中国农业科学

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中国农业科学. 2021, 54(9): 0.

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花后DA-6处理调控小麦种子活力的机理

许晨,王文静,曹珊,李如雪,张贝贝,孙爱清,张春庆

中国农业科学. 2021, 54(9): 1821-1834. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.001

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【背景】高活力的种子萌发迅速整齐,抗逆性强,具有很大的生产优势。己酸二乙氨基乙醇酯（DA-6）作为叔胺类植物生长调节剂,可以提高植物的光合速率,调节碳氮代谢,提高作物品质和产量。【目的】分析花后喷施DA-6对小麦籽粒物质积累、物质代谢和抗逆关键基因表达、种子千粒重、化学成分与种子活力的影响,明确DA-6调控小麦种子活力的机理,为DA-6在小麦高活力种子生产调控中的应用提供理论依据和技术支持。【方法】以小麦品种良星77和山农23号为材料,于花后2和6 d进行DA-6田间喷施。试验于2017—2018年、2018—2019年在山东农业大学马庄试验基地（117°E;36°N）进行,设置2个处理浓度（0和6 g·L^-1 DA-6）和2个处理时期（花后2和6 d）,设置3个区组,每个小区面积6 m×3 m。于籽粒灌浆前期和中期（花后12和22 d）取籽粒、穗下节和旗叶鲜样,用于物质代谢关键酶基因表达的检测。于籽粒发育的不同天数取样（花后25、30、35和40 d）,自然晒干后脱粒测定千粒重和蛋白质含量、淀粉含量等;对于成熟期收获的小麦穗,取小麦整穗、不同穗位（上部、中部和下部）、不同粒位（下位粒和上位粒）的种子测定发芽活力指标。【结果】花后6 d喷施6 g·L^-1DA-6可大幅度提高千粒重及种子蛋白质含量,使2个小麦品种的穗上部和上位粒种子的单株干重显著增加,显著提高种子的活力指数。花后6 d喷施DA-6有效降低了不同穗粒位之间的种子活力差异,使小麦不同穗位、粒位种子的活力得到整体提高,尤其以穗上中部籽粒及上位粒的种子活力提高更为明显。而花后2 d喷施DA-6则使种子活力显著降低,千粒重及种子蛋白质含量也有降低。良星77和山农23号的千粒重均表现为随着籽粒灌浆期的延长,千粒重先升高后降低;但相对蛋白及绝对蛋白含量则表现为随着时间的延长而渐升。同时,两品种均表现为花后6 d喷施6 g·L^-1的DA-6时千粒重及蛋白质含量最高。此处理下,良星77花后40 d收获时,千粒重与对照相比无显著差异,但相对蛋白质含量、绝对蛋白质含量分别较对照显著提高;山农23号花后6 d喷施6 g·L^-1 DA-6后千粒重、绝对蛋白含量均显著提高。两品种花后2 d喷施DA-6对千粒重、相对蛋白质含量、绝对蛋白含量及淀粉含量无显著影响。实时荧光定量PCR表明,花后6 d喷施DA-6可诱导叶片蛋白磷酸酶和蔗糖磷酸合成酶基因表达水平显著上调,茎秆中Ⅰ类hsp和hsp70表达量显著提高,籽粒中蛋白质二硫键异构酶和hsp82的表达也显著上调。花后6 d喷施DA-6处理的小麦种子萌发期α-淀粉酶活性检测表明,山农23号的对照和处理组均表现为其α-淀粉酶活性随着萌发时间的延长逐渐增强,喷施DA-6可显著提高2个品种的种子萌发72 h的α-淀粉酶活性。【结论】花后6 d喷施DA-6促进小麦中蛋白和蔗糖代谢关键酶基因及热激蛋白基因的表达,有利于促进种子贮藏物质合成,使种子蛋白质含量升高,最终导致千粒重提高;同时还显著增加2个小麦品种穗上中部及上位粒种子萌发过程中的单株干重,提高种子的活力指数,降低不同穗粒位之间种子活力的差异,提高种子萌发过程中的α-淀粉酶活性和物质转化能力,促进幼苗干物质积累,最终提高种子活力。小麦种子花后6 d喷施6 g·L^-1 DA-6是提高小麦种子活力的有效途径。

基于宿主诱导的基因沉默技术创制抗拟轮枝镰孢玉米自交系

赫可伟,陈甲法,周子键,吴建宇

中国农业科学. 2021, 54(9): 1835-1845. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.002

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【目的】拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioide）是一种主要的病原真菌,侵染玉米可以导致穗粒腐病、茎腐病、苗期根腐病及引起种子腐烂。由拟轮枝镰孢引起的病害不仅影响玉米的产量和品质,而且其病原菌代谢过程中产生的伏马菌素等多种真菌毒素严重威胁了人畜安全。通过宿主诱导的基因沉默（host-induced gene silencing,HIGS）技术创制抗拟轮枝镰孢的玉米种质,为玉米抗病育种提供新的优异抗源。【方法】通过同源克隆方法克隆可能与拟轮枝镰孢生长发育相关的关键基因,并通过体外转录获得相应的dsRNA片段;将不同基因的dsRNA与拟轮枝镰孢的分生孢子悬浮液预混后,用于后续的体外RNA沉默试验;对感病玉米自交系西502的种子进行消毒与接种,在培养皿中28℃避光培养48 h,调查种子的发病程度;在混有dsRNA的孢子悬浮液中加入葡萄糖,25℃培养24 h后,在显微镜下观察孢子萌发与菌丝生长情况;将三叶期的西502幼苗转移至预混dsRNA的孢子悬浮液中进行培养,7 d后观察苗期根腐病发病状况;通过种子鉴定与苗期鉴定体系,逐步筛选具有显著抑制效果的沉默靶标基因;合成筛选出的重点靶标基因片段,构建沉默载体并转化感病玉米自交系西502;对转基因株系的种子接种鉴定,验证转化玉米株系的抗性;提取接种后转基因种子的总RNA,对拟轮枝镰孢的靶标基因进行荧光定量分析,确定HIGS株系的沉默效果。【结果】从拟轮枝镰孢中克隆出18个与其生长发育相关的候选基因;通过种子接种鉴定,发现11个候选基因被沉默后,种子的发病等级极显著降低;进一步筛选出6个沉默后影响拟轮枝镰孢的孢子萌发和菌丝生长的候选靶标基因deo、Ras2、Dpdc、Hsp90、Frp1和Atg15;通过苗期接种鉴定,最后筛选出3个在体外具有显著抑制效果的沉默靶标基因deo、Atg15和Frp1;进而将3个靶标基因的特异区段人工融合成一段序列并构建沉默载体,获得转基因植株;鉴定发现转基因植株的T₂代种子对拟轮枝镰孢的抗性显著增强,且3个靶标基因的表达量均显著下降。【结论】拟轮枝镰孢基因deo、Atg15、Frp1与其生长发育密切相关,且沉默后能够显著提升玉米对拟轮枝镰孢的抗性。

花青素代谢对陆地棉叶片和纤维色泽呈现的影响

袁景丽,郑红丽,梁先利,梅俊,余东亮,孙玉强,柯丽萍

中国农业科学. 2021, 54(9): 1846-1855. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.003

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【目的】棉花作为一种重要的经济作物和油料作物,其叶片和纤维均可积累色素物质,呈现不同颜色。叶绿素、类胡萝卜素和花青素的含量及其比例是棉花叶片呈色的主要原因,而棕色纤维中主要色素成分为花青素单体氧化聚合而成的原花青素及其衍生物。通过分析陆地棉不同的叶色突变体叶片和纤维中的花青素含量,花青素和原花青素合成途径中关键基因的表达,探究棉花叶片和纤维颜色呈现与花青素合成的关系,为叶色突变体的利用和彩色棉纤维色泽的改良奠定基础。【方法】通过测定21个陆地棉叶色突变体的叶片花青素含量,根据叶色突变体叶片、纤维颜色和花青素含量差异,筛选了其中6个典型的棉花叶色突变体作为研究材料,比较叶片和纤维（开花后15 d）中的花青素含量,分析花青素含量与叶片、纤维颜色呈现的关系;同时检测叶片及不同发育时期纤维（开花后5、10、15和20 d）中花青素合成关键基因GhCHS和原花青素合成途径关键基因GhLAR和GhANR的表达水平,分析目标基因对叶片和纤维颜色呈现的影响。【结果】21个陆地棉叶色突变体叶片中的花青素含量差异显著,呈现紫红色或紫色的叶片花青素含量高。在筛选的6个陆地棉叶色突变体及其对照叶片和不同发育时期纤维中,叶片花青素含量显著高于纤维,棕色纤维的花青素含量显著高于白色纤维。叶片中,GhCHS表达量较高,而GhANR和GhLAR表达量较低,花青素积累与颜色呈现与其表达量没有显著的相关性;而在纤维中,GhANR和GhLAR在棕色纤维的表达量极显著高于白色纤维中,且主要集中在纤维发育的5—15 DPA高表达。【结论】陆地棉叶片和纤维的颜色呈现均与花青素含量有关,紫色及紫红色叶片以及棕色纤维中花青素含量高,但纤维颜色的形成与棉花叶片颜色呈现没有显著的相关性,其花青素含量与原花青素合成途径的关键基因GhANR和GhLAR表达水平直接相关,表明棉花叶片和纤维中的呈色机制不一致,原花青素主要在纤维中积累显色。

密植条件下玉米品种混播提高籽粒灌浆性能和产量

胡旦旦,李荣发,刘鹏,董树亭,赵斌,张吉旺,任佰朝

中国农业科学. 2021, 54(9): 1856-1868. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.004

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【目的】探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米籽粒灌浆性能及产量形成的影响。【方法】以郑单958（ZD958）和登海605（DH605）为试验材料,设置3个种植密度（D1,67 500株/hm²;D2,82 500株/hm²;D3,97 500株/hm²）和2个不同混播方式（M：等种子量混合后随机播种;I：1行郑单958和1行登海605混播）,以相同密度下单播郑单958（SZD958）和登海605（SDH605）为对照,研究密植夏玉米品种混播对花后干物质积累与转运、籽粒灌浆特性和产量形成的影响。【结果】随种植密度增加,不同播种方式处理的花后干物质积累量显著增加,成熟期单株干物质积累量和籽粒灌浆参数降低;虽然千粒重降低但群体产量显著增加。在D1密度下,混播处理较单播无显著增产优势;D2和D3密度下,2个品种混播后夏玉米产量显著增加。D2密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加8.70%和8.09%,较SDH605分别增加6.92%和6.32%;D3密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加7.24%和7.55%,较SDH605分别增加4.98%和5.28%。D2和D3密度下,2个品种混播后增加了籽粒最大灌浆速率（G_max）、灌浆速率最大时的生长量（W_max）和粒重,且百粒重与灌浆速率达到最大时需要的天数（T_max）、W_max、G_max、籽粒灌浆活跃期（P）呈极显著正相关。D2密度下M和I处理2年平均W_max较SZD958分别显著增加11.61%和11.12%,较SDH605分别增加5.86%和5.38%;D3密度下M和I处理2年平均W_max较SZD958显著增加10.32%和9.75%,较SDH605显著增加5.63%和5.08%。混播后成熟期单株干物质积累量、花后干物质积累量、转运量、干物质转运率较单播增加。D2密度下M和I处理2年平均花后干物质积累量较SZD958分别显著增加4.43%和7.56%,较SDH605分别显著增加5.25%和8.36%;D3密度下M和I处理2年平均花后干物质积累量较SZD958分别显著增加3.85%和4.68%,较SDH605分别显著增加4.52%和5.36%。【结论】低密度下混播无增产效应,在82 500株/hm²和97 500株/hm²密度下,混播显著增加了花后干物质积累与转运,提高了夏玉米籽粒最大灌浆速率和灌浆速率最大时的生长量,促进了籽粒灌浆,最终夏玉米产量显著增加。

辽西半干旱区不同类型地膜降解特性及其对玉米产量的影响

冯晨,冯良山,刘琪,李昊儒,郑家明,杨宁,白伟,张哲,孙占祥

中国农业科学. 2021, 54(9): 1869-1880. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.005

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【目的】明确不同类型可降解地膜在辽西半干旱区的降解特性及其对玉米产量的影响,为可降解地膜的区域筛选和应用提供理论依据和数据支撑。【方法】以国家农业环境阜新观测实验站为平台,采用田间试验与室内分析相结合的方法,田间试验共设置3个处理,分别为普通地膜覆盖（T1）、添加剂型降解膜覆盖（T2）和全生物降解膜覆盖（T3）。通过2年田间试验,定期进行田间观察和取样分析,测定不同地膜覆盖处理下的玉米产量,并结合扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）,对地膜表面形态、力学特性以及化学结构等指标进行测定,系统全面地分析不同类型地膜在辽西半干旱区的降解过程及程度。【结果】各覆盖处理的玉米产量无显著差异,不同类型地膜的田间降解过程表明,2种可降解地膜的降解进程相似,均从覆盖后第38天表面开始出现裂纹,第58天开始出现明显降解,T3处理的降解进程总体上快于T2处理,普通地膜几乎无降解。随着地膜在田间置留时间加长,破碎程度加剧,可降解地膜的水蒸气透过量显著增加,力学性能（最大负荷、拉伸强度和断裂标称应变）显著下降,膜面微观形态和化学结构变化显著,普通地膜覆盖处理各项指标前后变化不明显。不同类型地膜的水蒸气透过能力总体表现为T3>>T2>T1,力学性能表现为T1>T2>T3,覆盖后98 d地膜微观表面粗糙度表现为T3>T2>T1,与田间观测效果及地膜相应物理指标结果相一致。通过计算（失重法）得出可降解地膜T2和T3的当季降解率分别为37.4%和47.8%,降解残片以<4 cm²和4—25 cm²的中小规格为主。【结论】可降解地膜可在保障玉米产量的同时实现自身降解,减少农田残留。从产量、降解特性和残留率等方面综合评价,以PBAT全生物降解地膜替代普通地膜应用于辽西半干旱区玉米覆盖栽培更具潜力。

长江下游粳稻稻瘟病广谱抗性基因组合模式分析

吴云雨,肖宁,余玲,蔡跃,潘存红,李育红,张小祥,黄年生,季红娟,戴正元,李爱宏

中国农业科学. 2021, 54(9): 1881-1893. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.006

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【目的】基因聚合是实现水稻稻瘟病广谱抗性的有效途径之一。通过构建粳稻背景下不同双基因聚合系,利用长江下游粳型稻瘟病菌（Magnaporthe oryzea）菌株评价其抗性效应并解析其抗性效应产生的构成因子,为长江下游粳稻抗稻瘟病育种提供广谱抗性基因组合模式和种质资源。【方法】以粳稻07GY31为背景的Piz基因座不同复等位基因（Pigm、Pi40、Pi9、Pi2、Pizt和Piz）单基因系为核心,利用不完全NCII交配设计,分别与其他广谱抗性基因（Pi1、Pi54和Pi33）单基因系杂交,经分子标记辅助选择和农艺性状筛选,共构建18种不同基因组合的双基因聚合系。2019年利用长江下游粳稻种植区采集、分离的109个稻瘟病代表性菌株进行苗瘟、穗瘟人工接种鉴定及不同病圃的自然诱发鉴定,评价不同双基因聚合系的抗性效应,并分析双基因聚合系抗性效应的构成因子。【结果】Genotyping by sequencing（GBS）分析表明所构建的双基因聚合系均具有较高的背景恢复率,分布于97.08%（PPL^Piz/Pi33）—99.08%（PPL^Pigm/Pi1）。表明除了目标基因区域不同外,所有双基因聚合系的遗传背景几乎完全与受体亲本07GY31一致。同时人工接菌鉴定表明绝大部分双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性水平都优于单基因系。其中苗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi9/Pi33、PPL^Pi9/Pi54、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pi9/Pi1, 而穗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pizt/Pi33。不同抗性基因聚合后产生不同的效应,其中互补效应高且能有效表达是提高双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性的关键因子。双基因聚合系PPL^{Pigm / Pi1}、PPL^{Pigm / Pi54}和PPL^{Pigm / Pi33}在苗瘟和穗瘟的人工接种,以及在不同病圃的自然诱发鉴定中均表现稳定的广谱抗性,同时,农艺性状调查结果也表明这3个双基因聚合系的基本农艺性状与轮回亲本07GY31基本一致,因此,基因组合Pigm/Pi1、Pigm/Pi54和Pigm/Pi33是适于长江下游粳稻的广谱抗性基因组合模式。【结论】抗性基因的组合方式影响聚合系的抗性水平,互补效应高且能有效表达是粳型双基因聚合系抗性效应提高的关键因子。本研究构建的双基因聚合系及其抗性效应分析为长江下游广谱稻瘟病抗性粳稻品种的精准培育提供了种质资源和理论支撑。

禾谷镰孢核孔蛋白基因FgNup42的功能分析

张承启,廖露露,齐永霞,丁克坚,陈莉

中国农业科学. 2021, 54(9): 1894-1903. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.007

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【目的】核孔蛋白Nup42在真核生物基因表达调控以及mRNA加工运输等生物学过程中发挥着重要作用,本研究旨在分析禾谷镰孢（Fusarium graminearum）中核孔蛋白基因FgNup42在病原菌生长发育、逆境胁迫、致病和产毒等生物学过程中的功能。【方法】通过融合PCR（double-joint PCR）和酵母空隙修复（gap repair）技术分别构建FgNup42基因敲除和回补载体,再利用PEG介导的原生质体转化的方法获得基因敲除突变体ΔFgNup42和回补体ΔFgNup42-C。观察测定基因敲除突变体ΔFgNup42在营养生长、无性繁殖和有性生殖过程中的变化,同时测定突变体ΔFgNup42对渗透、杀菌剂以及细胞壁胁迫因子的敏感性。将突变体ΔFgNup42进行田间麦穗和室内玉米花丝接种试验明确其致病力情况。通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）检测ΔFgNup42的产毒能力,同时利用qRT-PCR比较分析参与单端孢霉烯族毒素生物合成的7个TRI在野生型PH-1和基因敲除突变体ΔFgNup42中的相对表达量。【结果】表型测定发现,基因敲除突变体ΔFgNup42的生长速率只有野生型PH-1的50%,菌落边缘菌丝分枝变多且致密。显微观察分生孢子形成情况,发现敲除突变体ΔFgNup42相较野生型PH-1分生孢子产量降低了85.45%,并且隔膜数在0—2的分生孢子比例明显增多。有性生殖诱导结果显示ΔFgNup42的有性生殖能力增强,较野生型产生了更多的子囊壳。突变体ΔFgNup42对渗透胁迫因子NaCl和KCl,细胞壁胁迫因子刚果红,以及杀菌剂戊唑醇和氰烯菌酯的敏感性减弱。致病力分析发现敲除基因FgNup42后菌体在麦穗和玉米花丝上的致病力严重降低。此外,与野生型相比,ΔFgNup42中毒素DON、3ADON和15ADON的合成量明显减少。【结论】核孔蛋白基因FgNup42在禾谷镰孢生长发育、抵御逆境以及致病和产毒过程中发挥着重要作用。

柑橘叶斑驳病毒的逆转录重组酶聚合酶扩增检测

段玉,许建建,马志敏,宾羽,周常勇,宋震

中国农业科学. 2021, 54(9): 1904-1912. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.008

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【目的】建立柑橘叶斑驳病毒（citrus leaf blotch virus,CLBV）逆转录重组酶聚合酶扩增（reverse transcription-recombinase polymerase amplification,RT-RPA）的快速检测体系,为该病毒提供快速、简便的检测方法。【方法】以CLBV ORF1保守序列为靶标,通过设计、筛选特异性检测引物、优化反应温度和反应时长等条件建立CLBV的RT-RPA检测体系。分别以感染CLBV、柑橘衰退病毒（citrus tristeza virus,CTV）、柑橘黄化脉明病毒（citrus yellow vein clearing virus,CYVCV）、柑橘裂皮类病毒（citrus exocortis viroid,CEVd）、柑橘碎叶病毒（citrus tatter leaf virus,CTLV）、柑橘鳞皮病毒（citrus psorosis virus,CPsV）、温州蜜柑萎缩病毒（satsuma dwarf virus,SDV）、柑橘溃疡病菌（Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc）和柑橘黄龙病菌亚洲种（Candidatus Liberibacter asiaticus,CLas）的柑橘核酸为模板,应用该体系进行RT-RPA扩增,评价检测特异性;利用CLBV阳性样品核酸的10倍浓度梯度稀释模板,比较RT-RPA、RT-PCR和RT-qPCR的检测灵敏度;通过比较上述3种方法对72份柑橘样品的CLBV检出率,检验所建立RT-RPA法的适用性。【结果】以感染了CLBV的柑橘核酸样品为模板,通过对设计的3对引物筛选试验、6个温度和5个反应时长的梯度试验,建立了CLBV的RT-RPA检测体系,明确引物RCLBV-F/RCLBV-R2能够特异扩增CLBV ORF1序列,且扩增效果良好,目的片段大小为144 bp,反应最适温度为40℃,反应最佳时长为30 min。在感染CLBV、CTV、CYVCV、CEVd、CTLV、CPsV、SDV、Xcc和CLas的柑橘样品、健康对照和空白对照中,该体系仅在CLBV侵染样品中扩增出预期大小的特异性目的条带,说明建立的RT-RPA检测体系特异性强;灵敏度检测结果表明,RT-RPA和RT-PCR的检测灵敏度相当,但低于RT-qPCR;所建立的RT-RPA方法在72份柑橘样品中检测出11份样品为CLBV阳性,检出率为15.28%,该结果与普通RT-PCR和RT-qPCR检测方法的检测结果一致。【结论】建立了CLBV的RT-RPA检测体系,该体系具有耗时短、操作简便、特异性强等优点,适用于田间一定规模柑橘样品的检测。

免耕和秸秆还田对我国土壤碳循环酶活性影响的荟萃分析

马立晓,李婧,邹智超,蔡岸冬,张爱平,李贵春,杜章留

中国农业科学. 2021, 54(9): 1913-1925. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.009

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【目的】探讨免耕和秸秆还田措施对我国农田土壤碳循环酶活性的影响,为有机物质转化和土壤健康提升提供科学依据。【方法】通过文献搜集,获得了目标文献56篇,建立了翻耕清茬（CT,507组）、翻耕+秸秆还田（SR,305组）、免耕（NT,291组）和免耕+秸秆还田（NTS,122组）处理对土壤碳循环酶（转化酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶）活性影响的数据库。采用数据整合（Meta-analysis）和增强回归树（BRT）的分析方法,探讨不同管理措施下土壤碳循环酶活性的差异,并量化气候特征、土壤特性和种植制度等因子对其影响程度。【结果】与CT相比,SR（28.0%）、NT（13.7%）和NTS（23.2%）处理显著增加（P<0.05）了土壤碳循环酶活性;SR、NT和NTS处理显著促进了转化酶活性,增幅分别为25.3%、16.2%和22.5%;SR处理对纤维素酶活性的增幅为36.6%。对于低土壤有机碳（SOC<10 g·kg^-1）而言,SR、NT和NTS处理对转化酶活性增幅分别为26.7%、24.2%和37.9%。在碱性（pH>7.5）土壤中,SR和NTS处理下转化酶活性分别增加了22.3%和28.7%。对于不同黏粒含量的土壤而言,黏粒含量<20%的土壤中SR和NT处理下转化酶活性分别提高了21.5%和22.3%;黏粒含量为20%—30%的土壤中SR、NT和NTS处理下转化酶活性增幅分别为26.1%、16.1%和25.3%。干旱指数较大（2—3.5和>3.5）时,SR（29.1%和20.5%）、NT（13.4%和17.0%）和NTS（9.0%和36.9%）处理均显著提高了转化酶活性。对于轮作种植制度而言,SR和NTS处理促进了转化酶活性,增幅分别为24.0%和29.4%;而在连作种植制度下,SR处理下转化酶活性提高了29.4%。对于不同试验年限而言,NTS处理对转化酶活性的提高幅度表现为：长期（>10年;39.9%）>中期（5—10年;31.7%）>短期（<5年;17.6%）;短期和中期秸秆还田（SR）均显著增强了转化酶活性,增幅分别为22.0%和27.3%。免耕和秸秆还田对转化酶活性的交互作用在SOC含量低（<10 g·kg^-1）、pH呈碱性（>7.5）、黏粒含量低（<20%）、干旱指数高（>3.5）、轮作和持续年限长（>10年）的土壤中较小。BRT分析结果表明,黏粒含量和土壤pH是影响SR处理对转化酶活性提高的主要因素,而SOC含量和干旱指数是影响免耕措施（NT和NTS）提高转化酶活性的主要因素。【结论】在我国实施免耕和秸秆还田措施,尤其是在SOC和黏粒含量较低或干旱指数较高的地区,对于转化酶活性的提高具有重要意义。

辽宁省水稻主产区化肥减施潜力分析

宫亮,金丹丹,牛世伟,王娜,徐嘉翼,隋世江

中国农业科学. 2021, 54(9): 1926-1936. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.010

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【目的】辽宁省水稻种植面积约50万hm²,较10年前下降了近1/5,但由于单产持续增加,年产量始终稳定在400万t以上。作为单产最高的粳稻主产区之一,在化肥零增长的背景条件下,兼顾土壤肥力和水稻产量的化肥减施潜力有待研究。【方法】2020年对辽河三角洲、东南部沿黄海和辽宁中北部3个水稻主产区进行农户施肥调研,每个稻作区分别选择高、中、低产代表乡镇为调研点,每个调研点选择2—5个村,每个村选择10户进行调研,共计590份调查问卷。各稻作区氮肥推荐用量基于前期研究基础确定。依据作物养分需求量和稻田土壤养分状况,采用磷钾衡量监控方法,估算稻田磷、钾肥适宜施用量。基于此分析辽宁省水稻化肥减肥潜力。【结果】辽河三角洲、东南部沿黄海和辽宁中北部稻区农户平均产量分别为10.4、7.7和8.7 t·hm^-2,差异较大,同一稻作区高低相差约4 t·hm^-2,不同稻作区间高低相差约2.7 t·hm^-2。辽宁省稻田N、P₂O₅和K₂O平均习惯用量分别为229.4、102.8 和91.1 kg·hm^-2,氮肥用量较2004—2017年降低了12%—32%,磷钾肥用量有所增加,氮磷钾肥比例约为2.2﹕1﹕1;3个稻作区农户习惯氮肥和磷肥施用量变异较大,纯氮和P₂O₅平均用量高低相差分别为79.5 kg·hm^-2和35.4 kg·hm^-2;农户纯氮施用量高低相差约4倍,有2.5%农户不施钾肥,个别农户不施磷肥,P₂O₅和K₂O最高用量分别为294.5和225.0 kg·hm^-2,盲目施肥现象依然存在。以各稻作区近3年平均产量增产5%为目标产量计算推荐施肥量,辽河三角洲稻作区目标产量为10 000 kg·hm^-2,N、P₂O₅ 和K₂O的推荐用量分别为234、111和101 kg·hm^-2,有82.1% 的农户氮肥效率较低,过量施氮问题突出,其中有21.7% 的农户具有较大减氮潜力,可节约氮肥13.7%;9.6%的农户具有较大磷肥减施潜力,可节约磷肥5.1%;钾肥需要适量补充。东南部沿黄海稻作区目标产量为7 500 kg·hm^-2,N、P₂O₅ 和K₂O的推荐用量分别为179、83和76 kg·hm^-2,68.0% 的农户磷肥效率较低,过量施磷现象普遍,其中有28.0% 的农户具有较大节磷潜力,可降低18.6%的投入量;约20% 的农户处于氮、钾肥低产低效水平,能减施7%左右。辽宁中北部稻作区目标产量为9 000 kg·hm^-2,N、P₂O₅ 和K₂O的推荐用量分别为210、80和91 kg·hm^-2;约有30%的农户氮、磷、钾肥具有较大减施潜力,其中氮、磷肥可减施约1%,钾肥减施约4%。【结论】辽河三角洲稻作区氮肥过量施用问题突出,有21.7%的农户可减施氮肥13.7%;东南部沿黄海稻作区磷肥过量施用现象普遍,有28.0%的农户可降低18.6%的投入量;辽宁中北部稻作区约有30%的农户具有化肥减施潜力,氮、磷肥减施约1%,钾肥减施约4%。

持续性秸秆还田配施化肥对油菜-水稻轮作周年氮磷径流损失的影响

靳玉婷,刘运峰,胡宏祥,穆静,高梦瑶,李先藩,薛中俊,龚静静

中国农业科学. 2021, 54(9): 1937-1951. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.00

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【目的】探究秸秆还田对巢湖地区油菜-水稻两熟制农田径流氮磷流失的影响,为源头控制巢湖流域面源污染提供科学依据。【方法】开展连续3年（2017—2019年）的田间小区实验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减15%（SDF）4个处理。通过测定油菜-水稻轮作下农田地表径流中氮磷浓度和流失量,油菜水稻作物收获时土壤养分、作物氮磷养分吸收和产量,探讨秸秆还田对农田径流养分流失规律及土壤养分含量的影响。【结果】秸秆还田配施化肥降低了农田径流中氮的质量浓度,增加了磷的质量浓度。SF较F处理油菜和水稻季总氮（TN）平均质量浓度减少15.6%和26.0%,总磷（TP）增加12.5%和8.1%。SF、SDF处理降低了油菜-水稻轮作农田氮磷流失量。2017—2019年F处理的油菜和水稻径流TN、TP的流失量分别为11.9—26.7、1.3—2.8和15.6—27.0和0.8—2.0 kg·hm^-2,较F相比,SF处理的油菜和水稻季TN显著降低18.4%—29.7%和21.9%—28.1%,TP流失量则降低1.3%—4.0%和1.0%—6.6%。秸秆还田能够增加土壤有机质等养分含量,短期内均能够降低土壤pH值,与F相比,SF处理的油菜和水稻季有机质、全氮、全磷、速效磷、碱解氮平均含量增幅分别6.2%、8.4%、27.3%、19.5%、5.0%和7.0%、10.9%、17.7%、7.5%、5.1%。秸秆还田配施化肥能够提高作物地上部氮磷累积量。F处理的油菜和水稻地上部作物氮素、磷素累积量均值分别为105.0、20.4和134.3、36.7 kg·hm^-2,SF较F处理油菜和水稻季氮素累积量增加28.9%和7.8%,磷素增加12.1%和5.9%。秸秆还田提高了油菜-水稻轮作的周年产量,其中SF较F处理显著提高7.8%（2017年）和6.4%（2019年）。【结论】油菜-水稻轮作模式下秸秆还田配施化肥能够在保证作物产量的同时提高土壤养分含量,降低氮磷流失负荷。

葡萄钾离子转运基因VviHKT1;7在盐胁迫下的功能鉴定

刘闯,高振,姚玉新,杜远鹏

中国农业科学. 2021, 54(9): 1952-1963. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.012

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【目的】探讨VviHKT1;7在葡萄抗盐机制中的作用,为后续培育抗盐品种提供理论参考。【方法】利用DANMAN和MEGA软件对葡萄HKT进行生物学信息分析。以抗盐性较强的砧木SA15和SA17以及生产上常用砧木1103P组培苗为材料,用100 mmol·L^-1NaCl分别处理0、3、6、12、24和48 h,以清水处理相应时间为对照,荧光定量PCR（qRT-PCR）检测HKT1在葡萄根部的相对表达量;以SA17的cDNA为模板克隆基因,连接表达载体pRI101-AN-GFP,利用农杆菌侵染法侵染拟南芥花序,在抗性MS板上筛选直到获得T₃纯合株系;将野生型与转基因拟南芥种子播种于MS板和含有150 mmol·L^-1NaCl的MS板上,观察其发芽和生长情况并统计根长及鲜重;利用发根农杆菌技术获得SA17转基因葡萄根系,100 mmol·L^-1NaCl处理24 h后,利用基于非损伤微测技术的NMT活体生理检测仪检测野生型和转基因葡萄根系Na⁺的净流量以及盐胁迫下K⁺瞬时流量。【结果】多序列比对和系统进化树分析表明,葡萄HKT之间同源性较高,其中VviHKT1;7开放阅读框序列长度为1 380 bp,与VviHKT1;6的亲缘关系最近。盐胁迫显著诱导了葡萄HKT1在3个品种中的表达,其中VviHKT1;7的相对表达量上调较高,长时间胁迫后表达量仍有上升趋势,胁迫6或12 h时表达量达到峰值,且在耐盐性强的SA17、SA15中表达量明显高于1103P。拟南芥的发芽与生长结果表明,正常情况下野生型和转基因拟南芥的发芽和生长情况无显著差异,但盐胁迫下转基因拟南芥的发芽率、根长、鲜重明显高于野生型。荧光检测结果表明,转基因葡萄根系在荧光下可以明显看到绿色荧光,而野生型根系检测不到荧光;进一步qRT-PCR检测结果表明,转基因葡萄根系中VviHKT1;7的表达量是野生型根系的20多倍。离子流速检测结果表明,正常情况下野生型和转基因根系Na⁺净流量显示出外排,各个时间段的波动幅度较小且无显著差异,平均净流量分别为208和205 pmol·cm^-2·s^-1;盐胁迫后,两者Na⁺净流量明显增大,各个时间段的波动幅度增大,平均净流量分别为1 053和1 340 pmol·cm^-2·s^-1。正常情况下两种根系K⁺吸收与外排处于动态平衡状态,盐胁迫显著诱导K⁺外排,转基因根系的外排量明显小于野生型,分别为406和952 pmol·cm^-2·s^-1,表明转基因植株根系的Na⁺外排、K⁺保持能力明显大于野生型。【结论】VviHKT1;7在葡萄响应盐胁迫中发挥着重要作用,过表达该基因可以提高拟南芥和葡萄根系在盐胁迫下的适应能力。

欧李果实发育期内挥发性成分变化特征

李晓颍, 武军凯, 王海静, 李梦园, 申艳红, 刘建珍, 张立彬

中国农业科学. 2021, 54(9): 1964-1980. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.013

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【目的】研究欧李果实发育过程中的挥发性成分与含量变化,揭示果实香气的香型转化特征,明确参与挥发物合成的主要代谢途径,为探讨果实香气代谢机制及品质育种提供数据支持。【方法】以‘燕山1号’欧李为试材,采用顶空固相微萃取-气相色谱仪-质谱联用技术（HS-SPME-GC-MS）,自坐果25 d开始,每隔10 d对果实挥发性成分进行测定。利用解卷积系统（AMDIS）与NIST11质谱库以及保留指数（RI）对挥发性成分进行鉴定,内标法确定挥发物含量,进一步明确果实香气品质与香型转化特征以及不同挥发物类型合成的主要代谢途径。【结果】发育期内共检测到140种挥发物,幼果期明显多于其他时期,成分复杂;绿果期挥发物生成速率显著升高,含量增加。酯、萜类是主要挥发物类型,含量占90%以上。青香型挥发物在幼果期至着色期内含量丰富,商熟期内显著降低;果香型挥发物自商熟期逐渐增加,花香型挥发物在完熟期内显著增加。OAVs表明幼果期至绿熟期花香强度高,是主要香气特征,着色期开始果香强度随发育期逐渐增加,完熟期后果香与花香强度接近,是成熟果实的典型香气特征。幼果期挥发物代谢途径复杂,产生的挥发物类型丰富,其中参与萜类合成主要为MEP和MVP代谢途径,参与醛、醇、酯类合成主要为脂肪族和氨基酸代谢途径;绿熟期至商熟期萜类物质代谢程度与参与酯类合成的氨基酸代谢程度明显降低,不饱和脂肪酸代谢程度明显增加;完熟期不饱和脂肪酸代谢活跃度降低,参与酯类合成的饱和脂肪酸和氨基酸代谢途径以及参与单萜合成的脂肪酸β-氧化途径与脱辅基类胡萝卜素裂解途径增强,形成了大量支链酯类和芳香酯类以及环状单萜,对于典型成熟果实香气的形成具有重要作用。【结论】欧李果实发育过程挥发物变化明显,合成代谢途径具有明显更替。发育早期产生的挥发物有助于果实发育和环境适应;绿熟期以不饱和脂肪酸为底物的己酯、己烯酯类合成途径明显加强,挥发物逐渐积累;着色期果实快速生长,挥发物合成具有滞后性,代谢途径明显转化;完熟期参与支链酯、芳香酯、环状单萜的合成代谢途径明显增强,与成熟果实香气明显相关。典型果实香气主要形成于完熟期,稍晚于生理成熟期,适当延迟采收有助于果实芳香品质的形成与保留。

基于色香味与质地的冻梨品质分析

王阳,王文辉,佟伟,贾晓辉,杜艳民

中国农业科学. 2021, 54(9): 1981-1992. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.014

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【目的】以适宜冻藏的3个梨品种（‘南果梨’‘尖把梨’和‘花盖梨’）为研究对象,分析鲜梨及冻梨颜色、香气、味道以及质地的变化,为冻梨产业发展提供理论依据。【方法】利用色差计分别测定3种鲜梨及冻梨的果皮和果肉颜色（L^*、a^*、b^*、C、h、∆E值）,通过气质联用仪测定其香气组分及含量,利用离子色谱仪测定其可溶性糖组分及含量,液相测定其有机酸组分及含量,最后通过物性分析仪测定其质地（硬度、粘附性、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性）。【结果】冻梨表皮颜色发生明显变化,表皮呈黑褐色,果肉呈黄褐色,果皮、果肉L^*值降低,冻梨的色差值均落在接近消色区附近,颜色较暗,且果皮色差值较果肉色差值变化更大。鲜‘南果梨’皮共检测出香气成分28种,而冻‘南果梨’皮检测出香气成分共27种, 20种香气成分相同,其中15种香气成分含量存在显著差异（P<0.05）;鲜‘南果梨’肉检测出香气成分22种,而冻‘南果梨’肉检测出香气成分26种,其中19种香气成分相同,且除丁酸甲酯含量无显著差异外,其他18种香气成分含量均存在显著差异（P<0.05）。鲜‘尖把梨’皮共检测出香气成分25种,而冻‘尖把梨’皮检测出香气成分共23种,其中20种香气成分相同,除丙酸乙酯、乙酸异戊酯、3-羟基丁酸乙酯和反-2-辛醛含量无显著差异外,其他16种香气成分含量均存在显著差异（P<0.05）;鲜‘尖把梨’肉检测出香气成分13种,而冻‘尖把梨’肉检测出香气成分16种,其中11种香气成分相同,除丙酸乙酯、己酸乙酯和3-羟基己酸乙酯含量无显著差异外,其他8种香气成分含量存在显著差异（P<0.05）。鲜‘花盖梨’皮共检测出11种香气成分,而冻‘花盖梨’皮共检测出香气成分17种,其中9种香气成分相同,除丁酸甲酯含量无显著差异外,其他8种香气成分含量存在显著差异（P<0.05）;鲜‘花盖梨’肉共检测出7种香气成分,冻‘花盖梨’肉共检测出16种香气成分,其中6种香气成分相同,但均存在显著差异（P<0.05）。与鲜梨相比,冻梨葡萄糖含量均增加,总糖含量均减少,冻‘花盖梨’的山梨糖醇含量、‘尖把梨’的果糖含量显著减少（P<0.05）,且冻‘南果梨’及‘花盖梨’中未检测出蔗糖;与鲜梨相比,冻梨的苹果酸、莽草酸和总酸含量均有所减少,仅冻‘南果梨’的富马酸含量、冻‘花盖梨’的柠檬酸含量显著减少（P<0.05）。TPA分析结果显示,与鲜果相比,冻梨硬度、胶黏性、咀嚼性均显著下降（P<0.5）,粘附性显著增加（P<0.5）。【结论】与鲜果相比,冻梨外观颜色发生明显变化,表皮黑褐;不同的冻梨品种呈现出不同的香味,3种冻梨皮和肉均检测出呈有果香味的酯类物质;总糖和总酸含量呈下降趋势;质地更柔软,易咀嚼,可吸食。

低压静电场辅助短期冻藏对猪肉品质的影响

胡斐斐,钱书意,黄峰,姜薇,强宇,江峰,胡海梅,李侠,张春晖

中国农业科学. 2021, 54(9): 1993-2005. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.015

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【目的】研究低压静电场（low voltage electrostatic field,LVEF）辅助短期冻藏（28 d）对猪肉品质的影响,为肉品新型贮藏保鲜技术开发提供理论依据。【方法】以猪背最长肌（Longissimus thoracis et lumborum）为试验材料,对比分析在-18、-12和-6℃的静电场（设备输出电压2 500 V,电流0.2 mA）和非静电场环境（对照）下冻藏0、7、14、21和28 d的菌落总数、TVB-N含量、色泽、贮藏损失、蒸煮损失、剪切力、TBARS、巯基含量、冰晶形态及水分分布等指标的变化。【结果】贮藏期间,静电场组肉样的菌落总数、TVB-N含量和TBARS值比对照显著下降（P<.05）,且肉样持水力较高,色泽更鲜亮,肌肉中形成冰晶小且均匀,对肌肉微观结构破坏程度低。贮藏28 d时,静电场下-12℃冻藏肉样的菌落总数、TVB-N含量及TBARS值分别为4.50 lg（CFU/g）、8.73 mg/100 g和0.1691 mg MDA?kg^-1,与-18℃对照组的4.48 lg（CFU/g）、8.91 mg/100g及0.1754 mg MDA?kg^-1结果相比均无显著差异（P>0.05）,两组肉样间的贮藏损失、剪切力及色泽差异也不显著（P>0.05）。【结论】低压静电场辅助冻藏可有效延缓猪肉在贮藏期间的品质劣变,且静电场辅助-12℃冻藏28 d内的肉品品质可达到-18℃常规冻藏的效果,低压静电场下-6℃冻藏肉样品质与-12℃非静电场冻藏效果也趋于一致。

商业酵母在葡萄酒工业化生产中的定殖情况分析

孙悦,杨慧敏,何荣荣,张军翔

中国农业科学. 2021, 54(9): 2006-2016. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.016

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【目的】揭示商业活性干酵母（active dry yeast,ADY）在葡萄酒工业生产中的定殖情况,及其与我国本土酿酒酵母菌株的遗传关系,为我国本土优良酿酒酵母的选育提供理论依据,同时为葡萄酒生产中ADY的使用提供参考。【方法】以宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区的‘赤霞珠’葡萄为原料,分别接种BDX、XR、FR和FX10四种ADY发酵,于接种后的1、3和5 d取样。利用Interdelta和SSR技术对酿酒酵母进行菌株区分,分析商业ADY在不同发酵阶段的数量、比例以跟踪其定殖能力。利用PopGen32软件分析其遗传多样性相关指数,采用NTsys2.10e软件揭示商业酵母与宁夏本土酵母的遗传关系。【结果】4种ADY共显示出6种Interdelta指纹图谱即6种基因型：XR和FR均由2种株系组成,BDX和FX10均由1种基因型组成。对于本研究选取的9个微卫星位点而言,每种ADY均显示出1种基因型。4个发酵中共分离到225个酿酒酵母单菌落,Interdelta分析显示42种基因型,其中本土基因型为36种,菌株变异程度为中等16%（36/225）;SSR分析显示20种基因型,其中本土基因型为16种,处于中等遗传多样性水平。9个微卫星位点共检测出75个等位基因,平均每个位点的等位基因数为8.3333个,观测杂合度（Ho）在0.2000—0.5000,PIC在0.6339—0.8620,平均值为0.7614,均为高度多态性位点。接种BDX的发酵中本土基因型最丰富（11种Interdelta类型和8种SSR类型）,接种FR的发酵次之（11种Interdelta类型和6种SSR类型）。商业ADY没有在发酵的各个阶段占据主导地位,对于不同的发酵阶段而言,优势酿酒酵母的基因型也存在差异。Interdelta分析和SSR分析均显示FR不是相应发酵中的优势菌株。BDX虽然存在于整个发酵过程中,但只在接种后的3 d占主导地位。接种XR和FX10的发酵中,Interdelta分析法显示它们不是发酵中的主导菌株,而SSR分析显示它们均是相应发酵中的主导菌株。本土酿酒酵母基因型β（SSR类型为BDX-7）、基因型γ（SSR类型为BDX-6）、基因型A（SSR类型为XR）、基因型a（SSR类型为FX10）、基因型b（SSR类型为FX10）、基因型bb（SSR类型为FR-2）和基因型ee（SSR类型为FR-4）等在相应的发酵中均表现出较强的竞争力。聚类分析表明,分离自相同发酵中的酿酒酵母菌株间遗传差异性较大。【结论】葡萄酒工业生产中本土酿酒酵母基因型丰富,发酵是由本土酵母与商业酵母共同参与完成的,且二者在发酵中相互竞争,数量动态演替。

琅琊鸡及其配套系蛋壳质量、钙代谢生化指标和钙结合蛋白CaBP-D28k mRNA表达的比较

张宁波,韩照清,金太花,庄桂玉,李炯奎,郑全胜,李永洙

中国农业科学. 2021, 54(9): 2017-2026. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.017

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【目的】探讨影响琅琊鸡及其配套系蛋壳质量和钙代谢的差异因素,为琅琊鸡品种资源保护及开发提供理论依据。【方法】选取240日龄琅琊鸡及其浅麻羽色、深麻羽色配套系各180只,各品系随机分为6个重复,每个重复30只,在相同饲养条件下饲养至300日龄时各重复随机收集鸡蛋30枚,各重复随机选取6只,翅下静脉采集血样、屠宰后收集左腿胫骨及十二指肠、蛋壳腺、肾脏等组织样,用于检测蛋壳质量、钙、磷相关指标及钙结合蛋白CaBP-D28k mRNA的表达量。【结果】浅麻羽色配套系的蛋重显著低于深麻羽色配套系（P<0.05）,而蛋壳重低于其他品系（P>0.05）;另外,蛋壳厚度和蛋壳比率显著高于深麻羽色配套系（P<0.05）,蛋壳强度显著高于其他品系（P<0.05）;浅麻羽色配套系的蛋黄、蛋壳、胫骨中钙含量显著高于深麻羽色配套系（P<0.05）,蛋壳、胫骨中磷含量显著高于其他品系（P<0.05）;蛋壳中灰分含量浅麻羽色配套系最高,其次为琅琊鸡、深麻羽色配套系,而胫骨中灰分含量和胫骨重浅麻羽色配套系最高,其次为琅琊鸡、深麻羽色配套系,品系间均差异显著（P<0.05）;浅麻羽色配套系的体重、胫骨长度显著低于深麻羽色配套系（P<0.05）;浅麻羽色配套系的血钙、降钙素含量显著低于其他品系,而浅麻羽色配套系的血磷、碱性磷酸酶、甲状旁腺素含量显著高于其他品系,且品系间均差异显著（P<0.05）;浅麻羽色配套系的钙结合蛋白含量显著低于深麻羽色配套系（P<0.05）,而两个配套系的骨钙素显著高于琅琊鸡（P<0.05）;浅麻羽色配套系的十二指肠部位钙结合蛋白CaBP-D28k mRNA表达量显著高于其他品系（P<0.05）,而蛋壳腺部位表达量显著高于深麻羽色配套系（P<0.05）,肾脏部位钙结合蛋白表达量显著高于琅琊鸡（P<0.05）。【结论】在240—300日龄产蛋期,浅麻羽色配套系的血磷、碱性磷酸酶、甲状旁腺素、骨钙素等相关活性物质及十二指肠、肾脏、蛋壳腺部位钙结合蛋白CaBP-D28k mRNA表达水平高于其他品系,可能促进其小肠上段对钙磷的吸收和骨钙的释放、转运能力,影响蛋黄、蛋壳中矿物质的沉积和改善蛋壳、胫骨质量。

IGF1-PI3K-Akt信号通路相关基因在黄羽肉鸡肌肉和肝脏中的表达

束婧婷,姬改革,单艳菊,章明,巨晓军,刘一帆,屠云洁,盛中伟,唐燕飞,蒋华莲,邹剑敏

中国农业科学. 2021, 54(9): 2027-2038. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.018

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【目的】IGF1-PI3K-Akt信号通路是调控生长发育的关键通路,选择慢速型的广西麻鸡和中速型的花山麻鸡作为研究对象,探究IGF1-PI3K-AKT信号通路相关基因胰岛素样生长因子1( Insulin-like growth factors, IGF1)、胰岛素样生长因子1受体( Insulin- like growth factor receptor, IGF1R)和胰岛素受体底物1 (Insulin receptor substrate1, IRS1)在骨骼肌和肝脏中的发育性表达规律,为阐明黄羽肉鸡生长发育调控机理提供参考。【方法】采用SPSS20.0比较广西麻鸡和花山麻鸡在胚胎期至出生后早期的生长发育差异,采用实时荧光定量PCR方法检测上述3个基因在两个品种鸡胚胎期（9、12、16胚龄）和出生后（0、7、21、35、49和63日龄）胸肌、腿肌和肝脏中的表达差异,并将其与体重和组织重进行相关性分析。【结果】鸡生长发育早期体重、骨骼肌重和肝脏重变化呈现显著的品种和时间特异性,经过选育的花山麻鸡体重和组织重的增长在胚胎发育后期已经远远超过广西麻鸡。IGF1、IGF1R和IRS1基因表达存在显著的品种、组织和发育时段特异性,总体上,在胚胎期肌肉中的表达量高于肝脏组织,出生后则为肝脏中的表达量高于肌肉组织,广西麻鸡肌肉中的表达量高于花山麻鸡,而花山麻鸡肝脏中的表达量要高于广西麻鸡。IGF1基因在两个品种胸腿肌中均在9胚龄即可检测到表达,腿肌中表达量均是9胚龄时最高,除与12胚龄差异不显著外,与其他各阶段差异显著,表达量最低点出现在出雏0日龄时;胸肌中则是12胚龄时表达量最高,63日龄时最低;肝脏中则出现品种差异,广西麻鸡胚胎期未检测到表达,从出雏0日龄开始表达,表达高峰出现在21日龄时,而在花山麻鸡中虽然胚胎期检测到表达但表达量极低,49日龄时达到表达高峰。两品种鸡肌肉和肝脏各个阶段均检测到IGF1R mRNA的表达,在胸肌和腿肌中的表达量均表现为9胚龄最高,广西麻鸡9胚龄与其他各阶段差异显著,花山麻鸡9胚龄除与12胚龄差异不显著外,与其他各阶段均差异显著;肝脏中,广西麻鸡表达高峰出现在21日龄,且与9、12、16胚龄和0日龄差异显著,花山麻鸡则是63日龄时最高,与其他各阶段差异显著。两品种鸡肌肉和肝脏各个阶段均能检测到IRS1 mRNA的表达,在两品种肌肉中的表达量均表现为9胚龄或者12胚龄最高,与其他各阶段差异显著,随后下降,并在出雏后维持在较低水平;肝脏中IRS1的表达模式与IGF1R一致。IGF1、IGF1R和IRS1基因的表达两两之间均表现出显著或极显著的正相关关系,同时,肌肉中3个基因的表达与体重、胸（腿）肌重存在显著的负相关,而肝脏中3个基因的表达与体重、胸（腿）肌重、肝脏重均存在显著的正相关。【结论】IGF1-PI3K-AKT信号通路相关基因之间存在一致性趋势,品种间和组织间表达量的差异可能正是不同类型黄羽肉鸡生长发育差异的主要原因之一。

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