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当期目录

    2016年 第49卷 第13期 刊出日期:2016-07-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    白菜型油菜自交亲和性、角果及种子相关性状的QTL定位
    孙倩倩,武剑,程锋,王晓武,梁建丽,申书兴
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2449-2458.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.001
    摘要 ( 402 )   HTML ( 1 )   PDF (4892KB) ( 418 )   收藏
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    【目的】研究白菜型油菜的自交亲和性、角果及种子相关性状的QTL定位,为白菜型油菜自交亲和品种、优良自交系的选育及其产量和品质的遗传改良提供依据。【方法】以自交亲和性较差的菜薹L58和自交亲和性较好的白菜型油菜R-O-18构建的包含117个株系的RIL群体为试验材料,利用已构建的包括372个InDel标记的分子遗传图谱,采用区间作图法(IM)对花期亲和指数、结角率、角果长度、角果喙长度、角果长宽比、角果喙长度/角果长度、每角果种子数、千粒重及种子颜色9个性状分别进行QTL分析。【结果】RIL群体在自交亲和性、角果及种子相关的9个性状上表现为连续变异,并且变异幅度较大,均呈正态分布或偏正态分布,具有典型的数量性状遗传特点。花期亲和指数与结角率、角果长度、角果喙长度、角果长宽比、每角果种子数、千粒重均存在极显著的正相关,其中花期亲和指数与每角果种子数间的相关系数最大,达到0.8487。与其他几个性状的相关性大小依次为:千粒重>结角率>角果喙长度>角果长度>角果长宽比。每角果种子数及千粒重均与结角率、角果长度、角果喙长度、角果长宽比呈现极显著正相关,而每角果种子数与千粒重之间也存在极显著的正相关(0.6477)。结角率、角果长度、角果喙长度与角果长宽比之间呈现显著正相关;而角果喙长/角果长除了与角果长呈负相关,角果喙长度存在极显著正相关性外,与其他性状均不相关。共检测到12个QTL位点,其中6个QTL位于A09连锁群,10个QTL解释大于10%的表型变异。2个控制花期亲和指数的QTL均位于A09连锁群上,分别可解释13.1%和16.7%的表型变异;6个角果相关性状的QTL,分别位于A06、A09和A10连锁群上,单个QTL可解释13.4%—17.7%的表型变异;4个种子相关性状的QTL,分别位于A02、A05、A06和A09连锁群上,可解释7.9%—42.1%的表型变异,位于A09连锁群的种子颜色QTL为主效位点,其加性效应值为1.22。【结论】共检测到12个控制自交亲和性(2个)、角果(6个)及种子相关性状(4个)的QTL,其中,2个控制自交亲和性的QTL,与前人得到的调控自交亲和性主位点(S位点)不同,可能为控制自交亲和性的非主效QTL位点。1个种子颜色QTL为主效位点。
    国家农作物种质资源平台服务绩效评价体系构建
    陈丽娜,方沩,司海平,陈彦清,曹永生
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2459-2468.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.002
    摘要 ( 364 )   HTML ( 1 )   PDF (467KB) ( 369 )   收藏
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    【目的】国家农作物种质资源平台在“十二五”期间转为全面运行服务阶段,建立有效的平台服务绩效评价体系对服务效果定量评价,便于上级主管部门根据平台实现服务职能情况,确定资金的分配,保证平台更好地运转,提高平台服务效果。【方法】从国家农作物种质资源平台实际出发,在分析影响平台服务效果相关因素的基础上,按照评价指标科学性、全面性、系统性和持续性的原则,基于层次分析法构建了多维多指标的平台服务绩效评价体系。首先参考国家科技基础条件平台中心绩效考核指标,对评价指标重新分类、整合,按照影响平台服务效果的因素将评价指标分为不同维度,每一维度下又分成不同级别的评价指标。然后对经典的层次分析法进行改进,采取专家打分、归一化处理等步骤确定各级评价指标的相对权重,并将各级评价指标的相对权重相乘,得到评价指标的实际权重。最后对各级评价指标加权计算,得到平台服务效果整体评价值和某一维度下的评价值。【结果】使用该方法对国家农作物种质资源平台“十二五”期间的运行服务数据定量分析,试验结果如下:(1)平台“十二五”期间整体运行服务效果良好且稳定增长。(2)平台资源整合数量持续增加,但资源整合增速缓慢,资源鉴定评价和繁殖更新数目较少。(3)平台运行管理服务规范,但多年很少变化。(4)服务成效增速显著,资源服务量和信息服务量已达到一定规模,技术推广等服务力度不够。(5)服务用户群体比较稳定,服务企业用户比率增加。(6)平台未来服务潜力提高很大。(7)科技支撑服务和典型服务数量增速明显,但具体服务数量仍很有限。未来应进一步整合资源,加快资源鉴定评价和繁殖更新工作,满足用户多样化的需求,提高平台服务深度;加强平台基础设施建设,完善平台运行管理体制,使平台服务人员更加专业化,提高平台服务效率;服务重点应继续放在企业和个人用户方面,提升创新能力,提高平台服务广度;重视平台服务对高水平科研的支撑作用,规范专题服务流程,进一步提高平台服务质量。【结论】该多维多指标的绩效服务评价体系可对服务效果全方位评价,评价指标体现了服务深度、服务效率、服务广度、服务质量及服务潜力等方面。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    长江中下游地区双季早稻冷害、热害综合风险评价
    王春乙,姚蓬娟,张继权,任义方
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2469-2483.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.003
    摘要 ( 264 )   HTML ( 1 )   PDF (4149KB) ( 368 )   收藏
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    【目的】针对长江中下游地区双季早稻生长过程中的冷害、热害发生情况,对种植区进行综合风险评价和区划,以期科学指导长江中下游地区双季早稻生产。【方法】利用长江中下游双季早稻种植区1961—2012年气象资料、1981—2010年农业气象资料及气象灾害和社会统计资料,以发育期为时间尺度,为早稻生长季综合灾害发生情况构建危险性评价模型,为承灾体的脆弱性构建脆弱性评价模型,为承灾体的暴露性构建暴露性评价模型,为社会防灾减灾能力构建防灾减灾评价模型。依据灾害风险形成机制,采用自然灾害风险指数方法结合上述4要素构建综合灾害风险评价模型并对种植区进行风险区划。【结果】用灾害指标值、发育期权重系数、灾种权重系数构建各发育期危险性评价模型,结果表明湖南南部和江西东南部危险度很低,冷害和热害都很少发生,是优良的双季早稻种植区。湖南、江西腹地危险度在0.3左右,是由于灌浆期热害较强导致危险度略高。湖北地区危险度东高西低,种植条件略差,其中阳新和蕲春分别受分蘖期冷害和孕穗期冷害的严重影响,危险度较高。浙江除分蘖期危险度低之外,其他各发育期的危险度都比其他省高,特别是灌浆期高温热害严重影响早稻产量,是双季早稻种植的高危险度区。以产量变异程度作为评价指标构建脆弱性评价模型,结果表明浙江中东部、江西中南部、湖北种植区脆弱度较低,湖南宁乡、茶陵等地脆弱度较高,江西北部脆弱度最高,灾害性天气发生的年份当地产量波动较大。以植被覆盖度为评价指标构建暴露性评价模型,结果表明湖南中东部和江西地区暴露度最高,双季早稻种植面积占耕地面积最高达85%,而浙江和湖北双季早稻种植区暴露度较低。以农业机械总动力、农民人均纯收入和化肥施用量作为指标构建防灾减灾能力评价模型,结果表明浙江全省防灾减灾能力最高,湖南中部、湖北西部地区和江西南部防灾减灾能力较强,其他地区防灾减灾能力都偏低。以危险性、脆弱性、暴露性、防灾减灾能力4个要素作为风险评价因子共同构建风险评价模型,结果表明浙江中西部、江西东北部、湖南中部、湖北东部基本为高风险区,湖南南部、江西东南部和浙江东部大致处于低风险区,其他地区为中等风险区。【结论】长江中下游4省分别需采取不同措施降低双季早稻种植风险:浙江中西部调整播期,江西加大资金投入,湖南调整产业结构,湖北改善种植条件。
    水分与玉米秸秆还田对小麦根系生长和水分利用效率的影响
    张素瑜,王和洲,杨明达,王静丽,贺德先
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2484-2496.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.004
    摘要 ( 399 )   HTML ( 1 )   PDF (1096KB) ( 532 )   收藏
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    【目的】通过两年的防雨棚微区控水试验,探索秸秆还田和水分调控对小麦根系生长、产量及水分利用效率的影响,为提高秸秆还田效果及推广应用秸秆还田技术提供参考。【方法】试验设玉米秸秆粉碎翻压还田(RS)和秸秆不还田(CK)处理;3种土壤水分处理,分别为田间持水量的50%—55%(干旱处理,D)、60%—65%(轻旱处理,SD)和70%—75%(适宜水分处理,N)。测量土壤水分含量、根干重、根干重密度、根系活力、籽粒产量和水分利用效率等指标。【结果】干旱条件下小麦成熟期的次生根数显著降低,与轻旱和适宜水分处理相比,不同生育时期小麦根系活力均显著降低,0—25 cm土层中的根干重密度在不同的生育时期也基本表现为降低趋势,产量下降幅度分别为4.34%—38.30%和14.30%—36.63%,但土壤贮水消耗量分别显著增加7.92%—25.56%和31.34%—90.72%,水分利用效率分别显著增加12.69%—30.09%和11.83%—32.88%。干旱条件下,与CK处理相比,RS处理在返青期和成熟期的单株次生根数分别提高了17.17%—29.41%和5.60%—27.86%,不同生育时期0—25 cm土层中根干重密度降低,花后根系活力及25—50 cm土层中根干重密度的下降幅度增大,产量和水分利用效率分别显著降低了15.02%—19.52%和7.51%—14.56%。轻旱和适宜水分条件下,与CK处理相比,RS处理提高了不同生育时期的单株次生根数,减缓了小麦花后的根系活力及25—50 cm土层中的根干重密度下降幅度,并且增加土壤贮水消耗量,降低灌溉量及总耗水量,除2013—2014年小麦生长季适宜水分条件下不同还田方式间产量和水分利用效率差异未达显著水平外,秸秆还田处理的产量和水分利用效率分别显著提高了6.09%—9.18%和6.77%—11.13%。另外,秸秆还田方式与水分调控的交互作用显著影响小麦产量和水分利用效率。【结论】在较好的土壤水分条件下(轻旱和适宜水分),秸秆还田对小麦根系生长具有正效应,有利于延缓根系衰老,增加土壤贮水消耗量、产量及水分利用效率,减少灌溉量;而在土壤水分条件较差时进行秸秆还田,小麦产量和水分利用效率显著降低。
    黄河流域北部棉区棉花缩节胺化学封顶技术
    黎芳,王希,王香茹,杜明伟,周春江,尹晓芳,徐东永,卢怀玉,田晓莉,李召虎
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2497-2510.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.005
    摘要 ( 220 )   HTML ( 1 )   PDF (805KB) ( 330 )   收藏
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    【目的】探讨黄河流域北部棉区应用缩节胺(1,1-dimethyl-piperidinium chloride, DPC)对棉花进行化学封顶的可行性。【方法】于2012—2014年在河北省河间市瀛州镇国欣科技园和北京市中国农业大学上庄实验站进行,共包括6个独立试验。供试棉花品种为国欣棉3号(GX3)、欣抗4号(XK4)、石抗126(S126)和欣试17(XS17)。DPC化学封顶技术分为单独应用常规DPC化控技术(简称DPC)、将常规DPC化控技术与增效型DPC(简称DPC+)相结合(简称DPC+DPC+)两种方式,以在常规DPC化控基础上进行人工打顶(简称DPC+MT)为对照。【结果】2012和2013年花铃期(7—8月份)多雨,应用DPC化学封顶技术的棉株较高、新生果枝数较多,其中株高较DPC+MT增加10.6—12.3 cm,果枝数增加5.8—7.9台。2014年花铃期干旱少雨,DPC化学封顶的株高与DPC+MT相比无显著差异,新生果枝数不超过3台。DPC化学封顶对棉花产量的影响不显著,但可发现2012年DPC+DPC+的产量表现出降低趋势,且上部果枝成铃少、新生果枝成铃多,群体熟期有推迟现象。2013和2014年DPC+DPC+的产量和熟期则与对照相当或略有增减。DPC+的应用时间(7月中旬至7月底)和剂量(750—1 500 mL·hm-2)对棉花株型及产量的影响无显著差异,但应避免在结铃盛期(7月底)应用大剂量DPC+(1 500 mL·hm-2),以防延长后期棉铃的成熟。与DPC+DPC+相比,单独应用常规DPC化控技术进行化学封顶在多雨年份或高密度下对棉株的控长强度较弱,而且存在减产风险。【结论】应用DPC进行化学封顶在黄河流域北部棉区基本可行,实际应用时需要根据气象因子和种植密度决定单独应用常规DPC化控技术还是将常规DPC化控技术与增效型DPC的应用相结合。
    植物保护
    专题导读:烟粉虱的有效治理有赖于基础研究
    闫凤鸣
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2511-2513.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.006
    摘要 ( 206 )   HTML ( 1 )   PDF (242KB) ( 270 )   收藏
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      最新一期《自然》杂志(2016年6月23日)推出了中国特辑,中国国家自然基金委员会主任杨卫发文指出,必须提高中国基础研究质量,为经济发展提供长久持续的动力[1]。而在中国农业科学中,历来有偏应用研究、轻基础研究的倾向,虽然近年来有所改观,但总体依然存在这类思维惯性。其实在农业病虫害治理中,基础研究可以说极大推动了治理理念和技术的发展,如昆虫信息素的准确鉴定决定着田间诱捕效果,昆虫毒理学研究为新农药研发指明方向,害虫的预测预报和检疫有赖于昆虫分类学等等,例子不胜枚举。因此,为了害虫的有效治理,我们必须给予害虫相关的基础研究以必要的重视。
      为应对烟粉虱(Bemisia tabaci)在世界范围内的猖獗危害,各国科学科学家进行了大量卓有成效的基础研究和防控工作,每两年召开一次的国际烟粉虱大会极大推动了交流、合作和烟粉虱防控。中国昆虫学家和植保科学家除了在烟粉虱治理方面的贡献外,在基础研究方面也作出了很多杰出的工作,如生物型鉴定[2-4]和取代机制[5-6]、B型和Q型在中国的入侵机制[7-8]、烟粉虱传毒机理[9]以及烟粉虱不同生物型的取食行为[10-11]等。这些研究为烟粉虱的监测预警、有效防控、新技术新药剂的研发和治理新措施的制定提供了坚实的理论基础。
      中国烟粉虱的基础研究得到了国家各类项目特别国家自然科学基金的大量支持[12],研究成果除了发表在国际杂志外,国内杂志也不断有烟粉虱相关的基础研究论文发表,特别是Journal of Integrative Agriculture 2012年11卷第2期、《植物保护学报》2016年43卷第1期,出版了“烟粉虱专辑”,体现出中国科学家在烟粉虱研究方面的持续工作和研究成果的不断产出。本期《中国农业科学》(49卷13期)又以“专题”的形式集中发表5篇烟粉虱有关的论文,这既说明了烟粉虱依然是农业生产上的重要害虫,也体现出科学工作者对烟粉虱从基础研究到应用研究的不断努力。这5篇论文各有侧重,其中2篇是关于植物抗性机理的,2篇是关于Q型烟粉虱体内重要酶系和内共生菌的,另外1篇是关于微生物农药联合增效作用的。
      在害虫综合治理策略中,植物抗性利用历来是最经济、最环保、最有效的措施。植物抗性机理研究是抗性利用的基础。植物受到害虫危害后的诱导反应是植物抗性的重要表现,也是植物与昆虫协同进化研究的重要内容。本期刘明杨等[13]报道的B和Q生物型烟粉虱取食所诱导的黄瓜不同生理生化反应,从寄主植物的角度比较了烟粉虱两种生物型的危害特点和寄主适应性,为两种生物型竞争能力的研究提供了新的实验证据,也为针对不同生物型而利用植物抗性提供了理论基础。而蔡冲等[14]的论文则比较了不同抗性水平的番茄品种对B型烟粉虱危害后的生理反应,为筛选针对B型烟粉虱的番茄抗性品种指明了方向。
      针对烟粉虱本身的生理生化和行为反应的研究,是阐明其成灾机理、适应特性和演化发展和选择防控靶标等的基础。溶菌酶(lysozyme)作为首个从昆虫体内纯化的抗菌物质,在多种昆虫中均被发现。于洁等[15]通过对球孢白僵菌侵染后Q型烟粉虱的转录组数据分析,推断出4个BtLyzs可能参与了烟粉虱对真菌侵染的免疫反应,有可能成为烟粉虱生物防治的潜在新靶标。Cardinium是烟粉虱体内的一种次生内共生菌,张文平等[16]利用刺吸电位技术(EPG)研究了Q型烟粉虱感染Cardinium品系(C+)和未感染品系(C-)取食行为的差异,从行为学角度揭示两个品系适合度差异的原因和内共生菌的作用。
      研发和利用环境友好型生物农药,一直是植保工作者努力的目标并取得了很大进展,但害虫的抗药性是包括生物农药在内的农药品种有效利用的障碍,必须加以克服以延长杀虫剂的使用寿命。阿维菌素在烟粉虱防控中的持续使用,使得Q型烟粉虱对阿维菌素的抗性逐渐增强。李茂业等[17]研究证明,黄绿绿僵菌Mf96菌株与阿维菌素联合具有协同增效作用,是一项新的防治Q型烟粉虱有效措施。
      烟粉虱在世界范围内的大暴发,给农业生产、粮食安全和食品安全带来了严重问题,同时也为我们开展入侵害虫的基础研究和防控研究提供了机遇和材料。随着全球气候变化、国际贸易增多、农业耕作方式变革和保护地种植业的发展,预计外来入侵生物、本地害虫、农药残留等问题会不断增多。开展烟粉虱的基础研究不仅可以为其安全、有效防控提供理论基础和技术支撑,也可以为解决当前和未来面临的病虫害综合治理和持续控制的问题,提供不可多得的借鉴。
    黄瓜对B型和Q型烟粉虱取食的不同生理生化反应
    刘明杨,雷彩燕,李静静,卢少华,白润娥,汤清波,闫凤鸣
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2514-2523.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.007
    摘要 ( 178 )   HTML ( 1 )   PDF (455KB) ( 271 )   收藏
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    【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci)B生物型(中东-小亚细亚1种)和Q生物型(地中海种)是农业生产上的重要害虫,杀虫剂的滥用造成害虫产生抗药性,并危害到生态安全与人类健康,因此,制定安全有效的防控措施十分必要。利用植物抗性是害虫综合治理的重要方面,论文旨在探讨黄瓜植株被B型、Q型烟粉虱取食后营养和防御相关酶系的反应差异,阐明黄瓜植株应对烟粉虱取食防御反应的生理生化机制,为利用植物抗性防控不同烟粉虱生物型提供依据。【方法】以实验室长期培养的B型、Q型烟粉虱和黄瓜博杰1号品种为供试材料,在黄瓜植株4片真叶期分别接B型、Q型烟粉虱成虫200头,同时分别以不接虫的黄瓜植株为对照,在烟粉虱持续取食1、3、5、7、9 d后,分别测定黄瓜叶片中营养物质(可溶性糖和可溶性蛋白质)含量、多酚含量、防御物质合成相关酶活性以及保护酶活性。【结果】在整个实验期内,B型烟粉虱取食3 d后,黄瓜叶片中可溶性糖和蛋白含量均显著高于对照植株,而Q型烟粉虱取食1 d后,黄瓜叶片内可溶性糖和蛋白质含量均比对照植株显著下降。黄瓜叶片中多酚含量及其合成关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性在两种生物型烟粉虱取食后均升高,但对Q型烟粉虱取食更敏感,即活性更高。B型烟粉虱取食后引起黄瓜叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性均升高、过氧化物酶(POD)酶活性下降;而Q型烟粉虱取食后则引起SOD活性升高、POD和CAT酶活性下降。【结论】烟粉虱B型和Q型取食诱导黄瓜的营养物质含量、防御酶或保护酶活性发生不同变化。B型、Q型烟粉虱取食均能诱导黄瓜植株防御物质多酚的合成,导致叶片内多酚含量升高;但二者对黄瓜营养物质及保护酶的活性诱导存在差异,B型烟粉虱诱导黄瓜营养物质增加,Q型取食导致营养物质下降,而黄瓜防御物质在Q型烟粉虱取食后活性更强。两种烟粉虱生物型在寄主适应性上存在差异,在制定防治策略上,应该因不同烟粉虱生物型或不同寄主植物而有所不同。
    番茄不同抗性品种响应B型烟粉虱胁迫的生理特性
    蔡冲,徐盈盈,崔旭红
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2524-2533.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.008
    摘要 ( 166 )   HTML ( 1 )   PDF (451KB) ( 322 )   收藏
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    【目的】明确在B型烟粉虱(Bemisia tabaci)胁迫下,番茄抗虫品种和感虫品种叶片的生理特性变化,为生产上选育和推广番茄抗烟粉虱品种提供参考。【方法】在人工气候室内,以番茄抗虫品种红圣女(Hongshengnv,HSN)和感虫品种黄圣果(Huangshengguo,HSG)为研究材料,通过非选择性试验,比较研究在B型烟粉虱胁迫下,叶片的次生代谢物质(蔗糖酯、没食子酸、咖啡酸、阿魏酸、苯甲酸、水杨酸、木质素)含量、防御酶(过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、脂氧合酶(LOX))活性、胰蛋白酶抑制剂(TI)活性、光合参数值(Fv/Fm、Fv/Fo)、活性氧(H2O2含量、 产生速率)、丙二醛(MDA)含量、细胞膜电解质渗出率(EC)的变化。【结果】红圣女与黄圣果的蔗糖酯、酚酸、木质素、H2O2和丙二醛含量以及Fv/Fo值、防御酶和胰蛋白酶抑制剂活性均存在显著差异(P<0.05);而两个品种的Fv/Fm、  产生速率、细胞膜电解质渗出率没有显著差异(P>0.05)。两个品种对B型烟粉虱胁迫的响应差异明显,胁迫9 h后,叶片的蔗糖酯、酚酸、木质素含量和防御酶活性均升高,且红圣女的升高程度强于黄圣果;叶片发生光抑制现象,光合参数值和胰蛋白酶抑制剂活性均下降,红圣女的下降程度小于黄圣果;同时叶片产生大量活性氧,丙二醛积累、细胞膜电解质渗出率上升,黄圣果的细胞受损伤程度高于红圣女。【结论】番茄不同抗性品种对B型烟粉虱胁迫的响应存在差异性,抗虫品种响应次生代谢物质含量和防御酶活性的变化更强烈;感虫品种响应光合参数、活性氧、细胞膜脂过氧化和胰蛋白酶抑制剂活性的变化更强烈。
    烟粉虱溶菌酶基因的鉴定及表达分析
    于洁,王登杰,雷仲仁,王海鸿
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2534-2543.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.009
    摘要 ( 164 )   HTML ( 1 )   PDF (2891KB) ( 284 )   收藏
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    【目的】鉴定烟粉虱(Bemisia tabaci)体内的溶菌酶基因,并对其序列特征、进化关系和表达模式进行分析,探索该基因在烟粉虱应对球孢白僵菌侵染过程中的作用,为进一步解析烟粉虱先天免疫过程提供理论依据。【方法】以第2代高通量测序的结果为依据,比对非冗余核苷酸数据库,筛选E值<10-5的基因为烟粉虱溶菌酶基因(lysozyme gene of Bemisia tabaci,BtLyz),利用ORF Finder预测BtLyz的开放阅读框,并得到氨基酸序列;利用Pfam和SMART预测BtLyz的蛋白质结构域;利用SinglP 4.1 Server预测BtLyz序列的信号肽;利用MEGA6.0软件进行BtLyz的氨基酸多序列比对;利用MEGA6.0软件,对BtLyz与其他昆虫的31个同源蛋白序列进行系统进化分析,并利用邻接法构建系统进化树来进一步分析鉴定该基因;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析球孢白僵菌侵染烟粉虱卵、若虫、成虫后,在12、24、36、48、60 h时目标基因的时空表达模式。【结果】鉴定出烟粉虱4个溶菌酶基因,分别命名为BtLyz1、BtLyz2、BtLyz3和BtLyz4,基因序列全长分别为1 819、1 149、829和928 nt,分别编码159、160、148和160个氨基酸,且均含有信号肽。蛋白质结构分析、氨基酸序列比对和系统进化分析发现,BtLyz1和BtLyz4属于i型溶菌酶,BtLyz2和BtLyz3属于c型溶菌酶。BtLyz-1与豌豆长管蚜ApLyz-i1位于同一进化支上,BtLyz4与柑橘木虱DcLyz-i3和豌豆长管蚜ApLyz-i2位于同一进化支上。BtLyz2和BtLyz3与褐飞虱NlLyz-c1和异色瓢虫HaLyz-c3位于同一进化支上。与对照相比,卵期4个溶菌酶基因和若虫期BtLyz4的相对表达量没有显著变化;若虫期BtLyz1的相对表达量先上调再下调,而后又有所上调的波动趋势,24 h时上调表达最明显,为对照组的4.55倍;成虫期BtLyz1和BtLyz4的相对表达量均为先上调再下调,而后又有所上调的波动趋势,60 h时上调表达最明显,为对照组的11.31和4.21倍;若虫期BtLyz2和BtLyz3的相对表达量均为先上调再下调表达,在诱导24 h时上调表达最明显,为对照组的5.09和8.31倍,而后急剧下调,在60 h时下调表达最明显,为对照组的0.19和0.13倍;成虫期BtLyz2和BtLyz3的相对表达量均为先上调再下调的表达趋势,在24 h时上调最明显,为对照组的5.56和8.84倍。【结论】从烟粉虱体内鉴定了4个溶菌酶基因序列,其中2个为c型溶菌酶序列,2个为i型溶菌酶序列;在球孢白僵菌侵染烟粉虱不同虫态、不同时间后,卵期的相对表达量与对照相比没有显著变化;在若虫和成虫期,不同BtLyzs表现出不同的表达趋势。4个BtLyzs可能参与了烟粉虱对真菌侵染的免疫反应,有可能成为烟粉虱生物防治的潜在新靶标。
    基于EPG技术的烟粉虱两个品系取食行为的比较
    张文平,刘佰明,张珊,万方浩,褚栋
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2544-2552.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.010
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    【目的】Cardinium是烟粉虱(Bemisia tabaci)体内的一种次生内共生菌。有研究表明Q型烟粉虱Cardinium品系(C+品系)与未感染品系(C-品系)的寄主适合度有很大差异,但其产生差异的行为机制尚不明确。论文旨在研究两个Q型烟粉虱品系的取食行为差异,以期从行为学角度揭示两个品系适合度差异的原因。【方法】应用刺吸电位技术(electrical penetration graph, EPG)记录Q型烟粉虱C+品系和C-品系在棉花与番茄上6 h的取食波形,然后对取食波形进行分类统计,共选取19个参数(非韧皮部参数11个,韧皮部参数8个)进行数据分析,比较这两个品系在非韧皮部和韧皮部的取食行为差异。【结果】共获得118个有效记录,其中在棉花上58个(C-品系28个,C+品系30个),在番茄上60个(C-品系31个,C+品系29个)。在取食棉花的非韧皮部阶段,烟粉虱C+品系刺探的总持续时间和路径波(C波)总持续时间显著高于C-品系(P<0.05),C+品系第一次E波后非刺探时间显著低于C-品系(P<0.05);在韧皮部阶段,两个品系分泌唾液(E1波)和吸食汁液(E2波)的相关参数无显著差异(P>0.05),6 h能到达韧皮部阶段的烟粉虱比例也无显著差异(P>0.05)。在取食番茄的非韧皮部阶段,烟粉虱C+品系的刺探总次数和第一次E波前的刺探次数均显著高于C-品系(P<0.05),C+品系从第一次刺探到第一次持续取食的时间显著长于C-品系(P<0.05),但刺探的平均持续时间显著短于C-品系;在韧皮部阶段,两个品系在与分泌唾液和吸食汁液相关的参数均无显著差异(P>0.05),6 h能到达韧皮部阶段的烟粉虱比例也无显著差异(P>0.05)。总体上,烟粉虱C+品系和C-品系在韧皮部的取食行为参数无显著差异;在非韧皮部C+品系较C-品系具有更长的刺探时间和更多的刺探总次数。【结论】烟粉虱C+品系和C-品系在寄主植物韧皮部的取食行为没有差异,在非韧皮部存在显著差异。在非韧皮部的取食行为差异可能与其适合度差异有关。
    黄绿绿僵菌悬乳剂与低剂量阿维菌素对Q型烟粉虱的联合防治作用
    李茂业,陈德鑫,林华峰,李世广,潘敬,吴圣勇
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2553-2560.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.011
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    【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci)是重要的入侵农业害虫,已对众多常规杀虫剂产生了高度抗性。论文针对烟粉虱的高效治理问题,通过室内和田间联合应用昆虫病原真菌与化学农药,评价其是否对烟粉虱防治具有协同增效作用,为烟粉虱的有效防控提供新的途径。【方法】在前期试验已经筛选到一株对Q型烟粉虱毒力较高的黄绿绿僵菌(Metarhizium flavoviride)菌株Mf96基础上,先于实验室条件下采用喷雾法,在3个浓度梯度(1.0×108、1.0×107、1.0×106个孢子/mL)的黄绿绿僵菌(Mf96)分生孢子悬乳剂中添加1.8%阿维菌素WP,分别配制成含0、15、30、45和60 µg·mL-1剂量的1.8%阿维菌素WP溶液,并喷到Q型烟粉虱2龄若虫体表,检测其死亡率。在体视显微镜下记录单位面积内的孢子沉积数量。田间试验中,分别将黄绿绿僵菌Mf96菌株悬乳剂(1.0×108个孢子/mL)和1.8%阿维菌素WP(60 µg·mL-1)单用和混用后喷施于NC95烟草上,评价其对烟粉虱的防治效果。【结果】实验室条件下,Mf96菌株悬乳剂从第4 天到第8 天对“Q型”烟粉虱2龄若虫的LC50从1 376降至183个孢子/mm2。Mf96菌株与阿维菌素(60 µg·mL-1)混合作用7 d后,真菌LC50从378降至46个孢子/mm2。低剂量的阿维菌素对黄绿绿僵菌Mf96菌株的分生孢子和菌丝生长没有影响。不同浓度黄绿绿僵菌(低、中、高)孢子悬乳剂分别与不同浓度阿维菌素(0、15、30、45 和 60 µg·mL-1)复配处理后,Q型烟粉虱2龄若虫有不同僵虫率,其中以阿维菌素30 µg·mL-1与黄绿绿僵菌高浓度悬乳剂复配处理Q型烟粉虱2龄若虫产生的僵虫率最高,达86.8%。对照(悬乳剂基础配方)和单独喷施阿维菌素处理中未见到僵虫。田间喷施真菌孢子悬乳剂、药剂和菌药混剂后5 d和10 d,菌药混用的Q型烟粉虱若虫虫口减退率均最高,分别为53.6%和85.7%;5个随机抽查时间得到校正防效变化趋势与虫口减退率趋势一致,25 d菌药混用的校正防效在所有处理中最高,达88.9%;5个随机抽查时间得到的对照组虫口减退率均为负值。【结论】黄绿绿僵菌Mf96菌株与阿维菌素联合在实验室和田间防治Q型烟粉虱均具有协同增效作用。因此,利用黄绿绿僵菌Mf96分生孢子悬乳剂与低剂量1.8%阿维菌素WP联合防治Q型烟粉虱是一项新的有效措施。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    施氮量对不同肥力土壤氮素转化及其利用率的影响
    杨馨逸,刘小虎,韩晓日
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2561-2571.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.012
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    【目的】评价不同施氮量下不同肥力土壤在小麦孕穗期的土壤活性氮组分(土壤矿质氮、可溶性有机氮和微生物量氮)的转化与氮肥利用率的变化。【方法】以长期(37年)定位试验下不同施肥处理土壤(贫瘠土壤-NF:长期不施肥;低肥力土壤-LF:长期施用化肥;中肥力土壤-MF:长期施用低量有机肥配施无机肥;高肥力土壤-HF:长期施用高量有机肥配施无机肥)为研究对象,通过盆栽试验,利用15N示踪法,研究添加外源硫酸铵氮肥(N0:0、N1:135 kg·hm-2、N2:180 kg·hm-2)之后,小麦生长旺盛时期(孕穗期)土壤活性氮组分在不同肥力土壤中的变化以及与土壤供氮效应之间的联系。【结果】随施氮量增加,不同肥力土壤的可溶性氮均呈先增加后降低的趋势,在N1处理最高,而各处理的土壤微生物量氮在N2达到最大,N1最低;不同肥力土壤可溶性氮变化均为高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤>贫瘠土壤,而微生物量氮变化均为高肥力土壤>中肥力土壤>贫瘠土壤>低肥力土壤(P<0.05);施氮对不同肥力土壤可溶性氮和微生物量氮的影响在低肥力土壤最大,而在高肥力土壤增幅最小。不同肥力土壤供氮量、氮肥利用率以及吸氮总量和吸15N量的变化均为高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤>贫瘠土壤(P<0.05),其中,吸收15N量所占小麦吸收总氮的百分比大小变化为低肥力土壤>中肥力土壤>高肥力土壤>贫瘠土壤(P<0.05)。相同肥力不同处理下,土壤供氮量、氮肥利用率以及小麦吸氮量和吸15N肥料的量随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,均以N1处理显著高于其他处理(P<0.05),总体上施氮处理下小麦吸肥料氮所占吸收总氮的百分比的平均值为44%;各肥力土壤中肥料损失量均为贫瘠土壤>低肥力土壤>中肥力土壤>高肥力土壤(P<0.05),而且氮肥损失量均随施氮量的增加而增加,在N2处理最大;土壤活性氮组分与土壤供氮、氮肥利用率、小麦吸氮之间均具有显著的正相关关系(P<0.05)。【结论】在高肥力土壤上添加适宜氮量(135 kg·hm-2)利于土壤中活性氮组分的转化,能更好地协调土壤供氮与作物需氮间的关系,提高氮肥利用率,减少氮素在土壤中的损失。
    旱地麦田休闲期覆盖对土壤水分积耗的影响及与产量的关系
    陈梦楠,孙 敏,高志强,任爱霞,杨珍平,郝兴宇
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2572-2582.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.013
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    【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的增产效果,探索旱地小麦休闲期覆盖保水技术途径,为促进旱地小麦产量和水分利用效率的提高提供理论依据。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村以冬小麦品种运旱20410为试验材料,设休闲期深翻后覆盖与不覆盖2个处理,测定休闲期和小麦各生育时期土壤水分及产量和产量构成因素,研究休闲期覆盖对麦田土壤水分积耗规律和小麦产量、水分利用效率的影响。【结果】休闲期覆盖后播种期3 m内土壤蓄水量提高,丰水年提高47 mm,平水年提高55 mm,欠水年提高63 mm,且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深层。休闲期覆盖后土壤蓄水效率显著提高,丰水年提高35%,平水年提高48%,欠水年提高101%,且蓄水效果至开花期仍显著。休闲期覆盖后生育期耗水量虽显著增加,但休闲期耗水量显著降低,因而周年总耗水量无明显变化。休闲期覆盖后拔节前耗水比例显著降低,拔节后耗水量及日平均耗水量显著增加,拔节后耗水比例增加,尤其在欠水年休闲期覆盖对生育后期耗水有较大调控作用。休闲期覆盖后产量和产量构成因素均显著提高,其中对穗数影响最大,尤其在欠水年提高了19%,且欠水年对穗粒数和千粒重的影响也较大,最终丰水年产量提高30%,平水年提高35%,欠水年提高50%。此外,在休闲期覆盖条件下,各生育阶段的耗水量与产量均密切相关,尤其是拔节后的耗水量。结果还表明,休闲期覆盖处理,每多蓄1 mm播种期土壤水分可增产17—26 kg·hm-2,每多消耗1 mm生育期土壤水分可增产22—26 kg·hm-2,且降水生产效率和水分利用效率均显著提高,尤其欠水年更能高效用水。【结论】休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降水直至开花期;有利于实现降水周年调控,减少生育前期耗水,增加生育中后期耗水;有利于优化产量构成因素,尤其穗数,提高产量,最终实现降水的高效利用。在欠水年,休闲期覆盖的蓄水增产效果最佳。
    园艺
    不同时间尺度下黄土塬区19年生苹果树干液流速率与环境因子的关系
    张静,王力,韩雪,张林森
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2583-2592.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.014
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    【目的】以黄土高原沟壑区的典型代表长武塬为研究区,通过环境因子估算19年生苹果树耗水速率在不同时间尺度上的可行性,以期为黄土塬区有限水资源条件下苹果发展的科学布局、合理制定果园管理措施、增强其生产能力提供理论依据。【方法】选取黄土塬区长武县19年生苹果林生态系统为研究对象,应用热扩散式茎流计(TDP)于2014年5—9月对苹果林内8株标准果树树干液流速率进行连续测定,并通过数据采集器CR1000(Campbell Scientific,UN)对数据进行采集分析,用位于距样地50 m处的自动气象观测站连续监测获取气象数据;分析不同时间尺度下19年生苹果树干液流速率与环境因子的关系,建立不同时间尺度下树干液流速率与环境因子的关系模型。【结果】小时尺度下,苹果树干液流速率与水汽压差相关关系最密切,且与太阳辐射、风速和地表温度均呈极显著相关关系,树干液流速率曲线呈明显的单峰曲线,逐步回归方程为:v=-11.683+2.3VPD+0.009Rs+0.55Ts+0.880Ws,相关系数为0.779。日尺度下,只有地表温度、水汽压差与苹果树干液流速率显著相关。逐步回归方程为:v=1.637+0.404Ts-3.097VPD,相关系数为0.771。月尺度下,19年生苹果树干液流速率整体表现为8月>7月>6月>9月>5月,进入逐步回归方程的仅有地表温度,逐步回归方程为:v=-3.524+0.509Ts,相关系数为0.981。时间尺度越大,与苹果树干液流速率相关的环境因子越少,但地表温度始终都是其主导因子,且相关系数随着时间尺度的增大而增大;风速只在小时尺度下与树干液流速率极显著相关。水汽压差在小时尺度下与树干液流速率极显著正相关,在日尺度下与树干液流速率极显著负相关;太阳辐射在3种尺度下与树干液流速率的相关关系不明确。3种尺度下的逐步回归方程,以月尺度下的相关系数最大。【结论】在较大的时间尺度上,通过对少量环境因子的监测便能推算整株植物甚至整个林分的耗水量;在较小时间尺度上,液流速率受较多环境因子影响,且对每个环境因子的分辨率较高。因此,用环境因子估算整株植物或整个林分耗水不能达到很高的精准度,还需采用直接测定的方法。
    擎天凤梨苞片叶绿素代谢关键基因的分离及褪绿的分子机理
    刘建新,丁华侨,田丹青,王炜勇,刘慧春
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2593-2602.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.015
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    【目的】擎天凤梨是一种新潮花卉,其苞片在成花变色过程中常常伴随着绿色的逐渐消退。分离叶绿素生物合成与降解途径的关键基因,探索在苞片变色过程中叶绿素代谢的分子基础和机理,有助于解析呈色苞片中绿色退化的原因。【方法】通过cDNA文库构建及EST批量测序获得叶绿素合成关键酶:谷氨酰tRNA合成酶基因(glutamyl-tRNA synthetase,GTS)和尿卟啉原-Ⅲ合酶基因(uroporphyrinogen-Ⅲsynthase,UROS);通过同源克隆技术获得叶绿素降解关键酶:脱镁叶绿素酶(pheophytin pheophorbide hydrolase/pheophytinase,PPH)基因;通过采用透光系数法测量叶绿素含量、HPLC法测定类黄酮含量以及采用实时定量PCR法测定叶绿素代谢关键基因的基因表达模式,探索呈色苞片中绿色部分消失的分子机理。【结果】获得的GTS(GenBank:KP144289),序列长为1 140 bp,编译171AA的蛋白氨基酸序列,并存在GlnRS-cataytic core 和Nt-trans superfamily保守区;获得的UROS(GenBank:KP144288)cDNA序列长为613 bp,编译188AA的蛋白氨基酸序列,并存在HemD和HemD Superfamily保守区;获得的PPH(GenBank:KP723523)cDNA序列长为266 bp,编译88AA的蛋白氨基酸序列,并存在Abhydrolase-6保守区。通过对不同变色阶段苞片的叶绿素、类黄酮含量测定以及叶绿素代谢相关基因的表达水平分析,可知苞片变色过程伴随着叶绿素含量的显著降低和类黄酮含量的明显增加,同时叶绿素合成相关的GTS和UROS表达水平也明显降低,而叶绿素降解关键酶基因PPH的表达水平在苞片变色初期显著上升,在变色完成后则降低到接近绿叶状态的最低水平。而作为对照材料的绿叶,其叶绿素含量是最高的,而类黄酮含量是最低的,同时叶绿素的合成相关酶基因表达量最高,而降解相关酶基因表达量最低,这与彩叶植物中叶绿素和类黄酮色素的表现较为一致。【结论】获得了擎天凤梨的叶绿素合成相关酶基因GTS和UROS以及降解关键酶基因PPH。由于叶绿素合成量减少,降解量显著增加引起叶绿素含量的降低,从而影响苞片变色过程中绿色的消退,并伴随类黄酮含量的增加。PPH在叶绿素的降解过程中起关键性作用。
    贮藏·保鲜·加工
    不同pH下低甲酯苹果果胶凝胶模型建立及基于流变学的凝胶机理分析
    韩万友,董桂茹,屈玉玲,孟永宏,郭玉蓉,邓 红
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2603-2611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.016
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    【目的】采用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液制备不同pH的低甲酯苹果果胶(LMP)凝胶,建立凝胶强度及破裂强度的数学模型,并依据流变学测定的储存剪切模量及损耗剪切模量解释不同pH范围的凝胶机理,为低甲酯苹果果胶在不同pH环境中的应用提供参考。【方法】采用质构仪测定LMP凝胶的凝胶强度及破裂强度,采用Mate lab 10.0模拟建立数学模型。利用流变仪在1 Hz条件下测定凝胶的储存剪切模量及损耗剪切模量。结合储存剪切模量与损耗剪切模量在图形中的交点寻找溶胶-凝胶转变点,确定形成凝胶的pH范围;依据储存剪切模量与损耗剪切模量在图形中的变化,并结合果胶的结构特征、形成凝胶的作用力分析不同pH下的凝胶机理。【结果】不同pH的LMP凝胶强度及破裂强度模型均遵循多项式规律,在pH 3.50附近凝胶强度达到最佳。pH在1.78—3.10时,依靠半乳糖醛酸未解离羧基基团或羟基间的氢键及甲氧酯基团之间的疏水相互作用,使得溶胶向凝胶转变。同时,随着果胶溶液pH的逐渐增大至3.10时,连续解离的羧基负离子与钙离子间逐渐形成钙桥,几种作用力的共同作用使得凝胶强度随着pH的增加而增大。储存弹性模量增加较为明显,凝胶强度增加到21.19 g,但由于连续解离的羧基负离子达不到形成稳定蛋壳结构所需要的量,凝胶质地偏软,凝胶形态不稳定;pH为3.10—4.20时,连续解离的羧基负离子的量达到最佳量,满足了与Ca2+间形成稳定的钙桥作用的所需量,凝胶趋于稳定,达到22.00 g左右,此状态下的凝胶弹性较好,凝胶稳定;pH为4.20—6.62时,由于pH的升高导致果胶分子间静电排斥逐渐加强,果胶发生解聚,无法形成钙桥,溶胶凝胶转变点消失,逐渐不能形成凝胶。【结论】LMP形成凝胶的pH范围为1.78-6.30。凝胶在pH为1.78—3.10时,果胶可在强酸性条件下形成凝胶,适用于对酸度要求较高的食品及药品中;pH为3.10—4.20时,凝胶强度最佳,凝胶最稳定,可满足对食品胶凝质地要求较高的食品。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    大肠酶对猪饲料酶水解物能值的影响及与非淀粉多糖组分的关系
    高理想,陈 亮,黄庆华,钟儒清,张立兰,张宏福
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2612-2621.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.017
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    【目的】研究大肠酶对单胃动物仿生消化系统测试猪饲料原料的体外干物质消化率(DMD)和酶水解物能值(EHGE)的影响,并分析不同大肠酶条件下非淀粉多糖(NSP)组分与DMD和体外总能消化率(GED)的关系,为完善体外模拟胃-小肠-大肠三步消化方法提供参考依据。【方法】采用单因素完全随机设计,共设4个处理,在单胃动物仿生消化系统模拟饲料原料胃和小肠消化后,分别使用对照组(去离子水)、纤维素酶、Viscozyme酶和仿生酶(由纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶和果胶酶组成)模拟大肠阶段的消化。每个处理设5个重复,每个重复1根消化管,分别测定玉米、大豆粕、小麦麸、玉米DDGS、苜蓿草粉和大豆皮的DMD、GED和EHGE。并使用乙酸酐衍生化气相色谱法测定6种饲粮原料NSP含量和组分。分析饲料原料NSP组分与DMD及GED的相关关系。 【结果】(1)在对照组中,玉米的DMD最高,达到了81.51 %,相应的EHGE为15.39 MJ·kg-1,而大豆皮的DMD最低,只有10.60 %,相应的EHGE只有2.42 MJ·kg-1。(2)3种模拟大肠酶均显著提高了玉米、大豆粕和大豆皮的DMD(P<0.01),提高了大豆粕和大豆皮的EHGE(P<0.01)。但纤维素酶作用下苜蓿草粉、玉米DDGS的DMD和EHGE与对照组差异不显著,Viscozyme酶作用下小麦麸、玉米DDGS的DMD和EHGE与对照组差异不显著(P>0.05)。仿生酶显著提高了6种饲料原料的DMD(P<0.01),显著提高了除玉米DDGS外的其他5种饲料原料的EHGE(P<0.01)。(3)不同的大肠酶对不同饲料原料体外消化率的提升程度不同。在6种原料中,纤维素酶对小麦麸的DMD和EHGE提升程度最高,分别达到了5.89 %和1.03 MJ·kg-1,而只使大豆粕的DMD和EHGE提高了1.26 %和0.36 MJ·kg-1;Viscozyme酶对大豆皮体外消化率的提升程度最高,分别使其DMD和EHGE提高6.01%和1.02 MJ·kg-1。仿生酶对小麦麸的DMD和EHGE的提升程度最高,达到了6.59%和1.37 MJ·kg-1。(4)6种饲料原料的可溶性非淀粉多糖(SNSP)的含量均低于不溶性非淀粉多糖(INSP),玉米的总非淀粉多糖(TNSP)含量最低(8.59%),大豆皮的TNSP含量最高(75.72%),各原料的NSP主要由阿拉伯糖、木糖、甘露糖和葡萄糖组成,但不同原料中4种单糖含量存在差异。(5)6种饲料原料的SNSP、INSP以及TNSP含量与DMD、GED均呈显著的负相关(P<0.05)。仿生酶作用下DMD与TNSP含量的相关性(R 2=0.95, P<0.01)高于纤维素酶(R 2=0.94, P<0.01)和Viscozyme酶(R 2=0.93, P<0.01)。同时,仿生酶作用下GED与TNSP含量的相关性(R 2=0.89, P<0.01)也高于纤维素酶(R 2=0.86, P<0.01)和Viscozyme酶(R 2=0.81, P<0.01)。【结论】仿生酶在体外模拟猪大肠消化过程中,对饲料的消化作用优于纤维素酶和Viscozyme酶,可作为单胃动物仿生消化系统体外模拟猪消化中大肠阶段的模拟消化酶。
    DNA条形码技术鉴定中国地方鸡品种的重新评估
    黄勋和,陈洁波,何丹林,张细权,钟福生
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2622-2633.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.018
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    【目的】探讨COI基因作为标准DNA条形码技术鉴定外形差异较小的地方鸡品种的可行性。【方法】以华南地区9种优质地方鸡(怀乡鸡、清远麻鸡、惠阳胡须鸡、中山沙栏鸡、阳山鸡、杏花鸡、五华三黄鸡、文昌鸡和广西三黄鸡)和国外引进品种隐性白羽鸡为试验材料,测定标准的DNA条形码技术的线粒体细胞色素C 氧化酶亚基I (cytochrome C oxidase subunit I,COI),同时下载已发表的31条家鸡和原鸡及绿头鸭的COI基因序列,分析品种遗传多样性与遗传距离,构建单倍型中介网络图和系统发生邻接树,界定区分品种特异的单倍型。【结果】除去PCR引物序列,获得了695 bp COI基因片段。根据标准的DNA条形码序列,截取648 bp 线粒体COI基因序列进行分析。10个鸡品种203个个体共检测到110个变异位点,占分析位点的16.98%,其中90个单一位点突变,20个简约信息位点。平均核苷酸多样性为0.00394(0.00349—0.00560),平均单倍型多样性为0.832(0.763—0.905),其中五华三黄鸡最高,中山沙栏鸡次之,文昌鸡最低。定义了84种单倍型,单倍型1为9个地方鸡种所共享,出现频率为64次;单倍型9和5为家鸡和隐性白羽鸡共享,出现频率分别为29次和19次;每个鸡品种均有品种特异的单倍型。广西三黄鸡、五华三黄鸡与中山沙栏鸡的单倍型数最多,为13个,隐性白羽鸡与清远麻鸡的最少,为8个。不同品种的单倍型分布差异较大,如杏花鸡的单倍型主要分布在1,清远麻鸡主要分布在1和9,惠阳胡须鸡主要分布在1、5和9,隐性白羽鸡主要分布在9和79。10个鸡种品种间遗传距离范围为0.003—0.006,净遗传距离为0—0.003;鸡品种间的遗传距离一般大于鸡品种内的遗传距离;绿头鸭与鸡品种间的遗传距离大于0.2。中介网络图将84个单倍型分为3条进化枝,呈现出一定的品种特异性,如以单倍型9为起点的进化枝没有广西三黄鸡和文昌鸡分布,但另外两枝未表现出此特征;1为祖先单倍型,由此逐渐衍生出其他单倍型。邻接树显示中国家鸡与红原鸡聚为一簇,与黑尾原鸡、灰原鸡和绿原鸡分开;中国地方鸡聚为同一簇,且存在明显的交叉现象,无显著的品种特异性。【结论】COI基因可作为研究鸡品种遗传多样性的候选分子标记。仅依靠标准的DNA条形码技术无法有效区分差异外形较小的地方鸡种,需要联合多种分子标记如COI基因、细胞色素b、 AFLP指纹技术、微卫星位点LEI0258、基因组SNP和品种特异的外貌特征。
    西部散养肉牛病毒性腹泻病毒流行及遗传变异
    陈 锐,范学政,朱元源,邹兴启,徐 璐,张乾义,王 琴,赵启祖
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2635-2641.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.019
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    【目的】牛病毒性腹泻病毒(bovine viral diarrhea virus,BVDV)是一种可导致养牛业出现重大经济损失的常见病原体。该文以中国西部散养肉牛为研究对象,拟通过血清学方法和生物信息分析,评估BVDV在中国散养肉牛中的整体流行状况,探究国内流行的BVDV基因多样性,为制定针对BVDV的合理防控措施和疫苗的研发提供理论依据与素材。【方法】2014—2015年分别从云南、新疆、甘肃和内蒙古4省(区)采集散养肉牛的血清样本共1 332份,利用BVDV抗体检测试剂盒进行检测,统计不同地区散养肉牛BVDV抗体阳性率。将抗体阴性的血清样本进行BVDV抗原检测,抗原阳性或可疑血清接种MDBK细胞,连续盲传五代分离病毒。根据BVDV 5'-UTR保守序列设计引物,经RT-PCR扩增5'-UTR序列并测序。利用Sequencher4.2、BLAST、ClustalX、MEGA5.2等软件对序列进行生物信息学分析,绘制流行毒株系统进化树,确定分离毒株的基因型。【结果】4省(区)散养肉牛BVDV整体抗体阳性率为33.93%。血清抗体阳性率从高到低依次为内蒙71.43%,新疆57.69%,甘肃第16.54%,云南10.0%。BVDV抗原整体阳性率为1.58%,新疆抗原阳性率最高。研究共分离13株BVDV流行毒株,分别命名为甘肃120、内蒙1369、伊犁霍清12953、伊犁霍清12960、伊犁霍清12981、博州精河13001、博州精河13023、博州精河13033、新疆奇台13041、新疆奇台13042、新疆奇台13191、新疆奇台13220、新疆奇台13251。进化树分析显示新疆地区散养肉牛中流行的主要是BVDV-1q和BVDV-1f,内蒙地区流行的主要是BVDV-1m,甘肃地区流行的是一种新的基因亚型BVDV-1u。【结论】通过血清学方法检测发现,虽然4个省(市、自治区)散养肉牛整体抗体阳性率低于国内平均水平,但情况却不尽相同。内蒙古和新疆抗体高阳性率表明BVDV在这些地区散养肉牛中已经广泛流行,必须采取适当措施将其危害性降到最低。从基于5'-UTR序列绘制的系统进化树可以看出,不同地区散养肉牛感染的BVDV基因亚型有所不同。总体看来,BVDV在散养肉牛中的分布呈现多样性,跨物种、跨地域传播和高突变性等特点,这些都使疫苗免疫策略面临严峻的挑战。研究通过对各地区散养肉牛的随机大量采样、检测和分析,客观评价BVDV在散养肉牛中的流行情况,为更好的制定预防策略提供参考依据。
    研究简报
    苹果MdJAZ1基因表达及蛋白互作分析
    安秀红,厉恩茂,李 敏,李 壮,张修德,程存刚
    中国农业科学. 2016, 49(13):  2642-2650.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.13.020
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    【目的】克隆苹果茉莉酸信号途径阻遏因子基因MdJAZ1,并对其表达及蛋白互作进行分析,为进一步研究MdJAZ1的功能奠定基础。【方法】以TIFY及Jas功能域为探针,在苹果基因组中进行比对,获得多个同源基因,对其中的一个基因设计引物进行克隆;利用DNAMan软件对该基因编码蛋白的分子量、等电点进行预测;利用SMART在线分析软件对该蛋白的功能域进行分析;利用MEGA5.0对该蛋白与拟南芥JAZ家族蛋白构建系统发育树;利用荧光定量PCR分析该基因在苹果不同组织器官、茉莉酸甲酯及创伤处理下的表达情况;利用PlantCARE在线软件分析该基因启动子区域的顺式作用元件;利用酵母双杂交系统检测MdJAZ1蛋白的二聚化及其与拟南芥AtCOI1蛋白的互作关系。【结果】MdJAZ1开放阅读框为1 149 bp,编码382个氨基酸残基,其蛋白的分子量为40.536 kDa,等电点9。氨基酸序列分析显示,该蛋白包含保守的TIFY及Jas结构域;系统发育树分析显示,MdJAZ1蛋白与拟南芥JAZ家族AtJAZ3、AtJAZ4亲缘关系最近;qPCR结果显示,MdJAZ1在苹果的根、茎、叶、花及果实等组织中都有表达,但表达水平存在明显差异,其中根中的表达量最高,果实中的表达量最低;该基因还能被茉莉酸甲酯及创伤处理诱导表达,均在1 h内达到最高表达水平;启动子分析显示,MdJAZ1启动子中包含多个ABA、乙烯、抗病及逆境胁迫等响应元件,此外,还包含多个MYB结合位点;酵母双杂交结果显示,MdJAZ1蛋白能与其自身相互作用形成同源二聚体,还可与拟南芥中同源性较近的AtJAZ3、AtJAZ4蛋白相互作用形成异源二聚体,并且在冠菌素存在时,MdJAZ1蛋白可与拟南芥F-box蛋白AtCOI1相互作用。【结论】MdJAZ1受茉莉酸甲酯及创伤诱导表达,其蛋白能形成同源及异源二聚体,且在冠菌素存在时可与AtCOI1互作。