中国农业科学

基于重组自交系群体的小麦光温生产效率分析及新品系培育

杜立丰, 高丽锋, 周荣华, 宋彦霞, 赵东成, 贾继增, 任正隆

中国农业科学. 2013, 46(8): 1523-1532. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.001

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【目的】通过对小麦重组自交系群体光温生产效率的分析，阐明小麦光温生产效率的遗传特点与生物学性状的关系，为高光温生产效率小麦品种的选育提供理论依据。【方法】利用重组自交系群体（RIL），通过相关分析，检测高光温生产效率及其相关位点，并利用分子标记辅助选育高光温生产效率小麦新品系。【结果】小麦的光温生产效率与单株成穗数、穗粒数、平均灌浆速率、最大灌浆速率呈高度正相关，其中成穗数对小麦的光温生产效率贡献最大。光能生产效率受平均灌浆速率影响较大，而温度生产效率受最大灌浆速率影响较大。11个位点与光温生产效率相关，其中4个位点的贡献率在10%以上，分别为Xwmc167-2D、Xcwm23-2D、Xbarc218-3A和Xwmc326-3B。通过分子标记筛选到5个高光温效率的新品系，并且进行了验证。【结论】高光温效率小麦品种能很好地利用低温阶段的光温资源，形成较多分蘖，提高单株穗数和穗粒数。因而，在小麦新品种培育过程中，注重筛选单株成穗数多、穗粒数多和灌浆速度快的株系有利于提高小麦的光温生产效率和高产、稳产。利用同一群体可以将QTL分析与新品种选育相结合，是分子标记辅助选择的一条有效途径。

温光敏雄性不育小麦BNS育性的遗传效应分析

张保雷, 张卫东, 高庆荣, 王茂婷, 李楠楠, 张艳玉, 王慧娜, 高建华, 赵兰飞, 茹振刚

中国农业科学. 2013, 46(8): 1533-1542. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.002

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【目的】探究新型生态型雄性不育系BNS的遗传特点，为不育系的转育与改良提出理论指导，并为BNS败育机制的进一步研究奠定基础。【方法】利用7个品种（系）与BNS的正反交组合，判断BNS雄性不育的胞质效应，并利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型，连续3年对BNS/山农055525 F1、F2的育性表现进行分析，判别其最佳模型，并估计遗传参数。【结果】BNS雄性不育性主要受核基因的控制，部分品种（系）表现胞质效应。BNS/山农055525 F2育性呈现连续分布状态，具有明显的多峰或偏态现象，遗传符合E_1，即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。主基因遗传率为72.5%—79.7%，多基因遗传率为4%—11.6%，环境方差占表型方差的比例为8.8%—23.6%。BNS雄性不育基因的表达受温度因子的影响较大，F2自交结实率及遗传参数因年度间的温度不同而异。【结论】BNS的雄性不育性受2对主基因和多基因的共同控制，并初步发现存在一定的胞质效应。2对主基因对育性的遗传影响较大，其加性效应远远大于显性效应。因此，在不育系的转育与改良过程中可以进行早代选择，以提高育种效率。

大豆开花落花及时空分布的观察研究

赵双进, 唐晓东, 赵鑫, 冯燕, 赵聪聪, 张孟臣

中国农业科学. 2013, 46(8): 1543-1554. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.003

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【目的】观察大豆开花、落花全过程，分析不同品种开花、落花特点和规律，为高产育种和高产栽培提供依据。【方法】在大田条件下，对6个品种的72株植株逐日（42 d）观察开花、落花及节位。【结果】材料开花过程呈现每天开花数量“少-多-少-极少”的变化规律，可分为初花、盛花、慢花、末花4个阶段：初花期阶段很短（3 d左右），每天开花量4朵以下，阶段开花量5.73朵，占总花量4.09%，开花集中在植株中部节位；盛花阶段每天开花多在5—12朵，持续时间较长（12—18 d），阶段花量108.75朵，占77.60%，开花由中部向上下两端延伸分布，其中以中部最多；慢花阶段每天开花1—5朵，持续时间在品种间有较大差异，阶段花量21.24朵，占15.16%，分布在植株各个节位；末花阶段每天只有部分植株开花，平均不足1朵，直至开花结束，阶段开花4.42朵，零星分布在植株上。初花期3 d后至终花期或终花期后落花普遍发生，落花节位遍及开花的所有节位，落花率为末花阶段（77.96%）＞慢花阶段（65.54%）＞初花阶段（51.76%）＞盛花阶段（36.97%）；每天平均落花3—9朵的不正常脱落高峰与该阶段阴雨寡照的气候有关。有限结荚习性品种最早开花部位为中部，随后向上部、下部扩展，开花3—7 d以后扩展到底部，9—15 d扩展到顶部。无限结荚习性品种最早开花部位是中下部（7—10节位），随后向下部、上部扩展，初花2—3 d后达到最下部，随后向上部扩展，初花24—26 d以后扩展到顶部。【结论】大豆不同开花阶段每天开花数量差异明显，开花节位、持续期有所不同，不同阶段花的脱落率也有较大差别。

利用SCoT标记分析花生栽培种×A. chacoensis 组合异源多倍化的早期基因组变化

贺梁琼, 熊发前, 钟瑞春, 韩柱强, 李忠, 唐秀梅, 蒋菁, 唐荣华, 何新华

中国农业科学. 2013, 46(8): 1555-1563. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.004

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【目的】研究花生属异源多倍化过程中基因组变化行为，揭示花生属多倍体进化的分子机制。【方法】采用SCoT标记对四倍体栽培种仲恺花4号和二倍体野生种A. chacoensis的种间杂种F1及早期多倍体世代（S0—S3）基因组变化时间、类型和频率进行分析。【结果】18条SCoT引物共扩增出126个位点, 其中多态性位点117个，多态性比率达92.86%，在供试材料中检测出了丰富的DNA多态性；与扩增出的109条亲本条带比较，F1—S3分别丢失亲本条带28、30、10、11和10条，其中，来自父本特异性条带为16、12、7、9和9条，各自新增条带9、3、10、14和8条，说明SCoT产物早在Fl即开始发生变化，变化类型包括亲本条带的丢失、跳跃式继承和新条带的产生，在丢失的亲本条带中以父本条带为主。【结论】ATG翻译起始位点及其侧翼区域在花生种间杂交异源多倍化早期迅速发生广泛而剧烈的变化，其生物学功能可能与多倍体的进化和稳定有关；SCoT标记作为一种简单、有效和实用的新型功能型分子标记技术，可以为花生属及其它物种多倍体进化中基因组遗传变化研究提供技术支持。

转Bt基因水稻的碳代谢特性

王伟博, 崔海瑞, 卢美贞, 舒庆尧, 沈圣泉

中国农业科学. 2013, 46(8): 1564-1570. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.005

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【目的】评价外源Bt基因导入对水稻碳代谢特性的影响。【方法】以转Bt基因水稻克螟稻1号及其非转基因亲本秀水11，以及克螟稻1号与3个杂交水稻恢复系明恢63、R3027和99亚162杂交和连续回交而育成的农艺性状和抗虫性稳定品系的3对近等基因系为材料，对叶绿素与可溶性糖含量、RuBP 羧化酶、蔗糖合成酶及蔗糖磷酸合成酶活性、干物质及有机碳积累量等碳代谢指标进行了测定。【结果】分蘖盛期克螟稻1号的叶绿素a含量、可溶性糖含量、干物质和有机碳含量均极显著低于秀水11（P＜0.01），叶绿素b含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性显著低于秀水11（P＜0.05），但其它3对Bt水稻与非Bt水稻间所有生理指标均无显著差异；齐穗期克螟稻1号蔗糖磷酸合成酶活性显著高于秀水11，而干物质和有机碳积累量则显著低于秀水11；BtR3027蔗糖合成酶活性显著低于R3027，而Bt99亚162可溶性糖含量和蔗糖磷酸合成酶活性则显著高于99亚162；成熟期所有Bt水稻与各自非Bt水稻间干物质重和有机碳积累量差异均不显著。【结论】克螟稻1号大多数碳代谢指标的显著变化主要是由无性系变异引起的；3对近等基因系中Bt基因对个别碳代谢指标的影响是短暂的，且与Bt基因所处的遗传背景有关。

株行配置对带状条播小麦群体光环境及抗倒伏性能的影响

郑亭, 陈溢, 樊高琼, 李金刚, 李朝苏, 荣晓椒, 李国瑞, 杨文钰, 郭翔

中国农业科学. 2013, 46(8): 1571-1582. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.006

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【目的】旨在筛选四川丘陵带状机播小麦高产抗倒的株行配置方式。【方法】采用二因素裂区设计，主区为品种，选用紧凑型川农27和半紧凑型绵麦367，副区为带宽2 m和种植密度150×104 hm-2固定情况下的7种行数和行距配置方式，即每带种植5行和行距20 cm + 20 cm + 20 cm + 20 cm（CK，传统“双三零”模式）、每带3行和行距30 cm + 30 cm（F3-1）、每带3行和行距35 cm + 35 cm（F3-2）、每带3行和行距40 cm + 40 cm（F3-3）、每带4行和行距20 cm + 20 cm + 20 cm（F4-1）、每带4行和行距20 cm + 30 cm + 20 cm（F4-2）以及每带4行和行距20 cm + 40 cm + 20 cm（F4-3），研究减少种植行数和扩大行距对带状条播小麦群体透光率、抗倒伏性能及产量的影响，并探讨了透光率与抗倒伏性能间的关系。【结果】两品种表现一致，带状小麦边行抗倒伏性能显著高于内行，内行抗倒伏性能与群体透光率呈显著正相关。种植行数由5行减少为3或4行，再增大行距后，群体透光率显著提高，边行与内行的抗倒伏性能均得到改善，内行优化效果尤为显著，表现为株高和重心高度降低，单茎干物质积累量增多，基部第二节间缩短变粗，茎壁加厚，机械强度、节间充实度、节间干密度、纤维素及木质素含量提高，倒伏指数减小，边行优势减弱，群体更为均衡，田间不易发生倒伏，且成穗数及产量增加。CK的边行茎秆质量最优，抗倒伏能力最强，但内部透光率最低，内行茎秆质量严重劣化，以中间行最为显著，边行优势最强，田间倒伏率高，且产量低于F3-3和F4-3，仅与F3-2和F4-2相当。【结论】四川丘区带状机播小麦高产抗倒最佳株行配置方式为种植3行行距40 cm+40 cm或种植4行行距20 cm+40 cm+20 cm，其次为种植3行行距35 cm+35 cm或种植4行行距20 cm+30 cm+20 cm，以上均可替代传统“双三零”模式。

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅷ ——气候变化对中国冬小麦冬春性品种种植界限的影响

李克南, 杨晓光, 慕臣英, 徐华军, 陈阜

中国农业科学. 2013, 46(8): 1583-1594. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.007

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【目的】全球气候变化背景下，中国20世纪80年代以后冬季温度升高明显，这一变化对冬小麦冬春性品种种植界限产生怎样的影响，为了回答这一科学问题，笔者以1981年为时间节点，将1951—2010年划分为两个时段，分析比较后一时段冬季温度升高对中国冬小麦的强冬性、冬性、弱冬性和春性4种类型品种种植北界和种植南界的空间位移及可种植面积的影响。【方法】依据制约冬小麦正常越冬的冻害指标和影响春化天数指标确定冬小麦不同品种种植的北界和南界；采用ArcGIS软件绘制冬小麦不同品种种植区域及种植面积变化。【结果】与1951—1980年相比，1981—2010年冬小麦强冬性品种种植北界在宁夏-甘肃及河北-辽宁北移趋势最明显，分别北移200 km和100 km，其种植南界东部地区北移趋势大于西部地区，在江苏和安徽等地移动90 km，强冬性品种可种植面积共增加36.24万km2；冬小麦冬性品种种植北界在山东-河北变化明显，向北移动310 km，种植南界在贵州毕节-习水地区向西推移趋势明显，西推95 km，冬小麦冬性品种可种植区域共增加17.75万km2；冬小麦弱冬性品种种植北界在安徽、江苏、河南和山东交互之处变化明显，北移120—370 km，西部地区变化趋势不明显，种植南界呈略微北推趋势，冬小麦弱冬性品种可种植面积共增加15.70万km2；冬小麦春性品种种植北界在江苏、安徽和河南变化明显，北移230 km，而西部地区不明显，春性品种可种植面积共增加23.44万km2。华北北部地区以强冬性品种为主，华南地区以春性品种为主，河南、山东和四川等地区冬小麦可种植冬春性品种类型较多，以冬性和弱冬性品种为主。【结论】由于中国冬季温度明显升高，较1951—1980年，1981—2010年冬小麦不同冬春性品种种植界限明显北移，北界北移趋势大于南界移动趋势，种植区域面积增大，其中强冬性品种种植界限及可种植区域移动最明显。

硼对果胶铝吸附解吸特性的影响

李梅, 喻敏

中国农业科学. 2013, 46(8): 1595-1602. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.008

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【目的】探讨硼对植物铝胁迫的缓解机理，研究果胶对铝的吸附解吸特征及硼的影响。【方法】利用等温吸附法，研究pH 3.5，25℃时，不同浓度硼处理后的果胶对铝的吸附解吸特性，并利用相关模型计算果胶对铝的吸附参数。【结果】随果胶浓度的上升，其对铝的吸附总量和解吸总量均显著上升，但单位果胶的吸附量和解吸量显著下降；随铝浓度的增加，果胶对铝的吸附量和解吸量也显著上升；硼处理果胶后，影响果胶对铝的吸附解吸特性，＜25 µmol•L-1的低浓度硼处理后，果胶对铝的吸附量和解吸量随硼浓度的增加会显著减少，而当硼浓度＞25 µmol•L-1时，随硼浓度的增加，果胶对铝的吸附量反而会增加，硼浓度为100 µmol•L-1时，果胶对铝的吸附量甚至显著大于硼浓度为0的对照，再增加硼浓度至200 µmol•L-1，果胶对铝的吸附量又开始减少，果胶对铝的吸附或许已经达到饱和。利用Langmuir、Freundlich方程较好地拟合了无硼和加硼条件下果胶对铝的吸附过程，由Langmuir模型计算的最大吸附量分别是5.757 mg•g-1和0.160 mg•g-1，Freundlich方程拟合所得参数n分别为1.4702和 - 0.1758，说明硼与果胶RG-Ⅱ的交联作用强烈影响果胶对Al3+ 的吸附。【结论】pH 3.5，25℃时，低浓度的硼（＜25 µmol•L-1）可有效抑制果胶对铝的吸附，而高浓度的硼（＞25 µmol•L-1）则促进果胶对铝的吸附。

玉米大斑病菌转录因子StSte12的表达特性分析及其调控基因的筛选

张长志, 李坡, 谷守芹, 巩校东, 杨阳, 范钰, 田兰, 张晓玉, 韩建民, 董金皋

中国农业科学. 2013, 46(8): 1603-1609. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.009

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【目的】确定玉米大斑病菌转录因子StSte12在基因组中的位置，分析目的蛋白质StSte12的结构特征；明确StSTE12在病菌不同发育时期的表达情况；筛选可能受StSte12转录因子调控的基因，分析其匹配序列的结构特征，并比较它们在病菌的中表达情况。【方法】利用生物信息学方法，确定StSte12在玉米大斑病菌基因组中的位置并解析目的蛋白质StSte12的结构特征；利用Western blot技术分析StSTE12在病菌不同发育时期的表达规律；根据酿酒酵母Ste12转录因子的下游调控基因，筛选病菌中可能受StSte12调控的功能基因；并利用生物信息学方法得出下游调控基因的结合位点；利用RT-PCR技术，分析这些基因在StSTE12 RNAi转化子与野生型菌株中的表达情况。【结果】StSTE12的 ID为105656，该基因位于scaffold_13正链的1061747-1064127位置；该蛋白具有Ste12-like蛋白特有的保守结构域（STE homeodomain和ZnF_C2H2锌指结构）及空间结构；StSTE12在附着胞时期表达量最大；筛选了部分StSte12调控基因，与StSte12的匹配序列为T\C GAAAC A\G，中间部分GAAAC非常保守；StKAR5在野生型中表达量小于StSTE12 RNAi转化子，StBEM2、StBUD8、StCHS7相反；StRAX2的表达量在野生型和转化子中一致。【结论】StSte12具有Ste12-like所特有的DNA结合结构域和空间结构；该蛋白在附着胞发育中发挥重要功能；筛选了部分StSte12的调控基因，其匹配序列可概括为T\C GAAAC A\G，且证实了这些基因受StSte12调控。

光周期和温度对中华通草蛉不同越冬时期成虫滞育后生物学特性的影响

陈珍珍, 李明贵, 郭亚楠, 印象初, 张帆, 许永玉

中国农业科学. 2013, 46(8): 1610-1618. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.010

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【目的】了解不同光周期和温度对中华通草蛉（Chrysoperla sinica）自然滞育种群成虫滞育后生殖生物学的影响，明确“滞育发育”与滞育强度、滞育解除与滞育后发育的关系。【方法】观察记录中华通草蛉自然种群分别于11月、1月、3月在18、22、28℃及不同光周期（15D﹕9L、13.5D﹕10.5L、12L﹕12D）下的产卵前期、产卵历期、产卵量和雌成虫寿命等。【结果】温度对滞育解除后的中华通草蛉成虫的产卵前期（P＜0.001）、产卵历期（P＜0.001）、产卵量（P=0.012）和雌虫寿命（P＜0.001）均有显著影响：随着温度的升高，中华通草蛉解除滞育后的产卵前期、产卵历期、雌雄成虫寿命均缩短。11月份22℃下成虫产卵量最高，而18℃下最低，且3个温度间产卵量有显著差异（P＜0.001）。而1月份（P=0.604）与3月份（P=0.745）不同温度间产卵量无显著性差异。不同越冬时期对滞育成虫产卵前期有显著性影响（P＜0.001），且随越冬时间延长产卵前期减少。成虫在1月份产卵量高于其它越冬时期，且只有在光周期15D-9L条件下差异显著（P＜0.05），其余光照条件下差异均不显著（P＞0.05）。不同越冬时期对成虫产卵历期和雌虫寿命差异不显著（P＞0.05）。光周期对中华通草蛉滞育解除过程中的产卵前期（P=0.240）、产卵历期（P=0.234）及雌虫寿命（P=0.155）均无显著性影响。中华通草蛉成虫在15D﹕9L条件下产卵量最大，且在11月份（P=0.008）与3月份（P＜0.001）显著高于其它光周期下，1月份则光周期对产卵量无显著影响（P=0.735）。交互作用显示，温度与越冬时期的交互对产卵前期（P=0.016）及产卵量（P＜0.001）影响显著，而对产卵历期（P=0.321）和雌虫寿命（P=0.583）则无显著影响。光周期与越冬时期的交互对产卵前期（P=0.664）、产卵历期（P=0.074）和雌虫寿命（P=0.052）均无显著性影响，但显著影响成虫产卵量（P=0.031）。【结论】温度对滞育后发育生物学特性均有显著性影响。越冬时期只对产卵前期和产卵量有显著性影响，说明不同越冬时期滞育强度不同且滞育解除过程的能量消耗会对产卵量有一定影响。光周期只对产卵量有显著性影响，说明光照长度会影响中华通草蛉卵粒的形成。温度和越冬时期比光周期对中华通草蛉成虫滞育后发育影响显著。

陕北农牧交错带土地利用方式对土壤物理性质及分布特征的影响

白一茹, 王幼奇, 展秀丽

中国农业科学. 2013, 46(8): 1619-1627. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.011

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【目的】研究不同土地利用对土壤物理性质及分布特征的影响。【方法】于2010年利用野外采样和室内分析的方法研究陕北农牧交错带坡面谷子地、山杏地、苜蓿地和长芒草地之间土壤物理性质的差异及剖面分布特征。【结果】不同土地利用方式下土壤容重、毛管孔隙度和土壤持水量存在显著性差异，土壤颗粒组成和饱和导水率的差异性不显著。4种土地利用方式的土壤体积分形维数为：苜蓿地（2.490）＞山杏地（2.485）＞长芒草地（2.459）＞谷子地（2.445），说明谷子地土壤颗粒粗化严重。田间持水量的大小表现为：苜蓿地（18.02%）＞山杏地（17.49%）＞长芒草地（17.19%）＞谷子地（14.27%），说明林地和草地土壤的透水性、通气性和持水能力比较协调。土壤物理特性的剖面分布特征也存在明显差异，其中谷子地的土壤物理特性变化较剧烈，表现为波动性，而苜蓿地、长芒草地和山杏地的土壤容重表现为增长型，孔隙度和饱和导水率呈现出降低趋势。【结论】不合理的耕作、增强开垦强度会导致土壤孔隙性恶化、土壤结构破坏，应退耕还林还草，种植长芒草、山杏、柠条等与当地生态环境相适应的植被，促进该区域土壤质量的改善。

长期不同施肥对小麦-玉米轮作体系土壤残留肥料氮去向的影响

赵伟, 梁斌, 杨学云, 周建斌

中国农业科学. 2013, 46(8): 1628-1634. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.012

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【目的】研究残留肥料氮在不同肥力土壤中的去向。【方法】采用15N标记田间微区试验法研究小麦-玉米轮作下，施用的肥料氮在3种长期（19年）不同施肥处理土壤（不施肥土壤，No-F；施用氮、磷、钾化肥土壤，NPK；有机无机配施土壤，MNPK）连续3季作物收获后的去向。【结果】NPK和MNPK处理土壤3季作物对标记氮肥总利用率分别为57%和65%，均显著高于No-F处理土壤（28%）（P＜0.05）。No-F、NPK和MNPK处理土壤随后两季（第二季和第三季）作物对第一季收获后残留氮肥的利用率分别为17%、15%和8%，其中No-F处理土壤第三季作物对残留肥料氮的利用率为7%，显著高于NPK（2%）和MNPK处理（3%）。3季作物收获后，No-F、NPK和MNPK处理土壤施入氮肥在土壤和作物系统的总回收率分别为50%、77%和84%，损失率分别为50%、23%和16%。3季作物收获后三供试土壤标记氮肥残留率均约为20%，且主要分布在0—20 cm土层。【结论】长期平衡施肥尤其长期有机无机配施可显著提高肥料氮利用率，降低氮肥损失。

不同水肥管理下设施黄瓜地氮素损失及水氮利用效率模拟分析

孙媛, 胡克林, 邱建军, 江丽华, 徐钰

中国农业科学. 2013, 46(8): 1635-1645. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.013

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【目的】利用模型定量分析不同水肥管理对设施菜地氮素损失及水氮利用效率的影响，为设施菜地合理水肥管理措施的制定提供理论指导。【方法】2010—2011年在山东寿光设施大棚设置了4种水肥管理模式：对照+畦灌（CK）、传统施肥+畦灌（FP）、优化施肥+畦灌（OPT）和传统施肥+滴灌（RI）。利用EU-Rotate_N模型模拟了两个生长季（春夏茬和秋冬茬）各处理下设施黄瓜地的产量、氮素淋失和气体损失等，并计算了水氮利用效率。【结果】两个生长季内滴灌处理（RI）比畦灌处理（CK、FP和OPT）节水约60%，且灌溉水利用效率提高了2倍多。在各施肥处理中，春夏茬和秋冬茬黄瓜的氮素气体损失分别占施氮量的16%—19%和6%—11%，氮素淋失量分别占施氮量的14%—57%和20%—55%，其中OPT和RI处理的氮素淋失量比FP处理分别减少了19%—31%和63%—76%。OPT处理两茬黄瓜的氮素利用效率比FP处理分别提高了3%和7%，而RI处理的氮素利用效率比FP处理分别提高了41%和44%。【结论】氮素淋失是设施菜地氮素损失的主要途径，滴灌和优化施肥均能有效地减少菜地土壤硝态氮的淋失，提高氮素利用效率。

NaCl胁迫对黄瓜种子萌发的影响及DNA甲基化的MSAP分析

黄韫宇, 张海军, 邢燕霞, 齐艳, 孙倩倩, 周春蕾, 赵冰, 郭仰东

中国农业科学. 2013, 46(8): 1646-1656. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.014

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【目的】研究黄瓜种子萌发过程中DNA甲基化动态变化情况以及外源施加NaCl对种子萌发及种子DNA甲基化水平的影响，探索DNA甲基化在黄瓜种子萌发过程及NaCl胁迫反应中的作用。【方法】运用甲基化敏感扩增多态性（methylation se nsitive amplified polymorphism，MSAP）技术，分析0、150、200 mmol•L-1 NaCl处理下，黄瓜种子萌发过程（0、1、2、4、6、8 d）的DNA甲基化水平及动态变化情况。【结果】MSAP结果显示，黄瓜种子CCGG位点的甲基化水平约15.25%，以双链甲基化方式为主。种子中DNA甲基化水平在萌发1—2 d略有升高，而在整个萌发过程中呈下降趋势；NaCl处理加剧了甲基化的变化幅度，并使萌发末期的甲基化水平更低。萌发过程中甲基化升高和降低同时发生，分别在不同萌发时期占主导，不同变化类型中CG/CHG（H=A，T，C）位点胞嘧啶甲基化同时变化的类型占主导。甲基化变化同时发生在编码序列和非编码序列中。【结论】黄瓜种子萌发过程的DNA甲基化表现出复杂性，甲基化和去甲基化进程同时进行，并具有时空特异性。NaCl处理降低了种子基因组甲基化水平的稳定性，对种子萌发有抑制作用。

苹果鲜榨汁品质评价体系构建

聂继云, 毋永龙, 李海飞, 王昆, 徐国锋, 闫震, 吴锡

中国农业科学. 2013, 46(8): 1657-1667. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.015

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【Objective】 The aim of this study was to establish an scientific evaluation system for fresh apple juice quality. 【Method】 Sixteen indices of fresh apple juice quality were determined. Evaluation indices of fresh apple juice quality were screened by factor analysis and graded by probability distribution, and their weight was decided by analytic hierarchy process. Discrimination functions were established for fresh apple juice quality by K-means cluster and discriminant analysis. 【Result】 Indices of fresh apple juice quality (flavor not included) dispersed with coefficient of variation from 2.0% to 112.2%. From 16 indices, 7 indices were chosen as evaluation indices for fresh apple juice quality, including flavor, a value, b value, transmittance at 625 nm, turbidity, total soluble solid, and total soluble solid/titratable acidity. Both the grading standard and the scoring standard of above 7 indices were established. Five discrimination functions were established for fresh apple juice quality, which had satisfactory recognition accuracy up to 98.89% (modeling samples) and 100% (test samples). 【Conclusion】 Fresh apple juice quality can be evaluated by 7 indices, including flavor, a value, b value, transmittance at 625 nm, turbidity, total soluble solid, and total soluble solid/titratable acidity. The grading standard and the scoring standard of these 7 indices set up a scientific foundation for evaluation of fresh apple juice quality. The established discrimination functions are very effective in discriminating fresh apple juice quality.

三个品种茶树氟富集特性及其在亚细胞中的分布

蔡荟梅, 彭传燚, 李成林, 高柱, 侯如燕, 宛晓春

中国农业科学. 2013, 46(8): 1668-1675. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.016

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【目的】研究茶树对氟吸收、富集规律及其解毒机理。【方法】通过水培试验，结合差速离心方法研究平阳特早、乌牛早和凫早2号氟富集的特性及根和叶片中氟的亚细胞分布，比较不同品种之间的差异。【结果】3个品种茶树根、茎和叶氟含量均随着培养介质氟浓度的增加而升高，0—10 mg•L-1氟处理下，地上部分氟含量大于根部氟含量（转运系数＞1），且茶树吸收的氟中56%贮存在地上部分。除对照组外，大部分氟积累在叶片和根系的细胞壁（76.84%—91.58%）和可溶性部分（53.24%—80.35%），氟的添加均增加了氟在3个品种茶树细胞壁和可溶性部分中的分配比例，减少了其在细胞器中的富集。加氟处理下，平阳特早和乌牛早叶片亚细胞组分氟含量的变化趋势为：细胞壁＞可溶性部分＞细胞器；凫早2号为可溶性部分＞细胞壁＞细胞器。低氟（0—5 mg•L-1）氟处理下，茶树根系亚细胞氟含量变化趋势为：细胞器≥细胞壁＞可溶性部分；高氟（10—50 mg•L-1）氟处理下，则为细胞壁＞可溶性部分≥细胞器。【结论】转运系数、地上部分氟的贮存率和氟在亚细胞组分的分布表明，茶树具有较强的向上运输氟的能力；氟在茶树根和叶中的亚细胞分布与茶树的品种和溶液氟处理的浓度有关，叶片中总氟含量与各亚细胞组分氟含量之间及其各亚细胞组分氟含量之间的关系与品种有关，根系表现与品种无关；细胞壁和可溶性部分是茶树高氟处理下氟主要的存储部位，说明细胞壁沉淀和细胞内的区隔化作用可能是茶树能够解除氟毒的重要原因。

不同石灰化程度板栗中淀粉代谢及蔗糖含量变化

顾采琴, 赖雅平, 朱冬雪, 刘鹏, 曾庆祝

中国农业科学. 2013, 46(8): 1676-1681. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.017

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【目的】研究不同石灰化程度板栗中淀粉代谢及蔗糖含量的变化，探讨板栗石灰化发生与上述指标变化的关系，为进一步揭示板栗石灰化发生机理提供依据。【方法】以新鲜板栗为试材，进行常温贮藏，相对湿度60%—70%。贮藏一定时间后，将板栗石灰化程度分成5个等级0、30%、60%、90%、100%，测定不同石灰化程度板栗中水分含量、淀粉酶活性、淀粉含量和蔗糖含量的变化。【结果】随着板栗石灰化程度的加深，板栗的水分含量和淀粉逐渐减少，表现为明显的负相关关系，相关系数分别为r＝-0.946和r＝-0.950；而α-淀粉酶和β-淀粉酶活性均随着板栗石灰化程度的加深呈先升后降的趋势，蔗糖含量则逐渐增加。【结论】板栗石灰化发生与板栗失水诱导淀粉酶活性增强、导致淀粉不断分解致使含量减少、引起淀粉晶体结构及理化性能发生改变密切相关，与蔗糖含量无关。

多重PCR检测四种食源性病原弧菌

魏霜, 冼钰茵, 赵晖, 吴希阳

中国农业科学. 2013, 46(8): 1682-1686. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.018

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【目的】建立在扩增内标存在下同时快速检测溶藻弧菌、副溶血弧菌、创伤弧菌、霍乱弧菌4种食源性致病菌的五重PCR方法。【方法】以细菌16S rRNA基因为扩增内标靶序列，针对溶藻弧菌gyrB基因、副溶血弧菌collagenase基因、创伤弧菌vvhA基因、霍乱弧菌ompW基因，分别设计特异性引物，建立多重PCR体系，对其灵敏度和特异性进行评价，并将建立的五重PCR应用于弧菌的筛选。【结果】建立的多重PCR检测体系对混合模板中副溶血弧菌、溶藻弧菌、创伤弧菌的灵敏度达10 CFU/mL，霍乱弧菌的灵敏度达105 CFU/mL，经特异性评价证实其特异性好，并能有效指示PCR反应的假阴性，将建立的多重PCR应用于69株疑似弧菌菌株的鉴定，其结果与生理生化鉴定结果一致。【结论】该方法能够快速、灵敏、准确地检测溶藻弧菌、副溶血弧菌、创伤弧菌和霍乱弧菌4种食源性致病菌，灵敏度高，并能有效指示PCR反应的假阴性，适用于食品中常见致病性弧菌的快速筛检。

奶牛瘤胃微生物元基因组文库中二肽基肽酶Ⅳ的筛选与分析

赵静雯, 王加启, 赵圣国, 孙鹏, 卜登攀, 胡小丽, 卢玉飞, 王丹丹, 金迪

中国农业科学. 2013, 46(8): 1687-1693. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.019

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【目的】研究奶牛瘤胃内参与蛋白质降解过程中二肽基肽酶Ⅳ（dipeptidyl peptidases Ⅳ，DPP-Ⅳ）的序列特征和酶学性质。【方法】从奶牛瘤胃微生物Fosmid文库中挑选17 664个克隆，利用dpp-Ⅳ简并引物筛选含dpp-Ⅳ的阳性克隆。提取阳性克隆的质粒，用限制性内切酶Hind Ⅲ进行酶切。PCR扩增含dpp-Ⅳ目的片段，并克隆测序。对阳性克隆的Fosmid末端进行测序。提取阳性克隆粗酶液，利用底物Gly-Pro-pNA检测肽酶活性。【结果】筛选后获得10个含有dpp-Ⅳ的阳性克隆（命名为DP1—DP10）。Fosmid末端序列经BLASTX比对后发现78%的序列可以与数据库的已知序列相匹配，但相似度变化较大（44%—94%）。DPP-Ⅳ序列经BioEdit比对后，发现均含有N端保守区域（DWVYEEE）和C端催化区域（GWSYGG），经BLASTP比对发现阳性克隆的DPP-Ⅳ分别与Cyclobacterium marinum（43%）、Capnocytophaga sp.（63%）、Prevotella ruminicola 23（66%）和Solitalea canadensis（50%）的DPP-Ⅳ相似度高。酶活力检测发现DP7肽酶活力最高，为6.88 U•mg-1。【结论】从瘤胃微生物Fosmid文库中获得了10个含有dpp-Ⅳ的阳性克隆，它们具有不同的dpp-Ⅳ序列特征和肽酶活性。

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）生物能源利用的研究进展

王晓娟, 张树振, 林双双, 邓志刚, 金樑

中国农业科学. 2013, 46(8): 1694-1705. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.020

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紫花苜蓿（Medicago sativa L.）适应性强、生物质产量高，茎可用于生产酒精，叶片可用于家畜饲料，是最具开发潜力的能源植物之一。本文从紫花苜蓿生物能源利用角度出发，系统回顾了近年来紫花苜蓿作为能源植物在种质资源评价、细胞壁主要成分（纤维素、半纤维素、木质素）合成途径及其遗传调控以及栽培管理对酒精生产效率的影响等方面的研究进展，重点讨论了苜蓿细胞壁发育和木质素生物合成基因及其调控效应，并对紫花苜蓿作为能源植物的研发前景进行了展望。

中华蜜蜂化学感受蛋白基因家族克隆及表达特征分析

倪翠侠, 张林雅, 李红亮, 商晗武

中国农业科学. 2013, 46(8): 1706-1715. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.021

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【目的】完成中华蜜蜂（Apis cerana cerana）化学感受蛋白（chemosensory proteins，CSPs）基因家族的序列及表达谱鉴定，解析中蜂整个CSPs家族的表达特征与分布规律，为中蜂CSPs的生物学功能研究提供参考。【方法】利用RT-PCR技术扩增，克隆获得中蜂CSPs基因家族全部6条基因序列的开放阅读框（ORF）全长，并利用real-time PCR技术对中蜂所有的CSPs序列在中蜂工蜂不同发育历期及不同器官表达特征进行研究。【结果】新克隆4条基因（Ac-CSP2、Ac-CSP4、Ac-CSP5和Ac-CSP6）的开放阅读框分别为354、387、315和378 bp，分别编码117、128、104和125个氨基酸残基，预测蛋白质分子量分别为13.01、14.61、12.46和14.63 kD，等电点分别为8.86、4.53、9.60和8.71，且均具有4个保守的半胱氨酸残基，均符合昆虫CSPs的一般生化特征。中蜂与意蜂CSPs同源基因家族间具有高达95%—99%的相似性。CSPs在中蜂不同发育时期及器官的表达特征结果显示，Ac-CSP1、2、3、4在卵、幼虫和蛹期几乎不表达，其中Ac-CSP1、2、4在触角中表达量最高，而Ac-CSP3在翅中表达量最高；Ac-CSP5在中蜂各个发育历期的表达量几乎相同；Ac-CSP6蛹期有较高表达，其余时期不表达。【结论】中蜂CSPs基因家族所有6个基因的氨基酸序列与意大利蜜蜂有较高的相似性，但二者各基因的表达谱在整体相似的情况下局部又存在着某些差异，为进一步研究该家族蛋白的生理功能机制奠定了良好基础。

牛卵母细胞体外成熟技术研究进展

贾振伟, 田见晖, 安磊, 张家新

中国农业科学. 2013, 46(8): 1716-1724. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.022

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牛卵母细胞体外成熟是一项重要的繁殖生物技术，但是由于卵母细胞没有经历体内促黄体激素（LH）峰启动前的生长过程及生物事件干扰了胞质成熟，导致体外发育能力低于体内成熟的卵母细胞。卵母细胞成熟过程复杂，涉及细胞核、细胞质及分子成熟。牛卵母细胞体外成熟受多种因素影响，其中包括卵母细胞来源、颗粒细胞与卵母细胞间相互作用及体外培养环境等。迄今为止，为了提高牛卵母细胞的体外发育能力，许多学者模拟卵母细胞体内环境发展了一些新的体外成熟技术，诸如体外延迟自发恢复减数分裂成熟、外源卵母细胞分泌因子促进卵母细胞体外成熟及模拟生理条件下卵母细胞成熟等方法。本文综述了牛卵母细胞成熟过程、影响卵母细胞体外成熟因素及近年来提高牛卵母细胞体外成熟的新方法。

绵羊YAP1基因全长cDNA克隆及生物信息学分析

孙伟, 李达, 苏锐, 马月辉, 关伟军, 张有法, 陈玲, 吴文忠, 周洪

中国农业科学. 2013, 46(8): 1725-1735. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.023

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【目的】克隆绵羊YAP1基因cDNA并分析其序列及其蛋白的遗传特性及其在不同组织中不同程度的表达情况。【方法】以湖羊为研究对象，利用RT-PCR和RACE技术获得绵羊YAP1序列，并结合生物信息学方法对绵羊YAP1的序列进行深入分析。【结果】从湖羊背最长肌中克隆YAP1基因的全长cDNA序列；利用生物信息学技术，对绵羊YAP1基因与其它物种的同源性，蛋白质序列的跨膜区，亚细胞定位，亲水性，潜在信号肽剪切位点，糖基化位点，磷酸化位点，编码产物进行功能预测分析，及其编码蛋白的二级结构，三级结构等进行分析。【结论】克隆获得绵羊YAP1基因序列全长为1 712 bp，包括1 212 bp的编码区序列，编码403个氨基酸。同源性分析发现，绵羊YAP1核苷酸序列与推测氨基酸序列与灰仓鼠的同源性最高，分别达到78.77%和92.51%，而与人、黑猩猩的一致性差异较小。氨基酸序列分析发现该基因编码蛋白为水溶性蛋白，相对分子量为44079.0Da，理论等电点为4.91，无信号肽序列和跨膜区；亚细胞定位主要在细胞核，不属于分泌蛋白；预测含有33个磷酸化位点，7个糖基化位点，具有两个WW结构域，二级结构以无规则卷曲为主，三级结构显示，YAP1结构域区构成弯曲状螺旋结构。预测YAP1蛋白主要在调节功能过程中有着关键作用。以上研究为进一步探讨YAP1基因在肌肉生长过程中的功能研究奠定了遗传信息基础。

二斑叶螨乙酰辅酶A羧化酶基因全长cDNA克隆及其生物信息学分析

吕娟娟, 王进军, 高新菊, 沈慧敏

中国农业科学. 2013, 46(8): 1736-1744. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.08.024

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【目的】克隆二斑叶螨（Tetranychus urticae）的乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase，ACCase）基因，对其进行生物信息学分析并研究其在二斑叶螨敏感和抗性品系中的表达量。【方法】利用RT-PCR技术克隆ACCase基因的cDNA 全长，采用生物信息学软件分析克隆基因的编码蛋白特性；利用实时荧光定量 PCR 方法分析ACCase基因在二斑叶螨敏感和抗螺螨酯品系中的表达差异。【结果】ACCase基因（GenBank 登录号：JX424763）的开放阅读框长度为7 068 bp, 编码2 235个氨基酸，分子量约为266.35 kD，理论等电点为6.38，包含典型的生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC）、生物素羧基载体蛋白（biotin carboxyl carrier protein，BCCP）和羧基转移酶（carboxyltransferase，CT）3个结构域。结合其它物种ACCase基因构建系统发育树表明，该基因与体虱（Pediculus humanus corporis）ACCase基因具有较高的同源性。实时荧光定量 PCR 结果表明，ACCase基因在抗螺螨酯品系中的相对表达量较高，与明感品系间存在显著差异。【结论】利用RT-PCR技术在二斑叶螨中克隆到ACCase基因，ACCase基因的过量表达可能与二斑叶螨对螺螨酯的抗性形成有关，为二斑叶螨的抗性治理提供了依据。

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