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当期目录

    2016年 第49卷 第4期 刊出日期:2016-02-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻OsABC1K3突变体鉴定及其对强光胁迫的响应
    高清松,徐梦彬,袁彩勇,纪剑辉,周勇,梁国华
    中国农业科学. 2016, 49(4):  609-620.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.001
    摘要 ( 401 )   HTML ( 1 )   PDF (5288KB) ( 583 )   收藏
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    【目的】强光胁迫能够抑制植物光合作用,严重时造成光合器官破坏,影响作物生长和产量。以T-DNA插入突变体为材料,研究水稻ABC1(activity of bc1 complex)激酶基因OsABC1K3响应强光胁迫的生理功能。【方法】根据水稻基因组注释数据库预测的OsABC1K3不同转录本共有序列设计引物,采用3′ RACE对OsABC1K3可变剪接进行验证;从水稻T-DNA插入序列数据库中获得该基因的T-DNA插入突变体osabc1k3,通过加代繁殖和PCR检测取得纯合突变体,调查突变体株高、结实率、种子大小等农艺性状,采用Arnon法测定叶片色素含量,利用LI-6400便携式光合测定系统测定抽穗期旗叶光合速率,采用透射电镜分析叶绿体超微结构;将生长于300 μmol·m-2·s-1光照强度下的野生型和突变体幼苗转移至800 μmol·m-2·s-1光照强度进行强光处理,观察植株表型,分析叶绿体超微结构和叶绿素含量变化;用含20 μmol·L-1甲基紫精(MV)和0.1%吐温20的水溶液喷洒野生型和突变体幼苗叶片表面,以单独用0.1%吐温20喷洒的幼苗作为对照,观察叶片表型,测定处理后超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量;采用实时荧光定量PCR分析突变体淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达。【结果】OsABC1K3仅检测到一个转录本LOC_Os05g25840.3osabc1k3突变体株高和结实率下降,种子变小,其中,粒宽下降了13.4%,粒厚下降了6.8%,千粒重下降了18.2%,而粒长与野生型无显著差异。突变体叶片叶绿素含量下降,而叶绿素a/b和类胡萝卜素含量高于对照。突变体叶绿体形态正常,但缺乏淀粉粒。光合活性分析表明,突变体叶片光合速率与野生型无显著差异。强光处理7 d后,突变体叶片发生黄化;9 d后,部分植株枯死。强光处理后突变体叶绿体类囊体结构紊乱,出现大量的空泡。进一步对叶绿素含量进行测定表明,突变体叶片叶绿素衰减程度显著高于对照。然而,MV处理后突变体叶片坏死程度、SOD活性及MDA含量与野生型无显著差异。此外,OsABC1K3突变影响了叶片淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达。【结论】OsABC1K3可能不参与水稻氧化胁迫的防御,而通过遗传控制的信号途径调控强光胁迫响应。
    利用单片段代换系的测交群体定位玉米籽粒性状杂种优势位点
    郭战勇,吕盼晴,张向歌,孙高阳,王洪秋,李卫华,付志远,汤继华
    中国农业科学. 2016, 49(4):  621-631.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.002
    摘要 ( 252 )   HTML ( 1 )   PDF (650KB) ( 391 )   收藏
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    【目的】粒型性状是玉米百粒重的重要组成部分,并具有较强的杂种优势,鉴定玉米粒型性状的杂种优势位点,可以为粒型性状关键杂种优势位点的克隆与分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】利用一套中国优良自交系lx9801背景的昌7-2单片段代换系为基础材料,与自交系T7296测交构建包含184个测交种的群体。2013年,在河南浚县和长葛两点对测交群体、单片段代换系群体等材料进行了田间鉴定,完全随机区组设计,3个重复,成熟后连续收获10株对粒长、粒宽、粒厚和百粒重进行考种。利用方差分析和t测验比较每个SSSL×T7296测验种单个性状与对照种T7296×lx9801的显著性差异,对玉米粒型性状的杂种优势位点进行定位。【结果】单片段代换系的两个亲本在粒型性状上表现出明显的差异,昌7-2的粒长和百粒重高于lx9801,而粒厚低于lx9801。测交群体4个籽粒性状均表现出一定的杂种优势,粒长的平均中亲优势在长葛和浚县点分别为19.32%和15.30%,粒宽的中亲优势分别为10.86%和10.07%,粒厚的中亲优势分别为6.23%和4.78%,百粒重的中亲优势分别为20.97%和25.09%。相关分析结果表明,粒长与粒宽、百粒重呈显著正相关,粒宽和粒厚与百粒重也呈显著的正相关,粒宽与粒厚呈负相关关系。在2个环境中定位了13个粒长的杂种优势位点,其中1杂种优势位点同时被检测到。粒宽定位到14个杂种优势位点,在长葛点和浚县点分别检测到1个主效的杂种优势位点。粒厚检测到25个杂种优势位点,在第2、3、7和9染色体上分别定位到1个共同的杂种优势位点。百粒重在2种环境中共检测到24个杂种优势位点,有6个杂种优势位点同时被检测到,其中在第1染色体上检测到2个共同的杂种优势位点hKW1ahKW1b;在第7染色体上检测一个主效的杂种优势位点hKW7a,在长葛点和浚县的贡献分别为20.12%和11.03%;位于第8染色体的杂种优势位点hKW8b在2种环境中的贡献率分别为18.64%和8.76%。【结论】玉米粒型性状的杂种优势表现依次为粒长>粒宽>粒厚,在2种环境中共检测到75个杂种优势位点,其中11个杂种优势位点被同时检测到。由于粒长与脱籽率显著相关,而且在育种过程中难以对籽粒性状的杂种优势进行预测,因此在育种过程中可以通过分子标记对粒长的杂种优势进行选择,从而选育出脱籽率高的优良玉米杂交种。
    植物TGA转录因子研究进展
    田义,张彩霞,康国栋,李武兴,张利益,丛佩华
    中国农业科学. 2016, 49(4):  632-642.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.003
    摘要 ( 342 )   HTML ( 1 )   PDF (451KB) ( 1047 )   收藏
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    TGA基因家族是bZIP转录因子家族中十分重要的一组,其能够与靶基因启动子上的as-1区域相结合,激活或抑制下游靶标基因的转录,从而调控植株抗性或花器官发育。自烟草中首个TGA基因被鉴定以来,从拟南芥、水稻和苹果等多个物种中均有该家族基因被分离和鉴定出来。拟南芥基因组中共有10个TGA转录因子,依据其序列相似性可将其分为5组(Ⅰ组包含TGA1与TGA4;TGA2、TGA5与TGA6组成第Ⅱ组;TGA3与TGA7组成第Ⅲ组;TGA9和TGA10构成第Ⅳ组;PAN为第Ⅴ组)。其中Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ组成员广泛参与植株的抗病反应。酵母双杂交和pull-down等结果显示,TGA1—TGA7均可与水杨酸信号途径关键调节因子NPR1相互作用。EMSA结果表明,这种相互作用能够促进TGA对下游PR1启动子的结合并上调其表达,提高植株抗病性。但这3组基因在植物基础抗性与系统获得抗性中的作用有所不同:tga3突变体对病菌的基础抗性存在缺陷,但植株诱导抗性却并不受影响;TGA1TGA4对基础抗性和系统抗性均有一定影响;TGA2TGA5TGA6之间存在功能冗余,仅tga2/5/6三突变体才表现出与npr1突变体类似的系统获得性抗性缺乏的表型。酵母双杂交筛选发现:Ⅱ组TGA能够与谷氧还蛋白GRX480相互作用并介导SA对JA途径标记基因的抑制作用,同时,该组蛋白还能够与GRAS家族蛋白SCL14相互作用,增强下游CYP81D11GSTU7等解毒相关基因的表达,以一种不依赖于NPR1的信号途径提高植物对外源化学物质毒害的耐性。此外,tga1/4双突变体与nrt2.1/2.2双突变体的初生根和侧生根生长在低氮条件下较野生型显著下降,ChIP和酵母单杂交结果显示,TGA1能够与硝酸盐转运蛋白基因NRT2.1NRT2.2的启动子相互结合,通过调节这两个基因的表达来调节植物的氮响应。而TGA3在镉长距离运输中发挥重要作用。Ⅳ与Ⅴ组成员在调控花器官发育中具有重要作用。tga9/10表现出与roxy1/2双突变体类似的花药发育缺陷的表型;PAN能够与NPR1类蛋白BOP1和BOP2相互作用,并且panbop1/2双突变体均可表现出5枚萼片的表型,暗示花发育与抗病可能具有类似的信号调节机制。在文章最后介绍了翻译后修饰对TGA功能的影响,并对TGA未来的研究方向进行了探讨,以期为该领域研究者提供参考。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    源库调节对常规粳稻花后营养器官碳水化合物及氮磷钾转运的影响
    许蓓蓓,尤翠翠,丁艳锋,王绍华
    中国农业科学. 2016, 49(4):  643-656.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.004
    摘要 ( 253 )   HTML ( 1 )   PDF (559KB) ( 510 )   收藏
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     【目的】阐明抽穗期源库关系对常规粳稻花后营养器官干物质、非结构性碳水化合物(NSC)和氮、磷、钾矿质元素等转运的影响,明确促进水稻植株养分高效再利用的粒叶比。【方法】以淮稻5号和宁粳3号两个常规粳稻品种为材料进行大田试验,分别于抽穗期选择茎生绿叶6片且开花进程一致的单茎,采用剪叶疏花的方法调节源库关系,将处理后当天每穗颖花数与单茎叶面积的比值定义为粒叶比,测定抽穗至成熟期叶片、茎鞘中干物质、NSC及氮、磷、钾的含量,计算相关物质的转运率,并分析其与粒叶比的关系。【结果】与对照(L0S0)相比,剪叶处理(L1/2S0)通过提高粒叶比,显著降低了结实率和千粒重,其中淮稻5号分别降低了8.6%—10.5%和19.0%—8.0%,宁粳3号分别降低了9.7%—20.4%和5.7%—12.6%;而疏花处理通过降低粒叶比,显著提高了结实率和千粒重,其中淮稻5号平均提高了3.4%—6.7%和1.2%—18.7%,宁粳3号平均提高了2.0%—4.3%和6.9%—17.3%,同一品种不同疏花处理之间的结实率和千粒重无显著的差异,但年份之间的表现并不一致,2014年水稻季的气候条件更有利于籽粒灌浆充实,其结实率和千粒重及提高幅度普遍高于2013年。剪叶处理显著提高了常规粳稻抽穗至成熟期叶片和茎鞘中干物质、NSC及氮、磷、钾等矿质元素的转运率,两品种间差异较小,不同年份间未表现出实质性的差异;而疏花处理则显著降低了抽穗至成熟期叶片和茎鞘中干物质、NSC及氮、磷、钾等的转运率,且疏花越多降低幅度越大,不同品种和不同年份间未表现出实质性的差异,但叶片和茎鞘干物质、NSC转运对疏花的响应存在根本性区别,随着疏花增多,叶片中干物质和NSC转运率下降,而茎鞘中干物质和NSC转运在表观上出现滞留不外运的现象。进一步分析叶片和茎鞘中干物质、NSC及氮、磷、钾的转运率(y)与抽穗期粒叶比x)的关系,发现上述指标间均存在y=(a+bx)/x曲线相关关系,在粒叶比较小时,叶片和茎鞘中各种物质的转运率均随粒叶比增大而急剧提高,当粒叶比增大至一定程度后,各种物质的转运率均趋近于潜在最大值,不再随粒叶比的增大而显著提高,不同物质潜在最大转运率虽然不同,但都在粒叶比1.5左右接近这一极限值,且淮稻5号和宁粳3号两个品种之间也未出现明显分异。【结论】相对较高的粒叶比有利于促进常规粳稻花后营养器官干物质和非结构性碳水化合物及氮、磷、钾等的转运,粒叶比与常规粳稻花后营养器官干物质、非结构性碳水化合物、氮、磷、钾等的转运率存在着密切的曲线相关关系,并在粒叶比1.5左右达到近似最大转运率,抽穗期粒叶比1.5左右可作为常规粳稻氮、磷、钾矿质养分高效再利用的品种选育与栽培调控指标。
    植物生长调节剂S3307和DTA-6对大豆源库碳水化合物代谢及产量的影响
    刘春娟,冯乃杰,郑殿峰,宫香伟,孙福东,石英,崔洪秋,张盼盼,赵晶晶
    中国农业科学. 2016, 49(4):  657-666.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.005
    摘要 ( 282 )   HTML ( 1 )   PDF (416KB) ( 463 )   收藏
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    【目的】探讨植物生长调节剂对大豆叶片和籽粒碳水化合物代谢及产量的影响,进一步从源库理论的角度挖掘调节剂增产的作用机理,为调节剂的应用提供依据。【方法】本研究于2013年和2014年在大田栽培条件下进行。以合丰50和垦丰16为材料,在始花期(R1期)叶面喷施60 mg·L-1促进型调节剂2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)和50 mg·L-1延缓型调节剂烯效唑(S3307),以喷施清水为对照(CK)。喷施调节剂后30 d开始第一次取样,以后每隔5 d取样一次,共取样5次。测定叶片和籽粒中蔗糖、淀粉、果糖含量及叶片中转化酶、蔗糖磷酸合酶(SPS)和蔗糖合酶(SS)活性。大豆成熟期测产。【结果】籽粒建成初期(喷施调节剂后30—35 d),S3307和DTA-6的叶片蔗糖、果糖和淀粉含量呈下降趋势;籽粒蔗糖、果糖和淀粉含量呈上升趋势,说明更多的碳水化合物用于籽粒的建成。籽粒建成中期(喷施调节剂后35—45 d),S3307的叶片蔗糖、果糖和淀粉含量一直呈上升趋势;S3307和DTA-6的籽粒蔗糖和果糖含量普遍高于CK,为籽粒灌浆提供了充分的物质保障。籽粒建成后期(喷施调节剂后50 d),S3307和DTA-6的叶片蔗糖含量达到最大,且与CK差异显著,S3307的叶片淀粉含量高于CK,DTA-6的叶片果糖含量高于CK;S3307和DTA-6显著提高了籽粒中蔗糖含量,S3307同时提高了2个品种籽粒果糖含量,而DTA-6降低了合丰50籽粒果糖含量;S3307和DTA-6提高了合丰50籽粒淀粉含量,降低了垦丰16籽粒淀粉含量,说明调节剂对不同的大豆品种调控效果存在差异。调节剂增加叶片蔗糖含量的同时,S3307和DTA-6提高了叶片SPS和SS活性;在多数测定时期内,显著降低了叶片转化酶活性。S3307和DTA-6协调了源库系统碳水化合物代谢的动态平衡。与清水对照(H-CK和K-CK)相比,调节剂处理H-S、H-D和K-S、K-D两年平均增产为20.07%、14.57%和10.54%、10.95%,增产极显著。相关分析得出,叶片蔗糖含量与叶片SPS、SS活性和淀粉含量呈正相关(0.893**、0.888**和0.981**),与叶片转化酶活性和果糖含量呈负相关(-0.872和-0.862);同时与籽粒蔗糖、果糖和淀粉含量成正相关(0.918**、0.832和0.810)。由此可知,蔗糖是碳水化合物代谢的中心枢纽。【结论】S3307和DTA-6通过提高源端叶片SPS和SS活性,降低叶片转化酶活性,调控了不同大豆品种源库碳水化合物的生理代谢,显著提高了大豆产量,其中S3307的作用效果较好。
    植物保护
    进境大豆种子上菜豆荚斑驳病毒和大豆花叶病毒的多重RT-PCR检测
    沈建国,高芳銮,蔡伟,金晶,廖富荣,吴祖建
    中国农业科学. 2016, 49(4):  667-676.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.006
    摘要 ( 214 )   HTML ( 1 )   PDF (654KB) ( 417 )   收藏
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    【目的】针对进境大豆种子上症状相似的菜豆荚斑驳病毒(Bean pod mottle virus,BPMV)和大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV),建立同时快速检测2种病毒的多重RT-PCR技术。【方法】根据GenBank公布的BPMV、SMV外壳蛋白基因序列,设计2对特异性引物,以复合感染BPMV、SMV的大豆种子为材料,提取dsRNA作为模板进行多重RT-PCR的引物浓度、退火温度和循环数的优化。利用优化建立的多重RT-PCR方法分别对健康大豆种子、BPMV、SMV及2种病毒复合感染的大豆种子进行检测,测定该方法的特异性。利用健康大豆种子提取的dsRNA,将从复合侵染BPMV、SMV大豆种子中提取的dsRNA按10倍梯度稀释,依次稀释为原液的10-1、10-2、10-3、10-4、10-5和10-6倍作为模板,分别进行多重RT-PCR和单一RT-PCR扩增,测定灵敏度。多重RT-PCR扩增产物回收纯化后,连接于pMD18-T载体,进行克隆测序和序列比对,进一步验证该方法的可靠性。应用建立的多重RT-PCR方法对来自于美国、阿根廷、中国和巴西的疑似带病大豆种子进行检测,同时以单一RT-PCR检测进行验证。以BPMV、SMV抗体等体积混合液包被PCR管后再加入样品提取液或直接以样品提取液包被PCR管,将免疫捕获、试管捕捉和多重RT-PCR相结合,建立同时检测BPMV、SMV的多重一步IC-RT-PCR、多重一步TC-RT-PCR方法。【结果】多重RT-PCR的优化结果显示,最佳引物浓度为BPMV 0.4μmol·L-1、SMV 0.4 μmol·L-1,最佳退火温度为52℃,最佳循环数为35。特异性测定结果表明,多重RT-PCR能够从复合感染BPMV、SMV的大豆种子上同时扩增到大小约542、221 bp特异性目的条带,从单一感染BPMV的大豆种子上扩增到大小约542 bp特异性目的条带,从单一感染SMV的大豆种子上扩增到大小约221 bp特异性目的条带,而从健康大豆种子材料上未扩增出任何特异性条带。灵敏度测定结果表明,当dsRNA原液稀释至10-3倍时,无论是多重RT-PCR,还是单一RT-PCR均未扩增出特异性目的条带,多重RT-PCR与单一RT-PCR的灵敏度相当,为10-2倍dsRNA原液。多重RT-PCR扩增产物克隆测序和序列比对结果显示,BPMV、SMV所测的序列全长分别为542和221 bp,与预期大小完全相符,且与已报道的各病毒基因序列高度同源,证实了多重RT-PCR结果的可靠性。应用建立的多重RT-PCR方法分别对来自于4个国家的大豆种子样品进行检测,结果从3份美国大豆种子样品检出BPMV,1份美国大豆种子检出SMV,1份阿根廷大豆种子检出SMV,2份中国大豆种子检出SMV,该结果与单一RT-PCR验证结果一致,阳性符合率达100% 。建立的多重一步IC-RT-PCR、多重一步TC-RT-PCR方法能够从复合感染BPMV、SMV的大豆种子中成功扩增出2条特异性目的条带,而从健康大豆种子中未扩增出特异性目的条带。【结论】建立的多重RT-PCR检测方法为进境大豆种子上BPMV、SMV的快速检测提供了参考。
    异色瓢虫低温胁迫下过冷却点变化及抗寒基因表达分析
    邬梦静,徐青叶,刘雅,施兴荣,沈祺达,杨萌萌,王世贵,唐斌
    中国农业科学. 2016, 49(4):  677-685.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.007
    摘要 ( 154 )   HTML ( 1 )   PDF (469KB) ( 402 )   收藏
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    【目的】异色瓢虫(Harmonia axyridis)是一种重要的捕食性天敌昆虫资源,在东北地区以成虫越冬,具有非常强的抗寒能力。以过冷却点和抗寒基因的mRNA水平变化作为瓢虫抗寒性能指标,探索低温胁迫提高瓢虫抗寒的作用。【方法】将野外采集到的异色瓢虫通过0、5和10℃ 3种不同温度,进行2、12和24 h 3种时间的低温胁迫处理,测定过冷却点的变化,得到最佳低温胁迫条件。以室内饲养的异色瓢虫作为对照组,分别在5℃低温条件下储存10、20和30 d,测定过冷却点变化和存活情况。根据转录组和数字表达谱(digital gene expression,DGE)数据分析确定6个重要抗寒基因,选择18S作为内参基因,采用实时荧光定量PCR检测异色瓢6个重要抗寒基因在低温胁迫和保存时mRNA水平上的相对表达量,分析其在抗寒过程中所起的作用。【结果】5℃低温胁迫12 h能够显著降低异色瓢虫的过冷却点。在低温保存过程中,低温胁迫组异色瓢虫过冷却点和存活率低于未进行低温胁迫组。实时荧光定量PCR检测发现HSP21.4、trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopa decarboxylase在低温胁迫过程中表达量上调,而erythrocyte binding protein的表达量下调。且在低温保存过程中HSP21.4一直处于高表达状态,显著高于未进行低温胁迫组,其余5个基因在低温保存过程中处于低表达状态,显著低于未进行低温胁迫组。【结论】低温胁迫能够降低异色瓢虫的过冷却点,但不一定能够提高夏季野外耐高温异色瓢虫的存活能力。HSP21.4和erythrocyte binding protein分别通过高表达和低表达来提高异色瓢虫的抗寒能力,而trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopadecarboxylase通过在低温胁迫过程中高表达,保护异色瓢虫抵御寒冷环境。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    长期施用含氯化肥对稻-麦轮作体系土壤生物肥力的影响
    杨林生,张宇亭,黄兴成,张跃强,赵亚南,石孝均
    中国农业科学. 2016, 49(4):  686-694.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.008
    摘要 ( 254 )   HTML ( 1 )   PDF (424KB) ( 526 )   收藏
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    【目的】氯是植物必需的微量营养元素,但是含氯化肥(氯化钾和氯化铵)中氯离子含量和盐指数都较高,关于长期施用含氯化肥对土壤肥力影响的研究较少,尤其对土壤生物肥力的影响未见报道。论文旨在明确长期施用含氯化肥土壤微生物群落结构和酶活性的变化,探明含氯化肥对土壤生物肥力的影响机理,为含氯化肥的科学施用和土壤肥力的保育提供依据。【方法】利用已开展22年的紫色土肥力与肥料效益长期定位试验,采集含氯处理(含氯化肥配合稻草还田,(NPK)Cl+S)与不含氯处理(NPK+S)、以及不施肥对照(CK)和单施化肥(NPK)的土壤,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究土壤微生物群落结构,并分析含氯化肥对土壤微生物量、种类及土壤酶活性和作物产量的影响。【结果】长期施用含氯化肥显著降低了土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性,与等养分的不含氯处理(NPK+S)相比,含氯化肥(NPK)Cl+S稻季土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性分别降低为不含氯处理(NPK+S)的35.7%、18.0%、69.8%,麦季土壤分别降低为不含氯处理的31.6%、24.5%、75.6%。主成分分析表明,脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶作为土壤生物活性的综合评价指标优于酸性和中性磷酸酶、硝酸盐还原酶。PLFA分析表明,含氯处理微生物量和种类最低,比等养分不含氯处理PLFA生物量降低24.7%,比对照降低43.2%;施用含氯化肥显著影响了土壤微生物的组成及数量,G+细菌显著降低,对真菌和放线菌影响较小;微生物种群量的减少与含氯处理土壤pH降低和酶活性下降有关。长期施用含氯化肥作物产量有降低的趋势,含氯处理比等养分的不含氯处理水稻季产量和周年产量22年平均下降6.8%、3.3%。【结论】长期施用双氯化肥(氯化钾和氯化铵)引起了土壤微生物群落结构改变及土壤生物活性降低,并表现出一定的减产趋势。建议不要长期施用双氯化肥,尤其要避免长期施用氯离子含量高的氯化铵。
    节水减氮对温室土壤硝态氮与氮素平衡的影响
    李若楠,武雪萍,张彦才,王丽英,陈丽莉,翟凤芝
    中国农业科学. 2016, 49(4):  695-704.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.009
    摘要 ( 220 )   HTML ( 1 )   PDF (582KB) ( 456 )   收藏
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    【目的】针对日光温室蔬菜生产中肥水超量施用问题,以提高氮肥利用率和实现温室菜田可持续利用为目标,研究节水减氮在温室蔬菜生产中的增效潜力,推荐适宜水氮用量。【方法】采用当地典型种植茬口冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄,在沟灌方式下设计农民习惯灌溉(W1,>100%田间持水量)和减量灌溉(W2,75%—95%田间持水量)2个灌水水平;农民习惯施氮(N1)、较农民习惯减氮25%(N2)、减氮50%(N3)和无氮(N0)4个氮肥水平,对应黄瓜季施氮1 200、900、600和0 kg·hm-2,番茄季施氮 900、675、450和0 kg·hm-2,共W1N1、W2N2、W2N3、W1N0和W2N0 5个水氮用量组合处理,3年6季定位研究蔬菜关键生育期0—100 cm土体硝态氮动态变化,分析氮素平衡和经济效益,推荐合理水氮用量。【结果】农民习惯水氮管理W1N1处理土壤硝态氮积累明显,并向土壤深层迁移。节水减氮W2N3处理3年0—60 cm土层硝态氮供应保持在相对适宜水平,平均硝态氮含量为53.3—80.9 mg·kg-1;0—100 cm土体硝态氮未出现明显积累,平均含量较W1N1处理下降13.9%—31.1%;氮素表观损失下降56%,氮肥利用率提高2.4—3.3个百分点,并保持较高的经济效益。依据0—20 cm土层硝态氮含量与产量之间的显著回归关系,获得最佳产量土壤硝态氮含量黄瓜为37.4—72.9 mg·kg-1,番茄应低于90 mg·kg-1。根据蔬菜氮素需求量和关键生长期适宜的土壤硝态氮含量,结合根区土壤水分监测,推荐与供试条件相近的温室,沟灌冬春茬黄瓜产量160—180 t·hm-2下灌水450—550 mm配合施氮600 kg·hm-2较适宜,秋冬茬番茄产量70—80 t·hm-2时灌水170—200 mm配合施氮250 kg·hm-2较适宜。分析水氮减施增效原因为:节水20%—30%使土壤硝态氮趋近根区分布,节氮50%降低土壤剖面硝态氮积累,节水20%—30%配合减氮50%将根区硝态氮供应维持在适宜水平的同时,降低进入损失途径的氮素,从而实现增效。【结论】华北平原沟灌温室黄瓜-番茄农民生产现状节水减氮潜力较大。优化水分管理是实现氮肥减施增效的关键,在合理灌水量下,推荐适宜的施氮量是水氮减施增效的有效措施。较农民习惯管理节水20%—30%配合减氮50%,能有效降低氮素损失,提高氮肥利用率,保持较高经济效益。
    脱硫副产物配合淋洗对碱化土壤团聚体含量的影响
    谭煌,杨培岭,任树梅,俞昊良,王嘉航
    中国农业科学. 2016, 49(4):  705-716.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.010
    摘要 ( 186 )   HTML ( 1 )   PDF (497KB) ( 364 )   收藏
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    【目的】土壤团聚体特征是反映土壤结构好坏的重要指标。探究脱硫副产物配合淋洗对碱化土壤团聚体的影响,可为评价改良后土壤结构状况提供重要参考。【方法】本文基于内蒙古河套灌区长期碱化土壤改良田间试验,分析了3种脱硫副产物施用量和3种淋洗量共9组处理下0—10,10—20, 20—40和40—60 cm深度土层的土壤干、湿筛团聚体的平均质量直径(MWD)、几何均重直径(GMD)、分形维数D、0.25 mm的团聚体比重(DR0.25和WR0.25)等参数特征,以及土壤容重和饱和导水率。【结果】施用脱硫副产物配合淋洗的综合处理显著降低了0—60 cm土壤容重,并提高了饱和导水率Ksat以及机械稳定性团聚体的GMD 和MWD,其中高脱硫副产物施用量(14.5 t·hm-2)配合低水量淋洗处理(淋洗量为1.52×103 t·hm-2)的机械稳定性团聚体GMD和MWD显著高于其他处理。整体上,单一处理(仅施用脱硫副产物或仅淋洗)对团聚体的影响不显著,但仅淋洗处理下团聚体分形维数D显著高于仅施用脱硫副产物处理。综合处理中高脱硫副产物使用量处理在0—60 cm土壤剖面的分形维数D值均小于其他处理。改良后的碱化土壤中水稳性团聚体GMD和MWD远小于机械稳定性团聚体。多数碱化土壤团聚体参数与代换性钠含量、土壤碱化度(ESP)、土壤pH呈极显著负相关关系(P<0.01),而饱和导水率则与机械稳定性团聚体GMD,MWD和DR0.25呈极显著正相关关系(P<0.01)。【结论】施用脱硫副产物配合淋洗的改良对0—40 cm深度碱化土壤团聚体稳定性有明显的提升,土壤结构改善明显;仅施用脱硫副产物改良可以维持团粒结构稳定性,而仅淋洗改良则不利于团聚体的形成。
    贮藏·保鲜·加工
    ‘红富士’苹果蠕变特性与果实品质的相关分析
    方媛,赵武奇,张清安,郭玉蓉
    中国农业科学. 2016, 49(4):  717-726.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.011
    摘要 ( 222 )   HTML ( 1 )   PDF (355KB) ( 448 )   收藏
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    【目的】分析‘红富士’苹果整果蠕变特性与其质构特性和营养成分的相关性,探索利用蠕变特性参数检测‘红富士’苹果营养成分含量和质地品质的可行性。【方法】测定不同贮藏期‘红富士’苹果样品的蠕变特性、质地多面分析(texture profile analysis,TPA)各项指标及营养成分含量;确定蠕变模型,探讨蠕变模型参数与苹果TPA指标和营养成分含量的相关性;建立蠕变参数预测‘红富士’苹果品质的数学模型,并对其进行验证。【结果】四元件伯格斯模型可以很好地描述‘红富士’苹果整果的蠕变特性,模型拟合的决定系数达到0.982。苹果的可溶性固形物含量、可滴定酸度、Vc含量、硬度、内聚性、耐咀性和回复性与延迟弹性系数E2和黏性系数η1达到极显著正相关(r=0.56—0.94);可溶性固形物含量和可滴定酸度与黏性系数η2呈极显著负相关(r=-0.40,r=-0.45),Vc含量与黏性系数η2呈显著负相关关系(r=-0.34);而苹果的弹性和黏性与蠕变四参数均未表现出显著的相关性。建立的苹果可溶性固形物含量、可滴定酸度、Vc含量、硬度、内聚性、耐咀性和回复性预测模型的相关系数分别为0.939、0.922、0.881、0.917、0.594、0.857和0.584,且均具有统计学意义(P<0.05)。模型对验证集的预测值与实测值间无显著差异,相关系数分别为0.929、0.917、0.875、0.920、0.628、0.824和0.633。【结论】‘红富士’苹果蠕变特性与质构特性和营养成分含量有密切的相关性。建立的苹果可溶性固形物含量、可滴定酸度、Vc含量、硬度和耐咀性的预测模型具有较高的拟合精度,可以实现用蠕变参数来预测‘红富士’苹果品质。
    金针菇复配发芽糙米挤压膨化工艺及产品品质特性
    方勇,王红盼,杨文建,裴斐,刘俊飞,汤晓智,马宁,胡秋辉
    中国农业科学. 2016, 49(4):  727-738.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.012
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    【目的】研究挤压操作参数对金针菇复配发芽糙米膨化产品营养品质、理化性质以及挥发性风味物质变化的影,优化金针菇复配发芽糙米挤压膨化的工艺条件,为复合型功能休闲食品的开发及质量评价提供理论依据。【方法】金针菇与发芽糙米的复配粉经过双螺杆挤压膨化机在不同的物料含水量、挤压膨化温度、螺杆转速的条件下挤压得到复合型膨化产品,分析挤压操作参数对产品γ-氨基丁酸(GABA)含量、可溶性膳食纤维(SDF)含量、可溶性蛋白质含量和径向膨化率变化的影响,对比分析金针菇复配发芽糙米膨化产品与未添加金针菇的发芽糙米膨化产品的氨基酸含量的变化以及挤压膨化产品的硬度、容积密度、吸水性指数、水溶性指数、色差等理化特性的变化,并利用电子鼻对最终产品的挥发性风味物质进行对比分析。【结果】金针菇复配发芽糙米膨化产品的品质特性随挤压操作参数的改变而变化,其中,GABA含量随物料含水量的增加呈先降低后升高的趋势,随膨化温度的升高而显著降低,随螺杆转速的增大先升高后降低;SDF和可溶性蛋白含量随物料含水量、膨化温度和螺杆转速的升高呈先升高后降低的趋势;径向膨化率随物料含水量、膨化温度的升高而降低,随螺杆转速的增加呈先升高后降低的趋势。根据单因素试验确定金针菇复配发芽糙米挤压膨化的最优工艺为物料含水量17%、挤压膨化温度140℃、螺杆转速150 r/min,此时产品中GABA含量为(210.44±0.39)mg·kg-1SDF含量为(0.735±0.028)g·100 g-1,可溶性蛋白含量为(1.23±0.01)mg·g-1,径向膨化率为2.67±0.02。与膨化前物料和未添加金针菇的发芽糙米膨化产品相比,金针菇复配发芽糙米膨化产品的氨基酸总量分别增加了1.7%和2.9%,必需氨基酸总量与未添加金针菇的发芽糙米膨化产品相比增加了2.8%,其中精氨酸和赖氨酸的含量分别增加了6.6%和5.7%,表明添加金针菇能显著提高发芽糙米膨化产品中氨基酸的含量。金针菇复配发芽糙米膨化产品与未添加金针菇的发芽糙米膨化产品相比,径向膨化率、糊化度、水溶性指数和L*值显著降低,a*、b*和△E值显著升高,表明金针菇复配发芽糙米膨化产品的褐变程度较大。电子鼻分析表明,金针菇复配发芽糙米膨化产品与未添加金针菇的发芽糙米膨化产品的挥发性风味物质存在显著差异,通过电子鼻分析可以准确快速的反映不同样品的整体风味轮廓。【结论】经挤压膨化优化工艺,金针菇复配发芽糙米产品营养全面、口感良好、风味独特,挤压膨化技术可作为提高发芽糙米营养品质、改善口感风味的有效技术手段。

    畜牧·兽医·资源昆虫
    杜长大猪、二花脸猪和莱芜猪3个群体25种血液性状的全基因组关联分析
    刘晨龙,杨慧,张慧,张志燕,段艳宇
    中国农业科学. 2016, 49(4):  739-753.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.013
    摘要 ( 192 )   HTML ( 1 )   PDF (4507KB) ( 382 )   收藏
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    【目的】 利用全基因组关联分析定位影响杜长大猪(DLY)、二花脸猪(EHL)和莱芜猪(LW)3个群体25种血液性状的染色体位点,为最后鉴定影响这些性状的因果基因提供前期基础,同时为猪抗病育种和生产提供参考。【方法】将610头杜长大三元杂猪在(180±5)日龄,336头二花脸猪和333头莱芜猪在(300±5)日龄进行统一屠宰。收集2 mL血液于抗凝管中,利用全自动生化分析仪进行25种血液性状的血常规检测。采集猪耳组织提取DNA并测浓度和质量。将质检合格的DNA样品利用Illumina 60K SNP芯片进行基因型判定。运用PLINK软件对判型结果进行质量控制,将合格的SNP标记用于后续的关联分析。使用R语言GenABEL软件包中的广义混合线性模型进行全基因组关联分析,定位影响3个群体25种血常规性状的显著性染色体位点。据全基因组关联分析结果,在Ensembl或NCBI网站上搜寻潜在的位置候选基因。【结果】杜长大猪、二花脸猪和莱芜猪三个群体通过质控的有效表型数据个体数分别为552头、325头和281头。60K SNPs经过质量控制过后,杜长大猪剩余56 216 SNPs,莱芜猪剩余49 343 SNPs,二花脸猪剩余35 974 SNPs,用于Meta分析的SNPs共有32 967。运用全基因组关联分析和Meta分析共定位到610个显著影响3个群体25种血液性状的SNPs,其中135个SNPs达基因组显著水平,475个SNPs达建议水平;分布在所有染色体上。在杜长大猪中共鉴别到32个基因组显著水平SNPs以及85个建议水平SNPs,且8种性状有基因组显著水平的SNPs,分别是淋巴细胞数目(LYM)、淋巴细胞比率(LYMR)、嗜碱性粒细胞数目(BAS)、嗜碱性粒细胞比率(BASR)、平均红细胞体积(MCV)、红细胞分布宽度变异系数(RDW_CV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)和血小板分布宽度(PDW)。在二花脸猪中共鉴别到33个基因组显著水平SNPs以及139个建议水平SNPs,且9种性状有基因组显著水平的SNPs,分别是LYM、MCH、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)、单核细胞数目(MON)、单核细胞比率(MONR)、平均血小板体积(MPV)、中性粒细胞比率(NEUR)、大血小板细胞(P_LCC)以及血小板压积(PCT)。在莱芜猪中共鉴别到54个基因组显著水平SNPs以及169个建议水平SNPs,且6种性状有基因组显著水平的SNPs,分别是BASR、红细胞压积(HCT)、MCH、MCHC、MCV和红细胞数目(RBC)。在Meta分析结果中,共鉴别到16个基因组显著水平SNPs以及82个建议水平SNPs,且6种性状有基因组显著水平SNPs,分别是RBC、HCT、MCH、MCHC、MCV以及MON。通过在Ensembl或NCBI网站上搜寻最强相关SNP区域内的候选基因,初步将F13A1SPTA1、DBNL、SLC25A28、CTSC基因分别确定为影响BASR、HCT、LYM、MCHC、NEUR的重要候选基因。【结论】通过全基因组关联分析和Meta分析共得到610个显著影响杜长大猪、二花脸猪和莱芜猪3个群体25种血液性状的SNP位点,初步确定F13A1、SPTA1、DBNL、SLC25A28和CTSC基因分别是BASR、HCT、LYM、MCHC和NEUR的重要位置候选基因,为解析商业猪和纯种地方猪的血液性状或免疫性疾病提供重要参考。
    北京油鸡和来航鸡脾脏差异表达microRNA的鉴定与分析
    耿立英,潘素敏,陈娟,朱文进,巩元芳,刘铮铸,彭永东,赵书雨,张传生,李祥龙
    中国农业科学. 2016, 49(4):  754-764.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.014
    摘要 ( 227 )   HTML ( 1 )   PDF (1350KB) ( 437 )   收藏
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    【目的】明确北京油鸡和来航鸡脾脏重量、组织结构及其miRNA表达谱的差异,筛选与两个鸡种免疫应答能力差异相关的候选基因,为家禽抗病育种研究奠定基础。【方法】选取1日龄同期孵化的北京油鸡和来航鸡母雏各45只作为试验材料,在相同营养水平和环境条件下饲养,42日龄测量体重和脾脏重。每个品种随机选取3只个体(体重接近群体均值),取其一半脾脏组织制作石蜡切片,利用H.E.染色,显微镜下观察脾脏组织结构、脾小体的数量和动脉周围淋巴鞘厚度。提取另一半脾脏组织中的小RNA,等量混合组成2个RNA池,构建cDNA文库,利用Solexa平台进行高通量测序。测序结果与参考基因组数据库比对获得表达基因。利用Mireap软件预测新miRNAs基因。利用RPKM(reads per kb per million reads)方法计算基因的表达量,根据FDR(false discovery rate)<0.001和|log2 ratio(T/CK)|≥1的标准筛选差异表达的基因。利用TargetScan和Pictar软件预测差异表达miRNA的靶基因,并对其进行GO和KEGG数据库功能注释。利用DAVID软件对靶基因蛋白进行富集分析。将预测靶基因与已知脾脏重和脾脏指数相关QTL区域注解的基因取交集。【结果】在42日龄,北京油鸡的体重和脾脏重均显著高于来航鸡(P<0.01)。组织学观察显示,两个鸡种的脾脏组织结构发育完整,可见清晰的白髓、红髓、脾小结和动脉周围淋巴细胞鞘。与来航鸡相比,北京油鸡脾小体的数量更多、动脉周围淋巴鞘更厚,鞘内淋巴细胞也更为密集。高通量测序在两组样本共鉴定出486种已知miRNA 、130个候选miRNA 和216个共表达miRNA 。两组间显著差异表达的miRNA共计35种,其中在北京油鸡中有8个表达上调,27个表达下调,它们的变化倍数在1.002—10.41之间。差异基因表达丰度在前5位的miRNA是miR-2954miR-6606-5pmiR-146b-5pmiR-21-3pmiR-21-5p,对其2 767个靶基因的生物信息学分析结果显示,它们参与了T和B淋巴细胞的分化、免疫器官的发育、蛋白质磷酸化和细胞形态发生等生物学过程,并在泛素介导的蛋白水解、凋亡和磷脂酰肌醇信号系统等14个通路中显著富集。miR-6606-5pmiR-146b-5p的共同靶基因BLMmiR-2954的靶基因IRF8均定位于脾重或脾指数相关的QTL区域。【结论】(1)42日龄北京油鸡和来航鸡脾重、组织结构及其miRNA表达谱的确存在一些差异。(2)某些重要的差异高丰度表达miRNA(如miR-2954miR-6606-5pmiR-146b-5p miR-21-3pmiR-21-5p ) 可能通过对靶基因调控,来参与调节T、B淋巴细胞分化、增殖、激活等过程,进而影响脾脏的重量、组织结构及其免疫应答能力。
    环介导等温扩增(LAMP)技术检测蜜蜂球囊菌
    席伟军,李江红,陈大福,梁勤
    中国农业科学. 2016, 49(4):  765-774.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.015
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    【目的】建立一种快速、灵敏的检测蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)的环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)方法,为监测和防治蜜蜂白垩病提供技术支撑。【方法】根据蜜蜂球囊菌特异性序列ITS区,用在线引物设计软件PrimerExplorer V4.0设计并合成4条特异性引物A.apis-F3 (5′-ACATTGCGCCCTCTGGTA-3′)、A.apis-B3 (5′-TGGTTAGACCGGACAGTCG-3′)、A.apis-FIP (5′-TAAGACGGGACGATCGCCC AACCTGTCCGAGCGTCATTG-3′)和 A.apis-BIP (5′-GAAAGGCAGTGACGGCGTCGGGCCACTAGAGCGAAAGAC-3′),进行LAMP扩增试验,分别设置Mg2+终浓度为0、2、4、6、8、10、12、14 mmol·L-1, dNPTs终浓度为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 mmol·L-1, 内引物FIB/BIF终浓度为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 mmol?L-1,甜菜碱终浓度分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mol·L-1,反应温度为58、60、63、65℃,反应时间分别为30、40、50、60 min,并利用实时浊度仪测定浊度值和扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳来检测LAMP反应的结果,确定优化的LAMP检测体系。以东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)、蜜蜂微孢子虫(Nosema apis)、蜜蜂残翅病毒(Deformed wing virus,DWV)、蜜蜂囊状幼虫病毒(Sacbrood virus,SBV)、黑蜂王台病毒(Black queen cell virus,BQCV)和以色列急性麻痹病毒(Israel acute paralysis virus,IAPV)基因组为模板进行特异性验证。并用PvuⅠ酶切验证产物,最终确定LAMP反应体系的准确性;进而通过将蜜蜂球囊菌基因组DNA进行10倍梯度稀释,分别获得DNA浓度0.2231、0.2231×10-1、0.2231×10-2、0.2231×10-3、0.2231×10-4、02231×10-5、0.2231×10-6、0.2231×10-7、0.2231×10-8 μg·μL-1作为模板,比较LAMP和普通PCR检测灵敏度,并检测验证该技术在临床应用上的可行性。【结果】建立了一种特异检测蜜蜂球囊菌的方法,反应条件优化后的检测体系为4 mmol·L-1 Mg2+、1.2 mmol·L-1 dNTPs、1.6 mmol·L-1 FIP/BIP、0.4 mol·L-1甜菜碱,并在63℃反应60 min可完成检测。选用蜜蜂球囊菌、东方蜜蜂微孢子虫、蜜蜂微孢子虫、蜜蜂残翅病毒、蜜蜂囊状幼虫病毒、黑蜂王台病毒和以色列急性麻痹病毒的基因组作为LAMP反应模板进行特异性检测,结果显示仅有蜜蜂球囊菌有扩增曲线和梯状条带,建立的LAMP检测体系有很好的特异性。将蜜蜂球囊菌基因组DNA浓度0.2231、0.2231×10-1、0.2231×10-2、0.2231×10-3、0.2231×10-4、0.2231×10-5 μg·μL-1作为模板进行PCR反应后,检测结果为阳性,随DNA浓度降低,电泳检测不能观察到PCR的扩增产物。进行LAMP反应时,浊度曲线和电泳条带显示可检测DNA浓度为0.2231×10-6 μg·μL-1LAMP每反应检出量比PCR高10倍,并且方法简单、节省时间。【结论】成功建立了准确、快速、低成本的LAMP检测蜜蜂球囊菌技术,为相关研究和应用提供了技术支持。
    研究简报
    甘蓝ROH1与EXO70A1的表达与相互作用
    张贺翠,柳菁,廉小平,曾静,杨昆,张学杰,杨丹,施松梅,高启国,朱利泉
    中国农业科学. 2016, 49(4):  775-783.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.016
    摘要 ( 167 )   HTML ( 6 )   PDF (1373KB) ( 331 )   收藏
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    【目的】以自交不亲和材料甘蓝为研究对象,分析ROH1的组织表达、ROH1与EXO70A1的相互作用及其是否参与甘蓝生殖发育。【方法】从甘蓝花蕾中克隆出ROH1和EXO70A1,应用半定量RT-PCR检测ROH1的表达特性;应用实时荧光定量PCR进一步分析甘蓝授粉后1 h内ROH1和EXO70A1的表达量和二者的相关性;分别构建以pGBKT7为载体的EXO70A1重组“诱饵”质粒和以pGADT7为载体ROH1的重组猎物质粒,并将重组质粒转化酵母菌株,利用缺陷型培养基进行蛋白质相互作用检测,确定ROH1和EXO70A1是否存在相互作用。【结果】在甘蓝中ROH1为单外显子基因,编码含398个氨基酸残基的蛋白质,与拟南芥ROH1对比发现,甘蓝ROH1序列内存在一个连续 16个氨基酸残基的缺失;它在甘蓝的雄蕊(花药)、花柱、幼茎、幼根及叶片中均有表达但表达量差异明显,其中,在幼叶、花柱和雄蕊(花药)中的表达量较高,在幼根和幼茎中的表达量较低;甘蓝授粉后柱头中ROH1的表达量在1 h内呈现出“上升-下降-上升”趋势,其中,以授粉后30 min的表达量最低,授粉后1 h的表达量达到最高值;而EXO70A1在授粉后1 h内的表达呈现出“下降-上升”的趋势,并以授粉15 min 时表达量最低,授粉后1 h时的表达量最高;二者表达的动态变化说明ROH1和EXO70A1参与了甘蓝的生殖发育;ROH1与EXO70A1的表达量趋势线呈现出负相关性,并在30 min时出现了重叠区域,预示ROH1与EXO70A1之间可能存在相互作用;成功构建pGADT7-ROH1和pGBKT7-EXO70A1酵母表达载体,通过酵母双杂交试验,发现载体pGBKT7-EXO70A1无自激活能力,融合菌株同时激活4个报告基因(AUR1-C、MEL1、HIS3 和 ADE2)的表达,表明花药中ROH1和花柱中的EXO70A1之间存在较强的相互作用。【结论】甘蓝的ROH1和EXO70A1之间存在较强的相互作用并呈现出负相关性,ROH1可能通过调节EXO70A1在柱头的分泌影响生殖发育。
    用草本植物番茄鉴定五种柑橘类病毒
    董艳娜,郑银英,徐文兴
    中国农业科学. 2016, 49(4):  784-790.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.017
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    【目的】通过嫁接木本指示植物进行柑橘类病毒鉴定需要合适的季节和较长的显症时间,并且柑橘木本指示植物的遗传转化和基因功能验证体系尚不成熟,研究其与寄主间的互作较为困难。因此,寻找合适的草本鉴定和实验寄主对于更好地进行柑橘类病毒的鉴定及研究其与寄主间的互作具有重要意义。论文旨在明确中国报道的5种主要柑橘类病毒,包括柑橘裂皮类病毒(Citrus exocortis viroid,CEVd)、柑橘曲叶类病毒(Citrus bent leaf viroid,CBLVd)、啤酒花矮化类病毒(Hop stunt viroid, HSVd)、柑橘矮化类病毒(Citrus dwarfing viroid,CDVd)和柑橘树皮裂纹类病毒(Citrus bark cracking viroid,CBCVd)对番茄(Solanum lycopersicum)的侵染能力,进而明确其可否作为5种类病毒的鉴别寄主或实验寄主。【方法】将5种柑橘类病毒的野生型分子变种(分别为CEVd.188,长370 nt;CBLVd.032,长328 nt;HSVd.cit106,长296 nt;CVd-III.072,长295 nt;CVd IV Ca,长285 nt)二聚体cDNA克隆质粒(克隆于pGEM-T载体),采用限制性内切酶Nde I在37℃条件下进行酶切线性化处理,经琼脂糖凝胶电泳分析鉴定酶切成功后,将该含有目标片段的线性化重组质粒采用T7 RNA多聚酶在37℃条件下进行体外转录,获得类病毒RNA二聚体溶解于1% K2HPO4接种缓冲液中,机械摩擦接种Alisa Craig和 Rutgers番茄(S. lycopersicum var. Alisa Craig和 var. Rutgers)叶片,置于24℃温室条件下培养。接种60 d后,采集新生叶片釆用CTAB法提取番茄叶片总RNA,通过RT-PCR对接种的类病毒进行检测。将PCR产物经琼脂糖凝胶电泳分析后,切胶回收目标片段,与pMD18-T载体连接,热击转化大肠杆菌DH5α感受态细胞。经PCR鉴定后挑取阳性克隆进行序列测定,采用DNAMAN version 6.0软件对获得的cDNA序列进行相似性分析。【结果】线性化质粒体外转录后经琼脂糖凝胶电泳分析显示,每个质粒转录产物均可检测到目标大小的RNA条带。接种后,RT-PCR检测显示5种类病毒侵染率表现出显著差异,CEVd、CDVd和HSVd可以侵染大部分接种植株(侵染率分别为7/8、5/8和7/8)。从接种成功的植株样品中对所接种类病毒后代的cDNA克隆和序列测定显示,随机测定的5—10个克隆中均能找到与接种类病毒cDNA一致的核苷酸序列,后代序列与接种序列间的相似性在99.7%以上;后代分子变异分析显示变异位点小于10个,变异率小于0.3%;而 CBLVd和CBCVd不能侵染或侵染率很低(0或1/8)。【结论】CEVd、CDVd和HSVd能够侵染Rutgers和Alisa Craig番茄,2种番茄均可以作为3种类病毒的草本鉴定和实验寄主;而 CBLVd和CBCVd 难于侵染Rutgers和Alisa Craig番茄。在接种的Alisa Craig番茄品种上,各类病毒接种植株均比接种缓冲液对照表现显著的矮化效果;在Rutgers植株上,仅有接种了CEVd的植株表现较对照的矮化效果。
    覆膜种植对甘南高寒区苜蓿生长和杂草数量的影响
    鱼小军,柴锦隆,徐长林,师尚礼,肖红,马隆喜,曹国顺
    中国农业科学. 2016, 49(4):  791-801.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.018
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    【目的】甘南高寒区缺乏适宜的苜蓿栽培和苜蓿草地杂草防除技术,严重影响了该区域苜蓿和草地畜牧业的发展。研究不同覆膜种植方式对甘南高寒区种植当年苜蓿和杂草生长的影响,为建立优质苜蓿草地提供依据。【方法】在甘肃省夏河高寒草地,比较垄沟覆膜、平膜、垄沟和普通种植方式对苜蓿和杂草生长的影响。【结果】普通种植和垄沟种植下的苜蓿株高分别为14.4和19.1 cm,显著低于垄沟覆膜和平膜种植(P<0.05)。垄沟覆膜下的苜蓿一级分枝数为7.7个,显著高于平膜(5.2个)、垄沟(4.8个)和普通种植(4.5个,P<0.05)。垄沟覆膜和平膜种植的苜蓿主茎粗分别为2.70 mm和2.50 mm,两者间无显著差异(P>0.05),但均显著高于垄沟和普通种植(P<0.05)。垄沟覆膜下的苜蓿根颈粗为6.19 mm,显著高于平膜种植(5.29 mm)(P<0.05);平膜种植下的苜蓿根颈粗显著高于垄沟种植(3.99 mm),垄沟种植下的苜蓿根颈粗显著高于普通种植(2.80 mm)(P<0.05)。垄沟覆膜种植下的苜蓿根颈入土深度为2.73 cm,显著高于平膜种植(2.24 cm)(P<0.05)。与普通种植和垄沟种植相比,垄沟覆膜种植苜蓿根颈入土深度分别提高了56.0%和29.4%。垄沟覆膜种植下的苜蓿干草产量为1 503.2 kg·hm-2,显著高于平膜种植(1 089.6 kg·hm-2)、垄沟种植(317.6 kg·hm-2)和普通种植(224.4 kg·hm-2)(P<0.05)。高寒区垄沟覆膜和平膜种植下0—10、10—20、20—30、30—40和0—40 cm土层的苜蓿根体积、根表面积和根生物量均显著高于垄沟种植和普通种植(P<0.05);除30—40 cm土层外,垄沟种植均显著高于普通种植(P<0.05)。供试苜蓿人工草地种植的第一年,共发现21种杂草,主要以香薷、乳浆大戟、节裂角茴香和藜等一年生杂草为主。垄沟和普通种植下的杂草物种数最多,分别为14.3和13.3种,二者间无显著差异(P>0.05);但均显著高于平膜(9.7种)和垄沟覆膜种植(9.3种);后二者间也无显著差异(P>0.05)。杂草总密度最高的是垄沟种植,为272.3株/m2,高于普通种植(241.7株/m2);二者显著高于平膜(74.0株/m2)和垄沟覆膜种植(86.0株/m2)(P<0.05)。杂草地上部分生物量干重最高的是垄沟覆膜种植,为186.8 g·m-2;其次为平膜处理(157.7 g·m-2)、垄沟(88.5 g·m-2)和普通种植(79.0 g·m-2)。【结论】利用黑色地膜进行的垄沟覆膜和平膜处理提高了甘南高寒区苜蓿种植当年的株高、主茎粗、根颈粗、根颈入土深度和干草产量,显著提高了苜蓿的根系生物量、根表面积和根体积,提高了优势杂草的生物量和株高,极大降低了杂草物种类和密度。
    桃变温压差膨化脆片品质评价研究
    吕健,刘璇,毕金峰,周林燕,吴昕烨
    中国农业科学. 2016, 49(4):  802-812.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.019
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    【目的】探讨不同品种桃脆片的综合品质差异,建立桃脆片综合品质评价判别函数模型,为桃合理加工利用提供理论支持,为桃脆片综合品质的科学评价奠定基础。【方法】试验以中国北方的49个主栽桃品种为试材,测定桃脆片包括感官品质(色泽、硬度、脆度、膨化度等)、理化与营养品质(可溶性固形物、粗脂肪、粗蛋白、粗纤维等)和加工品质(出品率和复水比)在内的17项品质评价指标,分别采用变异系数法分析不同品种桃脆片品质评价指标的差异情况,采用因子分析法系统分析指标间的相关关系并筛选得到桃脆片品质评价的核心指标,运用层次分析法得到核心指标的权重并计算不同品种桃脆片的综合品质得分,最后选用70%样品作为建模样本,综合利用K-均值聚类法和判别分析法建立桃脆片综合品质判别函数,选用其余样品作为检验样本,验证判别函数的适用性和正确性。【结果】(1)桃脆片品质指标之间离散度有差异,变异系数范围在0.70%—344.02%。(2)依据主成分解释的总变量和碎石图提取了5个主因子,反应了原变量74.626%的信息。其中第一主因子(PC1)综合了还原糖和糖酸比的信息,即口感品质;第二主因子(PC2)主要综合了出品率和复水比的信息,体现的是脆片产品的加工品质指标;第三主因子(PC3)主要综合了L值和b值信息,可命名为色泽品质指标;第四主因子(PC4)和第5主因子(PC5)中粗蛋白和膨化度指标的权重值明显高于其他指标,可分别作为该主因子的代表性指标。根据每个代表因子的权重大小并以指标测定的简便、快捷程度为依据,筛选得到5项桃脆片品质评价核心指标,即还原糖、复水比、L值、粗蛋白和膨化度。(3)依据层次分析法确立了5个核心指标的权重值分别为0.0824、0.1724、0.2732、0.0480、0.4240;选用极差法建立了桃脆片品质评价核心指标的评分标准。(4)建立了桃脆片品质等级判别函数,建模样本判别正确率为100%,检验样本仅一个被误判。其中‘瑞蟠19号’、‘德来福莱卡’、‘大久保’等15个品种是适于桃脆片的加工品种,品质为优;‘瑞蟠21’、‘菊黄’、‘艳红’等28个品种为较适宜加工桃脆片的品种,品质为中;‘瑞蟠20号’、‘森格林’、‘黄金秀’等6个品种不适于桃脆片加工,品质为差。【结论】桃脆片综合品质可用还原糖、复水比、L值、粗蛋白和膨化度等5项核心指标进行评价,建立的桃脆片综合品质判别函数具有较高的准确性,可用于桃脆片综合品质的定性判别。