中国农业科学
中国农业科学
 
|  联系我们  |  设为首页  |  加入收藏
 
  1960年创刊,半月刊
ISSN 0578-1752
CN 11-1328/S
邮发代号:2-138
国外代号:BM43
 
在线期刊
iPad移动阅读
当期目录
最新录用
过刊浏览
全年目录
网络预发表
按栏目浏览
摘要点击排行
全文下载排行
 
创刊纪念  
 
友情链接 更多>>
中国农业科学院
中国林业科学院
农科院农业信息研究所
中国科协
 
广告服务 更多>>
本期热点文章
不同氮处理下水稻剑叶叶宽的全基因组关联分析
不同氮效率水稻根系形态和氮素吸收利用与产量的关系
氮钾配施对甘薯光合产物积累及分配的影响
棉花内生蜡状芽孢杆菌YUPP-10对棉花黄萎病的防治作用及机制
山东省辣椒主要病毒种类的分子检测与鉴定
基于产量的渭北旱地小麦施肥评价及减肥潜力分析
当期目录 最新录用 过刊浏览 网络预发表 下载排行 iPad移动阅读
2017年50卷(14) 期   发布日期: 2017-07-16

 
 
  作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
不同氮处理下水稻剑叶叶宽的全基因组关联分析 Hot!
高易宏,燕金香,涂政军,冷语佳,陈龙,黄李超,代丽萍,张光恒,朱丽,胡江,任德勇,郭龙彪,钱前,王丹英,曾大力
2017, 50(14): 2635-2646 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.001
全文: PDF (3769 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】探索水稻剑叶叶宽调控及其对氮肥响应的遗传机理,为氮高效水稻新品种的培育提供新的种质资源和基因标记。【方法】以134份水稻地方种质资源为关联分析材料,通过基因组重测序发掘获得了3 356 591个分布于全基因组的高密度SNP位点(single nucleotide polymorphism,SNP)。在大田栽培条件下,以施氮量为主区,品种为裂区的设计,设计低氮(不施氮肥,N0)、正常氮(纯氮96 kg·hm-2,N1)和高氮(纯氮192 kg·hm-2,N2)3种氮肥处理。于水稻成熟期分别调查水稻剑叶叶宽在低、中、高3种氮肥处理下的表现及响应,结合EMMAX软件计算群体亲缘关系矩阵和EIGENSOFT软件分析群体结构,采用纳入亲缘关系矩阵及群体结构的混合线性模型开展全基因组关联分析。【结果】水稻剑叶叶宽在N0、N1、N2 3种氮肥处理下均呈正态分布,并表现丰富的变异。剑叶叶宽受品种差异及氮水平的影响,且与施氮水平呈显著正相关。在N0、N1、N2氮处理下共检测到14个与剑叶叶宽显著相关的SNP位点。其中,低氮处理下检测到的SNP位点的最小等位基因频率均大于0.46,表明此类SNP在关联群体中广泛存在;中氮和高氮水平下检测到的SNP位点的最小等位基因频率均较小,是一类较为稀有的SNP位点。位于第12染色体上的一个SNP(chr12:15 066 507)位点在正常氮及高氮处理下均被检测到,在高氮处理下还检测到的另一显著性位点,其候选区间内包含一候选基因LOC_Os12g25660,该基因与业已报道的叶宽性状相关基因OsBR6ox同属于细胞色素P450家族。根据不同氮处理下剑叶叶宽的响应,鉴定出20与低氮响应有关的SNP位点,8个位点与高氮响应有关。其中与高氮响应的显著性位点中,位于第1染色体显著性峰候选区间包含业已克隆的与氮素利用相关的基因OsATG7。【结论】通过全基因组关联分析共检测到42个与剑叶叶宽及其在不同氮处理下叶宽响应相关的显著性关联位点。
小麦氮素利用效率的基因型差异及相关特性分析
徐晴,许甫超,董静,董建辉,秦丹丹,鲁梦莹,李梅芳
2017, 50(14): 2647-2657 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.002
全文: PDF (533 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】对长江中下游麦区小麦种质进行氮素利用效率基因型差异分析,明确不同种质材料的氮素利用特性,为小麦氮素高效育种及相关分子机理研究奠定基础,同时探讨氮素利用效率与不同生育期性状的相关关系,为建立小麦氮素高效利用的评价指标提供参考。【方法】大田条件下,设置低氮(纯氮62.55 kg·hm-2)和正常氮(纯氮187.5 kg·hm-2)2种氮素水平,以主要来自于长江中下游麦区不同时期的小麦种质118份为材料进行氮素利用效率基因型差异分析,通过对苗期地上部干重、分蘖数、叶绿素含量;花期地上部干重、植株氮素浓度、氮素积累量;灌浆期旗叶叶绿素含量;成熟期籽粒产量、茎秆重、籽粒氮素浓度、茎秆氮素浓度、籽粒与茎秆氮素积累量、穗数、穗粒数、千粒重、收获指数和氮素收获指数等22个性状的测定与计算,研究氮素利用效率与不同性状之间的相关关系,并根据材料的氮素利用效率差异对不同种质材料进行划分。【结果】供试小麦材料在2种氮素水平下,各研究性状均存在较大的差异。相关性分析显示植株成熟期茎秆重、地上部生物学产量、收获指数、穗数、植株花期生物学产量、成熟期籽粒氮素积累量、茎秆氮素积累量、氮素收获指数和花期氮素积累量均与籽粒产量呈显著正相关关系;植株氮素生理利用率除了与氮素收获指数显著正相关外,与茎秆重、穗数、籽粒和茎秆氮素浓度及氮素积累量均显著负相关。根据2种氮素水平下产量,供试材料被划分为双高效型、双低效型、高氮高效型和低氮高效型。双高效型和高氮高效型材料对增施氮素反应更为敏感。低氮高效型材料灌浆期旗叶叶绿素含量显著高于其他3种类型,说明氮素胁迫条件下,旗叶持绿性有助于提高植株氮素利用效率。【结论】供试小麦材料氮素利用效率在不同氮素水平下差异显著。不同氮效类型小麦材料对氮素响应不同,高氮高效型对氮素反应敏感,适合于高氮种植;双高效型和低氮高效材料具有耐贫瘠的能力,是氮素高效育种的优质材料。在2种氮素水平下,除了植株成熟期及花期地上部干重、植株氮素积累量等常规指标外,植株穗数也可作为小麦氮素高效利用的评价指标。
基于地统计分析方法的谷子种质资源品质与农艺相关性状的空间分区研究
陈彦清,曹永生,陈丽娜,方沩
2017, 50(14): 2658-2669 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.003
全文: PDF (6109 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】分析中国谷子资源相关农艺及品质性状的空间分布特点,掌握相关性状在空间上的总体质量分布,提高对谷子资源的宏观认知和有效保护及高效利用。【方法】本研究从地理空间的角度出发,利用空间插值、空间聚类等方法研究了谷子资源的相关性状的空间分布规律。首先对谷子资源的目标性状值进行插值,然后将全国网格化数据与插值数据进行分区统计,利用统计后的网格数据进行优化热点分析形成目标性状的空间分区数据,进而寻找目标性状对应的高值、随机值和低值区域。【结果】谷子资源在全国的分布上来说,粗蛋白含量平均值为(13.98±1.23)%,变幅在10.47%—17.33%,变异系数为8.80%;粗脂肪含量平均值为(4.01±0.38)%,变幅在3.08%—5.47%,变异系数为9.48%,单株粒重平均值为(10.39±4.13)g,变幅在1.65—29.30g,变异系数为39.75%;生育期平均值为(111.46±10.94)d,变幅在79.15—150.43 d,变异系数为9.81%。从区域聚集分布上来说,粗蛋白含量低值区、随机值区和高值区的平均值分别为(12.80±0.70)%、(13.98±0.39)%和(15.24±0.42)%,变幅分别在10.47%—14.90%、12.72%—15.30%和13.61%—17.33%,变异系数分别为5.47%、2.79%和2.76%;粗脂肪含量低值区、随机值区和高值区的平均值分别为(3.69±0.13)%、(3.99±0.16)%和(4.41±0.26)%,变幅分别为3.11%—4.39%、3.08%—4.48%和3.57%—5.47%,变异系数分别为3.52%、4.01%和5.89%;单株粒重低值区、随机值区和高值区的平均值分别为(6.49±1.84)g、(10.51±1.49)g和(14.44±2.88)g,变幅分别为(1.65—13.38)、(5.42—16.54)和(7.63—29.30)g,变异系数分别为23.73%、14.18%和19.94%;生育期低值区、随机值区和高值区的平均值分别为(99.58±6.64)d、(111.89±2.99)d和(121.17±6.04)d,变幅分别为(79.15—116.81)d、(99.53—124.44)d和(108.34—150.43)d,变异系数分别为6.67%、2.67%和4.98%。【结论】谷子资源粗蛋白含量高值区内部差异最小,主要集中在新疆和黑龙江省东北部,低值区内部差异最大,主要在中部和东部,高低值区间存在随机值过度地带,呈现两侧向中间越来越小的分布趋势;粗脂肪含量高值区内部差异最大,主要集中在中部地区,低值区内部差异最小,主要分布在新疆和东北部分地区,呈现中间向两侧越来越小的趋势分布,且分区相对不规整;单株粒重的随机值区内部差异最小,高值区内部差异最大,宁夏、山西、陕西等地属于单株粒重高值区,黑龙江、浙江、内蒙北部、安徽南部以及西南大部分地区,均属单株粒重低值区;生育期的随机值区内部差异最小,低值区内部差异最大,东北大部分地区、西北和西南部分地区生育期较长,河南、山东、河北等谷子夏播期的地区生育期较短。
大豆响应高温胁迫的生理和分子遗传机理研究现状与展望
李佳佳,郑双雨,孙根楼,张文明,王晓波,邱丽娟
2017, 50(14): 2670-2682 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.004
全文: PDF (474 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
大豆是重要的经济作物,是植物油脂和蛋白质的重要来源。近年来,因全球气候变化引起的高温胁迫频发,危及到大豆生长的各个时期,成为制约大豆产量和品质的重要因素之一。为了揭示大豆耐高温性的遗传机理,建立综合高效大豆耐高温评价体系,促进大豆耐高温特性的遗传改良,现对大豆响应高温胁迫的生理生化基础和分子调控机制进行综述。相较于适温条件,高温胁迫可使大豆植株发生叶片增厚、气孔导度下降、细胞膜透性增加、细胞微观组织结构受损以及渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白)含量变化和抗氧化防御系统关键酶活性丧失等生理异常反应,导致植株光合、蒸腾和呼吸作用及物质含量等一系列生理生化过程紊乱。高温胁迫还造成大豆花粉形态异常,绒毡层细胞结构松散、空泡化和自溶化,花粉活力及其萌发率明显下降,花粉败育率增高,致使大豆结荚率和结实率显著降低,进而影响大豆籽粒的正常发育、蛋白的积累和产量形成等,最终导致减产;高温胁迫对大豆籽粒外观品质性状也能造成一定损伤,进而对其经济价值带来不利影响。高温胁迫从转录、翻译和代谢水平影响大豆正常的生理代谢调控。目前,已通过高通量测序等方法鉴定出多个与大豆高温胁迫响应相关的转录因子、蛋白及代谢产物,但与水稻、拟南芥的研究相比仍存在较大差距;初步建立了以花粉活力和多项生理指标为基础的大豆耐高温鉴定方法,但在生产上尚缺乏系统高效耐高温评价体系,耐高温大豆育种工作进展缓慢。国内在大豆耐高温预防措施、耐高温综合评鉴体系建立、优异耐高温大豆种质资源筛选及耐高温关键功能基因挖掘等方面仍然存在挑战。为应对极端生态环境给大豆生产造成的不利影响,未来应通过建立综合高效大豆耐高温评价技术体系,提高大豆优异种质资源鉴定水平,重点解析大豆耐高温的分子遗传机理、挖掘耐高温关键基因,结合常规育种和分子育种技术培育综合性状优异的耐高温大豆新品种,以实现大豆品种耐高温性与高产、优质的统一。
  耕作栽培·生理生化·农业信息技术
不同氮效率水稻根系形态和氮素吸收利用与产量的关系 Hot!
李娜,杨志远,代邹,孙永健,徐徽,何艳,严田蓉,蒋明金,郭长春,王春雨,马均
2017, 50(14): 2683-2695 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.005
全文: PDF (402 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】探究不同氮效率水稻根系形态和氮素吸收利用与产量关系的规律,明确水稻高产根系形态特征,提出相应的水氮优化管理措施。【方法】2013年以氮高效品种川农优498和氮低效品种川优6203为试验材料,进行不同穗肥运筹比例的裂区试验;2014年以相同试验材料进行穴苗数和促花肥、保花肥配比的裂裂区试验;2015年以氮高效品种德香4103和氮低效品种宜香3724为试验材料,进行水分管理方式和氮肥施用模式的裂裂区试验;分别以上述3个大田试验获得的产量、根系形态及氮素吸收利用相关指标为样本,通过计算方差膨胀因子诊断变量间存在的多重共线性关系。在多重共线性严重的情况下,运用岭回归分析研究根系形态、氮素吸收利用和产量三者之间的关系。基于这些关系在年度间的重演性,确定其中普遍存在的共性规律。【结果】(1)氮高效品种拔节期、抽穗期及成熟期的氮素积累量、氮素干物质生产效率和干物重与产量岭回归方程的决定系数范围分别为0.0219—0.3961、0.0452—0.1379和0.0914—0.6694,氮低效品种分别为0.0084—0.6190、0.1224—0.4341和0.0818—0.4881,产量与氮素吸收利用的关系年度间重演性较差,无明显共性规律;以根干重、不定根数量、长度、表面积、体积、粗分枝根长度、表面积、体积以及细分枝根长度、表面积、体积11项根系形态指标为自变量,氮素积累量、氮素干物质生产效率和干物重三者分别为因变量进行岭回归分析,氮高效品种的回归方程决定系数范围分别为0.0527—0.2728、0.0653—0.3139和0.0714—0.3158,氮低效品种分别为0.0607—0.5040、0.0555—0.4411和0.0724—0.5449,氮素吸收利用与根系形态的关系规律年度间存在较大差异;2013—2015年,氮高效和氮低效品种抽穗期根系形态与产量岭回归方程的决定系数均超过0.8,P<0.001,表明抽穗期根系形态对产量具有显著影响是共性规律。(2)在以抽穗期根系形态指标为自变量,产量为因变量的岭回归方程中,氮高效品种的粗分枝根长度标准回归系数最高,对产量影响最大;对氮低效品种而言,细分枝根表面积的增加对产量提高最有利。(3)常规施氮量(150 kg·hm-2)下,优化施肥模式为穗肥占比40%,且保花肥的比例达到或超过50%,其结合交替灌溉,有利于优化根系形态;SPAD指导施肥模式下,施氮量较优化施肥减少(由150 kg·hm-2降为120 kg·hm-2),采用常规灌溉比交替灌溉更有利于根系形态优化。【结论】水稻抽穗期根系形态与产量关系极为密切,合理的水氮管理措施能够优化根系形态提高产量。常规灌溉结合SPAD指导施肥或交替灌溉结合优化施肥均有利于氮高效品种抽穗期粗分枝根长度的增长和氮低效品种细分枝根表面积的增大,最终提高产量。
AMF与隔根对紫色土上玉米||大豆种间氮竞争的影响
赵乾旭,史静,夏运生,张乃明,宁东卫,岳献荣,杨海宏
2017, 50(14): 2696-2705 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.006
全文: PDF (577 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】旨在探究紫色土上接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)和不同间作模式对玉米(Zea mays L.)和大豆(Glycine max L.)作物种间相对竞争能力及氮(N)营养竞争比率的影响,为AMF调控菌根作物间的养分资源利用和竞争作用提供科学依据。【方法】论文通过温室内盆栽试验,设置3种不同间作模式(不分隔、尼龙网分隔、塑料布分隔)和不同AMF处理(不接种(NM)、接种Glomus etunicatum (G.e)),分析比较了玉米和大豆植株生长和氮营养状况,量化AMF和间作模式对玉米和大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率的影响。【结果】相同间作条件下,玉米始终具有较强的竞争优势,大豆处于竞争劣势,其中G.e不分隔处理下,玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率最大。无论接种与否,玉米植物氮含量、氮吸收量和根系生物量在3种间作模式下均表现为不分隔模式>尼龙网分隔模式>塑料布分隔模式,大豆恰恰表现出相反的趋势。与NM处理相比,接种AMF显著提高玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率,其中,不分隔模式下,玉米地上部和根系生物量分别增加20.48%和23.50%,玉米地上部和根系氮吸收量分别提高64.20%和37.60%。对于根际土壤碱解氮而言,G.e-不分隔处理显著提高了玉米和大豆植物对土壤有效氮的吸收,而显著降低了其根际土壤碱解氮含量,减少了土壤碱解氮残留。【结论】不同间作模式下的玉米和大豆竞争能力有所不同,但玉米对氮的竞争能力始终大于大豆,且外源AMF也显著提高了玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率。表明AMF在调控间作植物间的资源利用和维持农田作物多样性方面具有重要的生态学意义。
氮钾配施对甘薯光合产物积累及分配的影响 Hot!
汪顺义,刘庆,史衍玺,李欢
2017, 50(14): 2706-2716 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.007
全文: PDF (426 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】探讨氮钾配施对甘薯光合产物转移分配的影响及其生理机制。【方法】开展两年田间试验,设CK(不施肥)、单独施氮(75 kg N·hm-2)、单独施钾(150 kg K2O·hm-2)和氮钾配施(75 kg N·hm-2+ 150 kg K2O·hm-2)4个处理,在生长前期(40 d)和薯块膨大期(100 d)分别进行13C叶片标记。测定了功能叶13C积累量和分配率、蔗糖合成酶(SS)和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性、叶绿素荧光和光合特性、干物质积累和产量等指标,并进行逐步回归分析、通径分析和RDA分析。【结果】与单独施氮和单独施钾相比,氮钾配施处理2014和2015年分别增产7.9%—10.1%和9.3%—10.7%。双因素分析表明,氮钾配施对甘薯产量的增加呈显著的正交互效应,其中,2014年交互效应值为0.95 t·hm-2,2015年交互效应值为1.35 t·hm-2。在生长前期和薯块膨大期,与氮、钾处理相比,氮钾配施处理显著提高了甘薯功能叶光合及叶绿素荧光特性,从而促进了两关键生长期光合产物的积累。其中CO2同化速率对应的量子产额(ΦCO2)提高27.1%—39.7%,净光合速率(Pn)提高9.1%—20.2%,甘薯地上部和地下部13C总积累量提高26.3%—42.2%。氮钾配施条件下光合产物分配在两生长期内存在差异。生长前期,氮钾配施处理通过提高叶片SS和SPS酶活性,显著提高了地上部13C分配率(达60.7%)(P<0.05),促进光合产物在源器官分配;薯块膨大期,氮钾配施处理显著提高块根中SS和SPS酶活性,光合产物在库-源器官膨压差的作用下由地上部向地下部转运,显著提高13C向块根分配(13C分配率为71.6%,P<0.05)。逐步回归分析表明,SS和SPS酶活性、光合特性和叶绿素荧光特性是调控甘薯光合产物分配的关键指标(R1=0.954,R2=0.912);通径分析表明,生长前期氮钾配施对甘薯13C分配的影响直接作用系数较大的是PnFv/Fm和SS;薯块膨大期氮钾配施对甘薯13C分配的影响直接作用系数较大的是PnΦPSⅡ和SPS。【结论】生长前期,氮钾配施处理通过提高PnFv/Fm和SS促进光合产物在地上部积累,实现“建源”,而薯块膨大期主要提高Pn、ΦPSⅡ和SPS促进光合产物由地上部向地下部转运,兼顾“促流”和“扩库”,氮钾协同最终提高了甘薯产量。
  植物保护
棉花内生蜡状芽孢杆菌YUPP-10对棉花黄萎病的防治作用及机制 Hot!
周京龙,冯自力,冯鸿杰,李云卿,袁媛,李志芳,魏锋,师勇强,赵丽红,孙正祥,朱荷琴,周燚
2017, 50(14): 2717-2727 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.008
全文: PDF (1770 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】棉花黄萎病(Verticillium wilt)是世界性难以防治的病害,筛选有效的生防微生物资源成为解决棉花黄萎病的重要途径之一,本研究旨在分离一株高效拮抗细菌,并明确其防治机理,为生物防治棉花黄萎病提供技术支持。【方法】用葡甘聚糖作为碳源筛选一株能够降解β-1,4糖苷键的棉花内生细菌YUPP-10,通过平板对峙培养、平板对扣培养和悬滴法等测定YUPP-10对大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)菌丝生长和孢子萌发的抑制效果;用YUPP-10无菌滤液培养大丽轮枝菌微菌核,检测其对微菌核萌发的影响;利用基质接种法进行盆栽试验探究其对棉花黄萎病的防治效果;通过胚根、叶片接种病原菌,木质化和活性氧爆发研究YUPP-10诱导抗病能力;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测防御相关基因的表达。【结果】成功获取一株蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)YUPP-10,其整体代谢产物在7 d时对大丽轮枝菌的抑菌带宽为0.73 cm,挥发性代谢产物在10 d时对大丽轮枝菌菌落的抑制率为77.03%;YUPP-10无菌培养液对大丽轮枝菌孢子和菌核萌发的抑制率分别为17.22%—71.25%和10.69%—26.62%,且抑制率与无菌滤液的浓度呈正相关。在用YUPP-10玉米蛭石培养物拌土处理的盆栽试验中,其对棉花黄萎病的最高防效达到80.60%。诱导抗性试验发现YUPP-10诱导了胚根和叶片抗大丽轮枝菌的侵染,诱导了细胞木质化和活性氧的爆发。qRT-PCR检测结果显示YUPP-10成功激活了苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、几丁质酶(CHI)和病程相关基因(PR10)的表达,对大丽轮枝菌在棉花体内的扩散和生长起到了抑制作用。【结论】YUPP-10通过直接抑制病原菌的生长,同时诱导植物防御反应来抵抗病原菌的侵染和扩展,其具有良好的应用前景。
山东省辣椒主要病毒种类的分子检测与鉴定 Hot!
王少立,谭玮萍,杨园园,代惠洁,孙晓辉,乔宁,竺晓平
2017, 50(14): 2728-2738 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.009
全文: PDF (542 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】鉴定山东省辣椒上的主要病毒种类,明确该地区辣椒上的主要病毒病原。【方法】2014—2015年,在山东省临沂、日照、青岛、烟台、潍坊、淄博、济宁、菏泽、聊城、德州共10个市(区)采集253份疑似感病的辣椒植株叶片,提取叶片总RNA和总DNA,利用双生病毒的通用引物(PA/PB)、马铃薯卷叶病毒属通用引物(POL-F/POL-R)及已报道侵染辣椒的主要病毒的检测引物对样品进行PCR、RT-PCR分子检测与鉴定,将扩增得到的目的条带经凝胶回收试剂盒回收纯化后连接到pMD18-T载体上,再送至公司进行克隆测序。分别将所得的PMMoV、PeVYV和BWYV序列在NCBI上利用BLAST进行检索,利用DNAStar软件中的Megalign将所得序列与GenBank中已登录的世界各地有代表性的序列进行同源性比对,利用软件MEGA 5.05的Clustal W法进行多序列比对分析以及邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统进化树,系统进化树中各分支置信度(Bootstrap)进行1 000次重复分析。【结果】 PMMoV、CMV总检出率分别为61.66%、60.08%;TMGMV、BBWV-2、BWYV、TMV发生也比较普遍,检出率为41.90%、34.78%、33.20%和24.90%;PCV-2、ToMV、TYLCV、PVY、MABYV、PeVYV、PCV-1、ChiVMV、AMV发生侵染现象较少,检出率分别为11.86%、9.88%、9.09%、6.72%、5.53%、3.56%、3.16%、0.79%和0.40%;未检测到CaCV、PSV、ChiRSV、TSWV和ToMMV。通过对病毒复合侵染现象进行分析发现,病毒复合侵染率高达89.92%,其中3种病毒复合侵染现象最多,所占比例达28.63%,4种病毒复合侵染率为25.00%,2种病毒复合侵染率为21.77%,5种病毒复合侵染率为13.31%,一个辣椒样品最多可同时感染6种病毒,侵染率为1.21%;对山东省10个地区的辣椒病毒检测,结果表明在辣椒上检出病毒种类最多的为临沂、济宁,检测到12种病毒,其次是烟台、聊城,检测到11种病毒,潍坊、菏泽检测到9种病毒,青岛、德州检测到8种病毒,日照检测到7种病毒,淄博检测到6种病毒,日照地区辣椒病毒复合侵染率最高,为100%,菏泽地区复合侵染率最低,为69.23%。分别根据PMMoV的部分CP基因序列、PeVYV部分RdRp、CP、MP基因序列以及BWYV部分CP、MP基因序列构建系统发育树,结果表明本研究PMMoV山东分离物SD60与中国贵州分离物的亲缘关系最近,PeVYV山东分离物SDRZ31-1与意大利IT83分离物的亲缘关系最近,BWYV山东分离物SD与韩国分离物LS的亲缘关系最近。【结论】在山东省采集的253份辣椒样品可被15种病毒侵染,PMMoV、CMV为主要病毒种类;在山东新检测到的病毒有MABYV、PeVYV、BWYV、PCV-1和PCV-2;明确了山东省主要辣椒产区病毒病发生情况以及病毒种类的主次关系。
界面聚合制备乙草胺微胶囊及其杂草控制效果和环境残留
蓝月,胡月,王琰,郭艳珍,赵恒科,何林,钱坤
2017, 50(14): 2739-2747 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.010
全文: PDF (1015 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】通过界面聚合法制备乙草胺微胶囊(MC),研究乙草胺微胶囊与控制效果和环境残留药量之间的相互关系。【方法】以苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯为油溶性单体、与乙草胺混合得到油相,双丙酮丙烯酰胺为水溶性单体,聚氧乙烯山梨醇酐硬脂酸酯为乳化剂,在水包油乳液中通过界面聚合方法制备得到乙草胺微胶囊。通过场发射扫描电镜、动态光散射、红外光谱等手段对乙草胺微胶囊形态结构、粒径分布、表面化学基团等性能和结构进行表征。同时,通过对乙草胺微胶囊释放动力学性能、乙草胺释放后在土壤中的残留动态以及对杂草的防效等的研究,探讨其释放机制、环境行为和防治效果之间的关系。【结果】乙草胺微胶囊呈球状,平均粒径为1.552 μm,负载效率为60%,配方中乙草胺的含量为20%。在室内搅拌速度为100 r/min,温度20—45℃下保持pH为7.0时,第5天乙草胺的累积释放率约为50%—70%,在第10天为60%—90%,第30天为80%—100%。在保持温度恒定(25℃),搅拌速度为100 r/min的条件下,在5.0—9.0的pH范围内,乙草胺的累积释放率在第5天为60%—70%,在第10天从<70%增至接近80%,在第30天为约80%,在第40天接近100%。乙草胺微胶囊的释放速度随着温度和pH的增加而加快。禾本科杂草和总杂草防治效果在第20天分别为80.2%—95.4%和67.8%—82.1%,第40天为82.2%—92.4%和70.2%—80.9%,第60天为87.0%—97.2%和62.6%—91.3%。 在第60天的鲜重防效分别为90.1%—98.0%和70.3%—88.7%。对于常规乙草胺乳油(EC)制剂来说,对禾本科杂草和总杂草防治效力第20天分别为80.4%—90.2%和54.8%—76.1%,第40天为83.0%—91.2%和61.4%—79.8%,第60天分别为81.1%—88.3%和71.2%—84.0%,在第60天的鲜重防效分别为80.3%—83.4%和65.9%—74.0%。在大田试验中,土壤中乙草胺的残留量随时间延长逐渐降低,乙草胺微胶囊的活性成分含量高于乙草胺乳油,这确保乙草胺微胶囊延长了防治时间,增强了防治效果。【结论】微胶囊载药系统可延伸到其他亲脂性农药制备中。与乳油相比,农药微胶囊可以有效提高对杂草的控制效力,减少除草剂的喷用量,减轻因为大量施药对环境造成的压力。
  土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
长期秸秆还田对白浆土物理性质及水稻产量的影响
王秋菊,常本超,张劲松,韩东来,隋玉刚,陈海龙,杨兴玉,王雪冬,焦峰,常本超,新家宪,刘峰
2017, 50(14): 2748-2757 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.011
全文: PDF (690 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】明确长期秸秆还田对白浆土土壤物理性质及水稻产量的影响。【方法】开展秸秆还田长期定位试验。试验设置4个处理,分别为对照(CK),单施秸秆(S),秸秆+化肥(SNPK),单施化肥(NPK)。在2005年后连年处理,并于试验处理前和2010年、2015年试验处理期间调查土壤容重、硬度、孔隙、三相组成以及水稻产量。【结果】白浆土长期秸秆还田有利于水稻产量提高,10年产量平均,秸秆还田配施肥料处理水稻产量比对照和秸秆单独还田处理增产275.70%和133.23%,比单施化肥处理增产14.17%。秸秆还田处理水稻产量在还田第5—10年平均产量比第1—5年有增加趋势;长期秸秆还田可以改善土壤物理性质,降低土壤容重、硬度,还田10年后,秸秆还田配施化肥处理土壤容重低于化肥单施、秸秆单施及对照处理,SNPK处理0—20、20—30 cm土层土壤容重与对照相比分别降低6.34%和10.00%,与还田5年后同类处理相比仍呈下降趋势;秸秆还田配施化肥处理土壤硬度10年后在10、20、30 cm土层与处理前相比分别降低为26.87%、5.68%和4.62%,在20—30 cm土层与对照相比差异显著,还田10年与5年后相比有下降趋势,其他处理变化不明显;还田5年后,秸秆还田配施化肥处理在0—20、20—30、30—40 cm土层土壤固相比例与对照相比分别下降8.82%、8.36%和3.65%,还田10年后分别下降10.87%、10.61%和4.67%,10年后要比5年后下降幅度大,秸秆还田配施化肥比秸秆单施和化肥单施处理下降幅度大;长期秸秆还田可以增加土壤有效孔隙的数量,在处理间和年限间差异极显著,还田10年后,在0—20、20—30、30—40 cm土层秸秆还田配施化肥土壤有效孔隙比对照增加28.86%、63.85%和23.40%,在20—30 cm和30—40 cm土层比化肥单施增加12.55%和62.96%,在0—20、20—30、30—40cm土层比秸秆单施增加19.68%、56.52%和24.46%;与还田5年后相比,土壤有效孔隙度均呈现增加的趋势。【结论】长期秸秆还田可以改善白浆土不良物理性状,降低白浆层的容重、硬度,增加土壤总孔隙度和有效孔隙的比例,提高水稻产量。秸秆还田年限越长改善土壤不良物理性质效果越明显。单独进行秸秆还田改善土壤效果不明显,秸秆还田配施肥料处理效果明显;在不同处理上,秸秆还田配施化肥处理既有改土效果,又可提高水稻产量,而单施化肥和单独秸秆还田均达不到此类效果。
基于产量的渭北旱地小麦施肥评价及减肥潜力分析 Hot!
曹寒冰,王朝辉,赵护兵,马小龙,佘旭,张璐,蒲岳建,杨珍珍,吕辉,师渊超,杜明叶
2017, 50(14): 2758-2768 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.012
全文: PDF (1335 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
目的】明确小农户经营模式下小麦施肥现状,为实现旱地小麦稳产增产和养分高效利用提供依据。【方法】通过连续5年对渭北旱地1 261个农户的养分管理调研,以维持旱地小麦可持续生产为出发点,基于小麦产量确定的养分需求量,评价农户施肥量,分析农户施肥的问题及减肥潜力。【结果】调研农户小麦籽粒产量介于750—9 000 kg·hm-2,平均4 243 kg·hm-2,属于低产(<2 640 kg·hm-2),偏低(2 640—3 780 kg·hm-2),中产(3 780—4 920 kg·hm-2),偏高(4 920—6 060 kg·hm-2),高产(>6 060 kg·hm-2)等级的农户依次占22.0%,22.2%,19.3%,22.8%,13.6%。农户氮肥用量介于33—454 kg N·hm-2,平均188 kg N·hm-2;磷肥介于0—435 kg P2O5·hm-2,平均125 kg P2O5·hm-2;钾肥介于0—201 kg K2O·hm-2,平均19 kg K2O·hm-2,农户的施氮、磷和钾量均与小麦产量无显著相关关系。从低产到高产,施氮过量(偏高+很高)的农户比例逐渐降低,由97.8%降低到18.0%;而施氮不足(偏低+很低)的农户逐渐增多,由0.7%增加到45.9%。与氮肥类似,随着产量水平提高,施磷过量的农户比例也逐渐降低,但降低幅度小,由99.3%仅降低到70.9%,即过量施磷普遍存在。与氮、磷不同,在各产量水平下至少有60%的农户施钾不足。因此,在低产、产量偏低水平,重点是施氮量偏高或很高的农户需减肥,减幅在24—144 kg N·hm-228%—73%氮肥;在中产、偏高和高产水平,既有减肥,也有增肥,减肥的重点是施氮量偏高或很高的农户,减幅在50—181 kg N·hm-226%—51%氮肥,增肥的重点是施氮量偏低或很低的农户,增幅在38—134 kg Nhm-241%—345%氮肥。针对农户普遍施磷过量的问题,在不同产量水平,施磷量偏高的农户应减少7—31 kg P2O5·hm-223%—33%的磷肥投入;施磷很高的农户应减少85—118 kg P2O5·hm-261%—85%的磷肥投入。由于钾肥用量普遍不足,施钾很低或不施的农户首先应改变不施钾肥的习惯,根据不同产量水平施用钾肥13—50 kg K2O·hm-2;施钾偏低的农户,应增加7—18 kg K2O·hm-235%—78%的钾肥。【结论】相比于传统的施肥评价中用统一的施肥量标准去评价不同产量水平的农户施肥,本文提出了基于产量的农户施肥评价和减肥潜力分析方法,适于目前中国小农户农田经营模式,可以客观、准确认识目前农户随意和过量施肥的问题,为进行有效调控施肥提供依据。
北疆膜下滴灌玉米年际需水量及耗水规律
翟超,周和平,赵健
2017, 50(14): 2769-2780 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.013
全文: PDF (737 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】探索新疆天山北部准噶尔盆地南缘区膜下滴灌玉米年际需水量、气象因素、水分生产率、作物系数以及生长、生理动态等变化特征,为调整区域作物种植结构,高效节水提供理论依据。【方法】在新疆灌溉中心试验站,通过2013—2015年3年的旱棚灌溉试验,分析4种不同灌水定额300、375、450、525 m3·hm-2(分别用T1、T2、T3、T4表示)玉米年际内和年际间耗水规律、作物系数及生长、生理指标变化,采用相关分析方法,探明各气象因素与玉米需水量的相关关系,确定影响玉米需水量变化的主要气象因素。【结果】年际内各处理玉米总耗水量、生育阶段耗水量随灌水量增加而增大,2013年各处理总耗水量为202.69、243.22、317.70、366.99 mm;2014年各处理总耗水量为293.81、372.18、466.69、537.13 mm;2015年各处理总耗水量为326.84、401.31、490.76、569.33 mm。年际间,2015年度各处理总耗水量比2014年多5.66%、4.90%、7.26%、10.11%,比2013年多35.54%、35.26%、39.39%、37.98%;2014年度各处理总耗水量比2013年多31.68%、31.92%、34.65%、31.01%。2015年平均温度比前两年高2.6%—3.3%,有效降雨高30.4%—31.2%,相对湿度高11.5%—12.5%。平均温度对玉米播种至灌浆生长期需水量影响突出,线性回归方程的决定系数均达到0.98。玉米产量随灌水量的增加呈先增后减趋势,经优化分析玉米生育期灌水量为3 570—6 370 m3·hm-2,产量可达13 061—14 929 kg·hm-2。水分生产率随灌水量增加而降低,变幅5.92—1.75 kg·m-3之间。随着灌水定额增加而增大,作物系数在0.51—1.18之间变化,3年内作物系数在灌浆—成熟阶段最大,其值为1.01,播种—出苗作物系数最小,其值为0.33。【结论】年际内玉米各处理总耗水量差异显著,各生育阶段耗水量在拔节—抽雄、抽雄—灌浆、灌浆—成熟阶段差异显著。年际间各处理总耗水量变化差异显著,各处理生育阶段耗水量在抽雄—灌浆、灌浆—成熟阶段差异显著。气象因素中平均温度、有效降雨、相对湿度呈逐年增长趋势,太阳辐射、风速、平均温度与需水量成正相关,相对湿度与需水量成负相关。在出苗—拔节阶段,主要气象影响因素是太阳辐射和风速;在拔节—抽雄阶段,主要气象影响因素是相对湿度和平均温度;在抽雄—灌浆阶段,主要气象影响因素是平均温度。平均温度对玉米生育阶段需水量影响最大。玉米产量与全生育期灌水量成二次抛物线关系。玉米作物系数全生育期呈现单峰值变化,峰值出现在抽雄—灌浆期。生育期内玉米株高随灌水量增大而增加,全生育期呈单峰变化,峰值在抽雄期。叶面积指数峰值出现在灌浆期,叶绿素峰值出现在抽雄期。
  园艺
茄萼花色苷合成相关基因DFR和MYB克隆及表达分析
王海竹,曲红云,周婷婷,徐启江
2017, 50(14): 2781-2792 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.014
全文: PDF (6004 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】花色苷是一类通过类黄酮途径合成的水溶性次生代谢产物,既能使植物的不同器官呈现红、紫、蓝等颜色,还有利于人体健康。紫茄富含花色苷,但是有关茄萼花色苷生物合成的分子机制还不是很清楚。本研究旨在通过克隆茄萼花色苷合成相关基因DFR和MYB,测定其在不同发育时期不同颜色茄萼中的表达量,探究DFR和MYB在茄萼花色苷合成中的作用。【方法】选用绿萼和紫萼长茄(Solanum melongena L.)果萼为试材,测定不同pH条件下茄萼花色苷含量;通过RACE方法分离克隆DFR和MYB cDNA全长序列,分析DFR和MYB的保守结构域及序列特征;分别对DFR和MYB及其同源蛋白序列进行系统进化分析,构建系统进化树来进一步分析鉴定基因;使用ExPASy网站提供的在线分析软件SOPMA预测蛋白质二级结构;利用实时荧光定量PCR方法检测目的基因在不同发育阶段果萼中的表达情况。【结果】从绿萼和紫萼长茄果萼中克隆了DFR和MYB片段,分别命名为ouSmDFR、dongSmDFR和ouSmMYB、dongSmMYB,GenBank登录号分别为:KX224250、KX224251和KX224253、KX224254。ouSmDFR和dongSmDFR全长分别为1 285 bp和1 249 bp,开放阅读框为858 bp和864 bp,分别编码285个和287个氨基酸;ouSmMYB和dongSmMYB全长分别为969 bp和959 bp,开放阅读框均为462 bp,编码153个氨基酸。蛋白质二级结构分析表明α-螺旋和无规则卷曲均为两个DFR蛋白和两个MYB蛋白的主要二级结构元件。序列比对表明DFR蛋白具有NADPH结构域(NADPH binding domain)和底物特异性结合结构域(Substrate specific binding domain),属于NADB-Rossmann超基因家族;MYB蛋白属于R2R3-MYB转录因子,具有R2、R3两个MYB结构域和bHLH结合域。ouSmDFR和dongSmDFR与StDFR和SlDFR具有相对较高的同源性;ouSmMYB和dongSmMYB与EsMYB同源性较高。花色苷含量测定显示,紫萼果茄萼花色苷含量较高且随着果实的发育成熟而逐渐增加;而绿萼茄萼几乎检测不到花色苷。荧光实时定量PCR分析表明,DFR和MYB在紫萼长茄果萼中表达量均远高于绿萼长茄;从初蕾期到盛花期,紫萼长茄果萼中DFR和MYB表达量逐渐升高,而绿萼长茄则几乎没有变化,与两个品种茄萼颜色变化相一致。【结论】ouSmDFR和dongSmDFR属于NADB-Rossmann超基因家族,ouSmMYB和dongSmMYB为典型R2R3-MYB转录因子,DFR和MYB在紫萼长茄果萼中表达明显高于绿萼长茄。推测DFR和MYB在茄萼呈色中发挥作用,并且参与花色苷生物合成。
‘嘎啦’苹果花药培养种质创新
温鑫,邓舒,张春芬,侯丽媛,石江鹏,聂园军,肖蓉,秦永军,曹秋芬
2017, 50(14): 2793-2806 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.015
全文: PDF (3015 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】单倍体花药离体培养是农作物包括果树育种中种质资源创新的最有效方法之一,苹果是染色体高度杂合且自交不亲和树种之一。在当前苹果主栽品种中,‘嘎啦’具有早熟、丰产、稳产、多抗的优良性状,是苹果育种的重要种质资源之一。花药单倍体育种也是苹果新品种培育的重要手段。本研究通过‘嘎啦’苹果花药培养诱导胚状体并获得纯合再生植株,为创制新的纯合体种质资源,加速苹果新品种培育进程提供材料。【方法】采集‘嘎啦’苹果单核靠边期到双核早期的花药(未开放的花蕾), 低温处理后进行离体培养,经胚状体诱导,分化培养形成再生苗,再经生根培养获得花药再生植株。之后利用FACS流式细胞仪对再生植株进行倍性分析。取再生植株叶片分离DNA,选用80个来源于苹果HIDRAS数据库的SSR标记对所有植株进行PCR扩增,经过凝胶电泳和荧光毛细管电泳鉴定再生植株纯合基因型。移栽成活后,对每个再生株系进行形态学特征观察及统计分析。【结果】过去3年中,共接种的74 200个‘嘎啦’花药,从未被污染的5万多个花药中成功诱导形成386个胚状体(胚状体诱导率0.7%),经分化培养获得64株再生苗(植株再生率16.6%),最终经生根培养、移栽获得30个成活再生株系。其中包括28个二倍体株系,1个单倍体株系和1个四倍体株系。SSR标记用于纯合性鉴定,PAGE结果表明再生株系均为花粉(小孢子)单倍体细胞来源。为了鉴定这些再生植株基因型,从80个SSR中筛选出17个SSR标记(其余SSR标记不具有多态性或带型杂乱)对所获得的30个再生株系进行基因型鉴定。17个SSR标记所对应的PCR扩增物能有效区分鉴定不同再生植株基因型。继代培养60 d后的形态学观察显示不同再生株系的株高、叶长、叶宽等特征差异明显。不同二倍体纯合植株的植物学特征也存在差异:Gala 5植株相对较高,叶基变宽,叶尖渐尖;Gala 7叶片变小、变厚,叶柄变短且基部宽大,叶色深且有很强的光泽度;Gala 18叶片较小,叶数较多。纯合二倍体再生植株长势弱于‘嘎啦’杂合供体,但强于单倍体和纯合四倍体。【结论】采用优化花药培养技术,成功获得了一批苹果纯合体再生植株种质并建立了SSR标记鉴定体系。这些新的种质很大程度丰富了苹果育种亲本种质资源,为挖掘‘嘎啦’苹果优良性状基因提供了重要材料,为后期的田间性状筛选,杂交育种奠定了基础。
不同苹果品种果实矿质元素含量的因子分析和聚类分析
匡立学,聂继云,李志霞,关棣锴,毋永龙,闫震,程杨
2017, 50(14): 2807-2815 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.016
全文: PDF (409 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】研究不同苹果品种果实矿质元素含量特征,为苹果营养功能评价、苹果消费以及苹果育种亲本选择等提供科学依据。【方法】以125个品种的苹果果实为试材,测定K、P、Mg、Ca、Zn、Cu和Mn 7种矿质元素指标,应用因子分析和聚类分析对矿质元素含量进行分析。【结果】7种矿质元素的平均含量由高到低依次为:K(1 112.72 mg·kg-1)>P(119.59 mg·kg-1)>Mg(65.69 mg·kg-1)>Ca(56.96 mg·kg-1)>Zn(0.69 mg·kg-1)>Cu(0.66 mg·kg-1)>Mn(0.63 mg·kg-1),变异系数范围为19.4%(Mg)—43.9%(Cu)。K、P、Mg、Ca之间存在显著差异(P<0.05),Zn、Cu、Mn之间差异不显著。K-S检验表明7种矿质元素含量均服从正态分布。因子分析结果表明,苹果的特征矿质元素为Cu、K、Mg、P和Mn,提取的4个公因子累积方差贡献率为86.30%,因子1(F1)主要综合了Cu、K、Mg、P 4种矿质元素的信息,得分排名前3位的苹果品种依次为‘秋锦’‘五月’‘国庆’;F2代表Mn元素,排名前3位的苹果品种依次为‘斯塔克矮生’‘春香’和‘黄魁’;F3代表Zn元素信息,排名前3位的苹果品种依次为‘燕山红’‘Szampion’和‘4-23’;F4代表Ca的信息,排名前3位的苹果品种依次为‘新倭锦’‘伏锦’和‘太平洋玫瑰’。综合得分排名前5名的苹果品种由高到低依次为‘秋锦’‘五月’‘新国光’‘北斗’‘长红’。聚类分析将125个苹果品种分为5类,第1类包含9个苹果品种,这些苹果品种Ca很高;第2类包含28个苹果品种,Cu含量较高;第3类包含23个苹果品种,这些苹果品种Zn含量较高;第4类包含44个品种,这些苹果品种Ca、Cu、K、Mg、P、Zn含量均很低;第5类包含21个样品,这些苹果品种K、Mg、Mn、P含量均较高,Zn含量较低。【结论】苹果中K、Mg、Cu、P两两之间分别呈极显著正相关,相关系数均在0.5以上。Cu、K、Mg、P和Mn是苹果的特征矿质元素。不同品种苹果间7种矿质元素的组成存在差异,可分为5类,即高钙品种、高铜品种、高锌品种、高钾镁锰磷品种和低矿质元素品种。
  畜牧·兽医·资源昆虫
山羊早期胎儿组织TET1与Wnt通路基因的表达变化及其相关性
谭强,罗南剑,张艳丽,安炳星,陈秋羊,赵永聚
2017, 50(14): 2816-2825 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.017
全文: PDF (410 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】通过检测TET1和Wnt信号通路相关基因以及DKK家族基因在山羊胎儿发育早期的表达变化,分析TET1与Wnt通路基因的相关性,为TET1调控山羊胎儿发育研究提供理论依据。【方法】选取12只健康大足黑山羊母羊,自然发情后与同一只种公羊自然交配。采用剖腹产手术的方法,分别获得妊娠20、25、30、60和90d的胎儿,对胎儿的生长指标(体重、体长)进行统计,并采集了60和90d胎儿的组织器官样品(心、肝、肺、肾、脑、皮肤),通过Real-time PCR(RT-PCR)检测各样品中TET1基因,DKK家族基因(DKK1、DKK2、DKK3)和Wnt家族基因(Wnt2、Wnt2b、Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt7b、Wnt16)的相对表达量。利用SPSS软件分析山羊胎儿发育早期不同阶段TET1与WNT信号通路相关基因相关性以及基因表达显著性(P<0.05)。【结果】山羊妊娠早期胎儿生长在60d后有显著变化。荧光定量检测结果表明,TET1基因表达随妊娠天数的增加呈上升趋势。Wnt家族基因在山羊胎儿发育中都检测到表达(Wnt2,-2b,-4,-5a,-5b,-7b,-16)。其中,Wnt2和Wnt7b表达量随胎儿发育逐渐增高;Wnt2b、Wnt5a、Wnt5b、Wnt7b在妊娠30 d时有显著高表达(P<0.05);Wnt4在胎儿发育20 d时表达显著(P<0.05);Wnt16基因在妊娠25 d有显著高表达(P<0.05)。DKK家族基因表达检测结果显示,DKK1在胎儿发育早期阶段都有表达,DKK2/3在妊娠初期表达量较低,后期表达增高。通过组织中基因表达检测显示,TET1在90d胎儿肝、肺、肾和脑中的表达水平相比于60d胎儿组织升高,肝中表达量显著(P<0.05)。Wnt家族基因Wnt2在组织器官中有相对活跃的表达,妊娠90d胎儿肺中表达量极显著(P<0.01);Wnt16基因在胎儿皮肤组织中表达显著(P<0.05),且维持在一个较高的水平;Wnt5a和Wnt7b在肾中表达显著(P<0.05),其他Wnt基因在组织中都有表达。相关性分析显示,胎儿生长指标(体重、体长)变化与TET1的表达呈极显著正相关(P<0.01);TET1在胎儿发育早期的表达与Wnt2、Wnt7b、Wnt16呈现正相关,与Wnt2b、Wnt4、Wnt5a、Wnt5b呈负相关,其中与Wnt5b呈显著负相关(P<0.05),与Wnt7b呈极显著正相关(P<0.01)。Wnt通路基因之间也有相互关系,Wnt2与Wnt4呈极显著负相关(P<0.01)。Wnt2与Wnt7b,Wnt2b与Wnt5a、Wnt5b,Wnt5a与Wnt5b呈极显著正相关(P<0.01)。Wnt4与Wnt5a呈显著正相关(P<0.05)。【结论】获得了TET1与Wnt基因在山羊胎儿发育早期的表达模式,并进行了相关性分析,填补了这些基因在山羊方面的研究空白;TET1与Wnt基因对山羊胎儿早期的发育和组织的形成是一个动态的调控变化过程;TET1基因表达与部分Wnt基因呈现显著正相关,部分呈现显著负相关;Wnt通路基因之间表达量呈现一定的相关性。这些数据为TET1与Wnt分子调控山羊早期胎儿发育的机制深入研究提供了参考。
基于表达谱芯片挖掘鸡骨骼肌不同类型肌纤维的差异表达基因
束婧婷,姬改革,单艳菊,章明,肖芹,屠云洁,盛中伟,张笛,邹剑敏
2017, 50(14): 2826-2836 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.018
全文: PDF (711 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】肌纤维类型的差异是直接影响肌肉生长发育和肉品质的重要因素,红肌纤维比例高的肌肉肉品质要显著优于白肌纤维比例高的肌肉,然而,目前对于鸡骨骼肌纤维类型形成及转换的分子调控机制尚不明确。本究以中国优良的地方品种清远麻鸡为研究对象,首次对其骨骼肌中不同类型肌肉的转录组差异进行了研究,以期挖掘在鸡肌纤维生成和类型转换中发挥调控作用的关键因子。【方法】采用Agilent鸡全基因组表达谱芯片对清远麻鸡骨骼肌表型差异较大的比目鱼肌和趾长伸肌中与肌纤维类型组成和转换相关的候选基因进行系统筛查,采用荧光定量PCR对芯片筛选出的差异表达基因进行验证,采用慢病毒质粒包装系统构建特异靶向鸡PPARGC1A基因的RNA干扰慢病毒载体进行基因功能研究。【结果】芯片结果共发现差异倍数在2倍及以上的基因1 224个(P<0.05, FC≥2),以趾长伸肌作为参照,比目鱼肌中上调基因为654个,下调基因为570个,尽管芯片和荧光定量PCR两种方法得出的差异倍数并不完全一致,但所选基因的表达趋势是一致的,表明芯片结果是可靠的。对差异表达基因进行GO(GO ontology)功能分类,共发现了74个显著性GO,主要分为生物学过程、分子功能和细胞组分等3大类。基于KEGG Pathway分析发现,一些已知的与肌纤维类型转换、肌肉发育以及脂质代谢相关的信号通路在两种类型的肌肉中被显著富集。综合差异基因的GO、KEGG Pathway和共表达网络分析,推测PRKAG3, ATP2A2以及PPARGC1A可能是与肌纤维类型性状紧密关联的关键基因。进一步对PPARGC1A基因进行功能研究发现,PPARGC1A基因的敲低,引起了PPP3CA,MEF2C以及SM等慢肌纤维标志基因以及与肌纤维发育与转换相关基因表达水平的显著降低,而快肌纤维标志基因FWM的表达水平则显著上升。【结论】揭示了鸡红肌和白肌两种不同类型肌肉间的转录组差异,证明了PPARGC1A基因能够与钙离子信号通路相关基因协同从而在鸡肌纤维类型组成和转换中发挥着重要作用,从而为中国地方鸡肉品质性状的遗传改良提供一定的理论依据。
家蚕碱性磷酸酶原核表达纯化、结构与活性分析
何华伟,王叶菁,侯丽,李瑜,位曙光,赵朋,蒋文超,赵萍
2017, 50(14): 2837-2850 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.019
全文: PDF (3712 KB)  ( 2 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)是生物体内磷酸代谢的关键调控酶。不同物种ALP的性质与其生理功能密切相关。研究家蚕(Bombyx mori)ALP(BmALP)的性质和结构,为揭示ALP在昆虫体内的生理功能和调控机制提供依据。【方法】取5龄3 d家蚕中肠组织,利用Trizol法提取总RNA,然后以其为模板反转录合成cDNA。以家蚕中肠cDNA为模板,利用Primer Premier 6.0软件分别设计上下游引物,通过PCR克隆BmALP。将BmALP与不同的表达载体分别进行双酶切,然后连接并转化表达菌株,利用大肠杆菌表达重组蛋白。比较不同表达载体在上清中的表达情况,选择可溶性重组蛋白表达最好的载体,利用Origami B (DE3)细胞大量表达重组蛋白,借助Ni-NTA亲和层析纯化重组的His-Trx-BmALP蛋白,然后加入Prescission蛋白酶在4℃酶切20 h,再次利用Ni-NTA亲和层析去除融合标签His-Trx。利用凝胶过滤层析分析BmALP分子量及其在溶液中的状态,利用圆二色光谱研究BmALP的二级结构及其随温度的变化。通过酶活分析研究BmALP的最适pH、最适温度、Km、结构稳定性及金属离子对其酶学活性的影响。【结果】从家蚕中肠组织提取了总RNA,反转录合成了cDNA,并以该cDNA为模板成功克隆了BmALP。分别构建了BmALP的pSKB2、ppSUMO和pET32M.3C 3种表达载体。表达分析发现,pET32M.3C载体有助于重组的融合蛋白His-Trx-BmALP以可溶性蛋白的形式在细胞裂解后的上清液中表达,然后利用pET32M.3C载体大量表达重组蛋白,并通过Ni-NTA亲和层析纯化获得了可溶性的His-Trx-BmALP。加入Prescission蛋白酶酶切,再次通过Ni-NTA亲和层析去除了融合标签His-Trx。凝胶过滤分析显示BmALP在溶液中形成稳定的二聚体结构。圆二色光谱研究表明BmALP包含有α-螺旋结构,其含量随温度的升高逐渐减少。酶活分析揭示BmALP的最适pH和最适温度分别为 11.0和45℃。测定BmALP的Km值为1.40 mmol·L-1。在10℃处理2 h后,BmALP的残余活性最高;35℃处理2 h后,其活性完全丧失。Mg2+和Zn2+促进了BmALP催化反应的进行,其最适浓度分别为40和5 mmol·L-1。在20 mmol·L-1浓度范围内,Cu2+激活了BmALP活性,其中10 mmol·L-1时激活效果最好,浓度超过20 mmol·L-1时,Cu2+则抑制了BmALP活性。【结论】克隆了家蚕碱性磷酸酶基因BmALP,表达纯化了BmALP蛋白并分析了其结构和性质,为深入研究其结构和功能打下了基础。
Scientia Agricultura Sinica
作者投稿查稿系统
专家审稿登录
编委审稿登录
主编审稿登录
编辑办公登录
 
  编辑部公告 更多>>
 
  论文推荐 更多>>
 
  其它刊物 更多>>
 
 
版权所有 © 2014 《中国农业科学》 编辑部
地址: 北京市中关村南大街12号 邮政编码:100081   电话:86-010-82109808 E-mail: zgnykx@caas.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发