当期目录

2014年 第47卷 第8期 刊出日期：2014-04-15

  

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

筛选和转化药用野生稻TAC克隆获得耐旱水稻

刘蕊, 张欢欢, 陈志雄, SHAHID Muhammad Qasim, 傅雪琳, 刘耀光, 刘向东, 卢永根

中国农业科学. 2014, 47(8):  1445-1457.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.001

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【目的】利用分子生物学技术建立一种可有效转移药用野生稻有利基因的方法，为进一步大量开展利用药用野生稻有利基因提供技术基础。【方法】以植物抗性相关转录因子AP2/EREBP和bZIP家族基因保守序列为探针，采用同位素α-32P对探针进行标记，通过Southern 杂交对药用野生稻TAC文库进行第一轮筛选;所获得阳性克隆用地高辛标记的探针进行第二轮筛选；最后利用PCR方法对第二轮筛选所获得的阳性克隆进行验证。通过农杆菌介导法将阳性克隆转入栽培稻品种日本晴，利用TAC载体插入片段两端的抗性标记Hpt和SacB，通过PCR扩增检测和和Southern杂交对转化植株进行鉴定。采用PEG胁迫法和生理指标变化对转基因T2植株的芽期、苗期耐旱性进行鉴定。【结果】第一轮TAC文库筛选共获得1 073个阳性克隆，其中，以AP2/EREBP的保守序列为探针筛选出606个、bZIP为探针筛选出467个。对这些阳性克隆进行第二轮筛选，从中共获得147个阳性克隆，其中，AP2/EREBP为探针筛选出95个、bZIP为探针筛选出52个。PCR验证有103个阳性克隆能够扩增出目的片段，分别是利用AP2/EREBP设计的引物筛选出63个克隆和bZIP的40个克隆，阳性克隆得率分别为66.32%和76.92%。通过农杆菌转化，以编号为52D-M16和22D-P2（与AP2/EREBP相关）以及55R-A17、49R-O14和8-A24（与bZIP相关）的克隆转化水稻日本晴均获得转化植株，转化试验结果发现外源插入片段越大则克隆转化的成苗率越低。抗性鉴定、PCR和Southern杂交结果均证明外源片段已转入受体水稻品种日本晴中。芽期抗旱性鉴定表明R12-23、R15-41和R1-8 3份材料的耐旱性优于受体日本晴，苗期鉴定显示M63-9和R12-23的耐旱性较强。综合认为，R12-23具有较好的耐旱性。【结论】通过构建药用野生稻TAC文库并结合特异克隆筛选和遗传转化方法，可以进行有利基因的转移，结合进一步的育种，有望实现药用野生稻在育种上的利用。

过量表达棉花GhSAP1提高转基因烟草的耐盐性

丁林云, 张微, 王晋成, 田亮亮, 李妮娜, 郭琪, 杨淑明, 何曼林, 郭旺珍

中国农业科学. 2014, 47(8):  1458-1470.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.002

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【目的】SAP（stress-associated protein）是一类涉及胁迫应答和调控的锌指蛋白。克隆并分析其对逆境胁迫应答的反应，为棉花抗逆育种提供候选基因。【方法】通过电子克隆方法并经RT-PCR验证获得棉花锌指蛋白基因GhSAP1，将带有目的基因的载体质粒通过PEG介导转化棉花叶肉原生质体细胞，瞬时表达分析其编码蛋白的特性及亚细胞定位信息。通过qRT-PCR技术分析目标基因的组织表达特征及非生物胁迫条件下的表达特性。通过农杆菌介导叶盘转化法，经组织培养获得转基因烟草进行异位表达，检测其与抗逆相关的生理指标，证明其提高植物抗逆能力。【结果】GhSAP1 ORF长度为543 bp，编码一条含180个氨基酸残基的多肽。其理论等电点8.97，分子量19.3 kD，具有典型的A20/AN1锌指结构域。亚细胞定位显示该基因编码的蛋白定位于细胞核上。不同组织器官表达分析显示，GhSAP1在根、茎、叶中的表达量高，而在开花后5 d的胚珠中表达量很低。GhSAP1受盐胁迫诱导，高盐处理2 h后表达量最高。利用含100 μg•mL-1 Kan的培养基进行抗性筛选转基因后代，结合目标基因的PCR与RT-PCR验证，获得转GhSAP1的转基因烟草阳性株系10个。目标基因GhSAP1均能在烟草基因组中整合并异位过量表达。随机选择3个转基因烟草株系，盐胁迫处理显示，发芽一周的种子在含200 mmol•L-1 NaCl培养基上胁迫12 d，转基因植株幼苗平均成活率为81.7%，比非转基因对照植株增加近3倍，其平均根长为3.05 cm，极显著高于非转基因对照。利用GhSAP1表达较高的L2纯系进行成株期烟草盐胁迫处理30 d，转基因烟草后代的SOD活性和可溶性总糖含量增幅分别为23.89 U•g-1 FW和8.37 %，均显著高于非转基因对照；与未胁迫处理相比，转基因植株的叶绿素含量降低幅度仅为0.17 mg•g-1 FW，而非转基因对照降低了0.39 mg•g-1 FW；盐胁迫处理后，转基因植株的MDA含量增幅为7.42 nmol•g-1FW，而非转基因对照增幅达20.85 nmol•g-1FW；在盐胁迫下，转基因植株具有更强的K+根部运输到植株绿色组织能力，其地上部的K+/Na+为1.23，显著高于非转基因对照。【结论】GhSAP1在参与植物的逆境应答反应机制中具有重要作用，过量表达GhSAP1可显著提高转基因烟草的耐盐能力。

油菜籽含油量和蛋白质含量的种子胚与母体植株QTL定位

许剑锋1, 龙艳2, 吴建国3, 赵志刚4, 徐海明1, 温娟1, 孟金陵2, 石春海1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1471-1480.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.003

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【目的】利用甘蓝型油菜TN DH群体分别与双亲Tapidor和Ningyou7回交构建的BC1F1 1和BC1F1 2两个群体，分析油菜籽含油量和蛋白质含量的种子胚和母体植株两套不同核基因组的QTL及其遗传效应，以明确QTL在不同遗传体系中的分布状况以及连锁的分子标记，研究环境互作效应对不同遗传体系QTL定位的影响，探讨相应品质性状分子标记辅助选择的最优策略和方法。【方法】按照常规田间试验方法种植202个TN DH群体材料与双亲，采用2年、2次重复、随机区组试验设计，开花时通过双向回交构建BC1F1 1和BC1F1 2两个群体，收获双亲和回交群体的种子。利用可分析含油量和蛋白质含量的近红外分析模型和方法测定油菜籽含油量和蛋白质含量。结合甘蓝型油菜分子标记连锁遗传图谱以及新创建的双子叶作物种子品质性状两套遗传体系的QTL定位方法和作图软件，对不同年份BC1F1 1和BC1F1 2油菜籽含油量和蛋白质含量进行QTL定位分析。【结果】共检测到7个与油菜籽含油量和蛋白质含量相关的QTL，分布在A1、A4、A6、A7、C2和C5连锁群上，其中，4个与含油量相关的QTL和3个控制蛋白质含量的QTL对表型的总贡献率分别为49.1%和59.6%。检测到的QTL均具有极显著的胚加性主效应和母体加性主效应，其中4个QTL具有显著或极显著的胚显性主效应、2个与含油量相关的QTL具有极显著的环境互作效应。qOC-6-3和qPC-4-1作为控制含油量和蛋白质含量的重要QTL，分别能解释36.3%和37.9%的表型变异；而qOC-4-2和qPC-4-1均被定位在甘蓝型油菜A4连锁群相同的位点上，位于分子标记HS-K02-2和HBR094之间，QTL峰值位置为18.5 cM，置信区间为17.5—19.4 cM。【结论】甘蓝型油菜籽含油量和蛋白质含量的表现会同时受到种子胚和母体植株两套不同遗传体系核基因组QTL表达效应的影响，其中环境互作效应对含油量表现的作用更为明显，而控制蛋白质含量表现的QTL在不同环境条件下的表达较为稳定。在A6和A4连锁群上检测到的qOC-6-3和qPC-4-1是2个控制含油量和蛋白质含量的主效QTL，同时2个控制蛋白质含量的QTL尚未见报道。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

基于虚拟植物技术的冬小麦根系3D构型测试与分析

陈信信1, 丁启朔1, 2, 丁为民1, 田永超2, 朱艳2, 曹卫星2

中国农业科学. 2014, 47(8):  1481-1488.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.004

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【目的】构建一套由硬件和软件集成且完整而适用的虚拟植物根系技术，定量描述稻茬田冬小麦根系的三维几何构型特征。【方法】自主设计制作“根系构型数字化仪”，该数字化仪为纯机械结构，分别设有一个水平回转臂、一个横向滑动臂和一个竖向滑动臂，回转臂与滑动臂都配有标尺，且3者的组合运动能保证测头在3D范围测取任一点的空间坐标。测量时将置于工作台的根区土壤按3—5 mm厚度逐层清除并进行根系构型数字化，从而测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据，实现小麦根系实体构型的数字化。将实测的小麦根系构型数据导入Pro-E软件平台，利用软件的3D造型技术完成小麦根系构型的虚拟重构，实现计算机虚拟根系与实体根系的一致性。利用软件的分析工具对虚拟重构的小麦根系构型进行计算分析，定量小麦不同时期根系的三维空间构型、根系的土体空间搜寻能力、根系总长以及根系平均增长率等指标的变化，通过不同的指标反映田间土壤环境下真实小麦根系构型的时空动态。【结果】植物根系构型数字化仪能够提供＜1 mm的测试分辨率，操作使用方便，耐污染、抗干扰能力强，对工作环境要求不高，可满足作物根系三维空间几何构型测试要求，而使用Pro-E的小麦根系三维空间几何构型重构技术也便于根系构型的深度计算与分析。冬小麦的根系构型分析结果表明，该虚拟根系技术能够直观展示小麦生长期不同时间节点的根系构型状态特征及土体空间搜寻动态，根系构型图可以反映各时期小麦根系在土体中的纵深拓展和周向扩展状态。同一时期植株个体的根系构型变异性较大，越冬期小麦根系很浅，在返青及分蘖旺期小麦的根系迅速向深层土层中伸展，拔节期根系爆发迅速。【结论】由软硬件单元组构的虚拟植物根系三维空间几何构型的测试与分析方法是准确定量根系动态、根-土关系、根系拓扑特征、根系动态空间行为指标等作物根际生理生态行为的技术保障，其不仅直观展示了水稻土条件下冬小麦根系空间几何构型在不同时期的空间拓展状况，也能够定量根系构型的动态，因此能够满足作物根系三维空间几何构型分析的实用要求。

不同玉米-大豆带状套作组合条件下光合有效辐射强度分布特征对大豆光合特性和产量的影响

崔亮, 苏本营, 杨峰, 杨文钰

中国农业科学. 2014, 47(8):  1489-1501.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.005

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【目的】发展间种套作大豆是有效解决粮食供需矛盾的重要途径。本文旨在通过优化群体配置，改善群体光分布特征，实现大豆对有效光能的高效利用，为套作大豆高产栽培及群体结构的优化设计提供理论依据和技术途径。【方法】本研究于2011年和2012年，以不同株型玉米杂交种和大豆品种贡选1号为试材，设计登海605/贡选1号（处理A）、川单418/贡选1号（处理B）、雅玉13/贡选1号（处理C）3种玉豆带状套作组合，并以大豆单作作为对照（CK），分析不同玉豆带状套作组合PAR分布特征对大豆光合特性和产量的影响。【结果】（1）不同玉豆带状套作组合的PAR和透光率存在显著差异，且均显著低于CK（P＜0.05）。玉豆共生期间，处理A的PAR分别比处理B和处理C高54.4%和90.7%。处理A的透光率分别比处理B和处理C高7.4%和17.7%。处理A的PAR和透光率均显著高于处理B和处理C。这说明登海605/贡选1号的带状套作组合，能够提高套作系统的光合有效辐射强度和透光率。（2）不同玉豆带状套作组合下，处理A大豆叶片Pn显著高于处理B和处理C (P＜0.05），处理B和处理C大豆的Pn与处理A相比分别低了14.16%和27.23%。Gs和Ci与Pn变化趋势相同，Pn与Gs存在显著的正相关关系（0.883**），说明气孔限制可能是Pn下降的主要原因。（3）不同玉豆带状套作组合显著提高了大豆叶片的Chla、Chlb、Chl(a+b)含量，降低了Chla/b比值，且均呈显著差异（P<0.05）。在V3、V5和R1期时，处理C大豆叶片Chla含量比处理A和B相比分别高5.42%、10.2%、5.9%和3.08%、4.9%、3.3%。处理C下大豆的Chlb含量比处理A和处理B分别高14.4%、14.9%，11.73%和7.8%、7%和5.74%。处理C大豆叶片Chl(a+b)的含量比处理A和处理B分别高7.27%，11.1%，7%和4.08%，5.35%，3.8%。处理间Chla/b与其呈相反的变化趋势。不同套作组合大豆叶片的叶绿素含量随着遮阴程度的增加而增加，使叶片更有效的捕获有限的光能，对光强降低有一定的补偿作用，增加对有限光能的利用。（4）不同玉豆带状套作组合大豆叶面积指数和干物质重且均显著低于CK。且处理间呈显著性差异(P＜0.05），玉豆共生期间，不同玉豆带状套作组合大豆的LAI表现为处理A＞处理B＞处理C，且处理B和处理C的干物质重分别比处理A低35.4%和57.1%，LAI与干物质重存在显著的正相关关系 （0.977**），说明紧凑型玉米削弱了对大豆弱光胁迫的程度，增加了LAI和光能截获量，从而提高了套作大豆群体的物质积累。（5）不同玉豆带状套作组合下，大豆产量及产量构成因素存在显著性差异（P＜0.05）。处理A的单株荚数比处理B和处理C高11.28%和32.75%，单株粒数高5.19%和13.34%，每荚粒数高6.4%和22.5%，单株粒重高2.16%和6.22%。不同处理间大豆产量以处理A的产量最高，且分别比处理B和处理C高13.13%和35.6%，说明随着玉米对大豆弱光胁迫程度的加剧，大豆产量呈现降低趋势。【结论】适宜的株型配置可以改善套作大豆生长的光照环境、提高其光合效率和产量。

植物保护

etr1-1在矮牵牛中诱导表达可提高叶片对灰霉病的抗性

王宏1, 蔺经1, 刘刚2, 李春霞2, 罗昌国3, 李刚波2, 章镇2, 常有宏1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1502-1511.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.006

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【目的】研究etr1-1诱导表达对矮牵牛抗灰霉病的作用。【方法】以转GVG：etr1-1矮牵牛为材料，地塞米松（DEX）处理，接种灰霉病菌，通过调查发病程度和定量半定量基因表达分析揭示etr1-1在矮牵牛抗灰霉病中的作用。【结果】与对照叶片相比，DEX处理的矮牵牛叶片表现出延缓衰老和减轻病害的症状。接种病原菌后，DEX处理的叶片发病率增加比例为0，对照叶片为66.77%；DEX处理的叶片平均病斑扩展速率为4.69 mm•d-1，对照叶片为6.29 mm•d-1。qRT-PCR和semi-qRT-PCR基因表达分析表明，DEX处理的叶片etr1-1与Bcact表达呈相反趋势。在DEX处理叶片中，DEX诱导了叶片etr1-1表达，随着诱导时间延长，基因相对表达量上升，诱导后第3天达到最大，无菌水接种叶片的表达量是病原菌接种叶片的10.71倍。DEX处理的叶片，Bcact在接种后第1天表达量最大；对照叶片，Bcact在接种后第2天表达量最大；其中处理叶片Bcact的最大表达量比对照叶片降低了20倍。在DEX处理的叶片上随着etr1-1表达增强，Bcact表达量下降。DEX处理的叶片，CP10仅在接种后第3 天轻微表达；对照叶片上，随接种时间延长，CP10表达量上升，接种后第3 天达到最大，处理最大表达量比对照降低了23.6倍。随接种时间延长，DEX处理的叶片和对照叶片，ACO表达均先升高后降低，在第2天达到最大，处理叶片上最大表达量仅为6.75，比对照低7.33倍。DEX处理的叶片，乙烯途径基因ETR2、ERS1、EIL1 和EIN2表达受到抑制。ERS1和ETR2在DEX处理和对照叶片上均有表达，并在接种后第3天达到最大，但处理的最大表达量比对照低51倍。DEX处理的叶片，接种后第1—2 天EIN2表达被抑制，第3天表达上升，在对照叶片上，EIN2表达量随接种时间而增加，第3天达到最大，DEX处理的叶片EIN2最大表达量比对照低31.58倍；DEX处理的叶片和对照叶片，EIL1与EIN2有相似的表达趋势，且DEX处理的叶片EIL1最大表达量低于对照两倍。AOC和COI1在JA生物合成和信号转导途径中起重要作用。DEX处理的叶片，AOC和COI1表达均被减弱，AOC在接种后第1—2天被抑制，第3天表达，对照叶片上，随接种时间延长AOC表达量增加，在第3天达到最大，处理叶片AOC最大表达量比对照低12.96倍；COI1在DEX处理和对照叶片上均有表达，且在第3 天表达量最大，DEX处理叶片COI1最大表达量比对照低6.14倍。病原菌侵染植物时，ERFs会被乙烯或JA调控以激活病程相关基因表达。经DEX处理的叶片ERF4表达先升高后降低，第2 天表达量最大；对照叶片随接种时间延长ERF4表达量上升，在第3天达到最大；处理最大表达量比对照低2.96倍。无论处理还是对照，ERF8表达量都随接种时间延长而上升，在第3天达到最大，但处理的最大表达量比对照低3.52倍。接种病原菌后，DEX处理的叶片上，所有病程相关基因表达微弱，最大表达量均低于10；而对照叶片上，所有病程相关基因均有表达，并在接种后第3 天表达量最大。其中以PR1表达量最大为10 521.11，其次是EX-CHI和OSM ，分别为184.95和184.96，Defense1和AC-CHI表达量最小为23.39和14.58。【结论】etr1-1诱导表达通过延缓灰霉病菌引起的叶片衰老，从而提高转基因矮牵牛对灰霉病的抗性。

虫酰肼对斜纹夜蛾幼虫多巴脱羧酶基因表达的影响

张文慧, 侯海霞, 杨琼, 王淑会, 毛旭连, 刘永杰

中国农业科学. 2014, 47(8):  1512-1521.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.007

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【目的】克隆斜纹夜蛾（Spodoptera litura）多巴脱羧酶（dopa decarboxylase，DDC）基因cDNA全长，研究虫酰肼对表皮形成过程中多巴脱羧酶基因表达的影响。【方法】通过RT-PCR和RACE技术克隆得到斜纹夜蛾多巴脱羧酶基因的cDNA全长；通过生物信息学工具对斜纹夜蛾多巴脱羧酶基因的DNA序列及其编码的蛋白质序列进行分析；采用饲料浸毒法测定虫酰肼对斜纹夜蛾不同龄期幼虫的毒力；利用荧光实时定量PCR检测用亚致死剂量虫酰肼处理的斜纹夜蛾幼虫DDC基因的表达水平。【结果】克隆了斜纹夜蛾多巴脱羧酶基因的cDNA全长，开放阅读框为1 263 bp，编码420个氨基酸，5′端非编码区长105 bp，3′端非编码区长79 bp。克隆得到的cDNA全长提交至GenBank，登录号为KF620492。多重序列比对及系统进化树显示斜纹夜蛾DDC基因推导的氨基酸序列与鳞翅目昆虫的DDC序列具有很高的相似性。利用SWISS-MODEL在线工具进行同源建模，成功预测斜纹夜蛾DDC三维结构，其与果蝇属（Drosophila）的多巴脱羧酶空间结构具有很高的相似性，功能结构域具有良好的保守性。测定虫酰肼对斜纹夜蛾3、4、5和6龄幼虫的毒力，其LC50分别为33.32、40.28、71.20和71.97 mg•L-1。DDC转录表达结果显示，用虫酰肼分别处理12—48 h，4个亚致死剂量（7.50、16.24、28.34和45.63 mg•L-1）诱导的DDC表达水平均显著高于对照，随着处理时间的延长激活作用呈现出先上升后下降的趋势，其中16.24 mg•L-1亚致死剂量在24、36和48 h诱导表达水平最高，各处理36 h表达水平最高。处理60 h，4个亚致死剂量的表达水平均显著低于对照。这一结果说明虫酰肼进入虫体后先启动基因表达，而后抑制表达，影响昆虫正常蜕皮。【结论】克隆得到斜纹夜蛾多巴脱羧酶基因cDNA全长，虫酰肼干扰昆虫幼虫蜕皮与其影响表皮形成过程中多巴脱羧酶基因的表达有关。

飞蝗羧酸酯酶基因LmCesF1的时空表达及与杀虫剂耐受性的关系

张建琴, 葛娉婷, 李大琪, 王燕, 张建珍, 马恩波

中国农业科学. 2014, 47(8):  1522-1530.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.008

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【目的】通过研究飞蝗（Locusta migratoria）羧酸酯酶基因LmCesF1的杀虫剂解毒功能，为害虫防治提供新的候选基因。【方法】从飞蝗转录组数据库搜索获得羧酸酯酶基因LmCesF1的cDNA序列，采用ExPASy在线软件推测LmCesF1的氨基酸序列，并预测该酶的分子量（MM）和等电点（pI）；在 NCBI保守域（CDD）数据库中预测该酶的催化三联体和底物结合位点；采用SignalP4.0在线软件预测该酶的信号肽序列；NetNGlyc在线软件预测该酶的N糖基化位点。将LmCesF1与其他昆虫物种羧酸酯酶进行NJ聚类分析；以飞蝗各龄期（卵期、5个若虫期和成虫期）整虫cDNA和5龄若虫不同组织部位cDNA为模板，运用reverse transcription quantitative PCR (RT-qPCR) 研究LmCesF1的时空表达特性；采用RT-qPCR 方法检测RNA干扰效率；LmCesF1基因沉默后24 h分别进行4种农药的生物学测定试验，每头若虫点滴3 μL的杀虫剂溶液（每个农药的剂量均为LD30，即240 ng马拉硫磷、15 ng毒死蜱、51 ng西维因和0.6 ng溴氰菊酯），点滴农药24 h后统计飞蝗的死亡率，进而分析该基因与农药解毒的关系。【结果】LmCesF1全长cDNA序列为3 121 bp，该基因开放阅读框（ORF）为2 490 bp，编码830个氨基酸，氨基酸序列N端存在信号肽序列，催化三联体为G-P-N，聚类分析表明该基因属于羧酸酯酶的F簇（属于非鳞翅目昆虫保幼激素酯酶）。LmCesF1在飞蝗卵期及若虫低龄期表达较低，在4龄若虫表达上调达到峰值，且一直持续到成虫第5天。5龄若虫不同组织部位表达结果显示，LmCesF1在前肠、后肠和脂肪体表达量最高，在胃盲囊和中肠的表达量最低。RNA干扰沉默效率检测结果显示，与对照组相比（注射等量的dsGFP），LmCesF1在12 h和24 h的沉默效率显著，mRNA表达量分别下降为22.6%和30%。RNA干扰结合农药生物学测定结果表明，在沉默LmCesF1后，与对照组比较（注射等量的dsGFP），西维因处理组飞蝗死亡率提高了32.9%，马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯处理组飞蝗的死亡率均没有显著性差异，推测LmCesF1可能参与西维因的解毒，而与其他3种农药的解毒没有相关性。【结论】从飞蝗中获得1条保幼激素酯酶（JHE）相似基因LmCesF1，该基因属于羧酸酯酶的F簇，推测的氨基酸序列催化三联体发生了改变；该基因在不同组织部位中均有表达，并可能参与西维因在飞蝗体内的解毒。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

不同畦宽灌溉对小麦耗水特性和产量及水分利用效率的影响

马尚宇1, 于振文1, 张永丽1, 赵俊晔2, 石玉1, 王东1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1531-1540.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.009

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【目的】研究高产条件下不同畦宽灌溉对小麦耗水特性和产量及水分利用效率的影响，为小麦节水高产栽培提供理论依据。【方法】于2010—2011年和2011—2012年小麦生长季，在山东兖州小孟镇史家王子村（35°24′N, 116°24′E）高产麦田以高产冬小麦品种济麦22为试验材料，在地表纵向比降为2.09‰、畦长为60 m条件下，设置1.0、1.5、2.0和2.5 m 4个畦宽处理，分别用W10、W15、W20和W25表示，各处理均在拔节期用水龙带从机井口引水至畦首灌水，水龙带出水口安装水表计量灌水量。改口成数为90%。将畦田沿灌水水流方向划分为0—20、20—40和40—60 m 3个区间，用烘干法测定土壤含水量，研究不同畦宽灌溉对小麦耗水特性和产量及水分利用效率的影响。【结果】（1）2010—2011生长季，W20的总耗水量、灌水量及其占总耗水量的比例显著低于其它处理，降水量占总耗水量的比例显著高于其它处理；土壤贮水消耗量占总耗水量的比例与W15无显著差异，显著高于W10处理，在100—160 cm土层的土壤贮水消耗量显著高于W10和W15，与W25无显著差异。2011—2012生长季，W20的总耗水量与其它处理无显著差异，灌水量及其占总耗水量的比例显著低于其它处理；降水量和土壤贮水消耗量占总耗水量的比例与其他处理无显著差异；100—160 cm土层土壤贮水消耗量显著高于W15，与W25处理无显著差异。（2）两生长季，W20拔节期灌水后畦内平均土壤相对含水量与W15和W25无显著差异，显著低于W10处理；开花期畦内平均土壤相对含水量显著高于其它处理。W20开花至成熟期的耗水模系数显著高于其它处理。（3）两生长季，W20拔节期灌水后和开花期畦内各区间平均土壤相对含水量的变异系数显著低于其它处理，土壤水分分布均匀；各区间籽粒产量变异系数最小，平均籽粒产量显著高于其它处理；水分利用效率和灌溉水利用效率最高。【结论】综合考虑籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率，W20处理是本试验条件下兼顾高产与节水的最优畦宽处理。

自然降雨条件下夏玉米冠层截留特征及影响因素

韩雪1, 2, 王力1, 2, 王艳萍1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1541-1549.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.010

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【目的】冠层截留特征和机理研究一直是生态水文的前沿和热点，针对作物冠层截留这一不可忽视的水分通量，以夏玉米为研究对象，研究在自然降雨条件下玉米冠层降雨截留特征和分布规律，分析作物冠层截留量的影响因素，以期更加合理的评价夏玉米对自然降水的水分利用效率，为科学密植、提高旱作农业区作物产量以及防止农耕地土壤侵蚀提供理论依据。【方法】运用水量平衡原理对夏玉米冠层截留量、穿透雨量、茎秆流量及降雨量的田间观测结果进行分析。其中采用玉米行间随机放置承雨槽收集穿透雨，以测量穿透雨量；采用在茎秆基部包裹喇叭口状聚乙烯集水装置收集茎秆流，并在装置底部引出一导管，将收集到的茎秆流转移到另外塑料桶中，以测量茎秆流量；降雨量采用自动气象站实时观测，并采用人工观测进行校正。【结果】夏玉米在不同降雨量级（0.1—4.9，5.0—14.9和15.0—29.9 mm）下，冠层截留量分别为1.1、2.6和13.0 mm，平均值为1.7 mm；冠层截留率分别为12.3%、12.1%、15.3%，平均值为13.3%。通过监测数据，建立了夏玉米冠层截留率与玉米叶面积指数和植株株高的回归方程，相关性显著；分别建立了各气象因子与夏玉米冠层截留量的回归方程，其中降雨历时和水汽压差分别与冠层截留量呈极显著幂函数相关关系；降雨量与冠层截留量呈极显著指数函数相关关系。同时，考虑所有影响因素的综合效应，建立了冠层截留量与影响因素的复合关系模型，相关系数R2=0.946。【结论】本研究中，自然降雨条件下，夏玉米的冠层截留量不可忽略，并且受到多种因素的交互影响，单一因素不能完全解释。夏玉米种植密度、形态指标（株高、叶面积）和气象因子（降雨量、风速、水汽压差、降雨历时）均对夏玉米冠层截留量有影响。建立冠层截留量与多种影响因素的复合关系模型，可为作物的科学密植、提高旱作农业区作物水分利用效率提供更充分理论基础。

园艺

黄瓜成熟瓜网纹基因H遗传定位及候选基因分析

王敏1, 顾兴芳1, 苗晗1, 刘书林1, 王烨1, ToddC.Wehner2, 张圣平1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1550-1557.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.011

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【目的】有无网纹是黄瓜果实生理成熟后的重要表型性状之一，对其控制基因进行遗传定位和候选基因分析，为黄瓜果实性状改良提供理论依据和技术支撑，同时也可为网纹基因的精细定位及克隆奠定基础。【方法】利用成熟瓜无网纹黄瓜自交系 PI205996（P1）和成熟瓜有网纹自交系 PI263079（P2）为亲本构建不同遗传群体，进行网纹性状遗传分析。以包含230个单株的F2分离群体为试材，应用分离群体分组分析（BSA）法和2 112对SSR引物进行SSR分析，采用 JoinMap 4.0 作图软件和 MapInspect 软件构建成熟瓜网纹基因的SSR连锁群，并完成其染色体的初步定位。结合9 930黄瓜全基因组序列信息和115份核心种质重测序结果，利用Primer6.0 软件开发设计新标记，对初步定位区域进行标记加密，利用生物信息学的相关信息对定位区域进行候选基因分析。【结果】研究表明，黄瓜成熟瓜有网纹自交系 PI263079的有网纹性状是由显性单基因（H）控制的，有网纹对无网纹为显性。从2 112对SSR引物中筛选出255对在亲本间表现出多态性的引物，多态率为12.1%。利用亲本间具有多态性的引物对有网纹和无网纹各7个单株DNA进行分析，筛选获得了9对与H基因连锁的SSR标记，将H初步定位在黄瓜5号染色体（Chr.5）上，侧翼标记分别为SSR13006和CSWCT-17，遗传距离分别为3.6 cM 和8.2 cM。根据初步定位区域的序列信息，设计合成了97对新的SSR引物，其中4对引物在亲本间表现出多态，多态率为4.1%。利用这4对新的多态性SSR引物对亲本和F2群体的DNA 进行分析，最终构建了一张包含13个SSR标记的H分子标记连锁群，获得了与H最近的侧翼标记SSR13006和SSRH-90，遗传距离分别为3.6 cM 和1.7 cM。利用黄瓜全基因组测序提供的基因预测和注释结果，发现基因H所在区段的物理距离为297.7 kb，存在29个候选基因。根据前人研究结果，推测Csa5G591790是与成熟瓜网纹形成相关性较大的候选基因。【结论】黄瓜自交系PI263079的成熟瓜有网纹性状由显性单基因H控制，该基因位于黄瓜第5号染色体长臂的297.7 kb区段内，侧翼标记分别为SSR13006 和SSRH-90，遗传距离分别为3.6 cM 和1.7 cM。本研究为H 基因的精细定位和克隆奠定了良好基础，也为黄瓜成熟瓜网纹性状的分子标记辅助选择育种提供了理论参考。

露地栽培条件下百合的生长规律及种球繁殖技术

王莹1, 2, 3, 王良桂3, 黄成名4, 李玉帆1, 3, 袁素霞1, 刘春1, 明军1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1558-1566.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.012

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【目的】研究露地条件下2个类群百合的生长发育规律及其相应的种球繁殖栽培技术措施，为百合种球的高效、低成本、规模化种球生产以及景观栽培应用提供参考。【方法】本试验以卷丹（Lilium lancifolium）和Lilium ‘Yelloween’为材料，在对其进行物候期及形态发育的观测基础上，运用logistic方程和指数方程对株高和花蕾所实测数据进行曲线拟合，构建其生长发育模型，并研究摘蕾、行栽植方向及栽植密度等技术措施试验对种球重量和周径增加值的影响。【结果】卷丹所需活动积温达4 256℃，而‘Yelloween’所需积温仅为4 981.5℃。卷丹的植株高生长方程为：y=97.5949/(1+e^-(x-62.6822)/22.8819)；花蕾直径的生长方程为：y=0.1578e^(0.0358x)；花蕾长度生长方程为：y=90.2066/(1+e^-(x-117.1807)/8.7295)，均符合logistic曲线规律；‘Yelloween’的植株高生长方程为：y=70.3771/(1+e^-(x-19.1133)/9.5840)；花蕾直径的生长方程为：y=41.2215/(1+e^-(x-65.9236)/17.1028)；花蕾长度生长方程为：y=158.9531/(1+e^-(x-62.9011)/9.7562)，符合或近似于指数函数的增长模型。卷丹以不摘蕾效果最好，鳞茎鲜重均值为87.59g;‘Yelloween’开花当天摘蕾对种球生长效果最佳，鳞茎鲜重均值达89.71g；南北向栽植对株高和茎粗略有提高，但是差异并不显著；‘Yelloween’最佳种植密度为株行距10 cm×20 cm，产量可达26 936 kg/667m2，如果结合摘蕾结果，种球周径可较栽种前增加3个种球等级，均值达到18.93cm。【结论】2个百合品种的高生长以及卷丹花蕾直径的生长规律符合logistic曲线规律，‘Yelloween’花蕾直径符合或近似于指数函数的增长模型。卷丹以不摘蕾、‘Yelloween’以开花当天摘蕾种球的生长效果最佳；结合适宜的种植密度、行种植方向采用南北向，种球周径可增殖2—3个等级。

贮藏·保鲜·加工

糙米粉对小麦面团流变学及饼干品质特性的影响

汤晓智, 扈战强, 周剑敏, 方勇, 沈新春, 胡秋辉

中国农业科学. 2014, 47(8):  1567-1576.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.013

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【目的】研究糙米粉对小麦面团热机械学和动态流变学特性及对饼干品质感官特性的影响，为进一步应用糙米开发食品新产品提供依据。【方法】利用混合实验仪、动态流变仪和扫描电子显微镜分析糙米粉替代对于小麦面团热机械学、动态流变学特性和面团微观结构的影响，并结合饼干的烘焙制作分析糙米粉替代对饼干物理特性及感官品质的影响。【结果】混合实验仪结果表明糙米粉的添加造成了面团吸水率的提高；面团的形成时间、稳定时间则随着糙米粉的添加呈下降趋势，并且蛋白质弱化度不断提高。糙米粉的加入稀释了面粉中的面筋蛋白，破坏了面团的连续性，不易形成稳定的网状结构，从而导致面团形成时间和稳定时间下降，并且面团在机械力和加热的双重作用下蛋白质的弱化度不断增加。随着糙米粉替代比的升高，淀粉糊化温度降低，糊化后的峰值扭力、谷值扭力均下降，且淀粉回生的回生扭力（MSB）同样随着糙米粉替代比的增加而降低，主要由于淀粉分解程度增加而导致老化速度变慢；动态流变研究结果显示，添加糙米粉后，面团体系仍然为黏弹性体系；储能模量（G’）和损耗模量（G”）随糙米粉替代量的升高而升高，损耗角正切值tanδ则随着糙米粉的添加而呈降低的趋势，表明了混合体系中分子交联的程度有所增加，弹性比例增大；扫描电镜观察结果显示，添加10%的糙米粉的面团表面变得松散，且开始出现小的裂缝，淀粉球分布变得不均匀，可以观察到不规则形状的米淀粉颗粒，淀粉颗粒与面团表面的附着性明显降低；随着糙米粉替代比继续增加，面团表面裂纹褶皱明显增多加深，并且可以观察到大量的纤维素暴露在其表面，淀粉颗粒分布在其间。烘焙饼干的物理及感官特性研究结果显示，随着糙米粉的添加，饼干的宽度和膨胀比增加，厚度和硬度降低。饼干的硬度、口感、色泽、风味、质构及综合评分等指标均呈降低的趋势，尤其是色泽和风味降低的趋势更加明显，表明由于糠皮部分的存在，糙米糠层中高含量的纤维素及其复合物使糙米加工食品的口感依然较差，此外糠的不愉快气味及其较暗的色泽也使得糙米加工食品的色泽风味难以被接受。【结论】糙米粉的添加使面团更赋有弹性，但不利于面团的稳定性，糙米中糠层的不愉快气味及其较暗的色泽仍然是影响糙米加工食品接受度的关键因素。

畜牧·兽医·资源昆虫

Myostatin基因及其与动物双肌性状间关系的研究进展

王建起, 曹文广

中国农业科学. 2014, 47(8):  1577-1587.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.014

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肌肉生长抑制素（myostatin，MSTN）又称生长分化因子8（growth differentiation factor 8，GDF-8），属于转化生长因子β（transforming growth factor β，TGF-β）超家族成员，由McPherron等在1997年筛选小鼠肌肉cDNA文库时首次发现。目前已研究过的不同哺乳物种间的MSTN基因结构均含３个外显子和２个内含子，且成熟肽氨基酸序列的差异均在3个以内。MSTN在多个组织中表达，包括心肌、脂肪、胎盘、乳腺、子宫、嗅觉神经细胞、肝、脾、肺和肾等，主要在骨骼肌中高水平表达。MSTN的成熟包括由信号肽酶、前蛋白转化酶Furin和金属蛋白酶BMP-1/tolloid家族的酶解和加工，成熟的MSTN为同质二聚体化。MSTN的最显著作用是作为骨骼肌的强有力的负调控因子，可通过自分泌或旁分泌的方式激活TGF-β、p38 MAPK、ERK1/2、和JNK等信号途径及抑制IGF-AKT和Wnt信号途径，协同抑制成肌细胞的增殖和分化。MSTN基因敲除小鼠的肌肉重量显著增加而表现为双肌性状，并可通过增强肌肉再生和降低纤维化的方式提高肌肉愈伤能力；糖的消耗和糖摄入加强，且对胰岛素的敏感性加强；心脏增大且压力应激增强；脂肪重量减轻，脂肪发生受到抑制，且白色脂肪组织的黄化加强而能够促进生热作用；骨密度和骨矿物质含量增强，并可增加骨折骨痂的尺寸和强度而促进骨折的愈合。MSTN还可通过调控胎盘的建立和葡萄糖的摄入、调控子宫平滑肌细胞和内膜上皮细胞的增殖及乳腺的发育，参与雌性哺乳动物的生殖调控。自然发生的MSTN基因功能缺失型纯合突变也能够引起动物表现双肌性状，已知的这些突变包括牛的p.D273RfsX13(也称nt821(del11))、p.C313Y、p.F140X(也称nt419(del7ins10))、p.Q204X、p.E226X和p.E291X突变， 绵羊的c.960delG(也称p.K320NfsX39)和c.120insA（也称p.N40MfsX9）突变，狗的c.939-940delTG突变和人类的c.373+5G＞A突变；此外在绵羊中还存在一个靶向MSTN基因的miRNA功能获得型纯合突变c.2360G＞A(也称g.6223G＞A)也可引起双肌性状。双肌动物在19世纪初就已记载，不仅表现有更多的肌肉，而且有更少的骨骼和脂肪，然而双肌性状也会带来一些缺点，包括产奶率下降、雌性繁殖力下降、难产增加和幼畜死亡率增加，因此运用基因工程技术合理优化MSTN功能的发挥且又降低双肌性状副作用的方法来培育优质肉用家畜品种一直是研究热点。在牛中还存１个保守性错义突变p.F94L，并不会改变MSTN的功能，所以不会发生双肌表型的副作用，但可引起肌肉重量增加，并降低肌内和肌外的脂肪含量，且不会影响肉嫩度，因此目前p.F94L突变已较理想地用于肉牛的分子标记育种。本文综述了哺乳动物MSTN基因的结构、表达、信号转导、生理功能、突变体、双肌表型和在家畜育种中的最新研究进展，旨在为更深入理解哺乳动物MSTN作用机理及为肉用家畜品种的培育提供参考。

奶牛临床和亚临床酮病的血浆代谢组学研究

孙玲伟, 包凯, 李影, 李兰, 张洪友, 夏成, 吴凌

中国农业科学. 2014, 47(8):  1588-1599.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.015

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【目的】基于代谢组学的气相色谱(GC)/质谱(MS)联用技术分析临床酮病、亚临床酮病和健康的奶牛血浆代谢谱，观察奶牛体内代谢产物的变化，寻找内源性代谢分子标记物，用于发现奶牛临床和亚临床酮病的早期诊断及病情进展的特征生物标志物，并阐明该病发病机制。【方法】收集临床酮病奶牛血样24例，亚临床酮病奶牛33例，健康对照组奶牛23例，静脉采集试验奶牛血液，分离血浆，检测其β-羟丁酸、血糖等生化指标。将血浆样品预处理后，运用GC/MS联用技术检测各组奶牛血浆代谢产物，利用质谱数据库对其进行鉴定。采用主成分分析（principal component analysis, PCA）和偏最小二乘判别分析法（partial least squares discriminant analysis, PLS-DA）等多元统计方法对临床酮病组、亚临床酮病组和健康对照组奶牛检测数据进行模式识别分析。通过PLS-DA方法建立疾病诊断模型后，筛选潜在的疾病生物标记物。【结果】 以80例奶牛血浆样品为分析对象,研究建立了内源性代谢物谱的GC/MS分析方法，并利用NIST（2008）商业质谱数据库对检测到的代谢物进行快速鉴定，共检测出267个变量。将代谢组数据导入SIMCA-P软件进行主成分分析和偏最小二乘法判别分析,代谢组数据可将患病组与健康组分别聚类区分，并且寻找到组间种类无差别代谢物为40种。结果显示与对照组相比，临床和亚临床酮病的差异代谢物均为32个，临床酮病与亚临床酮病组相比有13个差异代谢物。通过查找KEGG数据库，对代谢物进行分析，这些代谢物主要与氨基酸代谢、脂肪代谢和碳水化合物代谢等能量代谢途径相关。【结论】基于代谢组学的GC/MS技术对酮病奶牛血浆进行检测，并结合多元统计分析，共在临床、亚临床酮病和健康组之间发现40种代谢物（主要为脂肪酸，氨基酸和碳水化合物等物质）。证明奶牛血浆样品的GC/MS代谢谱可以有效地对临床酮病组、亚临床酮病组与健康对照组进行区分。该结果也进一步证明了利用代谢组学技术，在一定程度上可以揭示奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展变化，而这些对组间分类有贡献的差异代谢物可能是奶牛酮病诊断的潜在代谢标记物和客观指标。通过研究可以发现奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展过程中，其血浆内的部分代谢物的代谢模式和代谢途径发生了改变。此外，新的潜在的代谢物也为奶牛酮病的诊断和预防提供了一定的新思路。

填饲期肥肝鹅脂肪沉积、血脂成分和脂类代谢酶的变化规律

王宝维1, 舒常平2, 葛文华1, 岳斌1, 张名爱1, 姜杨3

中国农业科学. 2014, 47(8):  1600-1610.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.016

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【目的】通过对不同填饲期肥肝鹅体内脂肪沉积、血脂成分和脂类代谢酶等指标的测定分析，探讨肥肝鹅脂肪代谢规律。【方法】选取同批孵化、相同饲养条件下育成的85日龄体重差异不显著（P＞0.05）的肝用型公鹅200只进行填饲，填饲期30 d。从预试期结束起，分别于填饲0、6、12、18、24、30 d取血、屠宰1次；每次随机选取30只体重相近的试验鹅，每只为1个重复，以填饲0 d作为对照。分别测定肝重、皮脂重、腹脂重、肠脂重、皮脂率、腹脂率、肠脂率、血脂成分和脂类代谢相关指标。所有试验鹅填饲同一种饲粮，填饲量定量一致。将经过筛选的玉米粒倒入水锅内，煮沸5—10 min后，捞出沥干，趁热加入1%鹅油、0.3%的食盐并充分拌匀，冷却后作为填饲饲粮；采用双人机械填饲方法。试验鹅采用地面圈养填饲，分栏饲养。【结果】①腹脂重、皮脂重、肠脂重随着填饲时间的延长而增加，填饲12—18 d腹脂、皮脂、肠脂、肥肝脂肪沉积增重最快，填饲30 d时皮脂重＞腹脂重＞肠脂重；②除了填饲6 d皮脂率与肥肝重呈显著负相关（r=-0.869）外，不同填饲期肥肝鹅腹脂重、皮脂重、肠脂重、腹脂率、皮脂率、肠脂率与肝脏重均呈极显著正相关（P＜0.01）。③填饲显著改变游离脂肪酸（non-estesterified fatty acid，NEFA）和载脂蛋白A（apolipoprotein- A，Apo-A）的含量；在整个填饲过程中，载脂蛋白B（apolipoprotein- B，Apo-B）的含量随着填饲时间的延长有下降的趋势，但各填饲阶段之间差异均不显著（P＞0.05）；随着填饲时间的延长，甘油三酯（Triglyceride，TG）、总胆固醇（total cholesterol，TC）、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein-cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C）和极低密度脂蛋白胆固醇（very low density lipoprotein-cholesterol，VLDL-C）的含量逐渐增加。④胆碱酯酶（cholinesterase，CHE）、脂肪酶（lipase，LPS）、脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL）和肝脂酶（lipoprotein lipase，HL）和总脂酶（LPL+HL）活性最大值分别出现在填饲18—24 d，并呈先升高后降低趋势。【结论】填饲显著改变肥肝鹅的机体脂肪组成；填饲能够显著改变肥肝鹅血脂成分含量，肝重与机体脂肪沉积均呈极显著正相关（P＜0.01）；填饲12—24 d是机体脂肪代谢最旺盛的时期，沉积量最多，肥肝增重最快。

家蚕空泡型ATP酶（V-ATPase）基因的基本信息及表达特征

王鑫, 李懿, 陈全梅, 衣启营, 谢康, 吴用, 赵萍

中国农业科学. 2014, 47(8):  1611-1621.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.017

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【目的】鉴定家蚕（Bombyx mori）中的空泡型ATP酶（vacuolar-type ATPase, V-ATP酶）A、B亚基的编码基因，并调查其在家蚕幼虫5龄第3天不同组织和上蔟时期丝腺不同区段的表达特征。【方法】利用生物信息学的方法鉴定家蚕的V-ATP酶A、B亚基的编码基因并在线预测V-ATP酶两个亚基所具有的结构域，采用软件将其分别与其他物种中V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列进行同源序列比对和进化树的构建，通过荧光定量PCR技术分析家蚕V-ATP酶A、B亚基的编码基因在5龄第3天家蚕各组织的表达情况。进一步利用向家蚕幼虫上蔟时期的气孔注射pH值指示剂溴酚蓝，对丝腺进行染色，通过颜色变化对丝腺不同区段的pH值进行调查。最后，采用荧光定量PCR对家蚕上蔟时期丝腺不同区段V-ATP酶A、B亚基编码基因的表达情况进行分析。【结果】获得了家蚕V-ATP酶A、B亚基的编码基因BGIBMGA008295(GenBank登录号NM_001098359.1)和BGIBMGA002241(GenBank登录号NM_001098358.1)。结构域预测发现这两个亚基均具有3个非常保守的结构域，分别为位于N端的β筒结构域、序列中部的核苷酸结合结构域和C端结构域。将这两个基因编码的V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列与其他物种V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列进行同源性比对和进化树的构建，同源比对结果发现不同物种中V-ATP酶A、B亚基的氨基酸相似度为90%，保守结构域间相似度高达95%以上，说明不同物种间V-ATP酶A、B亚基高度保守。进化树显示家蚕V-ATP酶A、B亚基与同属于鳞翅目的其他昆虫的V-ATP酶A、B亚基亲缘关系较近。5龄第3天家蚕各组织中V-ATP酶A、B亚基编码基因的荧光定量PCR结果显示，这两个基因主要在中肠、脂肪体、生殖腺和丝腺中表达。使用溴酚蓝染色的方法分析上蔟期丝腺不同区段的pH情况，结果显示家蚕后部丝腺、中部丝腺后区和中区为中性或碱性环境，中部丝腺前区pH急剧下降到酸性环境，前部丝腺也为酸性环境。进一步对V-ATP酶A、B亚基编码基因在上蔟期丝腺不同区段进行表达情况分析，发现V-ATP酶A、B亚基基因在前部丝腺和中部丝腺前区高量表达，推测V-ATP酶可能与这两个区域低pH环境的产生和维持相关。【结论】明确了V-ATP酶在家蚕各组织的表达情况，V-ATP酶可能与中部丝腺前区和前部丝腺腺腔的酸化相关，这为进一步研究V-ATP酶的生理功能提供了理论依据。

研究简报

橡胶树转录因子HbERF1的克隆与功能分析

安泽伟1, 谢黎黎1, 2, 王其同1, 李雅超1, 程汉1, 胡彦师1, 黄华孙1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1622-1633.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.018

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【目的】克隆橡胶树转录因子HbERF1，分析其在橡胶树中响应非生物胁迫的表达模式，并通过在拟南芥中过表达鉴定其生物学功能，为橡胶树抗逆育种提供基因储备。【方法】利用RACE技术从巴西橡胶树中克隆到HbERF1全长序列，通过qRT-PCR技术分析其在非生物胁迫下的时空表达特性；通过农杆菌介导法转化拟南芥，利用Southern杂交和qRT-PCR技术对过表达植株进行鉴定，并分析过表达植株在干旱、高盐和PEG等胁迫条件下的表型及相关基因的表达特性，验证HbERF1的生物学功能。【结果】橡胶树转录因子HbERF1没有内含子，GenBank登录号为JQ914647，cDNA序列全长为1 178 bp，包括62 bp的5'非编码区、474 bp的3'非编码区和642 bp的开放阅读框。开放阅读框编码一条213个氨基酸组成的多肽，该蛋白具有一个保守的AP2结构域和一个EAR基序。系统进化分析表明，HbERF1属于AP2/ERF家族中ERF亚族的B-1类，与蓖麻RcERF、杨树PtERF46、拟南芥AtERF4的一致性最高，分别为72%、62%和61%。qRT-PCR分析表明，HbERF1在橡胶树叶片和树皮中均能响应高盐、干旱和PEG胁迫，基因的表达在叶片中受ABA、MeJA的抑制，而在树皮中则受ABA、MeJA和SA的抑制。在高盐和PEG胁迫下，叶片中的HbERF1在处理前期（≤8 h）表达水平都低于对照，而树皮中的HbERF1在胁迫4 h时就受到强烈诱导。在干旱胁迫下，随着干旱程度的增加，HbERF1在叶片和树皮中表达水平持续增加，且在树皮中的表达要高于叶片中的表达。HbERF1的过表达提高了拟南芥的抗旱性、耐盐性和耐PEG胁迫的能力，并抑制了乙烯受体基因AtETR1和AtERS1的表达。在过表达植株中，AtETR1和AtERS1的表达水平分别比野生型中的降低了19倍和9倍，差异极显著（P＜0.01）。在高盐胁迫下，过表达植株中AtRD22和AtRD29A的表达水平持续上升，且上调幅度高于WT，分别为对照的115倍和100倍；在20% PEG胁迫下，AtRD22和AtRD29A的表达都受到诱导。用300 mmol•L-1NaCl浇灌拟南芥，处理15 d后，野生型拟南芥的叶片几乎全部萎蔫白化，而过表达株系S1仅有少数叶片萎蔫白化。用20% PEG6000水溶液浇灌拟南芥，处理15 d后，过表达株系S1生长正常，已进入生殖生长，而野生型植株仍保持在营养生长阶段，生殖生长被延迟，且部分叶片出现脱水现象。停止浇水2周后，野生型拟南芥植株叶片枯萎程度高于过表达植株，复水1周后野生型植株的存活率仅为35.0%，而过表达植株的存活率则高达95.0%。【结论】HbERF1参与了橡胶树的ABA、JA、SA和ETH信号途径，是ETH信号的正调控因子，对提高橡胶树的耐旱性具有积极作用。

磁化水在盐渍化土壤中的入渗和淋洗效应

张瑞喜1, 王卫兵2, 褚贵新1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1634-1641.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.019

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【目的】土壤盐渍化是影响干旱区绿洲农业生产的主要障碍因素，磁化水灌溉改良土壤可以追溯到20世纪60年代。在室内土柱模拟及田间膜下滴灌条件下对比研究不同磁处理水灌溉对土壤水分入渗及淋盐作用的影响，旨在提出一种高效降低土壤盐分的新技术。【方法】采用室内土柱模拟和田间小区滴灌相结合的试验方法，土柱模拟试验磁感应强度设4个处理：分别为0、100、300和500 mT，采用由上向下入渗，入渗至整个土柱2/3处停水、取样，研究不同磁感应强度处理的水对土壤入渗、土壤剖面含水量及盐分运移的影响，小区试验分别为普通水滴灌（CK）、磁化水滴灌(T)，磁感应强度为300 mT，试验在测坑内完成，测坑面积6.67 m2，研究滴灌条件下磁化水灌溉对土壤水分渗漏及盐分分布的规律。【结果】土柱试验结果表明，磁化水可加快土壤水分入渗，与对照组相比，300 mT磁处理水可显著提高土壤湿润锋运移速度。在入渗时间为360 min时，0 mT和300 mT的湿润锋深度分别为17.0和18.5 cm；磁化水可加速土壤盐分向下运动，入渗结束后0 mT和300 mT处理在土层28 cm处的电导率值分别为10.9和12.7 mS•cm-1，Cl-含量分别是17.95和25.04 g•kg-1，Na+含量分别是4.61和5.55 g•kg-1，300 mT处理较对照（0 mT）分别增加了16.5%、39.5%和20.4 %。小区试验结果表明磁化水灌溉可显著提高土壤水分渗漏量，CK、300 mT处理（T）第一次承接的土壤渗漏液重量分别为18.8和21.9 kg，磁化水处理较对照处理增加16.5%。灌水结束后，0—100 cm土层的土壤脱盐率总体表现为磁化水处理大于对照处理，但各层脱盐率有所差别。对照和处理土壤表层0—20 cm脱盐率分别为13.8 %和23.2 %，深层土壤80—100 cm脱盐率为11.6%和29.8%。【结论】磁化水灌溉可加速土壤水分的向下运动，加快土壤盐分向下运移，表明磁化水灌溉有利于将更多的盐分淋洗出土体，300 mT磁处理效果最佳。磁化水滴灌为改良盐渍化土壤提供了一种操作简便快速、低投入与高效的方法，为在新疆大面积盐渍化土壤上应用提供了理论依据和技术支撑。

退耕植茶对川西低山丘陵区土壤有机碳库的影响

李玮, 郑子成, 李廷轩, 王永东

中国农业科学. 2014, 47(8):  1642-1651.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.020

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【目的】土壤有机碳库能够有效地表征土壤的固碳容量，研究川西低山丘陵典型退耕植茶区土壤有机碳库的变化对认识退耕植茶地在生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】以雅安市名山区中峰乡不同退耕年限的茶园（2—3年、9—10年、16—17年）为研究对象，选取邻近耕地为对照，分析退耕植茶对土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳质量分数、密度的影响，并对土壤碳库管理指数进行计算，分析土壤有机碳库、碳库管理指数与退耕年限的关系。【结果】退耕植茶地土壤总有机碳质量分数呈先降低后升高的趋势，与对照相比，退耕植茶16年后，0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土层有机碳质量分数分别增加了5.67%、5.67%和0.78%，土壤总有机碳密度亦在该年限显著增加。退耕植茶地土壤活性有机碳质量分数显著增加，平均增幅是总有机碳的23倍，土壤活性有机碳密度在0—40 cm土层的增幅表现为退耕植茶16—17年（平均182.26%）＞9—10年（平均177.74%）＞2—3年（平均132.74%）。0—10 cm和0—20 cm土层土壤活性有机碳密度分别占0—40 cm剖面的30%和50%以上。退耕植茶地土壤非活性有机碳质量分数及密度的变化趋势与总有机碳较为一致。与对照相比，退耕植茶2—3年土壤活性有机碳有效率最高，且表现出一定的表聚现象，但差异不显著，表明活性有机碳的有效率对土层的变化不敏感。随着退耕植茶年限的延长，土壤碳库管理指数先下降后上升，但均显著高于对照，且在退耕植茶16—17年达到最大值。0—10 cm和20—40 cm土层土壤碳库管理指数较大，说明表层和深层碳库均具有一定的固碳效应，且退耕植茶对表层碳库的影响尤为明显。【结论】随着退耕植茶年限的延长，土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳的质量分数均有所增加。退耕植茶16年后，土壤0—40 cm剖面上总有机碳、活性有机碳及非活性有机碳密度均显著高于对照，0—10 cm土层有机碳累积效果最佳。土壤活性有机碳的有效率在退耕植茶后显著增加，碳库管理指数在退耕植茶16—17年0—10 cm土层上最高，表明退耕植茶工程增强了土壤的碳汇效应，土壤质量向着良性方向发展。

密花胡颓子果实主要类胡萝卜素组分及含量分析

胡海涛1, 金晓琴1, 成龙平1, 杨莉1, 陈建华1, 番汝昌2, 杨玲1

中国农业科学. 2014, 47(8):  1652-1656.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.08.021

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【目的】胡颓子属植物牛奶子果实大量积累番茄红素，高达番茄的17倍，而该属中果实大、口感好的密花胡颓子果实中主要类胡萝卜素组分及含量尚不清楚。研究利用高效液相色谱法检测德甜密花胡颓子1号和2号2个品种的成熟果实中主要类胡萝卜素组分及含量。【方法】以甲醇∶氯仿=1∶2（v/v）提取果实中类胡萝卜素，高效液相色谱法（Agilent 1260）进行类胡萝卜素定性定量分析。色谱条件：YMC C30分析色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相为A（100％甲醇）、B（含0.2％乙酸铵的80％甲醇）和C（甲基叔丁基醚），采用梯度洗脱，洗脱程序为0—6 min由95％A+5％B组成，7 min时梯度改变为80％A+5％B+15％C，12—32 min梯度改变为30％A+5％B+65％C，48—50 min梯度改变为95％A+5％B，维持该浓度至分析结束（60 min），流速为1 mL•min-1，柱温25℃，进样量20 μL，检测波长450 nm。【结果】德甜密花胡颓子1号和2号2个品种的成熟果实均积累了大量的番茄红素和β-胡萝卜素，品种间的积累量存在差异。其中德甜密花胡颓子1号果实中β-胡萝卜素积累量达（231.84±16.00）µg•g-1DW，是目前已报道植物中β-胡萝卜素含量高的物种之一；德甜密花胡颓子2号品种果实中的番茄红素含量高达（1 054.10±29.19）µg•g-1DW，是番茄果实（150 µg•g-1DW）的7倍。【结论】密花胡颓子果实中高积累番茄红素和β-胡萝卜素，是继牛奶子之后，在胡颓子属中发现的又一高积累特异类胡萝卜素的野生植物资源，为今后研究果实高积累番茄红素和β-胡萝卜素的分子机理提供了理想的研究材料。