Please wait a minute...
广告服务

当期目录

    2020年 第53卷 第4期 刊出日期:2020-02-16
      
    目录
    目录
    中国农业科学. 2020, 53(4):  0. 
    摘要 ( )   PDF (319KB) ( )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    水稻根系盐胁迫响应miRNA和tRF的鉴定
    孟淑君,张雪海,王琪月,张稳,黄力,丁冬,汤继华
    中国农业科学. 2020, 53(4):  669-682.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.001
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (995KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】水稻(Oryza sativa L.)是中国最重要的粮食作物,也是盐胁迫敏感作物。研究水稻盐胁迫响应基因表达,发掘水稻耐盐基因对水稻抵御盐胁迫的分子机制及解析其调控网络,为培育耐盐水稻品种奠定基础。【方法】以水稻品种日本晴种子为试验材料,在1/2MS培养基培养条件下对其进行盐处理(150 mmol·L-1 NaCl),对盐处理和非盐处理21 d的根系进行小分子量RNA组学测序。通过生物信息学分析,以log2 Fold Change(log2FC)>1或<-1为筛选条件,寻找在盐胁迫和非盐胁迫条件下差异表达的miRNA和tRF(tRNA-derived RNA fragments),分析其靶基因,并通过实时荧光定量PCR对测序结果及靶基因进行验证。【结果】以至少一组数据RPM(Reads Per Million reads)>500和log2FC>1或<-1为筛选条件,共得到31个差异表达miRNA,其中8个为盐胁迫诱导miRNA,23个为盐胁迫抑制miRNA,这些差异表达miRNA属于12个miRNA家族,其中8个miRNA家族在拟南芥、玉米和小麦等物种中也被报道为盐胁迫信号响应miRNA,包括盐胁迫抑制的osa-miR397、osa-miR396、osa-miR156、osa-miR167、osa-miR1432和盐胁迫诱导的osa-miR159、osa-miR168、osa-miR164。其余4个miRNA家族osa-miR1882、osa-miR1876、osa-miR1423和osa-miR5077尚未见与盐胁迫相关的报道。通过靶基因预测,得到这31个差异表达miRNA的靶基因共162个。此外,盐处理后,水稻根系产生的34—38nt tRF数量显著多于非盐处理材料,说明tRF的产生并非随机,而是通过某种特定机制响应高盐信号,诱发tRNA特异性加工而产生。以RPM>50和log2FC>1或<-1为筛选条件,检测到盐胁迫诱导的5'端tRF 3个,3'端tRF 3个,这些tRF由6个tRNA加工产生。推测这些差异tRF是潜在的水稻盐胁迫响应tRF。【结论】共检测到12种水稻根系中盐胁迫响应miRNA,其靶基因多为转录因子编码基因,推测其通过对其靶基因转录因子的转录后调控参与了盐胁迫响应的表达调控。其中8个水稻盐胁迫响应miRNA家族是不同物种间保守的通用盐胁迫响应miRNA。另外,从转录组水平挖掘出水稻盐胁迫响应tRF,并鉴定了6个盐胁迫诱导表达的tRF。

    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学683
    夏大豆重组自交系群体遗传图谱构建及开花期QTL分析
    曹永策,李曙光,张新草,孔杰杰,赵团结
    中国农业科学. 2020, 53(4):  683-694.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.002
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (475KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【背景】开花期是大豆重要的生育期性状,不仅决定了大豆品种的适种范围,而且对大豆的产量和品质有重要影响。江淮地区是中国重要的大豆产区,目前对该地区夏大豆开花期性状遗传基础研究相对较少。【目的】利用2个夏大豆材料杂交衍生的重组自交系群体对开花期进行QTL定位,为分子标记辅助选择育种和基因克隆提供依据。【方法】以科丰35(KF35)和南农1138-2(NN1138-2)为亲本,构建了含91个家系(F2:8)的重组自交系群体(NJK3N-RIL),在6个环境下调查开花期性状数据。利用限制位点相关DNA测序(restriction-site associated DNA sequencing,RAD-seq)技术对群体亲本及家系材料进行SNP标记分型,并利用窗口滑动法进行bin标记划分。利用bin标记构建该群体的遗传图谱,结合多年多点的表型数据,使用QTL Network 2.2软件中的基于混合线性模型的复合区间作图法(mixed-model based composite interval mapping,MCIM)和Windows QTL Cartographer V2.5_011软件中的复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)对开花期性状进行QTL分析。【结果】在大豆全基因组范围内共获得36 778个高质量SNP标记,被划分为1 733个bin标记。利用1 733个bin标记构建了一张覆盖大豆20条染色体遗传图谱,图谱长度为2 362.4 cM,标记间平均遗传距离为1.4 cM。利用MCIM法共检测到9个控制开花期的加性QTL、2对上位性QTL和1个环境互作QTL,3种效应累积贡献率分别为63.9%、4.6%和2.1%。利用CIM法共检测到10个控制开花期的QTL,其中qFT-8-1qFT-11-1qFT-15-1qFT-16-1能在3个及以上环境检测到。综合2种分析方法,共检测到12个开花期QTL,其中qFT-8-1qFT-11-1qFT-15-1qFT-16-1qFT-16-2qFT-20-1qFT-20-2等能够被2种方法检测到。同时qFT-5-1qFT-8-1qFT-8-2qFT-13-1qFT-15-1qFT-20-2等是本研究新检测到的开花期QTL。【结论】夏大豆开花期遗传构成复杂,但加性QTL效应占绝对优势,上位性互作及环境互作效应对开花期影响较小。qFT-8-1qFT-11-1qFT-15-1qFT-16-1能够被2种方法在多个环境中检测到,是NJK3N-RIL群体中控制开花期的重要位点。

    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    基于RNA-seq数据的栽培种花生SSR位点鉴定和标记开发
    徐志军,赵胜,徐磊,胡小文,安东升,刘洋
    中国农业科学. 2020, 53(4):  695-706.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.003
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1851KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】鉴定花生RNA-seq数据中的SSR位点,明确转录组中SSR位点的分布和结构特点,开发与花生基因相关联的SSR标记,为花生重要功能基因的挖掘、等位变异研究和分子标记辅助育种奠定基础。【方法】根据栽培种花生全生育期中22种不同类型的组织RNA-Seq数据,使用MISA软件分析SSR位点分布及特征,采用Primer 3设计基因关联的SSR引物,并利用电子PCR软件对引物的质量进行检测,随机合成38对引物,进行多态性检测。【结果】从52 280条转录本中共鉴定19 143个SSR位点,分布于14 084条转录本,发生频率为26.94%。重复单元类型为单核苷酸—五核苷酸,以单核苷酸和三核苷酸为重复单元的SSR位点数最多,分别占位点总数的39.24%和38.40%。各重复单元优势基序类型分别为A/T、AG/CT、AAG/CTT、AAAG/CTTT和AACAC/GTGTT,占所在重复单元中的比例分别为97.62%、72.01%、30.96%、24.59%和16.67%。重复单元的重复次数为5—47次,单个SSR位点的长度的分布范围为10—47 bp,基序长度主要集中在10—14 bp;复合SSR位点的长度范围为21—249 bp,以31—40 bp为主。鉴定的SSR位点中共有13 477个SSR位点可以进行引物设计,其中5 020条转录本序列对应到特定的基因,共包含5 859个可进行引物设计的SSR位点,这些SSR位点在A基因组和B基因组共20条染色体上不均匀分布,其中B03染色体上SSR位点最多,为484个。对特定基因SSR引物进行电子PCR检测,在A.duranensisA.ipaensisA.hypogaea基因组中有效扩增位点分别为4 468、4 929和10 188个,有效引物数分别为3 968(67.74%)、4 232(72.25%)和5 174(88.33%)对,在A. hypogaea基因组中,SSR引物扩增位点主要以2个位点为主,其中,有1 477对引物单位点扩增。根据SSR引物扩增位点在栽培种花生基因组中的位置信息绘制了SSR位点的物理图谱。在38对SSR引物中,共有35对(92.1%)SSR引物可以扩增出清晰的条带,其中,有11对(28.9%)SSR引物在2个品种间扩增出差异条带。【结论】鉴定了13 477个可进行标记开发的SSR位点,开发、检测了5 859个基因相关SSR标记,在栽培种花生基因组中具有较高的扩增效率,并构建了基因相关SSR位点的物理图谱。

    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    中国再生稻的产量差及影响因素
    曹玉贤,朱建强,侯俊
    中国农业科学. 2020, 53(4):  707-719.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.004
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (512KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】阐明再生稻的产量差及影响因素,为揭示其生产潜力和制定高产高效栽培措施提供科学依据。【方法】从中国知网和Web of Science两个数据库,分别以“再生稻产量、品种、施肥、种植密度、留桩高度、种植方式和收割方式”和“ratoon rice,variety,fertilizer and China”为关键词检索,共收集目标文献119篇。总结再生稻头季、再生季和两季总的产量潜力和产量差,通过分析品种、施肥、种植密度、留桩高度、种植方式和收割方式对再生稻产量的影响,阐明再生稻产量差的影响因素及缩小产量差的途径。【结果】当前我国再生稻头季、再生季和两季总的产量潜力分别为11.65、6.90和17.10 t·hm -2,总样本平均产量仅分别实现了产量潜力的71%、53%和68%。籼稻和杂交稻的再生稻产量分别比粳稻和常规稻增产24%—19%和18%—8%;头季的最优施肥量约为N 168 kg·hm -2,P2O5 123 kg·hm -2,K2O 124 kg·hm -2;再生季的最优施肥量约为N 145 kg·hm -2,P2O5 50 kg·hm -2,K2O 200 kg·hm -2。再生稻头季的适宜种植密度为22.4—29.1万穴/hm 2;适宜留桩高度为40—50 cm;手栽种植利于再生季产量的提高因而总产量也最大;人工收割比机械收割的再生季产量高12%,虽然机种机收会减少产量,但差异不显著。【结论】我国再生稻头季、再生季及两季总产量的增产潜力分别为3.38、3.27和5.41 t·hm -2。合适的品种、肥料管理、种植密度、留桩高度、种植和收割方式可以缩小产量差,其中品种以籼稻和杂交稻为主;优化施肥量可以使头季和再生季分别增产9%和22%,优化种植密度则分别增产8%和17%;适宜的留桩高度为40—50 cm;机种机收更符合轻简化现代农业的需求。

    青藏高原高寒区青稞光温生产潜力和产量差时空分布特征及其对气候变化的响应
    弓开元,何亮,邬定荣,吕昌河,李俊,周文彬,杜军,于强
    中国农业科学. 2020, 53(4):  720-733.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.005
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1596KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】探讨有气象数据记录以来1977—2017年青藏高原青稞生长季内气候变化,以及对青稞光温生产潜力和产量差的影响。【方法】基于青藏高原农气资料,校正DSSAT-CERES-barley模型,模拟过去40年间青藏高原青稞生育期长度及光温生产潜力,并结合实际统计产量计算产量差,通过数理方法解析气候变化对其影响情况。【结果】(1)青藏高原多数站点过去40年间青稞生长季内温度、降水呈显著上升趋势,太阳辐射量呈下降趋势,且林芝站达到显著水平,与增湿相比增温趋势更加明显;(2)在播期和品种不变的情况下,过去40年青稞生育期长度显著缩短,引起不同站点下降的主要气候因子不同,高海拔站点主要由平均最高气温升高所致,低海拔站点主要由生育期内平均温度升高导致有效积温增加所致;(3)青藏高原青稞光温生产潜力受海拔影响,3 500 m左右的高海拔站点光温生产潜力高且稳定,如山南站平均光温生产潜力最高可达12 000 kg·hm -2。3 000 m左右的低海拔站点光温生产潜力低,平均在6 000 kg·hm -2,且易受气候变化影响,高海拔站点光温生产潜力对太阳辐射更敏感;(4)青藏高原在过去30年间由于实际产量增加,导致绝对和相对产量差都呈减小趋势,平均相对产量差由58.2%缩小至34.5%,但缩小幅度放缓,2007—2017年拉萨和日喀则站点平均相对产量差最低,小于25%。【结论】青藏高原不同站点光温生产潜力差异较大,高海拔站点青稞光温生产潜力显著高于低海拔站点,过去40年气候变化导致低海拔站点光温生产潜力波动大,而高海拔站点较为稳定。由于品种改良和栽培管理水平提高,过去30年青藏高原产量差逐渐缩小,但除拉萨和日喀则外,其他站点产量差仍较大,未来有较高的增产潜力。

    不同覆盖方式对旱作马铃薯生长及土壤水热特征的影响
    普雪可,吴春花,勉有明,苗芳芳,侯贤清,李荣
    中国农业科学. 2020, 53(4):  734-747.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.006
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (643KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】探讨不同覆盖方式对西北旱作区农田土壤水热和马铃薯生长的影响。【方法】2015—2016年连续2年设置沟垄地膜全覆盖(DD)、沟垄地膜半覆盖(DB)和沟垄二元覆盖(DJ)3种覆盖方式大田试验,以平作不覆盖为对照(CK),研究不同覆盖方式下土壤水温变异特征及对马铃薯生长及块茎形成的影响。【结果】覆盖处理全生育期0—200 cm土层土壤含水量均高于CK,DJ处理在播后70—90 d土壤保水效果最佳。覆盖能降低0—200 cm土层土壤水分变异系数,以DJ处理的土壤水分垂直稳定性最强。与CK相比,DD处理在播后30—50 d的0—15 cm土层土壤增温效果显著,而DJ处理在全生育期0—25 cm土层土壤温度表现“降温和增温双重效应”。各覆盖处理能降低0—25 cm土层土壤温度变异系数,以DJ处理最小,其土壤温度垂直稳定性最强。覆盖能提高马铃薯出苗率和影响出苗天数,其中DD处理平均出苗天数较CK提前4.5 d,而DJ处理推迟3.5 d。马铃薯生育期生物量累积动态变化符合Logistic生长模型,以DJ处理生物量理论值和生长速率最大,快速生长持续期最长。通过主成分分析发现,除马铃薯生物量、单株薯数及亩株数等因素外,土壤水分对马铃薯生长的影响高于土壤温度,是限制马铃薯高产的重要因子。【结论】沟垄二元覆盖(DJ)能改善土壤水温状况,维持相对稳定的土壤水热环境,利于马铃薯生长和块茎产量的提高。

    植物保护
    103份小麦品种(系)抗条锈性和遗传多样性评价及基因检测
    徐默然,蔺瑞明,王凤涛,冯晶,徐世昌
    中国农业科学. 2020, 53(4):  748-760.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.007
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2678KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】了解小麦品种(系)对条锈病的抗性水平及遗传多样性,掌握条锈病抗性基因的利用情况,为培育和合理利用优良小麦抗条锈病新品种提供理论依据。【方法】选用小麦条锈病流行生理小种CYR32、CYR33和CYR34对103份小麦品种(系)进行苗期抗条锈病分小种鉴定、成株期抗CYR32鉴定,并利用SSR分子标记对其进行遗传多样性分析,进而利用已知小麦抗条锈病基因Yr5Yr9Yr10Yr15Yr18Yr26的分子标记进行抗条锈病基因检测。【结果】苗期抗性鉴定表明,103份小麦品种(系)对生理小种CYR32表现为抗病的有20份,占供试材料的19.42%;有34份品种(系)对CYR33表现为抗病,占供试材料的33.01%;36份品种(系)对CYR34表现为抗病,占供试材料的34.95%;仅有郑6辐、宁麦3号、老兰麦、京411、京作278、扬麦158共6个品种对生理小种CYR32、CYR33和CYR34均表现抗病。成株期对CYR32抗性鉴定表明郑州021等55份材料表现为成株期抗性,占供试材料的53.40%。遗传多样性分析表明,103份小麦品种(系)的遗传相似系数变异范围为0.50—0.93,平均值为0.66。103份小麦品种(系)聚类分析可分为3大类,第Ⅰ类包含4个品种,分别为花培112-2、尤皮2号、鲁沾1号和Elkhart;第Ⅱ类包含43个品种(系),其中来自于同一地区的品种(系)或含系谱来源相同的品种(系)聚在一类,说明小麦品种之间的亲缘关系与品种来源有很大的关系;第Ⅲ大类中具有相同系谱的品种(系)都聚在一个亚类,表明同一地区小麦生产品种选育过程中多数使用了相同或亲缘关系相近的材料,导致小麦育成品种之间遗传关系相近。已知抗病基因检测到含有Yr9Yr10Yr18Yr26特征带的品种(系)分别有15、8、19和1份,未检测到含有Yr5和Yr15阳性条带的品种(系)。【结论】供试小麦品种(系)苗期的抗性水平较低,郑6辐、宁麦3号、老兰麦、京411、京作278、扬麦158这6份品种可能含有未知全生育期抗病基因,适用于品种轮换种植防控小麦条锈病;成株期抗性较好,抗性基因检测Yr18使用频率较高。因此,小麦育种工作应充分利用优质已知抗性基因资源,发掘新抗性材料,培育多基因聚合的持久抗性品种。

    HIGS-SsCCS转基因拟南芥的菌核病抗性鉴定
    柴亚茹,丁一娟,周思钰,杨文静,闫宝琴,远俊虎,钱伟
    中国农业科学. 2020, 53(4):  761-770.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.008
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1537KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】菌核病是由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的一类真菌病害,核盘菌寄主范围广泛,严重危害多种作物的品质。本研究利用寄主诱导基因沉默(HIGS)的方法在寄主中诱导核盘菌致病相关基因的沉默从而增强寄主的菌核病抗性,为菌核病抗病育种提供新的思路。【方法】铜锌超氧化物歧化酶是一种重要的抗氧化剂,以核盘菌铜锌超氧化物歧化酶铜伴侣基因(copper chaperone for copper/zinc superoxide dismutase,SsCCS)为靶基因,通过生物信息学分析该基因的结构特点,并利用MEGA6.0软件构建系统发育树;通过分别比对拟南芥及核盘菌基因组,选择特异的干扰片段进行扩增;采用农杆菌介导的浸花序法,将HIGS载体转入拟南芥Col-0,通过DNA鉴定以及标记筛选出稳定的HIGS-CCS转基因拟南芥;选取4—5周龄的HIGS-CCS转基因拟南芥植株叶片接种核盘菌野生菌株1980,于接种24 h后统计病斑面积,分析转基因株系的菌核病抗性;通过qRT-PCR分析核盘菌侵染转基因植株过程中SsCCS的表达情况;同时在接种6、12、24 h后利用DAB染色的方法检测转基因植株与核盘菌互作过程中H2O2的积累。【结果】生物信息学分析结果表明,SsCCS(SS1G_00102)全长为1 010 bp,编码序列长759 bp,共编码253个氨基酸,该蛋白分子质量为27 176.96 Da,等电点(PI)为5.04,与灰霉病菌BcCCS(EDN25358)亲缘关系最近,氨基酸同源性达到87%,与拟南芥AtCCS(AT1G12520.1)亲缘关系较远;通过与核盘菌以及拟南芥基因组比对,选择314 bp特异干扰片段,成功构建SsCCS的HIGS表达载体,转化拟南芥。T1及T2代转基因拟南芥接种核盘菌24 h后的病斑面积均小于野生型拟南芥。从T2代中获得3个稳定表达的T3代HIGS-CCS转基因拟南芥株系:HIGS-CCS-5、HIGS-CCS-8、HIGS-CCS-13;与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥在接种核盘菌24 h后,病斑面积显著减小46%—61%;qRT-PCR结果显示核盘菌在侵染转基因植株过程中,SsCCS的表达量显著低于侵染野生型拟南芥。DAB染色结果表明,在侵染过程中,转基因拟南芥植株中H2O2的积累明显少于野生型拟南芥,ROS水平降低。【结论】利用HIGS方法在拟南芥中干扰核盘菌SsCCS的表达能够显著提高拟南芥的抗病性,研究结果为油菜等农作物菌核病抗病改良提供了参考。

    烟草Hsc70-2的克隆及对马铃薯Y病毒侵染烟草的促进作用
    龚明月,段啸天,余婷婷,王杰,申莉莉,李莹,刘明宏,李永亮,吕洪坤,章松柏,杨金广
    中国农业科学. 2020, 53(4):  771-781.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.009
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5763KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)是危害烟草、马铃薯、番茄、辣椒等主要农作物的重要病毒,给农业生产带来巨大损失。论文旨在克隆Hsc70-2蛋白在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中的基因序列并分析其生物学信息,研究NbHsc70-2蛋白对PVY侵染烟草的影响,为进一步解析PVY的侵染机制提供理论依据。【方法】以本氏烟为材料,克隆NbHsc70-2蛋白的基因编码序列(coding sequence,CDS),利用MEGA 6.0 进行多序列比对并构建系统进化树;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析NbHsc70-2在本氏烟各组织中的表达水平;采用在线软件BaCeILo和SignalP 4.0对NbHsc70-2进行生物信息学分析;构建NbHsc70-2-RFP融合蛋白确定该蛋白的亚细胞定位;研究PVY处理对本氏烟叶片中NbHsc70-2的影响;利用激光共聚焦观察PVY-GFP处理对NbHsc70-2-RFP定位的影响;构建NbHsc70-2 VIGS沉默体系及瞬时表达载体,采用qRT-PCR比较NbHsc70-2在沉默/过表达后对PVY表达的影响。【结果】NbHsc70-2编码649个氨基酸,系统进化树分析表明,NbHsc70-2与普通烟NaHsc70-2序列相似性最高,亲缘关系最近,属于热激蛋白家族,C端具有热激蛋白家族的高度保守基序结构;qRT-PCR分析表明,NbHsc70-2在叶中表达量最高,在根和茎中的表达量较低;BaCeILo预测及激光共聚焦显微镜观察均显示NbHsc70-2定位在细胞质中,并且PVY-GFP侵染本氏烟后NbHsc70-2-RFP部分转移至细胞核,与PVY-GFP共定位在细胞质及细胞核中;将NbHsc70-2基因沉默载体pTRV::NbHsc70-2导入本氏烟中7 d后相比于对照组,沉默组出现心叶皱缩及矮化现象;接种PVY-GFP 7 d后通过手持紫外灯观察到沉默组中无明显绿色荧光出现,而对照组中PVY-GFP系统侵染使得非接种叶片呈现荧光现象,沉默组荧光点数约为对照组28%;接种PVY后,利用qRT-PCR检测沉默NbHsc70-2后1、3、5 d的PVY CP基因积累量,结果表明沉默NbHsc70-2后PVY CP基因积累量下降,其中3 d和5 d与对照相比差异显著,基因表达水平分别为对照的14%和0.004%;将NbHsc70-2过表达载体pEarleyGate100::GWC::NbHsc70-2与PVY同时导入本氏烟后,结果表明相比于对照组,过表达组48 h和72 h 其PVY CP基因积累量显著上升,基因表达水平分别为对照组的2.31、2.56倍。【结论】PVY侵染会引起NbHsc70-2表达量上升;NbHsc70-2是PVY侵染本氏烟重要的组成成分,沉默该基因显著抑制PVY的表达,过表达NbHsc70-2则显著提高PVY的表达,即NbHsc70-2的表达水平与PVY复制呈正相关,NbHsc70-2蛋白促进PVY对烟草的侵染。

    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响
    王士超,闫志浩,王瑾瑜,槐圣昌,武红亮,邢婷婷,叶洪龄,卢昌艾
    中国农业科学. 2020, 53(4):  782-794.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.010
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (513KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量:不施氮(N0),推荐施氮(165 kg·hm -2,N165),习惯施氮(195 kg·hm -2,N195);秸秆配施氮肥:秸秆移除(CK),秸秆还田(移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S),秸秆还田+习惯施氮量(SN),秸秆还田+推荐施氮量(SF),秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂(SM);施氮时期:基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0(R1),5﹕3﹕2(R2),10﹕0﹕0(R3)。【结果】秸秆还田+习惯施氮量(SN)显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳(SMBC)含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量(DOC)显著降低。秸秆还田+推荐施氮量(SF)显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量(DON)。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量(ROC)也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量(AN);推荐施氮处理(165 kg N·hm -2)的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理(195 kg N·hm -2)降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。

    中国茶园土壤酸化现状与分析
    颜鹏,韩文炎,李鑫,张丽平,张兰
    中国农业科学. 2020, 53(4):  795-801.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.011
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (391KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】茶树是我国重要的经济作物,由于其较好的经济效益,近年来茶树种植面积不断扩大,但是土壤酸化问题也日益突出。对已发表的茶园土壤pH的文献进行整理和分析,明确我国主要产茶省份茶园土壤pH情况,为茶园土壤调控管理和茶园发展规划提供科学依据。【方法】以我国主要产茶区土壤酸化情况为研究对象,筛选收集中国知网和web of science上2000—2016年发表的相关文献,利用加权平均的方法计算全国以及各产茶省份茶园土壤平均pH,以及在各个区间的分布情况。利用文献数据,比较茶园和周边森林土壤pH的差异。同时利用测土配方施肥数据,对安溪县和松阳县两个典型产茶县不同作物类型下土壤pH进行比较分析。【结果】全国茶园土壤平均pH为4.73,各省份间存在很大差异。山东和河南两省茶园土壤pH超过5.5,分别达到5.76和5.54,江西省茶园土壤pH最低,只有3.86。从土壤pH在各区间的分布来看,只有41%的茶园的土壤pH在4.5—5.5这一最适宜茶树生长的范围。高达52%的茶园的土壤pH在4.5以下,属于不适宜茶树生长的强酸性土壤。与森林相比较,种植茶树显著降低了土壤pH。种茶历史悠久的安溪县茶园土壤pH为4.2,远低于水稻土壤的5.2和果蔬等土壤的6.2。在种茶历史相对较短的松阳县,茶园土壤pH为5.1,也分别低于水稻和果蔬等土壤的5.2和5.4。【结论】我国茶园土壤酸化严重,全国茶园土壤平均pH为4.73,超过52%的土壤的pH在4.5以下,属于不适宜茶树生长的强酸性土壤。后期应当加强茶园土壤酸化调控,以防止茶园土壤继续酸化,实现茶叶长期可持续发展。

    园艺
    甜瓜短蔓基因Cmdm1的精细定位及候选基因分析
    马建,李丛丛,王建设
    中国农业科学. 2020, 53(4):  802-810.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.012
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1518KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】对甜瓜短蔓突变体Z8进行短蔓基因的精细定位并确定候选基因,为甜瓜株型的分子改良奠定基础。【方法】考察短蔓突变体Z8和野生型B15的主蔓节数、主蔓长度、主蔓节间长度以及侧枝长度等农艺性状。配制Z8/B15杂交组合并进行遗传分析,利用F2群体中的短蔓单株进行基因精细定位。通过对定位区间内注释基因编码区进行测序以确定候选基因。【结果】与野生型B15相比,突变体Z8节间显著变短导致植株矮化,顶端花序紧凑簇生,遗传分析表明其短蔓性状由一对隐性核基因Cmdm1控制。采用基因图位克隆策略,利用780个F2短蔓单株最终将该基因精细定位于第7染色体短臂标记c7-112和s2之间约56 kb的区间内,并与标记dm-1共分离,区间内共包含4个注释基因。经测序鉴定,发现Z8中与拟南芥ERECTA同源的MELO3C016916 ATG下游第1 995位碱基由T突变为G而产生终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,致使后面激酶结构域完全缺失,推测MELO3C016916即为控制蔓长的Cmdm1。【结论】Z8短蔓性状受隐性核基因Cmdm1控制,利用分子标记最终将该基因定位于7号染色体短臂标记c7-112和s2之间约56 kb区间内,推测MELO3C016916为最有可能的候选基因。

    三种酶对采后‘海沃德’和‘华特’猕猴桃 AsA的氧化作用
    封琦,李朝政,高贵田,吴悠,肖妍,赵武奇,雷玉山
    中国农业科学. 2020, 53(4):  811-822.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.013
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (450KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】探究‘海沃德’‘华特’猕猴桃果实采后影响抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)氧化的相关酶活性及基因表达差异,为猕猴桃采后AsA氧化机制的系统研究,调控果实成熟和衰老进程,并有效保持果实采后品质和延长贮藏时间等研究提供理论依据。【方法】以‘海沃德’‘华特’猕猴桃作为试验材料,测定两个品种的果实在采后25℃贮藏条件下AsA、总抗坏血酸(total ascorbic acid,T-AsA)、脱氢抗坏血酸(dehydroascorbic acid,DHA)、AsA/DHA、与AsA氧化相关的抗坏血酸氧化酶(ascorbic acd oxidase,AO)、漆酶(Laccase)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)的活性及相关酶基因的表达,研究两个品种猕猴桃果实AsA含量变化与AO、漆酶、APX活性及相关酶基因的相关性。【结果】‘海沃德’猕猴桃采后初期AsA含量为86.9 mg/100 g FW,到贮藏末期损失约45%,而‘华特’猕猴桃在采后初期AsA含量较高,为610 mg/100 g FW,中期上升至峰值886 mg/100 g FW,末期下降到778 mg/100 g FW,高于采后第1天AsA含量,整体呈上升趋势;两个品种DHA含量在整个贮藏期整体呈下降趋势,但‘海沃德’猕猴桃中DHA含量始终低于‘华特’;T-AsA含量与其AsA含量的变化趋势接近;整个贮藏后期,‘海沃德’猕猴桃的AsA/DHA比值远低于‘华特’。AO活性与两个品种猕猴桃AsA含量呈显著负相关性,漆酶活性与两个品种猕猴桃AsA含量呈负相关性;从采后第8天开始,‘华特’的AO活性低于‘海沃德’,在整个贮藏期,‘华特’猕猴桃中漆酶活性都低于‘海沃德’;且在采后第11天,‘华特’中AO和漆酶活性均达到最低值,‘海沃德’中漆酶活性在采后第16天达到最高值;APX对AsA含量的影响较小,其活性与AsA变化无显著相关性。AO基因家族中的3个基因中,Achn020161是AsA氧化分解的关键基因,而Achn191341Achn316521与AsA的氧化无显著相关性;漆酶基因家族中的3个基因中,Achn007661Achn191341对AsA含量变化有一定影响,而Achn163871与AsA的氧化无显著相关性;APX基因家族中的Achn123021Achn082241Achn187071对AsA含量的变化有一定影响,但均不是氧化AsA的关键基因。【结论】AsA/DHA的高比值对AsA的积累起重要作用,AO是氧化AsA的关键酶,漆酶对AsA氧化有一定作用,APX不是主要氧化AsA的酶,推测AO基因家族中的Achn020161是氧化AsA的关键基因,而漆酶基因家族中的Achn007661Achn19134对氧化AsA有一定作用。

    食品科学与工程
    臭氧熏蒸处理联合PE包装对金针菇采后贮藏品质 及抗氧化能力的影响
    王霆,张雨,刘宏,何田田,毕阳,贠建民
    中国农业科学. 2020, 53(4):  823-835.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.014
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2486KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】探索臭氧熏蒸处理联合PE包装对金针菇采后贮藏品质及抗氧化能力的影响,以延长金针菇的货架期。【方法】以工厂化栽培的白色金针菇为试材,采后(4±1)℃预冷24 h,在低温(8±1℃)条件下采用臭氧对金针菇进行熏蒸处理,再用PE保鲜薄膜密封包装,以感官评分、褐变指数、失重率为筛选指标,筛选最佳臭氧熏蒸浓度和处理时间;随后,在(4±1)℃低温下进行金针菇贮藏试验,每隔3 d测定主要生理品质指标:菇盖直径、失重率、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、褐变指数、菌落总数、呼吸强度、活性氧含量($O^{\bar{·}}_{2}$和H2O2)以及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性,以此来评价臭氧对金针菇的保鲜效果。【结果】在(4±1)℃低温贮藏21 d后,经2.711 mg·m -3臭氧熏蒸处理15 min的金针菇感官评分显著高于对照组;菇盖直径、失重率、MDA含量、相对电导率、褐变指数、菌落总数显著低于对照组(P<0.05);处理组呼吸跃变高峰推迟出现,活性氧(ROS)含量($O^{\bar{·}}_{2}$和H2O2)的积累量显著(P<0.05)低于对照组,而过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性仍能保持较高的水平。在21 d的贮藏过程中,同时期的金针菇处理与对照相比,总体感官品质良好,处理组表面凹陷和泛黄程度比对照组轻,其评分均高于对照组,且在第6、12、15、18和21天,处理组比对照组(CKPE)分别高3.8%、4.3%、3.7%、3.6%、4.7%;失重率在6 d后有了明显差异,处理组低于对照组;处理组子实体的呼吸跃变高峰推迟出现;MDA含量在贮藏初期(1—6 d)上升较为缓慢,随后迅速累积,变化趋势与相对电导率一致;金针菇的褐变指数与菇体表面的菌落总数整体呈上升趋势,并且处理组显著低于对照;活性氧含量都呈持续上升趋势,处理比对照的上升趋势缓慢;SOD酶活性在第9天时达到最大值,第12天时CAT活性达到最大值。【结论】臭氧熏蒸处理联合PE包装可以明显延缓金针菇采后品质的劣变,提升其抗氧化能力,延长保质期。

    畜牧·兽医·资源昆虫
    用高通量测序技术研究松辽黑猪与长白猪背最长肌 mRNA和lncRNA的差异表达
    吴垚群,陈少康,盛熙晖,齐晓龙,王相国,倪和民,郭勇,王楚端,邢凯
    中国农业科学. 2020, 53(4):  836-847.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.015
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1304KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【背景】肌肉生长和脂肪沉积是猪生产中非常重要的经济性状,同时也是复杂的数量性状,受到众多因素的影响。长白猪原产于丹麦, 是目前世界上使用最为广泛的瘦肉型猪种之一, 具有生长速度快, 瘦肉率高等特点,但肉质欠佳。松辽黑猪是以民猪、长白猪和杜洛克猪为素材经过三元杂交育成的黑色母系地方培育品种,具有繁殖率高、肉质优良、适应性强、耐粗饲等特性。二者在肉质方面存在较大差异。【目的】采用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪的背最长肌转录组进行分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA),为猪肉品质研究提供新的参考信息。【方法】采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌作为样本,提取其RNA,将每个品种内的个体取等量RNA混池,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对混池后的样本RNA进行测序,然后对所获得的Reads进行比对、注释和差异表达等分析,筛选出差异表达mRNA和lncRNA并进行相关生物学功能富集分析。而后在筛选出的差异表达mRNA和lncRNA中各挑选10个基因,包括5个上调基因和5个下调基因,采用荧光定量PCR(Real-time PCR, RT-PCR)方法鉴定所选mRNA和lncRNA的表达水平,并验证测序结果的可靠性。【结果】将得到的原始数据进行质量控制后,每个样本分别得到103 M和150 M reads,其中98%以上reads质量较高,满足进行下一步分析的要求。将reads比对到参考基因组上,共得到26 774个转录本,其中包括8 428个新的转录本。采用edgeR软件包进行差异表达分析,参考标准是错误发现率(false discovery rate, FDR)小于0.05和差异倍数大于2(fold change, FC)。在2个猪种中共得到4 239个显著差异表达的mRNA,其中在松辽黑猪肌肉中2 023个上调,2 216个下调。其中HLCS、BTD、DGKα、LPIN1、FGF1、FGF10、FGFR1和ZNF7等基因参与脂类代谢和肌肉发育相关的调控。差异表达的mRNA的生物学功能富集分析发现,其主要富集在细胞发育、生物代谢调控、肌肉发育、脂类代谢等相关的信号通路和生物代谢途径上。同时,在2个猪种中还检测到的178个差异表达显著的lncRNAs,其中在松辽黑猪肌肉组织中有84个上调,94个下调。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析,显示有4个差异表达的lncRNA与差异表达mRNA存在潜在的调控关系,分别是TCONS-00041713、TCONS-00041712、ENSSSCT00000034982、ENSSSCT00000034269。同时10个差异表达mRNA和10个差异表达lncRNA的RT-PCR结果显示:其表达水平在两组中同样差异显著,且与转录组测序中表达的趋势相似,表明高通量测序结果具有可靠性。 【结论】 获得了影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和lncRNA,同时发现了几对差异表达lncRNA和mRNA之间可能存在着潜在的调控关系。这些潜在调控关系的发现,可能对于研究调控肌肉组织代谢活动的分子机制的具有一定意义,并为其提供新的参考信息。

    光照强度对樱桃谷肉鸭c-fos、生物钟基因表达 及褪黑激素的影响
    崔家杰,谢强,翟双双,龚涛,朱勇文,杨琳,王文策
    中国农业科学. 2020, 53(4):  848-856.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.016
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF (452KB) ( )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    【目的】研究持续黑暗下给予樱桃谷肉鸭不同强度的瞬时光照,对下丘脑、间脑、垂体和中脑中c-fos基因及相关生物钟基因的表达及血浆和肝脏中褪黑激素含量的影响。【方法】选用144只健康且体重接近的1日龄樱桃谷肉鸭饲养至21日龄,22日龄时随机分为2组,每组6个重复,持续黑暗7 d,期间自由采食和饮水,分别采用10 Lx和80 Lx的LED白光刺激1.5 h,暗适应1.5 h后立即从每个重复选取1只接近平均体重的肉鸭,检测下丘脑、间脑、垂体和中脑c-fos和生物钟基因的表达量,检测血浆和肝脏褪黑激素含量。【结果】10 Lx组的下丘脑和中脑c-fos表达量显著高于80 Lx光照组(P<0.05),间脑中c-fos的表达量显著低于80 Lx光照组(P<0.05),两组垂体组织中c-fos表达无显著影响(P>0.05)。与80 Lx组相比,10 Lx组下丘脑生物钟基因Bmal1Bmal2ClockPer2表达量均显著提高(P<0.05),Cry1表达量也有提高的趋势。10 Lx组间脑Bmal1的表达量显著提高(P<0.05),Bmal2ClockPer2Cry1的表达量无显著差异(P>0.05)。10 Lx组中脑ClockPer2的表达量显著高于80 Lx组(P<0.05),两组Bmal1Bmal2Cry1表达无显著影响(P>0.05)。不同强度的瞬时光照对垂体中生物钟基因的表达无显著影响(P>0.05)。与80 Lx组相比,10 Lx组肉鸭血浆中褪黑激素含量显著降低(P<0.05),肝脏中褪黑激素含量显著升高(P<0.05)。【结论】持续黑暗下,短暂高光强刺激可抑制下丘脑和中脑c-fos的表达,而提高间脑c-fos基因的表达,同时减弱了肉鸭下丘脑和间脑生物钟基因表达的振幅。