中国农业科学
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  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
 
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芝麻栽培种与野生种(Sesamum indicatum)杂种F1的获得及特性鉴定
小麦分蘖期冻害后增施恢复肥的产量挽回效应及其生理机制
山西省植物病原镰孢菌种群分布及遗传变异分析
覆膜条件下对AquaCrop模型冬小麦生长动态和土壤水分模拟效果的评价分析
采前乙酰水杨酸处理对厚皮甜瓜果实后熟及软化的影响
慢病毒介导小鼠 K26/KAP26.1 基因过表达对相关基因的调控作用
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2017年50卷(10) 期   发布日期: 2017-05-16

 
 
  作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
水稻耐盐性和耐碱性相关性状的QTL定位及环境互作分析
梁银培,孙健,索艺宁,刘化龙,王敬国,郑洪亮,孙晓雪,邹德堂
2017, 50(10): 1747-1762 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.001
全文: PDF (1462 KB)  ( 33 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的变化规律,寻找耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应。揭示单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重在盐、碱胁迫下的遗传机制,为水稻耐盐碱性分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以东农425和长白10号杂交得到的重组自交系为材料,构建包含120个SSR标记的遗传连锁图。以浓度6 ds·m-1的NaCl水溶液,pH9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2014年和2015年盐、碱胁迫和自然条件下水稻的单株有效穗数、结实率、千粒重和单株穗重分别采用2种作图方法同时定位研究,即完备区间作图法进行加性QTL定位和混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性QTL与环境互作联合分析。【结果】2014年和2015年碱胁迫条件下与盐胁迫条件下各性状表型值相比,耐碱相关性状降低较明显,表明水稻对碱胁迫更为敏感,碱胁迫更大程度地限制了高产和稳产。并且2年的碱胁迫条件下各性状与盐胁迫条件下各性状均未表现出显著相关性。水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。运用ICIM共检测到61个水稻耐盐碱相关性状加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。运用MCIM在6个环境下进行加性及环境互作效应的联合定位分析,共检测到17个加性QTL存在环境互作效应,分布在第1、3、5、7、8、9、11和12染色体上。其中,运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下2年重复检测到qPN1-1,仅在碱胁迫下2年重复检测到qPN11-2,同时在盐胁迫和碱胁迫条件下2年重复检测到qPN3-3,在盐胁迫与自然条件比值下2年重复检测到qRPN1-1,仅在自然条件下2年重复检测到qGW7和同时在盐、碱胁迫和自然条件下2年重复检测到qPW11均被MCIM检测到。qPW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%—20.13%。运用MCIM对水稻耐盐碱相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析,共检测到13对上位性QTL与环境发生互作效应。检测到2对有关单株有效穗数的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下单株有效穗数的上位性QTL与环境互作;检测到2对有关结实率的上位性QTL与环境互作,检测到2对胁迫与自然条件比值下结实率的上位性QTL与环境互作;检测到1对有关千粒重的上位性QTL与环境互作,检测到1对胁迫与自然条件比值下千粒重的上位性QTL与环境互作;检测到3对有关单株穗重的上位性QTL与环境互作。【结论】盐胁迫和碱胁迫都能影响水稻的产量相关性状,但二者是性质有所差别的2种胁迫,碱胁迫破坏更强,降低产量更明显。
芝麻栽培种与野生种(Sesamum indicatum)杂种F1的获得及特性鉴定 Hot!
杨敏敏,刘红艳,周婷,瞿洪浩,杨远霄,魏鑫,左阳,赵应忠
2017, 50(10): 1763-1771 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.002
全文: PDF (3334 KB)  ( 11 ) | HTML (1 KB) 
摘要

【目的】通过远缘杂交获得芝麻栽培种与野生种的杂交后代,改良芝麻栽培种对茎点枯病的抗性。【方法】对野芝3号(S. indicatum)(P3)和芝麻栽培种中芝14P1)、中芝14同源四倍体(P2)进行正反种间杂交,通过幼胚培养技术获得杂种F1植株。首先利用SSR分子标记、细胞学、形态学方法进行后代真实性鉴定,筛选出真杂种。后对种间杂交的3个亲本(野芝3号、中芝14及其同源四倍体)以及杂种后代F1株系进行茎点枯病人工接种鉴定。【结果】种间正反交组合后代的幼胚成苗率有明显差异,在接种的773个幼胚中,有155个幼胚发育成苗,平均幼胚成苗率为20.05%种间正交组合(P3×P1P3×P2分别为32.75%21.11%),高于反交组合(P1×P3P2×P3分别为8.84%13.41%)。说明亲本的基因型在很大程度上影响远缘杂交的成苗率。P3×P1 P1×P3组合F1植株染色体数目为42条;P3×P2P2×P3 组合F1染色体数目为55条,正反交杂种F1株系大部分花粉粒形态独特,形状规则但多无内含物,为高度不育类型;部分F1株系有少量的可育花粉,为部分不育型。选用多态性较好的HS142引物在亲本中芝14中能清晰的扩增出2条特异性条带(约460500 bp),在野芝3号则扩增出1条特异性条带(约380 bp)。然后对12个后代进行鉴定,其中有10个杂种F1植株同时具有3条父、母本特异条带,另2株仅出现母本或父本带为假杂种。以高抗种质野芝3号为母本的种间杂交P3×P1P3×P2后代染病的病斑长度分别为9.356.65 cm,反交组合后代的病斑长度分别为9.908.90 cm;所有杂交组合的后代对茎点枯病抗性均高于其栽培种亲本(P1 14.30 cmP2 11.46 cm),但低于野生种亲本(P3 4.80 cm)。【结论】通过种间杂交结合幼胚培养可以筛选出茎点枯病抗性明显高于芝麻栽培亲本的新种质。

拟南芥开花抑制因子TFL1与GRFs蛋白的相互作用
袁敏,邢继红,王莉,葛伟娜,郭棣,张岚
2017, 50(10): 1772-1780 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.003
全文: PDF (2437 KB)  ( 9 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】研究拟南芥开花抑制因子TFL1与2个GRFs家族成员GRF4和GRF7之间的互作关系,为进一步解析TFL1抑制植物开花的分子机制奠定基础。【方法】以拟南芥cDNA作为模板,利用基因特异性引物,克隆TFL1、GRF4和GRF7,分别连接入门载体pCR8,经菌落PCR扩增和测序鉴定分别获得这3个基因的入门载体TFL1-pCR8、GRF4-pCR8和GRF7-pCR8。利用LR重组的方法将上述3个入门载体分别与目标载体pGADT7和pGBKT7重组获得酵母双杂交试验载体TFL1-BD、GRF4-AD和GRF7-AD。将TFL1-BD载体分别与GRF4-AD或GRF7-AD载体共同转化酵母感受态细胞,于双缺(-Leu/-Trp)培养基上30℃培养2—3 d直至长出酵母克隆,选取合适大小的酵母菌落转移到双缺(-Leu/-Trp)和四缺(-Leu/-Trp/-His/-Ade)缺陷培养基上,通过观察酵母菌落的生长情况判断TFL1与GRFs之间的互作关系。利用LR重组的方法将上述3个入门载体分别与目标载体px-nYFP和px-cYFP重组获得TFL1-nYFP、TFL1-cYFP、GRFs-nYFP、GRFs-cYFP双分子荧光互补试验载体,并分别转化农杆菌感受态细胞。将转化TFL1-nYFP或TFL1-cYFP载体的农杆菌分别与转化GRFs-nYFP或GRFs-cYFP载体的农杆菌共注射烟草叶片,培养48 h后在荧光共聚焦显微镜下观察烟草细胞中YFP荧光的表达情况。通过YFP荧光信号的有无来判断TFL1与GRFs之间的互作关系。【结果】成功克隆到拟南芥中的3个基因,分别是534 bp的TFL1、888 bp的GRF4和798 bp的GRF7,并分别获得其入门载体(TFL1-pCR8、GRF4-pCR8和GRF7-pCR8)、酵母双杂交试验载体(TFL1-BD、GRF4-AD和GRF7-AD)和双分子荧光互补试验载体(TFL1-nYFP、TFL1-cYFP、GRFs-nYFP和GRFs-cYFP)。在酵母双杂交试验中,相较于阴性对照组,共同转化TFL1-BD与GRFs载体的酵母菌落在双缺(-Leu/-Trp)和四缺(-Leu/-Trp/-His/-Ade)培养基上都生长较好,结果表明TFL1与GRF4、GRF7在酵母中直接相互作用。在双分子荧光互补试验中,相较于阴性对照组,将转化TFL1-cYFP载体的农杆菌与转化GRFs-nYFP载体的农杆菌共注射烟草细胞之后均在烟草细胞核内产生较强的YFP荧光信号;与此同时,将转化TFL1-nYFP载体的农杆菌与转化GRFs-cYFP载体的农杆菌共注射烟草细胞之后同样在烟草细胞核内产生较强的YFP荧光信号。结果表明,TFL1与GRF4、GRF7在烟草中直接相互作用。【结论】拟南芥开花抑制因子TFL1与GRFs家族的2个成员GRF4和GRF7均直接相互作用。
  耕作栽培·生理生化·农业信息技术
小麦分蘖期冻害后增施恢复肥的产量挽回效应及其生理机制 Hot!
李春燕,杨景,张玉雪,姚梦浩,朱新开,郭文善
2017, 50(10): 1781-1791 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.004
全文: PDF (448 KB)  ( 15 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】小麦越冬期低温冻害时有发生,影响产量形成,而前人关于越冬期冻害的补救措施报道较少,因此研究分蘖期受冻小麦施用恢复肥挽回产量的效应,探明增施尿素恢复产量的生理原因,可为小麦抗逆栽培提供理论依据。【方法】试验选用小麦品种扬麦16,利用人工智能控温室,设置昼夜温度-2℃/-6℃(2012年)和-2℃/-8℃(2013年),分别处理24、48、72 h,处理结束后5 d调查植株冻害指数。随后一次性增施恢复肥尿素(N 46%)75、150 kg·hm-2(2012)和75、120、180 kg·hm-2(2013)补救,增施尿素后10、20、30 d取主茎展二叶,测定可溶性糖、游离脯氨酸和内源激素含量变化,成熟期测量株高并收获籽粒测产。【结果】分蘖期低温胁迫后扬麦16受冻指数随着胁迫时间的延长由0.2上升到0.5左右。施肥补救后10 d,所有处理植株可溶性糖、游离脯氨酸以及脱落酸(ABA)和玉米素核甘(ZR)含量随胁迫时间延长呈增加趋势,不施肥处理显著高于施恢复肥处理,相同处理时段,随恢复肥施用量增加上述指标呈下降趋势,赤霉素(GA3)含量呈相反变化趋势;增施尿素后20 d,施肥处理可溶性糖和游离脯氨酸含量、ABA和ZR含量较不施肥处理快速下降,GA3含量上升;施肥后30 d,各低温处理的渗透调节物质和内源激素含量已恢复至接近自然对照水平。随低温处理时间延长,小麦产量、基部Ⅰ、Ⅱ节间长度及株高降低,相同处理时段内,基部节间长度、株高及产量恢复和挽回效应随恢复肥施用量增加而提高。【结论】分蘖期受冻小麦根据受冻指数及时适量施用恢复肥能明显缓解低温伤害,表现为植株渗透调节物质含量下降以及激素更趋于平衡,促进新生分蘖发生和基部Ⅰ、Ⅱ节间伸长,一定程度上挽回了产量的损失。研究兼顾产量挽回效应和氮肥偏生产力,提出分蘖期受冻指数为0.2左右的轻度冻害推荐施尿素75 kg·hm-2,受冻指数0.36左右的中度冻害推荐施尿素120 kg·hm-2,受冻指数0.5左右的重度冻害推荐施尿素180 kg·hm-2
一种基于趋势单产和遥感修正模型的混合估产模型
陈昌为,朱秀芳,蔡毅,郭航
2017, 50(10): 1792-1801 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.005
全文: PDF (952 KB)  ( 13 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】在分析国内外农作物估产方法的相关研究进展基础上,将传统统计估产方法和遥感估产方法相结合,提出一种新的混合估产模型。【方法】该模型由趋势单产、遥感修正单产和随机误差项三部分组成,其中趋势单产利用历史长时间序列的单产统计数据,通过多项式回归的方法结合ARIMA模型修正得到,遥感修正单产利用3个作物关键生育期NDVI和实测单产多元回归得到。为验证所提出估产方法的可行性和精度,利用2015年冬小麦关键生育期的三景环境卫星遥感影像和冬小麦实测地块单产数据以及近30年(1985—2014年)北京市各区县的冬小麦单产数据,对2015年的北京市的冬小麦单产进行估算,与真实值(2015年单产统计数据)对比。【结果】混合估产模型对北京市的冬小麦单产预测精度达到98.7%,各区县估产精度均超过90%,除房山(90.3%)外,各县单产预测相对精度均超过95%;传统趋势单产模型对北京市的冬小麦单产预测精度达到94.75%,但在区县尺度上,传统估产模型预测精度较低,对房山区的估产精度不足80%; 引入ARIMA模型可以提高传统趋势单产模型的精度。修正后的趋势单产模型冬小麦单产预测精度平均提高了1.59%。本文建立的遥感修正模型,利用三景遥感影像修正结果最优,此方法使冬小麦估产精度整体提升3.55%,尤其是房山、平谷等区县,精度明显提升。【结论】该模型在市级尺度和县级尺度上预测冬小麦单产均取得较高精度,充分考虑冬小麦时间尺度和空间尺度上的变化,对农作物估产有一定的指导意义。
  植物保护
山西省植物病原镰孢菌种群分布及遗传变异分析 Hot!
王琳,李新凤,徐玉梅,畅引东,王建明
2017, 50(10): 1802-1816 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.006
全文: PDF (2941 KB)  ( 9 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】通过对镰孢菌(Fusarium)ITS、EF-1α和β-tubulin 3个基因序列比较分析,筛选适合于镰孢菌种类鉴定的基因序列,并以此序列分析山西省植物病原镰孢菌种群分布及遗传变异情况。【方法】从2013—2015年在山西省11市28县(区)采集分离的625株镰孢菌菌株中选取形态学清晰的菌株进行ITS、EF-1α和β-tubulin基因序列联合分析,运用Sequencher软件对序列进行拼接和校对,将测序结果与NCBI及FUSARIUM-ID数据库中所有已公布的序列进行BLAST分析,结合下载概念清晰或标准种序列,运用ClustalX和GelDoc软件进行序列对齐和编辑,运用MEGA、Excel、DNAstar和TaxonGap软件分析镰孢菌种内种间遗传变异情况,从ITS、EF-1α和β-tubulin中筛选适合镰孢菌种类鉴定的基因序列,并以此序列分析山西省镰孢菌的种群分布特点等。【结果】在3个候选基因序列中,EF-1α基因序列是最适用于镰孢菌种类鉴定的基因序列,其种间平均遗传距离分别是种内平均遗传距离的24倍,种内差异小于种间差异的种的数量最多,达到供试种的73%,物种鉴定准确率最强,达到87%。基于EF-1α基因片段的系统发育分析结果表明,在供试的27种镰孢菌中,有22种表现出单系性,相同种的不同菌株以较高支持率聚成独立支。在27种镰孢菌中,F. oxysporum是山西省镰孢菌的优势种,分离频率最高(22.1%),且分布最广,在23个县(区)均有分布;其次是F. solani(13.8%),在14个县(区)有分布。从不同地区镰孢菌的种群结构及分布来看,运城、临汾、忻州、长治、吕梁、晋中和太原均以F. oxysporum为优势种,朔州以F. lateritium为优势种,大同以F. solani为优势种,晋城以F. verticillioides为优势种,阳泉以F. incarnatum为优势种;其中晋中和忻州的镰孢菌种类最丰富,临汾次之,朔州最少。从不同寄主镰孢菌的种群结构及分布来看,番茄上镰孢菌的种类最多(15种),其次是马铃薯(13种)和大豆(12种);番茄、黄瓜、西瓜、马铃薯、茄子、西葫芦和甘蓝,均以F. oxysporum为优势种,大豆和玉米以F. verticillioides为优势种,小麦以F. avenaceumF. graminearum为优势种。【结论】镰孢菌种内种间存在丰富的遗传变异,其中EF-1α基因序列的遗传变异最适用于镰孢菌种类的鉴定,但形态学种和系统发育学种不完全吻合。F. oxysporum是山西省镰孢菌的优势种,不同地区、不同寄主上镰孢菌种群存在明显的遗传分化;研究结果可为镰孢菌的分类鉴定、DNA条形码筛选、检验检疫及其综合防治提供理论依据。
飞蝗内表皮蛋白基因LmAbd-5的表达与功能分析
赵小明,贾盼,勾昕,刘卫敏,马恩波,张建珍
2017, 50(10): 1817-1826 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.007
全文: PDF (2143 KB)  ( 9 ) | HTML (1 KB) 
摘要
【目的】基于飞蝗(Locusta migratoria)转录组数据库获得内表皮蛋白(endocuticle structural glycoprotein)基因LmAbd-5的cDNA序列,分析该基因的序列特征和mRNA表达特性,采用RNAi方法分析其生物学功能,探讨其在飞蝗表皮形成中的作用,为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】采用生物信息学方法搜索飞蝗转录组数据库,获得LmAbd-5 cDNA全长序列并克隆验证;采用SignalP在线软件分析蛋白的信号肽,利用SMART网站预测其功能域,使用MEGA 7.0软件中neighbor-joining(NJ)方法,与其他昆虫同源序列进行聚类分析;采用reverse-transcription quantitative PCR(RT-qPCR)方法检测LmAbd-5在飞蝗5龄第2天若虫不同组织部位和5龄不同发育时期体壁组织中的表达情况,揭示其组织和时期表达模式;采用RNA干扰(RNAi)技术及透射电镜技术(TEM)观察沉默LmAbd-5后对飞蝗生长发育和表皮结构的影响。【结果】通过搜索得到LmAbd-5 cDNA全长序列并进行了克隆和测序验证,获得520 bp全长cDNA序列,其中ORF为303 bp;基因结构分析显示该基因含有3个外显子;功能域分析发现其含有1个信号肽和1个几丁质结合域(chitin binding domain 4,ChtBD4),与沙漠蝗、白蚁、赤拟谷盗等的Abd-5结构类似;BLAST分析结果表明Abd-5在昆虫中高度保守,飞蝗与沙漠蝗Abd-5序列一致度高达81%;对其保守基序进行WebLogo分析发现LmAbd-5属于表皮蛋白CPR家族中的RR-1亚类;聚类分析结果显示,LmAbd-5与沙漠蝗和白蚁的Abd-5显示出较近的亲缘关系;RT-qPCR结果显示LmAbd-5在前肠、后肠、气管和体壁等由外胚层形成的组织中高表达,而在胃盲囊、中肠、马氏管、脂肪体和翅芽中低表达或不表达;不同时期表达分析发现,LmAbd-5在4龄若虫蜕皮后0—72 h(5龄早期)具有高表达,其中蜕皮后72 h时达到最大表达量,随后表达量急剧降低(96—168 h),其表达时期与内表皮形成时间一致;采用RNAi技术分析该基因的生物学功能,对5龄第2天若虫分别注射等量的dsLmAbd-5和dsGFP(对照),发现注射dsLmAbd-5的5龄若虫和对照组相同,均可正常蜕皮,发育至成虫第2天目的基因表达量显著降低,但未出现肉眼可见的异常表型。分别取成虫第2天处理组和对照组成虫表皮进行超微结构观察,发现与对照组相比,处理组成虫内表皮片层结构较为疏松,导致内表皮片层变厚,最终表现为整个内表皮变厚。【结论】根据转录组数据库分析获得1个CPR家族表皮蛋白LmAbd-5,该蛋白含有1个信号肽和1个几丁质结合域ChtBD4,属于RR-1亚类;LmAbd-5主要在外胚层起源的组织中高表达,沉默LmAbd-5后飞蝗没有肉眼可见的表型,但超微结构分析发现其参与飞蝗内表皮片层结构的形成。
  土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
生物质炭特性及施用管理措施对作物产量影响的整合分析
肖婧,徐虎,蔡岸冬,黄敏,张琪,孙楠,张文菊,徐明岗
2017, 50(10): 1827-1837 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.008
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摘要
【目的】大量研究表明农田施用具有特殊理化性质的生物质炭对作物产量具有显著影响,采用大样本统计方法量化生物质炭自身特性及施用管理措施对作物产量的影响程度。【方法】通过收集全球范围内公开发表的97篇生物质炭施用与土壤改良、作物生长有关的相对独立研究,共获得匹配数据819组。运用数据整合分析方法(Meta-analysis)量化生物质炭自身特性(原料、制备温度、C/N、pH)在人为施用管理(施用量与施用时长)、土壤属性(质地和酸碱度)等条件下对作物产量变化的影响。【结果】统计分析表明,与不施用生物质炭相比,施用生物质炭具有显著的增产效应,作物平均增产15.0%。生物质炭施用的增产效果在不同作物上存在显著差异,经济作物平均增产25.3%,显著高于粮食作物(10.0%)。生物质炭自身特性对作物产量影响显著,当制备温度<600℃、pH>7、C/N值介于20—300时,均具有显著的增产效果,增产范围为9.2%—26.6%,且增产幅度随着制备温度和其自身C/N值的增加而下降。对于不同质地和酸碱度的土壤而言,施用生物质炭的增产效果表现为黏质土壤>砂质土壤>壤质土壤;施用于酸性土壤可增产29.2%,分别是中性及碱性土壤的7.9和2.5倍。人为管理条件下,当生物质炭施用量<10.0 t·hm-2时,可显著提高作物产量,达到18.0%,施用量>80.0 t·hm-2后增产效果不显著。施用生物质炭的增产效果随着施用时间的增加而呈下降趋势,施用半年至两年内可增产13.4%—17.5%,超过两年,增产效应降至9.6%。【结论】生物质炭的增产效应随着生物质炭的属性、施用量和施用时长的不同有所差异。根据作物类型与土壤属性选择适宜特性的生物质炭,适时酌情间断性施用,不仅可以达到持续增产的目的,也降低成本,提高经济效益,可以作为现代可持续农业管理措施的选择。
覆膜条件下对AquaCrop模型冬小麦生长动态和土壤水分模拟效果的评价分析 Hot!
刘匣,丁奠元,张浩杰,褚晓升,余坤,冯浩
2017, 50(10): 1838-1851 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.009
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摘要
【目的】通过评价AquaCrop模型对覆膜条件下冬小麦的生长发育、土壤水分、产量以及水分利用效率的模拟效果,为AquaCrop模型在覆膜条件下的校准和应用提供科学的方法和理论依据。【方法】试验设置不覆盖(CK)和白色地膜覆盖(PM)两个处理,于2013年10月至2016年6月年在陕西杨凌进行田间试验,利用2014—2015年度试验数据对AquaCrop模型进行参数校准,利用2013—2014年度和2015—2016年度的冬小麦观测数据对AquaCrop模型进行验证。【结果】AquaCrop模型较好地模拟了冬小麦冠层覆盖度,冠层覆盖度模拟值和实测值之间的决定系数(R2)为0.86—0.99,均方根误差(RMSE)为2.1%—8.1%。AquaCrop模型也较好地模拟了冬小麦生物量和土壤贮水量,其中地上部生物量的模拟值和实测值之间的R2均大于0.95,RMSE为0.814—1.933 t·hm-2;CK土壤贮水量模拟值和实测值间的相关系数均大于0.85,PM土壤贮水量模拟值和实测值间的相关系数均大于0.75,CK和PM土壤贮水量模拟值和实测值的均方根误差表现为9.2 mm<RMSE<17.6 mm,标准均方根误差(NRMSE)小于5.5%。冬小麦产量实测值和模拟值相对误差(RE)为-4.4%—9.0%,PM产量实测值和模拟值的平均值较CK分别提高40.5%和40.3%,表现出较好的一致性,处理间成显著性差异。水分利用效率实测值和模拟值RE为-10.4%—-1.5%,PM水分利用效率实测值和模拟值的平均值较CK分别提高54.1%和47.5%,同样表现出较好的一致性,处理间成显著性差异。在冠层覆盖度、地上部生物量、产量和水分利用效率方面,模型模拟值和实测值的变化趋势基本一致,且PM模拟值和实测值间均较CK表现出显著性差异。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟覆膜条件下冬小麦生长发育过程,可以用于覆膜条件下作物生产力的模拟和预测,为AquaCrop模型的推广应用提供了可靠的数据支持。
  园艺
黄瓜耐镉相关基因CsNAC019的克隆及表达分析
李慧园,田春育,郑玉莹,武涛
2017, 50(10): 1852-1861 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.010
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摘要
【目的】研究黄瓜耐镉(Cd)分子机制,结合生物信息学分析获得一个NAC转录因子家族基因CsNAC019,对其进行克隆和表达分析,为进一步将该基因用于黄瓜耐Cd品种的改良与选育提供试验基础。【方法】通过PCR技术扩增CsNAC019全长;利用NCBI和DNAMAN进行序列比对和保守结构域分析;利用Expasy、TMHMM等在线软件进行氨基酸组成、稳定系数、亲水系数分析;通过PlantCARE在线工具进行启动子序列分析;采用MEGA 6.0软件根据NJ方法,构建系统进化树;采用qRT-PCR技术检测Cd胁迫后黄瓜CsNAC019在叶中的表达情况,并用DPS 7.05数据处理系统软件进行方差及显著性分析。【结果】CsNAC019含有典型的NAC保守结构域。通过BLAST分析比对,该基因在氨基酸序列上与拟南芥NAC019存在60%的同源性,两者在从N端到C端有A、B、C、D、E 5个氨基酸相对保守区的序列高度一致。该基因CDS序列全长为960 bp,编码319个氨基酸,编码蛋白质分子量为35.66 kD,理论等电点为8.72,不稳定系数为68.18,平均亲水系数为-0.483。启动子分析表明,除含有真核生物启动子固有的TATA和CAAT 元件外,CsNAC019的启动子序列还存在G-box、ABRE、W-box、P-box、TCA-element、TC-richrepeats、HSE等多种响应逆境胁迫的顺式元件。系统进化分析表明,CsNAC019与甜瓜、桃、苹果、柑桔、葡萄、大豆等15种植物NAC转录因子有64%—96%的同源性,其中与甜瓜的NAC蛋白同源性最高,为96%。通过qRT-PCR分析发现,与对照相比,CsNAC019在Cd胁迫条件下表达量明显上调(8.2倍)。【结论】CsNAC019为黄瓜Cd胁迫诱导表达基因,推测其可能通过调节下游基因的表达调控黄瓜对Cd胁迫的应答
采前乙酰水杨酸处理对厚皮甜瓜果实后熟及软化的影响 Hot!
刘耀娜,王毅,毕阳,李生娥,姜红,朱艳,王斌
2017, 50(10): 1862-1872 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.011
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摘要
目的研究果实发育期间乙酰水杨酸(ASA)4次喷施处理对厚皮甜瓜果实采收及贮藏期间后熟和软化的影响及作用机理,为采后调控提供参考。【方法】以‘玛瑙’厚皮甜瓜为试材,采用1 mmol·L-1 ASA分别在甜瓜幼果期(花后2周)、膨大期(花后3周)、网纹形成期(花后4周)及采前48 h四个时期连续喷施处理,测定果实采收及冷藏期间(7℃,RH 55%—60%)的呼吸强度和乙烯释放量,硬度、细胞壁组分以及细胞壁降解酶活性的变化。【结果】采前乙酰水杨酸处理可有效降低甜瓜果实采收时的呼吸强度和乙烯释放量,使果实贮藏期间呼吸和乙烯跃变峰的出现时间推迟1周。ASA处理提高了果实采收时的硬度及原果胶、纤维素、半纤维素和富含羟脯氨酸糖蛋白(HRGPs)含量,延缓了原果胶向可溶性果胶的转化,维持了较高的纤维素、半纤维素和HRGPs水平,有效保持了贮藏期间的果实硬度。采前ASA处理显著降低了采收时和贮藏期间甜瓜果实细胞壁降解酶的活性,主要抑制了果实果胶甲酯酶(PME)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)、纤维素酶(Cx)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)的活性。相关性分析表明,处理果实的乙烯释放量和呼吸强度与多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性呈显著正相关,与β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性呈极显著正相关;处理果实的硬度与果胶甲酯酶(PME)活性、原果胶和半纤维素含量呈极显著正相关,与纤维素酶(Cx)活性和可溶性果胶(WSP)含量呈显著正相关,与乙烯释放量和呼吸强度均呈显著负相关。【结论】采前ASA处理可促进甜瓜果实发育期间细胞壁物质的合成,有效抑制甜瓜果实采收及贮藏期间的呼吸强度和乙烯释放,降低胶甲酯酶(PME)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)、纤维素酶(Cx)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)等细胞壁降解酶的活性,阻止细胞壁物质的释放,有效维持了冷藏期间的甜瓜果实硬度。
  食品科学与工程
发酵苹果渣多糖分离纯化、结构及其与加工特性的关系
贾丰,郭玉蓉,杨曦,刘冬,李洁
2017, 50(10): 1873-1884 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.012
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摘要
【目的】在研究发酵苹果渣多糖分离纯化动态趋势的基础上,对其结构特性进行深入研究,进一步探究发酵苹果渣多糖分离纯化、活性及加工特性。【方法】以苹果原渣多糖(apple pomace polysaccharides,AP)、苹果酒渣多糖(wine fermented apple pomace polysaccharides,WFP)、苹果醋渣多糖(vinegar fermented apple pomace polysaccharides,VFP)为原料,对其含量进行分析,利用发酵苹果渣多糖不同组分间极性差异,采用DEAE-52纤维素,以NaCl溶液进行梯度洗脱,部分收集器进行逐管收集,苯酚硫酸法测定吸光值,制作洗脱曲线;同时,对DEAE-52纤维素层析所得组分利用去离子水经Sephadex G-200凝胶柱,根据一定分子量截留的特点进行进一步分离纯化,测定所得组分纯度后,对不同组分进行结构表征,主要包括X衍射仪(XRD)观察晶体结构、热重分析仪进行热重分析(TG)、激光粒度仪对溶液粒度进行分析(LPSA)、同时通过刚果红试验探究其是否具有三螺旋结构,运用台式扫面电镜进行微观结构分析。【结果】粗多糖含量达到70%左右,同时不含蛋白质、核酸,提取效率较高;AP在0.1和0.2 mol·L-1 NaCl洗脱液浓度下经DEAE-52纤维素层析、Sephadex G-200凝胶层析可得NAP0.1、NAP0.2;WFP在0.0、0.1和0.2 mol·L-1 NaCl浓度洗脱下可得NWFP0、NWFP0.1、NWFP0.2,VFP可得NVFP0、NVFP0.1、NVFP0.2,以上所得成分含量均达到92%以上,分离纯化效果良好;3种多糖分离纯化前后皆为非晶态物质,呈无定型结构;多糖溶液浓缩过程温度应低于65℃,在加工中应注意控制温度在150℃以内;分离纯化前,3种多糖都存在三螺旋结构,分离纯化后,组分NWFP0、NVFP0、NVFP0.1出现了三螺旋结构,AP经分离纯化无三螺旋结构成分出现;苹果渣多糖在分离纯化后更加稳定,粒径差异更小,主要表现在经分离纯化后多糖的粒径分散系数更小;分离纯化导致片状结构变小,交联作用减弱,能更好发挥其生物活性。【结论】发酵苹果渣多糖含量达70%,经分离纯化后的含量与AP均可达92%;由XRD、TG、LPSA、刚果红、微观结构等方面得出其在溶解度、黏度、物理性质等方面的改变有利于更好发挥生物活性,同时获得更好的加工特性。
  畜牧·兽医·资源昆虫
用随机回归模型估计宁夏地区荷斯坦牛头胎测定日产奶量遗传参数
任小丽,刘澳星,李想,张旭,王雅春,邵怀峰,秦春华,王瑜,温万,张胜利
2017, 50(10): 1885-1892 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.013
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摘要
【目的】通过拟合泌乳曲线对影响宁夏地区荷斯坦牛测定日产奶量的诸多因素进行分析,并采用随机回归测定日模型估计遗传参数,为后续估计乳成分和体细胞数遗传参数及个体育种值估计奠定基础,同时也为制定适合该群体的优化育种方案提供参数。【方法】收集了2009—2013年间,宁夏地区24个牛场38 592头荷斯坦牛原始DHI数据,共包含550 078条测定日产奶量记录。质控标准为:产犊月龄为22—36 mo、泌乳天数为5—305 d及日产奶量为5.9—53.3 kg。质控后,共得到14 320头母牛的127 478条测定日记录(占原始记录的23.14%)。将有表型的母牛至少向上追溯三代(父母、祖父母、外祖父母),得到遗传评估所用的系谱文件,共包含24 272头奶牛。使用Excel 2013计算各测定日的平均产奶量,利用SAS 9.1软件的非线性回归过程(NLIN)结合Wood模型拟合群体水平的泌乳曲线。采用随机回归测定日动物模型,通过DMU 5.2 软件对头胎产奶量进行遗传参数估计。随机回归测定日模型中包括了一般固定效应、固定回归项及随机回归项三类效应。研究中使用场-测定日作为固定效应、产犊年季效应作为固定回归项,并将加性遗传效应和永久环境效应作为随机回归项。测定日子模型采用4阶勒项德多项式(Legendre polynomials)。根据宁夏地区气候特点,将产犊季节划分为春(3月11日至5月20日)、夏(5月21日至8月25日)、秋(8月26日至10月15日)和冬(10月16日至3月10日)四季。【结果】宁夏地区荷斯坦牛头胎测定日产奶量群体均值为29.66 kg,在泌乳90 d时达到泌乳高峰,高峰产奶量为31.84 kg。通过不同产犊年份、产犊季节和牧场效应组合下的泌乳曲线拟合效果分析,以上因素通过影响泌乳曲线拟合效果进而影响头胎产奶量。在使用测定日模型估计头胎遗传参数时均应通过子模型拟合考虑其泌乳曲线的差异,在产奶量遗传评估模型中予以考虑。产奶量性状5—305d的遗传力在0.08—0.29之间,305d产奶量的总遗传力为0.16。【结论】通过使用wood模型拟合宁夏地区荷斯坦牛头胎泌乳曲线,优化了适合于该群体的测定日模型。利用修改后的测定日模型,估计了宁夏地区荷斯坦牛测定日产奶量的遗传参数。305 d遗传力(0.16)略低于其他群体的同类文研究结果。在测定日模型评估生产性能记录时,应注意对残差方差的处理并关注构建分子亲缘关系矩阵所需系谱的完整性,以保证遗传评估的可靠性。本研究为日后使用多性状随机回归测定日模型估计泌乳性状遗传参数研究奠定了基础。
慢病毒介导小鼠 K26/KAP26.1 基因过表达对相关基因的调控作用 Hot!
金梅,康琳,孙东禹,朴君,朴敬爱,赵凤琴
2017, 50(10): 1893-1903 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.014
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摘要
【目的】利用慢病毒介导过表达技术,明确小鼠 K26 和 KAP26.1 基因过表达后对角蛋白关联蛋白基因 KAP6.2、KAP7.1、KAP8.2、KAP11.1 和对骨形态发生蛋白基因 BMP-4、BMPR-IB 的影响,探究小鼠绒毛细度变化的影响机制,达到人为调控(如慢病毒载体技术)使相关基因过表达,改善动物绒毛品质的目的,为哺乳动物绒毛细度调控的研究奠定理论基础,【方法】试验在辽宁省生物技术与分子药物研发重点实验室完成,小白鼠采自大连医科大学实验动物中心,选取出生后 5 周龄昆明种雄鼠。在 Genebank 查找到小鼠基因 K26(Gene ID:NM_001033397)及 KAP26.1(Gene ID:NM_027105.2)序列,根据目的基因序列设计引物,将质粒转入生长状态良好的 293T 细胞,构建小鼠 K26 和 KAP26.1 基因慢病毒过表达载体,将含有目的基因 K26 及 KAP26.1 的慢病毒表达载体分别转染小鼠皮肤成纤维细胞,用荧光显微镜观察其转染情况,确定慢病毒表达载体转染成功后,从病毒感染后的细胞中抽提总 RNA,将 RNA 反转录成 cDNA后放入 Eppendorf Realplex 荧光定量 PCR 仪,检测 K26 和 KAP26.1 基因过表达对 KAP6.2、KAP7.1、KAP8.2、KAP11.1、BMP-4和BMPR-IB 基因表达的影响。【结果】经 RT-PCR 检测,证明小鼠慢病毒载体 pLenti6.3-K26-IRES-EGFP 和 pLenti6.3-K26.1-IRES-EGFP 构建成功。经荧光场对比,发现目的慢病毒载体转染293T细胞 72h 时转染率最高。经 PCR 检测,证实包装好的目的慢病毒 K26 及 KAP26.1 转染小鼠成纤维细胞 72 h 后转染成功。经 RT-PCR 检测 与 SPSS Statistics 19 软件分析目的基因表达量与阳性对照组(空载体质粒组,BLACK)、阴性对照组(小鼠表皮成纤维细胞,NC)表达量之间的显著性差异,发现 K26 基因过表达会导致 KAP26.1 基因上调,反之亦然,说明 K26 和 KAP26.1 基因之间存在一定的协同作用;K26 和 KAP26.1 基因过表达后,均能导致 KAP6.2、KAP7.1、KAP8.2、KAP11.1 基因下调;K26 基因过表达能使 BMP-4 基因表现为上调,而 BMPR-IB 基因表现为下调;KAP26.1 基因过表达时,BMP-4 和 BMPR-IB 基因均表现为上调。【结论】K26 与 KAP26.1 基因在毛囊的内根鞘中起到协同作用,K26和KAP26.1 基因的高表达会抑制 KAP6.2、KAP7.1、KAP8.2、KAP11.1 基因的表达,影响 mTOR 下游蛋白合成信号,进而起到调节绒毛粗细的作用;K26 和 KAP26.1 基因过表达均能使 BMP-4 基因表现为上调,BMP-4 是 BMP 信号通路的激活剂,能够激活 BMP 信号通路向下游转导,进而影响到毛囊的发育周期; K26 基因过表达下调 BMPR-IB 基因的表达,而 KAP26.1 基因过表达上调 BMPR-IB 基因的表达,BMPR-IB 基因是 BMP 信号的Ⅰ型受体,当 BMPR-IB 受体减少时,会抑制 BMP 信号向下游转导,从而使绒毛生长周期重新开始;当 BMPR-IB 受体增加时,会促进下游信号分子转录,进而影响毛囊发育周期。说明 K26 和 KAP26.1 基因过表达均能激活 BMP 信号通路,并由 BMP 和 mTOR 信号调节 KAP6.2、KAP7.1、KAP8.2、KAP11.1、BMP-4和BMPR-IB 基因的表达,但 K26 与 KAP26.1 基因对 BMPR-IB 基因的相反调节作用有待深入研究。
兰州熊蜂气味受体家族鉴定及分析
王烨,韩蕾,董捷,黄家兴,吴杰
2017, 50(10): 1904-1913 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.015
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摘要
【目的】了解兰州熊蜂(Bombus lantschouensis)基因组中气味受体基因(odorant receptors, Ors)情况,为进一步分析气味受体功能提供信息,从而为研究该基因家族在熊蜂觅食、交尾、通讯等行为中的重要功能打下基础。【方法】提取兰州熊蜂胸部基因组DNA,进行Illumina高通量测序,对测序所得原始序列进行质控并拼接获得基因组序列,然后使用本地blast 2.2.28+对构建兰州熊蜂基因组本地数据库,使用已知的地熊蜂(Bombus terrestris)和意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)的气味受体蛋白序列作为种子序列搜索数据库获得兰州熊蜂的气味受体序列;使用EMBOSS1.5对气味受体蛋白序列进行基本理化分析,利用GSDS2.0对家族序列的内含子与外显子位置进行分析,然后使用MEME 4.11.2对氨基酸序列进行保守基序分析,最后利用ClustaW 2.1、TrimAl 1.2、PhyML3.0对兰州熊蜂、地熊蜂和意大利蜜蜂气味受体家族序列进行系统进化分析。【结果】共获得165个兰州熊蜂气味受体基因,包括1个非典型气味受体(olfactory receptor co-receptor,Orco)、5个假基因和159个气味受体。基因结构分析发现,气味受体家族外显子数目从4个到9个不等。其中Or 47—57的序列中外显子数量最少,为4个;Or 128—161中外显子的数量最多,为9个。根据基因结构的不同,将气味受体分为10大类型,每个类型中的序列都有相似的外显子长度与数量。Or 1—38、Or 69—85、Or 128—164这3大类所包含成员数较多(分别为38、17、37),其他7类包含成员个数都约10个,且每个类型中序列在染色体上都呈串联排布,其中Or 1—38中都包含一个较长的第一外显子。保守基序分析发现,在检索的10个保守基序中,除基序5为未知基序外,其他9个基序均包含在其保守结构域(7tm_6 domain)中。 Or 1—38与Or 39—46多数成员包含全部10个保守基序,基序2、3、4、9广泛存在于该家族成员序列中,这4个基序可能为该家族关键的功能区域。系统发育分析将Ors分为5个亚家族(I—V),其中亚家族II包含2种基因结构类型序列(BlOr 97—100与BlOr 69—85),亚家族V包含4种(BlOr 1—46、47—57、86—95和101—107)。BlOr 150—155与AmOr 122—139分别聚为两个分支,BlOr 47—57与AmOr 63—65也发现类似的聚类,这表明在进化中,蜜蜂与熊蜂的Ors出现了特异性的扩张与缺失。在进化树中发现Or 115较早与其他成员分离,位于树的基部,推测该序列可能更接近气味受体家族的祖先序列。【结论】探明了兰州熊蜂的Or基因数量、基因结构及其进化关系;该基因家族在进化过程中部分成员保守基序丢失,这些结果为进一步了解Or基因功能打下了基础。
  研究简报
油用牡丹脂肪酸脱氢酶基因FAD3的克隆与表达分析
黄兴琳,陆俊杏,廖冰楠,白辉扬,管丽,张涛
2017, 50(10): 1914-1921 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.016
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摘要
【目的】ω-3脂肪酸脱氢酶(ω-3 FAD)为植物脂肪酸生物合成途径中的关键酶,通过对油用牡丹‘凤丹’ω-3 FAD基因结构特征及其在不同组织中的表达模式进行分析,为研究FAD3在油用牡丹‘凤丹’脂肪酸形成过程中的调控提供理论基础。【方法】采用RACE和RT-PCR的方法克隆油用牡丹‘凤丹’ω-3 FAD基因,用Vector NTI Advance 11软件进行序列分析,BLAST进行同源性比较,并用MEGA7.0的邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统进化树,利用在线蛋白质分析工具ExPASy预测FAD3蛋白的基本参数和特性,利用Phyre2预测蛋白质二级和三级结构,并通过实时荧光定量PCR检测该基因在油用牡丹‘凤丹’不同发育期的种子以及不同组织中的特异性表达情况。【结果】获得油用牡丹‘凤丹’脂肪酸脱氢酶FAD3,命名为FAD3(GenBank登录号:KX906966)。序列分析表明该基因cDNA序列全长1 723 bp,其中,开放阅读框1 308 bp,编码435个氨基酸,3′端非编码区长287 bp,5′末端非编码区长99 bp,预测成熟蛋白分子量为49.9 kD,理论等电点(pI)为7.42,N端无信号肽,脂肪系数为83.08,不稳定指数35.67,总水平亲水性为-0.222。经FAD3蛋白的二级结构预测,FAD3以α-螺旋、随机卷曲为主,其次是延伸链、β-转角含量较少;多序列比对结果表明,油用牡丹FAD3氨基酸序列含有2个保守结构域,系统发育分析结果显示‘凤丹’与芍药处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和TargetP亚细胞定位分析得知,FAD3蛋白有3个跨膜区域,可能定位于内质网中发挥功能。组织特异性结果分析表明,FAD3在‘凤丹’的根、茎、叶、花瓣、雌蕊、雄蕊、种子中均有表达,其中,在叶中表达量最高,雌蕊次之,在雄蕊中表达量最低;不同时期种子中,10 d表达量最高,20 d次之,在60 d中表达量最低。【结论】成功从油用牡丹‘凤丹’中克隆获得FAD3全长cDNA序列,其在‘凤丹’不同组织中呈现出多种表达模式。
高渗胁迫对玉米大斑病菌生长发育的影响及菌丝细胞中渗透调节物质的分析
巩校东,刘星晨,赵立卿,郑亚男,范永山,韩建民,谷守芹,董金皋
2017, 50(10): 1922-1929 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.017
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摘要
【目的】了解不同高渗胁迫条件对玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)菌丝发育及胞内黑色素含量的影响,明确在病菌菌丝细胞中起主要作用的渗透调节物质的种类及这些物质在不同高渗胁迫条件下的变化规律。【方法】采用3种不同浓度梯度(0.4、0.8、1.2 mol·L-1 NaCl)的高渗胁迫条件处理玉米大斑病菌,分析高渗胁迫对菌落生长、菌丝发育及菌丝胞内黑色素含量的影响;利用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)技术测定3种高渗浓度处理下菌丝细胞中甘油、赤藓醇、葡萄糖、甘露醇、海藻糖5种多羟基醇的含量并分析其随时间变化的规律。【结果】与在普通PDA培养基上的病菌相比,在高渗胁迫条件下病菌菌落生长速率明显降低,菌丝细胞间隔变短、细胞显著膨大,且随胁迫浓度增加细胞膨大程度增强;高渗胁迫下的菌株在各个时间点的胞内黑色素含量与对照相比有明显差异,其中高渗处理12 h之前样品中黑色素的含量均比对照组低,但不同处理之间含量均很接近;而在24、48 h两个时间点不同处理浓度对黑色素的影响不同,1.2 mol·L-1 NaCl处理下与对照相比黑色素含量均显著增加,0.8 mol·L-1 NaCl处理下与对照相比黑色素含量降低,0.4 mol·L-1 NaCl处理下样品的黑色素含量与对照相比在24 h时显著降低,但48 h时与对照基本一致;在不同的高渗胁迫条件下(0.4、0.8、1.2 mol·L-1 NaCl)菌丝细胞中甘露醇的含量均有随处理时间延长而增加的趋势,在处理时间为36 h时甘露醇含量较对照增加最为明显,具有显著性差异;菌丝中甘油含量的变化与甘露醇的变化规律相似,且在高渗胁迫处理下甘油含量增加幅度更加明显,并在处理24 h后甘油含量较对照显著增加;菌丝中海藻糖含量总体上有随时间延长而降低的趋势,且渗透胁迫的强度越高该趋势越明显,不同浓度NaCl处理的菌丝中海藻糖含量均在36 h与对照相比显著降低;而赤藓醇、葡萄糖的含量与对照相比没有显著变化;在普通PD培养基或高渗处理条件下,菌丝培养滤液中均没有检测到甘露醇、海藻糖和甘油的存在,而培养基中葡萄糖的含量随高渗胁迫浓度的增加而减少。【结论】高渗胁迫抑制了玉米大斑病菌菌落的生长,使菌丝细胞膨大、间隔变短;高渗胁迫处理病菌12 h之前对菌丝胞内黑色素含量均有明显的抑制作用;甘露醇、甘油为病菌菌丝细胞中的主要渗透调节物质,海藻糖也参与了病菌的高渗胁迫反应。
万寿菊类胡萝卜素裂解双加氧酶基因CCD1克隆与表达分析
刘晓丛,曾丽,刘国锋,彭勇政,陶懿伟,张邀月,王梦茹
2017, 50(10): 1930-1940 | doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.018
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摘要
【目的】克隆万寿菊(Tagetes erecta L.‘Scarletade’)类胡萝卜素裂解双加氧酶基因CCD1TeCCD1),分析其序列特征和表达特性,为阐明其在类胡萝卜素降解途径中生物学功能及进一步探讨万寿菊花色形成机理提供理论基础。【方法】依据万寿菊花蕾转录组数据,利用同源序列比对结果设计引物,结合RT-PCR技术克隆获得万寿菊CCD1 cDNA全长,分析其序列特征;利用Real-time PCR分析舌状花未开花蕾、半开花蕾、开放的头状花序和完全开放的头状花序4个不同发育时期的基因表达特性。【结果】克隆获得万寿菊CCD1(GenBank登录号:KX557488)的cDNA全长序列为1 746 bp,编码区长度1 626 bp,编码541个氨基酸。蛋白质分析表明TeCCD1为不稳定蛋白,不含信号肽,属RPE65超家族(登录号:PF03055),包含CCD家族保守结构域,主要定位于细胞质。万寿菊CCD1核酸序列与除虫菊CCD1同源性最高,为89%;氨基酸序列分析表明万寿菊CCD1与除虫菊CCD1同源性高达93%,与其他19个不同种属的CCD1同源性在75%—83%,说明TeCCD1是高度保守的基因;系统进化树分析显示TeCCD1的进化基本符合植物分类学的进化规律,并具有明显的种属特征,万寿菊与菊科同源基因亲缘关系最近。Real-time PCR分析表明TeCCD1在舌状花发育过程中均有表达,随舌状花的开放逐渐升高,S4期达到最大值。【结论】克隆获得万寿菊舌状花的CCD1,是典型的CCD家族成员,为高度保守的基因,主要定位于细胞质,万寿菊舌状花颜色变浅可能与CCD1表达量增加导致类胡萝卜素降解有关。
Scientia Agricultura Sinica
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