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当期目录

    2016年 第49卷 第24期 刊出日期:2016-12-16
      
    无栏目
    《中国农业科学》2016年49卷24期目次
    中国农业科学. 2016, 49(24):  1-4. 
    摘要 ( 81 )   PDF (310KB) ( 198 )   收藏
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    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    2000—2015年国家黄淮和北部冬麦区域试验品种品质分析
    胡学旭,孙丽娟,周桂英,吴丽娜,陆伟,李为喜,王爽,杨秀兰,宋敬可,王步军
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4677-4686.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.001
    摘要 ( 478 )   HTML ( 16 )   PDF (457KB) ( 523 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    【目的】分析各区试组小麦品种品质差异和年度品质变化,探讨各区试组品质育种存在的问题和发展趋势。【方法】对2000—2015年北部冬麦区和黄淮冬麦区985个参试品种的容重、蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀指数和面团流变学特性进行测定,分析各区试组强筋品种、中强筋品种和中筋品种比例及8个主要品质性状变化。【结果】各区试组参试品种以中筋品种为主,平均占品种量78%;强筋品种和中强筋品种比例较小,各占11%。区试组之间各品种类型比例存在差异,从参试品种看,黄淮冬麦区北片水地组(13%)、黄淮冬麦区南片冬水组(11%)和黄淮冬麦区南片春水组(16%)的强筋品种比例高于北部冬麦区组(6%)和黄淮冬麦区旱地组(7%);黄淮冬麦区南片冬水组(20%)的中强筋品种比例最大,北部冬麦区组(5%)比例最小。从审定品种看,黄淮冬麦区南片冬水组强筋品种(4%)和中强筋品种(10%)比例最大,其次为黄淮冬麦区南片春水组(3%、6%);黄淮冬麦区南片冬水组(17%)和黄淮冬麦区南片春水组(19%)中筋品种比例高于其他区试组。受区试组品种结构影响,各区试组小麦质量总体表现为中筋品质,蛋白质含量和湿面筋含量平均值较高,而沉淀指数、稳定时间、拉伸面积和最大拉伸阻力平均值一般。区试组之间参试品种品质差异较大,黄淮冬麦区北片水地组、黄淮冬麦区南片冬水组和春水组容重平均值高于北部冬麦区组和黄淮冬麦区旱地组,而蛋白质含量和湿面筋含量与之相反;北部冬麦区组强筋品种和中强筋品种稳定时间平均值高于其他区试组;黄淮冬麦区春水组各类型品种拉伸面积和最大拉伸阻力平均值均高于其他区试组。各区试组品质性状年度变化趋势大致相同:容重、稳定时间、拉伸面积和最大拉伸阻力呈上升趋势,吸水量呈下降趋势,蛋白质含量和湿面筋含量呈持平趋势,沉淀指数呈先升后降趋势。【结论】中国小麦品质育种进展缓慢,区试组之间发展不平衡,影响相应生产区小麦品种结构和质量。国家小麦区试应加强对不同品质类型优质小麦的重视,改善小麦品质结构,提高小麦品种质量。
    芒属植物能源潜力评价体系的构建
    项伟,易自力,肖亮,刘清波,覃静萍
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4687-4700.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.002
    摘要 ( 240 )   HTML ( 1 )   PDF (801KB) ( 324 )   收藏
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    目的】芒属植物是目前国内外生物质能源领域的研究热点,在全球共有14个种,且具有种间杂交的特点。文章为建立芒属植物能源潜力评价体系,为从众多的芒属基因型中筛选优良种质和选育能源作物品种奠定基础。【方法】通过文献法、调研法和专家咨询法探讨了芒属植物作能源作物应用的相关性状指标。运用层次分析法,根据能源用途不同按发电、制乙醇、产沼气、制生物油等4类,分别从农艺、品质、抗逆性等3方面,选取干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性、抗病虫性等23项指标来构建芒属能源植物评价指标体系,同时制定了性状测量标准和能源利用潜力指数计算法则。然后使用该体系对湖南农业大学芒属植物资源圃中B0340(芒)、A0504(五节芒)、A0123(荻)、A0118(南荻)、D0302(奇岗)5个典型的芒属种质代表进行了测量和评价示范。再将评价结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果予以比对。【结果】芒属植物能源利用潜力指数分成4级,分别为极宜(75—100分)、适宜(50—74分)、一般(25—49分)、不宜(0—24分)。示范评价结果显示:A0504(五节芒)发电得60.73分,制乙醇得60.14分,产沼气得60.27分,制生物油得57.19分;A0118(南荻)发电得64.32分,制乙醇得58.45分,产沼气得58.20分,制生物油得60.01分;D0302(奇岗)发电得54.06分,制生物油得50.33分。可知A0504、A0118、D0302为适宜的能源植物,发酵制乙醇和沼气最适用A0504为原料,燃烧发电和热裂解制油最适用A0118为原料。此结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果基本一致,且比能源理论产率计算公式更能真实反映实际生产情况。【结论】通过从农艺、品质、抗逆性等3方面构建的芒属植物能源潜力评价体系,能够在发电、制乙醇、产沼气和制生物油4类能源用途方面客观评价芒属植物的适用性,从而可用于其优良种质的筛选和新品种的选育。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    西北黄土高原半干旱区全膜微垄沟穴播对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响
    侯慧芝,高世铭,张绪成,王德贵
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4701-4713.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.003
    摘要 ( 262 )   HTML ( 1 )   PDF (871KB) ( 356 )   收藏
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    【目的】西北黄土高原半干旱区降水稀少,且冬小麦生育期内50%以上为<10 mm的无效降水。如何充分集蓄这部分降水,是该区冬小麦稳产高产和提高降水利用效率的关键。【方法】于2011—2015年在西北黄土高原半干旱区(104°36′ E,35°35′ N)进行大田定位试验,以冬小麦中粮1号为试验材料,设全膜微垄沟穴播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)、覆砂穴播(SM)和露地穴播(CK)4个处理,测定冬小麦不同生育时期0—200 cm土层土壤含水量、生物量、产量及其构成因子,计算不同生育期土壤贮水量、阶段耗水量和水分利用效率(WUE)等,以明确PRF处理对土壤水分含量、冬小麦阶段耗水量、产量及WUE的影响。【结果】在播前和返青期,PRF处理在0—200 cm土层的土壤贮水量较PMS、SM处理和CK分别平均增加24.3、38.8、7.4 mm和18.2、26.9、67.8 mm。PRF处理抽穗—灌浆期耗水量平均较PMS处理增加了36.0 mm,返青—抽穗和灌浆—成熟期耗水量平均较SM增加12.1和16.7 mm,较CK增加40.8和37.6 mm。PRF处理的生物量较PMS处理增加了2.2%—15.4%,分别在2011—2012年的灌浆期和成熟期、2014—2015年的苗期和抽穗期达显著差异,在苗期、抽穗期、灌浆期和成熟期显著高于SM和CK。公顷穗数、穗粒数和千粒重4年均表现为PRF处理>PMS处理>SM处理,3个处理间无显著差异,但均显著高于CK。PRF处理的产量最高,为4 373.6—4 950.0 kg·hm-2,较PMS处理增加2.4%—12.7%,并在2012—2013和2014—2015年达显著差异;显著高于SM处理(除2012—2013年)和CK(增产35.8%—43.8%)。PRF处理的WUE较PMS处理增加0.4%—12.8%,除2013—2014外均达显著性差异;显著高于SM处理(除2014—2015年)和CK(提高8.1%—42.1%)。【结论】全膜微垄沟穴播能较为充分地利用<10 mm的无效降水,提高冬小麦播前和返青期0—200 cm土层的土壤贮水量,促进小麦灌浆期间耗水,增加公顷穗数、穗粒数和千粒重,提高小麦产量和水分利用效率,是西北黄土高原半干旱区冬小麦高产高效的种植模式。
    盐胁迫下苗期栽培大豆生理响应及Na+动态平衡关键基因的表达
    宁丽华,张大勇,刘佳,何晓兰,万群,徐照龙,黄益洪,邵宏波
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4714-4725.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.004
    摘要 ( 217 )   HTML ( 1 )   PDF (1520KB) ( 371 )   收藏
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    【目的】研究耐盐栽培大豆和盐敏感栽培大豆对盐胁迫的响应,特别是盐胁迫对大豆幼苗光合特性、离子含量及 Na+动态平衡相关基因表达的影响,通过比较盐胁迫下不同大豆品种的响应差异,揭示不同基因型大豆耐盐机制,为大豆栽培管理、耐盐品种的选育及人工调控提供理论参考。【方法】以耐盐栽培大豆(Y8D6008、Y8D6013)和盐敏感栽培大豆(Y8D6132、Y8D6136)为材料,选取长势一致的大豆幼苗于1/2 × Hoagland营养液中培养,待第一片复叶完全展开时,营养液中加入NaCl,每天递增50 mmol·L-1到达处理浓度150 mmol·L-1,处理持续7 d。以不加NaCl的1/2 × Hoagland营养液作为对照,研究盐胁迫下大豆幼苗的光合特性、离子含量及Na+动态平衡相关基因表达变化。【结果】150 mmol·L-1 NaCl不同程度地抑制了4种大豆幼苗生长,同时显著降低SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但是NaCl胁迫对盐敏感大豆影响程度显著高于耐盐品种;盐胁迫显著降低耐盐大豆的胞间CO2浓度,而盐敏感大豆与之相反,说明150 mmol·L-1 NaCl处理下气孔限制是引起耐盐品种光合速率下降主要因素,而盐敏感品种光合速率下降主要因素是非气孔限制。对大豆植株的不同离子含量进行测定,发现盐胁迫下4种大豆叶片中Na+积累均显著升高,盐敏感品种上升幅度显著高于耐盐品种,而K+含量与Na+含量的变化规律相反。盐敏感大豆叶片中磷含量(P)均受盐胁迫显著下降,而耐盐大豆叶片P在胁迫后略有增加。相关分析表明净光合速率变化幅度与叶片中Na+、K+和P含量变化幅度存在显著的相关性。对6个参与大豆植株体内Na+动态平衡相关基因GmSOS1GmNcl1GmSALT3GmNHX1(离子通道基因)、GmCIPK1(信号转导基因)和GmAVP1(能量运输相关基因)相对表达量进行分析,发现盐胁迫后4种大豆的GmNcl1表达量均显著上调,盐敏感品种上调倍数高于耐盐大豆品种,这种表达变化与大豆的耐盐性具有一定的关联性,而其他5个基因表达量与大豆的耐盐性没有明显的关联性。【结论】与盐敏感大豆相比,耐盐大豆在盐胁迫环境条件下减少Na+在叶片中的积累,保持相对较高的K+和P含量,并维持相对较高的光合速率,这是耐盐大豆比盐敏感大豆具有较强耐盐特性的因素之一,另外Na+动态平衡相关基因GmNcl1可能与大豆耐盐特性有一定关联性。
    植物保护
    水稻基腐病菌flhDCfliA基因的功能
    陈雪凤,余成鹏,刘琼光
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4726-4734.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.005
    摘要 ( 171 )   HTML ( 1 )   PDF (1936KB) ( 276 )   收藏
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    【目的】水稻细菌性基腐病(致病菌Dickeya zeae)是水稻重要细菌病害之一。细菌的鞭毛是重要的运动器官,迄今有关水稻基腐病菌的鞭毛系统、flhDC和fliA基因功能及其调控机理尚不清楚,明确这些鞭毛基因的功能,有利于进一步了解D. zeae的致病性综合调控网络、开发新型药物作用靶标以及制定病害防控策略。论文旨在明确D.zeae鞭毛系统中flhDC和fliA在致病性中的作用。【方法】以D. zeae野生型致病菌株EC1基因组DNA为模板,设计一系列引物,PCR扩增待敲除的目标基因flhDC和fliA各自的上、下游片段,再以混合的上、下游片段为模板,扩增得到缺失flhDC和fliA的融合片段,双酶切纯化后连接到自杀性载体pKNG101上,构建带有反向筛选标记基因sacB的自杀重组质粒pKNG-ΔflhDC和pKNG-ΔfliA,通过三亲转化方法分别将重组质粒导入野生型菌株EC1中,通过两次等位基因同源重组,PCR检测和测序验证,最终获得目标基因flhDC和fliA缺失突变体ΔflhDC和ΔfliA;测定并比较突变体与野生菌的胞外酶活性、毒素活性、运动性、生物膜形成能力,以及对水稻的致病力和对烟草的过敏性反应(HR);进一步提取细菌总RNA,以16SrDNA为内参来校正目标基因的表达量,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法,比较野生菌和突变体ΔflhDC和ΔfliA下游基因flhD、flhC、fliA和fliC的表达量差异。【结果】通过基因操作手段成功构建了基因缺失突变体ΔflhDC和ΔfliA。表型测定结果显示,野生菌EC1的运动性和形成生物膜的能力很强,而基因缺失菌株ΔflhDC和ΔfliA的运动性和形成生物膜的能力明显下降;野生菌株EC1对水稻种子萌发具有很强的抑制作用,而突变体ΔflhDC和ΔfliA则显著降低了对水稻种子萌发的抑制作用;接种野生菌株EC1的水稻植株产生大面积褐色病斑,且腐烂程度严重,而接种突变体ΔflhDC和ΔfliA的水稻植株只在接种的针刺部位周围出现水渍状褐色病斑,腐烂程度轻微,说明突变体菌株ΔflhDC和ΔfliA显著降低了对水稻植株上的致病力。进一步的表型测定结果显示,突变体菌株ΔflhDC和ΔfliA与野生菌EC1在产生胞外致病酶、毒素以及引起烟草HR能力等方面没有显著差异。qRT-PCR分析结果显示,在突变体菌株ΔflhDC中,flhD和flhC不表达,fliA和fliC的表达量较野生菌明显下降;而在突变体ΔfliA中,flhD、flhC和fliA均不表达,fliC表达明显下降。【结论】调控细菌鞭毛基因表达的主调控因子flhDC操纵子,以及表达鞭毛特异性因子σ28基因fliA,是细菌鞭毛系统基因簇的重要组分。flhDC和fliA显著影响D. zeae的运动性和生物膜形成能力,并显著影响水稻种子的萌发功能,在水稻基腐病菌的致病性中起重要作用。
    柑橘全爪螨PcSOD3的异源表达及其重组酶的抗氧化活性
    蒋红波,冯英财,刘世火,王进军
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4735-4744.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.006
    摘要 ( 132 )   HTML ( 1 )   PDF (1626KB) ( 206 )   收藏
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    【目的】笔者课题组前期研究发现,柑橘全爪螨在极端温度、杀螨剂、重金属和紫外线胁迫下,其体内PcSOD3表达显著上调,暗示PcSOD3在柑橘全爪螨应对不良环境胁迫的过程中起着至关重要的作用。为了进一步明确PcSOD3的生理功能,本研究开展了该基因的异源表达及重组酶生化特性的分析工作。【方法】构建pET28a-PcSOD3重组表达质粒,并在大肠杆菌中实现异源表达。随后利用镍柱亲和层析法分离纯化PcSOD3重组酶,采用Western blot对纯化蛋白进行验证。使用WST-1法分析PcSOD3重组酶的抗氧化活性,测定不同反应体系pH及不同前处理温度下PcSOD3重组酶的活性。采用氯化铬、叔丁基过氧化氢和过氧化氢异丙苯3种氧化性药剂,诱导大肠杆菌细胞内产生氧化应激反应,并利用Kirby-Bauer纸片琼脂糖扩散法测定上述3种药剂对过表达PcSOD3大肠杆菌的抑制效果。【结果】在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中成功表达PcSOD3,研究摸索出PcSOD3重组蛋白最适诱导表达条件:诱导表达温度为18℃,摇床转速为160 r/min,当OD值达0.6时加入IPTG并使其终浓度为0.4 mmol·L-1,诱导时间为18 h。Western blot验证结果表明所纯化重组蛋白即为PcSOD3重组酶,重组蛋白大小为25.3 kD。WST-1法测得PcSOD3重组酶活性在pH=7.0的反应体系中最高,约为47.3 U/mg protein,而在前处理温度为25℃时,PcSOD3重组酶活性最高为40.2 U/mg protein。利用K-B纸片琼脂糖扩散法进行了药敏试验,结果显示氯化铬对过量表达PcSOD3大肠杆菌产生的抑菌圈均显著小于对空载体对照产生的抑菌圈,通过测量发现抑菌圈较对照缩小近20%;在150 mmol·L-1浓度下叔丁基过氧化氢对过量表达PcSOD3大肠杆菌产生的抑菌圈与对照相比缩小约25%;而浓度为200 mmol·L-1的过氧化氢异丙苯对过量表达PcSOD3大肠杆菌产生的抑菌圈与对照相比则缩小约15%。【结论】成功在大肠杆菌中实现了PcSOD3的功能性表达,并纯化获得了PcSOD3重组蛋白。明确了PcSOD3重组酶最适反应pH及最适前处理温度等生化特性,WST-1法证明PcSOD3重组蛋白在离体条件下具有显著的抗氧化活性,而K-B纸片琼脂糖扩散法则证明过表达PcSOD3的大肠杆菌抗氧化能力显著增强,说明PcSOD3具有抗氧化功能。研究结果进一步揭示PcSOD3在柑橘全爪螨抗氧化损伤过程中具有重要作用。
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    施肥水平对不同氮效率水稻氮素利用特征及产量的影响
    孙永健,孙园园,蒋明金,李应洪,严奉君,徐 徽,王海月,马 均
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4745-4756.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.007
    摘要 ( 273 )   HTML ( 1 )   PDF (411KB) ( 585 )   收藏
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    【【目的】研究不同施肥水平下不同氮效率杂交水稻产量差异与氮素吸收和利用的关系,以期为水稻品种改良和高产高效栽培技术提供依据。【方法】以氮高效品种(德香4103)和氮低效品种(宜香3724)为材料,通过设置低肥(75 kg N·hm-2,37.5 kg P2O5·hm-2,75 kg K2O·hm-2,记为N1P1K1)、中肥(150 kg N·hm-2,75 kg P2O5·hm-2,150 kg K2O·hm-2,记为N2P2K2)、高肥(225 kg N·hm-2,112.5 kg P2O5·hm-2,225 kg K2O·hm-2,记为N3P3K3)3种施肥水平,并在各施肥水平下均增设一不施氮处理,研究其对不同氮效率水稻产量和氮素利用效率的影响及其结实期氮素吸收、转运和分配特性。【结果】品种与施肥水平对杂交稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积、转运、分配,以及氮素利用特征和产量均存在显著影响;品种对氮肥回收利用率、千粒重,以及总颖花数的影响均不同程度的高于施肥水平的调控效应;施肥水平对主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,结实期叶片和茎鞘氮的运转,以及产量调控作用显著。N2P2K2相对于N1P1K1处理能促进不同氮效率水稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,提高氮收获指数,促进结实期叶片和茎鞘中氮素的运转,进而显著提高稻谷产量及氮肥利用效率,且N2P2K2均显著高于同品种下其他的肥料施用处理,为本试验最佳的氮磷钾肥施用模式;N3P3K3处理易造成结实期叶片及茎鞘中氮滞留量增加,氮转运贡献率显著降低,导致产量及氮肥利用效率显著降低。氮高效品种具有总颖花数、结实率高的特征,其主要生育时期氮素累积量,氮素干物质生产效率,氮素稻谷生产效率及氮素收获指数等均显著高于氮低效品种,但千粒重并不是氮高效品种所独有的特征;此外,氮高效品种结实期更有利于叶片与茎鞘氮素的运转及穗部氮素的累积,尤其氮高效品种具有较高的茎鞘氮素转运率,其与氮肥生理利用率、回收利用率及农艺利用率均存在显著正相关性(r=0.699*—0.743*),是导致不同氮效率品种氮肥利用效率、产量差异的重要因子,可作为氮效率及品种鉴选的评价指标,也可以以进一步提高抽穗至成熟期氮高效水稻品种茎鞘氮素运转率,作为实现水稻高产与氮高效利用协调统一的另一重要途径。【结论】本试验条件下,氮高效品种具备的结实期茎鞘高氮素转运、高总颖花数及结实率是优于氮低效品种而形成产量差异的主要因素,N2P2K2为氮高效品种配套的最优氮磷钾肥施用模式。提高抽穗期至成熟期氮累积量,促进叶片与茎鞘氮运转量,尤其应提高茎鞘氮素运转率,可实现高产与氮高效利用的同步提高。
    旱地小麦产量差异与栽培、施肥及主要土壤肥力因素的关系
    马小龙,佘旭,王朝辉,曹寒冰,何红霞,何刚,王森,黄明,刘璐
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4757-4771.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.008
    摘要 ( 171 )   HTML ( 1 )   PDF (959KB) ( 439 )   收藏
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    【目的】针对中国西北旱地小麦低产田块多、分布范围广、农户地块间产量差异大的问题,探索影响旱地小麦产量的关键因素,为缩小产量差异,普遍提高旱地小麦产量提供理论依据。【方法】对分布在中国西北黄土高原地区的山西、陕西、甘肃旱地小麦主产区的180个农户麦田0—100 cm土壤和小麦植株的取样分析,结合对农户施肥情况的实地调查,研究了旱地小麦产量差异与栽培、施肥及主要土壤肥力因素的关系。【结果】山西、陕西和甘肃冬小麦产量分别介于2 529—8 419、1 344—8 073和2 984—7 145 kg·hm-2。覆膜栽培的小麦产量较传统栽培提高9.4%。传统栽培的高产组产量较中低产组分别高37.5%和77.2%,覆膜栽培分别高25.4%和66.2%。传统栽培高产组的平均施氮量比中低产组分别高44.4%和74.4%,覆膜栽培分别高9.9 %和13.5 %;传统栽培高产组施磷量比中低产组平均提高31.1%,覆膜栽培提高35.4%;但传统栽培高产组的施钾量却比低产组低62.1%,覆膜栽培高产组比低产组高96.0%。传统栽培不同产量水平间0—100 cm土壤有机质含量没有显著差异,覆膜栽培0—20 cm土壤有机质含量高产组比低产组显著高20.8%。传统栽培40—80 cm土壤全氮存在显著差异,其中40—60 cm土层高产组比中、低产组分别高出7.5%和18.6%;覆膜栽培0—60 cm土层全氮存在显著差异,其中0—20 cm土层高产比中、低产组分别高出3.2%和14.2%。传统栽培土壤矿质氮无显著差异,覆膜栽培80—100 cm土层高产比低产组高1.6倍。传统栽培0—40 cm土层速效磷含量存在显著差异,其中高产组0—20 cm土层比中、低产组分别高74.3%和86.9 %;覆膜栽培土壤速效磷含量没有显著差异。传统栽培40—60 cm土壤速效钾含量高产组比中、低产组显著高22.5%和16.0%,覆膜栽培土壤速效钾没有显著差异。土壤pH在不同产量水平和栽培模式间亦无显著差异。【结论】引起产量变异的主要原因有栽培模式、氮磷钾肥用量、土壤有机质以及速效磷含量。因此,缩小西北旱地农户间产量差异、实现小麦增产的关键在于加强旱地麦田水分管理,采用保水栽培;适当提高传统栽培小麦中低产田块的氮磷肥用量、控制钾肥用量,在稳定覆膜栽培小麦中低产田块氮肥的基础上,适当提高磷钾肥用量;加强旱地麦田有机培肥,在提高土壤有机质含量、蓄水保墒和氮素供应能力的同时,提升传统栽培小麦中低产田土壤的有效磷供应能力,以达到通过促进小麦生长,提高籽粒产量的目的。
    贮藏·保鲜·加工
    蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品品质特性
    胡秋辉,仲 磊,杨文建,裴 斐,方 勇,马 宁,汤晓智,赵立艳,杨方美
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4772-4784.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.009
    摘要 ( 105 )   HTML ( 1 )   PDF (754KB) ( 242 )   收藏
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    【目的】优化5种谷物杂粮粉的混合比例并添加蛹虫草制成蛹虫草复配谷物杂粮粉,采用双螺杆挤压工艺制成蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品,并研究蛹虫草对膨化产品品质特性的影响,为开发营养全面和功能互补型的食用菌复合谷物杂粮产品提供技术支撑。【方法】采用线性规划功能优化5种谷物杂粮的营养配方,对比分析谷物杂粮和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的蛋白质、脂肪、矿物质、膳食纤维、硬度、色差和氨基酸含量等品质特性的变化,利用电子鼻从宏观角度检测谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的气味差异,并在宏观评价的基础上,结合GC-MS对两种产品的挥发性成分进行具体分析鉴定。【结果】蛹虫草粉和谷物杂粮粉按照1﹕10的质量比混合,其中谷物杂粮粉的配比为:大米粉60%、黄豆粉5%、薏米粉10%、红豆粉10%、糯米粉15%,添加蛹虫草的谷物杂粮膨化产品的热量、碳水化合物含量显著降低(P<0.05),蛋白质、灰分、钾、钙、钠等矿物质含量显著上升。与谷物杂粮膨化产品相比,蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的硬度显著上升,脆度显著下降,粘度、弹性和咀嚼性没有显著性差异,而L*值显著降低,a*值、b*值、△E值和必需氨基酸总量(TEAA)显著升高;蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的总必需氨基酸和总氨基酸的比值(TEAA/TAA)、总必需氨基酸和非必需氨基酸的比值(TEAA/NEAA)、氨基酸比值系数分(SRC)、必需氨基酸指数分别达到40%、60%、0.54、1.08,符合FAO/WHO标准模式,表明添加蛹虫草不仅对膨化产品的感官特性具有显著影响,而且能改善谷物杂粮膨化产品的营养价值。电子鼻对谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的气味有较好的响应,可以显著区分两种产品的气味特征;GC-MS结果表明添加蛹虫草前后的谷物杂粮膨化产品的挥发性物质分别为27种和31种,其中酯类、咔唑类、醚类、炔烃类、吡咯类和帕罗昔丁这六类物质是蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品中特有的挥发性成分,主要是异氰酸丙酯,1,2:7,8-二苯并咔唑,二乙二醇乙醚,5-甲基-1-己炔和N-甲基吡咯;对蛹虫草挥发性气味贡献最大的是2-戊基呋喃、3-辛烯-2-酮、十二烷和十三烷。【结论】挤压蛹虫草复配谷物杂粮粉而获得的膨化产品较传统粮食加工制品在质构、营养和风味等品质特性方面有了显著地改善,以谷物杂粮为载体的新型复合产品可弥补传统膨化食品在口感、保健功能、氨基酸含量和组成方面的缺陷
    自发气调包装对库尔勒香梨采后生理及贮藏品质的影响
    贾晓辉,王文辉,佟伟,杜艳民,王志华,姜修成
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4785-4796.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.010
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    【目的】研究不同材料、不同厚度的保鲜袋自发气调包装对库尔勒香梨(Pyrus sinkiangensis Yü ‘Korla Xiangli’采后生理和贮藏品质的影响,为生产应用提供技术参考。【方法】分别将商业成熟的库尔勒香梨采用0.04 mm PE袋、0.05 mm PE袋和0.04 mm PVC袋扎口处理形成自发气调环境,于温度(0±0.3)℃、相对湿度90%—95%条件下贮藏,并以0.02 mm PE袋不扎口为对照。定期监测不同包装袋内O2、CO2和乙烯浓度,在库尔勒香梨商业销售高峰期(冷藏180 d和240 d)测定各处理果实L值、h值、叶绿素荧光参数、相对电导率、丙二醛、乙醇、乙醛、果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸等理化指标,并计算贮藏不同时期各处理失重率、果柄保鲜指数、果心褐变指数和感官分值等。【结果】采用扎口处理的不同厚度保鲜袋内气体成分在第30天时达到平衡,气调能力水平由高到低依次为0.05 mm PE袋>0.04 mm PE袋>0.04 mm PVC袋>0.02 mm PE袋。两年试验筛选出库尔勒香梨适合自发气调包装袋为0.04 mm PE袋和0.04 mm PVC袋,各项指标测定结果表明,采用上述包装进行自发气调处理能够降低失重率,减缓果皮L值、相对电导率、丙二醛、乙醇、乙醛和果心褐变指数的升高,抑制果皮h值、Fm、Fv和Fv/Fm的下降,提高果柄保鲜指数,对果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸和抗坏血酸等品质具有一定的维持效果。冷藏180 d时,扎口处理的库尔勒香梨果皮L值、h值与对照之间差异显著(P<0.05),对果柄保鲜指数、果心褐变指数和失重率的影响未达到显著水平(P>0.05),但冷藏至240 d时,上述指标在不同包装处理与对照间差异均达显著水平(P<0.05)。0.04 mm PE袋和0.04 mm PVC袋扎口处理均维持了库尔勒香梨感官分值,而0.05 mm PE袋扎口处理显著降低了果实感官分值,加重了果心褐变。【结论】库尔勒香梨采用0.04 mm PE袋或0.04 mm PVC袋扎口自发气调包装,袋内O2和CO2浓度起主要作用,维持在O2:14.5%—17.0%,CO2:2.5%—3.0%时,起到较好的保鲜效果,乙烯浓度对其保鲜效果影响较小。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    奶牛SREBP1蛋白在乳腺上皮细胞的表达定位及对SCD1基因启动子的转录调控
    韩立强,王月影,王林枫,朱河水,钟凯,褚贝贝,杨国宇
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4797-4805.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.011
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    【目的】固醇调节元件结合蛋白 1( SREBP1)作为核转录因子,对于细胞脂肪合成酶基因的表达发挥着重要的调控作用。论文旨在奶牛乳腺上皮细胞中研究SREBP1对于SCD1基因启动子的转录调控作用,为进一步明确SREBP1对于靶基因的转录调控机制提供理论基础。【方法】以荷斯坦奶牛乳腺组织的cDNA为模板,采用分段克隆的方法获得SREBP1基因的编码序列,通过重组酶与pcDNA3.1载体进行重组环化构建pcDNA3.1-SREBP1表达载体,将构建的载体测序验证后提取质粒,转染奶牛乳腺上皮细胞。以EIF3K基因为内参基因,采用荧光定量PCR检测SREBP1基因mRNA的表达差异;采用免疫荧光的方法对SREBP1进行标记,以DAPI复染细胞核,激光共聚焦观察SREBP1蛋白的亚细胞定位;转染含有不同调控元件的SCD基因启动子,同时转染1.0 µg pcDNA3.1-SREBP1作为处理,荧光素酶报告基因系统分析启动子活性;分别转染0.25、0.5和1µg的pcDNA3.1-SREBP1载体,分析pGL3-SCD 2 和pGL3-SCD3启动子活性与SREBP1之间的量效关系。【结果】分段克隆得到的PCR产物分别为1 170、1 116、363和900 bp的片段,经过与pcDNA3.1载体重组后获得pcDNA3.1-SREBP1表达载体,经酶切和测序验证,发现除1个无义突变外,与标准序列完全相同,整个序列长度达到3 510bp;将pcDNA3.1-SREBP1载体转染乳腺上皮细胞后,Real-time PCR检测发现与转染空载体的对照组相比,SREBP1基因的mRNA表达倍数增强130.4倍(P<0.001);激光共聚焦观察发现,DAPI染色的细胞核呈蓝色,免疫荧光标记的SREBP1呈绿色,二者融合后呈现青色,共定位在乳腺上皮细胞核中;启动子活性检测发现,与pGL3-SCD1、pGL3SCD 2相比,SREBP1处理能够极显著增加pGL3-SCD3、pGL3-CD4启动子的活性(P<0.001),分别比对照组提高了1.0倍和0.7倍,进一步分析发现,在用0.25—1 µg的pcDNA3.1-SREBP1处理后,与pGL3-SCD2的启动子活性持续下降相比,pGL3-SCD3的启动子活性从59.81上升到108.43(P<0.001),二者存在剂量效应关系,结合SCD2和SCD 3启动子上主要的结构差异SRE元件(5′-AGCAGATTGCG-3′),推测此序列可能是SREBP1调控SCD基因启动子转录的结合序列。【结论】克隆构建奶牛SREBP1基因表达载体,亚细胞定位SREBP1蛋白主要在乳腺上皮细胞核中,SREBP1可以与SRE调控元件结合促进SCD1基因启动子的转录。
    不同配伍酶制剂处理玉米秸秆对肉用绵羊生长性能和营养物质消化率的影响
    王红梅,屠焰,司丙文,聂明非,刁其玉
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4806-4813.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.012
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    【目的】在以玉米秸秆为粗饲料的饲粮中添加不同配伍酶制剂,研究其对杜寒杂交肉羊生长性能和营养物质表观消化率的影响。【方法】选择400只月龄(3月龄)和体重(26.95±0.91kg)相近的杜寒杂交公羔羊,分为4组(每组100只、5个重复,每个重复20只),即对照组(基础饲粮无添加酶制剂),处理组Ⅰ(基础饲粮+纤维素酶、β-葡聚糖酶和木聚糖酶复合酶制剂)、处理组Ⅱ(基础饲粮+纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶复合酶制剂)和处理组Ⅲ(基础饲粮+纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶和漆酶复合酶制剂);基础日粮为依据 NRC(2007)配制精粗比4:6(第一期)和5:5(第二期)(DM基础)的TMR饲粮;将复合酶制剂干粉用清水稀释成4%的溶液,喷洒于秸秆表面与精料补充料,用TMR机充分混匀后直接饲喂,复合酶制剂添加量为1kg·t-1 基础饲粮(风干基础);试验期为76d(预试期为10d,正试期为66d)。【结果】不同配伍酶制剂对平均日增重(ADG)和料重比具有显著的影响(P<0.05),而对干物质采食量(DMI)没有显著的影响(P=0.107)。处理组Ⅲ和处理组Ⅱ的ADG显著高于对照组和处理组Ⅰ(P<0.05),处理组Ⅲ和处理组Ⅱ的料重比显著低于对照组(P<0.05),而处理组Ⅲ与处理组Ⅱ或对照组与处理组Ⅰ之间ADG和料重比均没有显著差异(P>0.05)。另外,不同配伍酶制剂对日粮DM、OM、GE、NDF和ADF的表观消化率具有显著的影响(P<0.05),但对CP表观消化率没有显著影响(P>0.05)。处理组Ⅲ和处理组Ⅱ的DM、OM、GE、NDF消化率显著高于对照组和处理组Ⅰ(P<0.05),处理组Ⅲ的ADF消化率显著高于对照组(P<0.05)。而处理组Ⅲ与处理组Ⅱ或对照组与处理组Ⅰ之间各营养物质表观消化率没有显著差异(P>0.05),此外,4个组间CP表观消化率没有显著差异(P=0.166)。处理组Ⅲ的各营养物质(除CP外)表观消化率最高,与处理组Ⅱ相比,数值上占绝对优势,其中,DM和ADF消化率的提高幅度最大,与对照组相比分别提高11%和19%,同时,也具有较好的经济效益。【结论】不同配伍酶制剂处理秸秆型饲粮对育肥羊生长性能和营养物质消化率产生积极效应,处理组Ⅲ和处理组Ⅱ效果均显著,相比之下,处理组Ⅲ的效果更好,与对照相比,营养物质消化率提高11%,增重提高23.51%,饲料转化率提高26.36%,1kg增重饲料成本降低18.42%。
    蛋白质代谢通路对鸡雄性生殖细胞分化的调控
    李 东,汤贝贝,王颖洁,纪艳芹,王 飞,路镇宇,王 曼,张亚妮,李碧春
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4814-4823.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.013
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    【目的】探究蛋白质代谢在鸡雄性生殖细胞分化过程中的作用机制,为完善鸡胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)体外向雄性生殖细胞诱导分化体系研究提供依据。【方法】采用流式分选的方法获取高纯度的ESC、原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)和精原干细胞(spermatogonia stem cell,SSCs),分别提取细胞的总RNA,采用RNA-Seq方法对3种细胞的转录本进行深度测序,然后进行WEGO(web gene ontology)和KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路富集分析,筛选出鸡雄性生殖细胞分化过程中参与蛋白质代谢的关键通路及其关键基因,RT-qPCR (Real time Quantitative PCR) 检测部分关键差异基因的表达变化,并与RNA-Seq(RNA sequencing)结果进行比较分析,同时分别从体内和体外水平对关键基因NOS2进行抑制,观察各分组不同天数的细胞形态变化及检测NOS2C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrin α6integrin β1等生殖标记基因表达变化情况。【结果】在雄性生殖细胞分化的整个阶段,有697个差异基因参与生物代谢,显著富集于精氨酸-脯氨酸代谢通路、酪氨酸代谢通路以及色氨酸代谢通路,在这3条通路上筛选出NOS2FAHIDO等关键性基因,这些基因的在ESCs向SSCs分化过程中表达变化趋势与其在RNA-Seq中的结果一致。体内抑制NOS2基因后,NOS2C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrin α6integrin β1等生殖标记基因在空白组和对照组之间无显著性的差异,而在抑制剂组中,NOS2C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrin α6integrin β1等生殖标记基因的mRNA表达量均出现了降低;而体外抑制NOS2基因后,对照组中的ESCs在2、4、6、8和10d内细胞不断增殖,但是未出现类胚体;RA诱导组中,2d出现小的类胚体,4d类胚体增大,且数量增多,6d类胚体边缘开始出现破裂,8d类胚体解体,10d出现类精原样细胞;抑制剂组中,ESCs在2、4、6、8和10d内无类胚体出现,且相较于对照组细胞增殖缓慢;RA+抑制剂组中,2和4d内无类胚体出现,细胞增殖缓慢,6d出现小的类胚体,8d类胚体数量少量增多,且体积稍显增大,10d类胚体开始裂解。并且经过抑制剂的抑制后,NOS2C-kit、Cvh、Stra8、Dazl、integrin α6integrin β1等生殖标记基因的表达量在RA诱导组、抑制剂组和RA+抑制剂组中相对于对照组均呈显著性或极显著性的下调趋势。【结论】基于RNA-Seq技术及生物信息学方法筛选出ESCs向雄性生殖细胞分化过程中精氨酸-脯氨酸代谢通路及关键基因NOS2的基础上,通过对NOS2基因在鸡体内和体外的抑制,发现NOS2在被抑制后,ESCs向雄性生殖细胞分化的过程受到抑制。说明了精氨酸-脯氨酸代谢通路及关键基因NOS2ESCs向雄性生殖细胞分化过程中起到重要的调节作用
    研究简报
    化学杀雄剂SQ-1和阿拉伯葡聚糖蛋白对小麦品种间杂交及远缘杂交成胚率的影响
    王坤杨,张伟,张双喜,刘宏伟,王轲,杜丽璞,林志珊,叶兴国
    中国农业科学. 2016, 49(24):  4824-4832.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.014
    摘要 ( 140 )   HTML ( 1 )   PDF (1005KB) ( 229 )   收藏
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    【目的】探究化学杀雄剂SQ-1对小麦品种间、小麦与近缘植物间、小麦与远缘植物间杂交成胚率的影响,以及阿拉伯葡聚糖蛋白对小麦与玉米杂交成胚率和得苗率的影响。研究结果对于合理选用小麦杂交方式,提高小麦杂交结实率和利用玉米诱导小麦单倍体植株的效率具有重要意义。【方法】通过在小麦拔节期喷施化学杀雄剂SQ-1,开花期分别授以小麦花粉和远缘植物(黑麦、玉米)花粉,并在小麦授玉米花粉后的处理液中加入不同浓度的阿拉伯葡聚糖蛋白(arabinogalactan proteins,AGP),对小麦与玉米杂交后产生的幼胚进行离体拯救培养,统计授粉小花数、接种幼胚数、膨大颖果数、结实粒数、萌发单倍体幼胚数和单倍体植株数,计算结实率、颖果膨大率、成胚率、萌发率和成苗率并对所得数据进行差异显著性分析,结合细胞学观察结果,研究SQ-1对小麦品种间杂交及远缘杂交结实性的影响,以及AGP对小麦单倍体胚诱导率的影响。【结果】在不同小麦品种间杂交中SQ-1处理结实率19.8%—83.3%,人工去雄的结实率为69.4%—93.0%,SQ-1对不同品种的影响不同,Fielder对SQ-1的反应比较敏感;在中国春与兰州黑麦杂交中,SQ-1处理的结实率为65.5%,人工去雄处理的结实率为78.8%,两种处理方式产生的F1杂种的染色体数均为28条;在不同小麦品种与玉米品种郑单58杂交中,SQ-1处理小麦单倍体胚的成胚率为1.11%—1.41%,人工去雄小麦单倍体胚的成胚率为2.38%—14.29%;在小麦与玉米杂交后的处理液中添加0.5—2.0 g·L-1 AGP一定程度地提高了小麦单倍体胚获得率和成苗率。另外,在玉米花粉诱导的单倍体胚离体培养过程中,发现13.07%的胚发育出了2—6株苗;显微镜观察发现,玉米花粉诱导后18 d左右小麦单倍体胚上出现了多个突起,这些突起在离体培养条件下进一步发育为形态健全的小植株,其染色体数目均为21条。【结论】化学杀雄剂SQ-1减低了小麦品种间杂交及小麦与黑麦、玉米间杂交的成胚率,AGP提高了小麦与玉米间杂交单倍体成胚率和成苗率。