中国农业科学

水稻类病变突变体C23的遗传分析与基因的精细定位

李秀兰,王平荣,曲志才,孙小秋,王兵,邓晓建

中国农业科学. 2010, 43(18): 3691-3697 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.001

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【目的】对水稻类病变突变体C23进行遗传分析,并对其突变基因进行分子标记定位。【方法】通过EMS化学诱变获得类病变突变体。对突变体的形态特征、主要农艺性状进行观察,同时进行组织化学分析,对突变性状进行遗传分析,并以C23/浙辐802 F2作群体,应用分子标记进行基因定位。【结果】突变体植株三叶期开始在叶片上出现近似圆形淡黄色斑点,随着植株的生长,斑点数量增多,面积逐渐扩大并连成中心枯黄色,边缘黄褐色的病斑,至成熟时病斑几乎遍布整个植株,该类病变发生可能属于程序性细胞死亡过程。与野生型相比,突变体C23的成熟期株高降低,有效分蘖数和每穗着粒数减少,千粒重和结实率降低。遗传分析表明,C23的突变性状由1对隐性核基因控制,该基因位于水稻第12染色体着丝粒附近,SSR标记RM101和InDel标记Ch12-112之间,与这2个标记的遗传距离分别为0.36 和0.73 cM,并与该区段内的4个InDel标记Ch12-91、Ch12-92、Ch12-95 和Ch12-104共分离。【结论】认为C23的突变基因位点与已鉴定的spl1位点接近,但其植株类病变表型与spl1突变体表型有较大差异。

用于河南省小麦品种特异性和一致性鉴定的SSR分子标记研究

韩凤龙,李正玲,胡琳,许为钢

中国农业科学. 2010, 43(18): 3698-3704 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.002

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【目的】研究可用于小麦品种特异性和一致性鉴定的SSR分子标记特点,筛选出适合河南省小麦品种DUS测定的SSR分子标记。【方法】以18份来源于河南省小麦骨干品种周麦13和周麦16亲缘关系较近的小麦品种为试验材料,选用252对SSR标记进行筛选,分析可用于小麦品种特异性和一致性鉴定的SSR分子标记的特点,对鉴别力较高的标记进行稳定性分析,进而确定出可用于河南省小麦品种DUS测定的骨干引物,并以10份来源于周麦13和周麦16亲缘关系较近的高代品系和41份河南省60年以来的大面积推广品种对骨干引物分辨能力作进一步验证。【结果】SSR分子标记对品种的鉴别力与多态位点数之间存在着极显著的正相关,从252对引物中得到6对特异性和一致性测定表现较好的骨干引物：Xwmc679、Xwmc574、Xgwm497、Xwmc388、Xwmc500、Xgwm637,利用这6对SSR引物可以将本试验所采用的69份小麦材料区别开。【结论】SSR分子标记对品种的鉴别力与多态位点数之间存在着极显著的正相关,Xwmc679、Xwmc574、Xgwm497、Xwmc388、Xwmc500和Xgwm637这6对引物具有较好的品种鉴别力和稳定性,可用于河南省小麦品种特异性和一致性鉴定。

玉米大斑病菌Stga-2及其启动子的克隆与基因表达分析

郝志敏,申珅,李志勇,董金皋

中国农业科学. 2010, 43(18): 3705-3712 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.003

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【目的】克隆玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Gα亚基(Heterotrimeric G protein alpha subunit)基因及其启动子,并对其进行异源表达,为深入研究Gα基因的表达规律、基因功能和编码蛋白的特性奠定基础。【方法】首先通过简并引物PCR法获得Gα基因的同源片段,再利用Genome walking技术克隆片段的5′端和3′端侧翼序列,最后采用RT-PCR法扩增基因全长,并对基因结构和上游调控元件进行生物信息学分析。同时,利用pET原核表达系统获得基因的编码产物。【结果】获得1个玉米大斑病菌Gα基因—Stga-2的全长序列及其上游部分启动子区,并利用pET原核表达系统对Stga-2成功进行了异源表达。生物信息学分析表明,Stga-2全长1 318 bp,由4个内含子和5个外显子组成,编码产物包含356个氨基酸残基。在347 bp的上游侧翼序列中未发现典型的TATA-box及CAAT-box,但在起始密码子上游30 bp处发现了转录起始子特征序列及位于其上游能够起始真菌基因转录的C+T丰富区域,同时还有转录因子Sp1的识别位点、CCA基序(CCA motif)及CCG重复基序(CCG repeats)等顺式作用元件。【结论】玉米大斑病菌Stga-2及其启动子的成功克隆与表达进一步丰富了植物病原真菌的生物信息学资源,为深入了解植物病原真菌信号转导途径奠定了基础。

棉花抗细胞凋亡基因GhDAD1的克隆、定位及表达分析

龚文芳,喻树迅,宋美珍,范术丽,庞朝友,肖水平

中国农业科学. 2010, 43(18): 3713-3723 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.004

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【目的】克隆陆地棉抗细胞凋亡新基因GhDAD1,为陆地棉细胞凋亡的分子机制提供依据,为培育不早衰陆地棉品种提供理论基础。【方法】采用RT-PCR以及电子克隆获得陆地棉GhDAD1的基因组序列以及全长cDNA序列并进行生物信息学分析,然后通过荧光原位杂交(FISH)技术进行染色体定位,利用real-time PCR进行表达模式分析,分析6-BA、乙烯、H2O2、SA以及NO对GhDAD1表达量的影响。【结果】棉花GhDAD1编码阅读框全长354 bp,包含5个外显子,4个内含子以及232 bp的5′非编码区和280 bp的3′非编码区。氨基酸序列分析表明,GhDAD1蛋白属于DAD家族,与柑桔、拟南芥GhDAD1蛋白的相似性分别为91%和88%,起始密码子区符合Kozark规则,内含子剪接位点符合GT-AG规则。FISH技术将GhDAD1定位于染色体长臂上。real-time PCR分析表明,陆地棉各组织中均表达该基因,花和种胚等幼嫩组织表达量较高,并且随着衰老的进行,表达量降低。利用6-BA、乙烯、水杨酸、一氧化碳以及双氧水处理中棉所10号,qRT-PCR分析表明,6-BA、水杨酸处理能够延缓衰老,增加GhDAD1的表达量;乙烯能够加速衰老,降低GhDAD1的表达量;H2O2对GhDAD1的表达量的影响不大;而NO不同浓度影响不一样,随着浓度的升高,GhDAD1的表达量先升高后降低。【结论】陆地棉中存在抗细胞凋亡基因(GhDAD1)。

麦田开放式昼夜不同增温系统的设计及增温效果

田云录,郑建初,张彬,陈金,董文军,杨飞,张卫建

中国农业科学. 2010, 43(18): 3724-3731 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.005

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【目的】设计旱地开放式增温系统,并从田间温度变化和冬小麦生育期改变等方面来监测系统的增温效果与可靠性。【方法】参考国际已有增温系统,于2007—2009年在江苏南京设计了中国首个麦田开放式增温系统(free air temperature increase,FATI),进行冬小麦全天、白天和夜间3种增温试验。【结果】2年试验结果表明,该开放式主动增温系统的增温效果明显。3种情景下各增温小区的均匀有效增温面积在4 m2以内,其中全天、白天和夜间增温分别使冬小麦全生育期地下5 cm的土温平均增加2.2、1.5和1.8℃,地表温度增加2.2、0.9和1℃,冠层温度增加1.5、0.9和1.1℃。3种增温情景下,冬小麦各关键生育期田间温度的日变化及全生育期日平均温度的变化动态与未增温区的基本一致,增温设施能客观地模拟田间实际气温变化特征。尽管该增温系统略微降低了耕层土壤(0—20 cm)水分含量,但降幅仅在0.5—2.2个百分点之间,与对照相比不显著。3种增温情景均对冬小麦生长发育产生了显著影响,全天、白天和夜间增温两年平均分别可以使冬小麦从播种至抽穗期缩短14、9.5和11.5 d,灌浆成熟期延长3、3和2.5 d。【结论】从增温效果及其对冬小麦的生长影响来看,该套系统基本适用于模拟气候变暖下小麦生产力和品质响应与适应的田间试验研究。

光、氮及其互作对烤烟含氮化合物含量、抗氧化系统及品质的影响

刘国顺,云菲,史宏志,王可,张春华,宋晶

中国农业科学. 2010, 43(18): 3732-3741 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.006

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【目的】揭示光照强度和氮素水平对烤烟含氮化合物形成与积累及叶片衰老的调控效应,探明适宜烤烟生长的最佳光氮条件。【方法】以烤烟品种“豫烟5号”为供试材料,采用4种光照强度和3种氮素水平的复因子盆栽试验,分析光氮互作对烤烟含氮化合物及衰老指标的影响。【结果】烤烟的硝酸还原酶(NR)、游离氨基酸(FAA)、可溶性蛋白(SP) 含量在整个生育期内呈先上升后下降趋势,遮阴和增加施氮量有利于烤烟含氮化合物含量的增加,提高氮代谢水平。中、低氮处理的NR活性高峰出现在移栽后45 d,高氮处理则出现在移栽后60 d,表明氮代谢转向碳代谢的时间推后。遮阴处理的烤烟适当增施氮肥有利于延缓叶片衰老,遮阴处理L2(70%光照强度)的超氧化物歧化酶(SOD)活性最高且丙二醛(MDA)含量最低,说明适度弱光可提高烤烟的抗氧化能力,延长叶片功能期。随光强减弱和施氮量增加,烟碱、总氮含量上升,碳水化合物含量下降,总体上呈现氮代谢强于碳代谢的趋势。【结论】光氮互作效应对烟株体内代谢活动和衰老进程影响显著,在同一氮素水平下适度减弱光照(本试验70%光照强度)和在弱光条件下增施氮肥,能够有效地提高烟株的抗衰老能力及氮代谢强度,有利于延缓叶片衰老,高氮处理的烟株氮代谢滞后影响了碳氮代谢平衡,而中、低氮条件下氮代谢及时转入碳代谢,有利于品质形成。

马铃薯疮痂病新致病种Streptomyces galilaeus致病毒素组分分析

信净净,于秀梅,赵伟全,刘大群

中国农业科学. 2010, 43(18): 3742-3749 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.007

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【目的】研究马铃薯疮痂病新致病种S.galilaeus菌株CPS-2致病毒素的产生条件、毒素活性和毒素组成情况。【方法】经适宜产毒素培养基和培养时间筛选后大量获取毒素;通过乙酸乙酯萃取、薄层层析、高效液相色谱(HPLC)等技术纯化毒素,所得色谱纯毒素进行质谱分析;采用萝卜幼苗法、小薯片法和幼薯法检测毒素活性。【结果】确定菌株CPS-2的适宜产毒素培养基为燕麦麸皮培养基,产毒素高峰时间为接种后第9 天。获得了两个可显著抑制萝卜幼苗生长的毒素组分Ⅱ和Ⅲ,梯度稀释后活性测定结果表明毒素浓度与活性呈正相关,且组分Ⅱ可使小薯片和幼薯组织褐变坏死。质谱分析测定组分Ⅱ的分子量为437.1810,组分Ⅲ的分子量为313.1。【结论】马铃薯疮痂病新致病种S.galilaeus菌株CPS-2可产生致病毒素,至少有两种毒素组分在该病原菌的致病过程中起作用。

砀山梨炭疽病病原鉴定及其抑菌药剂筛选

吴良庆,朱立武,衡伟,叶振风,刘刚,史苏湘

中国农业科学. 2010, 43(18): 3750-3758 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.008

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【目的】明确近年来严重危害砀山梨的炭疽病病原菌种类,研究常用杀菌剂对致病菌菌丝生长、分生孢子萌发的抑制作用。【方法】对6个取自不同梨品种上的病果、病叶样本分别进行发病组织培养、单孢分离纯化,根据病原菌的形态特征和致病性,并结合其rDNA-ITS序列分析,进行病原菌种类鉴定。采用常用杀菌剂分别对病原菌菌丝和分生孢子进行处理,观测其化学抑制效果。【结果】从不同病斑上分离出了6个纯化菌株,其形态特征相同,且与已报道的炭疽病菌(Colletotrichum spp.)形态特征相似;用上述纯培养菌株接种于健康果实和叶片上,又引起与田间原标本相同的病害症状;通过病原菌rDNA-ITS克隆测序、BLASTn比对分析,6个菌株为同一致病菌,且该致病菌与台湾枣(Taiwan jujube)炭疽菌株(Colletotrichum sp. EXMQ-1;登录号FJ233185)、日本超市水果(Japanese fruit)炭疽菌株(Glomerella cingulata;登录号AB219012)和凤梨草莓(Fragaria ananassa)炭疽菌株(C. gloeosporioides;登录号EU200455)的rDNA-ITS序列一致;430 g•L-1戊唑醇水悬浮剂等7种杀菌剂对病原菌菌丝生长抑制率达100%;70％代森锰锌可湿性粉剂等8种药剂处理,病原菌分生孢子萌发率为0。【结论】危害砀山梨的炭疽病病原菌为半知菌亚门刺盘孢属的胶胞炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides),其有性阶段为围小丛壳(Glomerella cingulata)。常用药剂对该菌菌丝和分生孢子的抑制作用存在着显著的差异。

基于GIS和GS+的耕地土壤阳离子交换量的序贯高斯模拟

杨奇勇,杨劲松

中国农业科学. 2010, 43(18): 3759-3766 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.009

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【目的】研究山东省禹城市盐渍土改良区耕地土壤阳离子交换量(CEC)的空间变异特征,可以为盐渍土改良及其土壤肥力管理提供理论依据。【方法】在GIS技术支持下,利用地统计学中的Ordinary Kriging(OK法)插值和序贯高斯模拟方法(SGSV模拟和SGSA模拟)探讨了禹城市耕地土壤CEC的空间变异特征,并将SGSV、SGSA、OK法与实测数据从统计参数、空间结构特征、空间分布趋势等方面进行了对比分析。【结果】(1)SGSV具有与实测数据相同的空间自相关结构,对预测点的模拟值具有不确定性;(2)OK、SGSA改变了土壤CEC数据的空间结构,具有“平滑”效应,SGSA在消除平滑影响方面优于OK插值;(3)研究区域土壤CEC含量高的地区主要分布在研究区域中偏北部和东部,土壤CEC含量低的区域主要分布在北部、西北和南部。【结论】SGSA模拟获取了研究区域土壤CEC空间分布,该结果对研究区域土壤盐碱障碍消减、土壤培肥具有重要的意义。

耕作方式对黑土团聚体含量及特征的影响

范如芹,梁爱珍,杨学明,张晓平,申艳,时秀焕

中国农业科学. 2010, 43(18): 3767-3775 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.010

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【目的】研究保护性耕作对东北黑土团聚体粒级分布和稳定性的影响,为探索有利于东北黑土结构改善的耕作方式提供科学依据。【方法】以2001年(耕作试验开始前)和2008年(耕作试验实施7年后)吉林省中层黑土为对象,分析探讨了免耕(NT)、秋翻(MP)和垄作(RT)处理0—30 cm深度的土壤水稳性团聚体、干团聚体特征和土壤结构稳定性。【结果】与2001年相比,2008年各处理(RT、MP、NT)＞1 mm水稳性大团聚体含量在0—5 cm表层中均有所增加,且除MP外均达到显著水平(P＜0.05),其中RT和NT增加幅度分别为2001年的4.78和3.38倍,且显著高于MP。0.25—0.053 mm水稳性微团聚体变化趋势则与大团聚体相反。＞8 mm干团聚体在0—10 cm土层的相对数量表现为RT＞NT＞MP,且均高于2001年背景值,其中0—5 cm土层RT显著高于MP及2001年背景值(P＜0.05)。0.25—1 mm干团聚体RT＜NT＜MP＜2001年背景值,呈现与＞4 mm干团聚体相反的变化趋势。2008年各处理团聚体平均重量直径(MWD)和＞0.25 mm团聚体含量(R0.25)均比2001年有所提高,且湿筛法得到的结果远远低于干筛法,说明供试土壤的团聚体中水稳性团聚体比例很小。2008年3种耕作处理的土壤结构体破碎率和不稳定团粒指数(ELT)在各个土层均为MP＞NT＞RT,且除了MP处理5—20 cm略高外,其它均低于2001年背景值。【结论】传统耕作不利于土壤大团聚体的增加和土壤结构的稳定,使土壤更易遭受风水侵蚀。保护性耕作,尤其垄作,促进了黑土稳定土壤结构体的形成,有利于土壤结构的改善。

轮耕对双季稻田耕层土壤有机碳储量的影响

孙国峰,徐尚起,张海林,陈阜,肖小平

中国农业科学. 2010, 43(18): 3776-3783 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.011

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【目的】针对南方稻田连续免耕存在的有机碳表层富集现象,进行土壤轮耕效应的初步研究。【方法】试验选择双季稻区连续免耕7年稻田,研究了轮耕对耕层土壤有机碳含量及其对等质量法计算的耕层土壤有机碳储量影响。【结果】长期免耕后,翻耕、旋耕降低了表层0—5 cm土壤有机碳含量,提高了下层5—20 cm土壤有机碳含量,进而降低了耕层土壤有机碳层化率;而翻耕、旋耕后免耕土壤有机碳含量相对于翻耕、旋耕分别呈相反的趋势。2006—2009年表层600 Mg•hm-2土壤有机碳储量均以长期免耕最高。长期免耕后,翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量,进而在一定程度上影响耕层2 550 Mg•hm-2土壤有机碳的累积;而翻耕、旋耕后免耕耕层土壤有机碳储量较翻耕、旋耕有所降低。【结论】长期免耕后,连续免耕秸秆还田会增加表层600 Mg•hm-2土壤有机碳储量;而翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量。

架式与新梢留量对赤霞珠葡萄酒中单体酚的影响

张军贤,张振文

中国农业科学. 2010, 43(18): 3784-3790 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.012

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【目的】研究架式与新梢留量对葡萄酒中单体酚的影响。【方法】以赤霞珠为试材,采用HPLC分析法,研究不同新梢留量、单篱架与“V”形架栽培条件下所酿干红葡萄酒中单体酚的种类及含量。新梢处理设3个水平,分别为每延长1 m架面留新梢10、13和16个。【结果】(1)单体酚总量随单位新梢留量的降低而增加(119.08—146.40 mg•L-1),且各处理间存在极显著差异;“V”形架栽培下的葡萄酒单体酚总量(133.47 mg•L-1)高于单篱架(119.08 mg•L-1)。(2)各处理条件下葡萄酒中非类黄酮含量(100.13—123.46 mg•L-1)均高于类黄酮含量(17.08—25.25 mg•L-1),前者占单体酚总量的81.08%—85.66%,后者占14.34%—18.92%。(3)各处理条件下均可检出待测10种单体酚,类黄酮类物质以儿茶素为主,非类黄酮类物质以没食子酸为主。【结论】降低赤霞珠葡萄单位面积留梢量可提高葡萄酒中单体酚的含量;“V”形架栽培可提高葡萄酒中单体酚的含量。

琯溪蜜柚BAC文库的构建和汁胞粒化相关基因的筛选

潘腾飞,潘东明,姜翠翠,陈桂信,郭志雄

中国农业科学. 2010, 43(18): 3791-3797 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.013

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【目的】构建琯溪蜜柚BAC文库,利用该文库筛选与汁胞粒化相关的基因。【方法】用温和的物理方法获得高分子量DNA,部分酶切后进行回收、连接、转化,超低温保存阳性克隆。构建DNA样品混合样,PCR法筛选文库,生物信息学分析DNA序列。【结果】改进了适合琯溪蜜柚BAC文库构建的方法;构建的琯溪蜜柚BAC文库含有26 112个单克隆,空载率小于1%,叶绿体DNA的污染率不超过1%,插入片段平均大小大约120 kb,覆盖8倍的琯溪蜜柚基因组。利用与琯溪蜜柚汁胞粒化相关的EST序列设计PCR引物筛选文库,得到一段大小为1 088 bp的DNA序列,该序列含有两段大小分别为122 bp和172 bp的内含子,经同源比对发现,该序列中部分序列与蓖麻(Ricinus communis)、杨树(Populus trichocarpa)多铜氧化酶(multicopper oxidase)cDNA序列分别有85%和71%的同源性;与毛叶番荔枝(Annona cherimola)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)果胶酯酶(pectinesterase)cDNA序列分别有76%和73%的同源性。【结论】本研究构建的BAC文库适用于琯溪蜜柚功能基因组的研究,从BAC文库筛选获得的DNA序列与汁胞粒化相关的基因有高度同源性。

龙眼胚性愈伤组织ACC氧化酶基因的克隆及其在龙眼体胚发生过程中的表达分析

李惠华,赖钟雄,林玉玲,苏明华

中国农业科学. 2010, 43(18): 3798-3808 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.014

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【目的】分离克隆龙眼(Dimocarpus longan Lour.)胚性愈伤组织乙烯合成关键酶ACO(1- aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase)基因,并分析该基因在龙眼体细胞胚胎(以下简称龙眼体胚)发生过程中的表达情况。【方法】采用RT-PCR结合RACE法,获得龙眼胚性愈伤组织ACO基因的cDNA全长序列和DNA序列,运用生物信息学方法对序列进行分析,并通过实时荧光定量PCR(q-PCR)法研究该基因在龙眼体胚发生过程中的表达。【结果】克隆得到龙眼胚性愈伤组织ACO基因1 315 bp的cDNA全长序列(GenBank登录号为FJ534854),该cDNA的开放阅读框推定的氨基酸序列(含315个氨基酸)与其它植物ACO具有86%—47%同源性,包含了5'非编码区为86 bp,3'非编码区为281 bp,3'poly(A)尾长13 bp;该基因的DNA序列(GenBank登录号为GU123929)长为1 660 bp,包含3个内含子,内含子的剪切位点均符合真核生物“GT-AG”规则;该基因在龙眼体胚各阶段均有表达,整个变化趋势呈字母“M”状。【结论】确定所获得的序列是龙眼胚性愈伤组织ACO基因的cDNA序列和DNA全长序列;该基因在不完全胚性紧实结构和心形胚的表达量为两个峰值。

香蕉枯萎病致病菌筛选及致病菌浓度对香蕉枯萎病的影响

何欣,黄启为,杨兴明,冉炜,徐阳春,沈标,沈其荣

中国农业科学. 2010, 43(18): 3809-3816 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.015

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【Objective】 In order to provide a scientific basis for the field diagnoses of Fusarium wilt of banana, it is very important to screen and identify the pathogen which causes banana Fusarium wilt and to investigate the relationship between the spore suspension concentration and the disease incidence rate. 【Method】 A lab-screening and pot experiment was used to identify the pathogen. 【Result】 The pathogen isolated from the pseudo-crown of diseased banana showed a high pathogenicity in a pot experiment in which the disease incidence was 90% and mortality rate was as high as 70% 35 days after inoculation. A close relationship between the amount of inocula in soil and the disease incidence rate of banana wilt was found and the minimal concentration that induced the banana Fusarium wilt was 103 CFU /g soil. Disease incidence increased with the increase of inocula density in soil. Until the inocula density attained a certain degree (105 CFU/g), the disease incidence would no longer increase. The numbers of pathogen in rhizosphere soil were 1.15 to 2.06 times higher than those in bulk soil in different treatments. A pot experiment was carried out to investigate the effects of a new bioorganic fertilizer (BIO) on banana plant growth and the suppression on the disease. It was found that the BIO bio-organic fertilizer contributed to the growth-promoting of banana plants and to the low occurences of fusarium-wilt disease. 【Conclusion】 It was related to background number of the pathogen in diseased soil that the banana Fusarium wilt occurred or not, while the disease incidence was mainly determined by the number of the pathogen in plant rhizosphere soil. These results would be served for the diagnosis of banana wilt.

小麦产地矿物元素指纹溯源技术研究

赵海燕,郭波莉,张波,魏益民,孙淑敏,严军辉,张磊

中国农业科学. 2010, 43(18): 3817-3823 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.016

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【目的】探讨矿物元素指纹分析技术对小麦产地溯源的可行性,筛选出判别小麦产地溯源的有效指标。【方法】利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定来自河北省、河南省、山东省和陕西省4个地域120份小麦样品中24种矿物元素(Be、Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Se、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Tl、Pb、Th 和U)的含量,对数据进行方差分析、主成分分析和判别分析。【结果】不同地域小麦样品的元素含量有其各自的特征。河北样品的V 含量最高,Ca 含量最低;河南样品的Cr 含量最高;山东样品的Ba和Ni含量最高;陕西样品的Na、Al、Mn、Fe、Co、Cu、Ag、Sb 和Pb 含量都显著高于其它地区,V 含量最低。主成分分析结果表明,不同地域来源的大多数样品能被正确区分。通过逐步判别分析筛选出11项可用于小麦产地判别的矿物元素指标,依次为Ba、Mn、Sb、Ca、Mo、U、Ni、V、Cr、Pb 和Mg,所建立的判别模型对样品整体检验判别率为90.8%,交叉检验判别率为89.2%。【结论】矿物元素指纹分析技术结合多元统计学方法是用于小麦产地判别的一种有效方法。

无污染提取薯蓣皂素的热分解处理研究

陈俊英,韩志慧,刘国际,卢朝国,雒廷亮

中国农业科学. 2010, 43(18): 3824-3830 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.017

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【目的】解决当前薯蓣皂素生产中废水量大,酸性强,有机物含量高,存在严重污染问题的现状。【方法】利用饱和蒸汽作为压力介质,在较高压力和温度下处理盾叶薯蓣根茎块,将薯蓣皂素与淀粉、纤维素剥离开,处理过的物料干燥后不需进行酸水解即可直接提取皂素。【结果】分析了影响热分解的各种因素,并予以优化。优化工艺条件为：饱和蒸汽压力1.4 MPa,保压时间30 min,加料量3.5 kg,在此条件下薯蓣皂素的收率为1.745%。在热分解前加入二氧化碳介质,可以提高处理效果,改善物料颜色,但物料呈酸性,保压时间需要适当延长。【结论】热分解工艺无需酸、碱处理,不需对残渣进行清洗,基本无废水产生,可从根本上解决皂素生产中的污水处理问题。

体外法研究不同油脂对瘤胃原虫吞噬细菌微循环的影响

王梦芝,程欣,谢文文,张柏松,刘翔,王洪荣

中国农业科学. 2010, 43(18): 3831-3837 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.018

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【目的】研究体外培养条件下,不同油脂对瘤胃原虫吞噬细菌微循环及微生物群体的影响。【方法】3头瘤胃瘘管山羊提供瘤胃液,分别以菜籽油(A)、豆油(B)、玉米油(C)和花生油(D)为底物培养瘤胃微生物,同时设空白对照组,培养10 h时用荧光标记瘤胃细菌法进行原虫吞噬细菌试验。【结果】原虫密度以对照组最高,显著高于A、B、C组(P＜0.05);细菌密度以B组最高,为4.906×109 cells•mL-1,显著高于对照组(P＜0.05);原虫蛋白在组间差异不显著(P＞0.05),细菌蛋白组以B组最高,B、C、D均高于对照组(P＜0.05)。各组原虫的吞噬速率分别为：267.6(对照组)、196.2(A组)、244.4(B组)、274.4(C组)、285.4(D组)cells/(cell•h),组间差异显著(P＜0.05)。吞噬细菌N的速率分别为1.445、1.059、0.320、1.482、1.541 pg N•(cell•h)-1。【结论】估算每天每头山羊细菌蛋白循环量分别为121.64(对照组)、56.64(A组)、78.39(B组)、87.04(C组)和95.06(D组)mg 蛋白•(d•头)-1,B组较低,仅为对照组的64.45%,且该组微生物量最大。在本试验的基础上认为4%的豆油对微循环的调控效应最好。

低磷条件下VD3对大鼠小肠NaPi-ⅡbmRNA表达及磷吸收的调控

曹满湖,贺建华,方热军,陈娟

中国农业科学. 2010, 43(18): 3838-3847 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.019

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【目的】本试验旨在研究低磷条件下VD3对磷吸收的调节作用。【方法】选择40只断奶后大白鼠(雄),随机分为0.2%(低磷组)和0.6%(正常磷组)两磷(总磷)水平组,每组5个重复,每重复4只大白鼠,试验期7 d。试验前6 d,每组每只大白鼠肌注VD3代谢抗干忧药物EHDP(二磷酸盐);宰前的12h,每组2只老鼠以600ng/kg.wt剂量注射VD3,为试验组;另2只不注射,为对照组。第7天早晨屠宰、取样。测定血清和骨组织中钙磷及小肠NaPi-Ⅱb载体蛋白mRNA表达量和磷的吸收等指标。【结果】(1)低磷水平对照组骨钙、骨磷分别比正常磷水平低3.33倍(P＜0.01)和3.03倍(P＜0.01)。两磷水平试验组VD3含量比对照组高3.08倍和2.32倍,差异极显著;(2)0.2%磷水平小肠各段和肾脏Na＋/Pi Ⅱb mRNA表达量试验组皆极显著高于对照组;(3)两磷水平试验组4个部位磷的吸收皆显著或极显著高于对照组,0.2%磷水平试验组较对照组磷吸收4个部位分别提高:51.76%、62.68%、57.79%、47.37%。0.6%磷水平组分别提高18.19%、39.22%、54.72%、39.83%。【结论】(1)低磷情况下,VD3是调节磷吸收的一个重要因素,补充VD3可提高NaPi-Ⅱb 转运蛋白mRNA的表达和磷的吸收;(2)VD3对磷吸收的提高作用随着磷水平的增加而减弱。

中国荷斯坦牛CXCR1基因遗传多态性与体细胞评分的关联分析

陈仁金,杨章平,毛永江,陈莹,常玲玲,吴海涛,施雪奎,周里根,王建勇,尹召华,梁祥焕

中国农业科学. 2010, 43(18): 3848-3856 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.020

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【目的】研究中国荷斯坦奶牛CXCR1基因的多态性及其与体细胞评分(Somatic cell score, SCS)的关系,寻找与中国荷斯坦牛SCS相关的分子遗传标记,加快抗病育种进程。【方法】采用PCR-SSCP技术对来自30个公牛家系的610头中国荷斯坦牛CXCR1基因进行多态性检测,利用最小二乘均数法对CRCR1基因的多态位点与SCS进行相关分析,利用PHASE软件对4个多态位点进行单倍型分析。【结果】检测到4个SNPs,在5ˊ侧翼区发现了3个SNPs(-1830(A/G)、-1768(T/A)、-344(T/C)),在编码区783(C/A)位点为新发现的SNP。-1830(A/G)位点AA基因型个体SCS极显著低于AG基因型个体(P＜0.01),-1768(T/A)位点TT基因型个体SCS极显著低于TA基因型个体(P＜0.01),-344(T/C)位点TT基因型个体SCS极显著低于TC、CC个体(P＜0.01)。783(C/A)位点基因型个体的SCS差异不显著。单倍型Haplo2(ATTA)纯合基因型的SCS极显著低于Haplo1(ATCA)、Haplo3(GACA)和Haplo4(GATA)单倍型纯合基因型(P＜0.01)。【结论】-1830(A/G)位点AA基因型、-1768(T/A)位点TT基因型和-344(T/C)位点TT基因型以及单倍型Haplo2(ATTA)纯合体对中国荷斯坦牛的SCS具有较大的遗传效应,可作为分子标记应用于奶牛乳房炎抗性的筛选。

环丙沙星在大鼠体内的生理药动学模型的血流图设计

罗显阳,蔡芳芹,远立国,刘雅红

中国农业科学. 2010, 43(18): 3857-3861 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.021

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【目的】建立更能准确预测环丙沙星在大鼠体内药物浓度经时变化的生理药动学模型。【方法】通过搜集环丙沙星的理化性质、药动学特点及大鼠的生理生化参数,根据生理学和解剖学知识及质能守恒定律,对模型进行了必要的前提假设。【结果】成功设计了环丙沙星在大鼠的生理药动学模型的血流图。【结论】血流图的成功设计,为环丙沙星在大鼠的生理药动学模型的建立奠定了良好的基础。

奶牛乳房炎乳腺膜蛋白的比较蛋白质组学研究

杨永新,张勇,周雷,程广龙,陶金忠,赵兴绪

中国农业科学. 2010, 43(18): 3862-3868 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.022

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【目的】通过分析临床健康和乳房炎奶牛乳腺组织膜蛋白的差异表达,以期在蛋白质水平探索奶牛乳房炎的发生机理。【方法】采用二维凝胶电泳技术分离了临床健康和乳房炎奶牛的乳腺组织膜蛋白,经考马斯亮蓝染色后PDQuest 7.4软件匹配、检测凝胶中差异表达的蛋白点,对12个差异蛋白点采用高效液相色谱串联离子阱质谱分析,SEQUEST软件搜索NCBInr数据库。半定量RT-PCR分析差异表达蛋白的mRNA水平。【结果】12个差异蛋白点鉴定为11种蛋白质,其中9个蛋白点在临床型乳房炎奶牛乳腺组织膜蛋白中表达量上调而3个蛋白点表达量下调,主要涉及细胞膜骨架系统、信号转导、物质结合和传递等生物学功能。半定量RT-PCR分析表明,乳房炎奶牛乳腺组织中钙粒蛋白B的mRNA表达水平是健康奶牛的1.6倍。【结论】推测这些差异蛋白的表达变化与奶牛乳房炎发生相关,为从蛋白质水平揭示奶牛乳房炎的发生机理以及发现潜在的治疗目标蛋白提供了理论依据。

卡介菌多糖核酸缓解内毒素诱发大鼠乳腺炎的机制研究

苗晋锋,马海田,贾雪波,范红结,邹思湘

中国农业科学. 2010, 43(18): 3869-3875 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.023

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【目的】为探讨卡介菌多糖核酸(polysaccharide nucleic acid fraction of Bacillus Calmette Guerin,BCG-PSN)对内毒素(endotoxin or lipopolysaccharide,LPS)诱发实验性动物乳腺炎的保护机制,【方法】72只清洁级SD大鼠被随机分成实验组和对照组(n=36)。确定怀孕14 d起,隔日左后腿胫骨前肌肌内注射BCG-PSN(实验组)或灭菌生理盐水(对照组)0.33 mL/只,连续5次;产后72 h经乳头管灌注LPS 10 μg/侧到第4对乳腺(两侧)内。分别于灌注前(定义为0 h)及灌注后3、6、9、12和24 h(n=6)颈静脉放血处死动物,采集样品。【结果】组织病理学观察显示,BCG-PSN加快了LPS诱发炎症的组织修复进程,促进了炎症后期泌乳量的恢复。定量RT-PCR结果显示,BCG-PSN能降低乳腺组织中 Toll样受体-4(toll-like receptor-4,TLR-4)mRNA表达水平,实验组与对照组相比,第6、9、24 h差异显著。酶活性检测结果显示,诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOs)活性在乳腺组织中和血清中变化规律相反;组织中酶活性,实验组和对照组分别在6、9 h达到最高,血清中活性分别在6、3 h最低。放射免疫检测结果显示,同对照组相比,BCG-PSN使乳腺组织中炎症相关细胞因子肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的分泌极值降低,极值出现时间提前,而血清中未表现出明显的变化。【结论】BCG-PSN可能通过降低TLR-4的表达,抑制炎性细胞因子及酶的过度分泌,缓解LPS及相关因子(TNF-α、iNOs)对乳腺组织的损伤。

玉米大斑病菌STK1原核表达载体的构建及其表达

王宁,谷守芹,范永山,李坡,王文秀,董金皋

中国农业科学. 2010, 43(18): 3876-3881 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.024

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【目的】构建玉米大斑病菌STK1原核表达载体并进行表达,以期得到带有His标签的目的蛋白。【方法】根据GenBank中STK1(AY849317)的cDNA序列及原核表达载体pET28a(+)中的多克隆位点设计引物,进行STK1的克隆和原核表达载体的构建。将重组载体在原核表达体系中进行表达。通过SDS-PAGE电泳鉴定蛋白的表达,并利用Western blot技术验证该蛋白是否为目的蛋白。【结果】 STK1在大肠杆菌中的表达主要以包涵体形式存在;蛋白的分子量约为40.8 kD;经1 mmol•L-1 IPTG在37℃下诱导,9 h后蛋白产量达到最高;经Western blot检测该表达产物具有His-6抗原性。【结论】玉米大斑病菌MAPK信号转导途径中的STK1在大肠杆菌中获得了表达,为今后STK1蛋白的多克隆抗体制备及功能研究奠定基础。

基于计算机视觉的花生品质分级检测研究

韩仲志,赵友刚

中国农业科学. 2010, 43(18): 3882-3891 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.025

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【目的】建立能够对花生进行品质分级的计算机视觉无损检测方法。【方法】同步拍摄和扫描11类品质,每类品质100颗和100宗,每宗100颗不同等级的花生籽粒的正反面图像;参照国家标准量化花生品质籽粒的11个限制性检测项目,设计花生规格和品质等级的判别方法;测量每个籽粒的形态、纹理、颜色共3大类54个外观特征,采用主分量分析(PCA)进行特征优化,构建并比较BP神经网络(ANN)和支持向量机(SVM)品质检测模型;分别应用Matlab和Spss工具软件实现检测过程和对结果进行统计分析。【结果】前16个主分量的SVM模型,能够鉴别95%以上的不完善粒、霉变、杂质、异品种等不同品质的籽粒,与人工检测结果吻合度达到了93%,对100宗待检样品进行检测,规格和等级检测完全正确率达到了92%。【结论】研究结果为花生的品质分级检测提供了比较系统全面的量化标准和检测方法,该方法可推广应用于花生品质鉴别、分级筛选加工和商品分级定价等领域。

喷施营养液对切花菊‘神马’种苗形态及生理指标的影响

贾挺进,马文慧,曾海鹏,肖敏,赵梁军

中国农业科学. 2010, 43(18): 3892-3900 . doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.18.026

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【目的】研究喷施营养液对切花菊神马(Chrysanthemum morifolium cv. Jinba)种苗形态及生理指标的影响,以期提高种苗质量,达到壮苗的目的。【方法】以矮壮素、蔗糖、大豆寡肽和尿素为营养液的主要成分,采用“416-A”最优混合设计。【结果】喷施营养液后种苗形态及生理指标与对照相比得到明显改善,在16个不同浓度梯度处理中,经T10处理的种苗干重、T9处理的株高和T1处理的茎粗、根冠比达到最大值,与对照差异显著。在整个扦插期内,T1、T9和T10的可溶性糖含量、叶绿素、可溶性蛋白含量都高于对照,其中经T9处理的可溶性蛋白和T10处理的叶绿素、可溶性糖含量增加最为明显,与对照成显著差异。【结论】建立了种苗干重、株高的回归方程,r值分别为0.916、0.907,说明数学回归模型是准确的,可以用来决策和预报。最终由计算机寻优,并参照实际生产经验确定营养母液最佳配比方案：矮壮素5.9%、大豆寡肽7.9%、蔗糖4.95%、尿素36.53%。

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