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当期目录

    2016年 第49卷 第8期 刊出日期:2016-04-16
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻种子内生泛菌促进小球藻生长和油脂积累
    史玉倩,赵艳
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1429-1442.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.001
    摘要 ( 313 )   HTML ( 2 )   PDF (1166KB) ( 389 )   收藏
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    【目的】从水稻种子中分离出优势内生菌,研究其对小球藻生长、生化组分及油脂积累的影响,探索植物内生菌作为促进微藻生长和生化品质改良的新微生物资源的可行性。【方法】以收获自大田的粳稻品种日本晴种子为试验材料,采用传统表面消毒法分离获得内生菌。内生菌的鉴定采用形态观察和16S rDNA序列分析法。以蛋白核小球藻为研究对象,采用共培养法评估内生菌对小球藻生长及生化指标的影响,以纯藻为对照,将内生菌与蛋白核小球藻种子细胞按菌藻比(10﹕1)接种至BG11培养基进行共培养。采用血球板计数法测定藻细胞数目。同时以纯菌培养为对照,采用平板稀释菌落计数法测定菌藻共培养体系中菌浓的变化曲线。小球藻细胞中叶绿素a和类胡萝卜素的提取采用甲醇浸提法,定量测定采用紫外分光光度法。小球藻油脂提取采用氯仿甲醇浸提法,脂肪酸组分分析采用气相色谱-质谱联用法。【结果】分离获得一株在水稻种子中常见且数量较多的内生细菌,编号为REY-1。REY-1为革兰氏阴性短杆状,经16S rDNA鉴定属于泛菌属Pantoea sp.。REY-1与蛋白核小球藻共培养14 d后,菌藻共培养组中藻细胞浓度达到1.15×108 cells/mL,是对照组的1.97倍。菌藻共培养组与纯菌培养对照组中水稻内生泛菌REY-1的浓度均呈现峰谷式变化曲线,但菌藻共培养组中REY-1的菌浓同比显著低于纯菌培养对照组。14 d培养结束时,菌藻共培养组的菌藻比反转为1﹕100,说明REY-1促进蛋白核小球藻的生长,其自身增殖又受到藻细胞的抑制,二者存在显著的互作效应。菌藻共培养组藻细胞叶绿素a和类胡萝卜素总浓度与对照差异不显著,但单细胞叶绿素a和类胡萝卜素含量分别比对照组下降42.58%和42.68%,二者差异均显著。菌藻共培养组藻细胞油脂含量达到细胞干重的29.90%,比对照组增加78.00%,差异显著,油脂产率(2.14 mg·L-1·d-1)比对照组增加了1.68倍。2种培养体系中藻细胞脂肪酸主要组分相似,均为棕榈酸(16﹕0)、亚油酸(18﹕2)和亚麻酸(18﹕3)。REY-1共培养处理使藻细胞的单不饱和脂肪酸相对含量比对照增加了32.37%,短链脂肪酸肉豆蔻酸(14﹕0)相对含量比对照增加了2.12倍,差异显著。此外共培养组藻细胞新合成一种长链脂肪酸—芥酸(22﹕1),相对含量达到藻细胞总脂肪酸的1.68%。【结论】水稻种子内生泛菌REY-1能在BG11培养液中长期存活并与蛋白核小球藻产生互作,显著提高小球藻生物量和油脂含量,大幅提高小球藻油脂产率并影响脂肪酸相对组成比例的生物学效应。水稻种子内生菌可以作为开发小球藻共生菌的优良微生物新资源。
    多环境下玉米株高和穗位高的QTL定位
    何坤辉,常立国,崔婷婷,渠建洲,郭东伟,徐淑兔,张兴华,张仁和,薛吉全,刘建超
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1443-1452.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.002
    摘要 ( 407 )   HTML ( 1 )   PDF (4585KB) ( 616 )   收藏
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    【目的】通过对玉米株高和穗位高进行多环境的QTL分析,寻找能够稳定表达的株高和穗位高主效QTL,以为玉米理想株型的分子育种提供理论依据。【方法】以优良玉米自交系许178×K12衍生的150个F7代重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)群体为试验材料。首先,从MaizeGDB中选取495个SSR标记进行亲本间多态性筛选,利用具有多态性的标记进行群体基因型分析,使用MapMaker V3.0软件划分标记的连锁群并构建遗传连锁图谱。其次,采用IciMapping V4.0软件的完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)进行2年3点(陕西榆林、陕西杨凌、辽宁葫芦岛,2014—2015年)表型值及育种值的株高和穗位高QTL分析。最后,对株高和穗位高进行条件QTL分析,对照非条件QTL分析的结果,探讨株高和穗位高在QTL水平上的遗传关系。【结果】构建的遗传连锁图谱共包含191个SSR标记,图谱全长2 069.1 cM,平均图距10.8 cM。6种环境和育种值中,共检测到10个株高QTL和8个穗位高QTL,分布于第1、3、4、5、6、7、8和10染色体上,LOD介于3.25—8.36,加性效应值介于-6.41—8.70,单个QTL贡献率在6.96%—27.41%。这些QTL中有6个能在3种及以上环境中被检测到,且贡献率大于10.00%,是控制株高和穗位高的主效QTL。位于染色体Bin5.01/5.02区域同一位置的2个QTL在6种环境中被检测到,LOD介于3.25—6.48,加性效应值介于4.05—8.70。位于染色体Bin3.03/3.04区域同一位置的2个QTL在5种环境中被检测到,LOD介于4.71—8.36,加性效应值介于4.93—6.36。位于染色体Bin6.02区域同一位置的2个QTL在3种环境中被检测到,LOD介于3.52—5.21,加性效应值介于4.38—8.16。它们的增效等位基因均来自母本许178。条件QTL分析和非条件QTL分析的结果表明,这3个染色体区域的6个QTL是3个同时控制株高和穗位高的一因多效位点。【结论】玉米株高和穗位高的遗传受环境影响较大,大部分QTL只能在1种或2种环境中被检测到,3个主效QTL可以在3种及以上环境中被检测到,能够稳定地遗传,且贡献率高,有望在分子育种上得到应用。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    麦秸处理和播种方式对夏大豆农艺性状及土壤物理性状的影响
    王幸,吴存祥,齐玉军,徐泽俊,王宗标,韩天富
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1453-1465.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.003
    摘要 ( 273 )   HTML ( 1 )   PDF (571KB) ( 377 )   收藏
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    【目的】在黄淮海麦豆两熟制条件下,比较不同麦秸处理和播种方式对大豆生长发育、产量及土壤物理性状的影响,探讨麦茬夏大豆免耕播种的技术关键,评估免耕覆秸精量播种技术的利用价值,以期改进黄淮海地区夏大豆生产技术。【方法】定位试验于2012—2014年在江苏徐州进行,采用裂区设计,以播种方式为主因素,秸秆还田量为副因素。播种方式有免耕覆秸精量播种、常规免耕机械条播和浅旋人工撒播3种,秸秆还田量设全量和半量2个水平,共6个处理,比较不同麦秸处理和播种方式对大豆播种和出苗质量、生育进程、产量、土壤物理性状及麦秸腐解率的影响。【结果】免耕覆秸精量播种较常规免耕机械条播出苗早1 d,较浅旋人工撒播早1—3 d,同时田间出苗率最高;免耕覆秸精量播种初花期早0.1—2.3 d,差异显著(P<0.05)。相比之下,秸秆还田量则对出苗速度和生育进程的影响不显著。免耕覆秸精量播种处理较常规免耕机械条播增产4.12%—12.40%,较浅旋人工撒播增产1.96%—5.50%;秸秆半量还田处理的产量高于全量还田处理,但差异不显著。免耕覆秸精量播种和常规免耕机械条播与浅旋人工撒播相比,播种至出苗期土壤温度较低,土壤湿度较高,差异显著(P<0.05)。秸秆全量还田处理土壤温度低于半量还田处理,而全量还田处理土壤湿度仅在干旱年份高于半量还田处理。浅旋人工撒播麦秸腐解率较免耕覆秸精量播种和常规免耕机械条播高,但免耕覆秸精量播种处理的麦秸不会影响下茬小麦的播种和生长。【结论】秸秆覆盖可保蓄土壤水分,降低土壤温度,防止土壤板结,提高大豆出苗率,为下茬小麦提供优良的有机肥料,是麦豆两熟制条件下良好的秸秆还田方式。免耕覆秸精量播种技术同步解决麦秸还田、大豆保苗和土壤培肥难题,适合在黄淮海及同类地区推广应用。
    遮荫程度对不同耐荫性大豆品种光合及抗倒程度的影响
    刘婷,刘卫国,任梦露,杜勇利,邓榆川,邹俊林,方萍,杨文钰
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1466-1475.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.004
    摘要 ( 219 )   HTML ( 1 )   PDF (407KB) ( 439 )   收藏
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    【目的】在玉米大豆间套作种植系统中,高位作物玉米的遮荫常常会导致大豆苗期茎秆细弱,倒伏严重,产量低下。文章在玉米大豆间套模式下,分析遮荫程度对大豆苗期光合产物积累、分配和抗倒性的影响,为建立合理群体结构提供理论依据。【方法】以不耐荫不抗倒型大豆南032-4和强耐荫强抗倒型大豆南豆12为试验材料,设置不遮荫(W0,透光率100%)、一层黑色遮阳网(W1,透光率31.90%)和二层黑色遮阳网(W2,透光率10.83%)3个处理进行室外盆栽试验,测定大豆光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、SPAD值、叶面积及各器官生物量积累等光合指标和株高、各节间长度、各节间茎粗、茎秆抗折力、倒伏指数等抗倒伏指标,分析不同遮荫处理下大豆光合特性及抗倒伏相关性状的变化。【结果】随着遮荫程度的增加,2个品种大豆的光合速率、气孔导度、叶面积和SPAD值显著降低,各器官有机物积累量和根冠比显著下降;随遮荫程度增加,大豆倒伏严重,茎秆抗折力和抗倒伏指数显著降低。不同耐荫性大豆品种对不同遮荫程度的响应有差异,与W0相比,强耐荫性大豆南豆12和不耐荫性南032-4的光合速率在W1和W2分别降低了35.6%、99.6%和40.9%、83.6%。强耐荫性品种南豆12在W0和W1干物质积累高于南豆032-4,差异显著,但W2处理下差异不显著(P<0.05),表明中度遮荫下大豆的光合速率仍保持较高水平,且强耐荫性品种在遮荫条件下光合产物积累量较高。南032-4的W1和W2处理倒伏率较南豆12分别高出55.9%和2.57%(2014年和2015年2年均值),W1处理下南032-4表现中度倒伏,南豆12表现为轻度倒伏,而W2处理下南032-4和南豆12均表现为严重倒伏,表明中度遮荫下大豆品种间倒伏差异显著,不耐荫性品种倒伏程度严重。同一遮荫程度下,南豆12抗折力降低幅度(39.8%)高于南032-4(38.425%),但W1和W2处理后南豆12的抗折力比南032-4高27.3%和26.6%(2014和2015年2年均值)。同一遮荫程度下强耐荫性品种南豆12茎秆抗折力和抗倒伏指数均显著高于南032-4(P<0.05),而株高表现相反。【结论】随遮荫程度增加,大豆光合积累量减少,倒伏严重;强耐荫性品种在中度遮荫下能保持较高光合能力和抗倒伏能力,具有较强的耐荫性,但过度遮荫后,其耐荫性与弱耐荫材料差异不显著。因此,在大豆玉米间套作种植模式下,适当减少弱光胁迫程度,才能发挥大豆的耐荫和抗倒潜力。
    植物保护
    小麦赤霉病抗性机理研究进展
    刘易科,佟汉文,朱展望,陈泠,邹娟,张宇庆,高春保
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1476-1488.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.005
    摘要 ( 388 )   HTML ( 2 )   PDF (442KB) ( 794 )   收藏
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    赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是小麦最主要的病害之一,严重影响小麦生产安全和食品安全,研究小麦赤霉病抗性机理对于解决小麦赤霉病这一世界性难题具有重要意义。根据对赤霉病的抗性表现形式,将小麦赤霉病抗性分为五个大类,分别为抗侵入(Type I)、抗扩展(Type II)、籽粒抗感染(Type III)、耐病性(Type )和抗毒素积累(Type V)。小麦赤霉病的抗性机理可以分为形态机制和生理机制,形态抗性机制是被动的,株高、抽穗期、花期长短、花药挤出程度、有芒无芒、穗长、穗密度、颖壳张开程度和穗部蜡质程度等形态特征均可能与赤霉病抗侵染特性有关。细胞学研究表明,病原菌侵染后抗病品种可迅速从细胞结构和生理生化方面产生防卫反应,通过乳突、胞壁沉积物的形成以及木质素、硫堇、富含羟脯氨酸糖蛋白和水解酶类等的增长来协同抵御病菌在体内的扩展。在植物复杂的信号途径中,水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)3种信号途径在植物抵御病原菌入侵中的作用最为重要,SAET信号途径对小麦赤霉病抗性方面的作用目前还存在一定争议,而JA信号途径在小麦赤霉病抗性中积极作用已经被多数研究者所证实。迄今为止,人类定位了200个以上不同类型的抗赤霉病QTL位点,这些位点分布于所有的小麦染色体,其中的22个QTL位点被不同的作图群体所定位,包括2个定位在3BS和6BS染色体上稳定的抗扩展位点Fhb1Fhb2,以及2个定位在4B和5A染色体上的抗侵染位点Fhb4Fhb5在受到病原菌侵染后,植物会产生一系列复杂的信号途径激活应答反应,诱导抗病相关基因的表达,进而引起蛋白以及代谢水平的变化,抵御病原菌的侵袭,研究表明,病程相关蛋白基因、抗菌肽基因、转录因子基因、脱毒相关蛋白基因以及其他赤霉病抗性相关基因均参与了小麦赤霉病抗性提高的过程随着生物工程技术和生物信息技术的迅猛发展,将来可利用图位克隆技术分离抗赤霉病主效基因,并在全基因组关联分析和各种组学技术的基础上,从全基因组和基因调控网络水平上研究小麦赤霉病抗性机理以期在更深层次上理解小麦赤霉病的抗性机理
    苹果树腐烂病菌多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7Vmpg8的功能
    许春景,吴玉星,戴青青,李正鹏,高小宁,黄丽丽
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1489-1498.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.006
    摘要 ( 298 )   HTML ( 1 )   PDF (1445KB) ( 399 )   收藏
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    【目的】前期转录组分析表明苹果树腐烂病菌(Valsa mali)两个多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)基因Vmpg7和Vmpg8在病菌侵染定殖过程中显著上调表达。论文旨在分析Vmpg7Vmpg8在病菌营养生长、致病力、果胶酶活性、对果胶的利用等方面的作用及基因双敲除对同家族内其他基因表达水平的影响,明确Vmpg7Vmpg8在病菌致病过程中的生物学功能,为进一步解析苹果树腐烂病菌致病分子机理提供基础。【方法】通过qRT-PCR检测基因在病菌侵染过程中的表达水平及基因双敲除后PG家族内其他PG基因的表达量;利用double-joint PCR构建基因敲除载体并通过PEG介导的原生质体转化技术进行基因敲除,经4对引物PCR检测及Southern blot验证获得基因单敲除和双敲除突变体,并利用gap-repair技术对基因进行回复;利用PDA培养基常规培养法观察突变体营养生长状况;通过离体接种富士苹果叶片及枝条的方法检测基因缺失对病菌致病力的影响;通过3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法检测各突变体胞外果胶酶活性;利用Czapek培养基培养法分析突变体对果胶的利用情况。【结果】qRT-PCR分析表明,Vmpg7Vmpg8在病菌侵染3 d后分别上调表达27.73和8.19倍。通过基因敲除技术,分别获得3个Vmpg7基因单敲除突变体、1个Vmpg8基因单敲除突变体和3个Vmpg7/Vmpg8基因双敲除突变体,并获得了Vmpg7Vmpg8单敲除突变体的回复突变体。将突变体接种到PDA培养基上,菌落形态和生长速率均没有发生变化;接种到苹果叶片和枝条上,Vmpg7单敲除突变体及Vmpg7/Vmpg8双敲除突变体在叶片和枝条上的致病力显著降低,而Vmpg8单敲除突变体在叶片上的致病力显著降低;进一步对果胶酶活性及对果胶的利用分析,发现Vmpg8单敲除突变体及Vmpg7/Vmpg8双敲除突变体胞外果胶酶活性均显著降低,且所有突变体在果胶培养基上生长均明显减慢。此外,基因回复后突变体的致病力、果胶酶活性及在果胶上的生长速率均回复到野生型菌株03-8水平。重要的是,Vmpg7/Vmpg8双敲除后影响了PG家族中其他PG基因的表达水平,3个基因显著上调表达。【结论】多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7Vmpg8可能与同家族内其他基因协同作用,通过调节果胶酶活性参与苹果树腐烂病菌致病过程。
    基于线粒体DNA-COI序列的禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫双重PCR检测
    牛雯雯,王 暄,李红梅,鞠玉亮,万文文
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1499-1509.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.007
    摘要 ( 181 )   HTML ( 1 )   PDF (692KB) ( 365 )   收藏
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    【目的】设计禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae)和菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)特异性引物,建立同步快速检测这两种线虫的双重PCR体系,为中国小麦孢囊线虫(cereal cyst nematodes,CCN)的田间快速诊断与综合治理提供技术支持。【方法】通过比对分析10种植物寄生线虫24个群体的线粒体DNA(mtDNA)COI序列,分别设计并筛选禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫的上游特异性引物HaF8和HfF9,以及下游通用引物HafR8;通过引物浓度比和退火温度的优化,建立针对这两种CCN的双重PCR检测体系;利用该体系对中国黄淮麦区部分CCN样品进行种类鉴定。【结果】筛选并获得的特异性引物HaF8/HafR8及HfF9/HafR8,可在一步PCR反应中实现对禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫的特异性检测。引物HaF8/HafR8对禾谷孢囊线虫的特异性扩增产物为200 bp,而HfF9/HafR8对菲利普孢囊线虫的特异性扩增产物为320 bp,条带区分较明显。对双重PCR检测体系的优化发现,引物HaF8、HfF9、HafR8的退火温度为58℃时,该检测体系具有较高的特异性和扩增效率;引物HaF8﹕HfF9﹕HafR8浓度比为0.24﹕0.16﹕0.4 μ·L-1时,该检测体系能从不同供试线虫中同时特异性地检测出禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫,且扩增效率较高。该检测体系对禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫单孢囊的检测灵敏度为1/2 000 000个孢囊,而对2龄幼虫的检测灵敏度则分别为1/640条线虫和1/1 280条线虫。对采集自中国黄淮麦区CCN病田的14份土样进行双重PCR检测,发现有8个样本只扩增出200 bp的条带,表明这些样本的CCN种类为禾谷孢囊线虫,有4个样本只扩增出320 bp的条带,表明CCN种类为菲利普孢囊线虫,2个样本同时扩增出200和320 bp两个条带,表明样品为禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫的混合发生。以上结果表明,该检测体系可以成功用于两种小麦孢囊线虫田间复合侵染情况的快速诊断。【结论】基于mtDNA-COI序列开发的特异性引物以及建立的双重PCR检测体系,可用于禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫田间单一和混合发生样本的同步快速检测。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    中国稻田土壤基础地力的时空演变特征
    李建军,徐明岗,辛景树,段建军,任意,李冬初,黄晶,申华平,张会民
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1510-1519.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.008
    摘要 ( 296 )   HTML ( 1 )   PDF (651KB) ( 489 )   收藏
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    【目的】探明1988年以来中国粮食主产区稻田土壤基础地力的差异与时空演变特征,为地力提升和实现水稻的稳产高产提供科学的施肥依据。【方法】结合水稻土实际情况,并参考生产力模型、土壤质量系数模型等修正得出土壤生产力指数模型(PI)和土壤基础地力指数模型(BPI)的计算公式并验证,同时以全国水稻土监测数据资料为基础,将统计所得的各肥力指标和权重因子采用数值归一化处理,运用土壤生产力指数模型和土壤基础地力指数模型方法综合分析;并进一步与产量和基础地力贡献率相结合验证,从而定量地分析出中国粮食主产区间稻田土壤基础地力的高低差异和时空演变特征。【结果】1988—2012年间,长江中下游、东北、西南以及华南4个区域稻田土壤基础地力BPI值(P<0.05)与土壤生产力PI值(P<0.01)均呈显著上升趋势。其中,长江中下游区的BPI值增幅最大,从0.031上升至0.108,增幅为248.4%,其次为华南区,从0.127上升至0.289,增幅为128.0%,东北区的BPI值到2012年为止,增幅为71.7%,西南区BPI值从0.028上升至0.046,增幅为65.8%;而长江中下游区、东北区、西南区和华南区土壤生产力水平(PI值)平均每年分别升高0.0015、0.0042、0.0022和0.0113。各大区稻田土壤基础地力(BPI值)与相对应的施肥区产量之间存在显著正相关关系(P<0.05),即各施肥区水稻产量随着稻田土壤基础地力的提升而呈增加趋势,即土壤基础地力的提升可以实现土壤生产力的提高。25年来4大区稻田土壤基础地力水平(BSPI值)以长江中下游区为最高,华南区土壤基础地力最低,而西南区略高于华南区,但二者差异较小;而最近10年(2003—2012年)间,长江中下游区的BSPI值也明显高于其他3区,西南区土壤基础地力水平最低,东北区与华南区无明显差异;并且区域间BSPI值的变化趋势与土壤基础地力产量的变化趋势相吻合。【结论】近25年来中国粮食主产区稻田土壤基础地力总体上呈上升趋势,稻田土壤基础地力和稻田土壤生产力均随时间不断提升,长江中下游、东北、西南和华南4区稻田土壤基础地力BPI值与相对应的施肥区产量均呈显著正相关关系,土壤基础地力的提升还可以实现土壤生产力的提高。提出了全国尺度上土壤基础地力的评价方法和指标。近10年来(2003—2012年)农民习惯性耕作施肥管理水平下,各区域土壤基础地力的高低顺序为:长江中下游区>东北区≥华南区>西南区;而在全国尺度上,稻田BSPI值越高,无肥区产量也越高,基础地力贡献率也越高;反之,基础地力越低,水稻产量也就越低,基础地力贡献率也越低。
    长期施肥紫色水稻土磷素累积与迁移特征
    樊红柱,陈庆瑞,秦鱼生,陈琨,涂仕华
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1520-1529.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.009
    摘要 ( 215 )   HTML ( 1 )   PDF (509KB) ( 430 )   收藏
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    【目的】探讨长期不同施肥对钙质紫色水稻土磷素累积与迁移的影响。【方法】以长期肥料定位试验不同施肥处理的土壤为研究对象,试验处理包括不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、有机肥(M,鲜猪粪)、有机肥+氮肥(MN)、有机肥+氮磷肥(MNP)和有机肥+氮磷钾肥(MNPK)8种施肥方式,研究不同施肥处理条件下钙质紫色水稻土磷素平衡、累积和去向状况,以及不同施肥方式对耕层(0—20 cm)土壤全磷、有效磷演变规律及土壤剖面(0—100 cm)全磷、有效磷迁移特征。【结果】钙质紫色水稻土33施用磷肥CKN作物籽粒和秸秆磷素携出总量为613.12 kg·hm-2,种苗、根茬、雨水及灌溉水带入土壤总磷量为106.61 kg·hm-2长期不施用磷肥土壤磷素表现出亏缺状况,年亏缺量为15.35 kg·hm-2,且土壤磷含量随种植年限延续而下降,土壤全磷含量年均减少量为0.0011 g·kg-1、有效磷含量年均减少量为0.029 mg·kg-133年单施无机磷肥NPNPK土壤磷素投入总量为1 880.03 kg·hm-2、作物携出磷量为1 275.40 kg·hm-2有机肥处理MMN土壤投入磷量为2 532.68 kg·hm-2、携出磷量为757.50 kg·hm-2;有机无机磷肥配施MNPMNPK土壤投入和携出磷量分别为4 305.111 436.64 kg·hm-2;不同施肥处理土壤磷素投入量都明显高于作物携出量,导致单施无机磷肥、单施有机磷肥和有机无机磷肥配施处理土壤磷素年盈余量分别为18.3253.7986.92 kg·hm-2年未知去向磷量分别为4.9934.9659.39 kg·hm-2,土壤全磷含量年增加量分别为0.0150.00180.018 g·kg-1,有效磷含量年增加量分别为1.130.0321.17 mg·kg-1长期不施用磷肥钙质紫色水稻土全磷含量随土层深度增加而降低,土壤有效磷含量则相反;长期施用磷肥土壤全磷和有效磷含量在土壤剖面都呈现出上下层高、中间低的空间分布格局。施用无机磷肥土壤磷素可迁移至6080 cm土层,施用有机磷肥或有机无机磷肥配施土壤磷素可迁移至100 cm以下;随着磷肥施用年限持续,土壤磷素迁移深度和迁移量将会更大,有机肥的施用促使磷素向土壤下层迁移。【结论】连续数年施用磷肥后,土壤磷含量达到一定水平时应考虑减少磷肥用量,减少因有机肥过量施用导致的磷素快速积累和淋失。
    园艺
    着色与非着色苹果品种中磷酸化蛋白质的鉴定与分析
    苑克俊,程来亮,牛庆霖,王江勇
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1530-1539.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.010
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    【目的】苹果着色是一个重要的质量性状,构建苹果磷酸化蛋白质组并进行鉴定与分析,了解在苹果着色过程中的蛋白质磷酸化,为进一步阐明苹果着色机理提供参考。【方法】以着色‘嘎拉’和非着色‘金冠’两个品种苹果果皮为试材提取总蛋白,用TiO2富集磷酸化肽段,对富集到的磷酸化肽段进行高效液相色谱分离,利用质谱鉴定磷酸化肽段,采用Mascot2.2和Proteome Discoverer1.4(thermo)软件进行蛋白质查库鉴定,使用的数据库为Uniprot_Maloideae.fasta。对鉴定到的磷酸化肽段和蛋白质进行分析,找出着色与非着色苹果品种中有差异的磷酸化蛋白质及其修饰位点。【结果】在着色苹果品种中鉴定到1 323个蛋白质、3 339个肽段和225个磷酸化肽段,发现磷酸化蛋白质约200—225种;在非着色苹果品种中鉴定到569个蛋白质、1 152个肽段和128个磷酸化肽段,发现磷酸化蛋白质约117—128种。比较分析表明,43个磷酸化肽段仅在非着色苹果品种中发现,139个磷酸化肽段仅在着色苹果品种中发现,在着色苹果品种中有更多的蛋白质发生了磷酸化,其中质膜H+-ATPase在两个苏氨酸位点发生磷酸化,过敏原蛋白和两个蛋白激酶在丝氨酸位点发生磷酸化,3个转录因子、1个钾转运蛋白和1个受体激酶都发生磷酸化。在两个苹果品种鉴定出的蛋白质中,发生蛋白质磷酸化的位点主要是丝氨酸,其次是苏氨酸,在酪氨酸位点发生蛋白质磷酸化很少。蛋白质WD40和花青苷合成途径中的相关酶蛋白C4H、4CL、CHS、CHI、F3′H、FLS、LDOX和UFGT在着色过程中未发生磷酸化。在着色和非着色苹果品种中都存在MYBR转录因子,并且都发生了蛋白质磷酸化。【结论】在着色苹果品种中产生了一些特有的磷酸化蛋白质,其中包括已知与着色相关的质膜H+-ATPase,苹果着色可能受到蛋白质磷酸化的影响。
    新疆野苹果的不同种下类型染色体核型分析
    马衣努尔姑·吐地,张延辉,秦伟,司洪章,杨新峰
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1540-1549.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.011
    摘要 ( 204 )   HTML ( 1 )   PDF (3354KB) ( 331 )   收藏
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    【目的】新疆野苹果(Malus sieversii)是新疆伊犁地区的主要野生苹果种质资源,是中国苹果资源中的独特分支,加强该资源的研究对保护苹果种质资源的丰富性具有重大意义。对新疆野苹果的不同种下类型进行细胞学分类,探讨新疆野生苹果种下类型之间的亲缘关系,为新疆野苹果资源的保护、开发与利用提供科学依据。【方法】以采自伊犁的新疆野苹果24个种下类型为研究对象,在4月初至4月中旬,选取其幼嫩的茎尖,采用改进的适合新疆野苹果核型分析的染色体制片方法进行压片,并根据不同种下类型染色体数目及其相对长度、平均臂比等核型指标,观察分析新疆野苹果24个种下类型染色体的核型特征。【结果】(1)新疆野苹果24个种下类型均为二倍体,染色体数目为34条,所有种质染色体相对长度平均值为3.23 μm,属小染色体。从着丝点位置观察,多数类型均含有不同数量的m和sm染色体,个别类型只有m染色体,核型公式为2n=2x=34=34m、2n=2x=34=30m+4sm、2n=2x=34=28m+6sm、2n=2x=34=32m+2sm等4种类型。从染色体长度观察,除了香酸野苹果和长柄红霞果以外,其他的类型均含有不同数目的长染色体(L)、中长染色体(M2)、中短染色体(M1)以及短染色体(s)等4种类型,没有发现随体。(2)染色体结构特征方面,新疆野苹果24个种下类型染色体的平均臂比为1.27—1.56,核型不对称系数为56.01%—63.39%。核型类型大部分为1A和1B型,也有个别的2A和2B;1A、1B、2A、2B所占的比例分别为41.67%、37.5%、8.33%和12.50%。(3)进化趋势图显示,黄圆野苹果最为特殊,其核型不对称系数最高(63.39%),其进化程度最高,其次是霍城圆果野苹果和清香野苹果,小花野苹果的进化程度最低(56.01%);其余20个种下类型进化趋势具有较高的一致性,趋势较为集中;其中,大扁心野苹果的进化程度最低。(4)聚类分析显示,24个种下类型分为3类,第一类包括9个种下类型,它们具有较高的核型特征相似性,大多数类型的平均臂比大于其他类型,结合进化趋势结果,发现它们的进化趋势比别的类群较高;第二类包括11个,核型类型大多数为1B、2A、2B;第三类4个类型,它们的平均臂比和核型不对称系数最小,核型类型属于1A和1B,说明这类群的遗传相对稳定。【结论】新疆野苹果24个种下类型的核型特征有一定差异,根据核型特征,可以对其进行分类;与传统分类方法比较,其揭示的种下类型之间的亲缘关系更加明晰,聚类结果更能反映出类型之间的一致性与差异性。结合核型特征可初步判断种下类型的进化趋势,这对进一步研究新疆野苹果种下类型的系统进化有重要参考作用。
    贮藏·保鲜·加工
    羧甲基纤维素钠对大豆分离蛋白骨粘合性能的影响
    张逸婧,陈海娟,吕 奕,刘永祥,汤晓智,沈新春
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1550-1558.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.012
    摘要 ( 221 )   HTML ( 1 )   PDF (1090KB) ( 315 )   收藏
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    【目的】以体外动物骨骼为试验对象,研究羧甲基纤维素钠(CMC-Na)对大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)胶粘合性能的影响,探讨其作为医用骨粘合剂的潜在可能。【方法】利用动态流变仪、圆二色光谱(CD)、ANS荧光探针法、扫描电镜等方法,分析CMC-Na对SPI胶零切黏度、二级结构(α-螺旋,β-折叠,β-转角和无规则卷曲)、疏水性、表面形态的影响,并结合以体外动物骨骼为试验对象,用万能材料试验机测定CMC-Na对SPI胶粘合强度的影响。【结果】SPI胶的粘合强度随着浓度的升高而增大,浓度大于10%时粘合强度呈下降趋势;微量CMC-Na(0.01%)的添加能显著提高低浓度SPI胶(2%)的粘合强度(是未添加时的2.4倍,P<0.01)。且粘合强度和零切黏度呈显著正相关关系(r=0.815,P=0.036);微量CMC-Na的添加能改变SPI胶的二级结构,其中β-折叠含量由42.2%上升至49.1%,β-转角由2.1%上升至7.3%,α-螺旋由28.0%下降至19.7%,无规则卷曲由27.7%下降至23.9%。CMC-Na的添加提高了SPI胶的疏水性,适度的疏水改性有助于增强粘合强度。扫描电镜图谱显示,CMC-Na的添加使SPI胶表面颗粒的排布更加规整和致密,更利于与骨骼粘合。【结论】CMC-Na的添加,导致SPI胶二级结构的改变。α-螺旋含量降低而β-折叠含量增加,表明蛋白质分子展开程度增加,内部疏水基团暴露,表面疏水性提高,增加了SPI胶零切黏度,从而显著提高低浓度SPI胶的骨粘合强度;而低浓度SPI胶更利于机体吸收。因此,添加CMC-Na的SPI胶更有潜力作为骨粘合剂应用于医疗领域。
    碱性双氧水预处理对苹果渣化学组分和酶解得率的影响
    尤毅娜,邓 红,孟永宏,房 杰,郭玉蓉,张 英
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1559-1566.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.013
    摘要 ( 240 )   HTML ( 1 )   PDF (1629KB) ( 350 )   收藏
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    【目的】利用浓度为4.5%、pH 11.5的双氧水(alkaline hydrogen peroxide,AHP)预处理苹果渣,研究其对苹果渣化学组分、木质素的去除率和纤维素酶的酶解得率的影响。【方法】以木质素的去除率为指标,优化AHP预处理的温度和时间,经过过滤收集固体组分、干燥后,制得预处理后的苹果渣。根据AHP预处理前苹果渣中纤维素、半纤维素的含量、木质素的含量以及酶解总糖含量,分析AHP在最优预处理温度下,不同预处理时间对苹果渣纤维素、半纤维素的含量及回收率,木质素的含量及去除率、酶解糖得率的影响。通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、热重分析法(thermogravimetry/differential thermogravimetry,TG/DTG)和傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared,FTIR)表征AHP处理前后的苹果渣物理结构、化学组分的变化。【结果】预处理的时间和温度对苹果渣木质素的去除率有显著的影响。综合考虑各方面的因素,尤其是经济效益,当预处理时间为2 h、温度为50℃时,木质素的去除率最优,可达到56.68%。在最优的预处理温度下,分析不同预处理时间后苹果渣的组分变化及酶解得率。当预处理时间为2 h时,纤维素、半纤维素回收率可达99.86%,非常接近未处理果渣中的含量;苹果渣的酶解糖得率可达到0.54 g·g-1,是未处理果渣酶解得率的2倍。扫描电镜(SEM)图像对比说明AHP预处理使得果渣的物理结构变得多孔而疏松,纤维束变得宽松而粗糙,内表面积无限增大。热重分析法(TG/DTG)表明AHP预处理明显提高了纤维素组成单体的纯度,减少了预处理后果渣中木质素及残留物的含量。红外光谱(FTIR)研究揭示AHP预处理可以破坏木质素的化学结构,组成木质素的愈创木基、紫丁香基和对羟苯基等基本物质的结构被AHP破坏,从而使得AHP处理后果渣中木质素的含量明显降低。【结论】双氧水是一种有效的苹果渣预处理剂,其预处理效果与预处理的温度和时间有密切联系。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    转β-甘露聚糖酶基因克隆猪的制备与分析
    张茂,张冠冠,刘德武,蔡更元,吴珍芳,李紫聪
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1567-1576.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.014
    摘要 ( 183 )   HTML ( 1 )   PDF (1437KB) ( 393 )   收藏
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    【目的】将前期构建的含有黑曲霉β-甘露聚糖酶基因manA的质粒pPSPBGP-manA转染杜洛克猪胎儿成纤维细胞,利用G418筛选出转基因细胞系,通过体细胞核移植方法生产出转manA基因猪,利用分子生物学方法对转基因猪进行阳性鉴定、基因及蛋白表达水平的检测,同时测定转基因猪唾液β-甘露聚糖酶酶活、粪便营养物质含量,旨在为生产及进一步研究转manA基因猪提供一些科学依据。【方法】用限制性内切酶Not I将质粒pPSPBGP-manA线性化并通过脂质体法将其转入杜洛克猪胎儿成纤维细胞,然后用不同浓度的G418进行筛选、维持培养,将筛选后的细胞进行体细胞核移植生产克隆猪;克隆猪出生后采取尾组织样用酚-氯仿法提取基因组DNA进行PCR及Southern blotting鉴定阳性转基因猪;收集转基因猪唾液并利用DNS法进行β-甘露聚糖酶活性测定,同时收集转基因猪粪便测定粪便中营养物质含量;取转基因猪的腮腺、颌下腺、舌下腺、心脏、肝脏等组织并用Triol法提取RNA,然后进行RT-PCR鉴定manA基因的表达,再进行相对定量PCR检测manA基因在不同个体及组织间的表达差异;通过Western blotting 技术分析转基因猪外源性manA基因的蛋白表达水平。【结果】经G418筛选后进行PCR鉴定得到阳性转基因细胞系;通过体细胞核移植方法生产出21头克隆猪,经PCR及Southern blotting鉴定出16头转基因猪,阳性率为76%;转基因猪唾液中β-甘露聚糖酶的活性为(0.092±0.003)U·mL-1,粪便中粗蛋白含量明显降低;经RT-PCR、相对定量PCR鉴定,manA基因在转基因猪腮腺和舌下腺组织中特异表达,其它组织不表达,腮腺组织表达量高于舌下腺组织;Western blotting检测发现在腮腺和舌下腺组织中有manA的表达。【结论】通过G418筛选得到转manA基因细胞系并成功得到转manA基因猪,外源manA基因能够在转基因猪中腮腺和舌下腺组织特异性表达,为转manA基因猪的生产及进一步研究奠定了基础。
    胃肠道黏液层中Akkermansia muciniphila的定殖研究及其与宿主的相互作用
    冯泽猛,包显颖,印遇龙
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1577-1584.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.015
    摘要 ( 296 )   HTML ( 1 )   PDF (371KB) ( 668 )   收藏
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    动物胃肠道中定植着数量巨大的肠道微生物,影响宿主动物的代谢和发育。肠道微生物在营养物质交换、信息传递和抵抗病原微生物入侵方面均发挥着重要的作用。依据定植部位,可以分成黏液层微生物和肠腔内微生物,Akkermansia muciniphila偏好地定植于肠道黏液层,对机体活动影响广泛。在肠道中,Akkermansia muciniphila可以特异地降解黏蛋白和低聚糖,分别产生短链脂肪酸和丙酸,在为宿主提供能量的同时也促进了自身的定植。而与此同时,机体黏蛋白的降解会促使宿主补偿产生更多的黏蛋白,进而降低宿主蛋白的沉积。Akkermansia muciniphila的定植还可减缓脂肪沉积,延缓糖尿病。在肠道微生态系统中,该菌群并没有严重的致病性,适宜丰度的Akkermansia muciniphila定植可以促进宿主免疫系统的发育,进而促进肠道健康。随着更多科学研究的展开,胃肠道微生物在机体中的重要性得到呈现。作为目前国内外的研究热点,Akkermansia muciniphila在机体肠道内的作用机制尚未完全明确。本文从Akkermansia muciniphila的定植环境、生理特性、对机体营养代谢的影响、与代谢性疾病及机体免疫相互作用等方面进行了综述,Akkermansia muciniphila为很有潜力的生物标记,应用于营养状态、代谢性疾病、免疫甚至癌症的评估和检测。
    应用SELDI-TOF-MS技术对患脂肪肝奶牛血浆差异蛋白的分离鉴定及生物学分析
    徐 闯,朱奎玲,陈媛媛,杨 威,夏 成,张洪友,吴 凌,舒 适,沈泰钰,于洪江,许秋实,张子扬
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1585-1598.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.016
    摘要 ( 209 )   HTML ( 1 )   PDF (1892KB) ( 336 )   收藏
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    【目的】脂肪肝是围产期奶牛主要代谢性疾病之一,50%产后奶牛受其影响。产后奶牛生产力降低、繁殖性能低下、免疫功能减弱、肝功能衰竭和过早死亡都与脂肪肝有关。表面增强激光解析/电离飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)是一种对生物样本蛋白质研究的新型高敏感性蛋白质组学方法,文章旨在探讨脂肪肝奶牛血浆蛋白质组学特征。【方法】于黑龙江某集约化养牛场选择产后7—28d,1—2胎次荷斯坦奶牛40头。清晨空腹尾静脉采血10mL,应用肝素抗凝(150U)迅速离心(3 000 r/min,5 min)分离血浆,置于-80℃冰箱冷冻保存。依据血浆甘油三酯(TG>0.20 mmol·L-1, 血浆β-羟丁酸(BHBA>1.2mmol·L-1)浓度和临床症状,将其分为试验组(T)20头和健康对照组(C)20头。应用SELDI-TOF-MS技术测得血浆蛋白质谱,利用Ciphergen Protein Chip Software (Version 3.1.1)对在试验组和对照组所有样品中得到的峰图进行分析,得到原始数据。将两组之间的数据峰值做wilcoxon sum rank test统计检验,用计算出的P值判断峰在两组中是否有显著差异。以0.01作为P值的阈值,筛选出P值小于0.01的差异峰。在得到的差异峰中,将差异峰的m/z值与Swissport蛋白数据库中多肽的理论荷质比 (mass to charge ratio,m/z)进行比较,找到最相似的蛋白作为差异峰可能检测蛋白的预测结果。【结果】与对照组相比,试验组奶牛血浆蛋白质谱存在39个差异峰,在得到的39个差异峰中,将差异峰的m/z值与Swissport蛋白数据库中多肽的理论荷质比值进行比较,最终获得26个可预测的差异峰,预测蛋白11种。结果显示,相对于C组,11种预测蛋白在T组中均表达下调。通过生物信息学(Network,GO,Pathway)分析,应用Cytoscape软件对获得的11种蛋白进行牛类基因网络搜索,得到Networks分析结果图。在数据库中搜索到了试验结果中的淀粉样肽前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)和纤维蛋白原α链(fibrinogen alpha chain, FGA)两种差异蛋白,并得到其相关的Networks分析结果。应用Cytoscape软件中BinGO插件对11种蛋白进行GO分析,并得到GO分析结果。对这些蛋白质经软件搜库得到已经注释的差异蛋白有9种,分别为FGA、血清淀粉样蛋白A (serum amyloid A protein, SAA)、血浆蛋白酶c1抑制剂(plasma protease c1 inhibitor, SERPING1 or C1INH)、血清载脂蛋白-CⅢ(apolipoprotein c-Ⅲ,ApoCⅢ)、海帕西啶(hepcidin, HAMP)、骨桥蛋白(osteopontin, OPN or SPP1)、 甲状腺素运转蛋白(transthyretin, TTR)、胱蛋白酶抑制剂C (cystatin-c, CysC or CST)、神经分泌血管生长因子蛋白(neurosecretory protein, VGF)。应用KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)pathway数据库搜索。搜索结果显示只有6种蛋白质可在数据库中搜到,分别是FGA、SERPING1、APO-CⅢ、APP、CysC、SPP1。并得到其相关的Pathway分析结果。这些蛋白可能是与奶牛脂肪肝发病机制相关的物质。【结论】应用SELDI-TOF-MS技术有效的分离了健康牛与患病牛之间的血浆差异表达蛋白,均在肝脏代谢或脂肪肝疾病发生发展过程中起重要的调节作用,对探究奶牛脂肪肝发病机理及其对机体生物学功能的影响具有重要的理论价值。差异蛋白对奶牛脂肪肝的发病机理的影响尚待进一步研究。
    中华蜜蜂CREB基因的克隆及表达
    张丽珍,王子龙,曾志将
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1599-1606.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.017
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    【目的】克隆中华蜜蜂(Apis cerana cerana)的cAMP反应原件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)基因全长cDNA序列,预测该基因及其编码蛋白的理化性质,并解析中华蜜蜂CREB在大脑中的表达特征,为研究该基因在中华蜜蜂学习记忆过程中的生物学功能提供基础。【方法】以中华蜜蜂为试验材料,解剖其大脑获得脑组织,提取大脑组织的总RNA。在此基础上,利用RT-PCR技术克隆中华蜜蜂大脑的CREB基因(AcCREB),然后用DNAstar软件中的Seqman程序将CREB正反向测序后的序列拼接获得CREB基因的cDNA序列,其氨基酸序列通过Bioedit软件按照六框翻译而成;用BLASTn和BLASTp进行序列比对分析;用ClustalX进行多重序列比对和同源性比较;用MEGA软件的邻接法(neighbor-joining)构建系统进化树,明确其系统进化关系。并通过SMART数据库分析AcCREB的结构域。另外,将解剖好的蜜蜂大脑制成石蜡切片,并采用地高辛原位杂交技术分析AcCREB在中华蜜蜂大脑中的分布表达情况。【结果】中华蜜蜂CREB基因的cDNA全序列全长890 bp,编码240个氨基酸残基,序列提交到GenBank(登录号为KC814690)。其编码的蛋白预测分子质量为25.691 kD,等电点为5.82。结构域分析结果显示,该蛋白具有AA 89—131的PKID和AA 176—237的BRLA两个保守结构域。氨基酸序列比对结果显示,中华蜜蜂与西方蜜蜂、熊蜂、切叶蜂、大黄蜂、印度跳蚁、家蚕、埃及伊蚊、疟原虫、人类、小鼠10个物种的同源蛋白相似度分别为98.76%、98.35%、97.11%、94.09%、72.22%、58.97%、44.69%、41.69%、36.89%、36.89%。系统发育树显示该基因编码的蛋白质与西方蜜蜂的CREB亲缘关系最近,与熊蜂、大黄蜂之间的亲缘关系次之。另外,经过地高辛原位杂交技术处理后,在中蜂大脑蘑菇体的凯尼恩细胞、触角叶周围的细胞和大脑的髓质与小叶之间的细胞均有阳性着色,而且AcCREB在中华蜜蜂工蜂左右大脑的阳性着色不对称。【结论】AcCREB的氨基酸序列与西方蜜蜂、熊蜂、切叶蜂、大黄蜂高度同源,且基因在大脑中的分布暗示其可能参与了中华蜜蜂学习记忆过程。
    家蚕BmYki-1基因鉴定与表达特征
    杨丽群,贾乐梅,唐梅,陈毅彪,崔红娟
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1607-1616.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.018
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    【目的】Hippo信号通路中的核心激酶通过磷酸化作用于转录共激活因子Yki来调控下游基因的表达,在控制器官大小、细胞增殖与凋亡等方面起关键作用。家蚕(Bombyx mori)作为鳞翅目模式昆虫,对其Hippo通路研究较少。论文旨在通过鉴定家蚕BmYki-1并对其序列信息和表达特征进行分析,为进一步研究中肠中Hippo信号通路提供基础,更好地了解Hippo信号通路在肠道稳态维持及组织损伤修复方面的调控机制。【方法】利用NCBI数据库及家蚕基因组数据库等相关信息,以哺乳动物和果蝇的Yki蛋白序列为依据,对家蚕Yki基因的同源序列进行鉴定;以家蚕大造品系为研究材料,利用PCR和cDNA末端快速克隆技术克隆获得家蚕BmYki两种可变剪切体的全长序列BmYki-1和BmYki-2,并基于生物信息学方法对两种剪切体的基因序列特征及蛋白结构特征进行分析;重点对BmYki-1在家蚕中肠组织中的功能进行探索;利用半定量PCR检测家蚕L5D3不同组织及中肠各个龄期BmYki-1表达情况;构建BmYki-1过表达载体并转染家蚕胚胎细胞系对其进行亚细胞定位分析;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测用博来霉素损伤的家蚕中肠中BmYki-1的表达情况。【结果】家蚕中存在两种可变剪切形式的BmYki,分别为BmYki-1和BmYki-2,在家蚕基因组数据库中对应的注释号分别为BGIBMGA0082-TA和BGIBMGA0081-TA,其开放阅读框(ORF)分别为1 329和1 227 bp,分别编码442和408个氨基酸,其蛋白质分子量分别为48和44.1 kD,等电点分别为5.18和5.50,在139—171、220—252氨基酸处均各有1个WW结构域。多物种进化树表明,家蚕BmYki-1与同为鳞翅目的昆虫脐橙螟的亲缘关系最近,与鞘翅目、膜翅目昆虫较近,与双翅目昆虫较远,而与脊椎动物的亲缘关系最远。结果显示BmYki-1在家蚕中肠和丝腺中特异表达,中肠不同龄期表达谱分析结构显示表达量从2眠开始上调,在5龄的前中期表达水平较高。亚细胞定位试验表明BmYki-1蛋白在家蚕胚胎细胞系中主要存在于细胞核中,但在细胞质中也有分布。与对照相比,用博来霉素损伤的家蚕中肠中BmYki-1的表达量显著上调。【结论】获得了BmYki-1全长序列及时空表达特征,亚细胞定位BmYki-1蛋白主要在细胞核中,推测其在家蚕中肠细胞生长发育及损伤修复中起重要作用。
    研究简报
    黏粒添加量对不同有机碳含量黑土抗压特性的影响
    柴鑫,安晶,张玉龙,邹洪涛,虞娜,范庆锋
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1617-1624.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.019
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    【目的】农业机械田间作业对土壤造成的碾压会显著影响土壤物理性质与结构,进而对作物产量与土壤环境产生重大影响。论文旨在探究不同黏粒添加量对有机碳含量不同的黑土土壤抗压特性的影响规律。【方法】通过人工提取黏粒的方式向有机碳(TOC)含量不同的3种黑土(M0、M1、M2)中分别添加不同量的黏粒0、10%、20%、40%(记做C0、C1、C2、C3),制备不同TOC和黏粒含量的土壤样品(M0C0、M0C1、M0C2、M0C3、M1C0、M1C1、M1C2、M1C3、M2C0、M2C1、M2C2、M2C3)。调整土壤含水量为20%,容重1.1 g·cm-3,进行室内单轴压缩试验,测定压缩曲线并求得相应的土壤先期固结压力σpkPa)与土壤压缩指数Cc。【结果】有机碳含量相同的条件下,黏粒含量越高,压缩曲线塑性部分的斜率越大;当黏粒含量相同时,外施压力相同时,随着有机碳含量的增加,土壤孔隙比随之增大。黏粒添加量、TOC及其交互作用对黑土土壤的σpCc均会产生显著影响(P<0.05);其中黏粒添加量与TOC均与土壤σp呈极显著正相关关系,黏粒添加量与Cc相关关系并不显著,且TOC与Cc之间相关性也并不明显。【结论】黏粒与TOC含量的增加均会使黑土先期固结压力增大;土壤TOC含量与黏粒含量越高,压缩指数越大,土壤被压缩后越容易发生形变。
    低氧胁迫对水稻幼苗根系功能和氮代谢相关酶活性的影响
    徐春梅,陈丽萍,王丹英,陈松,章秀福,石庆华
    中国农业科学. 2016, 49(8):  1625-1634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.08.020
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    【目的】研究短期低氧胁迫对水稻幼苗根系生长、呼吸功能和氮代谢的影响,探讨短期低氧胁迫影响水稻幼苗根系形态、分蘖、生物量的积累、根系呼吸强度以及氮代谢的生理机制,并分析低氧胁迫对水稻幼苗根系功能和氮代谢相关酶活性的影响,为探明低氧胁迫对水稻幼苗的伤害及其保护机制奠定基础。【方法】正式试验于2015年在中国水稻研究所网室进行。采用国际水稻研究所营养液配方进行水培试验,以春优84和秀水09为材料,移栽行间距为20 cm,移栽7 d后利用在线溶氧仪设定2个氧浓度:低氧(0—1 mg·L-1)和对照(常规水培,不进行氧调节,水稻在自然状态下生长),处理时间为12 d。采用便携式溶氧仪(HACHHQ30d,美国)测定营养液中溶氧量。处理后每隔3 d测定分析根系活力、呼吸强度、氮代谢相关酶活性。处理结束时取样测定分析株高、分蘖、叶绿素含量、根系形态和干物重等指标。【结果】短期低氧胁迫处理抑制水稻幼苗的生长。处理结束时,秀水09分蘖数、干物质的积累量分别比对照降低20.0%和7.78%。春优84分蘖数和干物质积累量分别比对照降低15.38%和6.28%。2品种根系体积以及粗根(根系直径>0.8 mm部分的根量)、细根(活性根,根系直径0.05—0.1 mm)根量也低于对照。叶片叶绿素含量、根系氮素吸收量以及可溶性蛋白质含量也受到低氧胁迫的抑制。秀水09各项指标分别比对照减少6.67%、15.11%和10.86%,春优84各项指标分别比对照减少5.18%、13.25%和6.67%,且秀水09的各项指标的减少量均大于春优84,说明秀水09对低氧胁迫较为敏感。2个品种的株高受低氧胁迫的诱导,秀水09比对照增加7.98%,春优84比对照增加3.30%。短期低氧胁迫对水稻幼苗根系呼吸强度的影响表现为抑制-促进-抑制,随处理时间的延长抑制作用会降低。根系活力的变化趋势同根系呼吸强度一致。水稻幼苗根系硝酸还原酶(NR)活性受低氧胁迫的诱导;根系谷氨酰胺合成酶(GS)活性在低氧胁迫0—6 d时受其诱导,9—12 d时受其抑制;低氧胁迫对水稻根系谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的影响和品种有关,秀水09表现为促进-抑制,春优84则为抑制-促进-抑制。短期低氧胁迫处理抑制水稻幼苗的生长。【结论】水稻幼苗可以通过呼吸消耗、氮代谢相关途径的改变,减轻低氧胁迫的伤害,从而维持其在低氧逆境下生存。