【目的】叶片宽度和长度等叶形特性是决定植株形态,进而影响种植密度的重要农艺性状,通过转录组测序技术筛选并挖掘玉米叶片形态建成相关的代谢路径及调控基因,为深入认识叶片发育的分子机理和鉴定叶宽、叶长候选基因奠定基础。【方法】以极端窄叶自交系NL409和宽叶自交系WB665为材料,利用RNA-Seq技术鉴定7叶期第七片叶近基部的差异表达基因（DEGs）,通过生物信息学分析,筛选与叶片发育密切相关的代谢通路,利用qRT-PCR验证不同激素路径叶形相关基因的表达结果,并结合启动子区域的序列差异挖掘叶形功能基因。【结果】分析对照（WB665）和样品（NL409）高通量测序结果,在叶宽形成关键部位共筛选出5 199个DEGs,其中,2 264（43.55%）个基因表达上调,2 935（56.45%）个基因下调表达,下调基因明显多于上调基因;GO功能富集分析表明,差异基因主要富集在细胞膜相关的细胞组分中,涉及代谢过程和细胞响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因主要参与到核糖体、植物激素信号转导、苯丙烷类代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等过程,其中核糖体、植物激素信号转导、鞘脂类代谢下调表达基因较多的路径与叶片发育密切相关。核糖体路径富集到多个PRS（PRESSED FLOWER）基因,分析发现PRS13（PFL2）可能在调控窄叶发育过程中发挥重要作用。鞘脂代谢路径富集的基因几乎全部下调表达,引起抑制叶片发育的AP1（APETALA1）类和MAPK（Mitogen-Activated Protein Kinase）类基因上调,以及促进叶片发育的LFY（LEAFY）下调,与窄叶发育受抑制的表型一致。植物激素信号转导路径富集到的油菜素内酯（BR）响应基因和赤霉素（GA）代谢基因下调,细胞分裂素（CTK）和大部分生长素（Auxin）响应基因上调,与窄叶中DELLA蛋白基因上调表达,抑制GA并促进CTK基因表达的作用模式一致。通过qRT-PCR对18个叶片发育相关基因进行分析,结果表明,其表达趋势与转录组结果一致,分析发现BR相关的ROT3、Auxin相关的NAL7-like、AGO7-like以及TCP类转录因子CYC/TB1等基因与窄叶的形成密切相关。【结论】明确了一些与玉米叶片发育密切相关的代谢路径,还发现植物激素间的动态平衡对叶片发育有着重要影响,尤其是生长素与油菜素内酯、细胞分裂素与赤霉素之间的相互作用对调控叶片形态可能发挥重要作用。
【目的】酸铝胁迫是南方农业生产面临的主要环境胁迫之一。研究乡土植物对酸铝胁迫的适应机理,发掘并利用优良基因培育抗酸耐铝作物新品种,从而为紫花苜蓿分子遗传改良奠定基础。【方法】贵州省草业研究所紫花苜蓿遗传改良组前期已从贵州乡土资源平坝苦油菜中克隆获得BjMATE,并将其构建过量表达载体。采用组织培养和花器官浸泡法分别对紫花苜蓿和拟南芥进行遗传转化,根据NPT抗性基因和特异基因设计引物对转化材料进行分子鉴定,并采用qRT-PCR进行表达量的鉴定。利用水培法平行比较转基因和对照紫花苜蓿在酸、铝和酸铝组合胁迫条件下的发芽率、幼苗生长状况,以及在长时间弱酸铝胁迫条件下的幼苗地上和地下部分的生长变化。采用酶标仪检测酸、铝以及酸铝组合胁迫条件下转基因和对照紫花苜蓿根系中POD、SOD、CAT等抗氧化酶的活性和MDA含量的变化,同时在BjMATE过表达的拟南芥中采用qRT-PCR的方法分析酸铝代谢途径的关键基因AtMATE、AtPIN2、AtALS3、AtALMT1和AtSTOP1在胁迫条件下的表达变化,并对其调控关系进行讨论。【结果】过量表达BjMATE的拟南芥和紫花苜蓿的阳性率分别为100%与66.7%,候选紫花苜蓿和拟南芥转基因株系中BjMATE的表达量分别比对照上调63.02和76.87倍。过量表达BjMATE紫花苜蓿株系OEMs-5和对照中苜1号紫花苜蓿的发芽率在正常、酸胁迫、铝胁迫和酸铝组合胁迫条件下都没有显著差别,但是其发芽势在胁迫条件下显著优于对照中苜1号。在长时间弱胁迫条件下,OEMs-5的株高与对照没有显著区别,但在铝离子胁迫和酸铝组合胁迫条件下,其的生物产量和根系伸长显著优于对照中苜1号。抗氧化酶活性和MDA含量在OEMs-5与中苜1号中的变化不尽相同。POD和SOD的活性在胁迫处理后的2个材料中都显著上升,但只有SOD的活性在2材料间差异显著。CAT的活性在处理间和材料间都没有显著的差异。MDA的含量略有下降,在铝离子和酸铝组合胁迫条件下的2个材料中差异达显著水平。qRT-PCR显示,在OEAt-1植株中,AtMATE、AtPIN2、AtALS3、AtALMT1和AtSTOP1受铝和酸铝组合胁迫诱导,但只有AtSTOP1在OEAt-1与野生型之间差异显著。【结论】BjMATE能够正向调节紫花苜蓿在种子萌发和幼苗生长阶段对酸铝胁迫的耐受性。活性氧清除系统尤其是SOD以及酸铝代谢途径关键基因AtSTOP1可能参与BjMATE介导的酸铝胁迫调节。
【目的】科学客观评价秸秆直接还田的综合效应,对提高秸秆资源利用率、促进农业绿色可持续发展意义重大。本研究在黄淮海冬小麦-夏玉米一年两熟区设置大田定位试验,探究不同基因型夏玉米对秸秆还田量的响应,为该区秸秆还田技术的综合评价和秸秆还田量的优化提供依据。【方法】试验于2017年10月至2018年10月在河南原阳进行,采用裂区试验设计,设置秸秆还田量和基因型两个因素。秸秆还田因素为主区,设置4个秸秆还田量处理,分别为秸秆不还田（S0）、半量秸秆还田（S1）、全量秸秆还田（S2）和倍量秸秆还田（S3）;基因型为副区,供试品种分别为浚单20（XD20）和郑单958（ZD958）。分析2个品种在不同秸秆还田量处理下叶面积指数（LAI）、干物质积累与转运、产量性状的差异。【结果】与秸秆不还田处理相比,秸秆还田能维持玉米花后较高的叶面积指数,且基因型与秸秆还田量间存在显著的交互作用。玉米开花期,XD20和ZD958的LAI均随秸秆还田量的增加而增加,在S3处理下最高。玉米成熟期,XD20和ZD958的LAI降幅随秸秆还田量增加而呈先降后升的趋势,XD20在S1处理下最低,ZD958在S2处理下最低;且2个品种成熟期LAI随秸秆还田量增加呈先升后降的趋势,XD20在S1处理下最高,ZD958在S2处理下最高。花后较高的叶面积指数有利于玉米花后维持较高的干物质生产能力,从而显著提高花后干物质积累量,优化干物质积累与分配特性。基因型和秸秆还田量互作显著影响花前营养器官的干物质转运量（DMR）和转运率（DMRE）、花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率（DMRCG）、花后干物质积累量（DMAA）及其对籽粒干物质积累贡献率（DMAACG）。随秸秆还田量增加,XD20花前营养器官（茎鞘+叶片）的DMR、DMRE和DMRCG呈先降后升趋势,均在S1处理下最低,而花后DMAA和DMAACG则呈先升后降趋势,均在S1处理下达到最高值;ZD958花前营养器官（茎鞘+叶片）的DMR、DMRE和DMRCG以及花后DMAA均呈先升后降趋势,均在S2处理最高。玉米花后干物质积累量的增加,有利于增加粒重,进而提高籽粒产量。与S0处理相比,S1、S2和S3处理均提高了玉米籽粒产量,但玉米籽粒产量并未随着还田量的增加而持续增加;XD20在S1处理下2年籽粒产量最高,2年平均高于其他处理3.5%—17.7%,ZD958在S2处理下2年籽粒产量最高,2年平均高于其他处理0.4%—16.8%。【结论】在黄淮海冬小麦-夏玉米一年两熟潮土区,适量秸秆还田可延缓玉米生育后期叶片衰老进程,优化玉米干物质积累与分配特性,提高花后干物质积累量,增加粒重,进而提高玉米籽粒产量。但不同基因型玉米对秸秆还田量的响应有很大差异,在推广秸秆还田时,不仅要考虑秸秆还田量,还要考虑作物遗传因素对秸秆还田效应的影响。
【目的】高通量表型技术不仅是现代育种领域的重要手段,也是解析田间作物生理生态行为的工具,但不同类别高通量表型技术的基础架构特征仍不清楚,因此需要针对机器视觉高通量表型技术进行专门探讨。【方法】本文用机器视觉技术检测计算稻茬麦茎穗一体的表型指标。使用宁麦13、鲁原502和郑麦9023 3个小麦品种,进行小区化对比试验,使用等孔距栅条精播板进行单粒精播,准确控制条播小麦的群体条件。于稻茬麦成熟期进行茎穗一体图像获取,对图像进行灰度增强、直方图均值化、S分量提取、Otsu阈值分割、茎穗分离和茎穗形态参数提取等操作。提取的稻茬麦地上部单茎穗各器官的形态参数包括茎秆长、茎秆平均宽度、茎秆投影面积、茎秆周长、麦穗长、麦穗平均宽度、麦穗投影面积和麦穗周长。同时,使用传统方法获取小麦单叶片质量、单茎秆质量、单穗质量和单穗籽粒产量等农艺性状指标。分别构建线性模型、二次模型、指数模型及拓展模型进行多维指标拟合,包括小麦单茎穗生物量与单穗籽粒产量关系、单茎穗的麦穗形态参数与单穗籽粒产量关系等拟合分析。在单茎穗层面对小麦茎穗的表型指标与单穗籽粒产量之间的关系进行相关分析和回归分析,进而基于机器视觉在小麦茎穗一体方面的个例应用,讨论大田高通量表型分析的机器视觉技术研发的要点。【结果】宁麦13、鲁原502和郑麦9023 3个小麦品种的单叶片质量与单穗籽粒产量的相关系数依次下降,小麦单茎穗形态参数与单穗籽粒产量的相关性显著低于生物量指标,但单穗投影面积、单穗长与单穗籽粒产量依然存在显著正相关。3个小麦品种在单茎穗的各生物量指标与单穗籽粒产量的最优回归模型各不相同,麦穗图像的形态参数不能准确反映单穗籽粒产量,但单茎穗的茎秆和麦穗形态参数的组合应用表现出最佳的拓展模型拟合结果。利用茎穗一体的数字图像处理所得的复合型形态参数可以准确预测单穗籽粒产量,从而表明利用机器视觉技术观测小麦的生长过程并实时预测产量的可行性。【结论】机器视觉技术能提供远高于常规农艺性状的高通量指标集,为解析各类农艺性状之间的联系及产量的通径分析提供更多的途径,但也造成高维指标集和有价值信息提取的技术困难。应用于田间小麦群体的机器视觉技术应具备多尺度智能化自适应的技术架构,同时应具备基于场景、群体、个体和器官的多空间尺度和苗期、分蘖期、拔节期等多生理时间尺度的统计性数字表型发现和计算能力,同时,机器视觉各技术研发环节和各技术模块都需要农艺学深度参与和校准,而配备标准表型数据库更是保障高通量技术实用性和可靠性的基础。
【目的】发掘并鉴定枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）Bs916生物膜形成调控新基因,检测其对Bs916生物膜形成能力和对水稻纹枯病防治效果的影响。【方法】利用基因同源重组技术构建fliZ基因位点的单敲除突变株,通过干重分析法来验证其生物膜形成的缺陷;利用平板对峙试验检测fliZ突变株和Bs916对水稻纹枯病菌（Rhizoctonia solani）的抑菌效果;利用高效液相色谱（HPLC）检测fliZ突变株和Bs916中影响防治效果的3种脂肽类抗生素表面活性素、杆菌霉素L和泛革素的相对产量;利用绿色荧光标记技术构建Bs916与fliZ突变株的GFP标记菌株,观察两者在水稻茎秆定殖能力变化;检测fliZ突变株和Bs916对水稻纹枯病的防治效果。【结果】成功构建了fliZ位点单敲除突变株,与对照组Bs916的三维立体结构生物膜相比仅能形成平面二维结构生物膜,呈现破碎状态,证明其生物膜形成存在显著缺陷;对生物膜干重进行定量分析发现fliZ突变株生物膜干重仅为对照组Bs916的23%,进一步验证了fliZ突变株生物膜形成能力显著下降;游动性试验发现fliZ突变株菌体扩展直径仅为Bs916的32%,证明fliZ突变株的游动能力显著下降;抑菌试验显示两者抑菌带宽基本一致,证明fliZ突变株对水稻纹枯病菌的抑菌能力与Bs916相比无显著差异;成功检测了fliZ突变株和Bs916合成的3种脂肽类抗生素表面活性素、杆菌霉素L和泛革素的相对产量,fliZ突变株中杆菌霉素L相对产量显著增加1倍,而表面活性素和泛革素相对产量与Bs916相比无显著差异;水稻茎秆定殖试验发现fliZ突变株菌体数量显著低于Bs916,在水稻纹枯病病斑附近不出现显著的聚集效应,呈现无序分布状态,证明fliZ突变株与Bs916相比在水稻茎秆上的定殖能力显著下降;对水稻纹枯病的田间防治效果试验显示,fliZ突变株第6—15天防治效果介于6.0%—20.7%,显著低于Bs916的36.0%—57.6%,证明fliZ突变株对水稻纹枯病防治效果显著下降。【结论】鉴定的Bs916生物膜新调控基因fliZ位于控制鞭毛运动的信号通路,直接作用于菌体的游动与扩张,显著单一调控生物膜形成与对水稻纹枯病的防治效果。
【目的】白粉病（powdery mildew）是番茄生产上的重要病害,严重影响番茄的产量。番茄基因组测序工作的完成为抗病基因挖掘提供了重要的信息资源。ARP2/3（actin-related protein 2 and 3）复合体是肌动蛋白微丝骨架动力学的主要调控因子,能够参与包括响应外界胁迫等多种细胞学过程。本研究通过对番茄ARPC5（actin-related protein C5）进行克隆和抗病功能验证,为番茄基因组信息完善、抗病机制解析和分子育种等方面打下基础。【方法】从番茄LA1777（Solanum habrochaites）cDNA中PCR扩增ShARPC5,使用DNAMAN 6.0进行多序列比对;MEGA 6.0构建系统发育树;应用在线工具ProtComp v. 9.0进行亚细胞定位预测。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）比较接种白粉菌（Oidium neolycopersici,On-Lz）后高感品种Moneymaker（MM）和高抗品种LA1777中番茄ARPC5的表达特征,分析白粉菌侵染与ARPC5表达的相关性。应用病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）技术进一步验证该基因在番茄中的抗病功能,观察沉默株和野生型株系接种后表型变化,利用台盼蓝和DAB染色法检测植株产生过敏性坏死和H2O2的能力,并检测ShARPC5沉默后一些与植物抗病相关标记基因的表达变化。采用农杆菌浸花法遗传转化拟南芥过表达ShARPC5植株,观察转基因和野生型株系接种后表型变化,并统计单病斑分生孢子数。【结果】从番茄品种LA1777中克隆到ShARPC5,编码132个氨基酸残基,包含一个保守的P16-Arc结构域。与番茄MM-白粉菌亲和互作相比,非亲和互作的番茄品种LA1777在接种白粉菌后,ShARPC5显著上调表达,尤其在接种后18 h。在番茄上沉默ShARPC5能够增加植株对白粉菌On-Lz的敏感性,防卫反应基因PR1b1显著下调表达。组织学观察显示与对照植株相比,ShARPC5沉默植株接种后诱导产生过敏性坏死和活性氧减少。在烟草上瞬时过表达ShARPC5能够诱导产生坏死斑。相反,在拟南芥上过表达ShARPC5能够增加植物的抗病性。【结论】ShARPC5是番茄响应白粉菌侵染的重要基因,可减轻番茄白粉病的发病程度,在番茄抗白粉病机理研究方面具有较大的应用价值,可作为番茄抗白粉病分子育种的一个候选基因。
生物安全实验室是开展传染病防治、生物入侵等生物安全相关研究的重要场所,同时也为实验人员免受病原感染和防止病原泄露提供了重要安全保障。依据生物质的致病性、毒性大小、感染源范围、传染性、传输性、稳定性、诱导过敏性等危害程度的不同,生物安全实验室的防护等级共计分为4个等级（一级、二级、三级和四级）;其中,生物安全防护等级为三级和四级的生物安全实验室被称为高等级生物安全实验室。高等级生物安全实验室主要用于开展高致病性、传染性病原微生物相关研究,新发/突发烈性传染病诊断、监测及防治技术研发,潜在烈性传染病预防与控制技术的储备性先期研究,以及专门人才的培养培训等,其中的移动式高等级（三级）生物安全实验室还可用于应对突发生物安全威胁事件;此外,高等级生物安全实验室在美欧等国家应对突发公共卫生事件及军事研究等方面,包括“大健康”计划、生物两用技术的研究以及烈性传染病实验室应急救治专业技能培训等,发挥了战略作用。在当今传染病传入风险高发及复杂的国际背景下,高等级生物安全实验室作为传染病预防与控制以及科学研究支撑的基础设施和重要平台,在确保国家安全和社会安定等方面发挥了巨大作用,而我国在高等级生物安全实验室建设、生物安全管理、设施装备研发等方面都亟待加强。本文简略介绍了我国高等级生物安全实验室建设运行情况,就新发突发传染病疫情高发的大背景下国内外高等级生物安全实验室在生物安全领域发挥的作用进行了探讨,并对其目前运行中存在的问题及今后发展策略进行了思考。
【目的】明确主栽高产品种产量差异与产量构成、氮磷钾吸收利用的关系,对于通过选育优良品种,进一步优化养分管理和栽培措施,缩小产量差,以指导我国主要麦区小麦的高产优质生产。【方法】于2016—2017年度在我国黄淮北片、黄淮南片和长江中下游3个主要冬麦区进行田间试验,种植各麦区主栽高产品种,研究高产小麦品种产量差异及其与干物质累积、产量构成和氮磷钾吸收利用之间的关系。【结果】黄淮北片、黄淮南片和长江中下游麦区籽粒产量均存在较大差异,分别介于7 751—8 702 kg·hm -2、7 302—8 413 kg·hm -2、5 554—到6 294 kg·hm -2。各麦区品种高产的原因不同,黄淮北片麦区,高产品种具有高的地上部生物量和收获指数,穗数也是高产的原因;黄淮南片麦区高的收获指数和穗粒数是高产的关键;长江中下游麦区高产的主要原因是高的收获指数和千粒重。黄淮北片麦区,高产品种有低的籽粒含氮量和需氮量以及高的氮生理效率;黄淮南片麦区,高产品种茎叶含磷量和需磷量较低,但磷生理效率和茎叶含钾量较高;长江中下游麦区,高产品种的籽粒含钾量低,籽粒含磷量和茎叶含磷钾量高,地上部氮磷吸收量高,磷生理效率低于而需磷量高于对照品种。【结论】总体来看,黄淮北片麦区鲁原118、黄淮南片濮麦168、长江中下游麦区华麦7号等具有较好的产量表现;在我国主要麦区,地上部生物量和收获指数仍是高产的关键,同时提高地上部养分吸收利用和养分收获指数,才能提高生理效率,降低养分需求量,实现小麦高产优质。
【目的】探究长江流域水旱轮作制度下,化学磷肥和秸秆还田配施磷肥对作物生产力的贡献,以及对土壤磷有效性和磷素效率的影响,为农田土壤磷素管理提供科学依据。【方法】试验于2014—2018年在湖北省武汉市华中农业大学进行,选取定位试验中的3个处理,分别为：（1）不施磷（NK）;（2）施磷（NPK）;（3）施磷配合秸秆还田（NPK+S）。通过测定作物产量、磷含量及土壤有效磷,分析作物磷素利用效率,探讨土壤有效磷变化与磷累积盈亏的响应关系。【结果】与NK处理相比,NPK处理的油菜和水稻平均产量分别提高530.3%和35.9%,磷积累量分别提高495.3%和98.5%;与NPK处理相比,NPK+S处理的油菜和水稻平均产量分别提高19.1%和11.0%,磷积累量分别提高20.6%和11.7%;油菜产量和磷积累量对磷肥和秸秆的响应优于水稻。秸秆还田条件下,油菜和水稻的平均磷素农学效率分别提高6.8%和33.9%,油菜、水稻和周年的磷素累积利用率分别提高8.6%、17.0%和19.8%。秸秆还田对水稻磷素利用率和农学效率的影响更为显著。4年油菜水稻轮作后,不施磷处理土壤磷素累积亏缺110.2 kg P2O5·hm -2,有效磷浓为1.9 mg·kg -1;施磷处理土壤磷素累积盈余210.9 kg P2O5·hm -2,有效磷浓度（4.3 mg·kg -1）较不施磷处理提高126.3%;施磷配合秸秆还田处理土壤磷素累积盈余（222.1 kg P2O5·hm -2）较NPK处理增加5.3%,有效磷浓度（5.1 mg·kg -1）较NPK处理提高18.6%。秸秆还田显著提高了土壤有效磷浓度,但土壤磷盈余量没有明显增加。连续秸秆还田和施用化学磷肥条件下,水稻土每盈余100 kg·hm -2的磷,NPK和NPKS处理土壤有效磷分别提高1.8和2.0 mg·kg -1。秸秆还田促进了土壤磷素有效化。【结论】施磷显著增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提升了土壤磷盈余量和有效磷浓度;秸秆还田在施磷肥的基础上进一步增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提高了作物特别是水稻对磷素的利用率和农学效率,同时能够在避免土壤磷素过量积累的情况下提高土壤有效磷浓度。
【目的】分析不同外源有机物料（稻草、葡萄糖）及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK（对照,不添加有机物料和氮）、稻草等量添加并配施不同量氮素（分别表示为Rs、RsN1和RsN2,对应C/N比分别为66、25和13）;等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素（即Glc、GlcN1、GlcN2）、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN2处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN1处理土壤NO3 --N含量与CK类似,但RsN2处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO3 --N含量整体较高（增幅为35%—79%）;稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×10 6—140.5×10 6 g -1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应（RsN1和RsN2）处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异：慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度（12.3%—19.7%）小于葡萄糖添加处理（31.6%—40.5%）;第二优势菌属（地杆菌,Geobacter）对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度（170%—270%）明显大于秸秆添加处理（25.0%—54.6%）。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO3 --N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类（或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异）影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。
【目的】挖掘与黄瓜幼苗下胚轴长度显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示下胚轴长度的遗传基础和分子机制提供理论依据,为短下胚轴分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】以95份黄瓜核心种质为试验材料,分别于2016年春季、2017年春季、2017年秋季和2018年春季在中国农业科学院南口试验基地塑料大棚进行种植,在两叶一心期调查黄瓜幼苗的下胚轴长度;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,Haploview 软件分析连锁不平衡的衰减;基于最优模型对下胚轴长度进行全基因组关联分析（GWAS）,依据关联SNP位点的LD区间序列,预测与下胚轴长度相关的重要关联候选基因,并利用荧光定量PCR对预测基因进行表达模式分析。【结果】共检测到8个显著关联的位点（Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1）,分别位于1、2、3、4、5、6号染色体,其中,Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl5.1、Hl6.1等5个位点被重复检测到两次以上。通过分析关联SNP位点的LD区间序列,获得Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970 8个与黄瓜下胚轴长度有关的候选基因,其中既有光形态建成、泛素化、激素信号通路等调控基因,也有调控网络下游参与细胞生长发育,调节细胞大小,直接调控黄瓜下胚轴长度的基因。多基因在不同黄瓜材料中的有机分布,形成了具有不同下胚轴长度的黄瓜种质。基因表达分析显示Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa4G051570、Csa5G174640在短下胚轴材料中高表达。Csa3G141820、Csa3G627150在长下胚轴材料中高表达。【结论】检测到Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1等8个与黄瓜下胚轴长度密切关联的SNP位点,挖掘到Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970等8个调控下胚轴长度的候选基因。
【目的】通过以黄瓜9930_V2版本基因组为参照进行生物信息学分析,对ERF基因家族在基因组中的数量、结构以及表达特征进行分析,为研究ERF转录因子在黄瓜雌花分化与发育中的作用提供数据支持。【方法】根据已报道的拟南芥ERF,利用黄瓜基因组数据库中9930_V2版本基因组进行BLAST比对,通过MEGA、MEME、TBtools、ExPASy等工具进行生物信息学分析。采用qRT-PCR方法检测不同性型黄瓜材料、雌花发育初期不同阶段中ERF基因家族成员的表达水平。采用酵母单杂交方法验证家族成员与乙烯响应元件GCC-box的互作。【结果】从黄瓜材料9930基因组中鉴定得到138个ERF基因家族成员,共分为10个亚族,编码氨基酸长度介于126—745。按照基因家族成员在染色体上的位置分布,将其命名为CsERF1-CsERF138。多序列比对和motif分析结果表明,黄瓜ERF基因家族均具有AP2/ERF结构域,其中4个成员具有B3结构域。表达分析结果显示,在不同性型材料中共有19个ERF家族成员差异表达,其中9个在FFMMAA基因型中高表达,10个在ffMMAA基因型中高表达。通过雌花芽发育初期ERF家族成员的表达趋势分析,发现31个ERF随子房发育表达上调,30个表达下调。初步证明CsERF9和CsERF31具有结合GCC-box元件的功能。【结论】从黄瓜基因组中鉴定出138个ERF基因家族成员,均拥有1个或多个AP2/ERF结构域;其中部分成员在不同性型材料中差异表达,并可能参与雌花分化初期的基因表达调控;部分成员具有结合保守元件GCC-box调控下游基因表达的功能。
【目的】AtRPL是拟南芥果实发育调控网络中的重要基因,参与胎座框的形成。同源克隆黄瓜的RPL,进行表达模式分析,在拟南芥中异源过表达CsRPL,探究CsRPL的生物学功能。【方法】根据拟南芥AtRPL信息在黄瓜基因组数据库中比对,克隆得到黄瓜CsRPL;利用MEGA5.2对CsRPL与其他物种同源蛋白进行氨基酸序列比对;利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）及原位杂交技术检测CsRPL在黄瓜中的表达模式;在拟南芥中异源表达CsRPL,并对转基因植株进行表达和表型分析。【结果】在黄瓜中存在两个RPL,分别命名为CsRPL1和CsRPL2,均含有BELL-Domain、Homeodomain保守域和两个EAR-Motif。CsRPL1在黄瓜各个部位均有表达,在开放的雄花中表达量最高,且在果实生长前期,其表达量随着果实的发育逐渐降低;CsRPL2在黄瓜各部位表达量均显著低于CsRPL1。原位杂交显示CsRPL1/2在黄瓜果实的胎座框中表达,且杂交信号在茎尖分生组织（SAM）的Central zone（CZ）区域富集。拟南芥异源过表达CsRPL1/2转基因植株的果荚变短,花粉育性降低,且种子发育受到抑制。【结论】CsRPL1/2参与生殖器官的发育,且可能存在功能冗余,在正常生长条件下,CsRPL1优先发挥功能。相比于AtRPL,CsRPL1/2的功能并不完全保守。
【目的】单性结实性是影响设施黄瓜产量和品质的重要性状。深入解析黄瓜单性结实性状遗传规律并对其进行QTL定位,有助于提高设施专用黄瓜品种育种效率。【方法】以强单性结实自交系‘6457’和弱单性结实自交系‘6426’构建的重组自交系F2:8为材料,基于3年表型数据,采用黄瓜基因组测序SSR分子标记构建黄瓜遗传连锁图谱,结合QTL-Seq分析,对黄瓜单性结实性进行QTL定位。【结果】黄瓜单性结实性状符合数量遗传特征。利用SSR标记构建了1张包含11个连锁群的遗传图谱,覆盖基因组555.0 cM,平均图距为6.8 cM。2016—2018年春季在3号染色体上均检测到1个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,位于标记SSR19430和SSR15419之间（3.33—5.57 Mb）,遗传距离6.6 cM,贡献率分别为11%、12.5%和6.3%。进一步进行QTL-Seq分析,发现4个与黄瓜单性结实性相关的QTL,分别位于1号（4.38—11.00 Mb）、3号（2.24—10.66 Mb）、6号（15.67—17.93 Mb,26.33—27.49 Mb）染色体上。其中在3号染色体上检测到的QTL与Map QTL所得的QTL区间重叠。推测Csa3G047740、Csa3G073810、Csa3G043910和Csa6G362930为与黄瓜单性结实性状相关的候选基因。【结论】分别在1、3、6号染色体上检测到4个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,其中3号染色体上的QTL年度间稳定,贡献率较高。
【目的】白粉病是危害黄瓜产量、品质的最严重的病害之一,抗白粉病材料的发掘与研究,可以实现从根本上解决病害问题。对获得的‘长春密刺’突变体材料进行分析,旨在筛选出黄瓜抗白粉病突变体材料,丰富育种群体。【方法】对400份‘长春密刺’突变体材料进行苗期接种白粉病菌试验,通过叶片病斑观察结合病情指数分析,初步筛选出抗病材料,将筛选出的抗病材料在大田环境下自然发病进一步观察表型。对初步筛选出的抗病材料进行苗期生理鉴定,测定并分析超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性以及叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、可溶性蛋白含量等生理指标,通过田间自然发病进一步筛选抗病材料,并测定其蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、气孔导度、净光合速率等光合作用指标及乙烯、茉莉酸、水杨酸激素含量,并通过荧光定量PCR分析叶片中乙烯、茉莉酸、水杨酸、木质素、病程相关蛋白等防御信号途径中相关基因的表达。【结果】与感病材料相比,抗病材料的表面菌斑少,净光合速率、气孔导度都优于对照‘长春密刺’,胞间CO2浓度低于‘长春密刺’。在防御激素方面,抗病材料的乙烯、茉莉酸、水杨酸含量同样优于感病材料,而在成熟期叶片的防御信号途径相关基因表达上,抗病材料的表达高于感病材料。通过苗期接种白粉病菌和田间自然发病综合筛选出了两份抗白粉病突变体材料：Mu-86-2、Mu-58-9。【结论】通过对突变体库的筛选可以获得抗白粉病新材料,这些材料的获得对黄瓜抗白粉病的遗传研究和新品种培育具有重要价值。
【目的】利用荟萃分析（Meta分析）研究日粮中添加乳酸杆菌对肉鸡生长性能的影响,以期为肉鸡生产提供一定的理论和数据参考。【方法】从国内外数据库中共检索出符合分析要求的24篇文献,包括25项试验,8 702个研究对象。采用Review Manager（version 5.3）,计算各生长性能指标的标准化均数差SMD（乳酸杆菌组和对照组均数的差值除以两组标准差平均值的商）,根据不同研究使用的样本数量、指标测定的标准差,确定不同研究结果的权重值,汇总多个相互独立的研究结果。根据I 2统计量对纳入文献的生长性能数据进行异质性检验,通过漏斗图及egger检验分析纳入文章的发表偏倚并进行敏感性分析。由于本次分析各项指标均存在显著异质性,故采用随机效应模型对连续型数据进行分析,并根据乳酸杆菌菌种进行亚组分析,探讨不同乳酸杆菌对肉鸡生长性能的影响效果。 【结果】从试验全期来看,饲粮中添加乳酸杆菌显著提高肉鸡的平均日增重（SMD=1.53,P＜0.001）,显著降低料重比（SMD=-1.50,P＜0.001）,对采食量无显著影响（P=0.470）。分别分析肉鸡前期（1—21日龄）和后期（22—42日龄）的生长数据发现,乳酸杆菌显著提高肉鸡前期平均日增重（SMD=1.05,P＜0.001）,有提高后期日增重的趋势（SMD=0.52,P=0.090）,显著降低前期料重比（SMD=-1.31,P＜0.001）和后期料重比（SMD=-0.94,P＜0.001）。从SMD的数值上可以看出,乳酸杆菌对肉鸡前期的促生长效果优于后期。漏斗图及egger分析表明,前期F/G（P=0.012）和后期ADFI（P=0.006）偏倚性达到显著水平,其他指标的偏倚性不显著（P＞0.05）;敏感性分析发现,日增重和料重比的分析结果稳定。异质性检验发现,各生长指标存在显著异质性（P＜0.001）,根据乳酸杆菌菌种进行亚组分析,可降低Meta分析结果的异质性。亚组分析显示,植物乳酸杆菌对肉鸡全期日增重（1.98,P＜0.001）和饲料转化效率（-1.66,P＜0.001）的促进作用优于干酪乳杆菌（0.51,-0.68,P≤0.02）和约氏乳杆菌（1.15,-0.16,P ≤0.02）。【结论】Meta分析表明,乳酸杆菌可改善不同阶段肉鸡的日增重和饲料转化效率,对采食量无显著影响。不同乳酸杆菌的促进作用存在差异,其中植物乳杆菌的促进作用最优。
【背景】合成品种是由至少两种纯种（祖先）培育的新品种,旨在兼顾祖先品种的有利遗传特征,并且可以长期保持后代的杂种优势而不需要每个世代都杂交。合成品种的遗传稳定,不同于杂交群体,因而可以像纯种一样繁育。实践中,估计合成品种的祖先品种对每个动物个体基因组的遗传贡献比例,即基因组品种构成（genomic breeding composition, GBC）,在畜禽品种登记、品种培育历史和品种构成分析、品种保护和杂交优势预测等方面有着非常重要的意义。利用基因组SNP基因型数据,采用合适的数学模型和统计方法,可以鉴定现有纯种品种的动物个体或纯种品种在杂交个体基因组的遗传贡献比例,而估计合成品种GBC的方法和研究都较少。【目的】线性回归是估计GBC的常用方法之一,但也存在诸多的问题。本研究旨在提出和评估一种约束的标准化线性回归方法（restricted standardized linear regression, RSLR）,作为传统线性回归方法的改进方法,应用于估计合成品种动物个体的GBC。【方法】采用肉牛王牛（Beefmaster）及其3个祖先品种（婆罗门牛、海福特牛和短角牛）的GGP 50K SNP芯片所测定的基因型数据,通过计算其基因频率和欧氏距离,利用层次聚类分析方法解析了4个动物群体的遗传关系,然后提出了RSLR方法,估计合成品种动物个体GBC的原理和方法。为了检验该方法的估计效果,从基因型数据中选择了均匀分布的分别包含1 000、5 000、10 000、20 000、30 000、40 000个SNP以及3个祖先品种共有的47 900个SNP的7个子集,分别采用RSLR和传统线性回归（linear regression, LR）两种方法估计了4 323头肉牛王牛的GBC,并比较了两种方法的计算结果。【结果】聚类分析的结果与4个品种间的遗传关系相吻合,表明肉牛王牛与婆罗门牛的遗传关系最近,遗传距离小于其与海福特牛和短角牛的遗传距离。LR方法估计的GBC会低估婆罗门牛（0.459—0.462）和短角牛（0.208—0.212）对于肉牛王牛的基因组贡献,同时高估海福特牛（0.326—0.333）的基因组贡献。但RSLR方法估计的肉牛王牛GBC的平均值与3个祖先品种预期的基因组贡献比例比较吻合：婆罗门牛为0.497—0.503,海福特牛为0.262—0.274,短角牛为0.229—0.231。此外,LR方法估计GBC的标准差和变异系数明显大于用RSLR估计的结果。当SNP子集数量在20 000以上时,LR方法估计牛肉王牛的3个祖先品种婆罗门牛、海福特牛和短角牛基因组贡献的标准差分别为0.048、0.032和0.051—0.052,变异系数分别为10.46%—10.50%、9.61%—9.76%和23.94%—25.00%,而RSLR方法估计的标准差,3个祖先品种对应为0.021、0.021—0.022和0.024—0.025,变异系数分别为4.18%—4.20%、7.89%—8.33%以及10.26%—10.68%。【结论】用RSLR方法估计的合成品种肉牛王牛动物个体的GBC,比LR方法的估计结果更加准确,估计的结果比LR方法估计的结果更稳定,且估计的一致性也更好,可以作为线性回归方法的改进,应用于估计合成品种动物个体GBC。
【目的】前期已对意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）7日龄工蜂中肠（Am7）、10日龄工蜂中肠（Am10）进行全转录组测序,本研究基于高质量的组学数据探究中肠发育过程中的差异基因表达谱及其调控网络,以期解析意蜂工蜂中肠发育的分子机理。【方法】根据FPKM（fragments per kilobase of transcript per million mapped reads）算法计算基因表达量,并以|log2 fold change|≥1且P≤0.05作为标准筛选得到差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）。利用TargetFinder软件预测ame-miR-6001-3p的靶mRNA。利用相关生物信息学软件,对全部DEG进行GO和KEGG数据库注释。筛选出与AMPK、P13K-Akt、Wnt、cAMP、FoxO、Hippo、mTOR、Jak-STAT、Toll-like受体、TGF-beta、Notch、MAPK和NF-κB 13条信号通路存在富集关系的DEG,以及与ame-miR-6001-3p存在靶向结合关系的DEG,通过Cytoscape软件构建调控网络将其富集关系与调控关系可视化。利用茎环反转录PCR（Stem loop RT-PCR）和实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证ame-miR-6001-3p以及DEG在Am7和Am10中的差异表达情况。【结果】Am7 vs Am10比较组中共有1 038个DEG,包括515个上调基因和523个下调基因。这些DEG涉及细胞进程、代谢进程和催化活性等功能条目,并显著富集在氧化磷酸化、氨基糖与核苷酸糖代谢、脂肪酸代谢和嘌呤代谢等能量和物质代谢通路,表明工蜂中肠内存在旺盛细胞生命与新陈代谢活动。表达量聚类分析发现分别有20、18、15和14个DEG富集在AMPK信号通路、P13K-Akt信号通路、内吞作用和Hippo信号通路。57个DEG与P13K-Akt、Wnt、Jak-STAT等上述13条与生长发育和免疫防御相关的信号通路存在富集关系,且1个DEG可与多条信号通路存在富集关系。调控网络分析结果显示,分别有54个上调基因和44个下调基因可被ame-miR-6001-3p靶向结合;上调基因富集在磷酸肌醇代谢、胰岛素信号通路、Hippo信号通路和谷胱甘肽代谢等43条代谢通路,而下调基因富集在Hippo信号通路、新陈代谢途径、谷胱甘肽代谢和花生四烯酸代谢等20条代谢通路。RT-qPCR结果显示随机挑选的6个DEG的表达量变化趋势与测序数据一致,证实了本研究中基因差异表达真实可靠。此外ame-miR-6001-3p在Am7和Am10内均真实表达,并在Am10中的相对表达量显著较低。【结论】对意蜂工蜂中肠发育过程的DEG表达谱和DEG与ame-miR-6001-3p之间的调控关系,以及DEG的潜在作用进行深入分析和探讨,发现DEG可参与TGF-beta、Wnt、Hippo、Notch、PI3K-Akt、mTOR、AMPK和NF-κB等各类信号通路进而影响中肠的生长发育和免疫防御,DEG可通过与显著下调表达的ame-miR-6001-3p形成复杂的调控网络参与意蜂工蜂中肠发育过程中胰岛素信号通路等多条代谢途径。
【背景】在青藏高原及周边高海拔地区,青稞是当地唯一的小禾谷类粮食作物,也是主要饲草来源。穗腐病是近年来仅在青藏高原青稞种植区发现的一种新真菌病害,病原菌为禾生指葡孢霉（Dactylobotrys graminicola）,它能侵染多种麦类作物及禾本科杂草,给青稞安全生产带来严重的挑战。【目的】研究禾生指葡孢霉遗传多样性、系统进化以及对寄主种子萌发的影响,揭示该病原菌的流行传播、与寄主植物互作关系以及初侵染菌源,为病害防治提供参考。【方法】从病害流行区采集病株标本,并从典型病穗组织分离禾生指葡孢霉菌株27个,依据无性世代形态特征加以鉴定,分离获得菌株的单孢培养物,提取基因组DNA。利用SRAP分子标记分析禾生指葡孢霉的全基因组多态性,获得菌株特异性分子标记;利用LSU和Rpb2保守遗传位点比较禾生指葡孢霉与其近缘种属的进化关系;将禾生指葡孢霉分生孢子悬浮液与未萌发或发芽后的青稞种子共培养,分析其对青稞种子萌发及幼苗的影响。【结果】选用14对SRAP引物组合进行穗腐菌遗传多样性分析,平均一对引物扩增产生90个多态性条带;平均每个穗腐病菌株1.4个特异分子性标记,分离自小麦的菌株Z 13008特异性标记最多（7个）,而对照菌株禾谷镰孢（Fusarium graminearum）具有20个特异性标记。禾生指葡孢霉的地域分布与其遗传多样性缺乏明显相关性。在鉴定的菌株中,仅有分离自小麦（Z 13008）、黑麦（Z 13024）和2个分离自青稞的菌株（Z 13013和Z 13006）的遗传多样性与其他菌株差异较大,说明病原菌群体的遗传变异水平较低。利用20个分子标记编制DNA指纹二叉式分类检索表,可鉴定21个禾指葡孢霉菌株。系统进化分析揭示禾生指葡孢霉与丛赤壳属真菌遗传距离较近。青稞种子萌发前接种处理对种子萌发、幼苗生长均无明显的抑制作用,在萌发后共培养处理能明显抑制幼苗根系生长,导致根系变为浅褐色,但对幼苗植株生长无明显影响。【结论】与近缘种禾谷镰孢相比,禾生指葡孢霉群体内基因组DNA多态性较低,而且其遗传变异与寄主种类密切相关。禾生指葡孢霉致病性较弱,对青稞种子萌发和幼苗生长无明显的抑制作用。
【目的】 探索基于数字PCR的小麦基因拷贝数分析技术,提高目标基因拷贝数的分析通量,促进小麦基因组研究及基因工程研究。【方法】 采用中国农业科学院作物科学研究所小麦抗逆分子育种课题组创制的高抗小麦黄花叶病转nib8小麦为试验材料,使用小麦D基因组中的单拷贝纯合内源基因PINb-D1b（籽粒硬度基因）为内参基因,根据转化的抗病基因nib8序列设计4对特异性引物及相应探针,通过试验确定探针和引物的最优浓度,优化体系的退火温度,寻找最合适的模板浓度。然后用数字PCR检测转nib8小麦中外源基因的拷贝数;同时用Real-time PCR和Southern blot 2种不同方法分析的拷贝数结果,验证上述采用数字PCR方法分析拷贝数的准确性;以PINb-D1b内参基因检测Wx012（蜡质基因）和SSII（淀粉合成基因）2个内参基因的拷贝数,以Wx012和SSII为内参基因检测转nib8小麦中外源基因的拷贝数,验证以PINb-D1b内参基因的检测结果准确性;在nib8的不同区段设计特异性引物来检测转nib8株系拷贝数分析结果是否有差异。最终,建立基于数字PCR技术的高通量检测小麦目标基因拷贝数的分析方法。【结果】 通过试验最终确定了基于数字PCR方法的小麦目标基因拷贝数的检测体系。试验确定引物和探针的最佳终浓度分别为500和250 nmol·L-1,确定体系反应最佳退火温度为59℃,最佳DNA模板量为40 ng。以PINb-D1b作为内参基因检测转nib8小麦中nib8的拷贝数,拷贝数检测结果显示第12、16、17、23、29、30株系中nib8拷贝数分别为7个、1个、1个、1个、1个、7个;同时通过比较发现此结果与Real-time PCR以及Southern blot结果一致;在转基因株系中,以PINb-D1b为内参基因,对Wx012和SSII 2个基因进行拷贝数进行分析,同时发现采用这3种内参基因分析转nib8小麦中nib8基因拷贝数的结果一致,说明这3个内参基因都适合用于数字PCR方法;在nib8上游、中游和下游不同区段的设计引物分析拷贝数检测结果一致。【结论】 优化了基于数字PCR方法的小麦目标基因拷贝数分析方法和反应体系,确立了基于数字PCR方法的小麦目标基因拷贝数的检测体系,数字PCR分析结果稳定、可靠,检测通量明显提高,具有一定的应用前景。
【目的】 以6份不同地理来源的糜子资源为试验材料,基于前期转录组测序获得的1 000对SSR引物,选出200对进行多态性检测,以期构建一批可以准确评估糜子种质遗传差异的分子标记。【方法】 用Primer Premier 5.0软件设计引物,改良CTAB法提取DNA,PCR扩增DNA和聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选引物多态性;用PowerMarker 3.25和PopGen 1.32计算遗传多样性参数。【结果】 200对引物中97对呈单态性,80对呈多态性。单碱基序列重复引物有20对,10对具多态性,其重复基元是A（50%）和T（50%）。二碱基序列重复引物有36对,15对具多态性,其碱基重复类型有7种（AG最多,TC、GC和GA次之,CA、TA和AC最少）。三碱基序列重复引物有144对,55对具多态性,其碱基重复类型有24种（GGC、GCG和GCC最多,GAA、GCT和CGC等次之,ACC、AGG、CAG、CGT、AAG、AAC、TCG、CGA、ATT、CAA和CCA最少）。就引物分辨率(Rp)值而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.67—4.67（平均2.07）、1.33—4.33（平均2.73）和0.67—4.00（平均1.83）。基于Rp值分析SSR分布频次,发现80个标记分布在5个区间：0—1、1—2、2—3、3—4和4—5,分别包含17（21.25%）、36（45.00%）、11（13.75%）、14（17.50%）和2个（2.50%）。就$\overline{\text{Rp}}$值而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.33—0.67（平均0.51）、0.40—0.78（平均0.59）和0.33—0.83（平均0.59）。单碱基序列重复标记共检测到22个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.2000）,其中8个和2个位点分别具2和3个变异;二碱基序列重复标记共检测到38个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.5333）,其中7个和8个位点分别具2和3个变异;三碱基重复标记共检测到136个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.4727）,其中29个和26个位点分别具2和3个变异。就多态性信息含量而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.3750—0.5355（平均0.4293）、0.2392—0.7438（平均0.4293）和0.2392—0.7438（平均0.3989）。就多样性指数而言,1—3碱基序列重复分别为0.6365—1.0776（平均0.7497）、0.5623—1.0986（平均0.8339）和0.5623—1.0889（平均0.8312）。【结论】 基于转录组测序结果,检测200对SSR引物的多态性,发现177对（88.5%）可以扩增出完整条带,其中80对具多态性,多态率为40%。
【目的】 油菜生产受菌核病危害严重,但油菜中缺乏抗源,严重限制了油菜抗菌核病育种进程。萝卜胞质不育系（Ogu cytoplasmic male sterility,Ogu CMS）是生产油菜杂交种最好利用的授粉控制系统之一,但目前还没有抗菌核病油菜Ogu CMS恢复系选育的报道。野生甘蓝中存在高抗菌核病的资源,以抗病野生甘蓝为抗源,拟将野生甘蓝的菌核病抗病遗传成分转入Ogu CMS材料中,发展优质抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复材料,为进一步发展抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复系提供资源。【方法】 首先采用抗菌核病野生甘蓝Brassica incana与白菜种间杂交,经胚挽救及染色体加倍技术发展人工合成甘蓝型油菜;然后将人工合成甘蓝型油菜与含Ogu CMS的油菜杂交,后代自交,并利用与甘蓝抗病QTL连锁的marker进行分子标记辅助选择（marker-assisted selection,MAS）,筛选携带主效抗病位点C1-QTL和C9-QTL的材料;MAS选中的材料通过侧枝离体接种鉴定评价其菌核病抗性,选择相对感病度S（susceptibility）显著低于甘蓝型油菜中双9号（耐病对照）的材料进行籽粒硫苷和芥酸含量测定,选择籽粒品质相对较好的材料进行恢保测定,筛选含抗病位点、抗菌核病、且结实率较好的Ogu CMS恢复材料。【结果】 成功获得抗病甘蓝与白菜杂交发展的人工合成甘蓝型油菜AC1-4,其菌核病抗性显著高于甘蓝型油菜中双9号;AC1-4与Ogu CMS甘蓝型油菜4Q292杂交产生了146个F1单株,从中选择到含有甘蓝C1-QTL和C9-QTL、结实正常、相对感病度S分别为0.66和0.40的2个单株4C99和4C115发展F2世代;并从124个F2植株中筛选出8份材料自交发展了982个F2:3单株,并从中筛选到50株含有抗病位点C1-QTL和C9-QTL的植株,其相对感病度S介于0.34—0.89;其中有2份籽粒品质接近单低的材料5X82-2（硫苷含量为45.38 μmol·g-1饼粕）和5X82-7（芥酸含量为6.5%）。【结论】 改良了油菜Ogu CMS恢复材料的菌核病抗性。
【目的】 黄土旱塬半湿润易旱区属于雨养农业区,水分亏缺为主要限制因素,因此,有必要筛选适于黄土旱塬半湿润易旱区春玉米综合栽培模式,从而提高旱地春玉米水分利用效率和产量。【方法】 2017—2018年玉米生长季,探讨不同耕作方式（翻耕、免耕、深松）、施氮（0、150、225 kg·hm-2）和种植密度（52 500、67 500 株/hm2）对春玉米田土壤水分动态、水分利用效率、春玉米生长、产量及其构成因素的互作效应,提高玉米综合生产力。【结果】 （1）2017—2018年春玉米播种期0—200 cm土层土壤蓄水量均表现为免耕>深松>翻耕,2年平均免耕与深松播种期0—200 cm土层土壤蓄水量较翻耕分别提高6.1%和4.1%。2年春玉米水分利用效率均在深松高密高氮（STH2）处理最高。（2）深松与免耕处理较翻耕处理显著提高叶面积指数与干物质积累量,随密度与施氮量的增加,春玉米叶面积指数与干物质积累随之增加,耕作×密度对拔节、抽雄期叶面积指数有显著影响,密度×施氮对灌浆中期叶面积指数有显著影响。STH2处理下,玉米成熟期干物质积累量较其他处理提高3.3%—32.9%。（3）穗粒数和百粒重与施氮呈显著正相关关系（P<0.05）,深松与免耕处理玉米产量显著高于翻耕。STH2处理产量最高,2017年STH2产量较其他处理增幅为1.4%—63.3%;2018年增幅为2.9%—39.6%。【结论】 在黄土旱塬半湿润易旱区,深松耕配施150—225 kg·hm-2施氮量与67 500株/hm2种植密度,不仅可以提高春玉米水分利用效率,还可获得较高的玉米产量效益;免耕配施225 kg·hm-2施氮量与67 500株/hm2种植密度,可获得较高的经济效益。
【目的】 间作是提高土地利用率和作物产量的重要农作措施,通过对不同行比玉米大豆间作模式中作物干物质积累速率和积累量以及产量的计算,分析2种作物干物质分配规律、种间竞争能力以及边际效应的强度和范围,探讨间作种植提高土地生产力的机理。【方法】 试验以4种不同行比的玉米大豆间作（6M6S、6M3S、3M6S、3M3S）为研究对象,设置2种作物的单作（CKM、CKS）为对照,分析干物质积累分配规律、间作系统产量和生物量组成,采用每一行（依次从玉米和大豆的交接行向内记为第I行、第II行和第III行）取样的方法,计算边际效应和茎叶输出量、输出率和贡献率。【结果】 在2年试验中,4个间作处理的玉米单株干物质积累量均高于CKM,其中6M6S、3M6S处理的大豆单株干物质积累量高于CKS。间作提高了玉米全生育期和大豆分枝前期、分枝后期、鼓粒期、成熟期时的干物质积累速率。2年试验中,6M6S、6M3S、3M6S和3M3S处理的玉米产量分别达到CKM的73.9%、88.7%、52.8%、65.5%,大豆产量分别达到CKS的26.1%、11.3%、47.2%、34.5%,其产量土地当量比（LERYMS）分别为1.31、1.23、1.33、1.13,玉米对大豆的产量种间相对竞争力分别为0.44、0.47、0.45、0.46。间作提高了玉米I行、II行和III行,大豆II行和III行的干物质积累速率与积累量,而降低了I行大豆的干物质积累速率和积累量。2年试验中,间作玉米的I行、II行、III行的单株产量分别为CKM的151.43%、138.51%、130.83%,间作大豆的I行、II行、III行的单株产量分别为CKS的90.22%,104.16%、109.03%。2年试验中作物茎叶干物质积累量均在吐丝期（盛花期）达到最大值,各处理的玉米叶、玉米茎、大豆茎叶的输出量平均分别为15.70 g/plant、27.64 g/plant、7.43 g/plant,输出率平均分别为22.80%、44.23%、19.61%,贡献率平均分别为14.99%、26.28%、27.79%。【结论】 玉米和大豆间作提高了作物干物质积累量和产量,提高了茎叶干物质输出量,提高了土地当量比,其中玉米的贡献大于大豆。不同行比配置对间作的边际效应有影响,间作玉米中I、II、III行的干物质积累量和产量依次降低,间作大豆则依次升高。相比于其他间作处理,3M6S处理土地当量比最高,是最有利于发挥间作优势,提高土地利用率的间作模式。
【目的】 通过分析水稻根系细菌挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）组成和对小孢根霉（Rhizopus microsporus）的抑制作用,寻找新的具有潜在抑菌功能的挥发性物质。【方法】 通过对扣熏蒸法测定不同细菌对小孢根霉的抑菌率;采用顶空固相微萃取法收集细菌挥发性有机物,对其进行气相色谱-质谱（GC-MS）检测,测得细菌挥发性有机物质谱,并在NIST/EPA/NIH数据库中进行比对鉴定,根据抑菌效果及各物质在质谱中的峰面积,进行相关性分析,购买与抑菌率具有显著相关性的物质,体外检测这些纯物质对小孢根霉的抑制作用。【结果】 所有菌株均能释放挥发性有机物,并且通过挥发性有机物的非接触性产生不同的抑菌效果,这些菌株共产生14类90种挥发性有机物,分别为酯、烯烃、烷、酮、酸、噻吩、醛、萘、硫化物、酚、醇、吡嗪、吡咯和苯类物质,其中所有菌株都能够释放醇类物质。通过相关性分析,发现有6种物质具有潜在的抑菌活性,分别为2-庚酮、5-甲基-2-己酮、2-壬酮、5-甲基-3-己酮、3-甲基丁酸和甲基异丁基酮,其释放量与抑菌率呈显著正相关,其中3种（2-庚酮、2-壬酮和甲基异丁基酮）是前期研究已经报道过具有抑菌活性的物质,其余3种物质（5-甲基-2-己酮、5-甲基-3-己酮和3-甲基丁酸）暂未被报道具有抑菌活性,通过购买其中2种物质3-甲基丁酸和5-甲基-2-己酮进行体外熏蒸试验验证,发现3-甲基丁酸严重抑制小孢根霉生长,5-甲基-2-己酮对小孢根霉具有致死作用。5-甲基-2-己酮主要由菌株麦克默多生孢八叠球菌、短短芽孢杆菌和阿氏芽孢杆菌释放,5-甲基-3-己酮主要由菌株假单胞菌、阿氏芽孢杆菌和麦克默多生孢八叠球菌释放,3-甲基丁酸主要由菌株神户肠杆菌、假单胞菌和阿氏芽孢杆菌释放。【结论】 水稻根系细菌能释放种类丰富的挥发性有机物,部分挥发性有机物对水稻病原菌小孢根霉具有显著抑制作用。经过相关性分析及体外验证确定了2种新型的具有抑菌活性的物质（5-甲基-2-己酮和3-甲基丁酸）以及1种可能具有抑菌活性的物质（5-甲基-3-己酮）,这些菌株和挥发性有机物均具有作为新型药物和抗真菌代谢物生物资源的潜力。
【目的】 了解柑橘不同品种CitMYB20对柑橘溃疡病菌（Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc）和外源植物激素的应答情况,评价转基因植株对柑橘溃疡病的抗性,验证CitMYB20的生物学功能。【方法】 根据柑橘基因组序列设计引物,PCR法同源克隆柑橘溃疡病抗性品种金弹金柑（Fortunella japonica）和敏感品种枣阳小叶枳（Poncirus trifoliata）的CitMYB20基因序列和启动子序列,利用在线软件PlantCARE对启动子序列进行顺式作用元件预测。以针刺法对金弹金柑和枣阳小叶枳离体叶片接种柑橘溃疡病菌,用外源激素水杨酸、茉莉酸甲酯和乙烯利处理金弹金柑和枣阳小叶枳的叶片,在处理的不同时期收集材料,利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测CitMYB20的表达水平。分别构建CitMYB20的过表达载体和抑制表达载体,根癌农杆菌法转化枳上胚轴,随机摘取转基因株系成熟叶片进行柑橘溃疡病离体抗性评价。【结果】 金弹金柑和枣阳小叶枳中CitMYB20（GenBank登录号分别为MN689609和MN689608）序列高度保守,相似度达到99%;两者的启动子序列（GenBank登录号分别为MN689611和MN689610）虽然都具有脱落酸和茉莉酸甲酯的响应元件,但金弹金柑中还具有水杨酸响应的顺式作用元件,而枣阳小叶枳中缺少该元件。在体外接种柑橘溃疡病菌5 d时,金弹金柑成熟叶片中CitMYB20表达量显著上升,达到对照的2.5倍;而枣阳小叶枳叶片CitMYB20在整个接菌周期内表达量未发生显著变化。外源激素处理时,CitMYB20对水杨酸和茉莉酸甲酯的响应相似,即在金弹金柑中呈现出先升高后降低的趋势,而在枣阳小叶枳中表达量降低,随后又恢复正常。乙烯利处理时,CitMYB20在金弹金柑中表达量略有下降,在枣阳小叶枳中表达量先升后降。遗传转化共获得7株过表达植株和5株抑制表达植株,转基因植株与对照植株相比在形态发育上未见明显差异。CitMYB20过表达植株能够在一定程度上减弱柑橘溃疡病的症状,而抑制CitMYB20表达植株对柑橘溃疡病菌的敏感性增强。【结论】 CitMYB20在柑橘溃疡病抗性品种中受柑橘溃疡病菌的诱导表达;CitMYB20是防御柑橘溃疡病菌入侵的一种正向调控转录因子,其抗柑橘溃疡病功能可能需要水杨酸和茉莉酸信号途径的作用;CitMYB20可作为柑橘抗溃疡病分子育种的候选基因。
【背景】 莲草直胸跳甲（Agasicles hygrophila）是世界恶性入侵杂草空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）的专一性生防天敌;莲草直胸跳甲种群动态呈季节性波动趋势,在我国湖南地区其夏季种群数量骤减,导致对空心莲子草的防控效果大大降低。而Halloween基因家族参与昆虫蜕皮激素的合成,影响昆虫生长和繁殖,进而对昆虫种群动态具有一定影响。【目的】 揭示Halloween基因家族在莲草直胸跳甲不同发育时期和不同组织中的表达模式,为进一步探究Halloween基因家族在莲草直胸跳甲中的功能打下基础,进而为生防天敌的扩繁提供新思路。【方法】 通过筛选莲草直胸跳甲卵巢转录组数据并结合生物信息学分析,找到并克隆其体内Halloween基因家族成员;使用NCBI在线分析其保守结构域,利用MEGA6.0对Halloween家族基因进行多序列比对并构建系统发育树;通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术检测各基因在莲草直胸跳甲不同发育时期（卵、幼虫、蛹、雌成虫）和雌成虫不同组织（头、胸、中肠、卵巢、脂肪体）中的表达水平。【结果】 莲草直胸跳甲中存在6个Halloween基因家族成员,分别为AhCYP302A1、AhCYP306A1、AhCYP307A1、AhCYP307A2、AhCYP314A1和AhCYP315A1;分析发现其均属于P450超家族且具有一定保守性,其中AhCYP306A1、AhCYP307A1、AhCYP307A2聚为一支,属于P450超家族中CYP2集团,AhCYP302A1、AhCYP314A1、AhCYP315A1聚为一支,属于线粒体集团;同时,AhCYP306A1、AhCYP314A1、AhCYP315A1在5′端存在跨膜区域。6个Halloween基因在莲草直胸跳甲整个生活史及各个组织中均有不同程度的表达。其中,AhCYP302A1在蛹期第6、7天表达量最高,成虫期表达量整体较低;AhCYP306A1在整个生活史中波动表达,以幼虫期第10天表达量最高;AhCYP307A2在末龄幼虫和化蛹初期的表达量较高;以上3个基因在幼虫期和蛹期的表达量较高。AhCYP307A1在卵期高表达,此后各个时期呈波动下降;AhCYP314A1、AhCYP315A1在成虫期和卵期的表达量相对高于其他两个时期。在头、胸、中肠、卵巢、脂肪体5种组织中,除AhCYP307A1外,Halloween家族其他基因在卵巢中表达量均较高;AhCYP307A1在雌成虫头部显著性高表达。【结论】 克隆并鉴定得到6个莲草直胸跳甲Halloween基因家族成员,其在不同发育时期及不同组织中的表达具有一定差异。通过其表达模式推测Halloween基因家族在莲草直胸跳甲幼虫发育及成虫繁殖过程中可能发挥重要作用,对其幼虫蜕皮与成虫卵巢发育均有一定影响。
【目的】 当前国内已有的小麦氮肥用量推荐方法,尤其是基于测土进行的推荐施肥方法,都存在取样量大、测试工作量大和成本较高的问题,难以被农技推广工作者和小农户接纳与应用推广。为此,本文就一种至少2—3年有效的氮肥用量推荐方法进行研究。【方法】 以低有机质含量土壤维持或提高土壤肥力、高有机质土壤降低环境风险为目的,建立基于土壤有机质含量的旱地小麦施氮量推荐方法,施氮量（kg N·hm-2）=目标产量需氮量（kg N·hm-2）×施氮系数（Nf）。施氮系数（Nf）由表层土壤有机质含量高低确定。应用这一方法在渭北旱塬冬小麦种植区6县进行了3年田间试验。【结果】 基于有机质推荐氮肥施用量平均为161 kg N·hm-2,比农户习惯施肥（平均为190 kg N·hm-2）减少了15.3%;而相应的冬小麦平均籽粒产量为5 817 kg·hm-2,比农户习惯施肥显著提高了9.0%。此外,与农户习惯施肥相比,基于有机质含量推荐施肥的经济效益增加了1 451元/hm2,提高19.3%,小麦收获期1 m土层的硝态氮残留降低了39 kg·hm-2,显著降低28.3%。【结论】 基于土壤有机质含量推荐施肥降低了氮肥施用量并提高了冬小麦籽粒产量,增加了经济效益,降低了土壤硝态氮残留量和施肥的环境风险,可在旱地小麦区推广应用。
【目的】 冬油菜是我国重要的油料作物,合理施肥是保证冬油菜产量的重要措施。明确当前冬油菜的施肥现状和存在问题指导科学施肥。【方法】 以安徽省冬油菜种植为例,于2017—2018年在全省冬油菜主产区进行农户抽样调查,调查内容包括：肥料品种、肥料用量、施肥方式、种植面积和产量水平。根据调查结果进行统计分析当前油菜种植过程中的施肥情况,并以全省冬油菜平均产量和平均施肥量为基准,采用Cate-Nelson方法（十字交叉法）评估冬油菜氮、磷和钾肥施用与油菜产量的关系,以此探索冬油菜种植中施肥增产增效的主要途径。【结果】 调查结果表明,安徽省油菜种植中均施用了化肥,施用有机肥农户比例为59.0%。全省化学氮、磷和钾肥平均用量为160、63和65 kg·hm-2。总的来说,全省化肥平均用量更加趋于合理化,但是施肥分级结果表明全省依然存在氮、磷和钾肥施肥不足和过量的现象。全省化肥施用方式以人工施肥为主,机械化施肥比例较低。Cate-Nelson分析方法结果表明,全省仅有23.8%、20.2%和21.0%农户在冬油菜种植中实现了氮、磷、钾肥高产高效。这说明全省冬油菜种植中增产增效还有很大的空间。【结论】 总的来说,安徽省冬油菜种植中化肥平均用量趋于合理化,但是在施肥方式、养分运筹和肥料品种上面还存在问题。在施肥方式上机械化施肥比例不足,仅为38.8%;在养分运筹上,虽然氮肥用量普遍实现了分次施用,但是以施用两次为主,与油菜养分吸收规律不匹配。除此之外,在施肥品种上存在偏施化肥,有机替代和轻简化施肥比例较低。
【目的】 比较不同菌种发酵对藜麦蛋白质水解及脂质变化的影响,为藜麦发酵食品的开发提供理论参考。【方法】 以藜麦为原料,加入不同菌种（酵母菌、植物乳杆菌及其混合菌）进行发酵,通过测定蛋白水解指数、蛋白质各组分、游离氨基酸、游离脂肪酸及脂质构成来判定发酵效果,确认哪种微生物更有利于藜麦营养成分的转化。【结果】 经酵母、植物乳杆菌、酵母和植物乳杆菌混合菌发酵后,藜麦蛋白质水解指数均有所升高,且主要是清蛋白和球蛋白发生了水解。发酵后藜麦中的游离氨基酸含量增加显著,尤其是必需氨基酸。酵母发酵藜麦更有利于蛋白质、多肽等水解成氨基酸。通过发酵处理,藜麦中的游离脂肪酸含量显著增加,且饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的比例更为接近1﹕1﹕1;甘油三酯、甘油二酯含量降低,但磷脂等功能脂的含量有所提高,且有酵母菌参与更有利于上述转化。【结论】 酵母菌、植物乳杆菌发酵过程中主要水解藜麦清蛋白和球蛋白成氨基酸等小分子化合物,且游离必需氨基酸含量显著升高;两种菌发酵后都有利于增加游离脂肪酸含量,降低甘油三酯、甘油二酯含量,且提高磷脂的含量。经酵母发酵,更有利于改善藜麦营养。
【目的】 建立全麦粉标记物烷基间苯二酚（ARs）的高效液相检测方法,对全麦粉和小麦粉中ARs同系物组成进行分析,实现全麦粉真伪品质评价。【方法】 探究高效液相条件,建立ARs同系物5-十七烷基间苯二酚（C17:0）、5-十九烷基间苯二酚（C19:0）、5-二十一烷基间苯二酚（C21:0）、5-二十三烷基间苯二酚（C23:0）和5-二十五烷基间苯二酚（C25:0）的高效液相检测方法,并进行方法学评价。以国内外全麦粉、小麦粉及小麦麸皮等共47份样品为研究对象,测定ARs同系物的含量,分析其ARs同系物组成,并进行热图分析和主成分分析。【结果】 选用ZORBAX SB-C18（150 mm×4.6 mm,5 μm,Agilent）色谱柱,流动相选用0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸甲醇溶液进行梯度洗脱,在紫外检测波长280 nm、柱温35℃、流速0.5 mL·min-1、进样量20 μL条件下,可在35 min内有效分离5种ARs同系物,各个同系物的色谱峰峰形对称,分离度好。经方法学评价,该方法具有良好的精密度和灵敏度,标准曲线线性相关系数均大于0.999,检出限为0.06—0.19 μg·mL -1,回收率为81.16%—112.92%,精密度标准偏差为0.02%—4.02%,可作为ARs同系物的测定方法。通过热图聚类分析可知不同检测样品中ARs同系物组成及总量存在显著差异（P<0.05）。麦粉样品ARs同系物组成中C21:0最多,占33%—61%;C19:0次之,占12%—44%;C17:0、C23:0和C25:0的含量占比较小。美国、加拿大全麦粉的ARs同系物组成丰富度和含量相近,国外全麦粉中ARs同系物组成含量高于国内全麦粉。国内全麦粉中的ARs同系物组成比小麦粉中的ARs同系物组成丰富度高,但个别小麦粉除外。小麦麸皮F1中ARs同系物组成和总含量显著高于全麦粉和小麦粉,其ARs总含量高达1 795.78 μg·g-1,与其他样品相比差异显著（P<0.05）。经主成分分析得出,麦粉样品间的主要差异指标为ARs同系物组成含量,作为第1主成分,其累积贡献率为98.40%。小麦麸皮与其他麦粉样品的相对分散最远,中国小麦粉的分散度最大。美国全麦粉和加拿大全麦粉几乎重叠,而中国全麦粉和部分小麦粉与美国、加拿大全麦粉部分交叉。【结论】 本研究建立的液相方法能够有效、快速的对全麦粉中ARs同系物进行定量,适用于麦类全谷物产品中ARs同系物含量的测定。同时,通过全麦粉和小麦粉中ARs同系物组成对比分析可知,全麦粉中的ARs同系物组成丰富度优于小麦粉中的ARs同系物组成丰富度。
【目的】 研究枯草芽孢杆菌和雅致放射毛霉混菌静态发酵对双低菜籽粕营养价值和感官特性的影响,并通过体内试验初步评估菜籽粕食用的安全性,为菜籽粕在食品领域广泛利用和深度开发提供理论依据。【方法】 以双低菜籽粕为研究对象,采用静态发酵代替传统的搅拌式发酵。通过测定发酵后菜籽粕的营养成分（粗蛋白、水溶性蛋白、小肽、氨基酸和川芎嗪）、抗营养成分（硫代葡萄糖苷、植酸和粗纤维）及基于电子鼻和电子舌气、味差异,结合相关性分析和主成分分析,评价混菌静态发酵对双低菜籽粕品质的影响;并以大鼠为试验对象,初步研究发酵菜籽粕对大鼠生长性能的影响,为发酵菜籽粕产品的应用提供理论依据。【结果】 结果表明,发酵后可溶性蛋白、多肽和总氨基酸分别增加了96.7%、281.48%和19.58%。大部分菜籽蛋白被降解为分子量在500—108 Da的小分寡肽和氨基酸。发酵后检测到川芎嗪这一新的营养物质,浓度在发酵第5天高达590 mg?kg-1,硫代葡萄糖苷、植酸和粗纤维含量在发酵后分别降低了45.26%、41.37%和31.16%。电子鼻和电子舌的分析结果表明,发酵前后菜籽粕的气味和滋味发生显著变化,发酵后菜籽粕中酸味明显增加。动物试验表明,发酵菜籽粕等氮代替25%的豆粕添加到大鼠饲粮中可以明显提高大鼠的平均日采食量和平均日增重,并且大鼠的肾脏、胸腺和肝脏未出现损伤现象。【结论】 本研究所采用的菌种和发酵工艺能够提高菜籽粕的营养价值,改善菜籽粕风味,提高大鼠的生长性能。
【目的】 研究热风-真空冷冻联合干燥对脆性龙眼果干品质及益生活性的影响,为高品质龙眼果干工业化节能干燥模式提供理论依据。【方法】 以热风干燥、真空冷冻干燥龙眼果干为对照,比较分析热风-真空冷冻联合干燥对脆性龙眼果干水分含量、水分活度、皱缩率、复水比等理化特性和总糖、多糖等营养品质的影响。同时采用GC-MS测定风味物质变化,电量表测定能源消耗量。并选用植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌发酵龙眼果干,比较发酵过程中活菌数、总糖、还原糖以及短链脂肪酸的变化,评价热风-真空冷冻联合干燥对龙眼体外益生活性的影响。【结果】 热风-真空冷冻联合干燥龙眼果干的水分含量、水分活度和皱缩率显著低于热风干燥,而复水比显著高于热风干燥。在总糖、多糖含量以及挥发性风味物质种类和总量上,热风-真空冷冻联合干燥低于真空冷冻干燥而高于热风干燥。在能源消耗上,热风-真空冷冻联合干燥比真空冷冻干燥节约干燥时间12.16%,节约单位能耗25.40%。在益生活性方面,植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌均能通过发酵龙眼干增加活菌数量,利用龙眼干中的总糖产生短链脂肪酸,降低发酵液pH,且益生效果受干燥方式和菌株种类的影响较大。当植物乳杆菌发酵热风-真空冷冻干燥的龙眼果干48 h后,活菌数生长最多可达12.40 lg cfu/mL,高于真空冷冻干燥、热风干燥和新鲜龙眼。嗜酸乳杆菌发酵48 h后,热风-真空冷冻联合干燥活菌数达11.84 lg cfu/mL,与真空冷冻干燥接近,低于热风干燥,但高于新鲜龙眼。【结论】 热风-真空冷冻联合干燥结合了热风干燥和真空冷冻干燥两种干燥方式的特点,可以显著缩短干燥时间,节约能耗,提高干燥效率和果干品质。
【目的】 研究蛋白添加剂对双孢菇农艺性状及品质的影响,为工厂化双孢蘑菇蛋白添加剂的开发、应用与评价提供参考。【方法】 以豆粕（SM）、膨化大豆（ES）、玉米蛋白（CP）和羽毛粉（FM）4种单一蛋白原料为添加剂,以1种蛋白型商业添加剂MCSubstradd?（MCS）作为阳性对照、无添加剂为空白对照（CTL）,添加剂的使用量根据其蛋白含量决定,蛋白添加量占发酵料的0.5%。覆土前,添加剂与新鲜3次发酵料混合,栽培菌株为W192,按照工厂化栽培工艺进行菇房管理,采收三潮蘑菇。参照UPOV测定子实体产量、菌盖直径、菌盖厚度、单菇重量、硬度等农艺性状;用凯氏定氮法测定子实体蛋白质含量,用氨基酸自动分析仪测定子实体氨基酸含量。【结果】 SM、ES、CP均能有效提高蘑菇产量。4个试验组中,CP组总产量最高,达到35.24 kg?m-2,较CTL组增产24.26%,生物学效率达到105.98%,显著高于其他3个试验组和CTL组,略高于MCS组。每t培养料中添加剂产生的经济效益分析显示,CP组增收最高,为785.23元。SM具有很好的缓释作用,三潮菇产量分别占总产量的48.72%、35.09%和16.19%,接近MCS组缓释效果。ES在提高产量的同时,显著提高第一、二潮蘑菇的硬度品质。5种蛋白添加剂均显著提高3个潮次蘑菇子实体的蛋白质含量,含量最高的3种氨基酸均分别为葡萄糖（Glu）、缬氨酸（Val）和天冬氨酸（Asp）。添加FM和CP能显著提高蘑菇子实体的呈味氨基酸含量,提升蘑菇的风味和口感。【结论】 蛋白添加剂均可以有效提高蘑菇产量,对子实体农艺性状和品质影响存在特异性。综合多种添加剂原料的特异性优势,开发复合、缓释型添加剂,实现双孢蘑菇优质高产,是今后双孢蘑菇添加剂的研究方向。
【目的】 研究饲粮中添加大豆异黄酮对早期断奶仔猪生长性能和抗氧化作用及免疫功能的影响。【方法】 选用160只5.5 kg 21日龄断奶的（杜×长×大）三元杂交仔猪,根据体重和性别随机分成5组,每组4个重复（公母各4只）。各处理组饲粮大豆异黄酮添加水平分别为0（空白对照组）、10、20、40、80 mg·kg-1。试猪饲养至7、42d时每个重复分别选取平均体重的试猪屠宰并取样测定。【结果】 断奶后8—42 d和整个试验期阶段,大豆异黄酮40 mg·kg-1组平均日采食量显著高于空白对照组、10 mg·kg-1大豆异黄酮组和20 mg·kg-1大豆异黄酮组（P<0.05）。断奶后8—42 d时,大豆异黄酮20 mg·kg-1组料重比显著低于空白对照组和80 mg·kg-1大豆异黄酮组（P<0.05）。断奶后7d,肝脏中丙二醛（MDA）含量随大豆异黄酮添加水平提高有降低的趋势,其中添加大豆异黄酮40和80 mg·kg-1 组试验猪肝脏中的MDA含量显著低于空白对照组和10 mg·kg-1 大豆异黄酮组。添加大豆异黄酮20 mg·kg-1 组仔猪血清超氧化物歧化酶（SOD）活性显著高于空白对照组、40 mg·kg-1 大豆异黄酮组和80 mg·kg-1大豆异黄酮组（P<0.05）。添加大豆异黄酮10 mg·kg-1 组肝脏组织谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性显著高于对照组和80 mg·kg-1 大豆异黄酮组（P<0.05）。断奶后8—42 d时,20 mg·kg-1大豆异黄酮组试验猪料重比显著低于空白对照组和80 mg·kg-1大豆异黄酮组（P<0.05）。断奶42d时,添加大豆异黄酮40 mg·kg-1 组血清SOD活性显著高于空白对照组、10 mg·kg-1 大豆异黄酮组和80 mg·kg-1大豆异黄酮组（P<0.05）。大豆异黄酮20 mg·kg-1组肝脏的GSH-Px活性显著高于空白对照组和80 mg·kg-1 大豆异黄酮组（P<0.05）。断奶后42d,大豆异黄酮40和80 mg·kg-1组的空肠SOD活性显著高于对照组（P<0.05）;添加大豆异黄酮40 mg·kg-1组空肠的GSH-Px活性显著高于对照组和10 mg·kg-1大豆异黄酮组（P<0.05）;饲粮大豆异黄酮对空肠的金属硫蛋白（MT）含量有显著影响作用,其中大豆异黄酮10 mg·kg-1组空肠的MT含量显著高于空白对照组（P<0.05）。断奶后7、42d对照组仔猪十二指肠绒毛成舌状排列,绒毛顶端凹陷且脱落严重,各处理组与对照组相比,十二指肠绒毛损伤程度降低,其中40 mg·kg-1组仔猪十二指肠绒毛最完整,成柱状排列。添加大豆异黄酮对断奶仔猪42d的血液中CD4+的水平有显著影响作用,对淋巴细胞转化率、CD8+、CD4+/ CD8+无显著影响（P>0.05）,其中大豆异黄酮10和20 mg·kg-1组血液中CD4+水平显著低于空白对照组和80 mg·kg-1大豆异黄酮组（P<0.05）。【结论】 饲粮中添加大豆异黄酮能够提高断奶仔猪的生长性能,增强机体的抗应激能力,对肠绒毛有一定的保护作用,早期断奶仔猪大豆异黄酮适宜添加量为40mg·kg-1。
【目的】 对流产马驹组织进行马流产沙门氏菌的分离和鉴定,以分离株制备凝集抗原,旨在建立一种敏感、特异、操作简便和高通量的微量凝集方法,实现对马流产沙门氏菌抗体进行快速检测。【方法】 利用沙门氏菌显色培养基对流产的马驹脏器进行细菌分离,对紫色菌落进行革兰氏染色鉴定;提取细菌全基因组,利用16S rRNA 进行 PCR扩增和测序鉴定,并对菌株进行生化鉴定和血清型鉴定,对病因进行综合诊断。利用分离获得的阳性菌株进行灭活后作为凝集抗原,以马流产沙门氏菌标准阳性血清作为阳性对照,通过反应条件优化,建立微量凝集试验方法,并对该方法的特异性、敏感性、重复性进行了验证。与国家行业标准中的试管凝集试验方法进行对比,同时利用微量凝集对华北和西北各3个地方的共151份血清样品进行检测,并随机选取30份样品,利用微量凝集和试管凝集进行检测,并对两种方法检测的敏感性进行比较分析。【结果】 各流产马驹组织在沙门氏菌显色培养基上划线结果,均可以获得大量紫色目标菌落;革兰氏染色结果表明,分离的菌株为革兰氏阴性短杆菌,16S rRNA测序证实分离株为沙门氏菌属,生化鉴定结果表明,分离的17株菌均符合马流产沙门氏菌的生化特性,但相比上世纪强毒株马流产沙门氏菌C77-1,均不能发酵鼠李糖;血清型鉴定证实分离株均为马流产沙门氏菌,将分离的17株马流产沙门氏菌分别命名为E.S-1—17。因此证实马匹流产均为马流产沙门氏菌感染所致。利用甲醛对E.S-1菌株进行了灭活处理,成功制备了马流产沙门氏菌凝集抗原,并建立了一种快速敏感的微量凝集检测方法,其中优化了最佳反应凝集抗原浓度为4亿/mL。其敏感性比试管凝集高1个滴度,其特异性与其他常见马传染病病原阳性血清无交叉反应,并且具有良好的重复性。利用微量凝集方法,对华北3个疫情区进行检测,阳性率分别为28.6%、42.9%和27.3%,西北3个无疫情区阳性率均为0%。此外,利用两种方法对相同的30份临床血清进行检测,微量凝集和试管凝集方法阳性份数分别为10份和3份,阳性率分别为33.3%和10%。与试管凝集相比,微量凝集诊断敏感性为100%,诊断特异性为74.1%,总体符合率为76.7%。【结论】 分离鉴定获得了17株马流产沙门氏菌,建立了马流产沙门氏菌微量凝集抗体检测方法,该方法敏感性高、特异性强、重复性好,简便、快速、高通量,可以广泛应用于马属动物中马流产沙门氏菌抗体的检测,是该病诊断及疫苗评估的重要依据之一。
【背景】 长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类长度>200 nt且不具有编码能力的转录本,能够在真核生物的转录水平和转录后水平通过顺式（cis）、反式（trans）或竞争性内源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）机制调控基因的表达,已被证明在生物体的生长和发育等生物学过程中发挥重要的调控作用。【目的】 结合测序得到的东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）纯化孢子的small RNA（sRNA）组学数据和前期获得的lncRNA组学数据对lncRNA的调控方式进行深入细致的分析和探讨,揭示lncRNA在东方蜜蜂微孢子虫孢子中的潜在功能。【方法】 利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子进行测序,通过相关的生物信息学软件对测序数据进行质控。根据lncRNA与mRNA的位置关系预测lncRNA的上下游基因;使用Blast软件比对GO和KEGG数据库,对上下游基因进行功能和代谢通路注释;利用Target Finder软件预测lncRNA-miRNA及lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,进而通过Cytoscape v3.7.2软件对调控网络进行可视化;利用RT-PCR对调控网络中的部分lncRNA、miRNA和mRNA的表达进行验证。【结果】 东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子样品的sRNA-seq分别得到16 597 883、15 451 791和12 248 316条raw reads,经质控分别得到15 608 370、14 249 255和11 440 684条clean reads,各样品的Q30≥98.58%。共预测出lncRNA的上下游基因310个,它们可注释到代谢进程、细胞进程、催化活性、结合和细胞等相关的35个功能条目;此外还可注释到56条代谢通路,涉及嘌呤代谢、碳代谢和丙酮酸代谢等物质代谢通路,以及甲烷代谢、氧化磷酸化和糖酵解/糖异生等能量代谢通路。上述结果表明相应的lncRNA可能通过cis作用调节上下游基因的表达,从而参与调控东方蜜蜂微孢子虫孢子中的物质和能量代谢以及细胞生命活动。进一步构建lncRNA-miRNA调控网络,分析结果显示MSTRG.3636.1、MSTRG.4498.1和MSTRG.4883.1可靶向结合4个miRNA（nce-miR-7729、nce-miR-7502、nce-miR-8639和nce-miR-8565）,说明此3个lncRNA可作为ceRNA在东方蜜蜂微孢子虫孢子中发挥潜在作用。LncRNA-miRNA-mRNA调控网络分析结果显示,三者之间形成较为复杂的调控网络关系,miRNA处于调控网络的中心并联系lncRNA和mRNA,nce-miR-7502和nce-miR-8639结合的mRNA最多,达到28个;与MSTRG.3636.1、MSTRG.4498.1和MSTRG.4883.1存在靶向关系的miRNA结合多个mRNA,表明上述3个lncRNA可能通过ceRNA机制发挥作用,从而影响东方蜜蜂微孢子虫孢子中的新陈代谢和生命活动。【结论】 lncRNA可能通过cis作用调控上下游基因的表达,以及作为ceRNA通过吸附miRNA间接影响靶基因的表达,从而参与调节东方蜜蜂微孢子虫孢子中的物质和能量代谢等基本生命活动。
