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【目的】旗叶是小麦光合碳固定的重要场所,对小麦产量起十分重要的作用。研究小麦旗叶在高、低氮环境下的遗传特性,分析其遗传机制,为优异株型育种、高产育种提供参考依据。【方法】以科农9204和京411为亲本所构建的188个RIL群体为材料,分别种植在6个不同的高、低氮环境下,通过对群体旗叶性状调查并进行遗传分析,从而确定控制各性状的基因数目,估计遗传效应值及遗传率,并对小麦旗叶性状与产量之间的关系进行分析。【结果】在遗传估测中,低氮环境下：旗叶长在E3环境的最适遗传模型为2MG-CE,即2对互补作用主基因遗传模型,其加性×加性上位性互作效应值为1.098,主基因遗传率为31.35%,在其他低氮环境下均表现为多基因遗传;旗叶宽均表现为多基因遗传;旗叶面积（除E5）的最适遗传模型均为2MG-CE,加性×加性上位性互作效应值为1.884,主基因遗传率为36.7%,在E5为多基因遗传。高氮环境下：旗叶长（除E4）的最适遗传模型为2MG-CE,加性×加性上位性互作效应值为1.133,主基因遗传率为32.6%,在E4环境的最适遗传模型为2MG-ER,即2对隐性上位主基因遗传模型,其第一对主基因的加性效应值为1.431,第二对主基因的加性效应值为1.108,主基因遗传率为51.77%;旗叶宽（除E2）的最适遗传模型为2MG-CE,加性×加性上位性互作效应值为0.119,主基因遗传率为37.29%,在E2表现为多基因遗传;旗叶面积的最适遗传模型为2MG-CE,加性×加性上位性互作效应值为3.067,主基因遗传率为44.42%。旗叶性状在不同环境的遗传模型不同,在高氮环境下遗传较为稳定,在低氮下受环境影响较大。在旗叶与产量性状的相关性分析中,旗叶性状与穗粒数、穗粒重、单株产量之间呈显著正相关,且在不同环境下的影响程度不同。【结论】旗叶性状易受外界环境影响,在高、低氮环境下的表现不同。旗叶在低氮环境下表现为不同的主基因遗传和多基因遗传;在高氮环境下大多表现为主基因遗传,由2对基因控制,并且存在基因之间的相互作用,且可能存在效应较大的主效QTL。改善旗叶性状可以提高小麦的单株产量、穗粒重等产量性状。
【目的】生育期相关性状是玉米育种研究的重点之一。作为重要的生育期性状,开花期（抽穗期、吐丝期和散粉期）的提前,可保证玉米充分脱水,适宜机收;也为中国黄淮海地区小麦-玉米一年两熟耕作模式下的小麦播种减轻压力。转录因子是转录水平基因表达调控的重要上游因子,对目标基因发挥转录激活或转录抑制的作用。在全基因组水平上解析转录因子对玉米开花期的调控作用,获得开花期提前且不影响产量的玉米转录因子单倍型组合,进而挖掘优异种质资源,可为培育开花期适宜的玉米育种研究提供基因资源。【方法】使用候选基因关联分析方法,对开花期相关转录因子及显著SNP进行分析;并利用DAP-seq技术捕获了关键转录因子的结合位点和下游基因;随后对转录因子调控的下游基因进行GO分析,探究转录因子通过影响其下游基因对开花期进行调控的基因网络。【结果】玉米开花期3种性状（吐丝期、散粉期、抽穗期）中,与吐丝期和抽穗期性状以及吐丝期和散粉期性状同时关联的转录因子显著SNP均为75个,与抽穗期和散粉期性状同时关联的显著SNP为128个,同时关联到3种表型的显著SNP为58个。表明开花期3种性状可能受相同的转录因子调控。选取含有3个及以上开花期相关显著SNP的转录因子基因,通过DAP-seq,捕获了这些转录因子结合的关键基序及调控的下游基因。转录因子结合的下游基因显著富集于转录因子活性、DNA结合、RNA结合、有机氮化合物的合成代谢过程、与生殖有关的发育过程等;不同的转录因子存在共同调控的下游基因,生育期相关性状关键调控性转录因子为ARF、MYB和NAC。对关键上游转录因子进行单倍型分析,发掘了玉米生育期提前,同时对产量无负向影响的转录因子最优单倍型组合。【结论】运用DAP-seq技术并结合前人研究绘制了全基因组水平上转录因子对生育期相关农艺性状的调控网络,并发掘了既提前玉米生育期又对产量无负向影响的转录因子最优单倍型组合。
【目的】高粱是酿酒和饲料的主要原料之一,其籽粒直链淀粉含量与支链淀粉含量的比值大小与白酒品质及饲料质量密切相关。传统的高粱成分化学检测方法已不适合高通量测试,采用改进最小二乘法（modified PLS）对高粱样品的近红外光谱图进行光谱预处理、得分处理和结果监控建立高粱籽粒直链淀粉、支链淀粉含量的预测模型,旨在得到一种快速高效低成本的检测方法,为高粱的遗传改良及品质分析提供依据。【方法】从450份高粱资源中筛选出112份代表品种作为校正集和验证集,通过双波长法测定112份高粱品种籽粒中直链淀粉、支链淀粉含量的化学值,并收集波长为850—1 048 nm的近红外光谱,对光谱进行扫描数据矩阵和化学数据计算得分（PL1）处理解释光谱间差异,剔除马氏距离（GH）大于3的超常品种以减小建模误差。采用Modified PLS回归技术建模,通过不同散射处理和导数处理等方法建立不同的定标模型。根据交叉验证标准偏差（SECV）、交叉验证相关系数（1-VR）确定最佳模型,并进行结果监控和非参数检验评估模型的预测性能。【结果】直链淀粉的近红外预测模型SECV是2.7732,1-VR是0.9503,相关系数（RSQ）是0.9688。Bias=0.229<2.7732（SECV）×0.6,即偏差（Bias）小于定标模型SECV的0.6倍;预测标准偏差（SEP）=1.266<2.7732（SECV）×1.3=3.60516,即SEP小于定标模型SECV的1.3倍,11.01（SD）—10.81（SD）=0.2<11.02（SD）×0.2=2.204即化学数据和近红外预测数据标准偏差（SD）差值小于化学数据SD的20%。支链淀粉的近红外预测模型SECV是1.7516,1-VR是0.8818,RSQ是0.9127。Bias=-0.014<1.7516（SECV）×0.6即Bias小于定标模型SECV的0.6倍,SEP=1.316<1.7516（SECV）×1.3=2.2708即SEP小于定标模型SECV的1.3倍,5.30–5.29=0.01<5.30×0.2=1.06即化学数据和近红外预测数据SD差值小于化学数据SD的20%。利用30份模型外高粱籽粒对模型的有效性进行两配对样本非参数检验,结果表明,直链淀粉含量和支链淀粉含量的测定值与预测值之间差异不显著（P=0.262>0.05;P=0.992>0.05）。【结论】所建立的近红外模型精准度高,稳定性好,能准确快速地检测高粱籽粒中直链淀粉、支链淀粉的含量,可用于高粱的遗传改良及高粱品质的检测。
【目的】明确播期对再生稻次适宜区杂交籼稻食味品质的影响,为再生稻次适宜区种植结构调整和优质栽培提供理论和实践依据。【方法】以川优6203、宜香优2115和F优498等3个杂交籼稻品种为试验材料,在四川再生稻次适宜区的隆昌和犍为设置播期试验,通过对稻米直链淀粉和蛋白质含量测定,以及米饭气味、外观、适口性、滋味、冷饭质地和综合评分等指标的分析,研究播期对再生稻次适宜区杂交籼稻食味品质的影响。【结果】（1）杂交籼稻食味品质受生态点、播期、品种及其互作共同调控。（2）在再生稻次适宜区,播期对不同品种食味品质的影响在不同生态点有差异,2年直链淀粉含量、蛋白质含量和滋味,以及2018年适口性和综合评分均表现为隆昌生态点显著低于犍为生态点。与常规播期相比,适当推迟播期能使水稻灌浆结实期避开高温胁迫,提高直链淀粉含量、改善适口性和滋味,进而提高综合评分,使食味品质更为接近再生稻。（3）相关分析表明,直链淀粉含量、适口性和滋味与抽穗后20 d至成熟阶段的日均最高、最低和平均温度,以及日照时数呈显著或极显著负相关关系,综合评分则与日均最低温度呈显著负相关。（4）GGE双标图分析表明,隆昌生态点采用第3播期,犍为生态点采用第2、第3播期具有较好的综合评分且稳定性好。【结论】在确保水稻产量基础上,隆昌生态点在第3播期（5月初）进行播种,犍为生态点在第2播期（3月20日至25日）进行播种,可以使水稻灌浆结实期避开高温胁迫,改善杂交籼稻的食味品质,优质食味品种宜香优2115、川优6203与适当推迟播期结合效果更好。
【背景】水稻是我国最重要的口粮作物。东北稻区不仅是我国高纬度优质粳稻的重要产区,约占我国粳稻总产50%以上;也是我国气候变暖最明显区域,近半个世纪来该区年平均气温上升了1.1℃。【目的】研究气候变暖情境下东北稻区水稻产量和品质的变化,为保障我国优质粳稻生产提供参考依据。【方法】结合田间开放式远红外增温装置,设置全生育期增温1.5℃和不增温处理,分析田间开放式增温1.5℃对高纬度粳稻生育期、产量及产量构成、加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮品质的影响。【结果】与不增温相比,2017年和2018年增温处理的水稻全生育期天数分别减少了6—7 d和4—5 d,主要表现在抽穗前天数缩短;增温处理下龙稻5号和龙稻18两年平均产量分别提高了5.8%和14.4%,其主要得益于单位面积的有效穗数增加;增温显著降低了籽粒中直链淀粉含量,但对糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量影响不大;增温有增加水稻淀粉峰值黏度、热浆黏度和最终黏度,降低淀粉消减值的趋势,但对回生值无显著影响。【结论】基于高纬度稻区较低的背景温度,增温1.5℃对水稻产量和稻米蒸煮品质具有一定的促进作用,但未来增温幅度升高将会加大该稻区稻米品质变化的不确定性。
【目的】通过研究不同配置条件下玉米‖花生间作系统地上部氮含量和吸收量,结合间作系统花生结瘤固氮和土壤有效氮分布,明确不同配置下玉米‖花生间作体系对氮素的吸收利用特征,为玉米‖花生间作氮高效利用模式的区域筛选提供依据。【方法】本试验于2015—2016年在国家农业环境阜新观测实验站进行,设置玉米单作（M）、花生单作（P）、2行玉米4行花生间作（M2P4）和4行玉米4行花生间作（M4P4）模式,玉米单作及每种间作模式下设3种不同玉米种植密度（6、9和12株/m2）,共10个处理,分析不同配置（行比和密度）玉米‖花生间作系统氮素吸收利用特征和优势。【结果】与单作相比,间作玉米和花生植株氮浓度变化并不明显,受作物占地比例影响,间作模式下玉米和花生的产量、氮产量均低于相应单作,且氮产量与间作生物产量表现相一致。玉米‖花生间作可以显著提高系统氮的吸收利用（氮吸收当量比NER>1）,且主要归因于玉米的养分吸收优势（pNERm为0.63—0.80）。随着玉米行比和密度的增加NER也随之增大,其中M4P4模式（NER 1.06—1.22）的氮吸收要显著高于M2P4模式（NER 1.0—1.06）。在玉米‖花生间作系统中,玉米比花生更有竞争力（Amp>0）,且竞争吸收氮养分能力也更强（CRmp>1）,M4P4行比以及玉米增密有助于增强玉米对氮营养的竞争,增加系统氮养分吸收优势（△NU>0）以及间作养分对产量的贡献（C）。与玉米间作可促进花生结瘤固氮,M4P4行比配置下花生根瘤数量、单株根瘤重量和单个瘤重均高于M2P4配置,且以中、低密度处理为优。间作系统中土壤有效氮含量（Nmin）表现为花生条带土壤Nmin高于玉米条带,且单作花生土壤Nmin高于间作花生,而单作玉米土壤Nmin低于间作玉米。【结论】玉米‖花生间作可显著提高系统氮的吸收利用,其中玉米对系统氮吸收的贡献较大,适度增加玉米行比和密度有助于增加系统氮素吸收当量比、增强玉米对氮营养的竞争以及间作养分对产量的贡献。综合分析认为,本研究中M4P4-6和M4P4-8为玉米‖花生间作较佳配置,玉米花生种间互作对间作系统干物质量和花生生物固氮的促进,以及玉米在吸收氮养分上的强竞争能力是玉米‖花生间作具有氮素吸收利用优势的重要原因。
【背景】柑橘黄龙病（Huanglongbing,HLB）是由候选韧皮部杆菌亚洲种（‘Candidatus Liberibacter asiaticus’,CLas）侵染引起的一种柑橘病害。对于该病害的防治主要采取综合措施,包括实施检疫、种植无病苗木、及时挖除病树和集中大面积联防联控柑橘木虱等。前3种方法都需要依靠准确的柑橘黄龙病诊断技术。【目的】利用环介导等温扩增技术（loop-mediated isothermal amplification, LAMP）,结合膜吸附法DNA快速提取和Gelgreen荧光染料可视化,建立黄龙病田间核酸快速检测方法。【方法】以黄龙病菌β-操纵子与原噬菌体DNA聚合酶基因为模板设计LAMP特异性引物,包括外引物F3/B3、内引物FIP/BIP、环引物LoopF/LoopB和茎引物StemF/StemB。通过对环引物和茎引物设定不同的用量组合,对LAMP引物体系进行优化,确定合适的引物浓度。用优化后的LAMP引物体系对188份田间柑橘叶片进行检测,并构建受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲线分析实时荧光LAMP（qLAMP）在CLas检测上的准确性。对qLAMP预混反应液进行两步的常温干燥,分别设定不同的存放条件,评估LAMP常温干燥试剂的稳定性。用本研究建立的CLas可视化LAMP快速检测方法,对田间71个柑橘叶片样品和35个柑橘果实样品进行检测,与实时荧光定量PCR（qPCR）比较两者的符合率。【结果】在LAMP体系中加入环引物、茎引物或增加其浓度都能促进反应速率的提升,并且同时加入终浓度均为1.6 μmol·L-1的环引物和茎引物能进一步提高LAMP反应速率。LAMP预混液通过两步法干燥在不同温度存放1—4周均能保持反应活性基本不变,表明制备的两步法干燥LAMP试剂检测性能较好,在低温和常温环境下的稳定性尚可,仅35℃高温存放会略微增加LAMP试剂的反应时间。使用孔径0.1 μm尼龙膜代替纤维素滤纸作为核酸吸附材料能提升CLas快速诊断技术的灵敏度。结合DNA快速提取和可视化LAMP建立的CLas快速核酸诊断方法最低能检测到浓度为102 copies/μL的重组质粒样品,总体准确率高。经配对卡方检验,该方法的诊断结果与qPCR无显著差异。可视化LAMP快速检测相较常规检测有着更低的成本和耗时,而且可视化LAMP快速检测无需离心机和PCR仪等昂贵的仪器,仅需一台65℃恒温设备即可。【结论】建立的CLas快速核酸检测方法成本低,30 min即可观察到检测结果,操作简便,准确性高,可替代qPCR在田间进行黄龙病的快速鉴定。
【目的】梨小食心虫（Grapholitha molesta）是南疆苹果园一种重要害虫,严重影响苹果的产量和品质。论文旨在明确农田景观配置与组成对苹果园梨小食心虫种群数量的影响,为解析南疆地区种植业结构调整下梨小食心虫的发生趋势及灾变机制并制定种群区域治理对策提供科学依据。【方法】2017—2020年,在阿克苏地区共选择50个苹果园作为试验点,利用性诱剂诱捕监测梨小食心虫成虫种群动态,并调查试验点周围2.0 km半径范围的景观格局。在此基础上,拟合0.5、1.0、1.5、2.0 km尺度下景观格局的香农多样性指数（SHDI）、周长面积比（PARA）、边缘密度（ED）以及寄主作物、其他（非寄主）作物、非作物生境在景观中的面积占比与第1、2、3代梨小食心虫成虫数量的线性混合模型,结合赤池信息准则和模型平均,分析不同景观参数对各代成虫数量的影响。【结果】研究区域中,梨小食心虫寄主作物面积占比最高（45.7%—55.0%）,其次为其他作物（18.2%—21.0%）、非作物生境（13.5%—19.7%）。模型拟合的结果显示,第1代梨小食心虫成虫种群丰富度与2.0 km景观尺度下其他作物比例负相关（P=0.062）。第2代成虫种群丰富度与4个尺度下其他作物比例均呈负相关关系（0.5 km,P<0.001;1.0 km,P<0.001;1.5 km,P=0.028;2.0 km,P=0.043）,与1.0、1.5 km尺度下寄主作物面积占比负相关（1.0 km,P=0.026;1.5 km,P=0.048）,与0.5、1.0 km尺度下非作物生境比例负相关（0.5 km,P=0.023;1.0 km,P=0.019）,与0.5、1.0 km尺度香农多样性指数（SHDI）正相关（0.5 km,P<0.001;1.0 km,P=0.005）。第3代成虫种群丰富度与0.5 km尺度下非作物生境比例负相关（0.5 km,P<0.001）。【结论】农田景观系统中寄主作物、其他作物以及非作物生境比例的增加减少了苹果园梨小食心虫的发生量,多样性的景观格局促进了梨小食心虫在苹果园中的发生。南疆地区农业种植结构的调整显著地影响了梨小食心虫的发生,提高景观范围内其他作物、非作物生境面积占比并减少寄主作物的混栽将有利于苹果园梨小食心虫的防控。
【目的】探究不同轮作体系对土壤磷素有效性的影响,评估不同轮作体系土壤磷素活化潜力,为农田磷素高效利用提供科学依据。【方法】试验于2018—2020年在江苏省如皋市农业科学研究所开展,设置水稻-小麦（R-W）、水稻-油菜（R-O）、水稻-包菜（R-C）、水稻-闲田（R-F）4个轮作模式,每种轮作模式下设置3种施肥处理,分别为不施肥处理（CK）、不施磷处理（NK）、氮磷钾肥处理（NPK）。通过分析旱季和稻季成熟期不同施肥条件下地上部作物吸磷量、土壤磷组分含量、土壤微生物量及碱性磷酸酶活性等,明确不同水旱轮作体系下土壤磷素平衡及有效性变化规律,并探究其主要影响因素。【结果】NK处理下土壤磷素的严重失衡导致不同轮作体系土壤有效磷的补充存在差异。在NK处理下,R-O轮作可以保持较高的磷素输出以及促进土壤有效磷的补充。具体表现为NK处理下旱季R-O轮作体系下土壤活性磷相对含量较其他轮作体系低5.7%—7.3%,土壤中等活性磷和稳定性磷相对含量分别较其他轮作体系高4.2%—6.4%和0.9%—1.9%。相比之下,NK处理下稻季土壤中等活性磷相对含量较其他轮作体系高0.5%—3.0%,活性磷和稳定性磷相对含量则分别较其他轮作体系低0—1.5%和0.2%—2.3%。NK处理下,R-O轮作土壤微生物量碳磷比在旱季和稻季均相对较小,且在稻季时显著低于R-W轮作。土壤微生物量氮磷比也具有类似的规律。R-O轮作土壤碱性磷酸酶在旱季和稻季均保持较高活性。路径分析模型表明,磷素携出量（-0.53）和碱性磷酸酶（-0.51）分别对旱季和稻季土壤有效磷含量的贡献最高。【结论】在土壤磷素相对亏缺时,水稻-油菜轮作可以通过在旱季释放更多的碱性磷酸酶和调节稻季的土壤微生物量碳磷比,进而促进微生物活化非活性态磷库以补充活性态磷库,以保证在不影响磷素输出的情况下维持土壤有效磷含量的相对稳定。
【目的】在土壤Olsen-P和全磷含量基本接近但土壤有机碳水平呈梯度的陕西省关中平原塿土上,研究有机碳对土壤各形态无机磷有效性及其形态转化的影响,为合理培肥土壤,有效利用土壤累积态磷提供理论依据。【方法】采集并选取了陕西省关中平原小麦-玉米种植体系下塿土Olsen-P含量相近（平均含量范围17.41—18.72 mg·kg-1）,不同有机碳水平（有机碳平均含量分别为6.38、8.34、10.17、11.95、13.64和15.74 g·kg-1）的土壤样品,采用蒋柏藩-顾益初改进的Chang和Jackson的石灰性土壤无机磷分级方法分别对土壤中各磷组分（二钙磷（Ca2-P）、八钙磷（Ca8-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（O-P）和十钙磷（Ca10-P））含量进行测定。【结果】在陕西关中平原小麦-玉米种植区塿土中,有机碳对土壤各形态磷素水平及形态转化起重要作用。随着有机碳含量的增加,土壤中Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、缓效磷库（Ca8-P、Al-P和Fe-P）和难利用磷库（O-P和Ca10-P）含量均显著增加（P≤0.05）,Ca10-P相对稳定。有机碳含量与土壤活性磷库（Ca2-P）、缓效磷库（主要为Al-P）的相对含量（占无机磷总量的比例）呈极显著正相关关系,与难利用磷库（主要是Ca10-P）呈极显著负相关关系。土壤Olsen-P含量与难利用磷库含量呈显著正相关关系。【结论】在Olsen-P相近,全磷也基本相似的条件下,土壤有机碳促进了土壤中难溶态磷酸盐向缓效态磷库和活性态磷库的转化,提高了有效磷源占无机磷总量的比例,从而提高了土壤磷素有效性。研究结果表明可通过合理的措施培肥土壤,从而有效地促进土壤累积态磷的活化利用。
【目的】针对我国设施菜地氨（NH3）挥发过高的问题,研究不同施肥方式下设施菜地NH3挥发特征,分析各施肥方式下影响设施菜地NH3挥发的重要因子,为以减氮增效为目标的设施菜地肥料管理模式制定提供相关科学依据。【方法】以长江中下游地区典型设施菜地为研究对象,基于1次基肥和2次追肥的施肥方式,设置了不施氮处理（Control）、常规施氮处理（CF）、20%减氮缓释肥处理（SF）、20%减氮有机/无机肥配施处理（OF）、20%减氮复合微生物菌肥/无机肥配施处理（MF）和20%减氮水肥一体化处理（IM）,共计6个田间试验处理。除Control处理外,其余各处理氮磷钾的全季施用比例均保持一致。使用通气法对不同施肥方式下的菜地NH3挥发进行了原位监测,并同步分析不同施肥方式下可能影响菜地土壤NH3挥发的相关因素。【结果】不同施肥方式处理下的菜地NH3挥发动态基本一致,NH3挥发峰值均出现在肥料施用后。基肥施用阶段,除IM处理在基肥施用1 d后NH3挥发即达到峰值外,其余处理均在基肥施用后3 d达到NH3挥发峰值,峰值范围为0.12—0.26 kg NH3·hm-2·h-1。在追肥阶段,各处理NH3挥发峰值出现时间均有不同程度提前,各处理的NH3挥发通量在追肥-Ⅰ阶段的峰值范围为0.08—0.19 kg NH3·hm-2·h-1,追肥-Ⅱ阶段的峰值范围为0.13—0.18 kg NH3·hm-2·h-1。NH3挥发累积排放量由高至低依次为CF、MF、OF、SF、IM、Control。与CF施肥处理相比,SF和IM处理分别降低菜地累积NH3挥发量24.2%和42.4%（P<0.05）,OF和MF处理分别降低10.1%和8.3%（P>0.05）NH3挥发累积量。此外,由NH3挥发引起的氮肥损失率,由高至低依次为MF、OF、CF、SF、IM。与CF处理相比,MF处理始终具有较高的肥料NH3-N损失率,而IM处理下则始终低于CF处理。与CF处理相比,SF和OF处理在基肥阶段的肥料NH3-N损失率较低,但在追肥阶段的肥料NH3-N损失率则均高于CF处理。【结论】与CF处理相比,SF和IM处理可显著降低设施菜地NH3挥发量。从不同施肥阶段来看,IM处理在基肥和追肥施用阶段均可显著降低由NH3挥发引起的氮肥损失率,而SF处理对菜地NH3挥发的减缓作用主要是在基肥施用阶段。因此,缓释氮肥施用以及水肥一体化技术在减缓设施菜地NH3挥发和农田减氮增效方面,具有重要的推广意义。
【目的】分析参与调控ABA促进葡萄着色的相关基因,探讨ABA促进葡萄果实花青苷积累的分子机制。【方法】以‘红巴拉多’葡萄为试材,在转色前期（约花后6周）使用300 mg∙L-1 ABA对果穗进行浸果处理,以清水处理为对照。观察表型,并利用超高液相色谱质谱联用仪（UPLC-MS）测定花青苷组分及含量,再利用转录组测序技术从分子水平对ABA促进花青苷积累的机制进行生物信息学分析。【结果】外源ABA处理3 d后,葡萄果实着色明显加深,花青苷种类和含量增多,其中芍药素3-O-葡萄糖苷、锦葵色素3-O-葡萄糖苷两种单体花青苷含量增加最为显著。分析ABA处理18 h和3 d后葡萄果实转录水平的差异,并通过KEGG富集分析发现了11个ABA信号通路基因以及52个与花青苷生物合成和转运相关的基因差异表达,它们均在外源ABA处理后表达上调。通过将差异基因与葡萄转录因子库进行比对,共发现297个转录因子差异表达。进一步分析差异转录因子表达模式,筛选与VvMYBA1表达模式相近的转录因子,发现15个MYB、bHLH、bZIP、NAC、Dof、HD-ZIP等家族的转录因子,其可能参与调控花青苷生物合成。启动子顺式作用元件分析表明,大部分筛选到的差异基因启动子中含有ABRE元件,说明这些差异表达基因的启动子可能为ABA诱导型启动子。对部分候选基因的表达模式进行实时荧光定量（qRT-PCR）分析,证实了RNA-seq的准确性。【结论】ABA促进葡萄花青苷积累涉及11个ABA信号转导、52个花青苷合成和转运相关基因,15个转录因子可能参与调控了这一生物过程。研究结果为揭示ABA促进葡萄花青苷积累的分子机制提供了一定基础。
【目的】分析茶树响应草甘膦相关的基因表达规律和调控途径,在转录水平上探究草甘膦对茶树的作用,确定茶树响应草甘膦的关键基因。【方法】以茶树品种‘金观音’为试验材料,将推荐使用浓度的草甘膦施于茶树土壤基质表面,经0、0.25、1、3和7 d后,取叶片进行转录组测序,并测定莽草酸含量。利用WGCNA方法联合分析转录组和莽草酸含量数据,鉴定与草甘膦响应相关的共表达基因模块,筛选关键调控基因。【结果】茶树叶片中的莽草酸含量在草甘膦处理后0.25、1和3 d降低,而在7 d时大量积累（为未处理的6.99倍）。从表达谱数据中筛选得到12 568个差异表达基因（DEGs）,草甘膦处理不同时间点与未处理数据比对的DEGs均显著富集在苯丙烷、类黄酮生物合成及植物激素信号转导途径;此外,草甘膦处理分别诱导茶树莽草酸代谢及其下游苯丙烷、类黄酮生物合成和激素信号转导途径相关的24、52、31和69个基因差异表达。通过加权基因共表达网络（WGCNA）方法鉴定得到19个基因模块,将转录组与莽草酸含量数据相关联,筛选到两个与草甘膦响应高度相关的关键基因模块,分别包含2 024和2 305个基因。选取关键模块中连通度最高的前50个基因进行共表达分析,获得6个关键调控基因,包括2个抗性基因（SHMT和RPM）、1个耐药性基因（PDR）、1个离子转运基因（At）、1个膜转运基因（GPT）和1个转录因子（ERF）。【结论】草甘膦通过干扰茶树叶片中莽草酸代谢,影响其下游代谢途径苯丙烷、类黄酮生物合成及激素信号转导途径的基因转录。此外,研究还鉴定到2个草甘膦响应密切相关的共表达模块,发现SHMT、RPM、At、PDR、ERF和GPT等多个潜在候选基因和转录因子在茶树抵御草甘膦逆境中发挥重要作用。
【目的】茶皂素是一种具有广阔应用前景的天然活性物质,纯度是限制其应用和价值的关键因素。探究超声耦合双水相提取（Ultrasound-assisted two-phase aqueous extraction, UAATPE）油茶粕茶皂素的工艺条件及其提取机制,以开发纯度高且高效的提取技术,为油茶粕高值化利用提供技术指导。【方法】以油茶粕为原料,在单因素基础上,利用Plackett-Burman设计筛选影响得率的关键因素,经Box-Behnken设计优化提取工艺;通过比较传统乙醇提取法和水提法的提取物得率和纯度,评价UAATPE法茶皂素提取效果;结合扫描电子显微镜分析油茶粕微观结构,初步探讨UAATPE法提取机制。【结果】影响茶皂素得率的关键因素为乙醇质量分数、硫酸铵质量分数和超声时间,经Box-Behnken设计优化的最佳工艺参数为：乙醇质量分数27.50%（w/w）,硫酸铵质量分数19.60%（w/w）,液固比50﹕1,超声时间32 min,超声功率300 W,提取温度60℃,在此条件下茶皂素得率为（26.21±0.54）%。与传统乙醇提取法相比,UAATPE法的茶皂素得率虽差异不显著,但其纯度提高了6.57%（P<0.05）。相较于传统水提法,UAATPE法提取的茶皂素得率和纯度分别提升了17.74%和40.23%（P<0.01）。微观结构显示UAATPE法处理的油茶粕因超声波空化效应,加剧了油茶粕组织破坏,产生大量空洞和强烈表面收缩,有效促进油茶粕茶皂素释放。UAATPE提取过程,茶皂素在双水相系统中首先经过固液提取进入电导率高的底相,然后经液液萃取迁移至极性较大的顶相,从而达到初级纯化,提升茶皂素纯度的效果。【结论】采用UAATPE法可以显著提高茶皂素得率和纯度,为油茶粕的高效利用提供了新方法。
【背景】脂肪组织分为皮肤下的皮下脂肪组织（subcutaneous adipose tissue,SAT）和腹部内器官周围的内脏脂肪组织（visceral adipose tissue,VAT）,皮下脂肪作为影响肉类美味与否的重要因素,探究皮下脂肪沉积分子调控机制对于育种改良和畜牧业的发展至关重要。Krüppel-like factors 12 (KLF12)是一个进化保守的转录因子,可以在多种细胞类型中表达并控制着广泛的细胞过程。【目的】研究获得山羊KLF12的分子特征并进行生物信息学分析,同时明确KLF12在山羊组织和细胞中的表达模式以及干扰KLF12对山羊皮下脂肪细胞分化的调控作用,为进一步研究KLF12在脂肪沉积过程中的潜在作用提供理论依据。【方法】利用逆转录PCR（reverse transcription PCR,RT-PCR）方法克隆山羊KLF12完整编码序列（coding sequence,CDS）区,使用在线生物信息学分析软件对山羊KLF12核苷酸序列和氨基酸序列进行分析。利用实时荧光定量PCR（Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR）技术检测KLF12在山羊心脏、肝脏、腹部脂肪、皮下脂肪、臂三头肌、背最长肌等14个组织中的表达水平,以及诱导分化不同时间段KLF12在皮下前体脂肪细胞中的表达水平。随后,试验通过化学合成山羊KLF12小干扰RNA（si-KLF12）,使用Lipofectamine RNAiMAX转染试剂将山羊si-KLF12序列转染到体外培养的山羊皮下前体脂肪细胞中。使用100 µmol·L-1油酸导液诱导脂肪细胞分化。利用油红O以及Bodipy染色方法和qRT-PCR技术分别从形态学以及分子生物学的角度阐明干扰KLF12对皮下前体脂肪细胞脂滴积聚和脂肪分化标志基因mRNA表达水平的影响。【结果】试验成功获得包含开放阅读框（open reading frame,ORF）（1 209 bp）的山羊KLF12（1 315 bp,编码402个氨基酸）。亚细胞定位结果显示KLF12主要位于细胞核,此外,KLF12无跨膜结构域和信号肽,且在317—341、347—371及377—399氨基酸处存在3个典型的锌指结构域（ZnF_C2H2）。组织表达谱结果显示KLF12在山羊心脏和脾脏的表达水平极显著高于其他组织（P<0.01）。此外,在山羊皮下前体脂肪细胞分化过程中KLF12表达水平在诱导分化60 h时达到峰值。于山羊皮下前体脂肪细胞中转染si-KLF12后利用油红O以及Bodipy染色法从形态学观察发现脂肪细胞脂滴聚积明显增加,同时qRT-PCR结果显示,脂肪分化标志基因脂蛋白脂肪酶（lipoprteinlipase,LPL）和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ）的表达水平显著升高（P<0.05）而前脂肪细胞生长因子（preadipocyte factor 1,Pref-1）的表达水平极显著降低（P<0.01）。结合形态学观察结果以及脂肪分化标志基因表达水平变化情况,推测KLF12在皮下脂肪细胞分化过程中起到负调控作用。【结论】通过对山羊KLF12的分子生物学特征、组织细胞间的表达规律以及对山羊皮下脂肪细胞分化过程的潜在调控作用的研究表明,KLF12是山羊皮下脂肪细胞分化过程中的负调控因子,并且这种作用可能是通过调控LPL、PPARγ和Pref-1实现的,为进一步探究KLF12在调控脂肪细胞分化过程中的分子机制奠定了基础。
【目的】非洲猪瘟（African swine fever,ASF）自2018年首次暴发于我国沈阳后,迅速扩散至全国,对我国养猪业造成了沉重打击。研究针对其病原非洲猪瘟病毒（African swine fever virus,ASFV）建立一种快速核酸检测技术,为及时发现、准确处理ASF疫情提供一种快速诊断方法。【方法】针对ASFV保守的B646L（p72）基因,设计并筛选合适的引物、探针组合,利用基于重组酶-聚合酶扩增（recombinase polymerase amplification,RPA）的实时荧光RPA方法,对反应体系、反应条件、样品处理步骤等进行优化;利用质控品,对检测方法的特异性和灵敏度进行评价。对1 009份临床样品进行检测,并利用OIE推荐的实时荧光定量PCR方法（qPCR）和病毒分离,进一步验证该方法的检测结果。【结果】筛选得到一套合适的引物、探针,建立了针对ASFV p72基因的实时荧光RPA检测方法,优化后的反应体系总体积为25 µL,在实时荧光定量PCR仪器上,最适反应条件为39℃ 10 s,39℃ 20 s,40个循环,扩增反应时间约20 min;室温裂解法可取代传统核酸提取方法作为本检测的样品处理方法;使用优化后的条件,可在30 min内实现样品处理、核酸扩增和结果判定的整个过程,特异性评价结果显示本方法对猪细小病毒（PPV）、伪狂犬病毒（PRV）、圆环病毒1型/2型（PCV1/2）、猪瘟病毒（CSFV）、猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）样品扩增结果均为阴性;敏感性评价结果显示本方法对基因I型、II型、IX型ASFV的模拟样品均可检出,对II型ASFV阳性模拟血样品可检测至10 拷贝/µL,对已知阳性临床组织样品可检至1﹕103.0稀释度,与OIE推荐的实时荧光定量PCR（qPCR）方法的检测灵敏度一致。通过对1 009份临床样品进行检测,实时荧光RPA诊断方法检出17份阳性,其结果与qPCR方法完全一致;病毒分离获得17份阳性培养物。【结论】建立的实时荧光RPA核酸检测方法操作简便,耗时短,具有较高的灵敏度和特异性,为临床提供了一种新型、简单、特异、快速诊断非洲猪瘟的方法。
【目的】利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术和生物信息学方法对中华蜜蜂（Apis cerana cerana,简称中蜂）幼虫肠道的微小RNA（microRNA,miRNA）进行全转录组鉴定和分析,旨在丰富中蜂的miRNA信息,并为深入研究miRNA调控中蜂幼虫肠道发育的分子机理提供依据。【方法】利用sRNA-seq技术对中蜂4、5和6日龄幼虫肠道样品（Ac1、Ac2和Ac3）进行测序,通过数据质控获得有效标签序列（clean tags）。采用Blast工具将clean tags连续比对东方蜜蜂（Apis cerana）基因组和miRBase数据库,以鉴定保守miRNA和新miRNA。采用TPM法对miRNA的表达量进行归一化处理。通过GraphPad Prism 7软件统计各组肠道样品中sRNA占比、miRNA长度分布及首位碱基偏向性。利用相关软件预测上述miRNA靶向的mRNA并进行GO和KEGG数据库注释。进一步根据靶向结合关系构建和分析注释到发育和免疫相关通路的基因及其靶向miRNA的调控网络,并利用Cytoscape软件进行可视化。利用茎环反转录PCR（Stem-loop RT-PCR）、分子克隆和Sanger测序验证miRNA的表达和序列的真实性。【结果】共鉴定到中蜂的371个保守miRNA和64个新miRNA;这些miRNA的长度介于18—25 nt且首位碱基主要偏向于U;上述miRNA共靶向14 750条mRNA,涉及离子结合、金属离子结合、细胞膜、细胞膜组件和单一有机体进程等2 270个GO条目,以及内吞作用、细胞凋亡、mTOR信号通路、RNA转运和昆虫激素的生物合成等332条KEGG通路。进一步分析结果显示156个miRNA与注释到Wnt、Hippo、Notch和mTOR等生长发育相关通路的67个靶基因存在调控关系,145个miRNA与注释到Toll、Imd/JNK、Jak-STAT和抗菌效应因子等免疫相关途径的21个靶基因存在调控关系。Stem-loop RT-PCR 结果显示miR-8-y、miR-9-z、miR-14-y、miR-281-y、miR-283-x和miR-306-x均能扩增出预期的特异性片段;Sanger测序结果显示上述6个miRNA的序列与深度测序结果一致。【结论】提供了中蜂miRNA的数量、结构特征和表达谱;揭示中蜂幼虫肠道miRNA潜在调控诸多生命进程与细胞活动;中蜂幼虫肠道的部分miRNA可通过靶向结合相应的mRNA参与调节发育和免疫相关途径。
【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为研究对象,调查2年2点4环境下8个产量相关性状（单株产量、单株蒴数、蒴粒数、千粒重、株高、主茎果轴长、始蒴高度和表观收获指数）的表型值,借助覆盖全基因组的42 781个SNP标记,利用多位点SNP随机效应混合线性模型（multi-locus random-SNP-effect mixed linear model,mrMLM）对8个产量相关性状进行全基因组关联分析,检测与产量相关性状显著关联的SNP位点,并预测候选基因。【结果】在4个不同环境下,8个产量相关性状表现出广泛的表型变异,变异系数为6.51%—33.57%;相关性分析表明单株产量与单株蒴数、株高、主茎果轴长、表观收获指数呈极显著正相关;方差分析表明产量相关性状的基因型效应、环境效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平。通过多位点全基因组关联分析共检测到210个与产量相关性状显著关联的SNP,在2018年南阳环境下检测到47个SNP,解释表型变异的1.63%—17.29%;在2019年南阳环境下检测到35个SNP,解释表型变异的1.94%—11.90%;在2018年平舆环境下检测到35个SNP,解释表型变异的2.15%—15.90%;在2019年平舆环境下检测到53个SNP,解释表型变异的1.25%—11.13%;在4个环境的综合BLUP条件下检测到75个SNP,解释表型变异的1.44%—13.58%。上述210个SNP涉及到175个位点,其中10个位点在3个及以上环境中被重复检测到。在这10个位点基因组区域内,共鉴定到214个候选基因,其中156个候选基因具有功能注释,主要涉及植物代谢、生物调控、生长发育等生物学过程。根据功能注释筛选出4个可能与芝麻产量相关的候选基因,其中SIN_1006338编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶3（1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 3-like）,参与乙烯的生物合成;SIN_1024330编码碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix）转录因子,负向调控植物细胞和器官的伸长;SIN_1014512编码吲哚-3-乙酸-酰胺合成酶GH3.6（indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.6）,参与调控茎和下胚轴细胞的伸长生长;SIN_1011473编码泛素受体蛋白DA1（protein DA1-like）,参与调节植物细胞增殖周期。【结论】通过多位点SNP随机效应混合线性模型的全基因组关联分析,检测到175个与产量相关性状显著关联的位点,筛选出4个可能与产量相关的重要候选基因。
【目的】MYB基因家族作为植物中最大的转录因子家族之一,在抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用。克隆陆地棉MYB转录因子基因GhMYB108,并进行表达分析,验证其在干旱胁迫响应中的作用,为进一步研究GhMYB108调控陆地棉耐旱的分子机制奠定基础。【方法】根据干旱转录组数据分析,确定GhMYB108为干旱响应基因;运用聚合酶链式反应（PCR）从陆地棉根系cDNA中扩增目的基因;对GhMYB108进行基因结构特征、预测基因序列信息以及系统进化关系等生物信息学分析;利用Plant Care网站对获得的基因启动子序列进行分析;在不同逆境胁迫条件下,对GhMYB108的表达特性进行qRT-PCR分析;通过亚细胞定位确定GhMYB108蛋白在细胞中的位置;利用酵母试验验证其转录活性;使用病毒诱导的基因沉默技术（virus induced gene silencing,VIGS）沉默GhMYB108,并用qRT-PCR检测基因沉默效率。观察沉默株系在干旱处理前后的表型变化,并统计存活率,采用试剂盒测定相关生理生化指标;通过对棉花叶片喷施ABA与氟啶酮试验来分析GhMYB108与ABA的关系。【结果】从陆地棉中克隆了GhMYB108（Gh_A10G1563）,其全长879 bp,编码292个氨基酸,其蛋白质相对分子量为33.288 kD,等电点为6.037,多重序列比对和保守结构域分析,发现GhMYB108含有2个高度保守的MYB结合结构域,属于典型的R2R3型MYB转录因子。不同物种亲缘关系分析发现,GhMYB108与AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2的同源性较高,属于同一亚族,且已有研究发现AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2与干旱或ABA信号通路相关。GhMYB108定位于细胞核,且具有转录激活活性。在干旱和对照植株中,GhMYB108均在根中表达量最高,茎中表达量最低,并且受自然干旱、18% PEG 6000模拟干旱、盐胁迫和低温等非生物胁迫诱导表达。GhMYB108沉默之后,在自然干旱条件下,沉默植株出现临界表型,与对照相比,其萎蔫更严重,且存活率降低,一些生理生化指标也发生显著变化,如叶片失水率加快,丙二醛含量升高,叶片相对含水量和脯氨酸含量减少,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性降低,且通过DAB与NBT染色发现植物体积累了更多过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子（O2-）。通过对棉花叶片喷施激素ABA或氟啶酮发现GhMYB108可受ABA信号的正调控。【结论】GhMYB108正调控棉花抗旱性,且受ABA信号的正调控。
【目的】建立甘薯品种（系）耐低氮能力评价体系,筛选耐低氮基因型甘薯材料和评价不同氮效率类型,为研究耐低氮甘薯生理机制和挖掘氮高效基因奠定基础。【方法】采用水培试验,以来自国内外不同薯区的126份甘薯品种（系）为材料,低氮胁迫（0 mmol·L-1纯氮）和正常施氮（14 mmol·L-1纯氮）处理下,收集126个品种（系）地上干重、地上干物质增加量、地下干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、蔓长、根长、叶数、叶绿素相对含量（CCI）、氮积累量和氮素生理利用效率11个性状表征值,计算各指标耐低氮胁迫指数。利用综合隶属函数法,进行主成分分析、回归分析和聚类分析,综合评价各甘薯品种耐低氮能力和氮效率类型。【结果】1）低氮水平条件下,不同供试甘薯品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根长、蔓长、叶数、CCI、氮素积累量的均值低于正常氮处理,根冠比和氮素生理利用效率的均值高于正常氮处理;2）不同品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率的变异系数高于正常氮处理,且其增幅排序为地上干物质增加量>总干物质增加率>地下干物质增加量>叶数>地上干重>氮素生理利用效率>氮积累量>根长>根冠比>蔓长;3）对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,3个主成分的累计方差贡献率达到72.67%,计算综合评价值Y;4）地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、叶数、蔓长、根长、根冠比、氮积累量、氮素生理利用效率的耐低氮胁迫指数与Y值的相关性达到极显著水平（P<0.01）,其中,地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、氮积累量和地上干重5项耐低氮胁迫指数的相关性较高,相关系数分别为0.85、0.86、0.81、0.79和0.73;5）建立Y值回归方程,选定耐低氮能力评价的8个指标,并进行系统聚类,划分甘薯基因型为耐低氮型、中间型、不耐低氮型3类;并对3种耐低氮甘薯类型的农艺性状和氮效率性状进行方差分析。【结论】地上干重、地上部干物质增加量,地下部干物质增加量、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率作为甘薯耐低氮能力评价的指标;13104-2/紫薯1号、宜宾红心薯、浙紫薯2号、渝紫3号、渝紫6号、漯紫1号和渝紫香10号7个为耐低氮型甘薯品种;耐低氮型品种的各性状表现好于中间型和不耐低氮型,其中,地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、蔓长和氮积累量差异显著。
【目的】探究玉米-大豆套作种间距离对土壤环境及根系空间分布的影响,以期为作物根系调控养分高效吸收提供理论依据。【方法】采用单因素随机区组试验设计,设置5种根系互作方式,其中玉米-大豆套作种间距分别为30 cm（MS30）、45 cm（MS45）、60 cm（MS60）,单作玉米行间距100 cm（MM100）,单作大豆行间距100 cm（SS100）,研究玉米-大豆套作下土壤理化性状及根系空间分布的变化规律。【结果】玉米蜡熟期（R4）至成熟期（R6）、大豆始粒期（R5）至成熟期（R8）,套作处理日平均土壤氧气含量、土壤呼吸速率随种间距离增加呈先增后减趋势;其中玉米土壤氧气含量MS45处理最高,MS30处理最低,而套作后的土壤呼吸速率均显著低于单作;大豆土壤呼吸速率以MS45处理最高,较SS100处理高130.00%,而套作后的土壤氧气含量均低于单作。与单作相比,套作玉米土壤中>5 mm水稳性团聚体含量、套作大豆土壤中5—2 mm水稳性团聚体含量、土壤NO- 3-N显著增加,其中均以MS45处理最高,较单作分别显著增加19.26%、4.49%、18.07%。共生期间,与单作相比,套作各处理玉米、大豆根系空间分布呈非对称性,套作玉米根系横向能延伸到大豆行的空间下方,纵向能下扎生长更深,套作大豆根系明显偏向大豆带生长,套作玉米和大豆根长、根表面积、根体积、根干重低于单作;玉米收获后,套作大豆根系恢复生长,在水平和垂直方向上进一步延伸,其中MS45处理的根体积高于单作。通过PCA分析,土壤养分含量和水稳性团聚体指标与根系形态参数呈正相关关系【结论】玉米-大豆带状套作合理的种间距离会促进土壤大团聚体的形成,增加土壤氧气含量,改善土壤通气环境及土壤养分状况,优化作物根系空间分布,促进根系生长发育。
【目的】探究内蒙古四大生态区（黄土高原、阴山北麓、燕山丘陵和大兴安岭）不同降水年型下主要作物（玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵和食葵）的适应性,为优化内蒙古主要作物布局提供重要科学参考。【方法】本研究选取4个生态区的典型站点,应用验证后的APSIM模型定量6种作物的潜在产量、雨养产量和产量差,以此计算不同降水年型下作物减产率,评估其适应性并基于作物水分生产函数解析作物对水分的敏感性。【结果】（1）6种作物营养生长期、生殖生长期和产量模拟值与实测值的RMSE分别为10.1 d、8.9 d和1 322.4 kg·hm-2,NRMSE分别为14.6%、19.2%和22.6%,表明模型能够较好地模拟不同区域各作物的生长发育和产量形成。（2）玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的潜在干重产量分别为12 024±4 874、7 315±806、6 611±906、2 424±326、2 721±205、4 905±428 kg·hm-2,莜麦与食葵的最大潜在产量在阴山北麓,其他4种作物的最大潜在产量在黄土高原。玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的雨养干重产量分别为3 056±2 902、3 337±1 608、2 974±1 677、912±511、869±618、1 508±984 kg·hm-2,6种作物的雨养产量自西向东递增,在大兴安岭达到最大值。玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的产量差分别为8 968±5 844、3 978±2 358、3 637±2 122、1 512±832、1 852±749、3 397±1 328 kg·hm-2,除玉米与莜麦外的4种作物产量差自西向东递减,在大兴安岭达到最低值。（3）以雨养产量相对于潜在产量的减产率为干旱指标,并参考雨养产量的变异系数,则在雨养条件下,黄土高原区各作物均不适宜种植;阴山北麓区枯水年各作物均不适宜种植,平水年适宜种植马铃薯,丰水年则适宜种植马铃薯、莜麦;燕山丘陵区枯水年各作物均不适宜种植,平水年适宜种植马铃薯与莜麦,丰水年6种作物均适宜种植;大兴安岭区枯水年适宜种植马铃薯、莜麦、油菜与食葵,平水年与丰水年6种作物均适宜种植。（4）6种作物的相对蒸散与相对产量的线性相关均达到了极显著水平（P<0.01）,R2在0.84—0.99。作物对水分亏缺的敏感度为：油葵>食葵>玉米>莜麦>油菜>马铃薯。【结论】本研究揭示了内蒙古四大生态区不同降水年型下作物的适应性,6种作物对水分的敏感性差异较大,雨养条件下,马铃薯在阴山北麓与燕山丘陵的平水年与丰水年型以及大兴安岭的所有年型下均适宜种植,莜麦在阴山北麓的丰水年型、燕山丘陵的平水和丰水年型以及大兴安岭的所有年型下均适宜种植,油菜与食葵在燕山丘陵的丰水年,大兴安岭的所有年型下均适宜种植,而玉米与油葵仅在燕山丘陵的丰水年,大兴安岭的平水年与丰水年型下适宜种植。
【目的】由芸薹根肿菌（Plasmodiophora brassicae）侵染引起的十字花科根肿病是一种世界性土传病害,病原菌长期存在于土壤中,对十字花科作物造成严重威胁。改良叠氮溴化丙锭（propidium monoazide xx,PMAxx）可选择性地穿透受损的死细胞膜,并抑制死细胞DNA的实时荧光定量PCR（qPCR）扩增。本文将PMAxx与qPCR技术相结合,建立一种快速检测芸薹根肿菌活菌的方法,为根肿病的早期诊断及制定科学的防控措施提供依据。【方法】配置浓度分别为0、5、10、20、40、60 µmol·L-1的叠氮溴化丙锭PMA和改良叠氮溴化丙锭PMAxx,比较两种核酸染料对芸薹根肿菌死细胞DNA扩增的抑制效果,确定最佳核酸染料及工作浓度;设置光照时间分别为0、2、5、10、15和20 min,进行最佳光照时间的优化,建立芸薹根肿菌活细胞PMAxx-qPCR快速检测体系。设置芸薹根肿菌活孢子百分比为0、0.01%、0.1%、1%、10%、25%、50%、75%和100%的混合体系,验证PMAxx-qPCR体系的准确性,并应用于田间土壤样本中芸薹根肿菌活孢子的定量检测。【结果】PMAxx对芸薹根肿菌死细胞DNA的扩增抑制效果更好,当芸薹根肿菌浓度为1×108个孢子/mL,PMAxx预处理的最适终浓度为4 µmol·L-1,最佳光照时间为10 min时,可有效地抑制死孢子DNA的扩增,仅以有活力孢子DNA为靶标选择性地扩增。利用PMAxx-qPCR技术检测已知不同活孢子比例的菌悬液样品,各样品实测孢子存活率和理论存活率之间呈正相关（R2=0.992）。对田间采集的25份土壤样本,采用PMAxx-qPCR方法检测到11份样本中携带芸薹根肿菌,活细胞DNA浓度为32.35—6.97×103 fg·g-1。【结论】建立了基于PMAxx-qPCR的芸薹根肿菌活细胞定量检测技术,该技术具有快速、准确、灵敏的特点,解决了qPCR不能仅对活体病原菌进行准确鉴别和定量分析的问题,为制定有效的根肿病防控策略提供了依据。
【背景】草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）是联合国粮食及农业组织（FAO）全球预警的重大迁飞性农业害虫,2018年底入侵中国后对玉米等农作物生产构成了严重威胁。远距离迁飞习性是草地贪夜蛾区域性转移危害的生物学基础,其在东亚季风和印度季风流行的气候环境下,可形成纵贯中国东部地区和西部地区的迁飞路线。据连续两年全国普查,草地贪夜蛾沿西线迁飞路线逐代北侵的终点位于我国西北地区的宁夏全境和内蒙古阿拉善左旗。但目前,入侵中国西北地区的草地贪夜蛾的虫源地尚未明确,该害虫在整个中国西部地区的迁飞路径研究也鲜有报道。【目的】阐释驱动草地贪夜蛾迁入中国西北地区的关键气象动力因子,明确该地区首次入侵种群的虫源地所在,精准解析亚洲季风气候背景下草地贪夜蛾的迁飞路径,为建设监测预警体系和指导区域性治理提供依据。【方法】利用2019—2020年草地贪夜蛾在西北地区宁夏的成虫种群动态监测数据和气象资料,采用中尺度气象数值模拟、昆虫迁飞轨迹模型、地理信息系统等技术手段,分析草地贪夜蛾远距离迁飞的大气动力背景场,模拟计算草地贪夜蛾在中国西北地区连续1—3个夜晚的迁飞路径和回推轨迹落点。【结果】7—9月份出现的偏南夏季风是影响宁夏等西北地区草地贪夜蛾不断迁入的关键气象因子,其虫源主要来自于甘肃东南部、四川东部,其次为陕西西部,此外,重庆西南部、云南东北部和山西西部局部也可为西北地区提供一定的虫源。【结论】在偏南夏季风的主导作用下,草地贪夜蛾经由多个夜晚的连续迁飞可构成其在中国西部地区的主要迁飞路径。该路径源自缅甸,自南向北依次经由中国“云南-四川和重庆-陕西和甘肃-宁夏”,最北可达内蒙古。在7—9月份偏南风盛行期提前和风速偏强的气候条件下要加强西北部玉米种植区草地贪夜蛾的监测预警与防治工作。
【目的】桃蛀螟（Conogethes punctiferalis）是重要的农业害虫,近年来在我国黄淮海玉米产区危害日益严重,已成为玉米安全生产的威胁之一。空间分布型是昆虫种群的重要生态属性,研究桃蛀螟幼虫在玉米田的空间分布型,明确其在玉米田的空间分布特征,为桃蛀螟的田间抽样计划制定、预测预报和有效防治提供科学依据。【方法】利用传统统计学（聚集度指标、Taylor幂法则和Iwao回归模型）和地统计学方法研究玉米田桃蛀螟幼虫种群的空间分布型。基于Iwao回归模型确定桃蛀螟幼虫的理论抽样数,通过序贯抽样技术得到不同允许误差（D=0.1、0.2、0.3）和经济阈值（m0=0.5、1、1.5、2头/株）下的最大理论抽样数。【结果】两种统计学方法的结果均表明桃蛀螟幼虫种群在玉米田的空间分布型属于聚集分布。聚集度指标分析表明桃蛀螟幼虫的分布型为聚集型;Taylor幂法则结果显示桃蛀螟幼虫种群为聚集分布,且聚集强度随种群密度的升高而增加;Iwao回归模型证明桃蛀螟幼虫的空间分布型属于聚集分布,且为一般的负二项分布。根据半方差函数模型参数,确定桃蛀螟幼虫种群的最优拟合模型为球型、指数型和线型,表明空间分布型为聚集型;通过Kriging插值法分析得到桃蛀螟幼虫种群的三维和二维空间分布图,其聚集中心主要分布在田块边缘。基于Iwao回归模型抽样技术明确了桃蛀螟幼虫在置信概率t=2,不同平均密度m=0.5、1、2、3、4、5、10、15时的理论抽样数。进行序贯抽样确定了最大理论抽样数,在t=2,D=0.1、0.2、0.3时,当m0=0.5头/株,最大理论抽样数分别为3 417、854和380株;当m0=1头/株,最大理论抽样数分别为1 717、429和191株;当m0=1.5头/株,最大理论抽样数分别为1 150、287和128株;当m0=2头/株,最大理论抽样数分别为867、217和96株。【结论】桃蛀螟幼虫种群的空间分布型为聚集分布中的负二项分布,聚集中心主要分布在田块边缘。基于序贯抽样确定的理论最大抽样数可用于指导玉米田桃蛀螟幼虫的监测和防治。
【目的】叶面喷锌（Zn）是提高小麦籽粒锌含量进而解决人体缺锌问题的有效农艺措施。探明不同施氮（N）量下叶面喷锌后小麦全粒及面粉中的富锌效果及对蛋白组分含量的影响。【方法】基于长期定位试验,于2018—2020年连续进行了两年裂区田间试验。以基施不同用量氮肥（N0、N120、N240,施N量分别为0、120、240 kg∙hm-2）为主区,副区为灌浆前期喷施锌肥处理（Zn0、Zn1,分别为喷H2O、喷0.4% ZnSO4·7H2O）,测定了灌浆前期和成熟期各部位锌含量、叶片等营养器官中锌向籽粒的转移量及分配、籽粒和面粉中蛋白质及其组分含量。【结果】与N0相比,N120和N240处理籽粒产量显著提高,增幅达88%—114%,但N120和N240处理之间并无显著差异。叶面喷锌均能显著提高小麦籽粒和面粉锌含量且籽粒达富锌标准,而不受施氮量的影响,其中,N120、N240处理小麦籽粒锌含量分别比N0处理提高0.95和1.12倍。与N0相比,施用氮肥均提高了小麦灌浆前期叶片等营养器官中氮、锌向籽粒的转移量,但降低了二者的转移比例,其中氮转移比例由60.2%下降至48.6%,锌由55.4%下降至42.3%。无论喷锌与否,氮、锌向籽粒的转移量及成熟期籽粒中氮、锌含量均呈显著线性正相关,且喷锌时氮、锌协同效应更为显著。与灌浆前期相比,成熟期小麦籽粒和面粉中储藏蛋白（醇溶蛋白和谷蛋白）含量显著增加,约占蛋白含量的80%—84%。施氮对籽粒和面粉中醇溶蛋白和谷蛋白含量提升幅度高于清蛋白和球蛋白,且以谷蛋白最大,而喷锌不影响籽粒和面粉中蛋白质及其组分含量,但在Zn1条件下,施氮对籽粒和面粉中谷蛋白含量的提高幅度高于Zn0条件下,分别提升37.5%和38.1%。【结论】叶面喷锌能够实现籽粒富锌,但不影响籽粒和面粉中蛋白质及其组分含量,表明籽粒和面粉中存在足够的用于锌储存的蛋白质库。因此在潜在缺锌石灰性土壤上,通过合理施用氮肥结合小麦灌浆前期叶面喷锌,能在保证小麦高产稳产的同时提高籽粒氮、锌营养品质。
【目的】通过研究洱海流域植烟土壤养分时空变异特征,实现对该区域植烟土壤肥力分级评价及其空间可视化的目标,进而为洱海流域烟田养分分区管理、平衡施肥、农业面源污染防控等提供科学依据。【方法】以2011—2013年、2018年和2020年洱海流域植烟区964个土壤样品为研究对象,采用地统计学和地理信息系统（Geographic Information Systems,GIS）技术探究养分的时空变异特征和区域分布格局,并采用Fuzzy综合评价法对植烟区土壤肥力进行定量评价。【结果】2011—2020年洱海流域植烟土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾的均值为7.3、59.6 g·kg-1、3.5 g·kg-1、54.4 mg·kg-1、192.0 mg·kg-1,均表现为中等变异。植烟土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量丰富,丰缺等级处于中上等级及以上的区域面积占比分别为85.2%、93.8%、94.5%及78.8%,存在明显的区域变异性。植烟土壤肥力处于I—V级的区域面积占比分别为8.4%、25.0%、40.3%、23.3%、3.0%。洱海流域植烟土壤整体偏碱性,pH值呈现出洱海北部高于南部的现状;有机质和全氮含量高值区主要分布于洱海北部和西部;有效磷含量高值区以斑块状分布在洱海北部、东部和西部;速效钾含量高值区呈片状分布在洱海北部和东部。【结论】洱海流域植烟土壤整体肥力较高,III级及以上高肥力区主要分布在洱海北部和东部。同时,洱海北部和西部植烟土壤氮磷元素含量丰富,区域内存在农业面源污染风险。
【目的】明确丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）影响玉米生育期土壤氧化亚氮（N2O）排放的机制,为增加玉米产量、提高氮素利用效率、减少温室气体排放提供理论依据。【方法】采用分室（生长室和菌丝室）箱体装置,盆栽设置氮肥用量（N1：180 kg N·hm-2;N2：360 kg N·hm-2）和丛枝菌根真菌（M0：作物根和AMF均不能从生长室进入菌丝室;M1：只有丛枝菌根真菌能从生长室进入菌丝室;M2：作物根和丛枝菌根真菌均能从生长室进入菌丝室）双因素试验,测定玉米生长期间植株生物量、植株氮素积累量、N2O排放量;采用Illumina平台Hiseq 2500 PE250高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性对丛枝菌根真菌的响应。【结果】氮肥用量和丛枝菌根真菌均显著影响玉米产量、植株生物量、植株氮素积累量和N2O排放量。不同氮肥用量条件下接种丛枝菌根真菌均显著增加玉米籽粒产量、植株生物量和氮素积累量。与M0相比,N1条件下M1和M2处理产量均值分别增加38%和82%,地上部氮素积累量增加30%和52%,无机氮含量减少26%和65%;N2条件下M1和M2处理籽粒产量分别增加16%和48%;地上部氮素积累量增加9%和33%,无机氮含量减少34%和55%。与M0相比, N1条件下M1和M2处理N2O累积排放量分别降低17%和40%,N2O排放强度分别降低41%和67%;而N2条件下N2O累积排放量降低26%和45%,排放强度分别降低28%和57%。NMDS 分析表明,施肥和丛枝菌根真菌均对细菌群落结构有较大影响。与N1均值相比,N2处理门水平变形菌门（Proteobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）相对丰度分别降低6%和15%,而放线菌门（Actinobacteria）增加32%;属水平链霉菌（Streptomyces）增加27%,芽单胞菌属（Gemmatimonas）降低8%。与M0相比,N1条件下M1和M2处理的Streptomyces分别增加64%和205%,Gemmatimonas细菌丰度分别增加31%和53%;N2条件下M1和M2处理的Streptomyces分别增加10%和93%,M1处理的Gemmatimonas细菌丰度降低2%,M2处理Gemmatimonas细菌丰度增加56%。土壤中Streptomyces和Gemmatimonas与N2O排放量呈显著负相关,而与玉米产量呈显著正相关。【结论】不同氮肥水平玉米接种丛枝菌根真菌均能显著降低土壤N2O排放量,这种影响主要通过提高玉米氮素的吸收利用和改善土壤细菌群落组成实现的,其中主要增加了土壤链霉菌属和芽单胞菌属的相对丰度。
【目的】类黄酮物质是酿酒葡萄的重要代谢产物,对葡萄果实及其葡萄酒的品质有重要影响。研究不同砧木对‘丹娜’（Vitis vinifera L. cv. Tannat）葡萄基本理化指标和类黄酮物质的影响,为砧木的选择利用提供理论依据。【方法】以‘丹娜’葡萄新梢为接穗,绿枝嫁接‘1103P’‘101-14’‘SO4’和‘贝达’（‘Beta’）等4种不同砧木,在分析不同嫁接苗商业采收期（2016、2017和2019年）葡萄果实基本理化指标（可溶性固形物、可滴定酸、pH、百粒重）的基础上,利用高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）技术,检测‘丹娜’葡萄不同砧穗组合和自根苗的类黄酮物质组成和含量。【结果】砧木对‘丹娜’葡萄果实百粒重影响较小,自根苗和‘101-14’嫁接的‘丹娜’葡萄可溶性固形物较高;Tannat/1103P、Tannat/101-14和Tannat/Beta组合果汁可滴定酸浓度高于自根苗;Tannat/SO4组合的花色苷和黄酮醇含量最低,Tannat/101-14组合与自根苗花色苷和黄酮醇含量较高;Tannat/101-14组合果皮中的黄烷醇含量较高,Tannat/1103P组合果皮中花色苷、黄酮醇含量较低,但黄烷醇含量较高。通过OPLS-DA模型,发现与自根苗相比,Tannat/101-14组合差异化合物主要是二甲花翠素类花色苷;Tannat/Beta组合主要差异化合物为二甲花翠素类、花翠素类和乙酰化类花色苷、槲皮素类黄酮醇以及总黄烷醇;而Tannat/SO4组合与自根苗差异化合物二甲花翠素类、花翠素类、花青素类和乙酰化类花色苷及槲皮素类黄酮醇;Tannat/1103P组合的差异化合物则主要为乙酰化类和二甲花翠素类花色苷、槲皮素类黄酮醇。【结论】在北京地区,4种砧木嫁接都有降低‘丹娜’葡萄果实中甲基花青素类、甲基花翠素类、花青素类、非酰化类、乙酰化类、香豆酰化类花色苷以及梅酮类和西伯利亚落叶松黄酮类黄酮醇物质的趋势。‘101-14’嫁接的‘丹娜’葡萄果皮中花色苷、黄酮醇、黄烷醇等类黄酮物质积累较多,有利于酿酒品质的提升,推荐使用;而‘SO4’嫁接的‘丹娜’葡萄类黄酮物质积累较少,不推荐使用。
【目的】分析不同类型成熟桃果实的内酯芳香物质构成,并评价其对于桃果实芳香的重要性。【方法】以涵盖不同果肉质地、果肉颜色、果实成熟期等的多品种桃果实为试材,采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用体系检测样品的芳香物质,通过精确的定性和定量分析,明确内酯芳香物质的构成,并结合芳香物质的气味活性值分析评价其重要性。【结果】内酯芳香物质存在于本研究全部桃品种的成熟果实中,样品中共检测到10种内酯芳香物质,包括γ-己内酯、γ-辛内酯、γ-庚内酯、γ-癸内酯、5-羟基-2, 4-癸二烯酸-δ-内酯、δ-癸内酯、γ-十一内酯、δ-辛内酯、茉莉内酯、顺式-4-羟基-6-十二烯酸内酯。各内酯物质具有特定的气味属性,主要散发果香（桃/椰子）、甜香、奶油香、焦糖香、花香和草本味等气味。不同品种的桃果实共有的内酯物质是γ-己内酯,较为普遍存在的内酯物质包括γ-癸内酯和δ-癸内酯,部分品种存在特有的内酯物质,如‘深州蜜桃’果实中的顺式-4-羟基-6-十二烯酸内酯。果实成熟期时,溶质‘白花水蜜’‘深州蜜桃’‘橙香’‘奉化玉露（晚）’‘肥城红里大桃’等品种中检测到较多种类的内酯芳香物质,硬质‘霞脆’‘秦王’‘华玉’等品种果实具有较少种类的内酯芳香物质。气味活性值分析表明,由于极低的气味阈值和较高的物质含量,γ-癸内酯存在于大部分品种中,且对于这些品种桃香气的形成具有重要贡献,使溶质‘深州蜜桃’‘橙香’‘奉化玉露（晚）’‘白花水蜜’等品种果实均具有较为强烈的典型的桃香气味,溶质‘阿初桃’和硬质‘华玉’品种的典型桃果芳香较淡,而未检测到该内酯的硬质‘秦王’‘霞脆’品种果实则没有典型的桃果芳香。此外,γ-辛内酯使部分品种（本研究中为‘橙香’和‘深州蜜桃’）桃果实呈现更为强烈的椰果味和非常甜的气味。【结论】内酯是桃果实挥发性芳香物质的一个重要类别,桃果实内酯物质构成丰富,成熟果实至少包含10种内酯芳香物质。内酯物质类别和含量的差异是不同品种尤其是不同果肉质地的桃果实芳香特征的一个重要体现,而不同果肉颜色或成熟期品种的内酯芳香无显著差异。γ-己内酯是品种之间共有的内酯物质,γ-癸内酯和δ-癸内酯是品种之间较为普遍存在的内酯,顺式-4-羟基-6-十二烯酸内酯等是部分品种特有的内酯物质。γ-癸内酯和γ-辛内酯等内酯对于品种的典型桃香气以及独特芳香气味的形成具有重要贡献。
【目的】基于藜麦蛋白Pickering乳液的冻融稳定性,探究其加入到鱼糜蛋白凝胶中提高鱼肉蛋白凝胶冻融稳定性的可行性,拟解决运输存储中温度波动造成鱼糜蛋白凝胶产品质量受损的问题。【方法】制备藜麦蛋白Pickering乳液,分散于鱼糜中并加热制备成蛋白凝胶,然后对鱼糜蛋白凝胶进行3次冻融循环,分别测量冻融前后鱼糜蛋白凝胶的质构、色度和水分分布,测定3次冻融后的汁液流失以及凝胶中的冰晶分布。【结果】藜麦蛋白Pickering乳液添加在提高鱼糜凝胶亮度和白度的同时,抑制了冻融循环引起的色度变化,并且延缓了凝胶在冻融中硬度和咀嚼度的变化速率。藜麦蛋白Pickering乳液的添加对于冻融前鱼糜凝胶的水分分布没有影响,但是显著增加了冻融循环后鱼糜凝胶中不易流动水的比例,减少了自由水的比例,从而减少了鱼糜凝胶冻融后的汁液流失。冰晶结果显示,乳液的添加可以显著降低冰晶的直径,从而减少冰晶对肌肉组织造成的损害以及自由水的生成。【结论】藜麦蛋白Pickering乳液的添加削弱了冻融对凝胶颜色及质构的影响,保持了凝胶的网络结构,提高了鱼糜凝胶的冻融稳定性,保持了冷冻鱼糜产品的品质及营养价值。藜麦蛋白Pickering乳液有望成为新型的抗冻剂应用于冷冻食品中。
【背景】MicroRNAs（miRNA）是一类小RNA分子（18—23nt）,广泛参与了家畜乳腺发育和泌乳性能的调控。项目组前期在小尾寒羊上应用RNA-Seq研究发现,miR-221在空怀期乳腺组织中的表达量是泌乳期的3.6倍,但是尚不清楚miR-221对绵羊乳腺发育的调控机制。【目的】探讨miR-221是否通过靶向基因IRS1抑制绵羊乳腺上皮细胞的活力和增殖数量,为揭示miR-221对绵羊泌乳性能的分子调控机理提供理论参考。【方法】采集小尾寒羊乳腺、心脏、肝脏、肾脏、脾脏、肺脏、背最长肌和卵巢等8个组织样本,采用实时荧光定量PCR（reverse transcription-quantitative PCR, RT-qPCR）技术,构建miR-221在绵羊8个组织中的表达谱。采用细胞转染、CCK-8和Edu等方法,研究miR-221对绵羊乳腺上皮细胞活力和增殖的影响。利用miRDB和miRanda数据库,预测miR-221的靶基因,结合功能富集分析,确定目标靶基因,构建靶基因的野生型和突变型载体,进而用双荧光素酶报告实验,验证miR-221与预测靶基因间的靶向关系。分析过表达和沉默miR-221对靶基因及其信号通路下游功能基因的影响。【结果】RT-qPCR结果表明,miR-221在绵羊乳腺等8个组织中均表达,其中在肺脏和脾脏中的表达量最高,在背最长肌和肾脏中的表达量最低。CCK-8结果表明,miR-221模拟物抑制了绵羊乳腺上皮细胞的活力（P<0.01）,而miR-221抑制剂提高了乳腺上皮细胞的活力（P<0.05）。Edu试验发现,miR-221模拟物减少了Edu标记的阳性乳腺上皮细胞数量（P<0.01）,而miR-221抑制剂增加了Edu标记的阳性乳腺上皮细胞数量（P<0.01）。双荧光素酶报告实验结果表明,miR-221模拟物抑制了胰岛素受体底物1（insulin receptor substrate 1, IRS1）基因3′UTR区域的双荧光素酶活性（P<0.01）,而miR-221抑制剂提高了该基因的活性（P<0.05）,表明IRS1是miR-221的一个靶基因。RT-qPCR结果进一步发现,过表达miR-221降低了绵羊乳腺上皮细胞中IRS1和PIK3R1的表达量（P<0.05）,沉默miR-221则提高了这2个基因的表达量（P<0.05）。过表达或沉默miR-221对乳腺上皮细胞中IGF1R的表达量没有显著影响（P>0.05）。【结论】miR-221通过抑制靶基因IRS1的表达量,最终抑制了绵羊乳腺上皮细胞的活力和增殖数量。
【背景】颗粒细胞类固醇激素的合成能力对卵泡发育及成熟具有重要作用,但其关键的调控因子尚不完全清楚。笔者前期的研究表明肝激酶B1（liver kinase B1,LKB1）基因参与细胞的脂类代谢,类固醇激素的合成与脂类代谢密切相关,并且有研究结果亦显示LKB1敲除可引起小鼠卵巢早衰,表明LKB1对维持卵巢的功能很关键,其在颗粒细胞的确切功能需要进一步研究。【目的】探究LKB1在牛卵泡中的表达模式及其对颗粒细胞类固醇激素生成相关基因的调控作用, 为母牛繁殖生理调控研究提供理论依据。【方法】采用免疫组织化学染色对LKB1蛋白在卵泡中进行定位研究;同时分离培养牛原代颗粒细胞,并以促卵泡素受体（follicle stimulating hormone receptor, FSHR）蛋白作为标记基因,细胞免疫荧光染色鉴定颗粒细胞及纯度;然后以原代颗粒细胞为模型,采用siRNA沉默LKB1的技术,利用qRT-PCR方法检测LKB1功能缺失对类固醇激素合成相关基因表达的影响,另一方面采用腺病毒过表达LKB1,qRT-PCR和ELISA技术验证LKB1对类固醇激素合成相关基因表达的调控作用及雌二醇分泌。【结果】 1) LKB1蛋白在卵泡中的细胞均表达,但颗粒细胞的染色信号强于膜细胞,进一步的定量分析显示颗粒细胞的表达量显著高于卵泡膜细胞。2) 分离培养的牛原代卵泡颗粒细胞贴壁生长、细胞形态多呈圆形,能被颗粒细胞标志基因FSHR抗体标记。3) RNAi技术能显著抑制LKB1的表达。与对照相比,siRNA1和siRNA2干扰LKB1的效率分别为48% (P<0.05)和52% (P<0.05);沉默LKB1显著降低颗粒细胞类固醇激素合成基因 STAR (P<0.01)、CYP11A1 (P<0.01)和CYP19A1 (P<0.05)的表达,分别下调了约为对照组的60%、80%和50%。4) LKB1过表达腺病毒及对照组对颗粒细胞均具有高的感染效率,LKB1过表达效率高达10倍（P<0.01）;过表达LKB1显著上调STAR (P<0.01)、CYP11A1 (P<0.01)和CYP19A1 (P<0.05)的表达,进一步研究显示LKB1基因功能获得促进颗粒细胞雌二醇的分泌（P<0.05）。【结论】LKB1在卵泡颗粒细胞中高表达,促进类固醇激素生成基因STAR 、CYP11A1和CYP19A1的表达和雌二醇的分泌。本研究将为LKB1调控牛颗粒细胞类固醇激素合成的功能提供直接的理论依据。
【目的】流感病毒是一种人兽共患病原,常引起大流行,给人类健康造成巨大威胁,且流感病毒易发生变异,能不断逃逸宿主细胞的免疫反应,对现有抗流感药物产生耐药性,因此寻找抵抗流感的新方法迫在眉睫。研究通过探索NMRAL1(NmrA-like family domain-containing protein 1)对流感病毒复制的影响,并揭示其发挥作用的分子机制,为抗流感药物研发提供潜在靶点。【方法】采用siRNA干扰技术在A549细胞中下调表达NMRAL1,并通过Western Blot检测siRNA干扰后NMRAL1的表达水平;在下调表达NMRAL1的细胞中,分别感染A/Anhui/2/2005 (AH05) (H5N1)和A/WSN/33 (H1N1) 两株不同亚型流感病毒,利用蚀斑试验检测感染病毒后24和48 h细胞上清中的病毒滴度。为确定NMRAL1影响流感病毒复制的具体阶段,在HEK293T细胞中瞬时转染NMRAL1-Myc-pCAGGS质粒过表达NMRAL1,通过双荧光素酶报告系统检测过表达NMRAL1对流感病毒聚合酶活性的影响;使用免疫荧光技术对流感病毒NP蛋白进行染色,通过激光共聚焦试验观察下调表达NMRAL1对感染病毒后3、4、5、6和8 h NP蛋白在被感染细胞中的定位情况的影响,判断下调表达NMRAL1是否影响流感病毒的入核和出核过程;利用Western Blot检测下调表达NMRAL1对流感病毒各病毒蛋白表达的影响和对流感病毒激活I型干扰素通路下游IFN刺激基因（ISGs）表达的影响,利用间接免疫荧光试验进一步研究NMRAL1对流感病毒复制的影响。【结果】Western Blot检测发现NMRAL1 siRNA能显著下调NMRAL1表达,在下调表达NMRAL1的A549细胞中分别感染H5N1和H1N1病毒,并通过蚀斑试验检测感染病毒后细胞上清中的病毒滴度,结果显示在下调表达NMRAL1的细胞中,感染流感病毒后24和48 h收取的细胞上清中病毒滴度显著下降,表明NMRAL1能促进不同亚型流感病毒的复制;为进一步探索NMRAL1调控流感病毒复制的具体机制,利用双荧光素酶报告系统检测流感病毒聚合酶活性,发现过表达NMRAL1对流感病毒聚合酶活性无明显影响;激光共聚焦试验结果显示下调NMRAL1表达不影响NP蛋白的入核和出核过程,同时Western Blot检测表明下调NMRAL1表达不影响各病毒蛋白的表达;但荧光定量PCR试验结果显示下调NMRAL1表达能够促进流感病毒感染诱导的IFN-β mRNA水平上升,且Western Blot检测发现下调表达NMRAL1促进I型干扰素通路下游的MxA和IFITM3抗病毒蛋白的表达,与此同时,间接免疫荧光试验结果显示下调NMRAL1表达可显著抑制流感病毒复制。【结论】在流感病毒感染过程中,NMRAL1不影响流感病毒的入侵以及转录翻译过程,而是通过抑制I型干扰素通路激活从而抑制MxA、IFITM3等抗病毒因子的表达,最终促进流感病毒复制。研究证实宿主因子NMRAL1正调控流感病毒的复制,丰富了参与流感病毒复制的宿主因子网络。
【目的】 评价小麦高温成株期（high temperature adult plant,HTAP）抗条锈病基因Yr52在生产中的应用价值,选育出农艺性状优良并高抗小麦条锈病品系,为充分利用现有高温成株期抗病资源、提高相关产量性状奠定基础。【方法】 通过回交和自交结合分子标记辅助选择育种方法,将小麦抗条锈病基因Yr52转育到轮选987（LX987）、百农矮抗58（AK58）和邯6172（H6172）中。在四川绵阳和陕西杨凌鉴定圃,用小麦条锈菌流行生理小种CYR32、CYR33和CYR34混合侵染,鉴定抗病基因载体品系和受体品种以及它们的高代家系的成株期抗病性。比对中国春参考基因组,结合Yr52两翼SSR分子标记Xcfa2040（6.8 cM-Yr52）和Xbarc182（1.2 cM-Yr52）,在目标基因物理区间内寻找35K SNP芯片标记,并开发成dCAPS和KASP分子标记,对BC2F5:6高代群体进行抗条锈病基因Yr52的检测。【结果】 抗病性鉴定和农艺性状评价表明,在19个具LX987背景的BC2F5:6家系中,抗条锈性表现为高抗（IT=0—3,DS=1%—20%）有11个,中抗（IT=4—6,DS=15%—30%）有8个,平均千粒重（TKW）、每穗穗粒数（KPS）、单株有效分蘖（PTN）、株高（PH）和穗长（SL）分别为45.33 g、46粒、7个、113.26 cm和10.05 cm。4个具AK58背景BC2F5:6家系全部表现高抗（IT=0—3,DS=5%—25%）;平均TKW、KPS、PTN、PH和SL分别为44.67 g、48粒、7个、96.54 cm和10.17 cm。5个具H6172背景的BC2F5:6家系全部表现高抗（IT=0—3,DS=5%—20%）;平均TKW、KPS、PTN、PH和SL分别为43.74 g、49粒、8个、109.72 cm和10.06 cm。分子标记检测结果表明,Yr52两翼连锁的分子标记Xbarc182、Xcfa2040和Xwmc557在后代群体中的检出率分别为78.57%、66.67%和66.67%,并成功开发出1个dCAPS标记Xdcaps-Yr52-1和1个KASP标记Xkasp-Yr52-1,两者在群体中的检出率分别为73.68%和41.67%。通过比较高抗（IT=0—3）与中抗（IT=4—6）水平家系的农艺性状,结果表明,IT在0—3的家系平均TKW（P>0.05）、PTN（P>0.05）和KPS（P<0.05）高于中抗水平的家系。结合各亲本抗病性和农艺性状筛选出PH为80—105 cm、PTN≥6个、KPS≥45粒、TKW≥42 g、SL≥8 cm的材料共5份。【结论】 Yr52仍对当前主要流行小种具有成株期抗性;将Yr52导入中国主栽感病小麦品种中,选育出综合抗病性和农艺性状良好的高代材料可用于培育多基因聚合的品种,丰富抗病基因的多样性,并实现持久利用。
【目的】 通过对高粱种质资源穗部表型多样性与遗传变异规律的研究,筛选高粱优异种质,丰富高粱穗部相关性状的遗传信息,为现有种质资源的保护、高效利用及新品种的选育等提供参考。【方法】 以320份来源于中国各地的高粱种质为供试材料,对其在2个不同生态环境下的12个穗部性状（粒长、粒宽、千粒重、籽粒硬度、籽粒容重、角质率、穗粒重、穗长、穗柄长、穗柄直径、一级枝梗长和一级枝梗数）进行精准鉴定。运用相关性分析、主成分分析、聚类分析等方法对高粱种质资源进行综合评价,并根据综合评价F值及目标性状筛选出不同突出特点的优异高粱种质。【结果】 各数量性状分布频次呈中间高两边低的分布趋势,籽粒硬度、穗粒重和籽粒容重、角质率2年间的频次分布和曲线走势分别在保定和晋中试验点较为相似,多数性状只在一个年份或单个试验点呈正态分布;除穗长和一级枝梗数外,其余性状的均值在同年两点间存在差异;12个穗部性状的平均多样性指数（H'）分布范围为1.72—2.11,其中,籽粒硬度的多样性指数均值最高,一级枝梗长的多样性指数均值最低;籽粒硬度、角质率、穗粒重、一级枝梗长和一级枝梗数的变异系数均高于30.00%;所提取的4个主成分累计贡献率为65.39%;聚类分析将320份种质划分为3个类群,第Ⅰ类可作为筛选工艺（帚）用高粱的种质类,第Ⅱ类适用于粒用（酿造）高粱优异种质的选育,第Ⅲ类为穗部性状表现较差的种质;依据综合得分F值及目标性状筛选出具有不同突出特点的29份优异种质。【结论】 参试高粱种质资源穗部性状表型变异丰富,多样性程度较高;角质率和一级枝梗长的变异系数较高;粒长、粒宽、籽粒硬度、籽粒容重和穗粒重受环境条件影响较大,一级枝梗长相对稳定;筛选出优异种质29份。
【目的】 在芝麻种子中建立一种芝麻素高效提取检测技术,并将该技术应用于芝麻素含量变异检测和筛选高芝麻素含量的优异种质,为推动高芝麻素基础研究和育种奠定基础。【方法】 以芝麻种子为原料,进行钢珠直径、粉碎时间、捣碎振幅和种子量等单因素试验,以80%的乙醇为提取溶剂,利用超声波的机械破碎和空化作用,对芝麻进行萃取;结合高效液相色谱法（HPLC）测定芝麻种子中的芝麻素含量;在单因素试验的基础上,进行Box-Behnken四因素三水平的响应面试验,建立芝麻素含量为响应值的二次多项式回归方程模型,并绘制响应曲面图和等高线图,分析影响芝麻素含量的主要因素及各因素间的交互作用,确定芝麻素含量检测的最优提取条件。利用该参数条件对1 151份地方资源和创新种质进行芝麻素含量的测定,筛选芝麻素含量≥9 g·kg-1的高芝麻素种质,并送至农业农村部油料及制品质量监督检验测试中心进行鉴定。【结果】 建立的回归模型极显著（P<0.05）,失拟项不显著（P=0.1768）,该模型拟合程度较好,可用于分析和预测芝麻素含量。4个因素对芝麻素含量影响的大小依次为：捣碎振幅>钢珠直径>粉碎时间>种子量,其中,捣碎振幅与钢珠直径两因素之间的交互作用显著,捣碎振幅与粉碎时间的交互作用接近显著水平;超声波辅助提取芝麻素的最佳条件为：钢珠直径6.5 mm、粉碎时间225 s、捣碎振幅1 335 r/min、种子量0.20 g,在此条件下提取的芝麻素含量为4.601 g·kg-1,与模型预测值4.633 g·kg-1高度相符;从1 151份地方资源和创新种质中筛选出15份高芝麻素含量种质,最高含量为14.36 g·kg-1,平均含量为12.35 g·kg-1。【结论】 建立了芝麻素高效提取技术,与传统方法相比,本方法只需0.2 g种子就能提取芝麻素,不仅提高了芝麻素的提取效率,还降低了样品的损耗,操作简单,能够精确检测芝麻种子中的芝麻素含量。
