中国农业科学

植物人工染色体：下一代基因工程的载体

李晨,闫晓红,杨洁,杨清,魏文辉

中国农业科学. 2011, 44(4): 657-663 .

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植物基因工程技术中的多基因转化及转基因安全已经成为其研究的2个重要方面。植物人工染色体可以在一条不含标记基因的附加染色体上提供稳定的多基因表达,是新一代的转基因载体。由于植物人工染色体独立于宿主染色体,为植物育种提供了便利,同时,也为研究染色质特殊区域的结构与功能提供了平台。本文就植物人工染色体的产生、研究现状及其应用前景等进行了综述和讨论。

水稻品种9311的螟虫抗性改良和抗螟虫杂交稻组合选育

田雨,徐俊英,李春海,林拥军,牟同敏

中国农业科学. 2011, 44(4): 664-672 .

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【目的】将抗螟虫的cry1C*转入优良水稻品种9311中,培育具有9311遗传背景的高产、优质、抗螟虫水稻品种,再以改良的抗虫株系作父本配制抗螟虫的杂交水稻组合。【方法】以含有cry1C*的抗螟虫转基因材料T1C-19为供体,9311为受体,通过1次杂交、3次回交和3次以上自交,每个世代进行标记选择,改良的稳定株系和杂交组合进行田间螟虫抗性鉴定、CRY1C*蛋白表达量测定、产量、主要农艺性状、生育期和稻米品质分析。【结果】育成了8个具有9311遗传背景并含有cry1C*抗螟虫的近等基因系、配制了56个杂交组合,田间螟虫抗性与供体亲本T1C-19一样,稻纵卷叶螟抗性达到100%,而9311的稻纵卷叶螟危害率达到20%;改良株系的CRY1C*蛋白表达量与T1C-19基本一致,杂交组合分蘖期的表达量略低于父本株系,拨节期的表达量高于父本株系。育成的8个抗螟虫9311近等基因系的生育期、主要农艺性状和稻米品质与9311相似,产量有一定的提高,筛选出3个比扬两优6号明显增产的抗螟虫迟熟杂交稻组合,筛选出产量和米质明显优于Q优6号的抗螟虫中熟中稻组合,筛选出1个产量和生育期与金优207相当的抗螟虫中熟晚稻组合。【结论】通过杂交、回交和分子标记辅助选择,已经将抗螟虫的cry1C*渗入到优良水稻品种9311中,育成株系除了高抗螟虫以外,在生育期、产量、主要农艺性状、稻米品质和配合力等方面与受体亲本9311一致,测配筛选出一批抗螟虫的高产、优质中晚稻组合。

不同类型小豆种质SSR标记遗传多样性及性状关联分析

赵波,叶剑,金文林,曾潮武,吴宝美,濮绍京,潘金豹,万平

中国农业科学. 2011, 44(4): 673-682 .

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【目的】研究野生、半野生、栽培型小豆的遗传多样性,进一步阐明小豆的起源进化与传播,提高小豆种质的利用效率。【方法】从69对小豆和黑吉豆SSR引物中,筛选出11对多态性好的SSR标记,并结合植株形态性状特征鉴定,对558份来自中国、日本、韩国、不丹、缅甸的野生、半野生和栽培小豆种质资源进行遗传多样性分析和性状关联分析。【结果】共检测到86个等位变异,平均每个位点等位变异数为7.82个,变幅6—10个。野生、半野生、栽培型小豆都有其特征带,栽培小豆的特征带绝大多数来源于中国;野生小豆的特征带仅出现在中国西南、不丹和日本南部地区的种质中。遗传离散度是野生型＞半野生型＞栽培型,半野生型小豆更接近野生型小豆。聚类分析把558个小豆种质分为5大类,归类有较明显的地理相关性和遗传类型的趋同性。日本栽培小豆与韩国和日本野生及半野生小豆亲缘关系近,中国西南野生小豆与东南亚野生材料遗传关系近,与江苏地方品种遗传关系较近。关联分析表明,位于小豆第7连锁群的黑吉豆BG111标记分别解释野生和半野生小豆的主茎节数、茎粗、顶蔓、主茎分枝数性状的49%、44%、31%和18%;栽培小豆中,第1连锁群的黑吉豆BG48、第5连锁群的BG20和第9连锁群的小豆AZ24标记分别解释生育期、株高和单荚粒数、主茎分枝数性状的9%、7%、5%和6%。【结论】野生小豆遗传多样性丰富、变异背景广泛;中国栽培小豆起源于中国,具有丰富的遗传变异。黑吉豆BG111标记与野生和半野生小豆的茎粗、顶蔓、主茎分枝数、主茎节数性状相关联;黑吉豆BG48和BG20、小豆AZ24标记分别与栽培小豆的生育期、株高和单荚粒数、主茎分枝数相关联。

橡胶树胶乳均一化全长cDNA文库的构建与EST测序分析

曾日中,段翠芳,聂智毅,代龙军,黎瑜

中国农业科学. 2011, 44(4): 683-690 .

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【目的】构建橡胶树胶乳均一化全长cDNA文库,降低胶乳中存在的高丰度表达基因的拷贝数,提高胶乳表达基因的分离鉴定和EST测序分析效率。【方法】以橡胶树无性系热研7-33-97的胶乳为材料,将胶乳全长cDNA与Gateway供体载体pDONR222重组,构建了橡胶树胶乳的非剪切型全长cDNA原始文库,经检测原始文库的滴度为6.0×106 cfu/mL,平均插入片段长度大于1.5 kb,重组率约为100%,全长cDNA比例约为76%;利用基因组DNA饱和杂交技术对胶乳原始cDNA文库进行均一化处理,构建橡胶树胶乳的均一化全长cDNA文库。【结果】胶乳均一化全长cDNA文库的总库容量(总CFU)为1.87×105,重组率大于95%。定量RT-PCR检测表明,橡胶树胶乳2个高丰度表达基因,即小橡胶粒子蛋白(SRPP)和橡胶延长因子(REF)基因,在均一化cDNA文库中的表达量均下降了约1 000倍。【结论】构建了均一化效果良好的橡胶树胶乳全长cDNA文库,并对文库中随机的12 000个克隆进行了测序,获得高质量的有效EST(expressed sequence tag)序列为11 951条,经拼接共获得单一基因(unigene)为3 394个,其中包括片段重叠群(contig)2 061个和单一EST序列(singlet)1 333个。此cDNA文库将可用于橡胶树功能基因组研究、新基因筛选、高通量EST测序以及橡胶树胶乳cDNA芯片的制备。

江西鹰潭地区早稻氮素营养光谱诊断模型的构建与应用

覃夏,王绍华,薛利红

中国农业科学. 2011, 44(4): 691-698 .

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【目的】建立基于水稻冠层归一化植被指数NDVI的早稻氮素诊断模型,并利用模型指导水稻生产实践,实现水稻氮素追肥的精确定量。【方法】基于不同氮肥处理的田间试验数据,建立了水稻冠层NDVI与植株吸氮量之间的定量关系,并利用独立试验数据进行了检验,筛选出最佳的氮素光谱诊断模型。在此基础上,结合水稻高产栽培经验,对早稻的追肥用量进行了实时推荐,并和当地农户施肥模式及氮肥-产量曲线计算出的最佳氮肥用量和产量进行对比。【结果】水稻关键生育时期(苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)的冠层NDVI与水稻植株吸氮量都呈显著正相关,相关性高于整个生育期,指数函数拟合效果要优于线性函数。独立试验检验结果表明,单生育时期的预测效果高于整个生育期,指数模型优于线性模型;其中,分蘖期和拔节期的光谱诊断模型表现最佳,预测精度分别为0.907和0.941。推荐施肥应用表明,与常规农户施肥模式相比,光谱诊断施肥模式在产量不减少的情况下降低了氮肥用量,提高了氮素利用率,而产量与常规施肥没有显著差异。在低密度和高密度处理下,光谱推荐施肥模式的施氮量与最佳施氮量的误差分别为2.12%、-2.22%;而产量与最高产量的误差分别为-0.75%、-5.04%。【结论】光谱推荐施肥模式可在保证产量的情况下,降低氮肥用量,提高氮肥农学利用率,在水稻生产中有较好的推广利用价值。

不同基因型玉米根系特性与氮素吸收利用的差异

王敬锋,刘鹏,赵秉强,董树亭,张吉旺,赵明,杨吉顺,李耕

中国农业科学. 2011, 44(4): 699-707 .

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【目的】比较不同氮素利用效率夏玉米的根系时空分布特性及其氮素吸收利用的差异,探讨玉米氮高效的生理机制。【方法】以氮高效玉米杂交种蠡玉13(LY13)和氮低效玉米杂交种鲁单981(LD981)为试验材料,以大田箱式土柱栽培方式,研究两个氮素水平下(0和4.29 g N/plant)玉米根系时空分布及氮素吸收利用的差异。【结果】LY13开花后具有较高的根系干重,根冠比显著高于LD981(P＜0.05),土壤深层根系分布多,根系空间分布合理,后期根系活力高,根系功能期长,导致其库容量大,库调节能力强,氮素积累总量高,氮素转移率、贡献率和氮素利用效率均显著高于LD981(P＜0.05),施氮条件下优势更加明显。LY13在两种氮素水平下的籽粒产量、生物产量、千粒重、收获指数均显著高于LD981。【结论】氮高效型玉米品种根系总量多、深层根系多、空间分布合理、根系活力高且持续期长是其氮积累量增加的主要原因;库容量大,库调解能力强促使氮素转运效率高,向籽粒分配比例大是其籽粒产量高、氮效率高的根本原因。

臭氧胁迫对大豆酚类化合物含量和抗氧化能力的影响

赵天宏,金东艳,王岩,曹莹

中国农业科学. 2011, 44(4): 708-715 .

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【目的】揭示大豆酚类物质对O3浓度升高的代谢机制与响应方式,为从分子水平研究植物次生代谢对O3胁迫的适应机制奠定基础。【方法】以大豆(Glycine max.)为试材,O3浓度45 nmol?mol-1为对照,利用开顶式气室系统探讨O3浓度升高(O3-1处理：(80±10)nmol?mol-1,O3-2处理：(10±10)nmol?mol-1)对大豆酚类物质含量及抗氧化能力的影响。【结果】在大豆整个生育期内,O3-1处理下的大豆叶片总黄酮含量、总多酚含量及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、脂氧合酶(LOX)、多酚氧化酶(PPO)活性与对照相比显著(P＜0.05)升高,而O3-2处理下的总黄酮含量与PAL活性显著(P＜0.05)低于对照。臭氧胁迫下大豆叶片超氧阴离子( )产生速率和过氧化氢(H2O2)含量升高,相对电导率及丙二醛含量增加。【结论】O3浓度升高在一定程度上可以激活大豆叶片PAL和LOX等酶的活性,有利于酚类物质的合成,提高大豆的抗氧化能力,但长时间高浓度O3将导致抗氧化系统氧化损伤,从而使膜脂过氧化程度加重,对大豆表现为伤害效应。

玉米大斑病菌REMI体系的建立及突变体分析

李坡,谷守芹,刘丽华,牛安莉,吴敏,董金皋

中国农业科学. 2011, 44(4): 716-722 .

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【目的】建立高效的玉米大斑病菌REMI遗传转化体系,进而利用该技术创制突变体,为克隆病菌生长发育和致病性相关的基因奠定基础。【方法】摸索玉米大斑病菌原生质体制备的菌龄、酶系统及酶解条件、原生质体收集方式、转化子最适潮霉素B筛选浓度以及转化使用的质粒,建立该病菌高效的REMI转化体系;利用PCR技术对潮霉素B抗性转化子进行筛选并对部分突变体进行分析。【结果】培养20 h的幼嫩菌丝,用浓度分别达到 1.25%的Lyallzyme、Snailase和Drislase 3种酶混和液酶解4 h、离心速度为3 000 r/min时原生质体产量最大;当潮霉素B浓度为50 μg?mL-1时,野生型菌株的分生孢子萌发和菌落生长完全受到抑制,可选用该浓度作为转化子的筛选浓度;使用pAN7-1转化效率较高,对利用该体系转化获得的大量转化子进行PCR检测中筛选出了部分产孢量和致病力变化的突变菌株。【结论】建立了玉米大斑病菌的REMI遗传转化体系,将为玉米大斑病菌突变体库的建立和致病相关基因的克隆奠定基础。

植物病原真菌产漆酶菌株的筛选

詹旭,曹志艳,邢继红,董金皋

中国农业科学. 2011, 44(4): 723-729 .

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【目的】从常见植物病原真菌中筛选具有漆酶活性的病原菌,对相对酶活力较高的菌株进行漆酶致病力测定,为深入研究漆酶在植物病原真菌致病过程中所发挥的作用及病菌的扩展机理奠定基础。【方法】以2,2’-连氮-双[3-乙基苯并噻唑-6-磺酸](ABTS)为底物,通过平板显色反应筛选得到产漆酶的病原菌,同时利用苯胺蓝(Azure-B)脱色法确定目标菌株降解木质素作用,采用分光光度计法在420 nm下测定漆酶活性,最后利用组织病理学分析漆酶对病原菌致病力的影响。【结果】从20种重要植物病原真菌中筛选得到10种产漆酶的病原菌,且均具有降解木质素的作用,对其中6种颜色变化不同的病原菌进行漆酶活力测定,发现玉米大斑病菌的胞内漆酶活力最高,为18.984 U?mL-1,小孢拟盘多毛孢的胞外漆酶活力最高,为0.919 U?mL-1。致病力测定表明,在玉米大斑病菌的致病过程中,漆酶可以氧化玉米叶片并能够促进病原菌在寄主组织中的扩散。【结论】在产漆酶的植物病原真菌中,漆酶大多以胞内酶形式存在,并具有降解木质素的作用,漆酶可以促进玉米大斑病菌在寄主组织中扩展。

棉铃虫羧酸酯酶基因cDNA的克隆、表达及活性分析

刘小民,李杰,郭巍,张霞,李新娜

中国农业科学. 2011, 44(4): 730-737 .

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【目的】克隆棉铃虫中肠羧酸酯酶基因,了解该酶的分子特性,为研究棉铃虫抗药性机理奠定基础。【方法】制备抗血清,对棉铃虫(Helicoverpa armigera (Hübner))中肠cDNA表达文库进行免疫筛选,得到编码棉铃虫羧酸酯酶基因的cDNA克隆,利用生物信息学软件和网站进行序列分析,构建原核表达载体进行表达,并以α-醋酸萘酯溶液为底物进行活性测定。【结果】测序分析表明,羧酸酯酶基因hc3(GenBank登录号：GU119888)全长2 896 bp,编码795个氨基酸。羧酸酯酶HC3的等电点pI为3.94,活性中心包括3个氨基酸残基(催化三联体)：Ser204, Glu331, His444;第545—773位包含大量高度重复的Gly,Asp、Glu(GDE区域)构成亲水区。该基因在大肠杆菌BL21中成功表达约100 kD的HC3蛋白,检测表达的羧酸酯酶活性为0.32 mmol/100 μL酶液。【结论】成功克隆、表达了棉铃虫羧酸酯酶蛋白HC3,并发现GDE亲水结构域。为进一步了解羧酸酯酶的三维结构及其水解作用并设计新型杀虫剂提供了可能。

成都平原不同耕作模式的农田效应研究—— II.土壤综合质量评价

梁淑敏,谢瑞芝,李朝苏,杨锦忠,汤永禄,吴春,王灵便,李少昆

中国农业科学. 2011, 44(4): 738-744 .

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【目的】研究成都平原不同耕作模式对土壤质量性状的影响,探索建立适合当地生产条件的土壤质量评价体系,筛选出适宜该地的耕作模式,为提高当地土壤生产力水平、改善土壤质量提供借鉴。【方法】通过长期定位试验获取不同耕作模式对土壤性状及作物生产指标的影响效应,采用主成分分析的方法筛选评价指标,运用因子分析法对土壤质量进行综合评价。【结果】筛选出的评价土壤综合质量的指标在不同土壤层次存在明显差别：0—10 cm土层的主要影响因子为毛管孔隙度、土壤比重、土壤饱和渗水速率、土壤紧实度、土壤有机质;10—20 cm土层的主要影响因子为总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和渗水速率、土壤吸湿水、土壤紧实度;0—20 cm土层的主要影响因子为非毛管孔隙度、土壤比重、土壤饱和渗水速率、土壤紧实度。其中,不同土层的共同影响因子——土壤饱和渗水速率和土壤紧实度是目前当地土壤质量的限制因子。土壤质量综合评价结果表明0—10 cm土层以麦稻双免耕作模式最好,10—20 cm土层麦免+稻旋最好,0—20 cm土层麦免+稻旋最好。【结论】在本研究的试验条件和当地实际情况下,对成都平原土壤质量具有良好效益的耕作模式为麦免+稻旋模式。

冬油菜施氮的增产和养分吸收效应及氮肥利用率研究

邹娟,鲁剑巍,陈防,李银水,李小坤

中国农业科学. 2011, 44(4): 745-752 .

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【目的】分析当前生产条件下长江流域冬油菜施氮增产效应及氮肥利用率,为冬油菜进一步增产和提高氮肥利用率提供依据。【方法】总结2004—2006年在长江流域10个省的73个油菜肥效田间试验数据,通过增产量、增产率、偏生产力、农学效率、生理利用率及表观利用率等指标分析长江流域冬油菜施氮增产效应及氮肥利用率。【结果】长江流域油菜施氮增产效果显著,当氮肥用量为180 kg?hm-2 时,平均增产油菜籽1 109 kg?hm-2,增产率为71.7%,地上部生物总量增加72.7%,但施氮对油菜收获指数无明显影响;施氮处理收获期地上部氮、磷和钾养分吸收量分别比不施氮处理增加90.0%、55.4%和59.8%,氮素收获指数随氮肥的施用而明显下降,磷及钾素收获指数则呈现上升趋势;氮肥偏生产力、农学效率、生理利用率及表观利用率分别为14.7 kg?kg-1、6.2 kg?kg-1、18.5 kg?kg-1和34.6%。【结论】在磷、钾及硼肥基础上施用氮肥,能明显提高油菜地上部生物量及氮、磷、钾养分吸收量,从而显著增加了油菜籽产量;油菜生产的氮肥利用率还不高,改进技术措施提高利用率的空间还很大。

γ-氨基丁酸对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光参数的影响

罗黄颖,高洪波,夏庆平,宫彬彬,吴晓蕾

中国农业科学. 2011, 44(4): 753-761 .

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【目的】探讨外源γ-氨基丁酸(GABA)对提高番茄耐盐性的作用。【方法】采用营养液水培法,以番茄‘金棚1号’为材料,研究外源添加GABA(5 mmol?L-1)对NaCl(50 mmol?L-1)胁迫下番茄幼苗的生长、活性氧代谢、叶绿素含量、净光合速率(Pn)及叶绿素荧光参数的影响。【结果】在正常营养液中添加GABA对番茄幼苗的生长、APX、AsA、H2O2、MDA影响不大,但显著提高了SOD、POD、CAT、GR活性及的积累;此外,叶绿素含量、Pn、最大光化学效率(Fv/Fm)和非光化学猝灭系数(NPQ)没有发生显著变化,而Chla/b、光合电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ实际量子效率(фPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)明显提高;NaCl胁迫下,外源GABA明显提高了番茄叶片生长速率、SOD、POD、APX、GR的活性以及AsA、GSH含量,减少了、H2O2和膜脂过氧化产物MDA的积累,但对CAT影响不明显;外源添加GABA处理显著提高了盐胁迫下叶绿素含量、Pn、Fv/Fm、ETR、фPSⅡ和qP,而NPQ显著降低,维持较高的光系统Ⅱ活性。【结论】NaCl胁迫下,外源添加GABA通过促进抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的提高,降低H2O2和MDA的积累,保护了细胞膜结构的稳定性,从而减轻盐胁迫对番茄光系统Ⅱ的伤害,增强番茄的耐盐性。

苹果L-半乳糖-1-磷酸磷酸酶cDNA克隆及其表达

郭春苗,李明军,马锋旺,梁东,张敏

中国农业科学. 2011, 44(4): 762-770 .

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【目的】了解苹果果实L-半乳糖-1-磷酸磷酸酶(L-galactose-1-phosphate phosphatase, GPP)基因的特性,探索苹果GPP基因表达特性及其与抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)水平的关系。【方法】通过RT-PCR从苹果果实中克隆GPP 全长 cDNA,分析其序列特征,进行原核表达,制备GPP特异抗体,分析GPP mRNA及其蛋白表达水平与苹果不同组织AsA的关系。【结果】从‘嘎啦’苹果果实中克隆的GPP cDNA(GenBank登录号为 FJ752240)包含的最大开放阅读框(open reading frame,ORF)为813 bp,编码270个氨基酸残基,预测分子量为29 kD,该基因与其它植物报道的GPP基因具有较高的相似性,但与肌醇-1-磷酸磷酸酶基因差异较大。构建的pET-32a(＋)-GPP载体在大肠杆菌BL21(E. coli BL21)中异源表达后,获得主要以包涵体存在约50 kD的融合蛋白GPP-His(His约21 kD)。以该蛋白制备抗体,与重组蛋白的Western杂交表明该抗体能与GPP发生特异反应。对苹果可溶性蛋白杂交显示,苹果体内GPP蛋白约33 kD。在苹果不同组织中,GPP mRNA与蛋白质的相对表达水平与AsA含量存在明显的一致性。【结论】以单体形式存在的苹果GPP蛋白具有翻译后修饰特性,且该基因的表达在苹果AsA合成调控中可能起重要作用。

两个不同类型薄皮甜瓜品种成熟特性、香气成分及其相关酶活性分析

齐红岩,李岩,关小川,李金燃,邱丽妍,郝晶

中国农业科学. 2011, 44(4): 771-780 .

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【目的】比较两个品种薄皮甜瓜成熟特性、主要香气组分和含量以及香气合成相关酶活性。【方法】分别采用气相色谱仪和氧电极法检测薄皮甜瓜果实乙烯释放量及呼吸速率,利用气质联用(GC-MS)检测香气物质的种类和含量并测定香气合成关键酶活性。【结果】‘彩虹7号’乙烯和呼吸跃变期比‘日本甜宝’提前3 d,后者成熟果实可溶性固形物含量显著高于前者;成熟‘日本甜宝’果实中醇类和醛类含量均显著高于‘彩虹7号’,而总芳香物质和酯类含量差异不显著;‘彩虹7号’和‘日本甜宝’中总酯类与乙酸酯类物质含量分别在花后33 d 和35 d达到最大;‘日本甜宝’果皮和果肉中脂氧合酶(lipoxygenase, LOX)活性显著高于‘彩虹7号’,醇酰基转移酶(alcohol acyltransferase, AAT)活性则正好相反,两品种果实中醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase, ADH)活性差异不显著,且果皮中芳香物质含量和酶活性均高于果肉。【结论】成熟时‘日本甜宝’中较高的醇、醛含量是其果实清香的重要原因,酯类与各香气成分相互之间构成比例的差异可能是导致薄皮甜瓜果实整体香气不同的原因,LOX、ADH和AAT协同作用影响果实的香气类型。

一种适合扩增枣基因片段侧翼序列的SON-PCR技术

谢南南,乔勇,赵锦,刘孟军

中国农业科学. 2011, 44(4): 781-788 .

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【目的】建立一种适合枣相关基因侧翼序列延伸的SON-PCR技术。【方法】在原有SON-PCR基础上进行改进,将原有SON-PCR第2轮两段式反应改进为两步式,即第2轮首先加入单引物进行单侧嵌套引物引发5′端进行选择扩增,然后以第1步产物为模板,以少量的第1轮引物和第2轮引物进行特异性扩增,使特异性和效率进一步加强;将原来第2轮扩增模板浓度调整至10 ng?μL-1左右,以适合枣相关基因侧翼序列扩增。【结果】利用该体系对‘骏枣’1条626 bp的片段进行了侧翼序列扩增,获得了1条934 bp的编码富含亮氨酸重复序列的相关片段;同时以其它2条枣基因片段为起始序列进行了侧翼序列扩增,进一步验证了此技术的通用性。【结论】建立了一种能够快速、高效地扩增枣基因片段侧翼序列的SON-PCR技术。

2D-DIGE技术研究自交不亲和杏品种‘新世纪’花柱表达蛋白

曹晓艳,冯建荣,王大江,白茹,刘月霞

中国农业科学. 2011, 44(4): 789-797 .

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【目的】从蛋白质组水平探索杏树自交不亲和的分子遗传机制。【方法】采用双向差异凝胶电泳和质谱检测技术,对自交不亲和杏品种‘新世纪’在小蕾期、大蕾期、自花授粉后24 h及异花授粉(‘新世纪’×‘巴旦水杏’)后24 h的花柱进行差异性蛋白质组学研究。【结果】在‘新世纪’杏的小蕾期、大蕾期、自花授粉后24 h、异花授粉24 h后的花柱中共检测到约1 500个蛋白点,其中有66个差异表达的蛋白点。自交不亲和杏柱头对自体与异体花粉感应在蛋白质组水平有差异,其中异花授粉后花柱中特异表达的蛋白点1个,异花授粉后表达丰度明显升高的蛋白点4个,表达丰度明显降低的蛋白点29个;质谱分析只有13个蛋白质点得到归属鉴定。【结论】明确‘新世纪’杏花花柱对自体与异体花粉感应在蛋白质组水平上有差异。

IBA与GA3调控百合鳞片扦插繁殖的“淀粉-蔗糖”代谢机制

孙红梅,何玲,王微微,贾子坤,李天来

中国农业科学. 2011, 44(4): 798-806 .

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【目的】研究IBA与GA3 促进百合鳞片扦插繁殖的碳水化合物代谢机制,为调控鳞片繁殖技术、深入研究小鳞茎形成发育的生理机制奠定基础。【方法】以亚洲系‘精粹’百合为试材,设计200 mg?L-1 IBA浸泡鳞片2 h和200 mg?L-1 GA3浸泡鳞片8 h两个处理,以同体积清水浸泡鳞片2 h为对照,测定母鳞片不同部位和小鳞茎中淀粉、蔗糖含量及相关酶活性。【结果】施用IBA与GA3促进了母鳞片的淀粉降解、蔗糖合成以及鳞片上、中部的糖类物质向基部的运转,加快了小鳞茎的形态建成。母鳞片的淀粉降解部分受淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase, SP)调控,蔗糖含量与蔗糖合成酶(sucrose synthase, SS)、蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)活性极显著正相关。IBA促进鳞片淀粉降解、可溶性糖利用或运转的效用高于GA3,且IBA有利于母鳞片蔗糖的尽早合成;GA3在培养前期抑制了鳞片上部和中部的淀粉降解,并促进母鳞片合成较多的蔗糖。【结论】IBA和GA3促使母鳞片内淀粉以及蔗糖的代谢,相关酶活性提高,从而提高繁殖系数或获得最佳小鳞茎个体。

猪F2代资源家系的群体结构对QTL定位的影响

郭源梅,张勤,任军,周利华

中国农业科学. 2011, 44(4): 807-813 .

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【目的】研究猪F2代资源家系的群体结构对数量性状座位(quantitative trait loci,QTL)定位的影响,为QTL定位群体的构建提供参考。【方法】通过模拟的方法,模拟了18种不同的群体结构,研究F0代(亲本)、F1代和F2代群体大小、F0代和F1代公母比例以及祖代QTL基因频率等6种因素对QTL定位的影响。【结果】随着F2代群体的增大,QTL检测的效率明显提高,加性效应的估计值逐渐偏低,95%置信区间显著减小。造成加性效应降低的主要原因是QTL在两亲本群体中没有纯合。随着F0代母畜比例的增加,QTL 95%置信区间也明显降低;随着祖代QTL基因频率差异的增加,QTL检测的效率和准确性都显著提高。【结论】F2代群体大小、F0代母猪比例和祖代QTL基因频率对QTL定位有显著影响,而F1代的群体大小、F0代的群体大小和F1代公母比例对QTL定位的影响不显著。

α-酮戊二酸对脂多糖刺激断奶仔猪肌肉能量代谢的影响

付大波,王友炜,侯永清,丁斌鹰,王蕾,刘玉兰,朱慧玲

中国农业科学. 2011, 44(4): 814-822 .

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【目的】研究α-酮戊二酸(AKG)对经脂多糖(LPS)多次刺激后断奶仔猪肌肉能量代谢的影响及其分子机制。【方法】采用2×2因子试验设计,LPS刺激(有、无)和AKG添加量(0、1%)为2个主效应,共4个处理组。选取24头(6.79±0.32)kg的断奶仔猪(杜洛克×长白×大白),随机分配到4个处理组,每个处理设6个重复(猪)。LPS刺激组仔猪在试验的第10、13和15 天腹腔注射100 μg?kg-1 BW LPS,无LPS刺激组注射等量的生理盐水。第16 天仔猪麻醉后进行屠宰,取腓肠肌样品,反相高效液相色谱法检测腓肠肌细胞内腺苷酸水平,Western blotting检测腓肠肌AMP激活蛋白激酶(AMPK)和乙酰CoA羧化酶(ACC)表达及其磷酸化。【结果】()日粮添加1%AKG和LPS刺激对仔猪腓肠肌AMP含量和AMP/ATP的影响存在交互作用(P＜0.05)。仔猪日粮中添加1% AKG能显著提高腓肠肌ADP水平(P＜0.05),缓解了LPS刺激引起的AMP水平和AMP/ATP升高、ADP和能荷(EC)降低(P＜0.05)。(2)LPS刺激和日粮中添加AKG对AMPK表达量和AMPK磷酸化水平(pAMPK/AMPK)均无影响。(3)日粮中添加1% AKG抑制了ACC的磷酸化;LPS刺激使ACC表达量升高(P＜0.05),并促进ACC磷酸化(P＜0.05)。【结论】LPS刺激增加肌肉能量损耗,日粮中添加1% AKG有利于肌肉维持正常的能量代谢;日粮添加AKG通过调控ACC的活性与表达影响肌肉能量代谢;AKG可能通过ACC信号影响肌肉能量代谢,进而改善LPS刺激下机体能量代谢状态。

泰拉霉素注射液在猪体内的药物动力学及生物利用度研究

赵永达,刘帅帅,焦晓军,倪姮佳,于慧敏,贺湘仁,王斯帆,曾振灵,黄显会

中国农业科学. 2011, 44(4): 823-828 .

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【目的】研究并比较新型大环内酯类抗生素泰拉霉素注射液和瑞可新注射液在猪体内的药物代谢动力学特征及生物利用度。【方法】 30头健康猪,随机分为3组,进行单次给药剂量(2.5mg?kg-1)静注、肌注泰拉霉素注射液和肌注瑞可新注射液,前腔静脉采血,HPLC-ESI-MS/MS法检测猪血浆中泰拉霉素的浓度,罗红霉素做内标。采用药动学软件 WinnonlinTM 的非房室模型分析方法,计算出有关药物动力学参数。【结果】猪静注给药的药时数据符合非房室模型,静脉注射给药后,血浆清除率为158.3mL?kg-1?h-1,稳态表观分布容积为14.9L?kg-1,消除半衰期为65.8h。肌注泰拉霉素注射液(河南惠中)和肌注瑞可新注射液(美国辉瑞)后,吸收迅速,注射给药后15min,血药浓度达峰值,Cmax 分别为839.22ng?mL-1、746.31ng?mL-1。血浆中平均消除半衰期分别为70.3h和65.1h;采用统计分析软件Excel 2003和SPSS 16.0分析各项药动学参数,均没有显著性差异(P＞0.05),表明两者药动学特征相似。与瑞可新注射液(美国辉瑞)相比,国产的泰拉霉素注射液,相对生物利用度为117%,绝对生物利用度为112%,说明肌注给药吸收较完全,消除缓慢,生物利用度高。【结论】泰拉霉素肌注后在猪体内具有吸收迅速,体内分布广,达峰迅速,消除较慢,与肌注瑞可新注射液(辉瑞)药动学特征相似。

福美双诱发肉鸡胫骨软骨发育不良早期生长板消减cDNA文库的构建

宁官保,田文霞,王瑞,覃平,乔建钢,李宏全,李家奎,毕丁仁,潘思轶,郭定宗

中国农业科学. 2011, 44(4): 829-834 .

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【目的】为应用cDNA芯片技术筛选肉鸡胫骨软骨发育不良(TD)时序性差异表达基因,本研究构建了早期生长板消减 cDNA文库。【方法】将7日龄AV肉鸡随机分为两组,对照组(control,C)饲以基础日粮,试验组(thiram diet-fed,T)饲以基础日粮添加福美双100 mg?kg-1,2 d后继续饲以基础日粮,诱发肉鸡TD。应用抑制消减杂交技术(SSH)构建正反向消减cDNA文库,用PCR验证两个文库中克隆的插入片段,随机抽取100个阳性克隆测序,对所测序列同源性分析和功能预测。【结果】从两个文库共获得2 227个有效阳性克隆,插入片段大小主要分布在200—1 000bp之间;所测序列中有97条ESTs与GenBank中的鸡基因序列同源性达到99%,且非冗余度达到68.7%;此外,有3条ESTs未找到同源序列。这些基因具有构成细胞外基质,参与软骨内骨化和骨的重构,调节骨发育,行使信号转导、血管发生,参与电子传递及能量代谢等功能。【结论】成功构建了消减 cDNA文库,将为进一步点制cDNA芯片,筛选不同阶段的差异表达基因奠定了基础,也为肉鸡TD机理研究提供新线索。

食用菌液体和固体制种技术比较经济效益分析

郭静利,刘旭

中国农业科学. 2011, 44(4): 835-841 .

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【目的】通过比较食用菌液体和固体两种不同制种技术的成本利润率,探讨食用菌液体制种技术的经济效益优势,为推广液体制种技术,推动中国食用菌产业的健康快速发展提供思路。【方法】本文以一个食用菌试验室和一个食用菌规模化生产基地为实例,详细记录并统计2009年和2010年白灵菇液体和固体制种过程和出菇情况,并对试验结果进行成本收益比较分析。【结果】液体制种技术的经济效益优势明显,如制种周期减少约24 d, 栽培袋菌丝满袋时间缩短约10 d, 污染率减少1.5个百分点, 每栽培袋成本降低0.732元, 成本利润率提高42.08%,但液体制种技术的普及和推广还存在诸多发展瓶颈。【结论】与食用菌固体制种方法相比,液体制种在菌种质量、减少污染、提高效率、降低成本、提高稳定性等方面,都具有显著优势。液体制种的普及和推广,关键是需要改进与摇床和发酵罐相配套的接种设备,加快农科研与市场的充分对接以适应不断变化的市场需求,大力推动中国食用菌液体制种业的快速发展。

氮肥施用措施对湖北中稻产量、品质和氮肥利用率的影响

韩宝吉,曾祥明,卓光毅,徐芳森,姚忠清,肖习明,石磊

中国农业科学. 2011, 44(4): 842-850 .

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【目的】以湖北省大面积推广的4个中稻品种(珞优8号、国豪杂优1号、丰优22和巨风优72)为试验材料,研究氮肥不同施用对湖北省中稻产量、品质和氮肥利用率的影响。【方法】田间试验设计了5个处理,,分别为不施氮处理(CK)、农民习惯施肥法(FFP)、FFP优化、增氮处理(SHY)和SHY优化,4次重复于2008和2009年分别在湖北赤壁和荆门进行。【结果】湖北赤壁CK处理两年试验的水稻产量均低于湖北荆门,表明荆门的基础地力好于赤壁。两年试验中,与农民习惯施肥法(FFP)相比,赤壁FFP优化、增氮处理(SHY)和SHY优化3个处理都有增产作用,其中2008年增产率分别为10.0%、2.3%和23.2%,2009年增产率分别为16.6%、11.8%和22.6%;荆门FFP优化、SHY、SHY优化3个处理,在2008年略有减产,在2009年增产作用也不显著,仅为2.0%、6.7%和1.7%。与农民习惯施肥法(FFP)相比,赤壁FFP优化和SHY优化,氮肥农学利用率和偏生产力都有显著提高;荆门FFP优化和SHY优化氮肥偏生产力显著提高,而氮肥农学利用率仅略有提高;两年两地SHY处理的氮素利用率各个指标的值均较小。【结论】两个优化处理(FFP优化和SHY优化)的产量和氮肥利用率都达到较高水平,即在当前农民习惯施肥条件下,将氮肥减少20%左右,不仅不会减产反而还会增产增效;在高氮的投入下,高产田水稻增产不明显甚至减产。此外,氮肥优化施用还可以改善稻米的营养品质。

青花菜不同器官中4-甲基亚磺酰丁基硫苷及萝卜硫素含量分析

姚雪琴,谢祝捷,李光庆,邱海荣,李媛

中国农业科学. 2011, 44(4): 851-858 .

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【目的】青花菜的抗癌功能主要与4-甲基亚磺酰丁基硫苷的降解产物萝卜硫素有关,通过测定不同青花菜材料花球、茎和叶片中两者的含量并分析两者含量间的相关性,为青花菜高营养品质育种提供理论依据。【方法】采用反相高效液相色谱法,对24个不同青花菜材料花球、茎和叶片中4-甲基亚磺酰丁基硫苷含量,及其中的10份材料花球、茎和叶片中萝卜硫素含量进行测定和分析。【结果】青花菜不同基因型间以及不同器官间4-甲基亚磺酰丁基硫苷和萝卜硫素含量差异均极显著,4-甲基亚磺酰丁基硫苷和萝卜硫素含量均为花球含量最高,其次为茎,叶片含量最低;不同材料花球中4-甲基亚磺酰丁基硫苷平均含量分别为茎和叶片的4.4和13.97倍,萝卜硫素平均含量分别为茎和叶片的4和8.7倍,而有的基因型材料茎和叶片中4-甲基亚磺酰丁基硫苷的含量较高,约为花球中的50%;参试的10个不同基因型材料的花球、茎和叶片中的萝卜硫素含量与其前体4-甲基亚磺酰丁基硫苷含量间相关系数分别为0.9886**,0.9994**,0.9935**。【结论】不同青花菜材料间不同器官中4-甲基亚磺酰丁基硫苷含量存在显著差异;在青花菜萝卜硫素开发应用中,可选择其前体4-甲基亚磺酰丁基硫苷作为筛选指标,并可筛选茎和叶中4-甲基亚磺酰丁基硫苷含量较高的材料作为提取萝卜硫素的原料。

圩猪H-FABP基因多态性分析及其与IMF含量的相关性

张陈华,王阳,丁月云,殷宗俊

中国农业科学. 2011, 44(4): 859-866 .

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【目的】探究圩猪心脏脂肪酸结合蛋白(H-FABP)基因的多态性,及其与IMF含量的相关性【方法】采用PCR-RFLP(HinfⅠ、HaeⅢ及MspⅠ3种限制性内切酶)分子标记技术,分析了123头圩猪H-FABP基因5'-上游区和第二内含子区的遗传变异情况。【结果】()在5'-上游区：HinfⅠ位点上存在多态性,等位基因H的基因频率为0.6545,表现为中度多态(PIC=0.3500);第二内含子区：HinfⅠ*位点上存在多态性,等位基因B的基因频率为0.7195,表现为中度多态(PIC= 0.3222);Hae Ⅲ位点上也存在多态性,等位基因D的基因频率为0.6301,表现为中度多态(PIC=0.3575);而MspⅠ位点上尚未检测到多态,基因型均为AA型。(2)被测猪群的基因频率和基因型频率都处于Hardy-Weinberg平衡状态(P＞0.05);(3)所检测的基因型对肌内脂肪(IMF)含量影响的趋势为：HH＞Hh＞hh,dd＞Dd＞DD,BB＞Bb＞bb;遗传效应值分别为：4.6918、4.2665、3.7712、4.6124、4.3167、3.8173、4.3042、4.2358、4.1970;(4)对H-FABP基因3个PCR-RFLP多态片段进行克隆测序分析发现,HinfⅠ-RFLP是由于1 324 bp处存在T→C的突变引起,HaeⅢ-RFLP是由于1 811 bp处存在C→G的突变引起,HinfⅠ*-RFLP是由于1 970 bp处存在T→C的突变引起。测序结果与GenBank公布的X98558和Y16180序列有97.9%及98.3%的同源性。【结论】圩猪H-FABP基因5'-上游区和第二内含子区的多态性对其IMF含量有一定影响,但是否可作为研究该基因与圩猪IMF含量相关的重要遗传标记还需做进一步研究。

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