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  • 刘佳悦, 贾丽霞, 王苗苗, 孙东辉, 孙贺贺, 郝志敏, 李志勇

    为了揭示不同品种以及不同器官中内生菌的多样性特征,初步明确内生菌群落结构与宿主品种及器官类型的相关性。以感谷瘟病品种沙湾谷子、冀谷22和抗谷瘟病品种小青谷、石榴子为材料,分别取植株的茎、叶片、叶鞘,通过基于16S rDNA V3—V4区的高通量测序进行微生物多样性分析。结果显示,感病品种与抗病品种内生菌物种组成具有一定差异性,所用供试样本中,门水平优势类群均为变形菌门、放线菌门,拟杆菌门、绿弯菌门、粘菌门、厚壁菌门次之。Alpha多样性分析表明,感病品种(沙湾谷子、冀谷22)叶片内生菌丰富度较高;PCoA分析则表明,器官类型比品种对内生菌群落结构影响更大。物种组成分析表明,感病品种沙湾谷子及冀谷22含有与小青谷、石榴子(抗谷瘟病)差异较大的内生菌群,感谷瘟病品种(沙湾谷子、冀谷22)叶片都具有Entotheonellaeota;抗谷瘟病品种则在叶鞘中均具Hydrogenedentes。明确了感、抗谷瘟病品种谷子及各个品种的不同器官内生菌的多样性及群落结构具有一定差异,器官类型比品种对内生菌群落结构的影响更大。

  • 闫留延, 李剑峰, 张世文, 张博, 王永芳, 张小梅, 祖超凡, 王振山, 桑璐曼, 何占祥, 贾小平, 董志平
    摘要 (1148) RichHTML (95) PDF全文 (99)

    利用RT-PCR技术从延谷11号谷子中克隆SiPRR73基因,通过系统分析SiPRR73组织表达特异性,对不同光周期处理、不同光温组合处理以及5种非生物胁迫处理的响应特点,揭示光周期、温度对SiPRR73的调控模式及SiPRR73对非生物胁迫的应答模式。结果表明,从延谷11号克隆得到SiPRR73基因2 928 bp的cDNA序列,包含2 283 bp的CDS区,编码760个氨基酸;SiPRR73蛋白与C4家族作物糜子、哈氏黍、高粱、玉米PRR73蛋白具有较近的进化关系。 SiPRR73在顶端第2片叶中表达水平最高,在根、茎、穗部表达水平较低。短日照、长日照条件下该基因均表现光照期表达水平高于黑暗期的特点,且整个营养生长期短日照条件下表达水平明显低于长日照,SiPRR73受光诱导表达和光周期调控。温度决定SiPRR73表达峰的数目,光周期决定SiPRR73表达峰出现的时间,光周期和温度共同参与了SiPRR73的表达调控。PEG和低温胁迫总体上诱导SiPRR73表达,NaCl在胁迫早期诱导该基因表达,后期总体表现为抑制状态,Fe胁迫则早期抑制该基因表达,后期总体诱导其表达,SiPRR73对ABA胁迫的响应特点接近NaCl。以上研究表明,谷子SiPRR73表达具有光依赖性,光周期和温度以互作模式调控SiPRR73表达,推测SiPRR73参与了谷子对不同光温环境的适应性调节过程,并且在应对干旱、低温、ABA、NaCl、Fe胁迫过程中发挥了一定作用。

  • 邹晓悦, 刘佳, 李志勇, 马继芳, 王永芳, 全建章, 刘磊, 白辉, 董志平
    摘要 (1136) RichHTML (15) PDF全文 (84)

    为了解谷子中SibHLH19的功能,以抗病谷子材料十里香叶片cDNA和基因组DNA为模板,分别克隆到SibHLH19基因的CDS序列和启动子序列,并利用生物信息学在线工具分析了启动子顺式作用元件及生物学特征;采用Real-time PCR技术检测了SibHLH19转录因子在谷子不同组织部位和抗谷锈病过程中的表达丰度变化;利用SDS-PAGE技术分析了该基因原核表达特征。结果表明,SibHLH19转录因子CDS序列全长843 bp,编码280个氨基酸,预测蛋白质分子质量为29.97 ku,理论等电点pI为5.85,编码蛋白质化学式为C1296H2071N397O400S11,含有一个bHLH保守结构域,属于不稳定亲水性蛋白质。该蛋白质二级结构的最大元件是无规则卷曲,最小元件为β-转角。进化分析表明,SibHLH19与禾本科植物糜子(RLM85279.1)、哈氏黍(PUZ71581.1)和柳枝稷(XP_039835205.1)氨基酸序列的同源性较高,与小麦(KAF7059972.1)、节节麦(XP_040244423.1)同源性最低。启动子顺式作用元件分析表明,该基因启动子区存在多个激素、胁迫等应答元件。组织表达分析表明,该基因主要在谷子苗期表达,并以苗期地上部分表达量最高,孕穗期几乎无表达。在谷子响应谷锈菌生物胁迫反应的24 h内,SibHLH19基因在抗病反应8,16 h上调表达,而感病反应中仅在16 h略微上调表达,其余时间均下调表达,推测SibHLH19在谷子抗锈病反应中起正调控作用。构建的原核表达载体pET30a-SibHLH19经0.1 mmol/L IPTG诱导能表达出表观分子质量约44 ku的SibHLH19融合蛋白。

  • 徐丽霞, 董雪, 张艾英, 郭二虎, 孙靓

    为缓解谷子连作障碍,为优化谷子种植模式提供参考,以谷子连作(Si)为对照(CK),设置了谷子-玉米(Si-Zm)、谷子-马铃薯-玉米(Si-St-Zm)、谷子-玉米-大豆(Si-Zm-Gm)和谷子-大豆-马铃薯(Si-Gm-St)4种轮作模式,分析不同轮作模式对谷子关键生育期生理指标、光合特性、农艺性状、产量和白发病发病率的影响。结果表明,与CK相比,Si-St-Zm、Si-Zm-Gm和Si-Gm-St这3种轮作模式下谷子旗叶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性均显著增加,最大增幅分别为45.55 %,41.55 %和109.09 %;Si-Zm-Gm和Si-Gm-St轮作模式下谷子株高、茎粗、根长和根分枝数均显著增加,最大增幅分别为30.48%,30.50%,31.76%和13.79%;Si-Gm-St轮作模式下谷子旗叶H2O2和MDA含量均显著减少,最大减少幅度分别为18.78%和47.29%;气孔导度、净光合速率、蒸腾速率和叶绿素相对含量分别显著增加31.94%~101.43%,35.74%~234.00%,16.44%~46.97%和24.15%~66.16%,谷子穗长、千粒质量和产量分别显著增加14.90%,17.09%和10.58%,谷子白发病发病率显著降低12.33%。综上所述,与CK相比,Si-Gm-St模式下谷子旗叶SOD、POD和PPO活性显著增加,光合效率显著提高;谷子产量和抗病能力最高。因此,与Si-Zm、Si-St-Zm和Si-Zm-Gm轮作模式相比,Si-Gm-St轮作模式对缓解谷子连作障碍的效果最好。

  • 肖继兵, 刘志, 辛宗绪, 陈国秋, 吴宏生

    为探讨谷子全生育期耐旱性鉴定的有效方法,筛选谷子全生育期耐旱性鉴定指标,加快谷子耐旱育种进程,2019—2020年以30份谷子种质为试材,采用随机不完全区组设计(alpha-格子设计),设干旱胁迫(DS)和正常供水(CK)2个处理,考察相关农艺性状和产量指标的耐旱系数。联合方差分析结果表明,土壤水分环境对千粒质量影响显著,对其他指标影响极显著,基因型对单株穗质量和单株粒质量影响显著,对其他指标影响极显著,基因型与土壤水分环境互作极显著影响谷子的生长性状,对产量性状的影响不显著(千粒质量除外)。在干旱胁迫下,各指标性状值较CK均发生不同程度下降,且各指标性状对干旱胁迫反应的敏感性不同。t检验结果表明,干旱胁迫处理效果显著(千粒质量除外)。GGE双标图解释了数据总变异的71.15%,各指标耐旱系数间存在不同程度的相关性,其中株高、穗长、茎叶干质量和倒二叶叶面积的耐旱系数显著正相关,穗质量、穗粒质量、穗粒数和产量的耐旱系数显著正相关。谷子的耐旱性可以通过不同的农艺性状体现。依据与理想耐旱品种和理想耐旱鉴定指标的距离对供试谷子材料耐旱性和耐旱评价指标进行了排序,其中太选26号、朝谷62号和朝谷13号等材料耐旱性较强,株高和穗质量可作为谷子全生育期耐旱性鉴定首选指标。GGE双标图为谷子耐旱品种选育提供了一个客观有效的新的可视化鉴定方法。

  • 张振旺, 吴金芝, 黄明, 李友军, 赵凯男, 侯园泉, 赵志明, 杨中帅
    摘要 (637) RichHTML (31) PDF全文 (100)

    为了明确干旱胁迫对不同抗旱性冬小麦灌浆期下午旗叶光合荧光特性和产量的影响,2018—2019年度和2019—2020年度,在防雨棚池栽条件下,以强抗旱性冬小麦品种晋麦47(JM47)和弱抗旱性冬小麦品种偃展4110(YZ4110)为材料,采取测墒补灌的方法,设置重度干旱(W1:播前65% MFC(最大田间持水量)+拔节后45%~55% MFC)、中度干旱(W2:播前75% MFC +拔节后55%~65% MFC)、轻度干旱(W3:播前75% MFC +拔节后65%~75% MFC)、适宜供水(W4:播前75% MFC +拔节后75%~85% MFC)4个处理,测定了灌浆前期、中期和中后期14:00—16:00的旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、瞬时水分利用效率(IWUE)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)以及成熟期的产量及其构成因素。结果表明,水分和品种对小麦灌浆期下午的旗叶光合、荧光特性和成熟期的产量均有显著影响。从2 a均值来看,与W4相比,干旱胁迫处理(W1、W2和W3)灌浆期下午的旗叶Pn、Gs和ΦPSⅡ,JM47分别降低2.07%~68.92%,-3.23%~50.00%和-1.89%~30.19%;YZ4110分别降低7.71%~80.19%,11.11%~59.26%和0~73.47%;JM47和YZ4110灌浆中期下午的旗叶Tr分别降低6.30%~32.87%和6.49%~41.74%,灌浆中后期下午旗叶Fv/Fm分别降低1.20%~18.52%和2.50%~30.00%,且上述指标的降幅基本表现为JM47<YZ4110。与YZ4110相比,干旱胁迫处理(W1、W2和W3)JM47灌浆期下午的旗叶Pn、Gs、ΦPSⅡ和Fv/Fm分别提高0.86%~64.89%,8.33%~36.36%,1.96%~184.62%和1.25%~17.86%,JM47的产量分别提高28.91%,8.06%和5.40%。除IWUE外,灌浆期下午旗叶光合荧光参数与产量均显著或极显著相关,但相关系数因品种和灌浆时期而异,JM47以灌浆前期旗叶Tr,灌浆中期旗叶ΦPSⅡ,灌浆中后期Pn、Gs和Fv/Fm的相关系数最大;YZ4110以灌浆前期旗叶Pn、Gs和Tr,灌浆中期旗叶ΦPSⅡ,灌浆中后期旗叶Fv/Fm的相关系数最大。综上,干旱会导致灌浆期下午旗叶光合能力和籽粒产量降低,强抗旱性品种JM47在灌浆期下午能保持较好的旗叶光合荧光特性,可在干旱胁迫下显著提高灌浆中期下午的旗叶ΦPSⅡ和灌浆中后期下午的旗叶Pn、Gs和Fv/Fm,从而提高籽粒产量。

  • 包秀霞, 廉勇, 慕宗杰, 张欢

    为明确内蒙古草原多根葱的抗旱性及抗旱机制。采用盆栽控水法,设置最大田间持水量的75%为对照(CK),25%土壤相对含水量干旱胁迫30 d为处理,在干旱胁迫下对不同来源多根葱根系形态、生理特性及叶片光合特征进行分析。结果表明,四子王旗多根葱在干旱胁迫下与赤峰、鄂尔多斯相比,保持相对较高的根系表面积、根系体积和直径为0~0.5 mm的根长,根系生长受到干旱胁迫的影响相对较小,叶绿体在干旱胁迫下的稳定性相对较好,抗旱性较强;干旱胁迫显著降低了赤峰、鄂尔多斯多根葱地上生物量、地下生物量和总生物量(P<0.05),但对四子王旗多根葱无显著影响(P>0.05)。干旱胁迫处理下多根葱叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和相对含水量显著下降,叶片细胞质膜相对透性显著上升;干旱胁迫促进了多根葱叶片气孔关闭,降低了蒸腾,减少水分的散失。不同样地多根葱根系特征、相对含水量、叶绿素和光合特性在相同处理下存在一定的差异;四子王旗多根葱受干旱胁迫的影响相对较小,耐旱性较强。

  • 李辉, 康泽培, 邱财生, 戴志刚, 邱化蛟

    通过鉴定红麻全基因组中WRKY基因家族所有成员,并分析其在盐胁迫下的表达特征,从而为研究WRKY基因家族成员在红麻响应盐胁迫过程中的生物学功能奠定坚实基础。利用生物信息学的方法对红麻全基因组中的WRKY基因家族成员进行鉴定,并对WRKY基因家族各成员的理化性质、系统发育和保守功能域进行分析,同时利用实时荧光定量PCR技术分析盐胁迫下WRKY基因家族各成员的表达特征。结果表明,共鉴定出33个WRKY基因家族成员,且该基因家族成员不均匀地分布在12条染色体上,每个基因家族成员的理化性质如氨基酸数目、分子质量、理论等电点都存在一定的差异,且每个基因家族成员的氨基酸保守序列WRKYGQK没有发生变异。红麻和拟南芥的WRKY基因家族系统进化树分析表明,33个WRKY家族成员分成了3个类群,GroupⅠ、GroupⅡ、Group Ⅲ,其中Group Ⅲ包含了5个亚组。实时荧光定量PCR技术分析结果表明,盐胁迫诱导表达的WRKY家族成员有26个,其中23个具有正向调控作用,3个具有负向调控作用。共鉴定出红麻WRKY家族成员33个,其中26个WRKY家族成员参与了红麻盐胁迫响应过程。

  • 李强, 孔凡磊, 袁继超

    为了提高玉米产量、减少氮肥施用及提高氮肥利用效率,对氮高效玉米品种进行筛选和推广,研究氮肥管理对不同氮效率玉米品种氮吸收、利用和田间氮平衡的影响,探明氮肥运筹对不同氮效率玉米品种氮素吸收、利用及田间氮平衡的影响对于玉米的高效育种和栽培至关重要,因此,于2015-2016年在川中丘陵区开展了为期2 a的田间试验。结果表明:正红311(ZH311)在吐丝期和成熟期茎鞘和叶片氮分配比例均显著高于先玉508(XY508)。此外,ZH311花后籽粒氮积累量和花后氮籽粒贡献率显著高于XY508,而花前氮转运及花前氮转运贡献率显著低于XY508。氮高效品种ZH311营养器官中较高的氮分配比例使得其各阶段氮积累量均显著高于氮低效品种XY508,吐丝后氮素积累优势较吐丝前更明显。ZH311吐丝后氮的高效积累抑制了其吐丝前氮的转运,使得其吐丝前氮积累的转运率和对籽粒的贡献率均显著低于XY508,且ZH311的氮素吸收效率、氮素回收效率和氮素偏生产力均显著高于XY508。与XY508相比,ZH311根系能更有效地吸收和利用40~80 cm土层中的无机氮,减少氮沉降,显著减少表观氮损失,且2个品种氮素表观损失差异主要来自追肥后。综上所述,氮高效玉米品种ZH311较氮低效品种XY508不仅能提高单位面积产量,而且能减少氮损失,从而降低环境风险。

  • 李班, 吕莹, 杨明煊, 宋婷, 于放, 刘志文

    为探究盐碱胁迫对甘蓝型油菜的生理及分子机制的影响,以甘蓝型油菜华油杂62为试验材料,对油菜种子及幼苗进行不同浓度的复合盐、复合碱及复合盐碱溶液处理,测定种子的发芽率以及甘蓝型油菜叶片中叶绿素含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、抗氧化酶活性等生理指标,以高效液相色谱法测定油菜叶片中甜菜碱积累量,利用qRT-PCR 技术对甜菜碱合成途径中的关键酶基因胆碱单加氧酶基因(CMO)进行分析。结果表明,人工模拟的不同浓度盐碱溶液中,对种子萌发的伤害程度大小表现为复合盐碱>碱>盐;低浓度盐碱溶液促进油菜叶片叶绿素形成,高浓度盐碱溶液抑制叶绿素形成;盐碱胁迫显著提高了脯氨酸与可溶性糖含量,高盐碱溶液(YJ75,含盐碱75 mmol/L)处理21 d,脯氨酸与可溶性糖含量分别为对照组的65.99,5.21倍;盐碱胁迫增加了丙二醛的含量;盐碱胁迫显著提高了过氧化物酶(POD)活性,与对照组相比,高盐碱(YJ75)溶液处理21 d后的POD含量提高了2.26倍,在复合盐与复合碱处理第14 天,POD含量达到最高值,而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性变化规律不明显,且在盐胁迫过程中发挥作用较低;盐碱胁迫显著提高了关键酶基因CMO的表达量,从而调控甜菜碱的积累量增多。综上,盐碱胁迫对甘蓝型油菜的伤害程度大小表现为复合盐碱>碱>盐,在高盐碱胁迫下,甘蓝型油菜会大量积累甜菜碱以降低自身所受的伤害。

  • 张宗祥, 黄峥嵘, 吴雪凡, 刘楠楠, 李笑笑, 董召荣, 宋贺

    土壤酸化会降低玉米的产量和氮素积累量,但生理机制尚未明确。在大田设置中性(pH=7,CK)、弱酸(pH=6,T1)、中酸(pH=5,T2)和强酸(pH=4,T3)4种土壤酸度处理,比较各处理下玉米产量、氮素积累量、籽粒蛋白含量、叶片与茎秆中氮代谢相关酶活性、基因表达量以及硝态氮( NO 3 -)、铵态氮( NH 4 +)、可溶性蛋白、游离氨基酸含量的差异。结果表明,相比于CK,T1、T2、T3处理产量分别降低4.2%,30.7%,52.3%;穗粒数分别降低1.8%,28.1%,42.8%;籽粒蛋白质含量呈现下降趋势,其中T3处理显著降低14.5%。在大喇叭口期,随着酸度增加,叶片氮素积累量显示出下降趋势,其中T2和T3处理分别显著降低28.1%和56.2%;茎秆中氮素积累表现出先增加后降低的趋势,T1处理显著增加33.1%,T3显著降低65.4%。大喇叭口期,T3处理下叶片和茎秆中硝酸还原酶、谷氨酸脱氢酶、谷氨酸合成酶活性均显著高于CK,而叶片中谷氨酰胺合成酶活性显著下降;茎秆中氨基酸表现先下降后上升的趋势。转录组分析表明,随着土壤酸度的增加,ZmGln2ZmFd-GOGAT表达量上调,促进了光呼吸释放 NH 4 + NO 3 -还原产生 NH 4 +的同化;ZmGln1.2~ZmGln1.4、叶片中ZmNADH-GOGAT2和茎秆中ZmNADH-GOGAT1表达量下调,降低了蛋白质分解代谢释放产生 NH 4 +的同化。玉米通过上调或下调相关基因表达,促进氮代谢产生更多的游离氨基酸、可溶性蛋白等渗透调节物质用以抵御酸胁迫,但也因此减少了氮积累量,导致产量、籽粒蛋白质含量降低。

  • 焦金龙, 李友强, 吴玲, 尚静, 高世斌, 刘海岚, 吴元奇, 林海建

    为了探讨化肥减量配施有机肥对西南地区青贮玉米产量、品质以及土样养分的影响,于2019,2020年以青贮玉米渝青386为研究对象,连续2 a分析了化肥减量配施有机肥对青贮玉米农艺、产量品质以及土壤养分含量和肥料利用率的影响。结果表明,不同施肥处理对青贮玉米产量影响达显著水平,有机肥和缓控肥混施处理产量最高,达55 084.75 kg/hm2,干物质产量达24 192.11 kg/hm2。缓控肥常量和缓控肥减量20%青贮玉米产量差异不显著,表明采用缓控肥可实现化学肥料减施20%。缓控肥常量处理下玉米植株氮、磷、钾积累量均为最大,分别为234.83,173.75,35.72 kg/hm2。缓控肥与有机肥混施处理下青贮玉米氮肥偏生产力最大为166.46 kg/kg,缓控肥减量20%处理下氮素吸收效率最高为0.80 kg/kg,说明有机肥和无机肥混施可以提高青贮玉米生产力。缓控肥与有机肥混施处理下青贮玉米粗脂肪含量最高,有机肥的施用可以提高青贮玉米粗脂肪含量,同时也增加了酸性洗涤纤维的含量。青贮玉米产量与脲酶、过氧化氢酶、有效磷含量呈极显著正相关,相关系数分别为0.845,0.798,0.784。研究表明,在西南地区化肥减量配施有机肥能够显著提高青贮玉米产量和品质,减少化肥成本,增加农民收益,同时还有利于农田生态环境的保护和土壤肥力的可持续利用。

  • 赵长江, 都梦翔, 宋巨奇, 徐尚缘, 贺琳, 徐晶宇, 杨克军, 李佐同
    摘要 (450) RichHTML (216) PDF全文 (146)

    NRL(NPH3/RPT2-Like)是植物所特有的一类光响应蛋白,在向光素信号途径中发挥重要作用。利用生物信息学手段结合qRT-PCR技术,在玉米基因组水平对该家族基因进行鉴定并对其编码蛋白的性质、结构、进化、生育期组织表达和逆境表达进行分析。结果鉴定了31个ZmNRL基因,不均匀地分布于玉米9条染色体上,编码的氨基酸序列长度在464~749个,预测具有叶绿体、细胞核和细胞质等亚细胞定位。依据蛋白保守性将ZmNRL家族划分为四大类,基因结构也具有一定的保守性,多数基因含有4个外显子。基因启动子存在大量脱落酸、茉莉酸、光响应和抗氧化等顺式元件分析,其中G-box和Sp1等两类光相关元件数量较多。ZmNRL家族基因在生育期组织部位表达具有一定的时空特异性,总体表达量不高,仅有ZmNRL2ZmNRL4ZmNRL24ZmNRL29相对高表达。通过生育期组织表达数据共表达及其模块GO富集分析发现,6个ZmNRL基因可通过叶绿体等生物发生及组装生物过程,参与对叶片生长发育的调控。qRT-PCR结果表明,高温处理玉米幼苗ZmNRL12上调表达显著,干旱、盐和病原物接种处理ZmNRL5ZmNRL7ZmNRL19基因下调表达。综上,在玉米基因组鉴定出31个ZmNRL基因,该家族基因不仅具有明显的组织表达特异性,而且可参与玉米幼苗对生物和非生物逆境应答。

  • 张盼盼, 邵运辉, 刘京宝, 乔江方, 李川, 张美微, 赵霞, 黄璐

    研究施用氮锌肥下夏玉米植株干物质、氮锌元素累积和分配的变化,为锌肥的合理利用及肥料配施提供理论依据。采用再裂区设计,主因素为90,180,225 kg/hm2 3个施氮水平,副因素为0,4.5 kg/hm2 ZnSO4·7H2O 2个喷锌处理,副副因素为郑单958和谷神玉66 2个玉米品种,大田条件下研究施用氮锌肥对不同玉米品种籽粒产量、植株干物质累积动态和各器官氮锌元素吸收、累积、分配的影响。结果表明,施氮量为180,225 kg/hm2下夏玉米籽粒产量分别达9.77,10.42 t/hm2,较90 kg/hm2处理平均增加18.0%;吐丝后以施氮量225 kg/hm2下干物质量较高,成熟期以90 kg/hm2处理的穗轴和籽粒干物质量分配比例较高。成熟期施氮量225 kg/hm2处理各器官中氮含量、茎中锌含量以及叶和籽粒氮、锌累积量均表现出优势,而90 kg/hm2处理下鞘、苞叶、籽粒锌含量和籽粒氮、锌分配比例均较高。施锌处理对籽粒产量和干物质累积分配无显著影响,与不施锌相比,施锌显著提高了各器官中氮、锌含量和累积量,但分别降低籽粒中氮、锌分配比例6.93, 6.86百分点。郑单958籽粒产量和干物质占比较谷神玉66高,成熟期植株干物质量高出29.2%。郑单958籽粒氮、锌含量分别较谷神玉66低8.9%和5.3%,但籽粒累积量和分配比例均高于谷神玉66。相关分析表明,玉米籽粒产量和茎、叶、籽粒中氮含量呈显著正相关,叶片锌含量与鞘、籽粒氮含量也呈显著或极显著正相关,穗轴中锌含量与茎、穗轴和苞叶氮含量相关性达显著或极显著水平。因此,施用氮锌肥可以明显提高夏玉米产量和干物质累积量,促进植株各器官尤其是籽粒对氮、锌的吸收和累积,但同时降低籽粒中氮锌的分配比例。

  • 唐龙, 赵宇玮
    摘要 (430) RichHTML (57) PDF全文 (158)

    外源施加植物甾醇衍生物-油菜素内酯的信号物质可以显著提高植物的耐盐性。为了检测过表达编码植物固醇关键酶的甲基固醇加氧酶基因(SMO)是否能提高目标植物的盐胁迫耐受性,使用子房注射法,首先将植物甾醇生物合成过程中关键酶-甲基甾醇单加氧酶的编码PnSMO1.1基因转移到裂叶牵牛中,构建了该基因的过表达转基因株系。接着以经PCR鉴定验证的转基因植物株系幼苗为试验材料,在0~200 mmol/L 梯度NaCl处理条件下,检测了不同株系植物的根长和下胚轴长度等生长参数,以及叶片细胞中丙二醛(MDA)的含量、相对电导率、油菜素甾酮和6-脱氧油菜素甾酮含量等生理指标。结果显示,在100~250 mmol/L NaCl处理下,与野生型(WT)植株或空质粒转化对照(BL)植株相比,过表达PnSMO1.1显著增加了转化植株的根和下胚轴的相对生长量,增强了转基因株系的耐盐性。另外,与WT和BL幼苗相比,在不同的NaCl浓度处理条件下,转基因株系中6-脱氧油菜素甾酮的积累显著增加,但相对电导率(rEC)值、油菜素甾酮的积累量或MDA含量均显著降低。盐渍化、干旱和低温等事件的发生,严重抑制了植物的营养生长和产量。这些结果揭示,过表达PnSMO1.1基因,可以通过调节细胞内的油菜素内酯化合物积累量的动态,进而保护质膜的结构完整性,显著提高转基因植物的耐盐性。

  • 张斌
    摘要 (428) RichHTML (48) PDF全文 (193)

    为探究大豆GmPP2C89基因在植物非生物胁迫响应和适应过程中的功能,利用转录组数据和荧光定量PCR方法检测GmPP2C89基因在NaCl、PEG和甘露醇处理下的表达模式;接着分析GmPP2C89基因启动子上响应非生物胁迫的顺式作用元件,并根据元件的分布克隆不同长度的启动子构建融合GUS载体,获得对应的转基因拟南芥,通过GUS染色分析启动子对NaCl、PEG和甘露醇处理的响应。构建GmPP2C89基因过表达的转基因拟南芥,在正常条件和NaCl处理条件下测定根长、叶片MDA含量和电解质渗透率以及盐胁迫相关基因(SODPODCATRD26RD29ARD29B)的表达水平。结果显示,NaCl、PEG和甘露醇处理均导致大豆GmPP2C89基因表达水平显著上调;在其启动子区含有较多ABRE、DRE、G-box、MBS、MYB、MYC和TC-rich repeats等参与非生物胁迫响应的顺式作用元件,并且该启动子对NaCl处理具有更强的响应。此外,在盐处理条件下,转基因拟南芥GmPP2C89-OX根长显著大于WT,而MDA含量和电解质渗透率显著低于WT,耐盐性明显增强;抗氧化酶基因(SODPOD)和ABA途径关键基因RD29BGmPP2C89-OX中的表达水平显著高于WT。结果表明,大豆GmPP2C89基因受NaCl、PEG和甘露醇诱导表达上调,GmPP2C89过表达可通过激活抗氧化途径和ABA途径增强转基因拟南芥的耐盐性。

  • 贾伟哲, 焦博, 王娇, 陈文烨, 杨帆, 刘永伟, 董福双, 赵立群, 周硕
    摘要 (412) RichHTML (29) PDF全文 (134)

    为挖掘小麦抗逆基因,研究类钙调素基因在植物抗逆反应的分子机制,利用电子克隆结合RT-PCR的方法克隆小麦类钙调素基因TaCML8-A。生物信息学分析显示,该基因的CDS区全长为519 bp,编码172个氨基酸,包含PTZ00184和FRQ1超家族,含有4个EF-hand结构域,其中包含4个钙离子结合位点;编码蛋白质分子质量为18.31 ku,等电点为4.54,属于酸性蛋白质。亚细胞定位结果显示,TaCML8-A蛋白质在细胞核和细胞膜中均有分布。核苷酸序列比对发现,TaCML8-A与水稻OsCML14亲缘关系最近,相似性为79.17%。qRT-PCR结果显示,在盐、渗透和冷胁迫处理中,TaCML8-A基因在小麦地上部分和根中的表达均上升,表明植物可能通过提高TaCML8-A基因的表达来响应盐、渗透和冷胁迫;热激时TaCML8-A基因在根和地上部分分别受到诱导和抑制,从而发挥不同的功能。从小麦中成功克隆出类钙调素基因TaCML8-A,并进行表达分析,初步推测该基因可能参与调控植物的非生物胁迫,其结果可为后续研究其生物学功能提供基础理论支撑。

  • 刘建玲, 吴晶, 贾可, 廖文华, 吕英华, 马俊永

    为了给作物持续高产下科学施用磷肥提供依据,采用1978年以来土壤有效磷变化的大数据分析、不同时段磷肥定位试验、大面积磷肥产量效应试验等方法分析了冬小麦-夏玉米轮作区土壤有效磷变化、土壤和肥料磷的产量效应。结果表明,冬小麦-夏玉米轮作区土壤有效磷含量平均为22.43 mg/kg,表现为太行山山麓平原﹥冲积平原。1996-1999年,太行山山麓平原、冲积平原区供试土壤有效磷含量分别为15.09,11.90 mg/kg,冬小麦P2O5用量180 kg/hm2时土壤供磷能力:冬小麦分别为83.9%,75.8%,夏玉米分别为83.3%,89.7%。冬小麦秸秆还田下,土壤磷收支表观平衡分别为盈余52.8%,55.4%。2010-2012年,太行山山麓平原土壤有效磷27.22 mg/kg,冬小麦、夏玉米P2O5用量分别为108,60 kg/hm2时土壤供磷能力:冬小麦为84.6%,夏玉米为90.1%。小麦秸秆不还田下,土壤磷收支表观平衡:冬小麦盈余6.7%,夏玉米亏缺47.1%。基于2002-2006年,2012-2016年多点大面积磷肥在冬小麦、夏玉米上的效应函数计算出最高产量P2O5用量:冬小麦分别为107.3,125.1 kg/hm2,夏玉米分别为52.0,58.9 kg/hm2。过量施用磷肥连续种植3 a 6茬,土壤积累磷均表现出显著的增产效应。冬小麦-夏玉米轮作秸秆还田下,冬小麦、夏玉米推荐P2O5用量分别为90~100,30 kg/hm2;秸秆不还田分别为100~120,45 kg/hm2

  • 林静, 林建新, 张扬, 卢和顶, 陈山虎, 廖长见
    摘要 (291) RichHTML (62) PDF全文 (222)

    为了探究玉米抗寒过程中涉及的关键调控网络和基因,明确对低温胁迫响应的关键调控通路和基因,为后续深入研究鲜食玉米抗寒胁迫的分子机制奠定基础,以耐寒品种闽甜6855为研究材料,利用转录组技术对其受5 ℃低温胁迫24,48,72 h后的基因表达情况进行分析。PCA结果显示,重复间样本可以显著聚集在一起,且处理样本与CK样本显著分开。差异分析结果显示,闽甜6855在低温处理前后差异基因为4 000~7 000个,而不同时长低温处理样本间差异基因较少,为100~2 000个,表明低温是引起基因差异的主要因素,且对低温胁迫的响应主要在前期。KEGG注释分析结果显示,差异基因在植物激素信号转导和MAPK上存在显著富集,表明这2个信号通路积极响应抗寒胁迫。此外,在植物病原菌互作和植物昼夜节律调控通路差异基因也出现了显著富集,暗示着在生物和非生物胁迫的通路上也存在着重叠或共有调控途径,而调控昼夜节律的基因在植物适应低温环境的过程中起着关键的调节作用。

  • 汪勇, 孟庆峰

    为了探究施用有机肥对盐碱土壤脱盐效果的长期效应,以腐熟牛粪为改良材料,根据牛粪施用年限共设置4个处理,分别为:施用牛粪8,12,18 a,以未施用牛粪的作为对照。通过对土壤可溶性盐分组成、交换性盐基、有机质、容重、EC和pH值等指标的测定,定量化探讨牛粪对各个指标影响及其关系,阐明长期施用牛粪对盐碱土脱盐效果的影响。结果表明,长期施用牛粪显著降低了土壤HCO3-的含量,消除了CO32-;降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度和土壤有机质;降低了Na+含量,增加了土壤交换性Ca2+、可溶性K+和Mg2+含量。相关性分析表明:土壤ESP和pH值与交换性Na+、HCO3-和CO32-含量呈显著正相关,土壤pH值与土壤有机质呈显著负相关关系。回归分析表明:影响钠吸附比的主要因素是可溶性Mg2+,其次是可溶性Na+,即:施用牛粪后,SAR的降低主要是由于可溶性Mg2+的增加和可溶性Na+的降低而引起的。相关性分析表明:牛粪的累积施用量与土壤pH值、EC、ESP和SAR等呈显著负相关。综上所述,每年施用牛粪导致了土壤pH值、碱化度、电导率和钠吸附比显著降低,这是由于土壤胶体上的Na+被游离的Ca2+替换,并且促进了土壤可溶性盐从土壤表层淋溶,降低了可溶性盐的含量,也使得可溶性盐的离子组成发生了变化。这些可能是每年施用有机肥导致土壤钙镁离子含量以及土壤孔隙度增加,土壤容重降低的结果。

  • 石嘉琦, 刘宇庆, 王艳玲, 杨再强

    为了揭示果期高温胁迫下氮素施用水平对黄瓜叶绿素荧光特性的影响过程与机制,以津优101号黄瓜为试验材料,以28 ℃/18 ℃为对照,设置了35 ℃/25 ℃、38 ℃/28 ℃、41 ℃/31 ℃ 3个高温处理,施氮量设置0(N0),160(N1),240(N2),320(N3)kg/hm2 4个水平,共16个处理,每个处理3次重复。果期高温胁迫9 d后测定了黄瓜功能叶片的荧光诱导动力学参数,并探讨了各处理间变化差异的原因。结果表明,果期高温胁迫后黄瓜叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心显著受损,叶片的最大荧光(Fm)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光合性能指数(PIabs)、Fm与荧光曲线围成的面积(Area)均显著降低。35 ℃胁迫下各施氮处理黄瓜叶片的ΔWO-J和ΔWO-K均为负值,放氧复合体(OEC)未失活且PSⅡ中心类囊体之间的能量传递顺畅; 而38 ℃胁迫下N2处理和41 ℃胁迫下N1处理黄瓜叶片的ΔWO-J均为正值,OEC失活,且N1~N3处理的叶片ΔWO-K均为正值,PS Ⅱ中心类囊体之间的能量传递受阻。高温胁迫下施氮可显著增加黄瓜叶片的叶绿素含量及Fm、Fv/Fm、PIabs、PItotal、Area、Sm,增强OEC活性且促进PS Ⅱ中心类囊体之间的能量传递; 高温胁迫下黄瓜叶片PS Ⅱ单位活性反应中心的吸收光能(ABS/RC)、捕获光能(TRo/RC)、热耗散光能(DIo/RC)均表现为随着施氮水平的提高呈下降趋势,而电子传递的能量(ETo/RC)则呈上升趋势。施氮量和温度对黄瓜叶片荧光特性和产量存在显著的交互效应,在果期35,38,41 ℃高温环境中,施氮量分别为236,283,177 kg/hm2时黄瓜叶片光合作用较旺盛,且能获得较高产量。因此,果期高温胁迫下合理施氮可以提高黄瓜叶片PS Ⅱ的OEC活性,促进能量传递,减缓PS Ⅰ受体侧末端电子受体库的抑制,促进叶片光合作用的有序进行。

  • 韩政宏, 段宇轩, 徐善斌, 王敬国, 刘化龙, 杨洛淼, 贾琰, 辛威, 郑洪亮, 邹德堂

    为促进长粒型粳稻品种的选育,以粳稻品种东富139、龙粳31和东农427为试验材料,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了pYLCRISPR/Cas9-GS3-RNA和pYLCRISPR/Cas9-GS3-GS9-RNA 2个敲除载体,通过农杆菌转化法侵染受体材料的愈伤组织,对GS3GS9基因进行定点编辑。最终,3个品种在T2都获得了GS3单基因突变、GS9单基因突变和GS3GS9双基因突变,且无T-DNA元件的纯合植株。在成熟期对T2突变体及其野生型的农艺性状进行考察分析,结果表明,与野生型相比,3个品种的gs3突变植株的粒长、千粒质量均显著增加,粒宽、结实率和穗粒数无显著变化;gs9突变体粒长显著增加,粒宽显著减少,千粒质量、结实率和穗粒数无显著变化;gs3gs9突变体粒长增加,且增幅大于gs3gs9,同时粒宽显著减少,千粒质量显著增加,而结实率和穗粒数无显著变化。综上,利用CRISPR/Cas9技术对东富139、龙粳31和东农427等3个粳稻品种的粒型进行改良,加快了长粒型粳稻新品种的选育进程。

  • 孙丽丽, 晋秀娟, 赵锴, Md Ashraful Islam, 卢娟, 王曙光, 孙黛珍
    摘要 (171) RichHTML (31) PDF全文 (131)

    半胱氨酸蛋白酶是蛋白质降解过程中的一类水解酶,参与植物的衰老与成熟,在植物生长发育过程中发挥重要作用。基于前期得到的小麦衰老阶段转录组数据中筛选到一个衰老特异的半胱氨酸蛋白酶(SAG39),为了研究TaSAG39基因在小麦衰老过程中发挥的作用,采用生物信息学分析方法和实时荧光定量(qRT-PCR)技术对TaSAG39的基因结构和表达模式进行分析。结果表明,其氨基酸序列与小麦祖先种节节麦、野生二粒小麦以及硬粒小麦亲缘关系最近,含有木瓜蛋白酶亚家族特有的活性位点Cys-His-Asn以及EFNIN结构。TaSAG39-5ATaSAG39-5BTaSAG39-5D基因组全长分别为1 455,1 435,1 439 bp,编码序列长分别为1 041,1 050,1 038 bp,均含2个外显子和1个内含子;其编码的蛋白分别由346,349,345个氨基酸组成,分子质量约37 ku,等电点5.53~5.67,为稳定的带负电的亲水性蛋白;主要构成元件为无规则卷曲和α-螺旋,在蛋白质N段含有信号肽,具有保守的Inhibitor_I29和Peptidase_C1结构域,含有35~37个磷酸化位点,其中以丝氨酸磷酸化位点和苏氨酸磷酸化位点为主。TaSAG39蛋白可能与半胱氨酸蛋白酶抑制剂以及14-3-3蛋白互作,该基因启动子中含有脱落酸、茉莉酸甲酯、生长素、光、干旱、低温以及胁迫响应等有关的顺式作用元件。qRT-PCR结果证实,TaSAG39基因受自然衰老、黑暗、干旱、茉莉酸甲酯、高温、生长素诱导表达,在自然衰老过程中基因的诱导表达最为显著。

  • 景凡丽, 张沛沛, 苗永平, 陈涛, 刘媛, 杨德龙
    摘要 (169) RichHTML (24) PDF全文 (137)

    为明确磷酸蔗糖磷酸酶基因(SPP)的表达特征和生物学功能,进一步了解SPP参与蔗糖生物合成的调控机制。以小麦抗旱品种晋麦47的cDNA为模板克隆出3个位于第5同源群上的TaSPP同源基因,分别命名为TaSPP-5ATaSPP-5BTaSPP-5D。并利用生物信息学对小麦TaSPP的理化性质、基因结构、顺式作用元件、系统进化树和蛋白保守结构域等进行分析,通过qRT-PCR分析基因TaSPP的表达模式。结果表明,TaSPP-5ATaSPP-5BTaSPP-5D都包含8个外显子和7个内含子,TaSPP-5ATaSPP-5D编码422个氨基酸,TaSPP-5B编码413个氨基酸。系统进化分析显示,小麦TaSPP基因与小麦的近缘物种在进化上处于同一分支,相似度较高。qRT-PCR表达分析结果显示,TaSPP基因在根、茎秆、旗叶、叶鞘、颖花、种子中均表达,其中在旗叶和茎秆中表达量较高;ABA、PEG-6000、NaCl和IAA胁迫均能诱导TaSPP基因的表达,表明小麦TaSPP基因可能在逆境胁迫过程中发挥重要作用。

  • 贾利强, 刘讯, 丁波

    为了探讨玉米bZIP基因家族成员在玉米抗逆中的作用,以玉米骨干自交系郑58为试验材料,设置200 mmol/L的NaCl溶液、20% PEG6000(Polyethylene Glycol 6000)、4 ℃低温和硝态氮或铵态氮缺乏胁迫试验,利用qPCR技术,对9个ZmbZIP基因应答各类逆境胁迫的响应表达模式进行了分析。系统进化树分析结果表明,9个ZmbZIP基因进一步细分为3个亚组。qPCR分析结果表明,8个基因在不同组织器官中表达,ZmbZIP80没有被检测到,其可能是假基因。在人为模拟盐、干旱、低温和氮胁迫条件下,8个ZmbZIP在应答不同胁迫时,呈现不同的表达模式,ZmbZIP37ZmbZIP53受NaCl胁迫明显诱导,而ZmbZIP49ZmbZIP79则受到显著抑制;硝态氮缺乏胁迫显著抑制叶片中ZmbZIP37ZmbZIP53基因表达,ZmbZIP42ZmbZIP49则受到铵态氮缺乏胁迫的明显诱导。这些结果表明,8个ZmbZIP在玉米抵御逆境胁迫时发挥着广泛的作用;9个ZmbZIP基因在玉米不同组织中和响应不同逆境胁迫时的表达模式明显不同。研究结果可为进一步研究这些基因的生物学功能提供科学数据。

  • 韩晓勇, 蒋璐, 殷剑美, 金林, 张培通

    为深入研究炭疽病抗病机制提供候选基因,从分子水平探索炭疽菌侵染对山药炭疽病基因转录水平的影响。苏蓣8号是高感炭疽病品系024经组培诱变所育成的高抗炭疽病山药新品种,为挖掘苏蓣8号炭疽病抗性基因,采用胶孢炭疽菌菌株4-2分别接种苏蓣8号和品系024,以未接种苏蓣8号的叶片为对照,利用转录组测序技术分析抗感材料在接种炭疽菌后不同时间点的差异表达基因。结果表明,抗感材料接种24,48,72,96 h共同差异表达基因个数分别为197,132,187,313个,去除各接种时间点共同差异表达的基因数,共获得711个差异表达基因。GO功能富集显示,差异基因主要与响应生物刺激、防卫反应、细胞壁代谢和氧化还原过程等有关。KEGG富集分析表明,生长素、茉莉酸和乙烯等防御相关的植物激素信号转导途径多个基因表达出现差异,其中5个生长素早期响应基因、茉莉酸和脱落酸合成关键酶基因均上调表达,乙烯响应因子ERF036下调表达,可能负向调控山药炭疽菌的侵染;参与次生代谢产物修饰的多个细胞色素P450基因、泛素连接酶及植物甾醇合成酶、防御素和凝集素基因上调表达;WRKY类、MYB类和TIFY类转录因子正向或负向调控抗病基因的表达,受转录调控的PR蛋白、NBS-LRR抗病基因、受体激酶等大量表达,抗氧化保护酶系统CAT和SOD成员在活性氧信号刺激下表达。此外,与淀粉和蔗糖合成有关酶上调表达,与淀粉分解有关酶下调表达。LAX4IAA4IAA21基因表达趋势与转录组测序结果基本一致,且在抗病品种表达量显著高于感病品种,推测生长素信号途径有利于山药对炭疽病的免疫反应。

  • 赵惠英, 杨光凯, 高燕, 张小军, 郝燕燕

    STAYGREEN(SGR)基因在植物叶绿素降解代谢过程中起重要作用。为探究苹果SGR2基因的生物学功能,利用RT-PCR技术从澳洲青苹成熟果皮中克隆得到MdSGR2基因,利用生物信息学分析软件对其编码蛋白进行了同源性、理化性质、蛋白结构、启动子顺式作用元件等预测和分析,并构建其植物超表达载体。结果表明,MdSGR2基因完整开放阅读框(ORF)cDNA序列为840 bp,编码279个氨基酸,该蛋白属于Staygreen超家族。理化性质分析表明,该蛋白分子质量为31.27 ku,等电点pI为8.52,属不稳定亲水蛋白。同源性分析表明,MdSGR2蛋白与秋子梨SGR同源性最高,达84.12%。蛋白质结构分析表明,该蛋白二级结构和三级结构主要由α-螺旋、无规则卷曲构成,二者比例分别为40.50%,44.44%。启动子分析表明,该基因启动子区域包含低温顺式作用元件、光响应元件和脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯响应元件等诱导型顺式作用元件,说明MdSGR2基因可能受环境和激素等多种因素的调控。同时研究成功构建了MdSGR2基因植物超表达载体pCAMBIA2301-MdSGR2

  • 史建磊, 熊自立, 苏世闻, 王克磊, 宰文珊

    为了挖掘番茄青枯病抗性基因,对青枯菌侵染前后的不同番茄自交系进行转录组测序(RNA-seq)。结果发现,在12个样本中共获得75.02 Gb的高质量数据,以差异倍数(FC)≥2且错误发现率(FDR)<0.01为标准,在抗、感番茄中分别获得970,695个差异表达基因(DEGs),共计1 312个,占基因总数的3.71%。其中,上调基因数目分别为457,450个,共计693个;下调基因数目分别为513,245个,共计621个。这些DEGs中,有836个材料特异DEGs。通过GO和KEGG注释,这些DEGs主要分为代谢、调控、响应、结合和催化等47个功能组和DNA复制、次生物质合成、植物-病原物互作、信号转导等88个代谢通路,涉及4个NBS类抗病基因、6个植病互作基因、11个植物激素信号转导基因、22个防御反应基因、32个蛋白激酶、65个转录因子和多个其他重要功能基因,表明这些基因在响应Rs方面扮演着重要角色。启动子分析发现,这些基因含有多个防御与胁迫响应相关元件。选取50个代表基因进行RT-qPCR验证,发现超过1/2的基因表达变化趋势与RNA-seq结果一致。Solyc02g086980.3和Solyc04g011670.3可能参与抗病反应,Solyc01g073985.1、Solyc09g092580.4、Solyc09g098100.4和Solyc10g081300.1可能参与感病反应。这些基因表达谱有助于认识番茄青枯病抗性分子基础,进而加快基因改良和分子育种应用。

  • 马杰, 孙向阳, 索琳娜, 王磊, 孙娜, 许宁, 李佳

    为探讨沸石及钙镁基膨润土对北方石灰性土壤中镉的钝化效果以及小白菜生长的影响,采用盆栽试验,研究了不同添加剂量下(沸石:0.5%,1.0%,2.0%;钙镁基膨润土:0.2%,0.3%,0.4%,0.5%,0.6%,0.8%)2种改良剂对北方石灰性镉污染土壤的pH值、有效镉含量,小白菜地上部镉含量、干物质积累量及叶绿素含量等指标的影响。结果表明:与对照相比,添加不同剂量沸石会提升土壤pH值,随着沸石施用剂量的增加,土壤有效镉含量、小白菜地上部镉含量、干物质积累量及叶绿素含量逐渐下降,小白菜发芽率逐步上升,但各沸石处理对试验中测定指标的影响均不显著;施用钙镁基膨润土会显著提高土壤pH值(0.70~1.07)、降低小白菜地上部镉含量(63.83%~93.62%),不同程度地提高小白菜地上部干物质积累量(5.56%~29.22%)和叶绿素含量(5.42%~11.72%),施用较高剂量(≥ 0.4%)可显著降低土壤有效镉含量,但小白菜发芽率会显著降低,抑制种子萌发。研究表明,较沸石而言,钙镁基膨润土更适合北方石灰性土壤中镉的钝化;通过施用钙镁基膨润土可以降低污染土壤中有效镉含量及小白菜地上部镉含量,但施用量需严格把控,避免影响小白菜的萌发而造成减产;综合质量和产量因素分析,当添加剂量为0.3%时,钙镁基膨润土可以在有效减少小白菜地上部镉含量的同时,增加小白菜地上部干物质积累量和叶绿素含量。

  • 张晋玉, 徐新娟, 晁毛妮, 张晓红, 吴向远, 高际涛, 黄中文
    摘要 (136) RichHTML (121) PDF全文 (26)

    锌指蛋白是真核生物中被广泛研究的转录因子,在植物生长发育和逆境应答中发挥重要作用。为了揭示大豆锌指蛋白基因功能,从商豆1201中克隆获得GmZAT12基因的CDS全长序列,并对其编码的蛋白质进行生物信息学分析。通过烟草表皮注射系统检测GmZAT12蛋白的亚细胞定位情况,采用实时荧光定量(qRT-PCR)技术对GmZAT12基因在大豆不同组织和非生物胁迫中的表达模式进行分析。结果表明,GmZAT12全长516 bp,共编码171个氨基酸,分子质量为19.264 28 ku,理论等电点(pI)为9.02;主要构成元件为无规则卷曲和α螺旋;含有20个磷酸化位点,其中以丝氨酸磷酸化位点为主。序列分析结果表明,GmZAT12蛋白含有2个保守的C2H2锌指结构域;亚细胞定位结果显示,GmZAT12蛋白定位于细胞核。qRT-PCR表达分析结果显示,GmZAT12基因在大豆根、叶片和种子中表达量较高,在花和茎中表达量较低;GmZAT12基因受到高温、低温、NaCl和ABA诱导表达,推测该基因可能参与大豆非生物胁迫应答。

  • 吴红红, 段学粉, 郭仰东, 张喜春

    番茄属于冷敏感模式植物,在生长过程中极易受冷害进而影响其产量。为进一步揭示番茄植株抗寒的分子机制以及对选育番茄抗寒品种提供理论依据,以蔬菜遗传育种与生物技术实验室种质资源编号25的番茄品种为材料、番茄转录因子SlMYB-related 2为研究对象,基于CRISPR/Cas9基因敲除载体,通过农杆菌转化法转化获得番茄阳性植株;构建VIGS瞬时沉默表达载体,以野生型和未插入目的基因片段的病毒转化植株为对照,将3组植株进行4 ℃(16 h光照/8 h黑暗处理,60%湿度)低温处理后,测定抗冷相关生理指标的含量,比较其耐寒性。结果表明,构建了CRISPR/Cas9基因敲除载体,共获得了CRISPR沉默阳性植株2株;构建了VIGS沉默表达载体,经低温处理后发现,随着低温处理时间的延长,SlMYB-related 2基因转化组番茄植株的脯氨酸和可溶性糖的增长趋势比对照番茄组(野生型携带TRV空载,CK)和野生组(WT)慢,且含量低于CK组和野生组,但丙二醛含量高于CK组和野生组,证明VIGS瞬时表达番茄植株抗寒性显著低于CK组和野生组。通过对基因瞬时沉默表达后番茄植株的抗寒性分析,发现SlMYB-related 2基因在低温胁迫中起到了正调控作用。

  • 周丽平, 赵秋, 张新建, 宁晓光, 袁亮, 李燕婷, 赵秉强

    肥料减施增效对于保障我国农业的可持续性发展意义重大,研究新型增效复合肥料对水稻养分吸收和产量的影响有助于保障我国粮食安全。采用大田试验,设置常规复合肥料(CG)、增效复合肥料(ZZ)、常规复合肥料减量20%(80%CG)和增效复合肥料减量20%(80%ZZ)4个试验处理,以研究新型增效复合肥料对水稻生长性状、养分吸收和产量的影响。结果表明:与常规复合肥料处理相比,增效复合肥料处理能够增加水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期单株鲜质量、株高、SPAD值和根体积,在成熟期,增效复合肥料处理的水稻单株鲜质量、株高、SPAD值和根体积分别提高了11.71%,1.29%,8.02%和46.48%,增效复合肥料减量20%处理的水稻单株鲜质量、株高、SPAD值和根体积分别提高了2.29%,0.31%,3.70%和4.09%。与常规复合肥料处理相比,增效复合肥料处理能够增加水稻茎叶干物质量和籽粒干物质量的比例分别为24.46%和21.39%。增效复合肥料减量20%处理增加水稻茎叶干物质量和籽粒干物质量的比例分别为6.07%和8.15%。与常规复合肥料处理相比,增效复合肥料处理的水稻茎叶氮含量和籽粒氮含量分别增加了10.68%和36.96%,增效复合肥料和增效复合肥料减量20%处理的水稻茎叶磷含量分别增加了26.51%和11.24%,增效复合肥料处理的水稻籽粒磷含量增加了10.39%,增效复合肥料减量20%处理的水稻籽粒磷含量降低了5.41%。与常规复合肥料处理相比,增效复合肥料处理的水稻茎叶钾含量增加了19.91%,籽粒钾含量降低了15.83%,增效复合肥料减量20%处理的茎叶钾含量降低了6.56%,籽粒钾含量增加了0.62%。与常规复合肥料处理相比,增效复合肥料处理的水稻产量提高了22.02%,且差异性显著,增效复合肥料减量20%处理的水稻产量提高了1.12%,增效复合肥料处理的水稻穗长、穗数、穗粒数、千粒质量和结实率在各处理中为最高。综上,增效复合肥料能够提高水稻各生育期的生长指标,改善水稻的氮素吸收、磷素吸收和钾素吸收状况,提高作物产量,具有较好的增效效果,增效复合肥料减量20%处理与常规复合肥料相比,能够实现化肥减量不减产,值得进一步推广应用。

  • 张奥深, 雍晓宇, 韩巧霞, 姚永伟, 师焕婷, 李鸽子, 康国章

    为探讨外源油菜素内酯对冻害胁迫条件下拔节期小麦生理特性、转录水平及生长的影响,选用半冬性小麦品种百农207为材料,采用0.1 mg/L的2,4-表油菜素内酯(EBR)浇施拔节期小麦,研究冻害胁迫下小麦叶绿素含量(SPAD值)、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、游离脯氨酸(Pro)含量、抗逆相关基因表达量、幼穗受冻率、籽粒产量、千粒质量及干物质质量的变化。结果表明,冻害胁迫前,对照组与处理组的SPAD值、MDA含量和相对电导率无显著差异,而Pro含量处理组显著低于对照组;在冻害胁迫后,与对照相比,外施EBR显著降低了小麦叶片的MDA含量和相对电导率,提高了SPAD值和Pro含量。冻害胁迫48 h,处理组小麦植株叶片抗逆相关基因SODPODCATP5CSWCS120的相对表达量均显著高于对照;冻害胁迫后,与对照组相比,处理组植株幼穗受冻率显著降低,比对照降低了20.93百分点,而籽粒产量、千粒质量和干物质质量显著增加,分别增加了19.38,2.37,54.40 g。综上,小麦拔节期外施EBR可以通过降低叶片MDA含量,提高Pro含量、叶绿素含量以及抗逆相关基因SODPODCATP5CSWCS120的表达量,从而提高小麦的抗冻性,减轻低温冻害对冬小麦造成的产量损失。

  • 魏亚蕊, 赵曙良, 成晓华, 闫琦, 刘娜, 张玉星

    为了揭示水杨酸诱导鸭梨抗黑斑病的作用效果及机理,以河北农业大学实验农场梨园鸭梨叶片和果实为试验材料,通过组织分离法分离、纯化梨黑斑病病原菌并对其进行致病性检测,利用形态观察及真菌 ITSHISRPB2ACT多基因综合鉴定法明确鸭梨黑斑病致病菌的类型;鸭梨离体叶片通过针刺接种黑斑病菌分生孢子悬浮液侵染0,6,12,24,48,72,96,120 h,通过实时荧光定量PCR检测水杨酸信号通路中相关基因的表达量变化,通过高效液相色谱(HPLC)检测0,72 h内源水杨酸含量的变化;利用不同浓度水杨酸(0,0.002,0.02,0.2,2.0,10.0,20.0 mmol/L)测定其对黑斑病菌菌丝生长的影响;采用外源0,0.02,0.2,2.0 mmol/L水杨酸处理鸭梨果实,接种黑斑病菌并观察其抗病效果。结果表明,河北农业大学实验农场梨园中鸭梨黑斑病病原菌为链格孢属链格孢菌,鸭梨离体叶片接种黑斑病菌后,72 h游离态水杨酸含量由0 mg/g增至0.02 mg/g,结合态水杨酸含量由0.47 mg/g增至1.55 mg/g,SA信号通路中相关基因Pbrgene12425Pbrgene6286接种96 h与0 h相比表达量分别上调5.48,4.66倍,Pbrgene8895Pbrgene43605接种120 h表达量上调7.90,10.0倍,外源施加0.2 mmol/L水杨酸显著提高鸭梨果实对黑斑病的抗性。在鸭梨抗黑斑病过程中,鸭梨离体叶片游离态水杨酸含量显著增加,水杨酸信号通路中相关基因被诱导上调表达,外源施加0.2 mmol/L水杨酸可提高鸭梨果实对黑斑病的抗性。

  • 李辉, 温春秀, 刘灵娣, 温赛群, 唐映红, 姜涛

    为了研究甲羟戊酸-5-磷酸激酶(PMK)在紫苏萜类物质生物合成代谢通路中的重要作用,对紫苏转录组数据进行分析,挖掘出紫苏PMK基因参考序列,采用基因克隆技术从紫苏中克隆了PMK基因,利用生物信息学和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)的方法对紫苏PMK基因进行了分析。结果表明,紫苏PMK基因开放阅读框(ORF)全长为1 524 bp,编码507个氨基酸。生物信息学分析显示,PfPMK的分子质量为54.73 ku,等电点为5.20,为亲水蛋白;紫苏PfPMK氨基酸与SmPMK、SsPMK、SbPMK和PvPMK同源性较高,说明紫苏PfPMK蛋白在进化过程中保守性较强。亲缘关系分析显示,PfPMK与丹参和一串红的PMK亲缘关系很近,在线软件WoLF-PSORT预测PfPMK蛋白可能定位于质膜或内质网膜上。qRT-PCR结果表明,PfPMK基因在紫苏根、茎、叶中均有表达,在根中的表达量高于在叶和茎中的表达量;紫苏不同生长发育时期的qRT-PCR分析显示,PfPMK基因在9月中下旬表达量较高。首次从紫苏中克隆出PfPMK基因,生物信息学分析该基因属于甲羟戊酸-5-磷酸激酶基因,参与了紫苏萜类物质的生物合成。

  • 刘俊峰, 李漪濛, 梁超, 周婵婵, 王术, 贾宝艳, 黄元财, 王岩, 王韵

    为研究施氮方式和行距配置对水稻冠层结构和产量的影响,以沈稻9号为材料,于2019—2020年进行田间试验,采用两因素裂区设计,主区设不施氮肥(A0)、农户方式(A1)、底氮减施(A2)、底氮后移(A3)4种氮肥管理方式,副区设常规方式(行距30 cm,B1)、缩行增密(行距25 cm,B2)、宽窄行(行距40 cm+20 cm,B3)3种行距配置,运用大田切片法,研究不同施氮方式和行距配置下水稻各层叶面积指数(LAI)、光合有效辐射、剑叶光合特性和产量的差异。结果表明,施氮方式与行距配置对产量有极显著影响,且存在交互作用,在A3B2组合下,产量达到最高,为9.85 t/hm2。与A1、A2相比,A3处理单位面积颖花数提高4.31%~10.55%,结实率提高2.87~4.09百分点,使剑叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)分别提高了4.84%~9.12%,14.08%~15.71%,11.33%~15.83%;同时,A3具有较高的光合有效辐射截获率和群体叶面积指数。与B1、B3相比,B2可以增加单位面积颖花数和群体叶面积指数,增幅分别为7.57%~9.97%,4.29%~20.43%,光合有效辐射截获率达88.99%。综合产量、光合特性和冠层结构的表现,施氮方式为底氮后移结合行距为25 cm为本试验的最优组合,能有效提高单位面积颖花数、结实率、千粒质量,改善群体结构,促进高产形成。

  • 苏港, 王怡针, 葛均筑, 李子芳, 臧凤艳, 王金龙, 吴锡冬

    采用大田试验,研究绿肥油菜还田时期对不同施氮量下春玉米产量及对土壤养分的影响规律,以期为华北平原春玉米减氮增效提供理论依据。采用裂区设计,主区绿肥油菜还田时期分别为无绿肥油菜冬闲田(G0)、始花期(G1)、盛花期(G2)和荚果期(G3),裂区施氮量分别为0 (N0),135(N135),270(N270),405(N405),540 kg/hm2(N540)。收获期五点取样法取土测定土壤养分含量,玉米考种测产。与G0相比,G2处理因春玉米穗粒数均值显著增加5.59%而增产5.89%,G1处理2020年增产6.37%,其中穗粒数增幅8.37%,但G1和G2百粒质量与G0无显著差异;G3处理2020年因穗粒数与百粒质量均值降低2.62%,6.40%,导致减产8.43%;春玉米产量随施氮量增加显著增加;G1、G2和G3处理下,春玉米产量在施氮量为N405、N270和N405时达最高,分别为10 961.21,11 253.34和10 331.12 kg/hm2。线性加平台模型分析可知,G1和G2处理可以保证产量稳定在10 000 kg/hm2以上,实现氮肥减施7.89%~41.45%,2020年G3处理减氮10.53%,产量降低6.27%。与G0相比,G1和G2处理显著提高了土壤有机质、碱解氮含量,增幅分别为8.28%和4.12%,11.17%和12.77%。G1、G2和G3处理土壤全氮含量2019年显著增加6.01%,5.86%,8.00%;G1、G2和G3处理土壤全磷和有效磷含量比G0处理显著降低;处理间全钾含量无差异,但G1和G2处理增加了土壤速效钾含量,2020年G3处理含量比G0降低3.41% (P<0.05)。各土壤养分含量随施氮量呈先增加后降低的趋势,在N270达峰值。综上所述,绿肥油菜于始花期至盛花期还田,可以提高土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,产量稳定在10 000 kg/hm2以上,氮肥减施7.89%~41.45%,实现华北平原春玉米生产稳产减氮增效的目的。

  • 王佳荣, 董瑞, 张梦宇, 高璞, 张培培, 李在峰, 刘大群

    为了对40份来自国际玉米小麦改良中心(CIMMYT) 的小麦材料进行抗叶锈病基因鉴定,试验结合系谱分析、基因推导和分子标记检测等方法在苗期对36个已知抗病基因载体品种和供试的40份小麦材料接种17个具有毒性差异的叶锈菌生理小种,通过对比供试小麦材料与已知单基因载体品种侵染型,推导出供试小麦材料中可能携带的已知抗叶锈病基因,同时利用12个与已知抗病基因紧密连锁的标记对供试材料进行标记检测,检测结果与基因推导相互验证。进一步将40份供试品系分别种植于河北保定和河南周口试验田,接种叶锈菌混合小种进行田间成株期抗叶锈性鉴定。结果表明,7个供试小麦材料含有Lr1,携带Lr10的有9个品系,携带Lr11Lr34的分别有10个品系,含有Lr14aLr15Lr26的分别有2,4,3个小麦品系;另外,经标记检测成株抗叶锈病基因Lr37Lr46分别存在于22,39个小麦品系中,经田间鉴定有22个小麦品系表现成株抗性。

  • 李曼, 史晓蕾, 邸锐, 刘志芳, 孟庆民, 付才, 杨春燕, 王冬梅, 张孟臣, 张洁, 闫龙

    为了开发稳定可靠、操作简便的大豆分子标记,以12份地理来源不同的大豆种质资源为材料,通过基因组10倍深度重测序开发长片段插入/缺失(InDel)标记,并应用2018年黄淮海大豆多点鉴定96份参试品系DNA指纹图谱构建。结果表明,在参试材料中,共检测到插入/缺失片段长度大于20 bp的InDel标记66 561个,平均每条染色体InDel标记的数量为3 262个;位于内含子的InDel占比12.35%,位于基因上游序列和下游序列的InDel占比分别为25.83%,20.44%,位于基因间隔区的InDel占比34.39%,位于外显子的InDel占比0.19%,位于5'-UTR和3'-UTR的InDel占比分别为0.93%和1.51%;片段长度介于20~40 bp的InDel数量为42 453个,41~60 bp为13 044个,61~80 bp为5 034个,81~100 bp为2 285个,大于100 bp为2 413个;从检测到的66 561个InDel位点中,根据插入/缺失片段长度,在基因组中随机选区160个InDel位点,利用引物设计、PCR和琼脂糖凝胶电泳等技术,在55 ℃的退火温度条件下,开发出32个有且仅有2个等位变异、基于1%琼脂糖凝胶电泳技术易于分辨的长片段插入/缺失标记。应用新开发的32个标记,构建了2018年黄淮海大豆多点鉴定96个参试品系DNA指纹图谱,参试的大豆材料纯度为96.84%,没有同物异名现象发生。研究开发的InDel标记稳定可靠、操作简便,可应用于大豆DNA指纹图谱构建、种子纯度检测等工作。

  • 何京, 董建新, 丛萍, 宋文静, 马晓刚, 管恩森, 王大海

    为探究不同玉米秸秆碳形态的增碳培肥效果,在烟田上建立原位土柱培养试验,分析不添加秸秆碳(CK)、添加常规秸秆(RS)、腐熟秸秆(DS)以及秸秆生物炭(BC)4个处理下耕层(0~20 cm)土壤有机碳组分和结构、理化性质及酶活性等指标。结果表明,与不添加秸秆碳相比,3种秸秆碳形态显著提高土壤总有机碳(TOC)和微生物量碳(MBC)含量。与不添加秸秆碳相比,常规秸秆和腐熟秸秆处理显著提高了土壤可溶性有机碳(DOC)含量,而秸秆生物炭处理显著增加了颗粒有机碳(POC)含量(42.40%)。3种秸秆碳形态均提升微生物量碳/有机碳,这表明了秸秆碳投入可促进土壤有机碳周转。采用13C核磁共振波谱技术(NMR)分析土壤有机碳官能团结构,结果表明,常规秸秆、腐熟秸秆处理增加了土壤烷氧碳(O-Alkyl-C)和羰基碳(Carbonyl-C)(易降解碳组分),而秸秆生物炭则增加了烷基碳(Alkyl-C)(难降解碳组分)、烷基碳/烷氧碳(A/O-A)和疏水碳/亲水碳(Hydrophobic-C/Hydrophilic-C)。不同形态的秸秆碳对土壤养分及酶活性具有差异性,秸秆生物炭处理显著提升速效钾(AK)、铵态氮(AN)和硝态氮(NN)含量,分别为65.72%,19.93%,5.77%,常规秸秆和秸秆生物炭处理可显著提高蔗糖酶(Su)和脲酶(Ur)的活性,而磷酸酶(Ps)活性均随3种形态秸秆碳添加而提升。冗余分析表明,碳氮比(C/N)、纤维素酶(Ce)和全氮(TN)是影响土壤有机碳含量差异的主要因子;纤维素酶、pH值和速效钾是影响有机碳结构差异的主要因子。综上,施用秸秆生物炭在短期内具有提升有机碳含量及稳定性、养分含量和酶活性的显著优势,且土壤综合肥力评价中也以秸秆生物炭处理的得分最高(0.57),表明添加玉米秸秆生物炭是能够快速提升植烟土壤有机碳水平并改善土壤肥力的有效措施。

  • 唐文芳, 徐升胜, 段延碧, 龙雯虹, 杨荣萍, 张雪梅, 孟金贵

    为了克隆山药异戊烯基转移酶基因,预测该基因编码蛋白的结构和特性,并检测该基因在山药珠芽发芽期的表达特征,采用同源克隆的方法克隆山药IPT 基因,使用生物信息学的方法预测蛋白质的序列和结构,通过实时荧光定量PCR检测基因的表达量。结果表明,在山药中克隆到了长为1 398,1 044,1 349 bp的3条核酸序列,依次命名为DoIPT1DoIPT5aDoIPT5b,基因登录号依次是:MW353160、MW353016、MW353017,各基因的阅读框长度依次为1 137,861,1 011 bp,编码氨基酸长度分别为378,286,336 aa。分析氨基酸生物信息得知,DoIPTs属于不稳定外在膜亲水性蛋白,DoIPT5b存在2个信号肽,其余无信号肽;3个蛋白的二级结构预测与三级结构模型图相符;DoIPTs的编码区与其他植物的异戊烯基转移酶蛋白高度同源。DoIPTs编码区域显示,DoIPTs N端含有P-loop NTPase结构域GXXGXGKS(T),具有催化形成细胞分裂素的能力。实时荧光定量PCR分析结果表明,在22 ℃无外界水条件下珠芽发芽时表皮中DoIPT5a的表达量最高,在潮湿环境下DoIPT1DoIPT5b基因的表达量最高;多效唑处理能够使DoIPTs基因的表达上调。结果为进一步研究山药DoIPTs基因的功能奠定了基础。

  • 武悦, 陈阳, 王星哲, 单飞彪, 张勇, 孙鸿举

    为获得扁茎黄芪转录组信息及功能基因表达特征,以扁茎黄芪的幼苗叶片为材料,利用Illumina HiSeq平台进行转录组测序及生物信息学系统分析。结果显示,共获得扁茎黄芪Unigene 19 280条,总长23 472 470 bp,其中GC含量达42.74%,测序质量和组装效果较好。通过Blast分析后,分别有12 541,10 120,9 412,8 953,7 494,5 052条Unigene在Nr、Swiss-Prot、GO、KEGG、KOG、COG数据库获得注释。注释到的扁茎黄芪Unigene同源物种以豆科植物为主,尤其是与其同属蝶形花亚科的鹰嘴豆、蒺藜苜蓿和相思子匹配度较高,分别占31.49%,14.50%,11.65%;扁茎黄芪注释Unigene涉及3个GO类别,354条KEGG代谢通路和25个KOG功能分类,其中富集最多的类别分别为代谢过程、一般功能预测和嘌呤代谢,说明扁茎黄芪幼苗期的叶片细胞具有活跃的新陈代谢活动,基因表达丰富。另外,扁茎黄芪Unigene在KEGG数据库中的感染性疾病类别获得较多注释,表明其植株部位也可能具有药用价值。利用MISA软件挖掘到5 849个SSR位点,SSR出现频率30.34%。扁茎黄芪基因组内SSR位点丰富、类型多样化,单碱基至六碱基重复全部出现,其中单碱基丰度最高,占40.56%,以A/T、AG/CT和AAG/CTT为优势基元。

  • 贺洁, 孙少光, 葛昌斌, 宋丹阳, 乔冀良, 李锁平, 苏亚蕊, 廖平安

    为了探究影响茎秆强度的关键因素,筛选在小麦“强秆育种”中有价值的亲本资源,以72份小麦品种(系)为材料,首先综合小麦开花期、灌浆期、乳熟期3个生育时期的茎秆强度进行所有材料的聚类分组,在此基础上进一步分析这些小麦材料茎秆横切面的显微结构和木质素、纤维素含量的遗传变异及其与茎秆强度的相关性,明确与茎秆强度相关的关键性状;利用主成分分析提取茎秆横切面显微结构的主因子、计算综合因子得分,进一步结合木质素、纤维素含量进行聚类分析,从而综合评价不同小麦品种(系)茎秆强度相关性状的表现。结果显示,开花期—灌浆期,小麦茎秆强度变弱的同时,机械组织厚度也出现了显著减少;薄壁组织厚度、机械组织厚度、大维管束面积、木质素和纤维素含量在强茎秆强度小麦中远高于弱茎秆强度小麦;相关分析同样显示,机械组织厚度、大维管束面积、木质素和纤维素含量与茎秆强度呈显著或极显著相关性。最后将茎秆显微结构的主成分综合因子得分和木质素、纤维素含量作为3个变量进行聚类分析,共筛选出18份在茎秆显微结构和生化指标方面表现突出的小麦材料,其可作为小麦“强秆育种”的重要遗传资源。

  • 曹兵, 王学霞, 倪小会, 陈延华, 文方芳, 刘自飞, 张梦佳, 左强, 邹国元, 张雪莲

    为探索露地结球生菜轻简高效的养分管理措施,选择京郊生菜种植园区,设置不施氮对照(CK)、常规施肥(CF)、常规减肥(-20%CF)和控释掺混肥(-20%CU)4个处理,研究了控释掺混肥一次性减量施肥对结球生菜产量、品质、叶片生理特征、养分吸收、土壤硝态氮残留的影响。结果表明,与常规施肥相比,在氮、磷、钾肥减量20%的情况下,控释掺混肥处理的结球生菜总产量和经济产量分别提高2.32%和3.28%,硝酸盐含量显著降低29.98%。在结球生菜生长期内,控释掺混肥处理在不同生育期(苗期、莲座期、结球中期和收获期)的结球生菜叶片叶绿素含量和氮代谢酶活性(谷氨酸合成酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶)与常规施肥差异不大,在结球生菜收获后,所有处理在0~100 cm土体内的残留硝酸盐含量总体不高,相对来说,控释掺混肥处理有一定的硝酸盐淋洗风险。综上所述,控释掺混肥一次性减量施肥在稳定结球生菜产量的前提下,可显著提升生菜品质,在规模化结球生菜生产中具有较大的应用价值。

  • 祝一鸣, 刘艳潇, 何九卿, 段灵涛, 周而勋

    希金斯炭疽菌是一种半活体营养型真菌,能够引起十字花科炭疽病,对华南地区的菜心产业造成了严重危害。病原菌分泌的效应子能够帮助病原菌侵入寄主植物,在病原菌与植物互作过程中起到重要作用。为探究希金斯炭疽菌效应子在十字花科炭疽病致病过程中的作用。基于华南农业大学热带亚热带真菌研究室前期的研究结果,筛选得到一个候选效应子ChEP085,该效应子在N端含有一段21个氨基酸的信号肽。为明确该效应子的功能,以希金斯炭疽菌侵染拟南芥Col-0的cDNA为模板,利用qRT-PCR技术测定了ChEP085基因的表达情况,发现ChEP085基因在侵染24 h后有最大表达量。利用农杆菌介导马铃薯X病毒烟草瞬时表达体系对ChEP085基因进行了验证,结果表明:该基因能够稳定诱导烟草细胞坏死。将ChEP085基因构建到增强型绿色荧光蛋白载体pBinceGFP上,在烟草上瞬时表达ChEP085基因进行亚细胞定位,发现该效应子同时定位于细胞质和细胞膜上。删除位于N端的信号肽后,瞬时表达的效应子ChEP085在细胞核、细胞膜和细胞质中均有分布,说明信号肽影响ChEP085的定位。最后利用同源重组技术敲除ChEP085基因,发现该基因的缺失对希金斯炭疽菌的菌落形态及菌丝生长速度均无明显影响,但会导致希金斯炭疽菌的孢子产量降低,致病力明显减弱,说明ChEP085在希金斯炭疽菌产孢及致病过程中均发挥重要作用。

  • 陈子琪, 王伟苹, 赵宏强, 王皓, 韩笑, 杨洛淼, 辛威, 刘化龙, 郑洪亮, 王敬国

    为定位控制水稻发芽期和芽期耐冷性的QTL,探究其遗传机制,以耐冷性强的粳稻品种彩稻为母本、耐冷性弱的籼稻品种WD为父本杂交衍生的含有189个株系的重组自交系群体为试验材料,以低温胁迫下的相对发芽率、平均发芽天数、成苗率、芽期耐冷级别为鉴定指标,结合978个Bin标记,运用IciMapping 4.2对发芽期和芽期耐冷QTL进行定位分析。结果显示,检测到2对与芽期耐冷有关的上位性QTL,LOD值分别为5.70,5.55,贡献率分别为13.22%,39.87%;此外,还检测到5个与水稻发芽期耐冷相关的QTL、5个与水稻芽期耐冷相关的QTL。这些QTL位于1,3,5,8号染色体上,LOD值为2.55~7.07,表型贡献率为6.41%~17.17%。其中,qLTG3在5个发芽期耐冷性QTL中表型贡献率最高,且与芽期耐冷性相关;qCTP1-2在5个芽期耐冷性QTL中表型贡献率最高;qCTB1qCTP1-2qLTG8等3个QTL未见报道。研究检测到的QTL以及上位性QTL,可为后续水稻耐冷性的遗传研究以及改良提供参考。

  • 马小军, 王加冕, 李世瑛, 颜丽娇, 麻强生, 张小丽

    为研究绵羊大肠杆菌性乳腺炎中乳腺成纤维细胞的损伤情况及TLR4的作用机制,通过体外培养获得原代绵羊乳腺成纤维细胞,大肠杆菌人工感染细胞建立大肠杆菌性乳腺炎细胞模型,分析大肠杆菌对细胞损伤的影响及TLR4在大肠杆菌性乳腺炎中的作用。采用酶消化法结合差速消化法获得原代绵羊乳腺成纤维细胞;MTT法检测细胞活力及TLR4阻断剂CLI-095的细胞毒性作用;乳酸脱氢酶法检测大肠杆菌对绵羊乳腺成纤维细胞的损伤情况并筛选最适MOI比值;qRT-PCR法检测caspase-3TLR4的mRNA相对表达量及CLI-095的阻断效果;比色法检测细胞焦亡蛋白caspase-4,5 的酶活性;WB检测TLR4蛋白的相对表达量;平板活菌计数法检测CLI-095对大肠杆菌黏附绵羊乳腺成纤维细胞的影响。分离获得绵羊乳腺成纤维细胞,MTT测定结果显示,细胞活力良好;大肠杆菌以最适MOI=4:1感染绵羊乳腺成纤维细胞后,各时间段 LDH 释放量均显著升高;caspase-3 mRNA的相对表达量在感染1~3 h内显著上升,3 h后表达量显著下降;caspase-4,5 酶活性在感染1~3 h内升高,3 h后降低。TLR4的mRNA及蛋白表达量均显著上调,CLI-095可抑制大肠杆菌对细胞的黏附作用。大肠杆菌感染成纤维细胞后LDH释放量增加、caspase-3 基因表达上调、caspase-4,5酶活性升高,促进了绵羊乳腺成纤维细胞的损伤、凋亡及焦亡;大肠杆菌感染促进绵羊乳腺成纤维细胞内TLR4 mRNA及蛋白的表达;TLR4阻断剂CLI-095可能通过抑制 TLR4的表达抑制E.coli对细胞的黏附作用。

  • 李君, 闫志浩, 贾万里, 许蒙蒙, 张景锋, 徐秋良, 韩浩园, 权凯

    脂肪甘油三酯水解酶(ATGL)是脂肪水解过程中的主要限速酶,是调控细胞中甘油三酯和脂肪酸之间平衡的关键因子。为了分析奶山羊ATGL基因启动子的结构及转录调控机制,以奶山羊全血DNA为模板,通过PCR技术扩增出ATGL基因5'侧翼序列并进行生物信息学分析;构建了5个不同长度的启动子缺失片段报告基因载体,通过转染奶山羊乳腺上皮细胞并检测其活性,确定其核心区域;分别用PPARG激动剂罗格列酮和SREBP1激动剂T0901317处理细胞,检测其对ATGL启动子活性的影响。结果表明,克隆得到奶山羊ATGL基因5'侧翼序列2 721 bp,包含转录起始位点上游2 024 bp。经在线软件分析发现,ATGL启动子含有真核生物启动子元件TATA-box和CpG岛;对转录因子结合位点预测发现,其上含有FOXO、SREBF1、PPARG、C/EBPα和E2F1等结合位点。启动子活性分析结果表明,ATGL启动子核心区域位于转录起始位点上游-256—+1位,且在-527—-256 位存在负调控元件。用罗格列酮和T0901317处理细胞后发现,二者均能显著上调ATGL启动子活性,且罗格列酮作用的区域为-527—-256 位,T0901317在-882—-527 位发挥作用,表明PPARG和SREBP1调控ATGL启动子活性。

  • 付敬锋, 罗上轲, 程乙, 张军, 魏盛, 曾涛, 陈杜, 魏鹏程, 郑迎霞, 宋碧
    摘要 (110) RichHTML (38) PDF全文 (120)

    研究不同覆膜方式下,施氮量对春玉米产量、氮素积累和氮肥利用效率的影响,为贵州高海拔区春玉米覆膜种植高效施氮管理提供理论依据,于2018-2019年开展田间试验,采用裂区设计,主区为不同覆膜方式(宽膜和窄膜),副区为5个施氮水平 (0,80,160,240,320 kg/hm2),研究不同覆膜方式及施氮量对春玉米产量、氮素积累、转运特征及利用效率的影响。结果表明,覆膜方式和施氮量及其互作显著提高春玉米产量,宽膜覆盖使春玉米增产17.8%,且显著增加了氮素积累量,促进了吐丝前积累氮素的再转移,从而显著提高了籽粒氮素积累量,并使氮素利用效率(NUTE)、氮素吸收效率(NUPE)、氮肥农学效率(AEN)、氮肥偏生产力(NPFP)、氮肥利用率(NUE)分别增加4.9%,21.4%,23.5%,12.2%和4.23百分点。施氮实现了春玉米籽粒产量和植株氮素积累量的协同增长,且能够显著影响氮素吸收、积累和转运。增施氮肥能有效促进提高吐丝后氮素转运量及其对籽粒的贡献率,但降低了春玉米氮肥利用效率,NDGPE(氮素干物质生产率)、NHI(氮收获指数)、NUTE、NUPE、NUE、AEN、NPFP均随施氮量的增加而明显下降,达到极显著水平。通过回归分析不同覆膜方式下的最佳产量和施氮量,宽膜覆盖比窄膜覆盖处理减少施氮55 kg/hm2,产量增加12.3%。宽膜覆盖和适宜施氮量相结合,有利于植株氮素积累和吸收利用,从而实现高产和高氮肥生产力,达到节肥增产。综合考虑春玉米籽粒产量、氮素累积、转运及氮肥利用效率,贵州高海拔及类似生态区春玉米宽膜覆盖种植的合理施氮量为160 kg/hm2,其产量可达11 404.3 kg/hm2

  • 张辉, 王良, 付增娟, 李晓东, 赵尚敏, 鄂圆圆, 郑文哲, 张自强, 张必周, 张惠忠

    为了摸清甜菜选育进程中部分不育系和保持系材料的细胞质类型,为下一步的选育工作提供指导方向。利用分子标记引物TR1对国内总共30份甜菜试验材料开展细胞质类型的分子水平鉴定,并结合田间花期育性性状调查进行比对。结果表明,成型稳定的保持系960767和不育系N9848经过TR1引物鉴定后的PCR电泳条带分别为750,500 bp,其胞质类型分别为N1和S型,其他试验材料检测到750 bp的材料为T152、T328、T334、T306、T360,推断其为N1型细胞质;检测到500 bp条带的材料为T766、T154、N122、I-1、B-3、Z-1、41419、10320、B-3-23、S865、S301、S151、S327、S333、S115、S305、S153、S359、S137、S163和S313,推断其为S型细胞质;检测到500~750 bp条带的材料为T302、T116。由于T302在田间调查中其对S301的不育性也具有保持能力,因此将T302和T116分为N型细胞质的另一种类型N2。同时检测到500 bp和750 bp的材料为T302、I-1和B-3的部分植株,为同时包括正常和欧文细胞质的材料,属于特质性材料。田间花粉育性调查结果T766、T154、N122、I-1、B-3、Z-1、41419、10320、B-3-23均为可育型,但鉴定其胞质类型属于S型细胞质。经分子鉴定和田间育性性状调查对比,大部分材料分子鉴定结果与育性性状调查结果一致。部分材料存在分子鉴定与育性性状结果不一致,有待于进一步调整选育方向。

  • 和秋兰, 张航, 王正维, 万丽嫱, 海梅荣

    为了探究不同浓度外源褪黑素对冷驯化后低温胁迫下马铃薯幼苗生长的影响,以云南主栽马铃薯品种合作88为材料,采用人工模拟低温胁迫(4 ℃ 14 d ,-2 ℃ 12 h)的方法,研究了不同外源褪黑素浓度(50,100,150 μmol/L)对低温胁迫下马铃薯幼苗生长及活性氧代谢系统的影响,以探讨外源MT缓解低温胁迫对马铃薯幼苗伤害的可行性。结果表明,与低温胁迫的马铃薯幼苗相比:50 μmol/L MT处理的幼苗的存活率提高了38.89百分点,株高和茎粗分别提高了2.92%,1.86%,SS、SP和Pro的含量分别增加了12.66%,13.80%,1.96%,POD和CAT的活性分别提高了29.24%,351.62%;100 μmol/L MT处理的幼苗的株高和茎粗分别提高了16.97%,2.82%,MDA和H2O2的含量分别降低了19.35%,0.48%,POD和CAT的活性分别提高了55.44%,213.56%,GSH的含量提高了13.61%;150 μmol/L MT处理的幼苗的存活率提高了27.78百分点,株高和茎粗分别提高了5.62%,13.20%,MDA的含量降低了9.45%,Pro的含量增加了38.70%,SOD、POD和CAT的活性分别提高了52.61%,25.25%,300.94%,AsA和GSH的含量分别提高了3.48%,3.97%。表明施加外源MT后可以不同程度的通过促进幼苗的生长、降低叶片的MDA和H2O2含量、促进SS、SP、Pro的积累、提高SOD、POD、CAT的活性、增加AsA和GSH的含量,从而缓解低温胁迫对马铃薯幼苗的伤害,进而提高马铃薯幼苗的抗低温胁迫的能力。综上,50 μmol/L MT处理可较优得提高马铃薯幼苗在低温胁迫下的抗逆性。

  • 刘志萍, 德木其格, 马宇, 巴图, 李建波, 郭呈宇, 吕二锁, 王海泽, 王文迪, 徐寿军

    为探明春大麦可溶性糖含量与籽粒淀粉组分含量的关系,以蒙啤3号和蒙啤5号为试材,设375,450,525,600万株/hm2共4个密度处理,于2018—2019年研究不同种植密度下大麦灌浆期叶片、茎秆和籽粒可溶性糖与淀粉组分含量的动态变化,分析了其对籽粒淀粉组分形成的影响。结果表明,2 a 2个品种各处理叶片、茎秆和籽粒可溶性糖含量随着灌浆进程均呈单峰曲线变化,峰值在花后21 d出现;随着种植密度增加先升高后降低,最大值在525万株/hm2密度处理出现。2 a 2个品种各处理籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量随着灌浆进程呈逐渐上升趋势,随着种植密度增加先升高后降低,峰值均为525万株/hm2处理。相关分析显示,各灌浆阶段叶片、茎秆和籽粒可溶性糖含量与成熟期籽粒淀粉组分含量均呈极显著正相关关系;通径分析显示,对成熟期籽粒总淀粉含量影响最大的是花后21 d叶片、花后7 d茎秆和籽粒可溶性糖含量,通径系数分别达到1.002 3,0.580 4和0.745 5;对直链淀粉含量影响最大的是花后35 d叶片、花后7 d茎秆和籽粒可溶性糖含量,通径系数分别达到0.776 6,0.469 7和0.715 6;对成熟期籽粒支链淀粉含量影响最大的是花后21 d叶片、花后7 d茎秆和花后14 d籽粒可溶性糖含量,通径系数分别达到1.046 9,0.638 2和0.775 6。525万株/hm2是该试验条件下提高大麦籽粒淀粉组分含量最适宜的种植密度;花后7 d茎秆和灌浆初期籽粒可溶性糖含量对大麦产量和品质提高具有重要意义。

  • 陈文勋, 周婷, 颜琼娴, 田丽娜, 曹满湖, 谭支良, 邹爱华

    旨在研究低蛋白日粮对山羊胴体品质和肌肉氨基酸与脂肪酸组成以及肌源性调节因子基因表达的影响。选取24头生长期湘东黑山羊母羊,随机分为正常蛋白日粮组(CON组,CP:10.77%,n=12)与低蛋白日粮组(LP组,CP:5.52%,n =12),预试期25 d,正试期45 d。结果表明,LP组肌肉屠宰后24 h的肉色L*值显著升高,而肌肉pH值和失水率等无显著差异;骨骼肌Ⅰ型、Ⅱ型肌纤维比例无显著差异,仅LP组半腱肌肌纤维总平均横截面积呈现降低的趋势;LP组股外侧肌中缬氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸及总必需氨基酸的含量显著降低,异亮氨酸、蛋氨酸、天冬氨酸、精氨酸和总氨基酸含量呈现下降趋势;半腱肌中谷氨酸的含量显著降低,苏氨酸和丝氨酸的含量呈现下降趋势; LP组半腱肌中二十碳二烯酸和二十二烯酸的含量显著降低;外侧肌中总多不饱和脂肪酸、油酸、花生四烯酸的含量显著降低;背最长肌中油酸的含量显著降低; LP组半腱肌 MYOD基因表达显著下调。综上表明,饲喂低蛋白日粮不影响肌纤维类型的转化与横截面积;日粮蛋白质缺乏会降低骨骼肌中氨基酸的沉积,同时减少肌肉多不饱和脂肪酸的沉积,影响山羊肌肉风味。

  • 徐令旗, 郭晓红, 张佳柠, 赵洋, 李晓蕾, 刘绍峰, 崔致远, 安懿亮, 吕艳东

    为了探究旱直播水稻品质在不同有机肥处理下的变化规律,于2018—2020年,以龙粳31为试验材料,设置6种处理,即:零肥(N0)、常规施肥(NPK)、生物炭+常规施肥(OF1)、海藻生物有机肥+常规施肥(OF2)、基施旺生物有机肥+常规施肥(OF3)、凹凸棒有机肥+常规施肥(OF4),研究不同有机肥处理下旱直播水稻加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮食味品质的变化差异。结果表明:3 a间,有机肥处理的稻米整精米率高于NPK和N0,与NPK相比,OF1~OF4分别提高2.64,1.78,1.06,2.53百分点;垩白度以OF2最高,为1.82%,较NPK增加0.11百分点,但OF1、OF3、OF4垩白度低于NPK,平均分别降低0.26,0.41,0.51百分点;各处理的精米粒长、粒宽和长宽比无显著差异;2019—2020年,与NPK相比,有机肥处理增加了稻米蛋白质含量,而直链淀粉含量却呈降低趋势;2 a间,OF1、OF2、OF3、OF4蛋白质含量平均分别为8.99%,9.13%,9.08%,9.16%,较NPK分别增加0.54,0.68,0.63,0.71百分点;而OF1、OF2、OF3、OF4直链淀粉含量平均分别降低了0.20,0.64,0.69,0.38百分点;与NPK相比,有机肥施入初期可提高旱直播稻米光泽、味道、口感和食味评分值,但长期施用有机肥将导致旱直播稻米蒸煮食味品质变差;2019—2020年,NPK处理的稻米食味评分值平均为72.70,与NPK相比,OF1、OF2、OF3、OF4均不同程度地降低了稻米的香气、光泽、味道、口感和食味评分值,食味评分值分别降低5.53%,6.40%,3.71%,3.23%,但有机肥增加了稻米的完整性。综上,长期施用有机肥能改善旱直播稻米的加工品质和外观品质,提高营养品质,但不利于蒸煮食味品质的形成并且会降低直链淀粉含量。

  • 连凯琪, 纪爽, 周玲玲, 时志琪, 王飞, 张元臣

    为了克隆黏虫丝氨酸蛋白酶的全基因序列,并进行原核表达,以黏虫为研究对象,利用RT-PCR扩增丝氨酸蛋白酶的部分基因,进而通过RACE技术,得到丝氨酸蛋白酶全基因,通过Blast等软件对获得基因序列和推导的蛋白质序列进行分析,并利用大肠杆菌表达系统对其进行表达。结果表明,成功克隆黏虫丝氨酸蛋白酶全基因,将其命名为MsPG,序列全长2 010 bp,开放阅读框为1 593 bp,编码530个氨基酸,蛋白质分子质量为67.6 ku,等电点为7.63,且具有含6个半胱氨酸的clip结构域,推测其为clip型丝氨酸蛋白酶。MsPG氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫序列一致性在70.00%~91.92%,其中与烟芽夜蛾(GenBank登录号:PCG78401.1)序列一致性最高,达到91.92%。成功构建重组质粒pET30a(+)-MsPG,其在大肠杆菌原核表达系统中0.1 mmol/L IPTG诱导下的最佳表达温度是25 ℃。综上,黏虫丝氨酸蛋白酶MsPG具有丝氨酸蛋白酶家族保守的功能位点,且能够在体外进行原核表达。

  • 金一锋, 高岩松, 王琦, 王萌萌, 赵迪, 熊毅, 陈阳

    蛋白激酶是植物逆境防御机制中重要的核心成分,植物蛋白激酶SnRK2是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,可通过磷酸化途径在植物逆境胁迫响应中发挥重要作用。分析草地早熟禾蛋白激酶基因SnRK2.4在非生物胁迫下的表达规律,旨在揭示其在逆境调控中的作用,以优质的冷季型草坪草草地早熟禾为试材,利用RT-PCR方法克隆得到SnRK2.4基因,其包含一个1 092 bp开放阅读框区,编码363个氨基酸序列,利用生物信息学分析其分子特征,并采用实时荧光定量PCR方法观测不同组织部位、非生物胁迫下该基因表达模式。结果表明,草地早熟禾SnRK2.4属于SRK/SAPK 家族,包含典型的STKc_SnRK2结构域,酪氨酸激酶磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点等功能域,其与二穗短柄草同源性最高。实时荧光定量PCR结果表明,草地早熟禾SnRK2.4基因表达水平存在组织特异性,穗部表达量最高,根、茎、叶中无显著差异,草地早熟禾SnRK2.4基因积极响应干旱、盐、低氮、低磷、ABA、BR等非生物胁迫。

  • 周新桥, 陈达刚, 单泽林, 郭洁, 陈平丽, 陈可, 刘传光, 陈友订

    为探究不同类型超级稻动态株型特点及差异,为华南稻区超级稻育种和栽培提供理论指导,选用华南稻区4个超级杂交稻组合、2个超级常规稻品种和2个优质超高产常规稻为供试材料,于秧苗期、分蘖盛期、幼穗第二次枝梗原基分化期、始穗期和成熟期,考查株叶形态、单位面积干物质量及产量。结果表明,供试材料的株高、单株平均茎蘖数、叶片形态、单位面积干物质量和产量构成因素等5个方面动态株型指标具有明显的季节生态特点。在生长发育前期和中期,除上部3片功能叶的开张角度外,其他各项指标超级杂交稻组合均显著高于超级常规稻品种。单位面积有效穗数、穗粒数、千粒质量、经济系数和单位面积产量,杂交稻组合显著高于常规稻品种;但是常规稻品种的穗长和结实率极显著高于杂交稻组合。因此,早晚兼用型优质超高产水稻育种的动态株型构建,要求苗期早生快发、中后期生物产量大、成熟期收获指数高,其中常规稻品种需要培育品种早生快发特性、提高生物产量、保持高结实率的前提下适当提高千粒质量和穗粒数,杂交稻组合则要进一步提高结实率。

  • 李福建, 徐东忆, 刘凯丽, 朱敏, 李春燕, 朱新开, 丁锦峰, 郭文善

    为探究稻茬小麦壮苗培育和高产栽培途径,在水稻秸秆全量还田条件下研究了耕翻(PR)、旋耕(RR)和免耕(NT)3种耕作方式对冬前麦苗主茎和分蘖生长生理和成熟期单穗产量的影响。结果表明,耕翻方式下越冬始期茎蘖数分别比旋耕和免耕方式下高1.5%,12.8%,差异显著(P<0.05);单株叶面积和干质量分别达到94 cm2和787 mg,均显著高于免耕(P<0.05)。相比免耕,耕翻显著提升了小麦苗期主茎、第一、第二和第三分蘖顶部全展叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,明显促进了二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)、磷酸丙糖异构酶(TPI)活性和叶绿素相对含量(SPAD值),并促进了蔗糖合成酶(SS-Ⅱ)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性和叶片可溶性糖含量的提高(P<0.05);并且显著提高了主茎、第二和第三分蘖的叶片氮含量(P<0.05)。此外,耕翻和旋耕方式还增加了主茎、第一和第二分蘖的叶面积和干质量。表明耕翻较旋耕和免耕方式更有利于协同提升苗期主茎和低位分蘖的氮代谢、糖代谢和光能利用水平,进而增加光合生产能力,形成壮苗。而旋耕对碳氮代谢和光合能力的提升高于免耕,但弱于耕翻。耕翻下主茎穗的穗粒数、单粒质量和旋耕差异不显著,但二者均显著高于免耕(P<0.05)。耕翻下第一和第二分蘖的穗粒数显著高于旋耕和免耕(P<0.05),但耕翻与旋耕间第一、二和三分蘖穗的单粒质量和单穗质量差异不显著(P>0.05)。由此可见,通过耕翻方式可提升稻茬小麦冬前幼苗的主茎、第一、二分蘖的糖氮代谢和光合生理活性,形成壮苗个体,促进了单穗生产力尤其是穗粒数的增加。

  • 平怀香, 崔建宇, 陈硕, 魏露露, 陈清, 张德龙

    归纳不同施肥条件下土壤养分和微生物量碳氮磷(CNP)化学计量特征及与之相关的酶活性变化,从施肥制度与土壤中养分平衡的关系着手制定出更加合理的施肥措施。通过数据整合分析,收集已公开发表施肥土壤中CNP化学计量比和酶活性变化的相关中、英文文献,提取有效数据,然后进行数据分析,通过绘制森林图明确土壤和微生物量CNP化学计量特征及土壤酶活变化对不同施肥方式的响应。结果表明:单一化肥、复合肥和化肥有机肥配施处理中C/N平均值分别为14.1,14.8和23.2,C/P分别为20.4,15.3和14.8,N/P分别为5.03,4.43和3.10。不同施肥措施下MBC/MBN和MBN/MBP无显著差异,MBC/MBP值排序为:化肥有机肥配施>单一化肥>复合肥。不同施肥制度均能提高土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性,其中化肥配施有机肥效果最为显著。化肥配施有机肥时蔗糖酶活性增幅可高达100%。化肥有机肥配施能够显著影响土壤中CNP化学计量比,增强微生物活动,促使微生物释放更多有利于土壤养分矿化的酶,是农业生产中提高作物产量并保证土壤健康的有效途径;土壤酶活性受到土壤肥力状况和微生物过程的共同制约,CNP化学计量比与土壤酶活性存在一定相关性,而这同时也受到土地利用类型、土壤酸碱度和轮作制度等因素的影响。土壤养分-微生物-酶活性体系的研究可以为农田系统优化施肥管理提供一定的理论依据。

  • 王晓丽, 王敏, 岳爱琴, 郭数进, 王鹏, 王利祥, 杨婷婷, 张海生, 张永坡, 高春艳, 张武霞, 牛景萍, 杜维俊, 赵晋忠

    为研究不同氮素水平下接种大豆根瘤菌对大豆生长和结瘤固氮的影响,以大豆品种Williams 82为试验材料,采用蛭石法种植,设置无氮、低氮和高氮3种浓度的硝酸盐处理,接种USDA110大豆根瘤菌,研究不同氮素水平对大豆结瘤及氮含量的影响。结果表明,不同施氮水平对根瘤数目、根瘤干质量和根干质量都有不同程度的影响,施加高氮营养液会抑制大豆结瘤,而无氮处理则促进了大豆结瘤;根干质量呈现相反的变化趋势,无氮处理的根干质量最小,高氮处理的根干质量最大。不同施氮水平下,大豆不同器官氮含量在接菌和不接菌间表现出不同的变化趋势;高氮处理下的氮素含量显著高于低氮、无氮处理,不同器官氮含量整体表现出叶>根>茎的现象;不同氮水平条件下,不同叶位叶绿素值(SPAD值)在接菌与不接菌间无明显差异。叶形态指标的测定结果显示,高氮处理下叶面积、叶周长、叶长和叶宽均显著高于无氮处理;无氮接菌后叶面积和叶周长显著大于无氮不接菌处理,表明接菌不仅促进了根生长,还刺激了叶片增大。由此可知,不同氮素水平下,接种根瘤菌对大豆幼苗的结瘤固氮和生长发育的变化规律不同,适当增施氮素营养、配合根瘤菌剂的使用可促进大豆生长发育及氮素利用吸收。

  • 李万星, 李丹, 李小霞, 曹晋军, 靳鲲鹏, 韩文清, 苏秀敏, 王佼, 黄学芳, 刘永忠

    为了筛选出适宜晋东南地区种植的最佳旱地番茄轮作作物,设置番茄轮作玉米(LVZm)、西葫芦(LVCp)、花生(LVAh)、葱(LVAf)、秋葵(LVAe)、黄瓜(LVCs)以及番茄连作(LLLe,CK)7种模式处理,测定后茬番茄品质指标(可溶性糖、有机酸、糖酸比、硝酸盐、Vc、可溶性蛋白、可溶性固形物、番茄红素)、产量指标(单果质量、产量)以及根际土壤真菌ITS1区域土壤微生物群落结构和多样性变化。结果表明,子囊菌是7个处理中的优势菌门,其余菌的种类与丰度存在较大差异;LVCs、LVZm、LVAh、LVAe这4种轮作模式可提高土壤真菌多样性指数,而LVCp轮作模式会降低土壤真菌多样性指数。LVZm轮作模式口感较佳;LVAe轮作模式、LLLe(CK)连作模式的Vc含量最高;可溶性蛋白含量没有显著差异;可溶性固形物含量以LLLe连作模式、LVCp轮作模式较高;LVCp轮作模式番茄红素含量最高;LVAe轮作模式硝酸盐含量最高。LVAe、LVCp轮作模式产量较LLLe(CK)显著提高,且LVCp轮作模式单果质量较LLLe(CK)显著增加。主成分分析(PCA)结果表明,不同作物轮作品质、产量综合得分从高到低为LVCp>LVAe> LLLe> LVAh>LVAf>LVZm>LVCs。综上所述,不同作物的轮作会改变土壤真菌群落结构,影响真菌多样性及后茬番茄品质与产量,综合各因素认为,西葫芦、秋葵是较为适宜晋东南地区番茄生长的优势轮作作物。

  • 李琪, 杨昌恒, 王永, 林亚秋, 向华, 朱江江

    旨在获得CIDEBCIDEC基因的CDS,检测该家族基因在山羊不同组织中的表达量,预测其互作蛋白,为进一步揭示CIDE家族基因在脂代谢中的调控网络提供参考。主要利用RT-PCR克隆获得山羊CIDEBCIDEC基因序列并利用在线工具分析CIDE家族蛋白的生物学特性,并预测其互作蛋白。利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测了CIDE家族基因在山羊不同组织中的表达水平,并检测各互作蛋白在其表达水平最高的组织中的表达量,利用SPSS分析其表达量之间的相关性。克隆获得了CIDEB基因CDS区660 bp,共编码219个氨基酸,CIDEC基因CDS区714 bp,编码237个氨基酸。进化树分析显示,山羊CIDEA、CIDEB、CIDEC均与绵羊亲缘关系最近。RT-qPCR检测发现CIDEACIDEBCIDEC基因分别在山羊瘤胃、肝脏、小肠中表达量最高。CIDEADFFBELOVL3在瘤胃中的表达量具有极显著相关性(P<0.01),与DIO2TMEM26PRDM16PLIN1具有显著相关性(P<0.05)。CIDEBDFFASDR39U1在肝脏中的表达量具有显著相关性(P<0.05)。CIDECPLIN2GPLD1ADIPOQ在小肠中的表达量具有显著相关性(P<0.05)。通过分析发现了与CIDE家族表达量具有相关性的基因,可为进一步揭示CIDE基因在脂质代谢中的作用及其调控网络提供理论基础,且CIDE家族蛋白均为脂滴相关蛋白,也可为进一步研究精确的脂滴形成机制提供参考。

  • 陈龙正, 刘静, 刘之洋, 夏彭飞, 袁希汉, 宁宇

    MLO基因作为感病因子在调控寄主植物对白粉病的应答反应中发挥着重要作用。为明确苦瓜McMLO1基因在白粉病胁迫下的基因功能,以苦瓜自交系K24为材料对该基因进行了克隆、生物信息预测及表达分析。结果表明,McMLO1基因全长4 019 bp,包含15个外显子,其中CDS序列长为1 707 bp,编码568个氨基酸。ProtParam预测显示,McMLO1蛋白的分子质量为65.40 ku,理论等电点为9.36,属不稳定亲水蛋白,主要位于细胞膜上;McMLO1蛋白包含一个由477个氨基酸组成的MLO保守结构域,其二级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋组成。氨基酸多重序列比对和系统进化分析表明,McMLO1与黄瓜MLO蛋白的同源性较高。qRT-PCR检测结果发现,McMLO1在叶片中的表达量显著高于根、茎、果实等组织。白粉病接种后,McMLO1基因的表达量显著提高,并在6 h达到峰值,推测该基因参与了苦瓜对白粉病侵染的早期应答反应。

  • 樊芳芳, 焦晓燕, 刘佳琪, 郭珺, 王劲松, 武爱莲, 白文斌, 平俊爱

    为研究高粱、玉米残体腐解特征及腐解进程中秸秆腐解微生物群落功能多样性的变化,设置残体类型(高粱茎叶、玉米茎叶、高粱根系、玉米根系)、土壤类型(潮褐土、黄壤土)、氮处理(调节碳氮比、不调节)3个变量,通过2次试验分析不同腐解条件下残体的腐解特征(干物质降解率、碳矿化特征、纤维素、半纤维素和木质素的降解率),并使用BIOLOG-ECO板分析秸秆腐解微生物群落代谢多样性。结果表明,高粱、玉米残体腐解速率均表现出前期快后期慢的特征,表明在相同土壤和氮处理条件下,残体干物质降解率及碳矿化速率表现为高粱茎叶>玉米茎叶>高粱根系>玉米根系;由第2次试验可知,潮褐土条件下腐解60 d,高粱茎叶+N处理、玉米茎叶+N处理的干物质降解率分别为55.50%,48.00%,而高粱根系+N处理和玉米根系+N处理的干物质降解率分别为31.25%,16.75%。在相同土壤和氮处理条件下,同一作物根系的半纤维素、纤维素的降解率低于茎叶,腐解90 d,潮褐土条件下高粱根系+N处理对半纤维素、纤维素降解率分别比高粱茎叶+N处理降低了23.70,18.80百分点。对秸秆腐解微生物代谢多样性的分析表明,腐解30 d秸秆腐解微生物代谢活性最高,腐解90 d微生物代谢活性最低;与30 d相比,在腐解第1天,秸秆腐解微生物群落对胺类、酚酸类代谢能力较低,第90天秸秆腐解微生物群落对碳水化合物、氨基酸类、多聚物类代谢能力均明显降低。由此可见,在该试验条件下,高粱残体比玉米残体更易腐解,调节碳氮比可在一定程度上加速残体腐解,秸秆腐解30 d微生物代谢多样性最高。

  • 静莉丽, 彭廷, 赵亚帆, 赵帅兵, 王童童, 李源, 程远, 杜彦修, 张静, 孙红正, 赵全志

    为探究2种灌浆充实调节剂对大穗型水稻品种弱势籽粒灌浆充实的影响及其作用机制,采用大田试验,以大穗型水稻品种交源优216为试验材料,研究了抽穗开花期喷施灌浆充实调节剂(禾立丰和新美洲星)对水稻弱势籽粒灌浆充实、内源激素含量、灌浆充实相关miRNA及其靶基因、编码灌浆充实相关蛋白和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因表达量的影响。结果表明,2种灌浆充实调节剂禾立丰和新美洲星显著提高了交源优216的产量、弱势籽粒千粒质量、灌浆速率及灌浆起始势,弱势籽粒千粒质量与对照(清水处理)相比分别提高了16.07%和15.89%;且弱势籽粒中IAA含量在花后9,15,21 d显著增加,Z+ZR含量在花后9,21 d显著增加。禾立丰处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR167d-j和miR1432在花后6 d显著下调,编码14-3-3蛋白的基因OsGF14bOsGF14f在花后12 d显著下调;而正调控籽粒灌浆充实的类萌发素蛋白基因OsGLP3在花后6 d显著上调,蔗糖-淀粉代谢关键酶基因在花后6,12 d显著上调。新美洲星处理下,弱势籽粒中负调控籽粒灌浆充实的miR167a-c、miR167d-j、miR1432在花后6 d显著下调,编码14-3-3蛋白基因OsGF14bOsGF14f在花后12 d显著下调;正调控籽粒灌浆充实的OsGLP3和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达量在花后6,12 d显著上调。相关分析结果表明,弱势籽粒灌浆速率与miR1432、OsGF14f的表达量呈显著负相关关系,而与IAA含量呈显著正相关关系。因此,禾立丰和新美洲星可能是通过调节灌浆前中期灌浆充实相关miRNA及靶基因、编码灌浆充实相关蛋白和蔗糖-淀粉代谢关键酶基因的表达量,进而提高激素IAA和Z+ZR含量,促进弱势籽粒灌浆充实。

  • 王燕宁, 黄涛, 吴光亮, 黄诗颖, 钟奇, 王鹏, 杨朦朦, 李才敬, 程琴, 贺浩华, 金伟, 郭凌, 边建民

    为研究不同类型水稻对镉(Cd)胁迫差异的原因,以镉敏感籼稻恢复系昌恢891(CH891)和镉耐受粳稻品种02428为材料,选取种子萌发后,连续镉处理3 d的和未进行镉处理的幼芽,使用高通量Illumina HiSeq 4000测序技术进行RNA-Seq分析,共得到539 524 490个有效读长,与参考基因组的比对率在94.81%~96.82%,GC含量均在49%以上。通过比较分析,共检测到7 204个差异表达基因(DEGs),其中在CH891中特异表达的基因(SCR3)有849个,02428中特异表达的基因(RCR3)有676个,2个品种均有表达但表达量存在差异的基因(CCR3)有770个。KEGG和GO富集通路分析表明,异黄酮生物合成、磷酸肌醇代谢、黄酮类生物合成和花青素生物合成途径在SCR3中显著富集,细胞核、自噬调节和胰岛素抗性途径在RCR3中显著富集,α-亚麻酸代谢、吞噬体、柠檬烯和蒎烯降解和脂肪酸降解途径在CCR3中显著富集。结果表明,Cd处理后,次级代谢过程主要在CH891中富集,蛋白质代谢主要在02428中富集,综上所述,CH891和02428响应的代谢路径存在差异,控制这些代谢路径的分子机制可能是造成不同水稻镉胁迫差异的主要原因。

  • 张之为, 范俊臣, 康立茹, 贾瑞芳, 田再民, 赵君

    为了探索马铃薯小G蛋白StRab5b与花青素合成之间的关系,利用农杆菌介导的遗传转化,将StRab5b基因在马铃薯中超表达后,研究StRab5b基因对马铃薯花青素含量和PAL 活性的影响。结果表明,超表达StRab5b基因显著增加了马铃薯叶片、茎段和薯块中的花青素含量。与对照相比,转基因马铃薯植株StRab5b-L2、StRab5b-L3和StRab5b-L5叶片花青素含量分别增加了42%,24%,54%,茎段中花青素含量分别增加了59%,37%,32%,薯块中花青素含量分别增加了118%,82%,105%;同时,StRab5b基因对植物花青素合成关键酶PAL活性也有促进作用,与对照相比,转基因马铃薯植株StRab5b-L2、StRab5b-L3和StRab5b-L5叶片PAL活性分别增加了88%,63%,66%,茎段中PAL活性分别增加了48%,38%,31%,薯块中PAL活性分别增加了98%,78%,64%。综上所述,小G蛋白StRab5b通过调控PAL活性,增加了马铃薯中花青素的含量。

  • 凌晨, 赵洪, 颜军, 马莹雪, 冯艳芳, 张靖立, 李波, 邓超, 徐振江

    为建立莴苣品种DNA分子快速鉴定技术体系,选择8个表型差异大、不同类型的莴苣品种,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳从245对引物中初筛出81对引物,对初筛引物添加荧光标记,另选择90个有代表性的莴苣品种,利用毛细管电泳复筛出22对核心引物,依据扩增片段大小为各引物选择了相应的参照样品,采集了233个莴苣品种的DNA指纹数据。结果表明,22对核心引物在233个莴苣品种中共检测到269个等位基因,每对引物检测到等位基因为4~22个,平均为12.23个,PIC值为0.37~0.89,平均为0.73。聚类分析结果表明,233个供试品种主要划分为茎用和叶用两大类群,叶用类群中结球莴苣聚成一类,半结球莴苣趋于聚成一类,散叶莴苣难以聚成一类。对核心引物未能区分开的6组15个品种进行田间种植对比鉴定,3对品种表型性状无明显差异被判定为相同品种,表型性状有明显差异的品种大部分性状表达状态相同或相近,为近似品种,表明分子指纹聚类结果与基于表型的分类结果基本一致。此外,8组24个同名品种均能从分子上进行区分。利用筛选出的22对核心引物构建了233个莴苣品种的指纹数据库,建立了通用于茎用莴苣和叶用莴苣的品种鉴定技术体系,可用于莴苣品种和种质资源快速鉴定、遗传多样性分析和DUS测试辅助筛选近似品种等工作。

  • 宋姗姗, 张欣婷, 王琦, 芦远景, 侯春燕, 王冬梅

    为研究TaRanGAP2在小麦抵抗叶锈菌侵染的HR诱发中的作用,阐明小麦抗叶锈病分子机制,为小麦抗叶锈病育种给予分子水平的指导。以小麦近等基因系TcLr26及其轮回亲本Tc分别与叶锈菌生理小种260组成不亲和组合(TcLr26×260)及亲和组合(Tc×260),生物信息学分析发现,TaRanGAP2 的CDS全长为1 665 bp,编码554个氨基酸,对其保守结构域进行分析发现TaRanGAP2基因编码的蛋白属于Ran GTPase家族;利用RT-qPCR技术检测TaRanGAP2在这2个组合中的表达情况,发现在不亲和组合中TaRanGAP2表达量出现显著上调;利用烟草瞬时转化系统进行亚细胞定位检测发现TaRanGAP2定位于细胞质;利用病毒诱导的基因沉默技术沉默TaRanGAP2基因表达,在接种叶锈菌后与未沉默植株相比,TaRanGAP2基因沉默植株叶片的单侵染点HR面积显著增大,HMC数量显著增多;结果说明TaRanGAP2基因在小麦抵抗叶锈菌侵染的寄主过敏性反应发生具有重要作用。

  • 张键, 王娜, 刘志达, 包婷婷, 张之为, 云晓鹏, 石必显, 张恒, 陈贵红, 陈燕芳, 赵君

    为了获得向日葵列当生防菌株,以田间采集的具有褐色枯斑的列当植株为样本,利用柯赫氏法则对采自内蒙古、河北和新疆共11个不同地点的29份列当枯斑病的样本进行了分离和鉴定。结果表明,新疆北屯农十师183团和188团地块及呼和浩特市武川县西海子村地块中采集的病样上分离得到尖孢镰刀菌和茄病镰刀菌;巴彦淖尔市乌拉特前旗西小召镇、五原县葵博园和临河区永利村的病样中分离得到尖孢镰刀菌和木贼镰刀菌;而乌兰察布市四子王旗公合成村和西圪旦村及化德县105省道边地块中样本中鉴定出尖孢镰刀菌、茄病镰刀菌、木贼镰刀菌和层出镰刀菌;鄂尔多斯市东胜区采集的样本中只分离得到尖孢镰刀菌;河北张家口市康保县的样本中只分离得到轮枝镰刀菌。上述分离得到的菌株在向日葵列当上回接后都能够致病的结果预示,镰刀属的真菌是引起向日葵列当枯斑病的病原菌,但尖孢镰刀菌是引起列当枯斑病的优势致病菌。致病力分化的研究结果表明,上述分离获得的镰刀菌均能够侵染向日葵和列当,但其致病力存在一定的差异,主要表现在分离寄主上的致病力强于其他寄主的特点。基于致病力分化的结果,筛选出3株具有生防潜力的尖孢镰刀菌菌株GHC 1-2、XXZ-9和HD 1-1用于防控列当对向日葵的寄生。

  • 李浩东, 秦梦凡, 张淼, 王茸茸, 徐宇, 宋葭, 朱云林, 黄镇, 徐爱遐

    为探讨花期低温对甘蓝型油菜生长发育及生殖器官发育的影响,以甘蓝型油菜GZ恢(抗冬季寒冷强)和10B(抗冬季寒冷弱)为材料,于初花期在人工气候室进行低温(白天14 h,12 ℃;夜晚10 h,2 ℃)胁迫,设置5个处理时间:1,2,3,4,5 d,正常生长环境(白天14 h,22 ℃;夜晚10 h,18 ℃)为对照,测定了低温胁迫下植株苔茎叶和下部叶生理指标以及不同大小花蕾开放后的花粉活力和柱头可授性。结果表明:两材料在低温处理后植株叶片均表现轻微萎蔫,所有处理植株无明显受损;低温处理后叶片各生理指标变化比较复杂,以过氧化物酶(POD)敏感,多表现为显著升高,下部叶较苔茎叶升高更多,10B较GZ恢升高幅度大。渗透调节物质以可溶性糖(SS)含量变化明显,GZ恢显著增加。丙二醛(MDA)含量显著增加,10B较GZ恢升高更多,下部叶和苔茎叶两材料表现不尽一致。低温处理对两材料大于6.0 mm的花蕾花粉活力受影响均很小。小于3.0 mm的花蕾,胁迫4 d以上后期发育停止最终死亡,胁迫2~3 d花粉活力显著下降,且花蕾越小,花粉活力随处理时间增长降低越多。小于6.0 mm的各级花蕾受低温胁迫后,GZ恢花粉活力多高于10B,以3.0~6.0 mm的花蕾差异明显,因此,认为3.0~6.0 mm花蕾可作为鉴定不同品种花期耐低温指标。柱头可授性表现与花粉活力趋势一致,大于3.0 mm的花蕾低温处理3 d以内柱头可授性不受影响,处理4 d以上柱头可授性降低;小于3.0 mm的花蕾,低温处理3 d以内柱头可授性不同程度降低。这些结果表明,在植株遭受低温胁迫后,小于3.0 mm的花蕾对低温较为敏感,导致花粉活力和柱头可授性降低,甚至败育。

  • 侯瑞泽, 侯玉翔, 许小勇, 李璿, 李梅兰

    CYP79B2是拟南芥中调控生长素合成的有关基因,通过克隆普通白菜CYP79B2的同源基因BrcCYP79B2-1,分析其在不同组织及时期的表达情况,研究其对普通白菜春化开花的调控作用机理,旨在为后续普通白菜生长素编码基因的功能验证奠定理论基础。通过qRT-PCR方法从普通白菜中克隆到CYP79B2的同源基因,命名为BrcCYP79B2-1,利用生物信息学方法对其蛋白的结构、理化性质和亲缘关系进行分析,并利用qRT-PCR方法分析其在普通白菜中不同组织和生育期的表达量。结果表明,BrcCYP79B2-1基因编码序列全长为1 623 bp,编码540个氨基酸;对其蛋白质的理化分析结果表明,蛋白质分子质量为60.849 73 ku,理论等电点为8.71。与其他物种的氨基酸序列进行比对发现,BrcCYP79B2-1在十字花科植物中高度保守,且与芜菁同源性最高,达99.52%;采用qRT-PCR分析普通白菜不同器官的表达量发现,BrcCYP79B2-1在根中的表达量最高,在叶中次之,而在花蕾中的表达量最低;分析幼苗在低温处理0,10,15,16 d的表达发现,BrcCYP79B2-1在低温处理第10天,即营养生长期的表达量达到峰值,而在花芽分化期的表达量有所降低,说明该基因的表达与低温春化有关,可以影响花芽分化。

  • 张茜, 赵秋, 向春阳, 史昕倩, 杜锦

    为促进冬绿肥在华北地区进一步推广种植,采用田间长期定位试验,以冬季闲田为对照,设置了二月兰、毛叶苕子、黑麦草和冬油菜4个冬绿肥处理,研究不同冬绿肥对土壤有机磷磷素含量的变化及玉米磷吸收的影响。结果表明,不同冬绿肥处理在7 a间,土壤全磷、有效磷含量变化趋势相同,毛叶苕子相对其他处理增加土壤全磷最多,年均增长率达8.07%;冬油菜相对其他处理增加土壤有效磷含量最多,年均增长率达48.34%。不同冬绿肥与春玉米轮作对土壤中各形态有机磷含量影响不同,2019年,活性有机磷含量最高的是黑麦草处理和冬油菜处理,均为12.64 mg/kg;中等活性有机磷含量最高的是冬油菜处理,为41.64 mg/kg;中稳性有机磷含量最高的是黑麦草处理,为18.73 mg/kg;对于高稳性有机磷来说,冬油菜处理显著高于其他处理,二月兰、毛叶苕子和黑麦草处理显著低于冬闲和冬油菜处理;冬油菜与春玉米轮作可促进土壤中有机磷向活性及中等活性有机磷转化。冬绿肥翻压7 a后,冬油菜处理的玉米籽粒含磷量0.39 mg/kg为各处理中最高。玉米籽粒含磷量与各形态有机磷的相关系数大小依次为MLOP(0.952**)>LOP(0.816**)>MROP(0.122)>HROP(-0.064)。

  • 刘蕾, 王凌, 肖广敏, 茹淑华, 孙世友, 郜静, 李玭, 赵欧亚, 张国印

    为研究引入豆角的轮作模式对设施土壤硝态氮淋失的影响及机理,2018—2020年采用田间定位试验对比番茄-甜瓜、豆角-甜瓜、番茄-豆角3种轮作模式下设施土壤硝态氮淋失量的变化特征,并探讨驱动硝态氮淋失差异的关键因子。结果表明,相对于传统番茄-甜瓜轮作,引入豆角的轮作模式显著降低硝态氮淋失,其中,番茄-豆角轮作2 a总硝态氮淋失量比番茄-甜瓜显著下降39.74%,豆角-甜瓜轮作硝态氮淋失量比番茄-甜瓜降低6.32%。3种轮作模式中,番茄-豆角环境效益最佳,为推荐种植模式。Spearman相关分析表明,设施土壤硝态氮淋失量受0~100 cm土壤储水量、硝态氮累积量和温度影响最大,呈极显著正相关;与0~100 cm有机碳储量和全氮累积量显著正相关,与0~60 cm土壤pH值显著负相关。与传统番茄-甜瓜轮作相比,推荐种植模式(番茄-豆角)主要通过显著降低0~100 cm土壤储水量、硝态氮和全氮累积量并提高土壤pH值,从而改变土壤理化性质,以及缓解氮淋失敏感季节有机氮矿化等作用引起的背景氮淋失从而改变氮循环过程等途径降低硝态氮淋失。

  • 肖士奎, 李芳, 张文婷, 吕淑芳, 史国安, 吴疆, 范丙友

    为了研究芍药ACS基因的功能,应用RACE技术从芍药切花品种桃花飞雪中克隆了PlACS基因cDNA序列,利用生物信息学方法对其编码的蛋白质进行了综合分析;以pET32a为骨架,构建了PlACS基因的原核表达载体,建立了PlACS蛋白高效的原核表达体系。结果表明,PlACS cDNA全长1 752 bp(GenBank登录号JX512359),共编码492个氨基酸,具有7个保守结构域及活性位点K278;分子进化分析表明,PlACS和牡丹ACS亲缘关系最近;二级结构预测发现,PlACS蛋白由α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲组成,四者比例分别为40.04%,16.26%,6.91%和36.79%;同源建模显示,PlACS蛋白以同源二聚体形式存在。PlACS蛋白最佳诱导表达条件为基因工程菌菌体密度A600达0.2时,在菌液中加入终浓度为0.1 mmol/L的IPTG,在37 ℃诱导2 h。PlACS重组蛋白高效原核表达体系为后续通过变复性获得有生物学活性的PlACS蛋白及其酶学功能鉴定奠定基础。

  • 梁玉刚, 周晶, 余政军, 李静怡, 黄璜, 赵正洪

    为探索稻鸭共育下直播水稻田间杂草种类和群落组成的动态变化,连续2 a运用植物群落生态的方法研究不喷施除草剂(CK)、喷施除草剂(RH)、养鸭不喷施除草剂(DK)和养鸭喷施除草剂(DH)的控草效果和田间杂草群落组成的变化特点。结果表明:2 a中DK处理对田间杂草防控效果为47.00%,低于RH处理的93.88%和DH处理的100.00%,且在水稻分蘖盛期、抽穗期和乳熟期均形成以稗草、鸭舌草、异型莎草和千金子组成的优势杂草,优势杂草总和分别占到总杂草比例的71.20%,92.29%和94.03%;单子叶杂草和禾本科杂草均在水稻分蘖盛期至乳熟期成为优势群落,且在乳熟期占总杂草的比例分别达到97.57%和64.97%,双子叶杂草和阔叶杂草所占比例分别为2.43%和8.55%。2 a中DK处理在分蘖盛期至乳熟期Shannon-Wiener 指数和Simpon指数均低于CK处理,且高于RH处理,但DK和CK处理的Simpon指数和Pielou均匀度指数在抽穗期和乳熟期差异不显著,而与RH处理差异显著,这表明DK处理能够改变稻田杂草群落组成和多样性,并且对田间杂草的防控作用不明显,田间发生草害将影响水稻产量的形成,最终使得水稻减产严重。

  • 梁鹏, 张稳, 冯登侦, 强浩, 荣轩, 孟科

    旨在分析滩羊与杜泊羊和小尾寒羊肉品质变化和肌肉内基因的表达情况,初步揭示它们肉质性状差异的分子机理,为其他绵羊品种选育与改良提供理论依据。通过对8月龄杜泊羊、滩羊和小尾寒羊的肉品质分析比较,并采用Illumina HiSeqTM 4000平台对背最长肌组织进行转录组测序和分析,挖掘它们肉质性状差异的相关调控基因。结果显示:共筛选出820个差异表达基因,其中杜泊羊与滩羊之间99个,杜泊羊与小尾寒羊之间436个,滩羊与小尾寒羊之间552个。对差异基因进行GO功能富集分析结果显示,各比较组分别显著富集在224,517,657个GO条目中;KEGG通路富集分析表明,DEGs富集在cAMP、MAPK、AMPK、嘌呤代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸和脂肪酸代谢以及糖酵解/异生等信号通路,进一步筛选出FOSPLA2G4ELPIN1AMPD1AMPD3NT5C1AGPIPFKMPKM等与肉品质调控和风味物质代谢有关的候选基因。对随机挑选的几个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果显示,与转录组测序结果表达趋势一致,说明测序结果可靠,研究获得的这些差异基因可作为宁夏优质肉羊新品种(系)培育的基础资料。

  • 牛润芝, 朱长伟, 姜桂英, 杨锦, 罗澜, 申凤敏, 刘芳, 刘世亮

    为探索豫北潮土地区适宜的耕作模式,在2016-2019年小麦季设置3 a一周期的5种耕作模式组合,即连续旋耕(RT-RT-RT)、深耕-旋耕-旋耕(DT-RT-RT)、深耕-旋耕-条旋耕(DT-RT-SRT)、深耕-条旋耕-条旋耕(DT-SRT-SRT)和深耕-条旋耕-旋耕(DT-SRT-RT),测定并分析不同耕作模式下小麦生育期光合特性、土壤速效养分含量及籽粒产量。结果表明,与RT-RT-RT相比,轮耕处理的小麦光合特性有所改善,净光合速率、气孔导度以DT-SRT-RT处理较佳,平均增幅分别为10.85%,7.83%;DT-SRT-RT叶绿素含量的增加随生育期的推进逐渐明显,在灌浆期较RT-RT-RT 显著提高16.52%;与RT-RT-RT相比,轮耕处理提高了0~50 cm土层土壤速效氮、磷、钾含量。此外,DT-SRT-RT小麦穗数、穗粒数、千粒质量和产量均高于RT-RT-RT,较RT-RT-RT增产14.64%。相关分析表明,小麦净光合速率与小麦产量呈正相关,在开花期达极显著水平;表层土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量总体上均与小麦产量呈显著正相关。总的来说,在豫北潮土地区,实施轮耕可提高小麦生育期光合速率、土壤速效养分含量和产量及其构成因素,其中以DT-SRT-RT效果最佳。

  • 2022, 37(1): 0-0.
  • 王宪军, 向华, 张旭梅, 任玉鹏, 朱江江

    旨在探究羊口疮病毒ORFV118蛋白对山羊睾丸支持细胞周期、凋亡以及诱导机体免疫应答相关的4种细胞因子(IL-1β、IL-6、IFN-γ和TNF-α)表达水平的影响。在ORFV118基因克隆基础上,成功构建真核表达载体pEGFP-ORFV118;将pEGFP-ORFV118转染山羊睾丸支持细胞,Western Blot 鉴定ORFV118蛋白表达的正确性;流式细胞仪检测ORFV118基因对细胞周期及凋亡的影响;RT-qPCR检测细胞周期相关基因CDK2P21、凋亡相关基因BaxBcl-2Caspase3Caspase7P53BCL2L11的mRNA的表达水平,并利用RT-qPCR和ELISA方法检测免疫相关的细胞因子表达的变化。结果显示,成功扩增ORFV118基因,全长为309 bp。ORFV118蛋白的表达阻滞了细胞的DNA合成期(S期),促进了DNA合成后期(G2/M期)且下调基因CDK2的mRNA表达水平;可抑制细胞的凋亡作用,且下调促凋亡基因Caspase3Caspase7SOCS2的mRNA表达水平;对细胞因子IL-1β和IFN-γ呈不同程度的抑制作用,而对IL-6和TNF-α呈促进作用。

  • 赵杰, 刘洪泉, 赵芸, 杨锴, 傅永斌, 顾玉章, 孙丽静, 胡梦芸, 李辉, 张颖君

    为探究北方冬麦区小麦品种春化基因组成与冬春性的关系,以北方冬麦区271份小麦主栽品种为试验材料,通过分子标记对4个主效春化基因Vrn-A1Vrn-B1Vrn-D1Vrn-B3的组成和分布进行检测,并在海南省三亚市观察田间抽穗情况,同时结合资料记载调查其冬春性特性。分子标记检测结果显示,4个显性等位基因中Vrn-D1(占27.7%)在供试品种中分布频率最高,且呈现由南向北逐渐降低趋势;显性等位基因Vrn-B1在该麦区小麦材料中分布频率较低(占3.0%);所检测材料中均不含显性等位基因Vrn-A1Vrn-B3;该麦区小麦春化基因组合主要为vrn-A1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3。通过对供试小麦材料进行冬春性分析,发现部分含有显性等位基因Vrn-D1的材料需要春化才能开花结实,而包含显性等位基因Vrn-B1的小麦材料对春化的需求明显较弱。4个显性春化基因中,只有显性等位基因Vrn-D1Vrn-B1在所检测的北方冬麦区小麦品种中有分布,且显性等位基因Vrn-B1对小麦春化发育特性的作用强于Vrn-D1

  • 刘帅, 徐学欣, 赵金科, 曲文凯, 郝天佳, 孟繁港, 贾靖, 赵长星

    为探究滴灌水肥一体化条件下施氮量和施氮时期组合对夏玉米穗位叶叶片光合特性、衰老特性、籽粒灌浆特性及产量的影响,选用夏玉米品种郑单958为试材,设置了210 kg/hm2条件下,拔节期、大喇叭口期和开花期追肥处理(A1),拔节期、大喇叭口期追肥处理(A2),拔节期、开花期追肥处理(A3);180 kg/hm2条件下,拔节期、大喇叭口期和开花期追肥处理(A4),拔节期、大喇叭口期追肥处理(A5),拔节期、开花期追肥处理(A6);并设置传统畦灌为对照(CK),总施氮量为240 kg/hm2,CK1在拔节期一次性追施氮肥,CK2在拔节期和大喇叭口期分别追施氮肥,共计8个处理。结果表明,A1、A4处理与CK1相比,在夏玉米生育后期维持了LAI、SPAD值的同时,亦显著提高了抗氧化酶(SOD、POD、CAT)的活性,且有效抑制了过氧化物MDA的含量,从而延缓了其叶片的衰老进程,保护了叶片细胞功能结构。因此,该处理下的夏玉米在其生育后期维持了高效的光合特性,促进了籽粒灌浆速率,进而增加了穗粒数和千粒质量,使得玉米产量得以显著提高。A1和A4处理产量差异不显著,但A4相比A1施氮量降低14.3%,减少了氮肥的投入,节约了投入成本,为试验的推荐处理。

  • 高素红, 葛长虹, 周国娜, 姚淑娟, 路常宽, 高宝嘉

    建立绿盲蝽取食胁迫下赤霞珠冬芽防御反应的蛋白质组学双向电泳技术体系,旨在为后续筛选和分析差异蛋白相关研究提供参考。选取赤霞珠葡萄冬芽,分别设置绿盲蝽取食胁迫和空白对照试验,于24 h 后采集样品用液氮带回,-80 ℃冻存;利用TCA-丙酮法、TCA-丙酮法+酚抽提法提取粗蛋白干粉;利用CBB G-250染色法进行蛋白质浓度测定;确定上样量及凝胶染色技术。扫描得到凝胶图像,进行对比分析。结果显示,利用不同蛋白质提取方法均可获得双向电泳所需粗蛋白,采用TCA-丙酮法获取的粗蛋白量明显多于TCA-丙酮法+酚抽提法;2种方法所提取的全蛋白浓度差异较大,TCA-丙酮法操作更为简便,蛋白丢失少。不同上样量对双向电泳图谱效果的影响差异显著,400 μg蛋白上样量比800 μg所得的凝胶图片上的蛋白点清晰,易于分离。考马斯亮蓝染色结果表明,R-350更适用于葡萄冬芽全蛋白双向凝胶电泳技术。利用TCA-丙酮法抽提蛋白,400 μg蛋白上样,pH值 4~7 NL 17 cm 的IPG胶条,G-350热染色双向电泳技术体系得到的赤霞珠冬芽全蛋白凝胶图谱,符合绿盲蝽取食诱导赤霞珠防御反应产生防御蛋白的检测要求。

  • 李娜, 宁程程, 郭蕴, 季春辉, 王立霞, 张亚萍, 孟庆玲, 乔军, 才学鹏

    为探究鼠伤寒沙门菌sRNA STnc1220的分子特征、生物学功能及对细菌毒力的影响,通过PCR扩增了鼠伤寒沙门菌sRNA STnc1220基因,分析了其分子特征,利用TargetRNA2网站预测STnc1220基因可能调控的靶基因;利用λ-Red 同源重组技术构建沙门菌(STM)-基因缺失突变株,并与亲本SL1344比较,对其生长特性、生化特性、遗传稳定性、生物被膜(BF)形成能力、在不同应激环境中(pH值、H2O2、高盐和乙醇胁迫环境)的适应性、通过黏附侵染巨噬细胞和小鼠感染试验对致病力进行研究。结果显示,STnc1220 基因全长73 bp、其上游5'-UTR存在-10和-35启动子结合位点,预测其潜在的靶基因为barA基因;试验成功构建缺失株STM-ΔSTnc1220,且具有良好的遗传稳定性;与SL1344亲本株相比,缺失株的生长速度、生化特性及生物被膜形成能力没有发生改变;在pH=4.8,pH=9和H2O2条件下生长速率差异不显著,但在4% NaCl环境下,缺失株在7 h后生长速率明显高于亲本株,在3.8%乙醇环境中缺失株在对数期的生长速率显著升高(P<0.05);其对巨噬细胞中黏附和侵袭能力极显著降低(P<0.01),小鼠LD50显著升高,对小鼠的肝脏和脾脏的病理损伤致病力减弱。表明STnc1220基因在环境适应性和毒力调控中发挥了重要的作用。为阐明鼠伤寒沙门菌的致病机制提供理论依据。

  • 宋祥军, 宋自超, 沈啸, 陈哲, 蒋胡艳, 侯曼曼, 邵颖, 涂健, 祁克宗

    为研究效应蛋白Hcp2b在禽致病性大肠杆菌(APEC)感染雏鸡过程中对脾脏的转录组学影响,利用兽医病理生物学与疫病防控安徽省重点实验室构建保存的hcp2b基因缺失株Δhcp2b及回复株Chcp2b肌肉注射7日龄雏鸡(以AE17菌株为阳性对照),感染24 h后采集精神沉郁的雏鸡脾脏检测组织载菌量并制作病理切片。选取缺失株Δhcp2b及野生株AE17感染脾脏组织进行转录组学测序,采用Real-time PCR进行测序结果鉴定;而后对差异表达基因进行GO分析、KEGG通路富集分析。结果显示,野生株AE17、缺失株Δhcp2b及回复株Chcp2b在脾脏组织载菌量差异不明显。组织切片观察发现,野生株AE17和缺失株Δhcp2b脾脏均出现组织间隙扩大,有充血现象出现。转录组学分析发现,缺失株Δhcp2b感染雏鸡脾脏后,诱导了脾脏基因mRNA的差异表达,筛选到515个差异表达基因(330个基因下调表达,185个基因上调表达)。Real-time PCR结果发现,Δhcp2b感染雏鸡后,脾脏中IL22TNFRSF6BTNFRSF8基因mRNA表达量下调,与测序结果变化趋势一致。GO分析发现,感染24 h雏鸡脾脏差异基因富集在膜、膜的组成、细胞外间隙部分等条目。KEGG分析发现,脾脏差异基因显著富集在内质网蛋白质加工过程的信号通路中。hcp2b基因对APEC在定植脾脏无影响,hcp2b通过影响机体免疫器官中脾脏的内质网蛋白质加工过程的信号通路来参与致病过程。

  • 李霞, 罗丽卉, 周娅, 杨定清, 王棚, 李森

    为研究成都平原油菜-水稻轮作体系下不同秸秆用量对土壤活性有机碳组分及碳循环酶活性的影响,于2017—2020年开展连续3 a的田间定位试验,分析秸秆不还田对照(CK)、常规化肥(NPK)、常规化肥+1/2量秸秆(SR1)、常规化肥+全量秸秆(SR2)、常规化肥+2倍秸秆(SR3)5个处理下土壤理化性质、活性有机碳组分含量、碳循环酶活性及其相互间的相关性。结果表明:相比试验前,秸秆还田能有效改善土壤理化性状,提高土壤速效氮、磷、钾等养分含量;与CK处理相比,秸秆还田处理的土壤有机碳、易氧化有机碳、溶解性有机碳以及微生物量碳含量分别显著提升了5.05%~8.55%,18.40%~36.80%,35.76%~66.93%,27.20%~52.10%,且均表现为秸秆用量越大活性有机碳组分含量越高。另一方面,与CK和NPK处理相比,3个秸秆还田处理土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均显著提升;其中SR2处理下的土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶活性值最高,比SR1处理分别显著高出16.25%,8.49%,14.69%,SR3处理下的过氧化氢酶活性最高,比SR1处理显著高出25.10%。相关性分析可知,土壤SOC、活性有机碳组分及碳循环酶活性之间均呈现显著正相关。由此可见,在成都平原稻-油轮作体系下,实行全量秸秆还田是提高土壤活性有机碳组分含量及碳循环相关酶活性、促进土壤质量正向提升的最佳选择。

  • 翟立超, 张丽华, 郑孟静, 吕丽华, 申海平, 姚海坡, 贾秀领

    为了探究夏玉米粒位效应对增密的响应及其碳氮代谢特征,2020—2021年在河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站,通过设置不同密度处理(PD1:6.0万株/hm2;PD2:7.5万株/hm2;PD3:9.0万株/hm2)的大田试验,研究了增密对玉米不同粒位籽粒灌浆与碳氮代谢生理特征的影响。结果显示,增密对弱势粒灌浆影响较为明显,其灌浆速率和粒质量差异呈现时间分别自授粉后20~25 d和30~35 d开始。弱、强势粒粒质量比随着种植密度的增加明显降低,与PD1相比,PD3处理的弱、强势粒粒质量比平均降低8.45%。增密明显降低了单株干物质积累量,主要归因于花后干物质积累量的明显降低。通过对弱、强势粒碳氮代谢生理相关指标的分析表明,增密加剧了玉米弱、强势粒间淀粉和蛋白含量差异,同时也加剧了玉米灌浆中期弱、强势粒间蔗糖磷酸合成酶(SPSase)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGase)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性的差异,这主要与增密明显降低弱势粒SPSase、ADPGase和GS活性有关;综上所述,增密通过明显降低弱势粒灌浆充实而加剧玉米的粒位效应,增密限制玉米弱势粒灌浆一方面与其降低花后干物质积累有关;另一方面与其明显影响弱势粒碳氮代谢酶SPSase、ADPGase和GS活性密切相关。

  • 邓婕, 王瀚林, 李有玉, 王自娥, 陈晓华, 刘迪秋

    多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIPs)在植物抵御病原菌侵染的过程中具有重要的作用。从尖孢镰刀菌抗性百合野生种岷江百合中分离得到一个PGIP基因及其启动子。LrPGIP的开放阅读框长度为1 008 bp,编码一个含有335个氨基酸残基的蛋白质,并具有7个富含亮氨酸重复结构域。LrPGIP与油棕、椰子、林烟草的PGIP同源性较高,分别为91%,94%,86%,且与单子叶植物海枣、粗柄象腿蕉、油棕、椰子的PGIP蛋白亲缘关系更近。LrPGIP在根、茎、叶、花、鳞片中均有表达,在根中的表达量最高,在鳞片中的表达量最低。LrPGIP的表达水平受尖孢镰刀菌的诱导,在接种尖孢镰刀菌后72 h表达量最高。植物信号分子水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利、过氧化氢均诱导LrPGIP表达。LrPGIP受乙烯利诱导后的表达量最高,茉莉酸甲酯次之。LrPGIP启动子片段的长度为706 bp,具有激素以及胁迫响应等多个顺式作用元件。将LrPGIP启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因的表达框转入烟草表达,GUS活性明显受尖孢镰刀菌、交链格孢侵染以及氯化汞、氯化钠胁迫的诱导,同时还响应茉莉酸、水杨酸等防卫相关植物激素。氯化汞处理后的GUS活性上调幅度最大,其次是交链格孢和乙烯利。可见,LrPGIP启动子活性受植物激素、生物及非生物胁迫的诱导。上述结果表明,LrPGIP可能是岷江百合抵御尖孢镰刀菌侵染的重要抗病基因。

  • 陆光远, 陈晓婷, 余珠, 付桂萍, 张宗急, 赵永国

    为了筛选鉴定适宜我国南方地区种植的早熟油菜新品种,利用AMMI 模型分析了国家油菜区域试验早熟组14份参试品种的丰产性并用GGE双标图方法探讨了这些品种在8个试验点的稳产性,同时还测定了代表性品种的越冬期生物学指标和光合参数,以期解释南方早熟油菜丰产性形成的气候和生理成因。试验结果表明,参试品种的丰产性差异较大,其中S0013的平均产量居第一位(2 191.021 kg/hm2),而282081的产量最低(1 328.512 kg/hm2),仅为前者的60%。联合方差分析结果显示,来源于环境(E)的平方和占主导地位(82.27%),而来源于基因型(G)的平方和占比最小(4.93%);来源于基因型与环境的互作(G×E)虽然偏小(10.17%)但仍然达到极显著水平。利用AMMI模型可解释G×E互作平方和的92.63%。品种的丰产性主要受降雨量影响,而品种的稳定性主要与气温有关。14个参试品种的稳定性从高到低依次为:黔杂ZW9001>黔杂J9002> C868>05V11>黔杂J9001> WB203>川杂09NH014> S0013>云油杂2号>杂1613>08SH60>282081>荣华906>131(CK);其中,S0013、C868和WB203产量最高,而282081的产量最低。各试点鉴别力依次为:玉溪>保山>吉安>南昌(宜春)>桂林>长沙>安顺。阳光131在桂林试验点的越冬期单株鲜质量最高,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)也较高并且与小区产量的相关系数较大,表明较强的光合作用可促进丰产性的形成。通过AMMI模型和GGE双标图对参试油菜品种和不同试点进行了较为全面的评估,为早熟油菜新品种选育及试点选择提供参考依据。

  • 李文秀, 戴力, 王礼煌, 方宝华, 王学华

    为探明多穗型与大穗型品种穗粒特征形成的规律,提高水稻产量,以多穗型品种岳优9113(Y9113)和大穗型品种天优华占(TYHZ)、五丰优T025(WT025)为试验材料,在常规大田试验条件下开展试验,探明多穗型与大穗型品种幼穗分化阶段主茎茎鞘、主茎功能叶和主茎幼穗各器官的碳氮代谢特征及产量构成差异。结果表明:大穗型品种的主茎茎鞘、功能叶和幼穗的碳代谢关键酶活性(SPS和AMS)、氮代谢关键酶活性(NR和GS)、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量在幼穗分化主要阶段均呈现出高于或显著高于多穗型品种的现象。其中在第2次枝梗及颖花原基分化期(粒数迅速增加),五丰优WT025的功能叶可溶性蛋白含量、幼穗的可溶性糖含量和GS活性较岳优9113分别显著高6.77%,35.07%,20.10%,天优华占的主茎茎鞘SPS活性和幼穗GS活性较岳优9113分别显著高46.72%和7.81%;在花粉母细胞减数分裂期(颖花易发生退化,粒数下降),五丰优T025的功能叶可溶性蛋白含量、主茎的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量较岳优9113分别显著高9.88%,21.20%,16.20%,天优华占的主茎茎鞘可溶性糖含量和功能叶SPS活性较岳优9113分别显著高14.67%和28.55%。在该试验条件下得出,与多穗型品种相比,幼穗分化期较强的碳氮代谢水平是大穗型品种形成大穗的机制之一。

  • 宋挚, 郭新送, 范仲卿, 洪丕征, 陈士更, 刘同信, 张晶, 张宏, 丁方军, 赵锦彪

    为了研究腐植酸在葡萄上的应用方法,探明腐植酸等碳替代有机肥的最佳比例,连续2 a采用小区试验以纯化肥施肥模式为对照(CK处理),在农民习惯施肥(FFP处理)的基础上,设置3个腐植酸等碳替代有机肥比例:10%碳量替代(T1处理)、20%碳量替代(T2处理)、30%碳量替代(T3处理),研究其对葡萄产量、品质、土壤养分等指标的影响,采用主因素分析的方法筛选最佳的替代比例。结果表明,连续2 a T2处理的产量最高,但与T3处理无显著差异。T1、T2、T3处理单穗质量和单粒质量显著高于CK处理,但与FFP处理无显著差异;综合来看,腐植酸替代有机肥处理的可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、维生素C含量均优于其他处理。通过相关性分析可知,土壤速效钾、有机质、酸性磷酸酶与葡萄产量呈极显著正相关。土壤有效磷、速效钾、有机质、酸性磷酸酶均与葡萄的可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量呈极显著正相关,说明腐植酸等碳替代有机肥是通过调控上述土壤指标以实现葡萄增产提质;通过主因素分析可知,2019,2020年均有2个特征值大于1的主因素,2个主因素方差累积贡献率达到88.864%~91.470%,且T2处理连续2 a综合得分最高。综合来看,采用腐植酸等碳量替代20%的有机肥为最佳比例。

  • 路晓月, 王子夜, 韩建玮, 许露, 张晓飞, 韩杰, 王志刚, 刘越, 索相敏, 阎爱华

    为明确木醋液改良再植病土壤的作用机理,以苹果砧木-八棱海棠为试材,通过田间试验研究木醋液处理对植株生长的影响以及7月和10月土壤主要理化性质和酶活性,基于Illumina高通量测序分析植株根际土壤微生物多样性的变化。结果表明:与对照相比,100倍木醋液灌根后,八棱海棠幼苗株高、地径和叶面积年增长量均有显著提高。木醋液灌根处理显著提高了再植病土壤主要养分含量和酶活性,其中7月土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾的含量分别为CK1的1.31,1.38,1.20,1.60,1.65倍,10月分别为CK2的1.12,1.03,1.58,1.40,1.25倍,且均有显著差异;7月和10月蔗糖酶和脲酶活性均显著增加。木醋液提高了夏秋两季根际土壤微生物多样性。7月和10月对照和木醋液处理,根际细菌前5优势门均为变形菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门和棒状杆菌门;在属水平上主要为uncultured_bacterium_c_Subgroup_6、uncultured_bacterium_f_Gemmatimonadaceae、uncultured_bacterium_o_Rokubacteriales、RB41MND1。根际真菌前5优势门均为子囊菌门、担子菌门、被孢霉门、壶菌门和球囊菌门;在属水平上主要为枝孢属、被孢霉属、土赤壳属、久浩酵母属和镰刀菌属。由相关性网络图可知,根际有益细菌RB41和uncultured_bacterium_f_Gemmatimonadaceae及致病真菌镰刀菌属和土赤壳属与其他种群呈负相关。木醋液灌根可提高苹果再植土壤养分和酶活,增加土壤微生物多样性,改善土壤微生物群落结构,有利于促进植株生长,增强植株抗性,减轻再植病的危害。

  • 蔡丰乐, 马昕, 王帅丽, 卢良涛, 邵瑞鑫, 李鸿萍, 赵亚丽, 穆心愿, 赵霞, 李树岩, 刘天学

    明确籽粒建成期高温胁迫下氮素对玉米籽粒发育的调控效应,对合理施肥、缓解高温危害、实现玉米丰产稳产具有重要意义。以热敏感品种先玉335(XY335)和耐热品种郑单958(ZD958)为材料,设高温处理(T)和对照(CK),研究不同施氮量(90,180,270 kg/hm2,分别记为N90、N180、N270)对籽粒建成期高温胁迫玉米籽粒发育及产量的影响。结果表明,高温胁迫打破了玉米籽粒内源激素间的平衡,使得2个玉米品种的N180和N270的籽粒脱落酸(ABA)含量、郑单958的N180和N270的生长素(IAA)含量降低;上部籽粒可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性降低,籽粒体积膨胀及干物质积累受阻,败育率增加,穗粒数减少,进而导致产量显著降低。热敏感品种先玉335受高温胁迫的影响程度高于耐热品种郑单958。随施氮量增加,高温对玉米籽粒发育的负面影响加剧。高温胁迫下,与低氮(N90)处理相比,中氮(N180)、高氮(N270)处理下,先玉335和郑单958籽粒ABA/GA3降低,IAA和ZR含量升高,籽粒体积和干物质减少更加严重,败育率分别显著增加25.55,29.31百分点和15.45,24.49百分点,穗粒数分别显著降低42.89%,52.68%和20.95%,35.25%,产量分别显著降低44.29%,52.04%和26.41%,39.94%。可见,合理的施氮量(N90)可以缓解高温对玉米籽粒发育的不利影响,减少产量损失。

  • 徐敏慧, Josee Ornella Musaniwabo, 韩少凡, 刘一涵, 杜丽桦, 刘爱玉, 汪启明, 屠小菊

    为明确陆地棉细胞分裂素受体基因(GhCRE1)在调控植物生长发育中的功能,为研究陆地棉GhCRE1基因调控种子萌发的分子机理提供材料,进一步从分子水平上提高种子萌发率,通过克隆陆地棉GhCRE1基因,利用基因过表达技术将该克隆片段连接至含Ubiquitin启动子的pCUbi1390载体上构建该基因的过表达载体,同时利用CRISPR/Cas9基因编辑技术设计拟南芥CRE1基因的sgRNA片段,合成sgRNA核苷酸序列,从而构建拟南芥CRE1基因靶向敲除载体。将以上2种载体转化农杆菌,使用花序浸染法,以拟南芥为受体材料创建GhCRE1过表达株系及基因编辑功能缺失突变体。接着利用PCR技术和qPCR技术筛选鉴定获得过量表达的GhCRE1拟南芥株系及CRE1功能缺失的拟南芥株系并收获种子,经过对比统计收获的种子与野生型种子在1/2MS培养基上的萌发势进行表型分析,进一步明确陆地棉GhCRE1基因影响种子萌发的功能。结果显示,本研究成功获得了拟南芥GhCRE1过表达株系及CRISPR基因编辑功能缺失突变体株系,且通过数据整理后发现,在种子萌发第2天时,相比野生型,2个过表达转基因株系萌发势分别提高15%和11%左右,而拟南芥CRE1功能缺失型突变体萌发势降低15%左右。 该研究揭示,GhCRE1基因过表达能显著提高拟南芥萌发速度。

  • 伊六喜, 邬阳, 曹彦, 贾海滨, 斯钦巴特尔, 高凤云, 周宇, 贾霄云

    为了深入了解亚麻种质产量相关性状的遗传变异,以229份亚麻种质为材料,利用广义线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)的关联分析,以挖掘亚麻产量相关性状显著关联的SSR标记。结果表明,呼和浩特地区种植亚麻种质株高((58.40±5.67)cm)、单株果数((17.50±3.50)个)和单株粒质量((0.55±0.15)g)的平均值最大;在集宁地区分枝数((5.00±1.25)个)、果粒数((6.52±2.67)粒)和千粒质量((5.58±1.48)g)平均值最大。7个产量相关性状的表型变异系数为11.18%~18.29%。广义遗传力从大到小依次为千粒质量>果粒数>单株粒质量>株高>单株果数>分枝数>工艺长度。群体结构K=4时,229份亚麻种质分为4个群体。30对SSR引物共扩增出365条带,与亚麻7个产量相关性状进行GLM关联分析共检测到36个SSR标记,表型变异的解释率为1.15%(Lu146)~7.75%(Lu747);MLM关联分析共检测到23个SSR标记,表型变异的解释率为2.26%(Lu203a)~7.16%(Lu291)。在GLM和MLM下,单株粒质量、单株果数和分枝数同时检测到了Lu203a和Lua125a标记,分别分布在第12,2号染色体上。亚麻SSR标记能够很好地关联到产量相关性状,具有一定的解释率。

  • 王泳超, 燕博文, 曹红章, 王山聪, 马梦金, 张俊杰, 郭家萌, 王浩, 邵瑞鑫, 杨青华

    提高种植密度目前仍是玉米增产的主要途径,但增加密度会影响群体光照,易导致叶片早衰,研究胺鲜酯(DA-6)与矮壮素(CCC)复配对密植下玉米叶片光合作用强度及时间的调控效应对玉米密植增产具有重要意义。2018-2019年,选用郑单958为大田试验材料,设置2个种植密度(6.75万,9.00万株/hm2)、2个复配剂喷施浓度(0 mg/L DA-6+0 g/L CCC和15 mg/L DA-6+2 g/L CCC),于玉米7片展叶期全株喷施,研究复配剂调控后不同种植密度下玉米群体的叶面积指数(LAI)、比叶质量(SLW)、叶片光合性能、抗氧化能力及产量差异,以期为化学调控剂在玉米密植增产中应用提供理论依据。结果表明,玉米密度由6.75万株/hm2升高到9.00万株/hm2后,玉米LAI升高,在吐丝后期SLW提高。喷施复配剂的低密度群体LAI降低,而高密度群体无明显变化,与喷施清水相比,复配剂处理提高叶片SLW,但差异不显著;密植后,穗位叶SPAD值和光合作用强度明显下降,叶绿素荧光参数受到负面影响;复配剂处理的密植群体穗位叶SPAD值提高,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度总体上显著升高,最大荧光、可变荧光和最大光量子效率增加,而初始荧光下降。密植后,叶片相对衰老速率增加,抗氧化酶活性降低,而活性氧和丙二醛过量积累,可溶性蛋白含量下降。复配剂处理的密植群体叶片相对衰老速率下降,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性总体上显著升高,活性氧和丙二醛含量总体上显著降低,可溶性蛋白含量升高。密植对玉米雌穗农艺性状产生负面影响,但由于种植群体量升高,所以产量未受到显著影响,喷施复配剂后,玉米穗位叶的光合能力及时间得到提升,因此穗部性状得到改善,产量明显增加,2018,2019年复配剂处理的高密度群体比未处理群体产量分别提高14.61%和6.64%。综上,复配剂通过提高玉米群体光合能力和延长光合作用时间来提高物质积累量,从而增加玉米籽粒产量。

  • 王亚男, 梁岩岩, 严文培, 张银萍, 李强, 吴秀菊

    为进一步挖掘甲基丁香酚合成相关酶基因,解析北细辛次生代谢途径,根据北细辛转录组数据库信息,筛选和克隆了AhOMT1基因,并进行了相应的生物信息学分析及原核表达分析。结果表明,AhOMT1基因包含的开放阅读框为1 089 bp,编码362个氨基酸,理论分子质量为40.23 ku,等电点为5.34,AhOMT1蛋白为亲水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列;AhOMT1基因具有二聚化结构域与甲基转移酶结构域,AhOMT1与催化类黄酮、丁香酚类化合物的O-甲基转移酶的同源性较高;构建pET-32b-AhOMT1原核表达载体,成功诱导表达约60 ku的重组蛋白;确定了最佳诱导条件是0.2 mmol/L IPTG,16 ℃诱导16 h,该诱导条件下的重组蛋白多以可溶性蛋白形式存在;使用Ni2+树脂分离纯化AhOMT1蛋白,以200 mmol/L咪唑洗脱可得到最大量的蛋白。该研究首次克隆了北细辛AhOMT1基因,构建原核表达载体,筛选出AhOMT1蛋白最佳诱导条件。

  • 曲东, 燕飞, 刘欣瑞, 康雪, 曾海涛, 张羽

    为探究猕猴桃AcWRKY70转录因子在不同抗病性品种中响应猕猴桃溃疡病胁迫的作用机制,以抗性病品种徐香和高感病品种红阳猕猴桃叶片cDNA为模板克隆AcWRKY70基因,并对红阳AcWRKY70基因序列特征进行分析,对编码蛋白进行系统进化分析及亚细胞定位预测。通过RT-qPCR分析AcWRKY70基因的组织特异性,不同抗性猕猴桃品种对丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种(Psa)和水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)处理下表达模式的差异。结果显示,红阳AcWRKY70基因序列总长906 bp(GenBank登录号:MW881147),开放阅读框885 bp,编码294个氨基酸;含有典型的WRKYGQK保守结构域,锌指结构为C2-HC,属于WRKY家族第Ⅲ类组,亚细胞定位预测表明,其定位于细胞核,系统进化树分析表明,其与茶树亲缘关系最近。红阳和徐香AcWRKY70基因均在叶片中表达量最高。在Psa处理下,12 h徐香品种AcWRKY70基因相对表达量迅速上升至对照的80.58倍;而在红阳中48 h该基因相对表达水平上升至最高。在SA与Psa(SA+Psa)和MeJA与Psa(MeJA+Psa)共同处理下,12 h徐香AcWRKY70基因相对表达量达到最高;而红阳AcWRKY70基因分别在72,24 h表达量达到最大。AcWRKY70基因在猕猴桃抗病胁迫方面具有一定作用,不同抗性的猕猴桃品种中响应病原菌的抗性机制可能存在较大差异。

  • 付言峰, 赵为民, 李辉, 李碧侠, 程金花, 徐小波, 任守文

    为筛选猪总产仔数和产活仔数性状关键SNP分子标记或候选基因,采用Illumina porcine 50K芯片对同一猪场186头加系大白猪能繁母猪开展了全基因组SNP扫描,后又对扫描结果进行了质量控制、Beagle填充和SNP基因型分型,结合这些试验猪的表型性状测定和群体结构分析结果,进行全基因组关联分析(GWAS)。群体结构分析结果表明,试验所用的加系大白猪样本未出现群体分层现象;在18对(36条)常染色体上一共得到36 867个有效SNP标记,用于试验猪的GWAS分析。GWAS结果表明,这些加系大白猪所有胎次总产仔数共显著关联到2个SNP,分别为seq-rs323899658和seq-rs329781338,其中seq-rs329781338 SNP又注释到3个基因,分别为SSBP1WEE2KIAA1147。产活仔数共显著关联到7个SNP,分别为seq-rs81238474、seq-rs321377412、seq-rs340736313、seq-rs80782154、seq-rs81244816、seq-rs81467772和seq-rs329781338,这7个SNP中有5个SNP有基因注释,共注释到22个基因,分别为EphA1TAS2R60FAM131BCLCN1CASP2TMEM139TRBV21OR9-2PRSS2TRBV19TRBV24-1U6SSBP1WEE2KIAA1147NKX2-8ALKBH3HSD17B12U6HOMER2WHAMMFSD2SCARNA15。候选基因GO功能和KEGG通路分析结果表明,这些基因GO功能中最显著的生物学过程为多生物过程的调控、分子功能为非跨膜/跨膜蛋白酪氨酸激酶活性,KEGG通路为错配修复。结合GWAS和基因功能注释结果,WEE2EphA1基因可作为提高加系大白猪总产仔数和产活仔数的关键候选基因。

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