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当期目录

    2016年 第49卷 第23期 刊出日期:2016-12-01
      
    无栏目
    《中国农业科学》2016年49卷23期目次
    中国农业科学. 2016, 49(23):  0.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.000
    摘要 ( 163 )   PDF (330KB) ( 269 )   收藏
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    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    转LOS5玉米的大田抗旱性鉴定
    刘成,杨炳鹏,孙宝成,章家长,唐怀君,王天宇,张登峰,谢小清,石云素,宋燕春,杨小红,黎裕,李建生
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4469-4479.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.001
    摘要 ( 341 )   HTML ( 1 )   PDF (451KB) ( 384 )   收藏
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    【目的】培育转基因抗旱玉米新品种是解决玉米生产问题的重要途径。通过鉴定和分析拟南芥LOS5转入玉米后对玉米田间抗旱性的影响,筛选抗旱性突出的转LOS5的玉米株系用于抗旱育种。【方法】在150、225、300、375、450和600 mm(CK)梯度灌水胁迫处理条件下,大田鉴定8个转LOS5玉米株系及其受体郑58的抗旱性,测定产量和其他农艺性状的变化,明确LOS5在提高玉米抗旱性方面的主要田间表现形式,同时筛选抗旱性显著优于受体的转基因株系。【结果】随着累计灌水量600—150 mm逐渐降低,9个试验材料的产量和抗旱性均相应下降。8个转基因玉米株系的产量在225—450 mm灌水范围内均显著高于受体郑58,且在正常灌水600 mm的一半处理(300 mm)时差异最大化。300 mm灌水处理中,8个转基因株系的抗旱性指数为0.56—0.70,显著高于受体郑58(0.5),抗旱性提高12%—40%。抗旱性从强到弱的材料顺序是T8920B6、T8920B2、T8920B7、T8920B5、T8020B1、T8920B4、T8920B3、T8920B8和受体郑58。营养体生长和发育方面,在灌水150—225 mm处理中,8个转基因材料灌浆末期的叶色SPAD值38.4—42.4,均极显著高于受体郑58(28.7—37.5),但地上部生物重量、株高和穗位高没有显著差异;果穗发育方面,在灌水150—225 mm处理中,8个转基因株系的穗重为42.3—61.6 g,穗长为10.9—13.1 cm,均极显著高于受体(36.4—40.7 g和8.5—11.8 cm),但轴重和穗粗的差异不显著;籽粒发育方面,8个转基因株系的穗粒数为86.6—182.6,行粒数为8.4—15.6,也显著高于受体的穗粒数57.3—83.2和行粒数4.9—7.1,但穗行数和百粒重差异不显著。【结论】LOS5转入受体郑58后,对转基因玉米开花前营养生长的影响较小,但在开花之后维持受旱玉米的穗长、行粒数和灌浆后期叶色等方面发挥了积极作用,使受旱玉米的穗重、穗粒数和产量保持在相对较高的水平,从而提高了玉米的抗旱性; LOS5转基因玉米株系的抗旱性均高于受体郑58,但抗旱性提高程度有显著差异,对不同转化株系进行大田抗旱性鉴定和筛选是十分必要的;正常灌水量一半的胁迫强度能最大化玉米抗旱性的差异,有利于鉴定和筛选出有利用价值的转基因材料。
    玉米籽粒容重动态变化的QTL分析
    许蒙蒙,秦永田,陈永强,张战辉,汤继华,付志远
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4480-4487.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.002
    摘要 ( 232 )   HTML ( 1 )   PDF (1862KB) ( 352 )   收藏
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    【目的】鉴定玉米籽粒灌浆过程中控制容重动态变化的QTL,为容重相关关键基因的克隆奠定基础。【方法】利用一套来源于玉米杂交种农大108(许178×黄C)的包含166个家系的RIL群体,于2009年和2010年分别在郑州、安阳按随机区组设计进行种植。开花时选择生育期一致的植株挂牌,并在授粉后15、22、29、36、43和50 d分期收获,风干穗样籽粒,测定重组近交系群体灌浆不同时期籽粒的容重变化,容重相关数据的统计分析用SPSS18.0软件进行。利用覆盖全基因组的822对SSR标记获得亲本间的多态性标记信息,选择216对在亲本和群体中带型都很清晰的多态性SSR标记构建遗传连锁图谱。以构建的遗传连锁图谱为基础,利用WinQTLCart 2.5复合区间作图在0.05显著水平进行1 000次模拟,检测控制容重动态变化相关的QTL。【结果】农大108及其亲本容重随籽粒灌浆进程的推进不断增加,且呈现慢-快-慢的趋势。遗传因素是影响容重的主要因素,环境因素对容重的影响在籽粒灌浆高峰期较前期和后期小。不同年份间,容重在灌浆DAP22至DAP43期间表现出显著的差异,但最终的容重在年份间差异较小。在籽粒灌浆不同时期,农大108的容重表现多介于双亲之间,没有出现超亲优势情况,表现典型的加性效应。对RIL群体容重性状进行t测验,在不同年份间籽粒灌浆过程中均存在显著差异。4个环境条件下,6个籽粒发育时期,共检测到31个容重相关的QTL,分布在玉米第1、2、3、5、6、7、8和9染色体上,分别有2、4、5、3、4、5、3和3个QTL。这些QTL中,13个QTL的加性效应来自亲本黄C(正值),18个QTL的加性效应来自亲本许178(负值)。单个QTL对容重表型的贡献率在5.9%—29.7%。qTW2c在2010年安阳试点DAP22和DAP36被检测到,贡献率分别为11.5%和14.7%;qTW3c在2009年郑州试点DAP29和DAP36被检测到,贡献率分别为22.2%和14.7%。【结论】qTW2c和qTW3c是在不同时期同时被检测到的玉米籽粒容重动态变化的主效QTL,对容重表型的贡献率均在10%以上,所在的染色体区域可作为后续玉米籽粒容重发育的重要研究目标,用于容重相关基因的图位克隆及功能研究。
    基于EST-SSR标记甘薯连锁图谱构建及淀粉性状的QTL定位
    唐道彬,张凯,吕长文,谢德斌,傅体华,王季春
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4488-4506.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.003
    摘要 ( 170 )   HTML ( 1 )   PDF (527KB) ( 288 )   收藏
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    【目的】利用分子标记技术,构建甘薯遗传连锁图谱,并分析甘薯淀粉含量性状的QTL位点,为高淀粉含量甘薯种质资源利用及甘薯分子标记辅助育种提供理论和实践依据。【方法】以高淀粉含量品种万薯5号为母本、低淀粉含量品种商丘52-7为父本建立杂交群体,利用EST-SSR标记,采用“双假测交”策略和运用JoinMap4.0软件,分别构建双亲遗传连锁图谱,并结合F1(2012、2013年)群体表型数据采用区间作图法对淀粉含量性状进行QTL检测。【结果】利用1 679对EST-SSR引物筛选出的1 045对多态性引物检测F1群体的标记基因型,获得了1 418个标记位点。分别对上述获得的父母本多态性标记进行遗传连锁分析,在LOD≥5.0情况下,分别构建父母本的连锁遗传图谱。采用642个标记的多态性位点构建母本连锁群74个,其中,215个标记位点位于连锁图谱上,占标记多态性位点总数的33.5%。每个连锁群上有2—11个标记位点,连锁群长度在0.6—129.4 cM,图谱总长为3 826.07 cM,标记间平均距离为17.80 cM。属于父本的776个标记位点构建了80个连锁群,共有252个标记位点构建在连锁图谱上,占标记总数的32.5%,每个连锁群上有2—24个标记位点,连锁群长度在2.0—156.8 cM,图谱总长为3 955.0 cM,标记间平均距离为15.7 cM。以F1杂交群体构建的遗传连锁图谱,结合2012年、2013年2个环境,利用QTL作图软件MapQTL5.0,采用区间作图法进行分析,共检测到17个与淀粉含量性状相关的QTL,贡献率在8.4%—40.5%。其中qWsc-1qWsc-2qWsc-3 3个QTL位于母本万薯5号连锁群上,且在2年环境中均可检测到;14个QTL位于父本商丘52-7连锁群上,qSsc-1qSsc-2qSsc-3qSsc-4qSsc-8qSsc-10qSsc-11qSsc-12是在2个环境均检测到的QTL。qSsc-5qSsc-6qSsc-7qSsc-9qSsc-13qSsc-14是只在1个环境检测到的QTL。标记GDAAS0603在双亲中和2个环境中均同时检测到,这些环境稳定QTL可用于分子标记辅助选择。【结论】分别构建了亲本EST-SSR分子标记连锁群图谱,丰富了构建甘薯图谱的标记类型,定位了17个与淀粉含量相关的QTL位点。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率
    邢会敏,徐新刚,冯海宽,李振海,杨福芹,杨贵军,贺 鹏,陈召霞
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4507-4519.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.004
    摘要 ( 193 )   HTML ( 1 )   PDF (525KB) ( 310 )   收藏
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    【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用 Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R2RMSEd分别为0.99、0.3 t·hm-20.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m-32012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m-32013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m-3,正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用AquaCrop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。
    夏玉米叶片形状系数的时间和空间变异
    周元刚,李华龙,蒋腾聪,窦子荷,刘 健,吴淑芳,冯 浩,张体彬,何建强
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4520-4530.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.005
    摘要 ( 280 )   HTML ( 1 )   PDF (487KB) ( 374 )   收藏
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    【目的】叶片形状系数(α)为测量作物的叶面积和叶面积指数提供了简单快捷的方法。然而,以往研究表明对作物叶片形状系数的选取存在很大的随意性,缺乏统一标准,且通常将其视为常数,不考虑它的时间和空间变异性。为解决这一问题,文章对陕西关中地区夏玉米不同生长阶段和不同叶位叶片形状系数的时间和空间变异性进行了深入研究。【方法】选取20156—10月生长季6个夏玉米品种,将玉米生育期划分为三叶、拔节、抽雄、开花、吐丝、成熟6个不同生长阶段,每6天采样一次,测量叶片面积(LA)、叶片长度(L)和宽度(W),计算各个阶段的α值,同时对比α值在单个玉米植株不同叶位之间的差异。然后分别建立线性、二次、对数等3类共5个叶面积估算模型,以RMSERRMSEARE 3个统计量作为评价指标,对各叶片面积估算模型的精度进行评价。【结果】对全生育期6个夏玉米品种的760个叶片的面积和长宽乘积进行线性回归分析,夏玉米叶片形状系数均值约为0.78在被验证的5种叶面积估算模型中,叶面积模型LA=α×L×W,其中α=0.78精度最高,其相对均方根误差RRMSE)约9.50%绝对相对误差ARE6.96%α值范围为0.720.87,并随玉米生育期的变化而变化,自三叶期到开花期逐渐增大到全生育期最大值0.87,开花后缓慢下降至0.78,其中开花期叶片的α值与开花前各阶段的α值存在显著差异,而与开花后各阶段的α值不存在显著差异。不同熟性的夏玉米品种之间叶片α值也只在开花、吐丝期表现显著差异。不同叶型叶片α值表现出不同的变化规律,三叶期到拔节前,短宽型叶片的α值大于细长型叶片,此后一直到成熟期,细长型叶片的α值则大于短宽型叶片。在单个植株不同叶位叶片之间,α变异性明显,开花期、吐丝期、成熟期均呈现出两头大中间小的规律,其中植株中部棒三叶位置α值最为稳定,为0.78,对应的标准差在0.05以内,而植株上部和下部α值约为0.84,对应的标准差在0.030.10。其中拔节、抽雄期不同叶位叶片的α值不存在显著差异,而在开花、吐丝、成熟期则表现出显著差异。【结论】叶面积模型LA=0.78×L×W更适于估算田间夏玉米叶片面积,较一般采用叶片性状系数0.75时提高模拟精度ARE3.86%。应在不同的生长阶段和不同叶位分别采用不同的叶片形状系数,这样才能进一步提高玉米叶面积估算的精度。
    超高产大豆砧木对不同年代育成品种光合生理指标和产量性状的影响
    滕 菲,李盛有,饶德民,姚兴东,张惠君,敖 雪,王海英,Steven St.Martin,谢甫绨
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4531-4543.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.006
    摘要 ( 137 )   HTML ( 1 )   PDF (479KB) ( 277 )   收藏
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    【目的】研究以超高产大豆品种为砧木嫁接不同年代育成品种,旨在明确嫁接超高产品种的根系对接穗品种叶片生理指标的影响,从而揭示根系改良在大豆育种中的作用。【方法】以来自相同的祖先亲本(Williams和Amsoy)且地理纬度相同的美国俄亥俄州和中国辽宁省不同年代育成的11个代表性大豆品种为接穗,采用劈接法,于子叶期分别与超高产大豆品种辽豆14和中黄35的砧木进行嫁接,其中,以11个不同年代育成品种的自身嫁接处理与不嫁接处理作为对照。在盆栽条件下,于R1、R2、R4、R5、R6期测定植株叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶色值,于成熟期收获后对植株进行考种,测定植株的单株粒数、百粒重和单株产量。【结果】不同生育时期大豆品种的根系活力均表现为辽豆14>中黄35>11个不同年代育成品种,R5期和R6期达到显著或极显著差异水平。叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶色值均呈单峰曲线变化,其中,光合速率、气孔导度、蒸腾速率于R2期达到高峰值,叶色值于R4期达到高峰值,而后开始呈下降趋势。不同年代育成品种在不嫁接与自身嫁接条件下具有相似的变化曲线,而嫁接于超高产品种辽豆14和中黄35的砧木后,曲线下降较缓慢。R5至R6期间,嫁接于自身砧木上的植株其叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶色值平均每天分别下降1.43%、3.67%、3.38%和0.82%,而嫁接于超高产品种砧木上的植株相应下降了1.11%、3.26%、2.05%和0.48%。不同年代育成品种在自身嫁接与不嫁接条件下,其单株粒数、百粒重、单株粒重无显著变化,而与自身作砧木的植株相比,嫁接到超高产品种辽豆14或中黄35砧木上后,其单株粒数、百粒重和单株产量分别提高了2.82%、9.36%和10.60%,且当代品种的增幅要大于中期品种和共同亲本。【结论】超高产品种辽豆14和中黄35根系在生殖生长期具有较高的生理活性。嫁接超高产品种砧木可以有效减缓不同年代大豆品种生育后期的叶片光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶色值的下降速率,增强植株的光合能力,进而提高产量。因此,在未来大豆育种工作中,应该更加注重根系的遗传改良。
    植物保护
    玉米象线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅲ基因克隆与表达分析
    侯昌亮,王靖博,李永强,吴 华,马志卿,冯俊涛,张 兴
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4544-4554.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.007
    摘要 ( 156 )   HTML ( 1 )   PDF (3912KB) ( 334 )   收藏
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    【目的】克隆辣根素可能的作用位点——细胞色素C氧化酶亚基Ⅲ(COX Ⅲ)的全长cDNA,并对其进行序列分析及原核表达。【方法】在NCBI数据库中查找玉米象(Sitophilus zeamais)COX Ⅲ已知的部分序列,利用RT-PCR,结合RACE技术克隆获得玉米象COXⅢ全长序列;利用DNAMAN8.0、MEGA5.1、GENEDOC、ProtParam和TargetP 1.1 Server等软件对该基因全长cDNA序列、系统进化关系、基本理化性质及其三维结构进行分析;将玉米象COXⅢ基因分别与载体pEASY-Blunt E1、pET28a、pET30a、pET32a、pET42a连接,构建原核表达载体pEASY-Blunt E1-COXⅢ、pET28a-COXⅢ、pET30a-COXⅢ、pET32a-COXⅢ、pET42a-COXⅢ并分别转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,在不同IPTG诱导浓度、温度以及时间内诱导融合蛋白表达,采用SDS-PAGE和Western blot(WB)对表达结果进行验证。【结果】获得的玉米象COXⅢ基因全长cDNA序列开放阅读框(ORF)为792 bp,编码263个氨基酸,编码的蛋白分子质量约为30 938.1 Da,理论等电点pI 6.51,预测分子式为C1492H2154N338O362S10,不稳定系数为34.49,总平均亲水系数为0.492,为疏水的稳定蛋白。系统发育树显示玉米象与鞘翅目象鼻虫科昆虫米象进化关系最近。原核表达结果表明,该蛋白在18℃、1 mmol·L-1 IPTG诱导24 h 的条件下即能实现融合蛋白的表达,可溶性检测表明该蛋白主要以包涵体的形式存在;Western blot印迹检测证实大肠杆菌BL21(DE3)中表达了一个分子量约为62 kD的融合蛋白。【结论】成功从玉米象昆虫克隆得到COXⅢ全长cDNA序列,并实现了其编码蛋白的原核表达,可为后续探究玉米象COXⅢ功能和异硫氰酸酯类化合物对玉米象的作用机理提供理论依据。
    小菜蛾碱性磷酸酯酶受体表达与分子模拟
    张 霄,胡晓丹,仲建锋,武爱华,徐重新,刘 媛,张存政,谢雅晶,刘贤金
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4555-4565.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.008
    摘要 ( 107 )   HTML ( 1 )   PDF (2747KB) ( 263 )   收藏
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    【目的】利用原核表达小菜蛾(Plutella xyllostella)中肠膜结合碱性磷酸酯酶(membrane-bound alkaline phosphatase, mALP)并经Ligand blot验证其具有与Cry1Ac毒素结合的能力;通过同源建模和分子对接研究Cry1Ac-mALP的结合模式,预测毒素和受体结合区域及关键氨基酸位点(热点残基),为了解毒素-受体互作机制及分子改造增强Cry毒素活性的研究打下基础。【方法】针对小菜蛾mALP全长设计引物,并以小菜蛾cDNA为模板扩增mALP基因,双酶切后用T4连接酶连接至pET-26b原核表达载体,将构建的pET-26b-mALP载体转化Trans1-T1克隆感受态,挑取克隆并提取质粒后进行PCR、双酶切和测序验证,将验证无误的重组质粒转化E. coli BL21(DE3)表达感受态细胞,进行诱导表达。将诱导表达后的mALP转至PVDF膜上,通过Western blot和Ligand blot分别验证mALP是否成功表达以及是否具有与Cry1Ac毒素结合的能力。对mALP进行同源建模、分子动力学模拟以及模型评价,获得的mALP最佳三维结构与Cry1Ac毒素利用PatchDOCK和FireDock程序进行分子对接试验,对确定的最佳毒素-受体复合物进行结合区域和结合氨基酸位点分析,并通过计算机辅助的丙氨酸突变扫描试验确定毒素和受体参与的关键氨基酸残基。【结果】 扩增出小菜蛾mALP基因并克隆至pET-26b原核表达载体,转化E.coli BL21(DE3)表达感受态后挑取阳性克隆提取质粒后进行PCR、双酶切和测序均显示构建正确。通过原核表达和Western blot验证成功表达了mALP蛋白,并经Ligand blot试验证实了原核表达的mALP具有和Cry1Ac毒素结合的能力。利用同源建模成功获得了mALP的三维结构,通过PatchDOCK和FireDock分子对接程序,获得毒素和受体的对接复合物,通过溶剂可及表面积变化计算和Ligplot分析,确定毒素结构域II和结构域III均参与了受体结合,并且毒素和受体均以疏水结合和氢键结合模式参与结合,最后通过热点残基预测发现Cry1Ac毒素和mALP中分别有3个氨基酸残基(376ASN、443SER和486SER)和4个氨基酸残基(452ARG、499THR、502TYR和513TYR)是参与互作的关键氨基酸位点。【结论】经原核表达的小菜蛾mALP同样具有与Cry1Ac毒素结合的能力,并利用分子模拟技术预测了小菜蛾mALP三维结构及与Cry1Ac毒素结合模式。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    宁夏砂田小尺度土壤性质空间变异特征与肥力评价
    王幼奇,白一茹,赵云鹏
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4566-4575.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.009
    摘要 ( 174 )   HTML ( 1 )   PDF (3076KB) ( 338 )   收藏
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    【目的】砂田是西北干旱、半干旱地区农民在恶劣的气候、土壤和地形等自然条件下,为了生存经过长期生产实践不断总结创新所形成的一种独特的耕作方式。保持和提高砂田土壤肥力质量是改善土地生产力、延缓砂田退化的基础。【方法】按照10 m×10 m网格方式采集110个砂田土壤表层(0—20 cm)样品,选取土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH和电导率作为土壤肥力特征的评价因子,采用相关系数法确定各土壤肥力指标的权重,根据宁夏砂田土壤特征和作物品种,选择隶属度函数曲线类型,同时确定隶属度函数转折点取值,然后根据各土壤肥力因子的权重和隶属度值计算土壤综合肥力指数值;利用地统计学分析方法构建土壤各肥力因子的最适半方差函数模型,确定砂田土壤各肥力因子的空间变异特征和空间格局;结合土壤综合肥力指数值及其空间分布状况对砂田土壤肥力特征进行分级评价。【结果】经典统计表明,pH的变异系数最小仅为0.01,表现为弱变异,均值为9.15,土壤呈碱性。其他肥力指标变异系数处于0.10—0.72,属于中等变异。通过极差可以看出各项土壤性质含量在农田尺度存在明显的差异。研究区土壤综合肥力指数值在0.18—0.59,平均值为0.34。地统计学表明,砂田土壤各项肥力指标块金系数均小于25%,呈现出较强空间自相关性。通过普通克里格空间插值图可以看出,土壤有机碳在田块尺度上分布较为均匀,含量集中在1.5—2.5 g·kg-1,在研究区南侧有机碳有岛状高含量点存在;电导率分布也较为均匀,集中在100—300 μs·cm-1,其在北部含量较高;土壤全氮、全磷和全钾含量普遍较低,在空间呈现出明显的斑块状分布特征;土壤速效磷和速效钾在研究区北部有岛状高含量点存在;pH在整个研究区呈现明显的斑块状分布特征。土壤综合肥力指数值空间分布状况表明,研究区Ⅲ类地分布最广,占整个研究区面积的56%,属中等肥力状况。砂田南部以Ⅱ类地为主,占整个研究区面积的25%,肥力状况良好。Ⅳ类地占整个区域面积18%,其肥力状况较差。【结论】土壤性质和土壤肥力指数在田块尺度上空间分布复杂、规律性不明显,呈斑块状分布特征。根据各项土壤属性指标和土壤综合肥力指数值的分布情况判断,砂田土壤肥力总体水平较低,其中有机碳和全氮是制约砂田土壤肥力的主要限制因子。应通过增施有机肥、轮作和休耕等方式改良和培肥土壤。
    生物炭对铝富集酸性土壤的毒性缓解效应及潜在机制
    应介官,林庆毅,张梦阳,黄 毅,彭抒昂,姜存仓
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4576-4583.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.010
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    【目的】红壤铝毒是土壤改良持续关注的问题之一。生物炭因其自身的理化和生物学特性,为探索解决该难题提供了新的思路和途径。论文通过在红壤中添加外源铝并种植作物,研究生物炭对铝富集土壤铝毒的缓解效应及潜在机制。【方法】选用酸性红壤做盆栽试验,种植小白菜,添加花生壳生物炭和外源铝,设置CK(0C+0Al)、C(2%C)、Al(1 mmol·L-1Al)、C+Al(2%C+1 mmol·L-1Al)4个处理,分析生物炭对铝富集红壤不同活性铝及作物生长的影响。【结果】铝毒会显著抑制小白菜的出苗,且加重红壤小白菜生长受抑制的情况,降低小白菜的生物量,同时,铝毒会显著提高小白菜铝含量。而施用生物炭能缓解铝毒对小白菜的抑制影响,显著改善小白菜的生长状况,降低小白菜铝含量,C+Al处理小白菜铝含量较Al处理降低89.4%。铝毒会显著降低红壤的pH,Al处理红壤pH较CK处理降低了0.36个单位,而施用生物炭能显著提高土壤pH,C+Al处理土壤pH较Al处理上升0.62个单位。Al处理较CK处理土壤活性铝含量上升276.4 μg·g-1,远大于添加量(27 μg·g-1),而施用生物炭能显著降低土壤活性铝含量,C+Al处理较Al处理下降14.9%。此外,Al处理交换性Al3+含量较CK处理上升23.1%,施用生物炭后,C+Al处理交换性Al3+含量较Al处理下降46.5%。CK与Al处理土壤活性铝形态主要以具有生物毒害性的交换性Al3+为主,C与C+Al处理土壤活性铝形态主要以单聚体羟基铝离子、胶体Al(OH)30为主。【结论】添加外源铝降低了土壤pH,加重铝的毒害,抑制作物的生长发育。此外,外源铝的添加对红壤中活性铝有较强的激发效应,使得交换性Al3+含量显著升高。然而,生物炭能显著提高酸性土壤pH,且改变不同活性铝的含量,但其对4种不同形态活性铝的效应有较大差异,其主要通过降低具有生物毒性的Al3+含量来缓解铝毒,从而改善作物生长状况。
    园艺
    苹果液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1的克隆与表达分析
    许海峰,刘静轩,王意程,左卫芳,曲常志,王得云,张 静,姜生辉,王 楠,陈学森
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4584-4592.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.011
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    【目的】研究新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1生物学信息、表达水平及其在糖代谢中的功能,旨在为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供参考。【方法】以新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’为试材,克隆MdVGT1,对其进行生物信息学分析;并采用荧光定量PCR分析该基因在不同组织及不同发育时期的表达,分析‘嘎啦’组培苗中该基因在葡萄糖诱导下的表达,通过酵母双杂交验证其互作关系,并通过原核诱导获得重组蛋白。【结果】在‘红脆1号’中克隆获得MdVGT1全长,测序发现其包含1 506 bp完整的开放阅读框,编码501个氨基酸,预测其编码蛋白质分子量为53.16 kD,等电点为5.92,定位于苹果基因组的1号染色体上,由14个外显子和13个内含子构成;糖代谢相关基因系统进化树分析表明,MdVGT1与AtVGT1、VvVGT1、CsVGT1在同一个进化枝上,功能域分析表明,MdVGT1蛋白含有12个跨膜区域;MdVGT1在苹果的花、叶和幼果中均有较高的表达,在果实发育中,其表达量与葡萄糖含量有显著的相关性;MdVGT1启动子含有与抗逆、糖信号及激素信号相关的顺式作用元件;葡萄糖处理‘嘎啦’组培苗一周后,MdVGT1的表达量明显提高;酵母双杂交试验表明,MdVGT1与MdTMT1在体外能相互作用,并通过原核诱导获得了MdVGT1的重组蛋白。【结论】在‘红脆1号’苹果中克隆获得了液泡膜葡萄糖转运蛋白基因MdVGT1,其可能与MdTMT1互作共同转运葡萄糖进入液泡膜。
    ‘鲁星’桃中10个MADS-box基因克隆和表达分析
    李慧峰,贾厚振,董庆龙,冉 昆,王宏伟
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4593-4605.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.012
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    【目的】克隆‘鲁星’桃(Prunus persica var. nectarina ‘Luxing’)中参与调控营养和生殖生长的MADS-box(PpMADS)基因,研究其在不同组织器官中的表达特性,为解析该基因在花发育和果实发育及成熟过程中的功能奠定基础。【方法】利用同源比对和RT-PCR技术,克隆获得‘鲁星’桃中10个PpMADS全长cDNA序列,并进行生物信息学相关分析;采用RT-PCR技术检测PpMADSs在茎、叶、萼片、子房、雄蕊、花瓣等组织以及花发育7个阶段和果实发育5个阶段的表达特性。【结果】测序结果显示,获得10个PpMADSs(PpMADS11、12、19、20、21、22、28、29、30和31;GenBank登录号分别为KU559577、KU559578、KU559585、KU559586、KU559587、KU559588、KU559594、KU559595、KU559596和KU559597),其开放阅读框(open reading frame,ORF)分别为522、279、1 065、828、723、600、636、534、750和480 bp。进化分析表明,PpMADS11属于AP3亚组,PpMADS12是AGL17亚组,PpMADS19属于MIKC*组,PpMADS20、21和22同被分为Mα组,PpMADS28、29、30和31同属于Mγ组。亚细胞定位预测结果显示,10个PpMADS蛋白均定位于细胞核中。启动子分析显示,PpMADSs启动子区域含有多个顺式作用元件,包括光响应元件、防御及逆境响应元件、干旱诱导的MYB结合位点、热激响应元件、低温响应元件、真菌效应子响应元件、伤害响应元件、厌氧响应元件、GA响应元件、Auxin响应元件、MeJA响应元件、ABA响应元件、SA响应元件和乙烯响应元件。半定量RT-PCR和qRT-PCR结果显示,PpMADS11在茎、叶、萼片、子房、雄蕊、花瓣、花发育和果实发育中表达;PpMADS12在茎、叶、萼片、子房、雄蕊、花瓣和花发育中表达;PpMADS19在萼片、雄蕊、花瓣和花发育中(苗期除外)表达;Mα组和Mγ组所有成员在茎、叶、萼片、子房、雄蕊、花瓣和花发育中均有表达,部分成员在果实发育中表达。【结论】10个PpMADS在‘鲁星’桃的营养生长以及花和果实发育过程中可能具有重要的调控作用。
    贮藏·保鲜·加工
    挤压膨化对金针菇-发芽糙米复配粉的消化特性及挥发性物质的影响
    方 勇,王红盼,裴 斐,马 宁,汤晓智,杨文建,胡秋辉
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4606-4618.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.013
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    【目的】通过研究金针菇-发芽糙米复配粉的淀粉、蛋白质和挥发性物质在挤压前后的变化,探讨挤压膨化工艺对金针菇-发芽糙米复配粉的消化特性和风味的改善影响,为膨化产品的消化特性及风味分析提供参考。【方法】将金针菇-发芽糙米复配粉原料进行挤压膨化加工,利用扫描电镜、聚丙烯酰胺凝胶电泳、红外光谱以及体外消化等方法对淀粉和蛋白质的颗粒微观结构、蛋白质分子量和二级结构、淀粉和蛋白质的消化率等进行分析,探讨挤压膨化对金针菇-发芽糙米膨化产品消化特性的影响,并通过气相色谱-质谱联用法对风味成分进行对比分析。【结果】金针菇-发芽糙米复配粉原料经挤压膨化后,产品中淀粉颗粒由典型的大米颗粒外貌变为无规则形状,淀粉含量降低8.26%,还原糖和可溶性糖含量分别上升了1.35倍和18.45%,淀粉体外消化率提高30.68%。而金针菇-发芽糙米膨化产品中蛋白质颗粒也由膨化前的棱角圆滑的多面体型变为无规则形状,蛋白质含量降低1.00%,蛋白质体外消化率提高25.57%。金针菇-发芽糙米复配粉挤压膨化前,蛋白质分子量主要分布在50、36、33、22、19和13 kD左右,经过挤压膨化后,蛋白质分子量50 kD左右的谱带消失,而分子量36 kD以下的蛋白质谱带没有明显变化。金针菇-发芽糙米膨化前后及发芽糙米膨化产品蛋白质光谱整体相似,但在1 645 cm-1和1 544 cm-1处的吸收峰强度差别较大。与膨化前物料相比,金针菇-发芽糙米膨化产品中醛类、醇类、吡嗪类分别增加了18.93%、44.17%、77.64%,酮类物质增加了1.56倍。发芽糙米原料中含量较高的醛类和醇类物质经过挤压加工后均呈现降低趋势,而在金针菇-发芽糙米复配粉原料中这些物质经挤压加工后均表现出升高趋势,说明添加金针菇对膨化产品风味有增强作用。【结论】挤压膨化可提高金针菇-发芽糙米膨化产品的消化特性,并且添加金针菇能够丰富和增强膨化产品的风味。
    多重富集定量PCR(ME-qPCR)同时检测4种食源性病原弧菌
    魏 霜,汪天杰,龙 阳,周广彪,林春贵,黄 帅,吴希阳
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4619-4627.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.014
    摘要 ( 161 )   HTML ( 1 )   PDF (1388KB) ( 251 )   收藏
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    【目的】溶藻弧菌、副溶血弧菌、创伤弧菌、霍乱弧菌是4种重要的食源性病原弧菌,能够造成人类多种疾病,建立同时检测这4种食源性病原弧菌的检测方法是保障食品安全的基础。本研究旨在建立同时检测溶藻弧菌、副溶血弧菌、创伤弧菌、霍乱弧菌的多重富集定量PCR(multiplex enrichment quantitative PCR,ME-qPCR)方法,并含扩增内标用于指示PCR反应的假阴性,创新一种高通量、高灵敏度、具备定量能力的检测方法,为这4种食源性病原弧菌的检测提供新方法。【方法】以细菌16S rRNA为扩增内标靶序列设计引物,并针对副溶血弧菌的collagenase、溶藻弧菌的gyrB、霍乱弧菌的ompW、创伤弧菌的vvhA,分别设计内、外2对特异性引物,首先将所有内、外引物混合,进行一个循环数较少(10—20 cycles)的高通量多重富集PCR将靶基因富集出来,由于循环数较少,各个基因得到均匀的扩增,每个基因均有4种可能的产物,每1种产物均能作为第二轮巢氏荧光定量PCR的模板,这增加了靶基因从模板中被富集出来的概率,然后将产物稀释后作为模板,利用内引物分别进行巢式荧光定量PCR检测各个基因,最后根据扩增曲线和熔融曲线分析结果。通过设置不同的第一轮多重富集PCR循环数(10、15和20个循环),优化ME-qPCR第一轮循环数。采用14株标准菌株的基因组DNA作为模板,评价ME-qPCR的特异性。并以4种弧菌基因组DNA混合物梯度稀释的样品(100、10、1、0.1、0.01和0.001 ng·μL-1)作为模板,对建立的ME-qPCR进行灵敏度和定量能力的评价。并将该方法应用于已分离到的69株疑似弧菌菌落的鉴定中,与传统生理生化鉴定结果进行对比。【结果】优化后,ME-qPCR的第一轮循环数确定为15,特异性评价结果显示该方法特异性强,灵敏度达0.001 ng,高于普通荧光定量PCR约1个数量级,并能有效指示PCR反应的假阴性,且拥有与普通荧光定量PCR相同的定量能力,扩增效率和R2符合定量的要求;将建立的ME-qPCR方法应用于69株疑似弧菌菌株的鉴定,24个绿色菌落为副溶血弧菌,22个黄色菌落为溶藻弧菌,1个黄色菌落为创伤弧菌,没有检出霍乱弧菌,其结果与生理生化鉴定结果一致。【结论】该方法能够定量、快速准确地检测副溶血弧菌、溶藻弧菌、霍乱弧菌和创伤弧菌这4种食源性病原弧菌,灵敏度高,并能有效指示PCR反应的假阴性,结果无需凝胶电泳,适用于食品中4种常见病原弧菌的快速筛检。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    应用吞噬性能选育矮小鸡的抗病群体
    麻 慧,韩红兵,宁中华,连正兴
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4628-4637.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.015
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    【目的】单核巨噬细胞在免疫系统中发挥着重要的作用,试验研究了对单核巨噬细胞吞噬性能的选择影响矮小鸡G1代抗传染性支气管炎病毒(IBV)的能力。【方法】在矮小鸡290日龄时,检测了G0代500只个体(母鸡400只,公鸡100只)的吞噬指数(PI),并根据PI的大小分为强吞噬力组(HPIG)和弱吞噬力组(LPIG)。建立2 ´ 2交配组合:HPIG ♂ ´ HPIG ♀(强公强母组),LPIG ´ HPIG ♀(弱公强母组),HPIG ´ LPIG ♀(强公弱母组),LPIG ´ LPIG ♀(弱公弱母组)。随机选择400只1日龄G1代雏鸡(每组100只,公母各半),其中360只采用滴鼻方式人工接种含 IBV M41病毒的鸡胚尿囊液,40只作为对照,连续观察14d,记录死亡数,制作石蜡切片进行H. E.染色,并通过红细胞凝集抑制试验(HI)测定15 d时存活鸡只的抗体效价。G1代鸡20周龄时,选择母鸡12只,其中强组母鸡后代6只,弱组母鸡后代6只,以病毒模拟物Poly I:C刺激体外培养的单核巨噬细胞,采用荧光定量PCR的方法测定细胞因子及主要组织相容性复合体(MHC)mRNA的表达水平。【结果】G0代不同个体对异源红细胞的吞噬能力差异显著,通过测定G0代个体的吞噬指数,建立交配组合,孵育得到G1代鸡。对G1代鸡的IBV攻毒试验的结果为强公强母组后代的死亡率(33.3±0.05)%显著低于弱公弱母组(55.6±0.05)%,其他两个组合后代的死亡率介于上述值之间,弱公强母组为(43.3±0.05)%,强公弱母组为(47.8±0.05)%;母鸡对后代的影响大于公鸡,强母组后代的死亡率(38.3±0.04)%显著低于弱母组(51.7±0.04)%。攻毒组在接种IBV M41病毒3 d后表现出咳嗽、呼吸困难、食欲减退、精神沉郁等临床症状,对病死鸡的气管及肾脏的H.E.染色结果可见典型的病灶,气管上皮细胞坏死脱落,肾小管上皮细胞发生空泡变性等,而对照组均无临床症状及组织病变。对198只攻毒后存活个体抗体滴度的测定结果显示强组母鸡后代抗体滴度(8.45±0.07)显著高于弱组母鸡后代的抗体滴度(8.10±0.08)。利用病毒模拟物Poly I:C刺激体外培养的单核巨噬细胞2 h后,强吞噬力个体(强组母鸡后代)细胞因子IFN γ和IL-1β的表达量分别是弱吞噬力个体(弱组母鸡后代)的5.14倍(P<0.05)和2.41倍(P<0.05)。强吞噬力个体MHCⅠ的表达量显著高于弱吞噬力个体,而MHCⅡ的表达量差异不显著。【结论】通过测定体外培养的单核巨噬细胞的吞噬性能,按照吞噬指数的高低建立交配组合,强吞噬力母鸡后代的攻毒死亡率显著低于弱吞噬力母鸡后代,且其抗体滴度、细胞因子(IFN γIL-1β)和MHC的表达量显著高于弱吞噬力母鸡后代,说明强吞噬力母鸡后代具有较强的抗IBV的能力。因此单核巨噬细胞的吞噬能力可以作为培育抗IBV品系的一种指标。
    光照节律对北京鸭生产性能、屠宰性能和血液抗氧化功能的影响
    辛海瑞,潘晓花,毕 晔,熊本海,蒋林树
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4638-4645.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.016
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    【目的】北京鸭作为中国典型的肉鸭品种,饲养数量逐年增加,但目前尚未有其标准化的光照参数。文章旨在探究不同光照节律对北京鸭生产性能、屠宰性能及血液抗氧化功能的影响,为北京鸭的实际生产提供可靠的理论依据。【方法】采用单因素随机区组设计,选择320只1日龄健康北京鸭,随机分配到5个处理中,每处理4个重复,每重复16只鸭(公母各半)。试验采用5种光照节律处理,分别为间歇光照(3L﹕1D)、渐增光照、短时光照(16L﹕8D)、渐减光照、连续光照(24L﹕0D)。光照强度统一设置为5 lx,光照来源统一采用白炽灯。以各重复组为单位,记录1—2 w、3—5 w、6 w及1—6 w耗料量和体增重,并计算各阶段的平均耗料量、平均体增重和料重比(耗料量/体增重)。6周龄末,每个重复随机选取6只北京鸭(公母各半)进行称重并屠宰,测定屠体率、全净膛率、胸肌率、腿肌率和腹脂率。6周龄末每个重复组随机抽取4只北京鸭(公母各半)进行翅根静脉采血,血样处理后,及时测定褪黑激素(Mel)、丙二醛(MDA)含量和总超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性。【结果】不同光照节律对北京鸭整个生长阶段(1—6 w)的平均采食量、平均体增重及料肉比无显著差异(P>0.05);但在育雏期(1—2 w)时短时光照组的平均采食量和平均体增重显著低于间歇光照组、渐减光照组和连续光照组(P<0.05),同时渐增光照组的采食量显著低于间歇光照组和渐减光照组,但料肉比却显著低于其他4组(P<0.05);生长期(3—5 w)和肥育期(6 w)时各组间的平均采食量、平均体增重及料肉比无显著差异(P>0.05)。光照节律对北京鸭屠体率、胸肌率、腿肌率和腹脂率均无显著差异(P>0.05),但连续光照组的全净膛率显著低于其他4组(P<0.05)。不同光照节律组血浆中褪黑激素含量、MDA含量、GSH-Px活性差异性不显著(P>0.05),但短时光照组血浆中T-SOD活性显著低于间歇光照组、渐减光照组和连续光照组(P<0.05),渐增光照组也显著低于渐减光照组(P<0.05)。【结论】在育雏期尽管短时光照(16L﹕8D)在育雏期不利于北京鸭的采食量和体增重,但不影响其最终出栏重。而渐增光照则能显著提高育雏阶段的饲料转化率。但短时光照和渐增光照显著降低血浆中T-SOD的活性,不利于机体抗氧化功能。此外,24 h连续光照会降低北京鸭的全净膛率,降低产肉率。
    蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素鉴定及其生物合成通路
    何旭江,江武军,颜伟玉,曾志将
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4646-4655.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.017
    摘要 ( 107 )   HTML ( 1 )   PDF (1403KB) ( 176 )   收藏
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    【目的】蜜蜂幼虫在饥饿状态下会通过释放特定信息素来向外界传递饥饿信号,称为蜜蜂幼虫饥饿信息素(hunger pheromone)。论文旨在研究西方蜜蜂(Apis mellifera)蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素化学成分及在幼虫体内的生物合成通路,明确蜜蜂幼虫与成年蜂之间的化学信息素交流机制。【方法】采集2日龄与4日龄西方蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫及其食物,将其分为饥饿组、饲喂组与纯食物组。饲喂组幼虫平躺在预先准备好的食物表面,饥饿处理组则不提供食物。所有样品分别放入20 mL密封采样瓶中并在35℃条件下放置45 min。利用Needle trap技术从样品瓶中采集10 mL气体,富集气体中的挥发性化学物质。在气质联用进样口以250℃高温将富集的化学物质解离,并通过气质联用技术分析鉴定蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素。同时,采用RNA-Seq技术分析饥饿信息素在蜂王与雄蜂幼虫体内的生物合成通路及相关基因表达。【结果】从蜂王与雄蜂幼虫中分别分析鉴定出10种与9种信息素,其中蜂王幼虫含有一种特有的幼虫信息素——2-庚酮,且在蜂王食物中含量最高。E-β-罗勒烯在蜂王与雄蜂幼虫各饥饿组含量均显著高于其饲喂幼虫组与食物组,表明蜂王与雄蜂幼虫均以E-β-罗勒烯为其饥饿信息素。2日龄蜂王与雄蜂幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量均差异不显著,但4日龄蜂王幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量显著低于雄蜂幼虫组。其余8种信息素为肉豆蔻酸、棕榈酸、甲基棕榈酸脂、硬脂酸、棕榈油酸、十五烷酸、乙酸与乙酸乙酯,均未出现饥饿组高于其他两组的规律。其中乙酸乙酯与乙酸在食物组与饲喂组含量高于饥饿组,推测其可能来自于幼虫食物。RNA-Seq结果表明蜂王与雄蜂幼虫通过甲羟戊酸途径由乙酰辅酶A从头合成E-β-罗勒烯。发现Geranylgeranyl pyrophosphate synthase-like与Farnesyl pyrophosphate synthase等9个基因参与该通路,但在饥饿组与其饲喂组幼虫中表达差异均不显著。【结论】蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫利用E-β-罗勒烯作为其饥饿信息素乞求食物,并且在体内从头合成E-β-罗勒烯。工蜂利用2-庚酮标记蜂王幼虫,但未对雄蜂幼虫进行标记。
    研究简报
    亚麻纤维素合酶超基因家族的生物信息学及表达分析
    袁红梅,郭文栋,赵丽娟,于 莹,吴建忠,张利国,程莉莉,赵东升,吴广文,关凤芝
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4656-4668.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.018
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    【目的】全基因组水平鉴定亚麻纤维素合酶超家族基因CesA/Csls,并对基因的进化、基因结构及组织表达特性等进行分析,为亚麻纤维发育的机理研究奠定基础。【方法】利用Phytozome基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定亚麻纤维素合酶超基因家族成员,并进行蛋白理化特性分析;利用MEGA 5.0、GSDS、MEME等软件构建系统进化树,并进行基因结构、蛋白保守基序分析;根据RNA-Seq数据对CesA/Csls进行表达分析。【结果】系统分析鉴定了45个亚麻CesA/Csls超家族基因,该家族基因在scaffolds上是分散分布的,没有明显的成簇现象。CesA/Csls蛋白主要分布于质膜上,氨基酸数目为409—1 167,分子量为47 401.1—130 578.3,等电点分布在5.43—9.08。CesA/Csl蛋白均含有跨膜结构域,数目为2—8。根据系统进化分析将其分成CesA与Csl两类,细分为CesA、CslA、CslB、CslC、CslD、CslE、CslG共7组。基因结构分析显示,亚麻CesA/Csls基因的长度在2.1—6.8 kb,外显子数量在2—14。保守基序分析表明,不同组间Motif组成有一定的差异,Motif 1、Motif 2、Motif 3、Motif 4、Motif 12在CesA、CslB、CslD、CslE、CslG组蛋白中均有分布,Motif 18、Motif 20在CslA、CslC组蛋白中均有分布,而Motif 13、Motif 14、Motif 15、Motif 19的分布则表现出一定的组间特异性。表达谱分析结果表明,CesA/Csls家族成员在不同发育阶段表达模式不同,部分CesA/Csls可被NaCl、BR和Brz诱导上调或下调表达,预示CesA/Csls功能的多样性以及在植物发育过程中扮演着不同角色。【结论】鉴定出45个亚麻CesA/Csls家族基因成员,分属于两类,7组,分布于scaffolds上,基因结构和蛋白基序具有组间多样性和组内保守性。不同的基因在不同发育阶段具有一定的时空特异性。CesA/Csls中部分基因响应激素BR、Brz及NaCl胁迫。
    两种不同地理种群松毛虫赤眼蜂对米蛾卵的寄生功能及数值反应
    杜文梅,臧连生,张俊杰,祁颖慧,阮长春
    中国农业科学. 2016, 49(23):  4669-4676.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.23.019
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    【目的】松毛虫赤眼蜂(Trichogramma dendrolimi)是目前生物防治中应用面积最大的一种寄生性天敌。不同地理种群松毛虫赤眼蜂其生物学特性存在一定差异,论文旨在明确两种不同地理种群松毛虫赤眼蜂对米蛾卵的寄生功能反应及数值反应参数,为不同地理种群赤眼蜂的应用提供参考。【方法】选择松毛虫赤眼蜂黑龙江种群(TD-HLJ)和江苏种群(TD-JS),以米蛾卵为供试寄主,研究两个地理种群松毛虫赤眼蜂对米蛾卵的寄生功能反应与数值反应,并利用种群趋势指数(I)和干扰控制作用指数(IIPC)对两个不同地理种群松毛虫赤眼蜂进行分析比较。【结果】功能反应结果表明,TD-HLJ和TD-JS种群的寄生功能反应符合HollingⅡ型方程,TD-HLJ种群最大寄生量为186.78粒/d,比TD-JS的最大寄生量高75.68粒/d。数值反应研究表明,不同米蛾卵密度对松毛虫赤眼蜂TD-HLJ和TD-JS种群的寄生、发育及繁殖有显著影响,米蛾卵密度为1粒时是TD-HLJ和TD-JS种群羽化的临界值,米蛾卵密度为5和10粒时分别是TD-HLJ和TD-JS种群繁殖的临界值。采用I和IIPC分析松毛虫赤眼蜂的控制作用,TD-HLJ和TD-JS种群的I值均随着米蛾卵密度的增加而增加,对照TD-HLJ和TD-JS种群的I值分别为68.70和49.20,即TD-HLJ种群的下一代数量比TD-JS种群的数量多19.5倍;TD-HLJ和TD-JS种群的IIPC值均随着米蛾卵密度的增加而增加,说明随着卵密度的增加,TD-HLJ和TD-JS种群对寄主卵的控制作用逐渐减小。【结论】综合功能反应和数值反应结果,松毛虫赤眼蜂TD-HLJ种群比TD-JS种群具有更好的生物防治潜能。