的早长根深型、西南稻区的稀植重穗型、长江中下游稻区的后期功能型。从狭义的株型概念看,株型主要指地上部的叶形和穗形,而从广义的株型概念来看,根系的形态及功能属于株型的一部分。由于根系生长环境的复杂性及根系研究方法和手段的局限性使水稻根系性状的遗传研究相对滞后。近年来,随着超级稻育种的深入,大穗早衰的矛盾越来越突出,根系的重要性及根系遗传育种的迫切性引起了育种家极大的关注,而且往往将其独立于地上部株型开展研究。
        项目实施20年来,中国科学家已在超级稻技术创新、品种培育与应用方面取得了巨大成就,截至2015年农业部根据《超级稻品种确认办法》先后10批次确认了146个超级稻品种,其中,籼稻品种95个约占65%,粳稻品种51个约占35%。通过超级稻技术示范推广,实现了超级稻单产和效益“双增一百”的目标,并不断带动全国水稻单产和效益显著提高。据统计,超级稻迄今全国累计推广面积超过7亿亩,带动水稻全国平均单产跃上新台阶,1996年超级稻项目启动年全国水稻平均亩产414.1 kg,2015年达到了459.5 kg,平均单产增加了45 kg,增幅达11%。超级稻研究与推广为保障中国的粮食安全提供了坚实的科技支撑。
        近年来,超级稻育种技术得到不断提升,有2个明显的趋势:一是籼粳杂种优势利用途径从“籼不粳恢”向“粳不籼恢”发展;二是分子技术被广泛用于超级稻育种中。本专辑列入的论文,既有超级稻研究的历史回顾,又有超级稻育种技术研究的新进展。超级稻育种技术的不断创新和发展,赋予了超级稻在中国水稻生产中强大的生命力。
    籼粳超级杂交稻育种技术创新与品种培育
    林建荣,宋昕蔚,吴明国,程式华
    中国农业科学. 2016, 49(2):  207-218.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.002
    摘要 ( 419 )   HTML ( 1 )   PDF (1240KB) ( 779 )   收藏
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    【目的】针对籼粳亚种间杂种优势利用存在的生育期偏长、结实率偏低、制种产量较低等问题,开展籼粳亚种间超级杂交稻育种技术创新与实践。【方法】通过籼粳渐渗杂交,选育花时早、柱头外露高的粳型保持系,进一步转育高异交率粳型不育系。通过籼粳渐渗杂交、广亲和基因分子标记辅助选择、籼粳成分定向选择等技术手段,选育穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系,并比较与普通粳稻恢复系在主要农艺性状、程氏指数、广亲和特性、广亲和基因、恢复谱等方面的差异。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”2种配组方式,比较两者的光温反应类型表现与异交结实率差异。利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与CH58、C84、C927等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育“粳不籼恢”或“籼不粳恢”籼粳亚种间杂交稻。【结果】在高异交率粳型不育系创制方面,转育出早花时粳型不育系春江16A以及春江99A、春江23A等早花时、高柱头外露率粳型不育系,制种产量明显提高;在籼粳中间型广亲和恢复系创新方面,选育出CH58、C84、C927等穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系。晚粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为较强的感光特性,中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,早籼不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代光温反应类型则表现不一。无论是“粳不籼恢”还是“籼不粳恢”配组,父母本的花时差小、不育系柱头外露率高,则有利于提高制种的异交结实率。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”的配组方式,利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与C84等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育出春优84、五优84等籼粳亚种间杂交稻并通过品种审定,表现出穗型大、杂种优势强、增产潜力大、抗倒性强、结实率高、后期耐寒性好等优点。【结论】通过籼粳渐渗杂交,成功转育出花时早、柱头外露率高的高异交率粳型不育系。籼粳中间型广亲和恢复系携带有S5-n,恢复谱广,明显不同于普通粳稻恢复系。中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,有利于缩短全生育期。不育系柱头外露率高、父母本的花时差小,有利于提高籼粳亚种间杂交稻制种的异交结实率;选育出春优84等籼粳超级杂交稻组合。
    基于InDel分子标记的籼粳杂交稻与粳粳杂交稻的杂种优势比较研究
    桂君梅,王林友,范小娟,祁永斌,张礼霞,范宏环,金庆生,王建军
    中国农业科学. 2016, 49(2):  219-231.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.003
    摘要 ( 229 )   HTML ( 1 )   PDF (798KB) ( 508 )   收藏
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    【目的】随着籼粳杂交稻育种技术的发展与完善,直接利用籼粳亚种间杂种优势培育高产的水稻品种已成为可能。利用InDel分子标记及其成熟的技术,准确地分析品种的籼粳基因型频率、籼粳稻属性、品种类型与竞争优势水平,对籼粳杂交稻的育种与品种类别的甄别具有重要的意义。【方法】征集浙江省多家育种单位培育的24个籼粳杂交组合和粳粳杂交组合,选用18对InDel分子标记引物,采用王林友等报道的方法,检测水稻样品在InDel位点上的粳型基因频率,判别参试品种的籼粳属性。采用Nei的方法求算参试品种的InDel遗传距离,用UPGMA法进行遗传相似性聚类,用SPSS 17.0统计分析软件对InDel条带赋值进行主成分分析,依据第一和第二主成分特征向量的平均分量值作平面散点图。调查或考察全生育期、株高、每穗总粒数、千粒重等10项主要农艺性状,测定小区籽粒产量及产量的竞争优势。测定InDel遗传距离与籼粳杂交组合和粳粳杂交组合竞争优势的相关性。【结果】18对InDel引物可扩增获得每个材料的籼稻特异带、粳稻特异带和籼粳杂合带型,经计算粳型基因频率,所有参试材料准确地判别出籼粳属性,并归为6类,其中12个为籼粳杂交组合,另外13个为粳粳杂交组合。经InDel标记的聚类分析,验证了上述判别的正确性。PCA分析把所有品种归入3个不重叠的区域,即籼稻区、典型粳稻与粳稻区、偏粳型与中间型区。籼粳杂交稻品种的2年小区籽粒产量分别比粳粳杂交稻品种增产12.47%和14.89%,表现十分明显的产量竞争优势。对比2类组合的10项农艺性状,籼粳杂交稻组的每穗总粒数2年分别比粳粳杂交稻品种增加32.0%和37.1,每穗实粒2年分别增加26.8%与34.4%,说明大穗是籼粳杂交稻增产的主要贡献因子。分析参试组合与嘉优2号的遗传距离(GD)及其各性状的竞争优势的相关性,结果粳粳杂交稻组合未发现有相关性,籼粳杂交稻表现为穗长和千粒重极显著呈正相关,着粒密度呈现为显著负相关。【结论】InDel分子标记技术可以有效地测定各种类型品种的粳型基因频率,并判别参试品种的籼粳属性,甄别品种的类型。籼粳杂交稻籽粒产量的竞争优势十分明显,其主要贡献因子是较大的每穗粒数。
    水稻产量性状竞争优势QTL定位
    朱玉君,陈俊宇,张振华,张宏伟,樊叶杨,庄杰云
    中国农业科学. 2016, 49(2):  232-238.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.004
    摘要 ( 285 )   HTML ( 1 )   PDF (400KB) ( 458 )   收藏
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    【目的】检测与水稻产量性状竞争优势相关的数量性状座位(QTL),探讨水稻竞争优势的遗传基础。【方法】以特青为母本、以基于IR24遗传背景的6个IRBB近等基因系为父本,配组衍生了由204个水稻恢复系株系组成的重组自交系(RIL)群体,并用各个RIL与不育系中9A杂交获得测交F1群体。两年同地种植两套群体,相邻两列并列种植相应的RIL和F1,设2次重复。成熟时每份材料每个重复混收中间4株,考查单株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量,计算得出2次重复的平均值。在各个性状上,以同一年的数据为基础,将F1表现型减除对应RIL表现型,获得1套衍生数据。以(F1-RIL)数据为基础,应用QTLNetwork 2.0检测QTL;经1 000次Permutation计算,选用全基因组显著性水平P<0.05为阈值。【结果】6个产量性状在RIL和F1群体之间均呈极显著正相关,相关系数以千粒重最高,为0.903;以单株穗数和单株产量最低,分别为0.333和0.357;结实率、每穗实粒数和每穗总粒数居中,分别为0.406、0.448和0.680。结果还表明,随着RIL表型值的增加,F1杂种优势强度逐步降低、杂种劣势强度逐步升高。未检测到控制单株穗数的QTL,但在其他5个性状上共检测到16个QTL,分布于水稻第2、3、5、6、8和10染色体,其中,3个控制每穗实粒数,4个控制每穗总粒数,3个控制结实率,4个控制千粒重,2个控制单株产量,单个QTL的贡献率为1.7 %—22.1 %。控制每穗实粒数的所有3个QTL全部表现为中9A/IR24的竞争优势优于中9A/特青,而在每穗总粒数、结实率和千粒重上,分别有3、2和2个QTL表现为中9A/IR24的竞争优势优于中9A/特青,有1、1和2个QTL表现为中9A/特青的竞争优势优于中9A/IR24。在控制单株产量的2个QTL中,qGY2与控制每穗实粒数和每穗总粒数的qNGP2qNSP2位于同一区间,qGY10与控制每穗实粒数和结实率的qNGP10qSF10位于同一区间,它们均表现为中9A/IR24的竞争优势高于中9A/特青。【结论】亲本性状表现和杂种优势均对F1的产量表现具有重要作用,与竞争优势有关的QTL对杂交稻产量性状遗传控制具有重要作用。
    中国北方粳型超级稻研究进展
    徐正进,陈温福
    中国农业科学. 2016, 49(2):  239-250.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.005
    摘要 ( 259 )   HTML ( 1 )   PDF (447KB) ( 625 )   收藏
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    1996年农业部正式启动中国水稻超高产育种即超级稻研究项目,20年来中国超级稻研究后来居上,无论超高产遗传生理基础研究还是超级稻育种实践,无论南方超级杂交籼稻还是北方超级常规粳稻,总体上都处于国际领先水平,为探索进一步提高生产潜力和将其转化为现实生产力提供了科学依据和技术储备,为中国稻作科学保持国际先进水平作出了突出贡献。文章从超级稻兴起、技术路线确立、新品种选育与示范推广、生理与遗传基础研究等方面综合评述了中国北方粳型超级稻研究进展。在此基础上讨论了北方粳型超级稻相关生理与遗传问题:近年来北方粳稻继续保持较高产量水平和加工品质,同时以垩白性状为代表的外观品质有明显提高,至少在9 t·hm-2之前产量与主要品质性状的矛盾并不突出,产量和品质可以在更高水平上达成新的平衡;分析北方粳稻区域试验结果表明,通过延长生育期提高产量是不足取的,通过增加株高提高产量也是行不通的,提高稻瘟病抗性是北方粳稻的重要育种目标;北方粳稻着粒密度普遍较高,但是对产量构成因素和主要品质性状的负面影响相对较小,可以认为经过育种家的不懈努力,北方粳稻着粒密度处于比较合适范围;籽粒长宽比是决定籼粳稻碾磨品质的主要因素,而对外观品质亚种间差异影响较小,近年来中国籼稻碾磨品质有明显改善,籼粳稻差异幅度有所降低,籼粳稻外观品质均有明显改善,但是籼粳稻差异依旧。建议:在全面总结20年来中国超级稻研究成果与经验基础上,明确今后超级稻研究的方向与目标,改设立阶段性产量目标分期攻关为按生态区长期稳定支持,改小面积产量验收评价指标为考核大面积均衡增产。根据北方粳稻生态、生产和品种特性,有针对性地开展育种基础理论和关键技术研究,如籼粳血缘与产量和品质关系的遗传和生理生态机制,从分子、细胞、组织、器官、个体、群体水平全面评价直立穗型基因EP1功能,有效改良籼粳稻杂交育成直立大穗型品种品质特别是食味品质,充分利用分子生物学相关理论、技术研究成果,在抗稻瘟病、抗冷性和耐盐碱种质创新及育种应用上有所突破。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    外源一氧化氮对干旱胁迫下玉米幼苗光合作用的影响
    邵瑞鑫,李蕾蕾,郑会芳,信龙飞,苏小雨,冉午玲,杨青华
    中国农业科学. 2016, 49(2):  251-259.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.006
    摘要 ( 327 )   HTML ( 1 )   PDF (1565KB) ( 750 )   收藏
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    【目的】探明干旱胁迫下一氧化氮(NO)对玉米幼苗光合作用的调节作用。【方法】以驻玉309为试验材料,在光照培养箱内采用水培的方法,研究了外源NO供体SNP预处理3 d后,进行20% PEG-6000(-0.8 MPa)模拟干旱胁迫3 d后玉米幼苗的生长参数、叶绿体超微结构、叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数和D1蛋白表达的变化。【结果】干旱胁迫条件下玉米幼苗的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及光系统II(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)分别比对照下降了68.4%、87.2%、15.8%、31.3%;而J点的相对可变荧光(Vj)和单位反中心耗散能量(DIo /RC)则分别上升了20.9%和21.2%;此外,叶片的叶绿体结构明显遭到破坏,D1蛋白的含量显著降低。但是,与干旱胁迫处理相比,经过SNP预处理后进行干旱胁迫处理的玉米幼苗Pn、Gs、Fv/Fm、Fv/Fo明显增加56.6%、202.5%、15.8%、30.7%,而Vj、DIo/RC下降了22.7%和25.4%;叶绿体的类囊体片层恢复整齐,基粒片层变清晰;D1蛋白的相对含量明显增加了94.7%;以上这些变化与干旱条件下SNP预处理后NO含量的增加有关。【结论】在干旱条件下,NO可能参与调节了PSII反应中心D1蛋白的表达并稳定PSII反应中心的结构和功能,以改善玉米幼苗的光合作用和生长发育,从而提高玉米幼苗对干旱胁迫的适应性。
    内蒙古自治区大豆品种生育期分组及种植区划
    胡兴国,宋雯雯,魏云山,孙宾成,李强,柴燊,孙如建,邵玉彬,任珂,丁素荣,吴存祥,武婷婷,张万海,韩天富
    中国农业科学. 2016, 49(2):  260-271.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.007
    摘要 ( 257 )   HTML ( 2 )   PDF (1354KB) ( 591 )   收藏
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    【目的】内蒙古自治区是中国大豆品种生态类型最为丰富的省份之一,研究内蒙古自治区大豆品种生育期多样性及分布规律,不仅是该区品种合理布局及区内外种质交流的迫切需要,而且可为全国大豆生育期分组和基于生育期组的大豆种植区划提供参考。【方法】以分属MG000、MG00、MG0、MGⅠ、MGⅡ和MGⅢ的21个北美大豆生育期组标准品种为对照,在扎兰屯、赤峰、呼和浩特、杭锦后旗和额济纳旗等5个地点,对从内蒙古自治区各地生产上收集的120个代表性大豆品种进行田间种植,每个品种选整齐一致的15个植株定点观察,分株记载播种期、出苗期(VE)、始花期(R1)、生理成熟期(R7)和完熟期(R8),初霜时记载未成熟材料的最终发育时期。以出苗至生理成熟期(VE—R7)日数作为判定生育期的依据,应用“分年度划分法”对供试品种进行生育期组划分。同时,对代表性品种做地理分布调查,明确其在内蒙古自治区分布的最北界限。【结果】供试内蒙古大豆品种归属于MG0000—MGⅢ这7个生育期组,其中3个早于MG000划分下限1.0—7.4 d,将其归入到MG0000,6个属MG000、20个属MG00、43个属MG0、35个属MGⅠ、8个属MGⅡ、5个属MGⅢ。MG0000分布于大兴安岭东北麓及呼伦贝尔高原东北部地区;MG000分布于大兴安岭东麓近山地区、呼伦贝尔高原的西部及阴山南北高寒地区;MG00分布于呼伦贝尔市大兴安岭以东较冷凉地区、阴山前后冷凉地区局部和阴山东段大兴安岭南部冷凉地区;MG0分布于大兴安岭以东嫩江流域的呼伦贝尔、兴安盟传统农区及通辽市、赤峰市北部山区及阴山山脉前山较暖地区;MGⅠ分布于大兴安岭东南温凉区、赤峰丘陵山地温凉区及阴山南麓温凉区;MGⅡ分布于大兴安岭岭南温和区、阴山南麓土默川平原和河套梁外温和区;MGⅢ分布于西辽河平原温热区、大青山南部梁峁地、河套平原灌溉区和阿拉善高原绿洲地区。根据品种分布区域,参照当地农业区划和气象资料,形成了基于品种生育期组的内蒙古自治区大豆种植区划方案,绘制了各生育期组品种的种植区划图。在以上工作基础上,提出了内蒙古自治区大豆品种引种方案和区域试验分区调整方案。【结论】内蒙古自治区大豆分布区域广,生育期生态类型丰富。通过生育期分组,可优化品种布局,加强区内外种质交流,提高品种选育和推广的针对性,加速品种的推广利用。
    植物保护
    河南和河北冬小麦区假禾谷镰孢的遗传多样性
    贺小伦,周海峰,袁虹霞,施艳,孙炳剑,李洪连
    中国农业科学. 2016, 49(2):  272-281.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.008
    摘要 ( 232 )   HTML ( 1 )   PDF (1335KB) ( 405 )   收藏
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    【目的】运用ISSR-PCR技术揭示中国河南和河北省冬小麦区6个地理群体小麦茎基腐病优势病原菌假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)的遗传多样性。【方法】利用筛选的17个ISSR引物对从河南和河北冬小麦区收集的166株假禾谷镰孢菌株进行扩增。根据群体扩增的结果,用POPGENE version l.32软件计算各项遗传多样性参数。根据不同地理群体的遗传相似系数,用NTSYSpc version 2.11软件进行群体聚类分析。【结果】从97个ISSR引物中筛选出了17个多态性较好的引物,用这17个引物对河南和河北冬小麦区的166株假禾谷镰孢菌株进行扩增,共扩增出234个DNA片段,其中多态性位点为218个,占总扩增片段的93.16%。平均每个引物可以扩增出13.76个条带,扩增产物大小在150—2 500 bp。POPGENE分析表明,6个地理群体的多态位点数在58—208,平均为124;多态位点百分率在24.79%—88.89%,平均为52.92%;有效等位基因数在1.1548—1.3293,平均为1.2584。遗传多样性分析表明,在地理种群水平上,Nei’s基因多样性指数在0.0897—0.2069,平均为0.1548;Shannon’s信息指数在0.1337—0.3257,平均为0.2368,这表明不同地理群体间存在一定的遗传变异。河南北部地区的Shannon’s信息指数和Nei’s基因多样性指数最高,表明该地区假禾谷镰孢菌株之间的遗传多样性最丰富。河南南部地区的Shannon’s信息指数和Nei’s基因多样性指数最低,表明该地区假禾谷镰孢菌株之间的遗传多样性最低。遗传相似性分析证明,河南北部地区假禾谷镰孢种群和河南东部地区种群最近,河南南部地区假禾谷镰孢种群和河南东部地区种群最远。6个地理群体间的遗传分化系数Gst为0.1571,群体内为0.8429,群体内多样性大于群体间的多样性。6个地理群体间的基因流Nm为2.6819,说明不同地理群体假禾谷镰孢菌株间存在较大的基因流动。6个地理群体总基因多样度Ht为0.1837,各地理群体内基因多样度Hs为0.1548,地理群体间基因多样度Dst为0.0289,这说明相同地理来源的菌株有具有较近的亲缘关系。在遗传相似系数为0.966时,可将6个地理群体划分为2个不同的类群。第Ⅰ类群包括河南北部、河南东部、河南中部、河北中部和河南西部地区,河南南部地区属于第II类群。【结论】河南和河北冬小麦区小麦茎基腐病假禾谷镰孢6个地理群体之间的遗传分化与其地理来源之间有一定的相关性,群体内多样性大于群体间,不同地理群体假禾谷镰孢菌株间存在较大的基因流动。
    柑橘全爪螨微卫星位点鉴定与信息分析
    魏丹丹,刘燕,杜洋,李刚,李婷,袁明龙,王进军
    中国农业科学. 2016, 49(2):  282-293.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.009
    摘要 ( 182 )   HTML ( 1 )   PDF (1550KB) ( 389 )   收藏
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    【目的】通过磁珠富集法构建柑橘全爪螨(Panonychus citri)微卫星富集文库,发掘柑橘全爪螨基因组微卫星(gSSR)序列。同时,利用柑橘全爪螨转录组数据库,筛选其功能微卫星(EST-SSR)分子标记,设计柑橘全爪螨微卫星(SSR)引物并验证其适用性。【方法】在提取柑橘全爪螨高质量基因组DNA的基础上,使用链霉亲和素偶联的磁珠与生物素标记的微卫星探针结合,亲和性捕捉由限制性内切酶酶切产生的含SSR的单链基因组DNA目的序列,经PCR扩增为双链后,克隆并构建SSR富集文库,测序筛选SSR序列。另一方面,基于柑橘全爪螨转录组数据,利用msatcommander软件发掘其功能微卫星标记。采用Primer Premier 5软件设计SSR引物,并进行验证。【结果】构建了柑橘全爪螨AC、TC和ATG共3个SSR富集文库,阳性克隆率分别约为30%、28%和25%。对文库的测序结果表明,AC文库的冗余率最高,TC文库次之,而ATG文库未发现相同微卫星位点的克隆。同时,在AC文库中,大部分AC重复类型的SSR为多拷贝微卫星位点,其中有相当一部分SSR的一侧侧翼序列完全相同或高度相似。从3个SSR富集文库中获得了可用于设计引物的gSSR单一序列44条(GenBank登录号为JF776418—JF776461),共合成了20对SSR引物,其中能够稳定扩增的引物有11对。柑橘全爪螨gSSR中完美型SSR占54.5%,非完美型和复合型SSR分别占27.3%和18.2%。在完美型的gSSR中,两碱基重复SSR的核心重复次数(13—42次)大于三碱基重复SSR(5—9次)。从柑橘全爪螨转录组数据库中共获得8 023个EST-SSR位点,其中2 540个SSR可用于引物设计,共合成了35对引物(GenBank登录号为KT261306—KT261340),其中能够稳定扩增的引物有8对。柑橘全爪螨EST-SSR的平均分布频率为1/3.55 kb。其中,三碱基为优势核心重复类型,占总数的53.86%;其次为两碱基核心重复类型,占总数的43.36%;而四、五、六碱基重复类型以及复合型的SSR数量均较少,且数量差异不大,共占EST-SSR总数的2.78%。柑橘全爪螨EST-SSR核心重复次数主要集中在5—10次。【结论】采用磁珠富集法,并将酶切、接头连接一步化,可提高个体微小的螨类及微小昆虫SSR的富集效率。柑橘全爪螨gSSR核心重复次数要远多于从转录组数据库获得的EST-SSR。总体而言,gSSR和EST-SSR中的三碱基重复SSR具有更好的优化率。此外,柑橘全爪螨gSSR具有微卫星家族现象。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    长期施用尿素对东北黑土中氨氧化古菌群落的影响
    周晶,姜昕,周宝库,马鸣超,关大伟,赵百锁,陈三凤,李俊
    中国农业科学. 2016, 49(2):  294-304.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.010
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    【目的】表征34年施肥条件下东北黑土中氨氧化古菌(AOA)群落特征,明确不同尿素水平对其丰度和群落结构的影响,并与土壤化学性质进行关联分析,探讨引起影响东北黑土中AOA群落变化的主效环境因子,为进一步揭示黑土土壤硝化作用过程和机制,以及改良施肥方式提供依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院34年长期定位试验,选取3组不同施肥处理:无尿素组(对照CK和磷钾处理PK)、一倍尿素组(单施一倍氮肥处理N1,氮磷处理NP,氮磷钾处理NPK和氮钾处理NK)和二倍尿素组(单施二倍氮肥处理N2)共7个处理的耕层土壤为研究对象,借助454高通量测序和Real-time PCR技术,以AOA Arch-amoA基因为分子标靶,解析不同尿素水平对黑土中AOA群落组成和丰度的影响,并对AOA群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】随着尿素施用量的增加,黑土中AOA 的Arch-amoA拷贝数由2.64×107/g土壤显著降低至8.34×105/g土壤,且黑土pH是引起其数量降低的直接原因;OTU水平上的聚类和非度量多维度分析(NMDS)结果均表明,相同尿素水平的各处理AOA群落结构相似,不同尿素水平处理间的AOA群落差异显著;冗余分析表明,土壤pH、水溶性有机碳和硝态氮浓度是影响土壤AOA群落变化的主效环境因子(P<0.05);系统发育分析表明,东北黑土中AOA主要有NitrososphaeraNitrosotalea两个属:无尿素组中99.3%和一倍尿素组中90.1%的Arch-amoA序列归类于Nitrososphaera,二倍尿素组中67.9%的Arch-amoA序列归类于Nitrosotalea。【结论】本研究表征了长期不同施肥下黑土中的AOA群落特征,通过与土壤化学性质耦合分析,确定了引起黑土中AOA群落变化的主要因素。长期施用氮肥的黑土中,AOA Arch-amoA拷贝数和群落结构受尿素施用量的影响显著,低倍尿素提高其多样性,而高倍尿素则使之降低,土壤pH、有机碳和硝态氮浓度是导致AOA群落差异主要因素。
    水分和氮肥管理对灌溉水稻优质高产高效调控机制的研究进展
    何海兵,杨茹,廖江,武立权,孔令聪,黄义德
    中国农业科学. 2016, 49(2):  305-318.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.011
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    随着人们对稻米需求量日益增加,水稻(特别是优质稻米)产出需保持逐年增长趋势,但水资源紧缺及水稻生产中过量氮肥投入致环境承载压力增大等因素均阻碍水稻生产。因此,水稻生产当前面临的矛盾是如何在减少资源(水分和氮素)投入条件下产出更多优质稻米,节水省氮栽培模式下获得高产优质稻米是未来水稻生产走可持续发展道路的重要保障。笔者回顾水分管理制度(节水栽培模式、灌溉模式及土壤含水量)、氮肥管理制度(施氮量和施氮方法)及水氮协同管理对灌区水稻产量、品质和水/氮资源利用效率的调控效应,阐明水氮互作对优质高产高效水稻的生理生态调控机制,提出灌区优质高产高效水稻实现过程中潜在的关注点及相应的研究构想。
    园艺
    供磷水平对铁核桃实生苗生长、形态特征及叶片营养元素含量的影响
    臧成凤,樊卫国
    中国农业科学. 2016, 49(2):  319-330.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.012
    摘要 ( 247 )   HTML ( 1 )   PDF (3824KB) ( 316 )   收藏
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    【目的】探索不同供磷水平对铁核桃(Juglans sigillata Dode)实生苗生长、形态特征及营养元素吸收的影响,为幼龄铁核桃栽培的磷养分管理提供科学依据。【方法】以当年生铁核桃实生苗为材料,以变质岩母质发育的酸性黄壤为培养土,采用土培的方法研究不同供磷水平(有效磷含量分别为5、25、45、65、85、105和125 mg·kg-1)对铁核桃实生苗植株生长状况、生物量、根冠比、根系形态特性指标和叶片营养元素含量的影响。【结果】土壤有效磷含量低于或高于45 mg·kg-1处理的植株总生物量和地上部及根系生物量明显减少。45 mg·kg-1磷水平处理的铁核桃实生苗整株鲜重和干重达到最大,分别为183.07 g/株和109.84 g/株,其根系发育最好;125 mg·kg-1磷水平处理的整株鲜重和干重最小,分别只有66.93 g/株和40.16 g/株,根系发育最差。磷水平高于45 mg·kg-1后,随磷水平的增加对植株生长的抑制作用明显增强,这种抑制作用比低磷水平处理更加明显。植株的根冠比以5 mg·kg-1磷水平处理的最大,达到1.34;以45 mg·kg-1处理的最小,仅为1.07。在有效磷含量为5、25和45mg·kg-1的处理中,随磷水平的提高,植株的高度、地上部基径、总叶面积、根系总长度、根系总表面积、根系总体积、根的平均直径、总根尖数、根系分型维数、主根长度、侧根长度、侧根数量、整株根长度密度和根质量密度明显增大,磷水平高于45 mg·kg-1的处理上述指数都明显降低,以125 mg·kg-1磷水平处理为最小。土壤供磷水平的提高能够明显增大植株叶片中磷、钙、镁、锰和铜元素含量;随磷水平的提高,叶片中氮、钾、铁、锌和硼元素的含量与供磷水平呈先升高后降低的趋势;供磷水平低于45 mg·kg-1会造成叶片中磷、镁、锰和铜元素的缺乏,供磷水平高于45 mg·kg-1会导致这些元素的过量累积。在供磷水平高于或低于45 mg·kg-1的条件下,植株叶片中氮、钾、铁、锌和硼元素的含量明显降低。【结论】在变质岩母质发育的酸性黄壤条件下,土壤磷有效磷含量为45 mg·kg-1的条件最有利于铁核桃实生苗的生长和对营养元素的吸收,根系形态特性明显改善,供磷水平过低或过高对植株根系的发育和地上部的生长都有明显的抑制作用,其中磷水平过高对植株生长产生的抑制作用比低磷条件下更加明显。
    贮藏·保鲜·加工
    饲喂大麦对大河乌猪干腌火腿理化特性及脂肪酸组成的影响
    张婷,王振宇,李铮,林祖松,李祥,田建文,张德权
    中国农业科学. 2016, 49(2):  331-338.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.013
    摘要 ( 204 )   HTML ( 1 )   PDF (400KB) ( 303 )   收藏
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    【目的】研究大麦饲喂对大河乌猪干腌火腿理化特性和脂肪酸组成的作用,为大河乌猪养殖管理和肉制品加工提供基础数据。【方法】以“长白猪×大河乌猪”二元杂交的仔猪为研究对象,采用大麦饲喂(玉米饲喂为对照)到100 kg(180日龄)、130 kg(210日龄)、160 kg(250日龄)后,选用其后腿肉为原料,按照传统工艺二次撒盐加工成干腌火腿,食盐添加量为原料肉重的8%,取含有半膜肌、半腱肌、股二头肌的肉块,绞碎后测定食盐、蛋白质、水分、肌内脂肪含量、脂肪酸组成、蛋白质氧化、脂肪氧化水平的差异。【结果】与饲喂玉米相比,从100—160 kg,大麦型日粮组的大河乌猪干腌火腿脂肪含量降低了2%—4%,蛋白质含量提高了2%—4%,蛋白质和脂肪氧化程度减小;大河乌猪体重达到160 kg时,干腌火腿的食盐含量降低了1.03%,水分含量增加了4.52%;单不饱和脂肪酸(MUFA)含量最高的是130 kg体重组中饲喂大麦组,饱和脂肪酸(SFA)含量最高的是160 kg体重组中饲喂玉米组,多不饱和脂肪酸(PUFA)含量最高的是130 kg组的饲喂大麦组。饲喂大麦会显著降低100 kg、130 kg组大河乌猪干腌火腿中棕榈酸(C16:0)含量(P<0.05),显著降低130 kg、160 kg组的硬脂酸(C18:0)含量(P<0.05)。与饲喂玉米型日粮组相比,大麦型日粮组的大河乌猪干腌火腿中PUFA含量以及多不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例(PUFA/SFA)显著增加(P<0.05)。随着大河乌猪体重的变化,干腌火腿中羰基含量先升高再趋于稳定。大麦型日粮组中大河乌猪干腌火腿的羰基含量均显著低于玉米型日粮组(P<0.05)。在大麦型日粮组中,大河乌猪体重对干腌火腿中TBRAS值没有显著影响(P>0.05)。在玉米型日粮组中,130 kg 体重组的TBARS值显著低于100 kg、160 kg体重组中的TBARS值。饲喂大麦的大河乌猪体重达到160 kg时干腌火腿的品质最佳,其食盐含量、水分含量、蛋白质含量、脂肪含量和PUFA含量分别为7.96%、48.38%、34.64%、8.52%和12.18%,PUFA/SFA和n-6/n-3的比率分别为0.31和30.25,羰基含量和TBARS值分别为0.62 nmol·mg-1蛋白质和2.14 mg·kg-1。【结论】饲喂大麦增加大河乌猪干腌火腿的蛋白质和多不饱和脂肪酸含量,增强其氧化稳定性。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    不同种植模式下的土地适宜载畜量
    杨军香,王合亮,焦洪超,林海
    中国农业科学. 2016, 49(2):  339-347.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.014
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    【目】规模化畜禽养殖的快速发展,造成畜禽生产废弃物的大量集中产生,对周边环境造成了巨大的压力,严重影响了畜牧业的可持续发展,本研究的目的是建立土地载畜量模型,为畜禽生产废弃物的合理使用提供科学依据;【方法】笔者在查阅大量资料和统计年鉴的基础上,以山东省2012年生猪统计数据和主要种植作物产量及氮磷需求量为例,根据农牧生态平衡和农田生态系统养分循环利用原则,分析了粮食种植(冬小麦-夏玉米)、果树种植(苹果)和蔬菜种植(菜椒-茄子、菜椒-西红柿、西红柿-黄瓜3种大棚种植模式以及茄子-大白菜、西红柿-大白菜、黄瓜-萝卜3种露地种植模式)3种土地利用模式下作物氮、磷养分的需要量,依据畜禽生产废弃物中氮磷养分含量,根据土地养分平衡原理,建立了土地养分平衡模型,确定了不同种植模式下单位面积土地消纳畜禽粪污的能力和载畜量,提出了土地不同种植模式下单位养殖规模需匹配的农田面积;【结果】以能繁母猪为基础建立了估测猪场粪尿养分(氮磷)年排出量的猪单位,折算成单个猪单位的氮、磷产生量分别为87.511.1kg/。以此为基础估测了不同类型畜禽粪尿氮磷产生量。根据种植模式估测了土地氮磷输出量,以蔬菜种植模式下土地氮、磷输出量最高,粮食作物种植模式居中,苹果种植下氮、磷输出量最低。结果表明,蔬菜种植模式土地载畜量更高,大棚种植模式下平均为4.5猪单位/ hm2,露地种植模式下平均为3.8猪单位/hm2;果树种植(苹果)载畜量最低,为1.2猪单位/ hm2;冬小麦-夏玉米模式下,不考虑秸秆还田,载畜量可达3.9猪单位/hm2,如果考虑秸秆还田,则载畜量相应降低。以循环利用方式消纳1 000头能繁母猪规模的自繁自养猪场所产生的废弃物,蔬菜种植模式下所需匹配土地面积最少(西红柿-黄瓜轮作的大棚种植模式需要188.7 hm2),苹果种植所需的匹配土地面积最多,需要匹配833.3 hm2;不考虑秸秆还田,小麦-玉米轮作种植模式下,需要匹配的种植土地为256.4 hm2。【结论】根据“养殖-种植”循环利用模式确定了土地载畜量参数为1.2—4.5猪单位/hm2,该参数为畜禽养殖区域规划、养殖场废弃物处理与利用和土地养分管理提供了依据。
    整合数字基因表达谱与全基因组关联分析鉴定猪血液性状候选基因
    徐盼,张震,章峰,杨斌,段艳宇
    中国农业科学. 2016, 49(2):  348-360.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.015
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    【目的】整合数字基因表达谱与全基因组关联分析鉴定白色杜洛克×二花脸F2资源群体的血液性状候选基因。【方法】白色杜洛克×二花脸F2资源群体在(240±3)d屠宰,收集血液于抗凝管中进行血常规检测。利用Illumina 60K SNP芯片对1 020头F2资源群体进行基因分型。剔除基因型检出率< 90%和孟德尔错误检出率> 5%的个体。检出率< 95%、次等位基因频率< 5%、哈代-温伯格检验(HWE) P < 5×10-6、与性染色体连锁疑似常染色体的SNP被筛除。利用Illumina GA II 测序仪测序对502头F2资源群体的肝脏进行数字基因表达谱测序。测序得到的原始数据经过滤获得清洁标签后与参考标签数据库比对,将能唯一比对到参考基因序列的清洁标签数量进行标准化处理以获得标准化的基因表达量。每个转录本的表达水平进一步转化为lg2值。在少于20%的个体中表达的转录本被滤去。表型性状和基因表达性状使用R程序包中GenABEL内polygentic功能进行性别、批次和亲缘关系的校正。其残差使用R程序包中斯皮尔曼系数评估基因表达水平与表型数据的关联性,设定保守阈值P < 5×10-4时调整多重检验。将检测到的表达数量性状位点(eQTL)及其对应基因根据其位置相对照的关系进行绘图。搜寻前期GWAS最高点5.0 Mb区域内eQTL结合GWAS结果进行综合分析。Gene Ontology & KEGG pathway富集分析使用在线工具DAVID。基因共表达网络使用在线工具GeneMANIA进行构建。【结果】白色杜洛克×二花脸F2资源群体中502个个体的20 108个肝脏转录本通过了质检。当P < 5×10-4时鉴别到与血红蛋白(HGB)、红细胞数目(RBC)、红细胞压积(HCT)、平均红细胞体积(MCV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)和白细胞数目(WBC)关联的转录本共259个。有34个转录本与一个以上表型关联。用上述血细胞性状关联的转录本进行eQTL定位,当阈值P < 10-5时得到304个eQTL,每个转录本映射到1—6个eQTL,其中有35个顺式eQTL,120个反式eQTL。MCH和MCV的顺式eQTL位置重叠位于8号染色体。7号染色体存有数量最多的eQTL,其中多数为反式eQTL。通过eQTL定位确定了KIT为候选基因。Gene Ontology & KEGG pathway富集分析鉴别到与红细胞性状相关的基因KITPSEN2TFRC,与白细胞性状相关的基因THBS1CYR61。通过整合前期GWAS数据及eQTL定位并建立基因共表达网络,鉴定到与白细胞性状相关的基因RPS10。【结论】利用基于白色杜洛克×二花脸F2资源群体的eQTL定位并结合前期GWAS数据,鉴别到与红细胞性状相关的基因KITPSEN2TFRC,与白细胞性状相关的基因THBS1CYR61RPS10
    鸭发育早期骨骼肌异步发育和IGF-I/MSTN-A mRNA表达的相关性
    胡艳,刘宏祥,单艳菊,姬改革,束婧婷,徐文娟,朱春红,陶志云,李慧芳
    中国农业科学. 2016, 49(2):  361-370.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.016
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    【目的】选择生长速度不同的高邮鸭和金定鸭为试验模型,比较2个不同品种鸭胚胎期和出雏早期骨骼肌中胰岛素样生长因子I(insulin-like growth factor IIGF-I)、肌肉生长抑素A(myostatin AMSTN-AmRNA的表达规律及其与胸浅肌和腓肠肌(简称为胸腿肌)发育模式的相关性【方法】在13、17、21、25、27胚龄和出雏后7日龄时,记录体重、胸浅肌(PM)和腓肠肌外侧头(LM)的重量,采用实时荧光定量PCR方法研究骨骼肌中IGF-IMSTN mRNA的表达规律。【结果】本试验证明鸭早期发育过程中,体重和骨骼肌重的变化呈现极显著的品种和时间特异性;鸭胚胎期胸/腿肌的IGF-I和MSTN-A mRNA的表达与体重、胸/腿肌重均呈极显著的负相关,各自与胸/腿体指数则呈反式的相关性(正/负),均在13胚龄有一个表达高峰,IGF-I和MSTN-A mRNA表达之间存在极显著的正相关;鸭PMIGF-I mRNA表达转折点的出现时间与胸肌绝对生长和相对生长变化趋势是吻合的,而LM中IGF-I mRNA表达与腿肌生长和肌纤维特性变化均不相符;鸭胚胎期MSTN-A mRNA的表达趋势与骨骼肌生长和肌纤维数量形成高峰同步;胸腿肌中IGF-I/MSTN-A mRNA表达比值的变化趋势和肌纤维特性变化吻合,PM中的IGF-I/MSTN-A mRNA表达比值的差异点和PM重量出现品种差异的时间点一致。【结论】在胚胎发育中后期和出雏后早期,鸭的胸腿肌呈现异步发育模式,骨骼肌中IGF-I和MSTN mRNA表达的相对水平参与骨骼肌生长速率的调节。
    家蚕GATA转录因子BmGATA6的克隆、多克隆抗体制备及组织细胞定位
    谭鹏,徐曼,梁航华,张亚军,胡仁建,崔红娟
    中国农业科学. 2016, 49(2):  371-380.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.017
    摘要 ( 149 )   HTML ( 2 )   PDF (1907KB) ( 350 )   收藏
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    【目的】克隆家蚕(Bombyx moriGATA转录因子BmGATA6,将其在原核细胞中进行表达,纯化重组蛋白,多次免疫小鼠获得BmGATA6多克隆抗体,为进一步分析BmGATA6在家蚕变态发育中的功能提供抗体条件。【方法】解剖家蚕获得5龄第3天的各组织及4眠至熟蚕整个时期的中肠组织,在液氮中研磨为粉末,利用Trizol法提取RNA,体外反转录得到cDNA。基于家蚕BmGATA6的基因编码序列设计全长特异引物,并以BmActin3作为内参,进行家蚕5龄第3天各组织及4龄眠期至熟蚕期各时期的RT-PCR检测。设计原核表达引物,扩增原核表达片段连接到pET32a载体上,构建原核表达载体,转化至BL21(DE3) Escherichia coil表达菌株。加入IPTG至终浓度分别为0.4、0.6、0.8、1.0 mmol·L-1。在16℃条件下培养20 h和37℃条件下培养5 h分别进行BmGATA6蛋白诱导表达。选取最佳诱导条件进行BmGATA6蛋白的大量诱导,用镍柱亲和层析法纯化家蚕BmGATA6蛋白,经多次免疫昆明小鼠后,最终获得BmGATA6多克隆抗体。利用ELISA法测定鼠抗BmGATA6蛋白多克隆抗体的效价,通过Western blot检测BmGATA6抗体的特异性。以家蚕5龄第6天中肠的石蜡切片作为样本,通过免疫荧光对家蚕中肠组织中的BmGATA6蛋白进行亚细胞定位。【结果】家蚕GATA转录因子BmGATA6的cDNA全长4 011 bp,ORF长为1 974 bp,编码657个氨基酸,包括205 bp的5′非翻译区序列(5′UTR)和1 832 bp的3′非翻译区序列(3′UTR)。该基因位于15号染色体上,基因全长12 326 bp,为多外显子基因,共含有8个外显子和7个内含子,具有2个典型的GATA锌指结构域,分别位于第470—521和531—582氨基酸区域。RT-PCR结果显示BmGATA6在5龄第3天家蚕中肠中显著高量表达,其次在马氏管中有少量表达,而在其他组织中没有检测到BmGATA6的表达。同时RT-PCR结果显示BmGATA6在4龄眠期到熟蚕期的中肠组织中持续高表达。构建BmGATA6 原核表达载体,通过不同温度与IPTG浓度诱导发现,BmGATA6重组蛋白在16℃诱导主要存在于上清中,在37℃诱导主要存在于包涵体中。在0.6 mmol·L-1IPTG、16℃下诱导20 h为最佳条件,利用镍柱亲和层析法获得较纯的BmGATA6重组蛋白,并利用纯蛋白多次免疫昆明小鼠制备多克隆抗体,用ELISA法对抗体效价进行了检测,显示BmGATA6抗体效价均高达1﹕128 000。Western blot结果显示BmGATA6抗体能特异地识别家蚕BmGATA6蛋白,其大小约为75 kD,与预测大小相符。免疫荧光结果显示BmGATA6蛋白在家蚕中肠的各类细胞中均有较高表达,且定位于中肠细胞的细胞核中。【结论】成功制备了BmGATA6多克隆抗体,分析了其在中肠组织中的亚细胞定位情况,推测BmGATA6在家蚕中肠的生理变化过程中扮演着重要调控角色,为进一步探索BmGATA6在家蚕中的功能奠定了基础。
    研究简报
    枳NLP转录因子克隆及其在不同水分条件下的表达
    曹雄军,卢晓鹏,熊江,李静,吴倩,周芳芳,谢深喜
    中国农业科学. 2016, 49(2):  381-390.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.018
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    【目的】分析柑橘砧木枳(Poncirus trifoliata (L.) Raf.)参与氮素吸收与同化的重要转录因子NLP在干旱胁迫下的表达模式,为柑橘在干旱胁迫条件下对氮素吸收与同化的调控机理提供研究参考。【方法】以柑橘砧木枳为试验材料,在甜橙(Citrus sinensis (L.) Osb.)基因组数据库的基础上,利用生物信息学筛选获得甜橙NLP,并以此设计引物扩增枳NLP的CDS全长并测序。利用ClustalX和MEGA程序进行序列比对和系统发育分析,利用实时荧光定量PCR技术分析不同水分条件下的枳NLP的表达模式。【结果】筛选并克隆获得了4条枳NLP序列,为PtNLP2PtNLP4PtNLP7PtNLP8。序列比对分析表明枳NLP之间的蛋白质序列一致性为45.13%,均具有明显的RWP-RK和PB1结构域。枳与甜橙的NLP蛋白质序列的一致性极高,分别为97.57%、96.47%、99.0%及97.33%。系统发育分析表明枳NLP可分为4个进化类型,与拟南芥的NLP分类一致,即PtNLP2AtNLP1/2一类,PtNLP4AtNLP4/5一类,PtNLP7AtNLP6/7一类,PtNLP8AtNLP8/9一类。在不同水分条件下,枳NLP的表达模式在叶与根中存在差异。随着基质水分含量的减少,枳叶NLP呈现先上升再下降的趋势。与对照(相对持水量为61.0%)相比,叶PtNLP2PtNLP4PtNLP7PtNLP8的表达量在相对持水量为15.4%时上调至最高水平,分别上调了2.9、3.5、5.9及2.8倍,之后持续下调;到相对持水量为9.4%时,其表达水平低于对照但无显著差异。而枳根NLP的表达量在对照中最高,后随着水分的散失呈总体下降趋势且差异显著,与对照相比,根PtNLP2PtNLP4PtNLP7PtNLP8的最大下调倍数分别为6.7、2.8、4.8及2.3。复水后,枳叶与根NLP的表达量低于复水前,且与对照差异显著。【结论】枳NLP的表达与土壤的水分条件密切相关。枳叶片NLP的表达水平在干旱胁迫前、中期上调,后期下调;而枳根NLP的表达水平在干旱胁迫下持续下调。其中,PtNLP2PtNLP7的表达量在枳根响应干旱胁迫中变化较大。
    不同工艺复合肥氮素释放特征及其增产效应
    黄兴成,刘玉红,张宇亭,赵亚南,张跃强,石孝均
    中国农业科学. 2016, 49(2):  391-398.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.019
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    【目的】复合肥生产工艺众多,由于生产工艺的不同,复合肥的性状存在本质差异。研究不同工艺复合肥的作物增产和肥料利用效率的差异,为复合肥的工业生产与农业应用提供有益参考。【方法】采用模拟和田间试验方法研究了6种等养分不同生产工艺复合肥(N-P2O5-K2O,15-15-15)的氮素释放特征及其对玉米产量和氮素吸收利用的影响。【结果】6种工艺复合肥的氮素释放特征曲线符合抛物线,脲甲醛工艺复合肥氮素释放最慢、掺混工艺释放最快;不同工艺复合肥氮素释放速率依次是脲甲醛工艺<高塔造粒工艺<双管反应器工艺<喷浆造粒工艺<团粒工艺<掺混工艺复合肥。施用不同工艺复合肥玉米产量存在显著差异,以脲甲醛工艺复合肥玉米产量最高,较掺混肥增产8.8%;其次是高塔造粒工艺和双管反应器工艺复合肥,分别比掺混肥增产5.7%和5.1%,团粒工艺和喷浆造粒工艺较掺混复合肥增产不显著。玉米产量与穗粒数呈极显著正相关,玉米产量差主要来自穗粒数的差异;不同工艺复合肥之间玉米穗粒数差异显著,脲甲醛工艺、高塔造粒工艺和双管反应器工艺复合肥穗粒数比掺混工艺复合肥处理提高15.6%、13.5%和10.2%;穗粒数与生长前期吸氮量呈极显著正相关,表明玉米生长前期吸收氮量的提高促进了玉米穗粒数的形成。玉米对氮素的吸收利用效率在不同工艺复合肥之间存在显著差异,脲甲醛工艺、高塔造粒工艺、双管反应器工艺复合肥氮素表观利用率比掺合肥提高了10.7、8.9和3.8个百分点,其氮素偏生产力、农学效率和肥料贡献率都高于掺混肥,而团粒工艺和喷浆造粒工艺与掺混复合肥氮素利用效率相当。【结论】脲甲醛工艺、高塔造粒工艺及双管反应器工艺复合肥因工艺和原料的改进,较其他工艺复肥氮素释放慢,有利于玉米移栽到大喇叭口期对氮素的吸收利用,促进了玉米生长和穗粒数的形成,从而提高了玉米产量和氮素利用率。
    冬闲田种植3种小麦的产量营养价值及青贮效果
    李春江,徐赵红,施清平,秦甜甜,董朝霞,张建国
    中国农业科学. 2016, 49(2):  399-406.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.020
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    【目的】全株小麦作为草食动物的青贮饲料在国外已很普遍,而在国内研究较少,也未见饲用专用小麦品种。从15个小麦品种中选出早熟品种石麦001、HYN和晚熟品种徐麦856这3个较好的品种,进一步研究比较其在南方冬闲田种植的干物质产量、营养价值和青贮发酵品质,为华南地区冬闲田种植适宜小麦品种提供理论依据。【方法】小麦在晚稻收割后播种,播种密度为330万株/hm2,每个品种3次重复,随机区组排列,每个小区面积12 m2(3 m × 4 m)。肥料以复合肥(N:P2O5:K2O =15:6:8)分基肥和拔节肥按6:4两次施入,N、P2O5和K2O的施入量分别为90.0、36.0和48.0 kg·hm-2。蜡熟期观测3个小麦品种的株高、分蘖数,并每小区选取1个1.0 m × 1.0 m的样方进行测产无菌操作取地面10 cm以上植株,装入无菌封口袋放置冰盒中冷藏,带回实验室分析微生物数量;将鲜样切断至20 — 30 mm,取300 g充分混匀,装入30 cm × 40 cm的聚乙烯青贮袋中脱气、密封,实验室青贮2个月后分析其青贮发酵品质及好氧安定性。从剩余鲜样中取部分烘干、粉碎用于常规营养成分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和人工干物质消化率分析,并计算粗蛋白产量和相对饲用价值。【结果】石麦001的株高、干物质产量和粗蛋白产量分别为75.27 cm、6.69 t·hm-20.53 t·hm-2,显著高于其他两个品种(P<0.05),而HYN的干物质消化率和相对饲用价值最高(63.84% DM和113.51)。徐麦856的粗蛋白含量显著高于HYN(P<0.05),与石麦001差异不显著(P>0.05);HYN、石麦001和徐麦856的可溶性碳水化合物含量分别为11.83% DM、9.14% DM和5.93% DM,彼此差异显著(P<0.05)。附着的乳酸菌、好氧细菌、酵母和霉菌数量在3个品种间无显著差异(P0.05),乳酸菌数量较多,都超过了106 cfu·g-1 FM。青贮袋开封后,石麦001和HYN的pH在4.3左右,低于徐麦856的4.50,但差异不显著(P<0.05);石麦001青贮料中乳酸含量为6.02 % DM,显著高于其他两个品种(P0.05),其乙酸含量与其他两个品种差异不显著(P>0.05),且丙酸、丁酸含量显著低于HYN(P<0.05),与徐麦856差异不显著(P>0.05),氨态氮含量与其他两个品种也无显著差异(P>0.05),石麦001青贮料的发酵品质最好。青贮料在有氧条件下放置192 h,石麦001和徐麦856的pH变化不大,有氧稳定性较好,而HYN在96 h后pH明显升高,有氧稳定性较差。【结论】综合全株小麦的干物质产量、粗蛋白产量、营养价值和青贮效果,石麦001在广东冬闲田种植作饲料利用更有潜力。