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当期目录

    2017年 第50卷 第9期 刊出日期:2017-05-01
      
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻矮化剑叶卷曲突变体dcfl1的鉴定与基因精细定位
    张孝波,谢佳,张晓琼,田维江,何沛龙,刘思岑,何光华,钟秉强,桑贤春
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1551-1558.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.001
    摘要 ( 329 )   HTML ( 2 )   PDF (2203KB) ( 562 )   收藏
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    【目的】对一个水稻矮化剑叶卷曲突变体进行鉴定与基因定位,为水稻等禾谷类作物剑叶形态发育及分子改良奠定基础。【方法】在籼型水稻恢复系缙恢10号的甲基磺酸乙酯(EMS)突变库中筛选到一个隐性矮化剑叶卷曲突变体,命名为dcfl1(dwarf and curled flag leaf 1)。田间小区种植,全生育期内观察dcfl1和野生型的株型变化。苗期利用扫描电镜观察叶鞘内表皮细胞大小;孕穗期和抽穗期利用石蜡切片观察剑叶基部形态;开花期测定剑叶、倒2叶和倒3叶的叶绿素含量;成熟期考查株高、有效穗数、穗实粒数、结实率和千粒重等主要农艺性状。配制西农1A/dcfl1杂交组合,利用F1和F2群体进行遗传分析,并利用F2隐性群体进行基因定位。【结果】生育期内,突变体dcfl1都表现出矮化性状。dcfl1叶鞘内表皮细胞长度明显比野生型要短,达到了极显著水平。与野生型相比,穗长、倒1节间和倒2节间均显著变短,倒3节间和倒4节间无显著变化。抽穗期dcfl1剑叶的叶片和叶鞘连接处硬化,剑叶基部展开受阻,半边叶片向内卷曲,剑叶上部和中部正常,其他叶片也正常。农艺性状调查发现,dcfl1的有效穗数为14.24,极显著高于野生型的11.62,穗粒数、实粒数、结实率和千粒重等则无显著变化。此外,dcfl1的叶色略深,剑叶、倒2叶和倒3叶的叶绿素a含量均极显著高于野生型,类胡萝卜素含量也略有升高,但仅剑叶达到极显著差异水平,叶绿素b的含量则无显著变化。西农1A/dcfl1的F1群体中,株高和剑叶表型与野生型一致。F2群体中分离出正常和突变两种表型,突变表型与dcfl1类似,植株株高变矮,剑叶基部特异卷曲,说明矮化和剑叶基部特异卷曲是一对共分离性状。且两种表型分离比符合3﹕1,表明dcfl1突变型受1对隐性核基因控制。利用620株F2隐性单株,最终将DCFL1精细定位在第3染色体短臂InDel标记Ind03-11和Ind03-6之间78 kb的物理范围内,包含15个注释基因,为DCFL1的克隆和水稻剑叶形态发育机理研究奠定了基础。【结论】dcfl1是一个水稻矮化剑叶基部特异卷曲突变体,基因精细定位在第3染色体78 kb的物理范围内。
    大豆GmHAT5的克隆及其转基因百脉根的抗盐分析
    柯丹霞,李祥永,王磊,程琳,刘永辉,李小艳,王慧芳
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1559-1570.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.002
    摘要 ( 108 )   HTML ( 1 )   PDF (3542KB) ( 315 )   收藏
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    【目的】从大豆盐胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到同源异型域亮氨酸拉链蛋白(HD-Zip)家族基因GmHAT5,将其转化豆科模式植物百脉根并进一步探究其抗盐调控机制。【方法】使用多种生物信息学软件对GmHAT5的开放读码框(ORF)、编码蛋白的分子量、等电点、序列结构和蛋白定位等进行预测,同时将大豆GmHAT5蛋白与其他10个物种的同源蛋白进行比对分析,并对GmHAT5在大豆不同器官及盐胁迫下的表达特性进行分析。此外,构建GmHAT5的植物超表达载体,通过对发根农杆菌LBA1334的转化,得到“复合体”百脉根植株,并在盐胁迫条件下对其进行抗盐表型分析;通过对根癌农杆菌EHA105的转化,获得百脉根的稳定转化株系, 并对其进行抗盐表型分析及相关生理指标检测。【结果】多种生物信息学软件分析表明,该片段包含1个1 038 bp的ORF,编码345个氨基酸。GmHAT5的理论分子量和等电点分别为39.17 kD和4.63。GmHAT5蛋白定位于细胞核,与其他HD-Zip家族蛋白一样,属于典型的核蛋白。序列分析表明,GmHAT5包含一个同源异型结构域和一个亮氨酸拉链结构域,属于第I类同源异型域亮氨酸拉链蛋白。同源蛋白比对表明其与野生大豆GsHAT5同源性最高。基因表达特性分析表明,GmHAT5在大豆植株的各个不同器官中均有表达,是一个受盐诱导上调表达的HD-Zip类转录因子。发状根转化的结果表明,使用200 mmol·L-1 NaCl处理植株7 d后,“复合体”植株生长状态良好,对照组植株叶片明显萎蔫、失绿;不同NaCl浓度处理离体转基因发状根14 d后,对照组较试验组发状根明显干枯、生长受到抑制。稳定转化结果显示,不同盐浓度处理14 d后,转GmHAT5百脉根与两组对照植株相比生长状态更好。相关生理指标检测结果显示,与两组对照相比,转基因百脉根植株中丙二醛含量和相对质膜透性明显降低(P<0.05), 而叶绿素含量和根系活力则显著升高(P<0.05)。测定不同植株阳离子含量的结果表明,转基因百脉根株系与两组对照相比,Na+在叶片和根中含量显著下降,K+和Ca2+在叶片和根中含量显著升高。【结论】从大豆中克隆得到一个编码HD-ZipⅠ类同源异型域亮氨酸拉链蛋白基因GmHAT5,该基因在大豆中受盐胁迫诱导表达量显著升高。超量表达GmHAT5显著增强百脉根的耐盐能力,发状根转化法可以作为一种快速有效筛选抗盐候选基因的手段。推测GmHAT5在大豆盐胁迫应激调控中扮演重要角色。
     
    甘蔗TAD1(ScTAD1)的克隆与表达分析
    李旭娟,字秋艳,李纯佳,刘洪博,林秀琴,徐超华,陆鑫,毛钧,刘新龙
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1571-1581.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.003
    摘要 ( 142 )   HTML ( 2 )   PDF (7615KB) ( 308 )   收藏
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    【目的】Tillering and Dwarf 1(TAD1)是植物株型发育的重要调控基因,该基因与腋芽的形成发育密切相关。获得甘蔗TAD1(ScTAD1)并预测其结构和功能,分析其在甘蔗不同组织部位、不同发育阶段腋芽中及在用生长素(IAA)和细胞分裂素(6-BA)处理后的蔗苗非伸长茎梢部的表达情况,以期为ScTAD1的功能分析及其在甘蔗产量分子辅助育种中的利用奠定理论基础。【方法】采用电子克隆技术并结合反转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR),cDNA末端快速扩增(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)等技术获得ScTAD1的cDNA全长,然后利用生物信息学方法对其序列结构、功能、同源性进行分析;再使用实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative PCR,qPCR)技术对该基因在甘蔗品种ROC22不同组织部位(根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点)、茎尖生长点和不同发育阶段腋芽(幼嫩腋芽、半大腋芽、较大腋芽、成熟休眠腋芽)及叶片分别喷施IAA和6-BA不同时间点幼苗非伸长茎梢部的表达特征进行分析。【结果】获得ScTAD1的cDNA全长(GenBank登录号为KX611166),序列分析发现其包含1个1 560 bp的完整开放阅读框,编码519个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为55.57 kD,理论等电点pI为9.16。保守结构域分析表明ScTAD1包含7个WD40重复序列的保守结构域;信号肽预测结果表明ScTAD1蛋白不存在信号肽,为非分泌蛋白;三级结构预测表明ScTAD1与二穗短柄草(XP_003558934.1)、玉米(XP_008650376.1)和水稻(AAN74839.1)相关同源蛋白三级结构高度相似,且与高粱假定蛋白(XP_002468612.1)亲缘关系最近。qPCR分析结果表明ScTAD1在甘蔗根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点等不同组织部位均有表达,其中在分蘖芽中的表达量最高,其次为叶和叶鞘,根中表达较弱;不同发育阶段甘蔗腋芽中,ScTAD1在幼嫩腋芽中表达最高;叶片喷施植物激素IAA和6-BA 36 h后该基因表达开始升高,但喷施6-BA 48 h后表达又回落到未处理水平,表明这两类激素对ScTAD1表达有调控作用。【结论】成功从ROC22中获得ScTAD1的cDNA序列,该基因在甘蔗不同组织部位均有表达,其中分蘖芽中表达量最高;推测ScTAD1可能在甘蔗腋芽形成发育早期发挥作用,其表达水平受生长素和细胞分裂素调控。
    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    灌浆期遮光对糯小麦和非糯小麦淀粉组分及理化特性的影响
    刘希伟,张敏,张玉春,杨敏,宋霄君,蔡瑞国
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1582-1593.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.004
    摘要 ( 159 )   HTML ( 1 )   PDF (456KB) ( 289 )   收藏
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    【目的】揭示灌浆期遮光对糯小麦和非糯小麦籽粒淀粉理化特性影响的差异,探讨籽粒淀粉组分与理化特性的内在联系。【方法】大田条件下,选用非糯小麦品种轮选987和糯小麦品种农大糯50222,分别于灌浆前期(花后1—10 d)、灌浆中期(花后11—20 d)和灌浆后期(花后21—30 d)遮去60%的光合有效辐射处理,以大田自然光强为对照(CK),研究灌浆期遮光对糯小麦和非糯小麦籽粒淀粉组分和理化特性的影响。【结果】灌浆期遮光显著降低小麦籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量,其中灌浆前期遮光降低幅度最大,而灌浆后期最小,且弱光对轮选987总淀粉含量的影响大于农大糯50222。灌浆期遮光轮选987直/支比值增大;而农大糯50222的直/支比值在灌浆前期和中期遮光后减小,灌浆后期遮光无变化;灌浆前期和后期遮光显著提高轮选987 淀粉B型淀粉粒的体积、表面积和数目比例,降低A型淀粉粒的体积、表面积和数目比例,而灌浆中期遮光则呈相反趋势。灌浆期遮光均显著提高了农大糯50222淀粉B型淀粉粒的体积、表面积和数目比例,降低了A型淀粉粒的体积、表面积和数目比例。灌浆期遮光两小麦淀粉的相对结晶度呈降低趋势,遮光对其影响程度随遮光时期的延迟而减小,且农大糯50222淀粉的相对结晶度显著大于轮选987。灌浆前期和灌浆中期遮光降低了轮选987淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和稀懈值。灌浆各时期遮光均降低了农大糯50222淀粉的上述指标,但仍高于轮选987。相关性分析表明,直链淀粉含量、直支比值与最终黏度、反弹值、峰值黏度、谷值黏度及糊化时间呈显著负相关,支链淀粉含量与其呈显著正相关。B型淀粉粒的体积比例与最终黏度和反弹值呈显著负相关。B型淀粉粒表面积比例和相对结晶度、最终黏度、反弹值、糊化时间呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关。【结论】灌浆期遮光改变了小麦胚乳淀粉组分、粒度分布、相对结晶度及其主要糊化特征参数。小麦胚乳淀粉组分与晶体特性和糊化特性之间均存在明显的相关性,表明遮光影响了小麦淀粉组分,间接影响了其理化特性。
    基于有效积温的冬小麦返青后植株三维形态模拟
    李书钦,诸叶平,刘海龙,李世娟,刘升平,张红英,高伟
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1594-1605.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.005
    摘要 ( 125 )   HTML ( 1 )   PDF (574KB) ( 298 )   收藏
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    【目的】基于有效积温,利用三维建模技术,实现小麦生长模型与形态模型的有机结合,真实表达环境因素对小麦生长发育和形态结构的影响,最终实现小麦生长过程的三维可视化,为小麦作物生长动态预测、栽培管理调控、作物株型设计等提供重要参考。【方法】以天津地区主要推广小麦品种衡观35、济麦22和衡4399为材料,于2015—2016年冬小麦生长季内开展不同小麦品种和施氮水平的田间试验,采集各品种冬小麦在不同施氮水平下的叶长和最大叶宽等形态数据,通过分析各品种冬小麦返青后形态数据和有效积温的定量关系,用Logistic方程构建了冬小麦返青后叶片叶长、最大叶宽模拟模型,并对该模型进行检验;基于该模拟模型,计算各品种冬小麦返青后每个生长日的形态数据,借助OpenGL和NURBS曲面造型技术,构建冬小麦几何形态模型,最终实现冬小麦生长模型与形态模型的结合,实现了冬小麦返青后生长过程可视化。【结果】在不同品种、不同施氮水平下,小麦叶长回归方程R2值在0.772—0.983之间,F值在10.153—340.191之间,且Sig小于显著水平0.05,最大叶宽回归方程R2值在0.853—0.999之间,F值在17.371—4 359.236之间,且Sig小于显著水平0.05,表明上述模型拟合度和显著性均较好。经数据检验,叶长模型绝对误差在0—3.88 cm之间,根均方差(RMSE)值在0.24—1.95 cm之间,最大叶宽模型绝对误差在0—0.28 cm 之间,RMSE值在0.02—0.15 cm之间,表明所建模拟模型精度较高,该模型对不同品种冬小麦返青后的叶片生长具有较好的预测性;基于所建模拟模型计算冬小麦返青后逐日形态数据,可构造不同品种、不同施氮水平下的冬小麦植株形态,可逼真模拟冬小麦返青后植株动态生长过程。【结论】基于有效积温构建的冬小麦返青后叶长和最大叶宽模拟模型,可较好预测冬小麦返青后叶片生长状态,可实现小麦生长模型和形态模型的有机结合,实现不同品种冬小麦在不同施氮水平下的叶片生长可视化。
    东北三省春玉米产量差时空分布特征
    刘志娟,杨晓光,吕硕,王静,LIN XiaoMao
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1606-1616.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.006
    摘要 ( 139 )   HTML ( 1 )   PDF (2071KB) ( 374 )   收藏
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    【目的】随着人口增加、气候变化和环境问题日益凸显,粮食生产能力及粮食安全受到广泛重视。然而,目前中国粮食产量远远低于作物潜在产量,如何利用有限耕地生产更多粮食已经成为中国农业目前面临的重大问题。东北三省是中国重要的玉米生产区,其春玉米产量占全国总产量的29%,该区玉米产量提升对中国粮食安全具有重要的意义。【方法】论文以东北三省春玉米种植区为研究区域,基于1961—2010年气候资料、农业气象观测站作物资料和统计资料,利用农业生产系统模拟模型(APSIM-Maize)和数理统计方法,解析气候变化背景下研究区域春玉米潜在产量与实际产量的差及各级产量差的时空分布特征,为提升东北三省春玉米产量提供科学依据和参考。【结果】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间产量差(总产量差)呈明显的经向和纬向分布(P<0.01),即由南向北递减,由西向东递减,且地区间差异较大,变化范围为4.8—11.9 t·hm-2。春玉米潜在产量与可获得产量之间的产量差(产量差1)、可获得产量与农户潜在产量之间的产量差(产量差2)均呈现随经度升高而降低的趋势,这与春玉米生长季内降水量分布有关。产量差1变化范围在0.06—3.2 t·hm-2之间,产量差2地区间差异较大,变化范围为1.7—8.0 t·hm-2,主要是由于栽培管理措施的差异造成的。从全区50年平均来看,春玉米潜在产量与实际产量间的产量差为64%,其中由于不可转化的技术因素、农学因素和经济社会因素限制的产量差分别为8%、40%和16%。从时间变化趋势来看,过去50年(1961—2010)研究区域春玉米各级产量差均呈现减小的趋势,其中总产量差和产量差3呈显著缩小趋势(P<0.01),每10年分别缩小1.55 t·hm-2和1.40 t·hm-2,但产量差1和产量差2变化趋势并不显著。【结论】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间的产量差呈明显的经向和纬向分布,即由南向北递减,由西向东递减。农学因素是限制当地玉米产量提升的主要因素,通过改善农学因素,如提高栽培管理措施、改善土壤条件和更换高产品种可有效缩小产量差达40%。
    植物保护
    湖北省设施草莓灰霉病发生规律及流行因子分析
    高翠珠,杨红玲,黄夏宇骐,黄俊斌,李国庆,郑露
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1617-1623.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.007
    摘要 ( 79 )   HTML ( 1 )   PDF (382KB) ( 301 )   收藏
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    【目的】草莓灰霉病是一种世界范围分布的真菌病害,研究旨在探索湖北省设施草莓灰霉病的发生规律,分析不同流行因子与灰霉病发生的相关性,选择与果实发病率具有显著相关性因子建立模型,揭示不同因子与草莓灰霉病发生的关系,为湖北省设施草莓灰霉病防治提供理论依据。【方法】于2013—2015年在湖北省农业科学院草莓种植基地选取3个代表性草莓大棚,用5点取样法采集无症花、叶、果实,结合特异性PCR和保湿培养法检测组织上灰霉菌带菌率;选取其中两个大棚数据对草莓果实发病率与花朵发病率、叶片发病率、温度、相对湿度、果实带菌率、花朵带菌率、叶片带菌率7个流行因子进行Pearson相关性分析。选择与果实发病率具有显著相关性的3个因子(果实带菌率x5、叶片发病率x2、温度x3),以草莓果实发病率作因变量(y),因子x2x3x5为自变量,采用线性回归法建立线性回归方程,分别建立两个大棚中变量x2x3x5与草莓果实发病率(y)的回归模型,通过回归模型计算未参加建模的另一个大棚的草莓果实发病率预测值,并将预测值与实际值进行回归分析。【结果】2013—2015年研究结果表明,草莓花、叶、果实带菌率变化起伏较大,花和果实带菌率相对较高,带菌率分别为0—53.33%和0—86.00%;不同组织草莓灰霉病的发病时间不同,果实从12月上旬开始发病,花从12月中下旬开始发病,叶片从1月上旬或2月上旬开始发病。草莓花和叶发病较轻,发生较为平稳,果实在3月之后发病逐渐加重,发病率可达80.07%。草莓叶片发病率、温度和果实带菌率均与果实发病率呈显著相关(P<0.01)。草莓果实发病率与不同流行因子的回归模型分别为y=0.55x5+5.76(R2=0.645,P<0.01)(模型一)、y=8.18x2+9.25(R2=0.498,P<0.01)(模型二)、y=2.49x3-13.62(R2=0.446,P<0.01)(模型三);并将果实发病率预测值与实际值进行回归分析,模型一中实际果实发病率与预测发病率拟合效果最好。【结论】在湖北省设施草莓大棚中,果实带菌率、叶片发病率、温度对草莓果实发病影响最为显著,在防治过程中应及时摘除发病组织,降低果实带菌率,预防灰霉病发生。
    40%噻虫嗪·吡唑醚菌酯悬浮种衣剂成膜及生物学特性
    齐麟,王昱翔,王宁,段一鸣,张盈,王娅,肖璐璐,李晓刚
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1624-1634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.008
    摘要 ( 90 )   HTML ( 1 )   PDF (1468KB) ( 369 )   收藏
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    【目的】种子包衣已成为防治农作物病虫害的重要手段,可以有效地防治苗期病虫害和提高农药药效,减少用药次数,减少劳动力等。本研究基于构建的成膜助剂制备40%噻虫嗪·吡唑醚菌酯悬浮种衣剂,并系统评价水稻包衣后的生物学特性,旨在拓宽悬浮种衣剂在水稻病虫害精准防治上的应用。【方法】采用乳液聚合法制备双丙酮丙烯酰胺-丙烯酸丁酯二元共聚成膜剂,然后通过湿式超微粉碎加工工艺制备40%噻虫嗪·吡唑醚菌酯悬浮种衣剂并优选其配方。对成膜助剂耐水性及成膜稳定性进行表征,检测制备的种衣剂的质量指标。同时,在不同浓度下对种子进行包衣,确定其最佳药种比,采用盆栽试验对种衣剂处理的水稻幼苗的根长、株高、白根数、叶数、根系活力、叶绿素、游离脯氨酸、抗氧化酶等生物学性质进行评价。【结果】双丙酮丙烯酰胺-丙烯酸丁酯二元共聚成膜剂具有良好的成膜稳定性,通过光学显微镜观察种衣剂的吸水性、耐水性变化,发现该膜在水中溶解缓慢,直至35 d,破损面积和孔隙率变化仍没有明显增大。40%噻虫嗪·吡唑醚菌酯悬浮种衣剂的最佳配方为噻虫嗪25%,吡唑醚菌酯15%、快T0.5%、FS3000 8%、硅酸镁铝0.3%、黄原胶0.12%、皂土0.5%、乙二醇5%以及海舒液体红2R 5%。种衣剂悬浮率为97.90%,成膜时间为12 min,成膜性良好,包衣均度88.23%,分散性良好,黏度0.53 Pa·s,脱落率3.25%,有良好冷贮稳定性和热贮稳定性,各项指标均符合悬浮种衣剂质量标准要求。采用药种比1﹕50(2.88 g a.i/kg)处理,发芽率较对照组提高了31.98%,较阳性对照迈舒平(药种比1﹕75)提高了6.57%;株高较对照组提高了6.48%,较阳性对照迈舒平(药种比1﹕75)提高了9.42%;根系活力较对照组增加了38.07%,较阳性对照迈舒平(药种比1﹕75)增加了24.20%;叶绿素含量较对照组增加了143.02%,较阳性对照迈舒平(药种比1﹕75)增加了78.63%;游离脯氨酸含量较对照组增加了28.70%,较阳性对照迈舒平(药种比1﹕75)增加了23.79%;超氧化物歧化酶(SOD)活性较对照组增加了30.69%,较阳性对照迈舒平(药种比1﹕75)增加了15.66%;对过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性作用不明显,总体来说对抗氧化酶活性影响不显著。【结论】40%噻虫嗪·吡唑醚菌酯悬浮种衣剂成膜性好、持效期长、发芽率高,对水稻种子安全,无不良影响,为种子苗期生长提供有力保障。
     
    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    吉林省不同生态区玉米施磷的增产效应差异
    王寅,郭聃,高强,李翠兰,焉莉,冯国忠,刘振刚,房杰
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1635-1645.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.009
    摘要 ( 77 )   HTML ( 1 )   PDF (4252KB) ( 319 )   收藏
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    【目的】明确吉林省玉米施用磷肥的增产效应在生态区及县域尺度上的差异,为优化区域磷肥的施用与配置,实现粮食进一步增产和提高磷肥效率提供依据。【方法】选取2005—2013年吉林省玉米“3414”田间试验中不施磷和推荐施磷处理数据,通过分析区域与县域尺度的作物产量反应、磷肥的农学利用率和肥料贡献率等指标,评估不同生态区玉米施用磷肥的增产效应及其差异。另外,通过建立不施磷处理玉米产量与施磷处理产量、磷肥贡献率的关系,分析不同生态区土壤基础供磷能力的差异对玉米施磷增产效应的影响。【结果】施用磷肥对保障吉林省玉米高产具有重要作用,东部湿润山区、中部半湿润平原区和西部半干旱平原区玉米施磷后分别增产1.4 t·hm-2(18.4%)、1.2 t·hm-2(14.5%)和1.7 t·hm-2(24.7%)。当前推荐施磷条件下,东、中、西部生态区玉米施用磷肥的平均农学利用率分别为23.2、17.5和24.1 kg·kg-1,而平均肥料贡献率分别为14.6%、11.9%和18.3%。统计分析结果显示,西部地区玉米施磷的增产效果和肥料贡献率高于东、中部地区,而农学利用率东部地区低于中、西部地区。回归分析结果显示,各生态区玉米施磷产量与基础产量之间存在正相关关系,均符合显著的线性模型,东部地区为y=0.855x+2605(R2=0.697**),中部地区为y=0.846x+2658(R2=0.739**),西部地区为y= 0.761x+ 3545(R2=0.623**)。各生态区玉米的磷肥贡献率与基础产量之间均存在负相关关系,均符合显著的对数模型,东部地区为y=-21.8 ln(x) + 211.7(R2=0.248**),中部地区为y=-18.8 ln(x) + 183.3(R2=0.230**),西部地区为y=-26.7 ln(x) + 257.4(R2=0.342**)。随着土壤基础供磷能力的提升,西部地区玉米施磷产量的增幅和肥料贡献率的降幅较东、中部地区更为明显。【结论】不同生态区的自然环境特点和土壤地力条件显著影响了玉米的磷肥增产效应,生产中应根据区域磷素供应能力和施磷反应特征合理配置和施用磷肥。相比东、中部地区,吉林省西部地区农田的基础磷素供应能力偏低,因而其玉米施磷的增产效应较高,该地区需重视磷肥的科学管理和调控,同时结合其他栽培管理措施以协同提高产量水平和肥料效率。
    河西边缘绿洲荒漠沙地开垦后土壤性状演变及土壤碳积累研究
    苏永中,张珂,刘婷娜,范桂萍,王婷
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1646-1654.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.010
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    【目的】土壤养分变化及碳积累过程是评价绿洲农田生态系统结构、功能和生产力演化的重要指标。本研究的目的是通过了解西北干旱区自然荒漠开垦为灌溉农田后该指标的变化,揭示干旱区新垦农田土壤发育及演变规律,为新垦沙地农田持续利用提供指导。【方法】选择河西走廊中段临泽边缘绿洲0—46年开垦时间序列的沙地农田,取样分析0—60 cm土壤剖面的物理、化学性状变化及碳积累特征,通过比较2008年与2014年的耕层土壤(0—20 cm)测定结果,分析近几年土壤性状的变化。【结果】耕层土壤砂粒含量随开垦利用年限的增加而逐渐降低,开垦16年后的农田变化显著,且最近10年土壤粒级组成变化不明显;在沙地开垦后的最初20年,耕层土壤有机碳(SOC)及全氮含量呈线性增加,20年后增加趋势减缓。开垦46年后,SOC、全氮、碱解氮、速效磷含量分别增加了9.0倍、6.3倍、6.3倍和13.5倍,耕层土壤无机碳(SIC)含量增加了77.1%;速效钾随开垦年限的增加呈先降低而后增加的趋势。20—40 cm和40—60 cm土层SOC及氮、磷、钾养分含量随开垦年限的延长而逐渐增加,但变化幅度小于耕层土壤。2008—2014年的6年间,不同开垦年限的同一地块耕层土壤粒级组成未发生变化,但SOC及氮、磷、钾养分有明显的积累。沙地开垦46年后0—60 cm土层SOC、SIC和全碳的年平均固存量分别为0.75、0.79和1.47 kg·hm-2·a-1;SOC的积累主要发生在0—20 cm耕作层,而SIC的积累在40—60 cm土层。荒漠沙地转变为灌溉农田后有巨大的碳固存潜力;土壤黏粉粒增加对SOC及养分的积累和保持起重要作用。【结论】沙地开垦为灌溉农田后,随利用年限的增加,土壤肥力显著改善,但开垦46年后土壤肥力仍处于较低水平。对新垦沙地农田,要实现土地可持续利用和生产力持续提高,须采取提升土壤肥力水平的农田管理措施。
    园艺
    基于高通量测序组装‘赤霞珠’叶绿体基因组及其特征分析
    谢海坤,焦健,樊秀彩,张颖,姜建福,孙海生,刘崇怀
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1655-1665.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.011
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    【目的】以欧亚种葡萄‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)为试材,建立适于葡萄属(Vitis)植物完整叶绿体基因组组装及其特征分析的方法,为研究葡萄属植物的进化和系统发育提供方法指导。【方法】采用Illumina HiSeq PE150双末端测序策略对其全基因组DNA建库测序,建库类型为350 bp DNA小片段文库,测序深度为10倍。以已发表的拟南芥(Arabidopsis thaliana)和欧亚种葡萄‘黑比诺’(Pinot Noir)的叶绿体基因组序列为参考,通过BLASTN比对提取葡萄叶绿体基因组序列,并用SOAPdenovo软件进行组装,得到‘赤霞珠’完整的叶绿体基因组并对其进行特征分析。【结果】基于高通量Illumina测序,共获得5.2 G的全基因组原始数据,其中,葡萄叶绿体基因组序列为0.42 G,约占全基因组序列的8%。用抽提出来的葡萄叶绿体基因组序列成功组装出‘赤霞珠’完整叶绿体基因组。特征分析表明,叶绿体基因组序列全长160 676 bp,包括大单拷贝区(large single copy,LSC)、小单拷贝区(small single copy,SSC)和2个反向重复序列(inverted repeat,IRA和IRB),长度分别为89 134、19 072和26 235 bp,具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构;共注释得到154个基因,包括99个蛋白编码基因、47个tRNA基因和8个rRNA基因;其叶绿体基因组的GC含量为37.43%;共检测到37个串联重复序列(tandem repeat sequence)和53个散在重复序列(dispersed repeats),其中,绝大部分串联重复序列的长度为11—42 bp,占叶绿体基因组序列的0.83%,而散在重复序列占叶绿体基因组序列的5.33%;此外,还检测到50个简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)位点,大部分的SSRs均由A或T组成,同时SSRs在‘赤霞珠’叶绿体基因组上的分布是不均匀的,LSC区段含有39个SSRs,而SSC区段和IR区段分别仅有7个和4个SSRs;与蛋白编码基因对应的密码子偏好使用A/T碱基,并且编码亮氨酸(L)的密码子使用频率最高,而编码半胱氨酸(C)的密码子使用频率最低;系统发育分析表明‘赤霞珠’与‘黑比诺’、夏葡萄(Vitis aestivalis)、圆叶葡萄(Vitis rotundifolia)亲缘关系最近。【结论】基于全基因组高通量测序的方法,成功组装出‘赤霞珠’完整的叶绿体基因组,与传统获得叶绿体基因组的方法相比,此方法不需要分离叶绿体和提取cpDNA,缩短了试验时间、降低了劳动强度,并且极大地提高了试验的可行性。‘赤霞珠’叶绿体基因组的基因结构、基因顺序、GC含量和密码子偏好性均与典型的被子植物叶绿体基因组类似。
    利用GBS技术研究240份宽皮柑橘的系统演化
    王小柯,江东,孙珍珠
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1666-1673.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.012
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    【目的】GBSgenotyping-by-sequencing)是一种高效而经济的SNP(单核苷酸多态性)发掘和基因分型技术。采GBS技术对240份宽皮柑橘进行基因分型,以阐明一些野生宽皮柑橘和地方品种的遗传背景,为其起源和演化研究提供更可靠的证据。【方法】选用国家柑橘种质重庆资源圃保存的具有广泛遗传多样性和地理起源的240份宽皮柑橘作为材料,利用EcoR I限制性内切酶消化基因组DNA后构建GBS文库;然后进行Illumina HiSeq PE150二代测序获得短读序列,通过BWA软件将序列映射到克里曼丁参考基因组上,再利用SAMTOOLS软件鉴定SNP位点。依据SNP的基因分型结果,采用邻近法构建系统演化树,并进行主成分分析。【结果】利用GBS简化基因组测序技术对240份宽皮柑橘进行测序,共获得96.3 Gb的测序数据,平均每个样本测序数据为401.26 Mb,经过测序深度为4X、Miss0.2、次要等位基因频率(MAF)>0.01的筛选条件过滤,最后共获得了114 200个高质量的SNP位点。主成分分析结果显示240份宽皮柑橘被分为4大类,其中温州蜜柑亚群、野生宽皮柑橘亚群可明显区分于其他宽皮柑橘。利用系统演化树可将240份宽皮柑橘划分到11个类群中。系统演化树和主成分分析都揭示了不同地理来源和特定形态的宽皮柑橘在遗传水平上存在明显的差异,比如来源于日本的温州蜜柑、欧美的克里曼丁橘及其杂种后代,以及中国南方的野生宽皮柑橘由于地理分布不同而形成了较为独特的类型,彼此间能够相互区分开。进化树结果表明中国南、北不同地域的宽皮柑橘可能存在不同的演化路径,南岭山脉及南方地区的野生宽皮柑橘、酸橘和目前南方地区栽培的砂糖橘存在较近的起源演化联系,而北方宽皮柑橘的演化却与宽皮柑橘中的古老地方品种存在紧密联系。人工杂交育种、长期的人工选择和驯化形成了不同类型的宽皮柑橘,同时也导致宽皮柑橘遗传多样性的增加。另外,一些宽皮柑橘资源中的可疑亲本也通过GBS技术得以准确鉴定。本研究表明沃柑与金诺橘有较近的亲缘关系。【结论】GBS技术用于柑橘种质资源的基因分型高效可靠,建立的系统演化树可以对240份宽皮柑橘进行准确划分,与用植物形态学划分的结果高度吻合。另外,GBS技术用于资源材料的准确鉴定和亲缘关系的研究,可为柑橘植物新品种权的保护提供可靠的技术支撑。
    高温胁迫对葡萄高温相关基因和蛋白表达的影响
    查倩,奚晓军,蒋爱丽,田益华
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1674-1683.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.013
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    【目的】适宜的温度是葡萄生长发育的必要条件,南方地区葡萄在成熟期常常经历连续高温环境,叶片容易失水干枯,果实会发生明显的日灼,严重地影响了其经济效益。选择不同树龄葡萄树进行高温胁迫的相关研究,以解释高温对葡萄的伤害,为生产中高温逆境的抵御措施提供理论依据。【方法】选择南方地区常见的鲜食葡萄品种‘巨峰’‘巨玫瑰’‘醉金香’‘夏黑’‘申玉’‘申丰’‘申华’和‘沪培1号’为试验材料,其中葡萄幼苗选择长势基本一致的1年生扦插苗移至人工气候培养箱,在可控条件下培养7 d后于每天10: 00—16: 00(模拟夏季高温发生时段)进行不同温度处理(25℃、35℃、45℃),观察处理后0、3、6和150 h高温应答反应;葡萄成年树选择6年生树为试验材料,在2015年夏季观测到2个处理点分别为:“37℃”处理(2015年7月23日13: 00 h最高气温为37℃)和“42℃”处理(2015年7月31日13: 00 h最高气温为42℃),观察以上处理的8个不同葡萄品种在高温胁迫下叶片表型变化,对抗逆基因(HSFA2、GLOS1、HSP70、HSP17.9)和HSP21蛋白的表达量进行分析。【结果】 ‘申玉’‘夏黑’和‘申华’在高温发生初期,顶部新梢和老叶有失水,并在150 h时有所恢复;‘巨峰’和‘巨玫瑰’叶片在高温发生3 h时轻微失水,6 h时大面积失水,‘申丰’‘沪培1号’‘醉金香’叶片在高温发生3 h时大面积失水,6 h时整株干枯。同时对葡萄幼苗和成年树的抗逆基因的表达进行检测发现:不同温度处理(35℃/45℃/“42℃”)下不同葡萄品种的抗逆基因均被诱导表达,但是表达丰度有所不同,表现为温度水平越高,基因的上调倍数越大。另外,‘申玉’‘申华’‘醉金香’‘巨峰’和‘巨玫瑰’的GLOS1、HSFA2和‘申玉’‘申华’‘夏黑’和‘巨峰’HSP70表达在长期高温处理后恢复至原初水平;并观察到HSP17.9在高温发生后上调表达,但并未因为时间的延长而减弱表达倍数。高温处理(45℃/“42℃”)会诱导葡萄幼苗和成年树的HSP21蛋白水平,但是在一些品种(‘醉金香’和‘申丰’)中HSP21蛋白表达量有所减少。【结论】不同葡萄品种对高温的耐性有差异,其中‘申玉’‘申华’和‘夏黑’抗性最强,而‘申丰’‘沪培1号’和‘醉金香’属于抗性较弱的葡萄品种。树龄和高温发生方式是影响葡萄幼苗和成年树的抗逆基因和蛋白表达差异的主要因素。
    硝态氮影响菊花根系形态结构变化的分子基础
    郭芸珲,于媛媛,温立柱,孙翠慧,孙宪芝,王文莉,孙霞,郑成淑
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1684-1693.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.014
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    【目的】通过观察硝态氮处理下菊花根系外观形态和解剖结构、根系和叶片中硝态氮含量、内源激素水平以及根系硝态氮转运蛋白基因和侧根发育特异基因表达量的变化,揭示硝态氮对菊花根系发育的影响及其分子基础,为氮素高效利用的菊花分子育种提供依据。【方法】利用菊花扦插生根苗的水培试验,用10 mmol·L-1 KNO3处理(对照为不含N元素的Hogland营养液)后,分别在第0、1、3、7、14、21和28天观察菊花根系外观形态和解剖结构,测定根系和叶片硝态氮(NO3-)、吲哚-3-乙酸(IAA)和细胞分裂素(CTK)含量,克隆菊花根系硝态氮转运蛋白基因CmNRT1.1、CmNRT2.1、CmNAR2.1和侧根发育特异转录因子基因CmANR1的cDNA保守序列片段,并用实时荧光定量PCR技术检测它们在根系中的相对表达量。【结果】与对照相比,处理的根系总根长、平均直径、总表面积、总体积和根尖数至处理第3天均没有显著差异,但第7天时均显著增加,且随着处理时间的延长,增加的幅度增大。显微观察第28天时的根横切面表明,与对照相比,1级根、2级根和3级根的维管束直径和维管束占根横切面的比值均出现了不同程度的增加。处理的根系和叶片的NO3-含量分别在处理第7天和第14天时达到高峰(峰值分别为0.45和0.35 mg·g-1 FW),之后虽有所回落,但与对照相比始终处于较高水平(对照的根系和叶片硝态氮含量分别保持在0.17—0.27 mg·g-1 FW和0.16—0.22 mg·g-1 FW)。处理的根系、叶片的IAA和CTK含量与对照相比均显著增加,根系IAA和CTK含量高峰在第7天出现,叶片的在第14天出现,而对照的IAA和CTK含量无明显变化。处理的根系硝态氮信号感应和低亲和型转运蛋白基因CmNRT1.1的相对表达量高峰出现在第1天(对照也为第1天);高亲和型硝态氮转运蛋白基因CmNRT2.1和二者的互作蛋白基因CmNAR2.1的相对表达量高峰均出现在第3天(对照在第3天稍微增加后保持相对稳定);菊花侧根发育基因CmANR1的相对表达量在第7天达到高峰(对照为第14天)。硝态氮处理后这4个基因的相对表达量与对照相比始终处于较高水平,表达趋势也相似,都是先升高后降低再保持相对稳定,表明它们均受硝态氮信号诱导。【结论】菊花根系能通过硝态氮转运蛋白基因和侧根发育基因的表达来响应生长介质中的硝态氮信号,进而调控根系构型的改变,来提高菊花根系对硝态氮的吸收和利用。
    食品科学与工程
    基于差异蛋白质组学解析紫色杆菌素抑制结肠癌细胞HT29的作用机制
    刘鹭,芦晶,王莹,逄晓阳,许嫚,张书文,吕加平
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1694-1704.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.015
    摘要 ( 76 )   HTML ( 1 )   PDF (1654KB) ( 338 )   收藏
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    【目的】对紫色杆菌素作用后的结肠癌细胞HT29进行差异蛋白质组学分析,探究其影响的代谢通路,揭示其抑制癌细胞生长的作用机制,为新型抗癌药物的开发提供一定的参考。【方法】以不同剂量的紫色杆菌素处理HT29 24、48、72 h,通过MTT试验以及透射电镜分析其对结肠癌细胞的有效抑制剂量及抑制情况。在此基础上,对提取的3个处理组的蛋白进行同位素标记,利用反相液相色谱(RP-LC)联用串联质谱(AB SCIEX Triple TOF 5600)获得样品中的多肽及其相对丰度信息,通过数据库(NCBI. Human. protein database)搜索比对,鉴定差异表达蛋白。利用GO分析、KEGG信号通路分析,解析紫色杆菌素抑癌作用代谢途径。【结果】紫色杆菌素对HT29的抑制作用呈一定的时间、剂量依赖性。当紫色杆菌素对HT29的抑制率达50%时,仅为阳性药物5-Fu剂量的1/6,具有更明显的抑制效果。电镜下观察显示,随着紫色杆菌素剂量增大,细胞内部线粒体出现空泡结构,质膜出泡;当浓度达30 mg·L-1时,细胞膜消失,染色质边集。通过差异蛋白质组学分析,共鉴定出4 258个蛋白,表达差异在2倍以上的蛋白共为757个。其中高剂量组处理差异蛋白数为492个,低剂量组处理的差异蛋白数为112个,阳性对照组差异蛋白数为336个。KEGG分析显示这些差异蛋白共参与50条信号通路。其中有10条信号通路具有显著性(P<0.05),主要参与核糖体循环途径、三羧酸循环途径和RNA降解途径等。【结论】紫色杆菌素主要通过影响HT29细胞生命活动中的蛋白转录和翻译水平进而发挥抑制作用。
    畜牧·兽医·资源昆虫
    川西北高原2009-2016年牦牛源大肠杆菌耐药性变迁和整合子携带分析
    陈朝喜,贺冬梅,汤承
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1705-1713.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.016
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    【目的】针对大肠杆菌耐药性呈现逐年增加的趋势和牦牛疾病防控中抗菌药物使用存在的问题,本研究对2009-2016年度采自川西北高原地区散养牦牛(包括健康和患病)的粪便、屠宰场宰杀牦牛的胃肠道内容物和病死牦牛的脏器1 908株大肠杆菌进行27种抗菌药物敏感性试验和整合酶基因检测,以了解川西北高原地区牦牛源大肠杆菌耐药性变迁规律和整合子携带情况,为牦牛安全用药提供参考。【方法】按照美国临床和实验室标准协会(NCCLS)推荐的微量肉汤稀释法对分离菌株进行最小抑菌浓度(MIC)测定,利用WHONet 5.6软件包对试验数据进行统计处理分析;采用常规PCR方法扩增Ⅰ类和Ⅱ类整合酶基因以检测分离菌株Ⅰ类和Ⅱ类整合子携带情况。【结果】2009-2016各年度分离的大肠杆菌对27个药物的耐药水平表现出逐年增高的趋势。除了2014-2016年度分离菌株对土霉素的耐药水平和2015-2016年度分离菌株对磺胺类药物的耐药水平超过60.00%外,其他年度分离菌株对其余23个试验药物的耐药水平较低,其中对乙酰甲喹和利福平的耐药率均在30.00%以下,对乙酰甲喹的敏感性高于利福平。不同年份的菌株整合子携带率也不同,788株携带至少一种类型整合子,占41.30%(788/1908),同时携带Ⅰ类整合子和Ⅱ类整合子的菌株共有140株,占7.34%(140/1908)。其中,携带Ⅰ类整合子的菌株共有582株,携带Ⅱ类整合子的菌株共有346株,分别占30.50%(582/1908)和18.13%(346/1908)。【结论】川西北高原地区牦牛源大肠杆菌的耐药性变迁和整合子携带情况分析结果,能够为大肠杆菌的流行病学研究及其防治药物的筛选提供理论依据和试验资料,保证抗菌药物在川西北地区的正确合理应用。
    非致病性大肠杆菌鞭毛蛋白对O型口蹄疫病毒的佐剂效果
    孙小涵,张碧成,张强,何孔旺,张雪寒
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1714-1722.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.017
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    【目的】口蹄疫(foot and mouth disease, FMD)的传染性强,传播广,给世界经济和社会发展带来巨大危害,目前疫苗接种仍是主要而有效的防控手段。以增强口蹄疫疫苗免疫效力为目的,基于国内外对鞭毛蛋白佐剂的深入了解与研究,对非致病性大肠杆菌鞭毛进行修饰,研究鞭毛蛋白(flagellin, F)以及有无LTMT佐剂不同重组鞭毛蛋白对口蹄疫病毒(foot and mouth disease virse, FMDV)的佐剂作用。【方法】通过体外表达获得pCold-F0、pCold-F0-LTMT、pCold-F0NC、pCold-F0NC-LTMT 4种不同重组鞭毛蛋白,用间接ELISA方法检测pCold-F0-LTMT和pCold-F0NC-LTMT蛋白的生物学活性,按照5 μg/只小鼠蛋白量与FMDV灭活抗原混合制备疫苗,同时设置添加或者不添加ISA 206佐剂组,皮下接种Balb/c小鼠,共免疫2次,每次间隔2周。分别于免疫前和免疫后 14、21、28、35和45 d采血并采集小鼠粪便,45 d后取小肠后段,采用阻断ELISA方法检测血清IgG抗体滴度,用间接ELISA方法检测小鼠粪便和肠洗液中特异的分泌性IgA(secretory IgA, SIgA)抗体滴度,以评估免疫效力。【结果】SDS-PAGE 和Western blot分析表明,4种不同重组鞭毛蛋白成功表达。并用GM l-ELISA方法验证了pCold-F0-LTMT和pCold-F0NC-LTMT的生物学活性,融合蛋白F0-LTMT和F0NC-LTMT保留了与GM l结合能力。动物试验结果表明,疫苗经皮下注射接种后,单独口蹄疫抗原组没有产生明显的抗体水平,而鞭毛蛋白佐剂组比单独的口蹄疫抗原组,IgG滴度高,并且产生sIgA抗体滴度更早、更高。此外,LTMT与鞭毛蛋白协同作用能刺激小鼠机体产生更高的IgG和sIgA。在试验中,当鞭毛蛋白与ISA 206佐剂联合使用时,血清中IgG滴度大幅增高,且抗体持续期延长。口蹄疫抗原与ISA 206佐剂和F0NC-LTMT混合使用效果最佳,显示对FMDV的最好保护。【结论】数据表明,黏膜佐剂F0-LTMT发挥双重佐剂活性,皮下注射可显著提高FMDV全身特异性IgG和局部sIgA水平,显示其具有良好的应用前景。
    家蚕表皮蛋白BmCPAP3-G的表达特征及其与几丁质的结合特性
    张薇薇,董照明,张艳,张晓璐,张守亚,赵萍
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1723-1733.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.018
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    【目的】探讨家蚕(Bombyx mori)表皮蛋白BmCPAP3-G的表达特征及与几丁质的结合方式,为家蚕表皮蛋白的功能研究提供依据。【方法】应用生物信息学方法分析家蚕CPAP家族表皮蛋白及BmCPAP3-G的结构域的序列特征;利用原核表达的方法表达BmCPAP3-G的融合蛋白,通过镍柱亲和层析技术纯化可溶性蛋白,利用5800 MALDI-TOF/TOF质谱鉴定正确后进行多克隆抗体制备,并利用几丁质亲和层析技术验证BmCPAP3-G与几丁质的结合;利用半定量RT-PCR和Western blot方法对BmCPAP3-G的组织和时期表达情况进行检测;利用几丁质亲和层析技术探讨体外BmCPAP3-G的结构域与几丁质结合能力强弱的关系。【结果】BmCPAP3-G蛋白具有18个氨基酸组成的信号肽,分子量为27 kD,等电点为4.82,位于第15号染色体上,由3个相同的ChtBD2结构域组成,并且其结构域中的半胱氨酸和芳香族氨基酸的同源性较高;对BmCPAP3-G进行了克隆和原核表达,并利用镍柱亲和层析技术纯化到了较纯的可溶性蛋白,经5800 MALDI-TOF/TOF鉴定正确后制备了其多克隆抗体,通过几丁质亲和层析技术验证了BmCPAP3-G能够与几丁质进行结合;利用半定量RT-PCR和Western blot的方法对BmCPAP3-G的组织和时期表达情况进行检测,发现转录水平和蛋白水平的结果一致,BmCPAP3-G在头和表皮中的表达量较高,在中肠、生殖腺和丝腺中的表达量较低,从表皮和丝腺的时期表达情况分析BmCPAP3-G在4龄眠期的表达量最高,随着5龄期的进行表达量呈逐渐下降的趋势;为了探讨BmCPAP3-G结构域与几丁质结合的关系,对该蛋白的结构域进行原核表达及镍柱亲和层析纯化,成功纯化了有活性的结构域3、结构域1-2、结构域2-3,将这3个结构域进行几丁质亲和层析验证其与几丁质的结合能力,发现它们均能够与几丁质进行结合,但是结合能力有差异,结构域3相比于结构域1-2和结构域2-3的结合能力要弱,即两个结构域比单个结构域与几丁质的结合能力强。【结论】BmCPAP3-G为典型的CPAP家族的表皮蛋白,可能参与几丁质层在眠期的降解再形成过程。BmCPAP3-G单个ChtBD2结构域就能够与几丁质结合,但多个结构域的同时存在加强了其与几丁质的结合能力。
    研究简报
    郁闭柑橘园整形改造对植株冠层生理特性、产量和果实品质的影响
    胡德玉,刘雪峰,何绍兰,谢让金,钱春,吕强,易时来,郑永强,邓烈
    中国农业科学. 2017, 50(9):  1734-1746.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.019
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    【目的】研究郁闭柑橘园整形改造对植株冠层特性、光合特性及营养代谢、产量和果实品质的影响,为柑橘园树体管理和郁闭柑橘园合理改造及航空植保农艺配套等提供依据。【方法】以15年生枳橙砧奥林达夏橙为试验材料,对郁闭植株进行开心形、篱壁形和主干形等树形改造处理(对照植株即CK,不作任何处理),研究树体冠层特性、叶片营养、叶绿素快速荧光、果实品质及单株产量等的变化。【结果】6—9月,各处理植株的叶面积指数、叶倾角均呈不断增大趋势,以开心形的增幅最明显,而散射辐射透过系数、直接辐射透过系数及光合有效辐射则相反;各处理植株冠层特性存在明显差异,冠层透光性为开心形>主干形>篱壁形>CK。各处理植株叶片光合荧光参数Fo、Fm和φDo均显著降低,但不同时段CK处理的Fo和Fm为最大,且显著大于开心形。植株冠层单位叶片有活性反应中心的数量(RC/CSo)、最大光化学效率(φPo)、用于电子传递的量子产额(φEo)、用于还原PSI受体侧末端电子受体的量子产额(φRo)、捕获的能量传递到电子链末端的量子产额(ψRo)、通过电子链传递的能量传递在电子链末端的量子产率(δRo)和光合机构性能(PIabs、PI total)等也呈下降趋势,以CK降幅最大,且显著大于开心形;实施整形改造处理的植株冠层叶片光系统活性、光能利用率及光合机构性能等均明显提高。各处理植株叶片N、P、K和Zn含量几乎均呈下降趋势,而Ca、S、Fe、Mn和Cu均趋于逐渐积累,但所有整形改造处理植株叶片的N、Ca、S和Fe含量均高于CK。开心形、篱壁形、主干形和CK的平均单株产量分别为101.1、69.1、89.11和64.65 kg,果实可溶性固形物含量分别为10.66%、10.62%、10.31%和9.94%。【结论】本试验实施的整形改造处理可明显改善郁闭植株冠层光照条件,提高叶片光合能力,促进叶片中氮素等营养的提升,单株产量明显提高,果实品质得以改善,以开心形处理效果更为显著。