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  • 2020,35(2): 0-0.
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  • 作物遗传育种·种质资源·生物技术

  • 李论, 柯杰, 黄钢, 刘红诗, 宋燕妮, 张英洁, 陈利红
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    为了研究二穗短柄草BdDREB1-like基因在转基因烟草中的功能,克隆了该基因,并进行了生物信息学分析。该基因开放阅读框684 bp,编码228个氨基酸,编码蛋白的分子量为24.178 ku,只含有一个典型的AP2结构域,属于AP2/EREBP(APETALA2/ethylene-responsive element binding protein)超家族的DREB家族。多序列比对与进化分析显示它与黑麦ScCBFI的亲缘关系较近。亚细胞定位分析表明,BdDREB1-like基因定位于细胞核。将其构建到植物表达载体上,并通过农杆菌介导法转入烟草中。PCR和RT-PCR筛选鉴定显示BdDREB1-like基因不仅整合到烟草基因组中而且还能稳定表达。过氧化氢胁迫条件下,转BdDREB1-like基因烟草幼苗具有较高的发芽率。为了进一步确定BdDREB1-like基因与氧化胁迫的关系,又对一个月大的转基因烟草进行氧化胁迫(MV,甲基紫精)处理。结果表明,在正常生长条件下,T3转基因株系除了SOD含量外,测定的其他各种生理指标均与野生型无显著差异,T1转基因株系中只有POD和叶绿素含量与野生型中的有显著差异;而在氧化胁迫处理条件下,转BdDREB1-like基因的烟草植株相对于野生型具有较高的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶和叶绿素的含量和较低的丙二醛和过氧化氢含量。这些结果表明,过表达BdDREB1-like基因增强了植物对氧化胁迫的耐受性。
  • 黄玲, 韦树谷, 赖佳, 代顺冬, 张骞方, 曾华兰, 刘佳, 刘杭, 叶鹏盛
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    为探明芦笋两性花、雄花发育与碳氮比及氮化合物的关系,测定了芦笋两性花与雄花性别分化的前期、中期、后期3个时期花蕾的碳、氮化合物含量,并采用RNA-seq技术分析了6个样品中相关氮化合物基因的可变剪接及表达量的差异。结果发现,在性别分化的前期、中期,两性花蕾中含碳量低于雄花蕾,但含氮量却显著高于雄花蕾;在性别分化后期,两性花蕾中含碳量与雄花蕾相当,但含氮量仍然显著高于雄花蕾。可见,较低的碳氮比有利于两性花蕾中雌蕊的发育。RNA-seq测序及GO富集分析表明,有86个氮化合物相关基因只在两性花蕾中发生可变剪接,这些基因主要编码核糖体蛋白、MADS-box转录因子和一些酶类物质等,并且在性别分化的前期、中期,分别有52,47个基因表达量高于雄花蕾。这与两性花蕾中氮化合物含量高于雄花蕾的差异一致。综上所述,氮化合物代谢相关基因的可变剪接及较高的表达量和较低的碳氮比有利于两性花雌蕊的发育。
  • 王豪, 张健, 王加峰, 杨瑰丽, 郭涛, 陈志强, 王慧
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    利用实验室收集的优良种质资源籼稻亲本B91及B233分析影响粒质量的关键表型性状,挖掘粒质量相关的遗传位点与候选基因,进一步了解多基因调控粒型性状的遗传基础,以期在种质资源改良中加以应用。以2个籼稻亲本B91和B233及杂交繁育的F2群体为研究材料,对B91和B233籽粒颖壳和胚乳进行扫描电镜观察,测定两亲本灌浆速率;对B91和B233构建的F2分离群体进行QTL-seq分析,通过注释基因表达位置以及预测功能进一步筛选出粒质量候选基因。结果表明,根据籽粒颖壳和胚乳扫描电镜观察,B233与B91粒长、粒宽、粒厚的差异是由细胞大小和细胞数量共同决定的,且与B91相比B233籽粒饱满度较差。通过灌浆参数的比较,B233起始生长势,活跃灌浆时间,最大灌浆速率等指标均大于B91。QTL-seq分析共得到了430 762个有效SNP位点,发现了位于6条染色体上共8个QTL。主要关注正阈值区内的5个QTL,对正阈值区QTL位点内△(SNP-index)>0.7的SNP位点进行了筛选,选出在基因中非同义突变及剪接位点上的SNP突变23个基因,同时挑选出Indel突变基因共11个。根据NCBI网站对注释基因的转录表达分析及基因功能预测筛选出6个可能为调控粒质量性状的候选基因,其中基因Os04g0617600Os04g0619600编码蛋白起到蛋白激酶或转录调节因子作用,Os04g0624600Os04g0631000调控碳水化合物的合成与分解,Os04g0653100调控生物大分子的运输,同时也是花粉壁细胞的重要组成成分,Os02g0611450可能调控生物大分子的合成和细胞周期。综上,水稻粒长、粒宽、粒厚及饱满度均直接影响水稻籽粒质量,通过扫描电镜观察,灌浆速率调查从细胞水平和生理水平解释粒质量差异。通过QTL-seq结合注释基因转录表达分析及功能预测等手段可以更高效的筛选出粒质量的候选基因。水稻粒质量可能受到蛋白磷酸化、转录调节相关基因的影响。
  • 梁铁军, 陈雄辉, 崔玉梅, 罗方雄, 张泽民, 彭海峰
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    光温敏核不育水稻的育性光温敏感度对两系杂交水稻的繁殖与制种有重要影响。为了定位影响温敏核不育水稻育性转换的低温敏感度QTL,以冷繁结实率存在明显差异的2个温敏核不育水稻N38S和N727S为亲本构建的F2群体为作图群体,利用人工气候箱的低温处理和SSR标记技术,结合Mapmaker 3.0及WinQTLCart 2.5软件分析,检测低温敏感度QTL位点。结果显示,共检测到3个低温敏感度QTL,其中QTL1位于水稻第1染色体的PSM12与RM583之间,QTL2QTL3分别位于第4染色体的PSM194与RM273之间和RM273与PSM103之间,它们加性效应均为负值,对育性转换的贡献率分别为7%,16%,3%。基于分子标记的位置信息可知,3个QTL位点与已定位的光温敏核不育水稻育性相关基因不等位。综上,QTL1、QTL2QTL3可能是新基因位点,N727S携带的等位基因起到提高繁种产量的作用,在利用分子标记辅助选择时,应选择N727S的标记类型。这3个低温敏感度QTLs的定位可能对于温敏核不育水稻进行易于转育繁种的分子标记辅助选择具有重要意义。
  • 李佳锐, 张萃雯, 刘化龙, 王敬国, 孙健, 李宁, 雷蕾, 李宪伟, 邹德堂, 郑洪亮
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    在盐、碱胁迫条件下检测控制水稻苗期地上部Na+、K+浓度的QTL位点,为深入研究水稻的耐盐、碱性遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。利用小白粳子/空育131衍生的含有200个株系的重组自交系群体,及其包含142个SSR标记的遗传连锁图谱对盐、碱胁迫条件下水稻苗期盐、碱害级别、地上部Na+浓度、K+浓度及Na+/K+进行QTL分析。在2种胁迫条件下共定位到了15个QTL,其中盐、碱胁迫条件下分别检测到7,8个QTL,分布在第2,3,5,7,8,9,11,12染色体上,LOD值为2.52~6.59,表型贡献率在6.10%~28.00%。其中,盐胁迫下与Na+浓度相关的qSSNC3和碱胁迫下与Na+/K+相关的qASNK3定位在相邻区间;盐胁迫下与Na+/K+相关的qSSNK2和碱胁迫下与K+浓度相关的qASKC2定位在相同区间;碱胁迫下与碱害级别相关的qSAT8和与Na+浓度相关的qASNC8、与K+浓度相关的qASKC8定位在相同或相邻区间,说明2种胁迫条件下Na+、K+浓度具有一定的遗传重叠。通过相同标记或比较图谱将本研究结果与前人研究结果进行比较分析,发现有13个QTL为已知QTL,而位于RM547~RM22750的qSAT8qASNC8为新的QTL位点。
  • 王俊, 董海冉, 常宏, 王伟, 包冬芳, 赵孝岳, 赵雪, 韩英鹏
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    UGT是一类糖基转移酶,它对黄酮类化合物进行糖基化修饰,合成异黄酮糖苷,在异黄酮的合成、转运、存储等方面发挥了重要的作用。为了探索UGT功能,通过RT-PCR方法从中豆27中克隆获得GmUGT73基因的CDS全长序列。利用ProtParam tool等在线软件对GmUGT73蛋白序列及理化性质进行分析,预测结果表明,GmUGT73基因的编码区编码464个氨基酸,分子质量为51.186 5 ku,理论等电点(pI)为6.27,总原子数为7 176,分子式为C2281H3580N608O685S22。GmUGT73蛋白总正电和负电残基数分别为37和41,蛋白的不稳定系数为36.93,表明该蛋白较稳定,蛋白的脂溶指数为86.19,GRAVY值为-0.111,说明该蛋白为亲水性蛋白。将线性植物表达载体与目的片段进行连接,成功构建pCambia3300-GmUGT73植物表达载体,通过发根农杆菌介导法转化大豆毛状根并获得转基因阳性根系,利用高效液相色谱(HPLC)对根系进行异黄酮含量测定,结果表明,转基因阳性根中异黄酮含量与对照相比极显著提高(P<0.01),说明该基因可能具有促进合成大豆异黄酮的功能。
  • 王润豪, 于永昂, 胡海燕, 丁超杰, 李红民, 牛晴晴, 李成伟
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    为了研究非生物胁迫处理下小麦抗坏血酸过氧化物酶(APX)的作用,以小麦百农207为试验材料,根据小麦APX基因序列,采用RT-PCR技术对小麦APX基因进行克隆、生物信息学分析及组织表达模式分析;对小麦进行非生物胁迫处理,分析小麦APX基因在环境胁迫条件下的表达特征。结果表明,TaAPX基因包含876 bp的开放阅读框,编码1个291个氨基酸组成的蛋白质,分子质量为31.73 ku,等电点为7.74,分子式C1417H2246N394O423S5,TaAPX可能是两性蛋白,无信号肽,为非分泌蛋白。蛋白质序列比对和进化树分析表明,小麦与大麦的APX编码蛋白的氨基酸全长序列相似性最高达到97.25%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,TaAPX在小麦幼根、茎、茎节、幼叶、叶鞘、雌蕊和雄蕊中均有表达,其中在幼叶中表达量最高,其次是茎、茎节,在幼根、叶鞘中表达量较低,在雌、雄蕊中表达量最低。在非生物胁迫条件下该基因受干旱、低温胁迫表达增强,而在NaCl胁迫和渗透胁迫下表达降低。综上,获得了TaAPX基因的编码区序列,分析发现其响应干旱、低温和盐等逆境胁迫,提示该基因可能与小麦抗逆境机制密切相关。
  • 周俊飞, 高利芬, 汪伟航, 陈利红, 方治伟, 李论, 李甜甜, 彭海
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    为了获得经济价值更高的香稻品种,利用成熟的CRISPR/Cas9技术,在水稻Badh2基因上设计sgRNA-E2和sgRNA-E3 2个靶位点,对超级稻品种龙粳31的香味品质进行改良,其中靶位点sgRNA-E2跨第2个内含子和第2个外显子,靶位点sgRNA-E3位于第3外显子区。经检测共获得有碱基突变的转基因植株6株,其中2个单株为纯合突变,4个单株为双等位突变。突变类型包括碱基缺失、插入及碱基变异,其中突变单株Badh2-E2-13有大片段缺失,为双等位突变,分别缺失64,108 bp。在转录水平上发现6个突变株系的Badh2基因表达量均比野生型显著降低(P<0.05)。通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术检测T0突变体种子的香味物质2AP含量,发现5个突变单株的2AP含量相对野生型显著提高(P<0.05),2个突变单株达到阳性对照(信香粳1号)水平,其中1个相比阳性对照显著提高。通过对6个突变株系的T1主要农艺性状的调查发现,3个株系在香味物质含量提高的同时主要农艺性状和野生型没有显著差异。进一步对T1植株进行筛选,共获得了无转基因序列的突变单株10个。综上,利用CRISPR/Cas9技术成功对超级稻品种龙粳31的香味品质进行了遗传改良,实现了香味物质含量的显著提高,为香稻和超级稻的育种提供了基础材料。
  • 耕作栽培·生理生化

  • 冯素伟, 王光涛, 王玉泉, 丁位华, 文昭普, 茹振钢
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    为探讨小麦籽粒灌浆后的脱水特性,选用生产中大面积种植的5个半冬性小麦品种(矮抗58、百农418、百农4199、温麦6号和周麦18),研究了不同年际间不同品种小麦的籽粒脱水速率,以及其与籽粒质量之间的关系。结果表明,小麦籽粒成熟期的脱水特性在不同品种间存在着较大差异,同一品种年际间受温度条件的影响,籽粒脱水速率亦存在较大差异。百农4199籽粒脱水速率较快,各年度均显著高于其他品种,百农418籽粒平均脱水速率显著低于百农4199,但高于其他品种,矮抗58、温麦6号和周麦18的籽粒平均脱水速率无显著差异。通过相关分析,籽粒的脱水速率与0~21 d籽粒灌浆速率呈正相关,其中与7~14 d灌浆速率的相关性达到了显著水平,而与21 d以后的灌浆速率呈负相关;籽粒的平均灌浆速率又是影响千粒质量的重要因素(R2=0.99,P<0.01)。小麦品种百农418具有相对较高的平均籽粒灌浆速率,千粒质量较大;百农4199后期籽粒脱水速率较快,年际间籽粒质量稳定。由此得出,小麦籽粒脱水特性除受到灌浆期温度条件的影响外,主要受基因型的影响,生产中选用灌浆前中期(0~21 d)籽粒灌浆快与后期籽粒脱水速率相对较快的品种,是提高籽粒质量、稳定产量的关键,5个品种中百农4199和百农418为本次试验的优选品种。
  • 刘丹, 赵子龙, 梁丹, 曹婷婷, 李素敏, 王从磊, 时晓伟, 杨晓然, 张明, 朱铭, 王建贺, 冯刚, 李素英
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    为了研究谷子和小麦的淀粉、蛋白质结构、性状的差异,探索改良谷子品质的新思路,通过籽粒总蛋白提取法提取小麦与谷子的总蛋白,通过小麦谷蛋白提取方法提取小麦与谷子的谷蛋白,通过醇类物质提取小麦和谷子中的醇溶蛋白,并通过SDS-PAGE对总蛋白及谷蛋白条带进行鉴定、A-PAGE对醇溶蛋白带谱进行鉴定,并通过扫描电镜观察籽粒内部结构,分析小麦与谷子蛋白和淀粉的结构差异。结果表明,谷子谷蛋白含量低,存在一定量的醇溶蛋白,且存在一定的多态性;小麦淀粉包含A、B、C 3种淀粉粒,淀粉体间隙紧密填充蛋白体,谷子淀粉体呈多边形,体积小于小麦淀粉体,且仅含有2种类型的淀粉粒。谷子、小麦的淀粉类型、谷蛋白含量存在明显差异,醇溶蛋白具有品种间特异性,谷子的醇溶蛋白带谱数量明显低于小麦,为从淀粉发育、蛋白质含量等方面改良谷子品质提供了新的思路。
  • 寇江涛
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    为探明外源2,4-表油菜素内酯(EBR)对NaCl胁迫下燕麦光合作用的调控机理,以加燕2号、青引2号燕麦为材料,在100 mmol/L NaCl胁迫下,研究外源EBR对燕麦幼苗光合气体交换参数、荧光动力学参数、光合电子传递速率及PSⅡ光能分配情况的影响。结果表明:NaCl胁迫显著降低了燕麦幼苗的光合色素含量,抑制了PSⅡ反应中心活性,导致燕麦幼苗PSⅡ光化学效率下降,净光合速率(Pn)显著降低。和NaCl胁迫相比较,添加外源EBR后,燕麦幼苗叶片的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Chlx·c)含量显著增加;燕麦幼苗的Pn、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)显著升高,胞间CO2浓度(Ci)显著降低,最大荧光(Fm)、光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ实际光合效率(ФPSⅡ)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、天线色素转化效率(Fv'/Fm')、表观光合电子传递速率(ETR)及PSⅡ光化学反应能(P)显著升高,初始荧光(Fo)、非光化学淬灭系数(NPQ)及反应中心耗散能(E)、天线耗散能(D)显著降低。综上所述,外源EBR能够显著提高NaCl胁迫下燕麦幼苗PSⅡ反应中心的实际光化学效率,有效缓解NaCl胁迫对燕麦幼苗所产生的光抑制和PSⅡ反应中心损伤程度,提高燕麦幼苗的碳同化效率和光合能力,说明外源BRs对盐胁迫下燕麦光合作用起到正向调控作用,能够有效缓解盐胁迫对燕麦幼苗所造成的伤害。
  • 翟锡姣, 刘婷婷, 曹世宇, 卫旭阳, 郑少文
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    为了探究春夏季设施内菜豆对水碳耦合的生理响应,采用盆栽试验,设2个CO2浓度水平,即(390±20) μmol/mol(C390,对照)和(800±50) μmol/mol(C800),2个灌溉水平,即全生育期灌溉12次(W12)和全生育期灌溉18次(W18),共计4个处理,分别为C390W12、C390W18、C800W12、C800W18,研究CO2加富及不同灌溉次数对菜豆不同生育期生长发育及光合特性的影响。结果表明,菜豆的株高、茎粗、叶面积及干质量均以C800W18处理最佳;CO2加富对菜豆伸蔓期和开花期的净光合速率(Pn)及胞间CO2浓度(Ci)的促进效应极显著,对结荚期Ci影响显著,而对各时期气孔导度(Gs)与蒸腾速率(Tr)影响均不显著,灌溉水平对菜豆伸蔓期Pn,苗期和伸蔓期Ci影响显著,对伸蔓期Gs及结荚期Tr影响显著,水碳互作效应对菜豆伸蔓期的Ci和Gs影响极显著;CO2加富可以显著提高碳同化关键酶活性,其中在CO2加富条件下碳酸酐酶(CA)及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活性随着灌溉增加而降低,果糖-1,6-二磷酸酶(FBP)活性受灌溉水平影响不显著,景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBP)活性在CO2加富条件下随灌溉增加而提高;CO2加富显著提高了开花期与结荚期的叶绿素含量,灌溉水平显著提高了菜豆结荚期叶绿素含量。综上,CO2加富并在全生育期灌溉18次适宜菜豆的生长发育。
  • 刘斌祥, 程秋博, 周芳, 杜伦静, 李小龙, 孔凡磊, 袁继超
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    为了探明玉米种子大小和播种深度的萌芽出苗与苗期生理效应,为全苗、齐苗和壮苗措施的制定提供理论依据,通过盆栽和大田试验,研究种子大小(大、中、小粒)与播种深度(2,6,10 cm)对玉米萌芽出苗、苗期光合特性与保护酶活性的影响。结果表明:大、中粒种较小粒种出苗率高而整齐;播种深度增加,种子破土、出苗时间延迟,出苗率降低,尤其是小粒种,且播种深度对田间出苗率影响更为显著。大、中粒种与小粒种相比,苗期的叶绿素(叶绿素a、b)含量较高,表观量子效率和(最大)净光合速率更大,SOD、POD和CAT活性更高,MDA含量更低,光合能力和抗旱性更强。播种深度增加,三叶期的叶绿素含量降低,但五、七叶期后的叶绿素含量则增加,说明出苗初期浅播处理生长较好,叶绿素含量较高,之后深播处理则表现出一定优势,至七叶期时叶绿素含量均较大幅度超过浅播处理,且相应的表观量子效率和(最大)净光合速率增大,SOD、POD和CAT活性和MDA含量降低,光合能力和抗旱性增强。因此,川中丘区玉米生产上应选用大中粒种适当深播,促全苗、齐苗和壮苗,增强其苗后期的抗逆性和光合性能。
  • 王甜, 庞婷, 杜青, 陈平, 张晓娜, 周颖, 汪锦, 杨文钰, 雍太文
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    为了探究带宽和大豆密度配置对大豆产量的影响,以玉米-大豆间作模式为研究对象,采用二因素裂区设计,主因素为3个带宽水平(BW1:2.0 m、BW2:2.2 m、BW3:2.4 m),副因素为4个大豆种植密度(D1:52 500株/hm2、D2:67 500株/hm2、D3:82 500株/hm2、D4:97 500株/hm2),调查不同田间配置下的大豆光合特性、干物质积累、器官分配比率、籽粒灌浆及产量。结果表明:带宽增加有利于大豆光合特性、群体干物质积累、籽粒灌浆、百粒质量、单株粒数和产量的增加,BW3的大豆产量较BW1和BW2显著提高了37.2%和19.6%。各密度水平下,大豆产量呈现出先增后减的趋势,D3的大豆产量较D1和D4显著提高了9.4%和6.0%。在BW3下不同密度处理间的大豆产量表现为:D2 > D3 > D4 > D1。在玉米-大豆间作中,带宽2.4 m,大豆种植密度在67 500~82 500株/hm2时,大豆光合特性改善,群体干物质积累量增加,大豆产量较高。
  • 资源环境·植物保护

  • 陈健晓, 王小娟, 屠乃美, 王效宁, 符策强, 唐清杰, 刘爱玉
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    为了分析低磷胁迫下对不同香稻品种苗期形态生理的影响,筛选出耐低磷性较好的香稻品种。在自然条件下,通过不同磷浓度(0,0.25,0.50,2.00,8.00,31.00 mg/L)营养液水培试验,在不同时间(7,14,21,28,31 d)测定不同磷浓度下绿金香、华香、美香占2号和海香占4个香稻品种苗期各项形态生理指标,研究了不同香稻品种在苗期不同磷水平下形态生理的差异。结果表明:在35 d无磷(磷浓度为0 mg/L)条件下,绿金香在SPAD值(34.58)、磷的积累量(1.45 mg/瓶)、根系活力(529.84 μg/(g·h))、根冠比(0.63)、总根长(443.06 cm)、总根系表面积(152.02 cm2)、总根体积(14.15 cm3)、总根尖数(2 452.02)和直径0~0.5 mm总根长(378.43 cm)均比其他香稻品种高,华香在超氧化物歧化酶(SOD)活性(240.39 U/g)和过氧化氢酶(CAT)活性(28.03 U/(g·min))上高于其他香稻品种,美香占2号在钠钾离子ATP酶(Na+K+-ATPase)活性(68.97 μmol/(mg·h))上高于其他香稻品种。综合而言,低磷胁迫下,4个香稻品种耐低磷能力从强到弱依次为绿金香、华香、美香占2号、海香占,即绿金香为本试验条件下耐低磷胁迫能力最强的香稻品种。
  • 裴志强, 卢树昌, 王茜, 王大凤
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    集约化设施土壤磷素积累日益严重,导致土壤磷素环境风险增大。为减轻设施土壤磷素积累,在设施菜田休闲期选用短时期内生物量大、深根系的鲜食糯玉米和饲用甜高粱为供试材料,分别设计了3个不同种植密度,即糯玉米6.75万(NY1),10.50万(NY2),13.50万(NY3)株/hm2,饲用甜高粱10.50万(TG1),15.00万(TG2),21.00万(TG3)株/hm2,研究填闲作物磷素吸收量及其对设施土壤磷素含量和磷酸酶活性的影响。结果表明,随种植密度提高,2种填闲作物总生物量和总吸磷量均先增后减,饲用甜高粱处理中TG2处理吸磷量最多,为150.03 kg/hm2,糯玉米处理中NY2,吸磷量最高,为128.80 kg/hm2。填闲糯玉米各处理和甜高粱TG1、TG2处理均可显著降低土壤表层总磷含量,分别降低15.2%~19.7%和10.7%~10.9%,2种填闲作物种植处理土壤表层水溶性磷含量分别显著降低28.4%~41.0%和16.2%~26.1%,且NY2、NY3、TG1、TG2处理对阻控下层土壤水溶性磷移动效果较好。另外,填闲糯玉米处理在西兰花种植初期土壤碱性磷酸酶没有明显增加,可以控制土壤有机磷矿化,TG2处理可以降低后茬初期土壤水溶性磷含量。因此,在本试验条件下,设施菜田填闲糯玉米和饲用甜高粱的适宜密度分别为10.50,15.00万株/hm2,且NY2处理对减少设施土壤磷素积累,阻控磷素向下移动效果较为明显,TG2处理对吸收设施土壤磷素较为明显。
  • 陈虹, 文熙宸, 曾瑾汐, 蒲甜, 杨文钰, 王小春
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    为了探究玉米-大豆带状套作体系下不同施肥处理对玉米养分积累、土壤酶活性及土壤速效养分的影响,应用田间小区试验设置不同供氮(0,120,180,240 kg/hm2,记为N0、N1、N2、N3)和供磷水平(0,35,70,105 kg/hm2,记为P0、P1、P2、P3),以单作玉米(施氮水平:N0、N2,施磷水平:P0、P2)为对照。结果表明,玉米-大豆带状套作模式较玉米单作施氮磷的增效作用更明显,分别提高了20.16%和20.60%。套作玉米中,各氮磷处理对土壤酶活性及速效养分有影响,相同磷素水平下,土壤脲酶活性和碱解氮含量随施氮量的增加先增后减,于施氮180 kg/hm2时最高,土壤磷酸酶活性则受到抑制,有效磷含量较不施氮降低;相同氮素水平下,随施磷量的增加,土壤脲酶、土壤酸性磷酸酶活性及土壤有效磷含量呈增加趋势,碱解氮含量先增后减。相关分析表明,氮磷互作下土壤脲酶活性与土壤碱解氮含量呈极显著正相关关系(r=0.636~0.812),与玉米氮磷积累呈正相关;土壤酸性磷酸酶活性与土壤有效磷及植株吸磷量呈正相关,尤其与有效磷含量存在极显著关系(r=0.634~0.851)。综上,玉米-大豆带状套作模式下,由于种间效应和氮磷互作共同作用,活化了根际土壤脲酶、酸性磷酸酶,提高土壤碱性氮含量和土壤有效磷含量,利于玉米植株氮、磷素的累积。本试验研究范围内,套作模式下玉米氮磷配施以氮减至180 kg/hm2、磷减至70 kg/hm2时,效应最佳。
  • 张玉盛, 肖欢, 吴勇俊, 杨小粉, 汪泽钱, 伍湘, 向焱赟, 张小毅, 敖和军
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    探索生育后期氮肥施用对水稻镉积累的影响,为稻米镉消减提供技术支持。采用大田小区试验,以杂交稻株两优819(早稻)和常规稻湘晚籼12号(晚稻)为试验材料,设粒肥用量占总氮20%的不同生育期施粒肥处理,分别为始穗期施粒肥(F1)、齐穗期施粒肥(F2)、灌浆期施粒肥(F3)及不施粒肥处理(CK)。试验结果表明,合理施用粒肥可显著提高晚稻籽粒生物量,齐穗期和灌浆期施用粒肥显著提高了早稻籽粒生物量。不同生育期施粒肥对降低籽粒富集系数、镉在植株内转运系数存在显著差异;不同生育期施粒肥水稻成熟期各部位镉含量不同,施粒肥提高了早稻根系和茎叶的镉含量,但显著降低了籽粒镉含量,其值表现为CK > F1 > F3 > F2;晚稻的根系镉含量在始穗期施粒肥处理显著提高,茎叶镉含量均显著大于CK,灌浆期施粒肥处理的籽粒镉含量有小幅度降低;与CK相比,早晚稻籽粒镉含量最大降幅分别为44.87%,22.31%。可知,不同生育期施粒肥对早晚稻籽粒的镉含量影响有差异,齐穗期施粒肥可显著降低早稻籽粒的镉含量,灌浆期施粒肥能降低晚稻籽粒的镉含量。
  • 余琼, 索炎炎, 司贤宗, 张翔, 李亮, 孙艳敏
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    为探究豫北地区不同种类肥料对花生产量及品质的影响,采用大田试验,研究4种肥料(缓控释肥、长效肥、控释肥和缓释肥)及施用深度(10,20 cm)对花生农艺性状,氮、磷、钾积累量,SPAD值,产量与品质的影响。结果表明,与不施肥对照相比,施用不同种类控释肥料均可改善花生农艺性状,提高花生养分的积累量和产量,改善品质。各施肥处理相比,百果质量、荚果产量和籽仁产量无显著差异。缓释肥浅施时荚果产量最高,达7 083.5 kg/hm2;缓控释肥浅施时主茎高、第一侧枝长最大,荚果产量居中;缓控释肥深施出仁率最高,达70.2%,荚果产量仅次于缓释肥浅施,达6 861.2 kg/hm2,花生仁产量达4 818.2 kg/hm2。缓控释肥对花生的产量与品质影响较显著,缓控释肥深施时比对照增产30.43%,粗脂肪含量增加5.18%;就施用深度而言,缓控释肥深施处理比浅施的氮、磷、钾积累量分别增加8.49%,9.54%和0.28%,粗脂肪含量增加4.76%,产量增加5.06%。因此,豫北砂质壤土区花生种植适宜深施缓控释肥,更有利于花生生长发育及养分积累,进而改善品质,提高产量。
  • 董伟欣, 韩立杰, 张月辰
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    为明确春季不同水肥处理对小麦形态、旗叶生理参数和产量的影响,以抗旱品种石农086为供试材料,按施氮水平(150,225,300,375 kg/hm2)和灌溉次数(1水和2水)组合设置N1(1)、N2(1)、N3(1)、N4(1)、N1(2)、N2(2)、N3(2)和N4(2) 8个处理,以N0(不施氮不浇水)作为对照,研究不同水肥处理对小麦形态、旗叶生理参数和产量的差异。研究表明,株高、叶片数、叶面积、干物质积累和叶绿素含量随施氮量增加而逐渐升高,但1水和2水的规律性不明显,麦穗数在N2(2)处理下最多;绿叶质量和茎秆质量的各个处理均高于N0处理且2水大于1水,而麦穗质量在1水和2水条件下相差不大;可溶性蛋白含量在花后7,21 d变化相差不大,在花后35 d迅速降低,可溶性糖含量却呈现出随着生育进程的推进而逐渐升高的趋势,且2个指标总体呈现出N4 > N3 > N2 > N1 > N0的变化趋势;净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)随着生育进程的推进逐渐降低,且总体表现出N4 > N3 > N2 > N1 > N0的趋势,但1水和2水条件下的变化在不同的时期表现不一致;SOD和POD酶活性表现出相似的变化,但在2水条件下的酶活性更强;产量构成因素及产量在N2处理下较高且2水大于1水,施氮量 > N2时,随着施氮量的增多,产量不再增加,反而呈现降低趋势。综上,本试验在春季灌2水条件下,225 kg/hm2是兼顾高产和高效的最佳施氮量,可为生产提供实践参考。
  • 韩丽娜, 马宗桓, 王颖, 胡紫璟, 史星雲, 毛娟, 陈佰鸿
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    为了研究蛇龙珠葡萄各生育期施氮量对叶片光合特性和同化产物积累的影响,在滴灌条件下,设定4个尿素施用量:150(N1),300(N2),450(N3),600 kg/hm2(N4),对照(CK)设置为0 kg/hm2,分析各生育期(花前5 d DBF5、花后20 d DAF20和花后50 d DAF50)不同氮素营养对葡萄叶片的光合荧光参数及碳代谢相关指标的影响。结果表明:适量增施氮肥提高了叶片叶绿素含量和RuBp羧化酶活性,增强了葡萄树的光合作用,而叶片中PSⅡ有效光化学效率(Fv'/Fm')、光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)的提高及非光化学淬灭系数(NPQ)的降低使叶片叶绿素荧光增强,且N2下的Fv'/Fm'、ΦPSⅡ、qP在DAF20和DAF50时比同期CK分别显著升高了16.10%,17.80%;21.49%,21.13%及11.77%,19.73%;适量增施氮肥提高了蔗糖代谢相关酶的活性和可溶性糖含量,减少了淀粉含量,且在整个生育期,SPS、SS以及蔗糖在N3下有最高值,葡萄糖和果糖在N2下有最高值,而在DBF5、DAF20和DAF50时NI和AI分别在N2、N2和N1处理下有最高值。同CK相比,N2处理显著增加了可溶性糖、单宁、花青素的含量和可滴定酸含量,提高了坐果率和糖酸比,产量达14.50 t/hm2。综上,在300~450 kg/hm2的尿素施用范围内明显增强了叶片光合作用,促进可溶性糖的合成,从而为葡萄果实的生长发育供应足够的营养。
  • 曹超豪, 沈天花, 施翔, 熊强强, 陈小荣, 贺浩华
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    为探究不同氮水平下晚稻抽穗扬花期低温的产量及生理差异,以3个晚稻品种黄华占、荣优225、H优518为材料,设置低氮,N1;正常氮,N2;高氮,N3;超高氮,N4 4个处理。结果表明,低温条件下,3个品种不同氮肥处理的单株产量以N2处理最高,且H优518的单株产量最高,其次为荣优225,黄华占最低;3个品种在N1处理下的产量均最低,主要是单株有效穗较低导致的;不同品种N3、N4的单株产量低于N2是由于结实率较低所导致。3个品种穗部干物质积累N3处理较N2处理均有不同幅度上升,其中以H优518上升幅度最小。低温后,N2处理的包颈率以黄华占最高。低温来临后,3个品种叶片叶绿素含量及净光合速率的下降幅度随着施氮量的增加而增大,蒸腾速率、气孔导度也表现出类似特点。正常氮处理下,H优518叶片丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性的上升幅度最小,游离脯氨酸含量上升幅度最大,但过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性及可溶性蛋白含量均不同程度下降,H优518降幅最小。晚稻在抽穗扬花期遇低温时产量会降低,少施氮肥虽可使水稻株产生一定的抗性效应,但产量依然最低,高氮或超高氮会使植株抵抗力严重下降,导致产量降低,且不同品种存在一定的差异性。
  • 杨德翠, 徐青, 赵方贵, 柳冕, 刘新
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    为了探究盐胁迫下不同抗性水稻氮代谢的变化,以抗性品种东稻4号、盐敏感品种日本晴为材料,测定NaCl胁迫下水稻根和叶中氮含量、氮代谢相关酶活及相关基因表达的变化。结果表明,0.3%的NaCl胁迫后水稻根和叶中NO3-含量、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、依赖NADH的谷氨酸合酶(NADH-GOGAT)活性均有不同程度的下降,而NH4+含量、依赖Fd的谷氨酸合酶(Fd-GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、天冬氨酸转氨酶(AST)活性均升高,东稻4号氮含量及氮代谢酶活性比日本晴稳定,根和叶中变化一致。检测氮转运及代谢相关基因表达发现,硝酸根转运蛋白基因OsNRT1;1、OsNRT1;5、OsNRT1;8、OsNRT2;1,铵转运蛋白基因OsAMT1;1、OsAMT1;2及谷氨酰胺合成酶基因OsGS1;2、天冬氨酸转氨酶基因OsAS盐胁迫后在2个品种中均升高,在高表达部位升高显著;谷氨酸合酶基因OsFd-GOGAT在两品种叶中升高显著,根中稍有下降;谷氨酸合酶基因OsNADH-GOGAT和谷氨酸脱氢酶基因OsGDH在日本晴根中升高显著,在叶中及东稻4号中升高但不显著。OsNR1在NaCl胁迫后两品种叶中表达量显著降低,根中无差异。东稻4号OsNRTs及氮代谢相关基因表达量总体上高于日本晴,而日本晴OsAMTs升高幅度大于东稻4号。研究表明,NaCl胁迫下,东稻4号相比日本晴更能保持氮代谢稳定性,这可能是水稻抗性品种耐盐的一个重要机制。
  • 张颖君, 高慧敏, 李子千, 胡梦芸, 孙丽静, 刘茜, 吕亮杰, 李辉
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    小麦赤霉病是一种危害性很强的小麦真菌病害,而Fhb1是抗赤霉病的主效基因。为了筛选黄淮冬麦区携带Fhb1基因的种质材料,利用TaHRC-Kasp和His-InDel标记对来自河北、河南、山东、陕西、江苏和安徽的共336份小麦材料进行检测,共筛选出2份来自河北省的材料(石家庄75和紫茎白)携带Fhb1基因。通过序列分析,其His基因序列与苏麦3号一致,为抗赤霉病类型。利用9 779个SNP位点对供试的336份材料进行PCA主成分分析,结果显示,石家庄75和紫茎白与江苏的材料亲缘关系较近。石家庄75是建国初期的育成品种,紫茎白是河北省的地方农家种,其携带Fhb1基因,说明最初Fhb1基因可能在国内一些地方品种中有所分布,但在现代育种进程中受到人工选择而消失。研究结果为黄淮冬麦区抗赤霉病小麦育种提供了宝贵的遗传信息及亲本材料。
  • 程妍, 曲玮茵, 郑文博, 杨媚, 廖美德, 周而勋, 舒灿伟
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    克里本类芽孢杆菌PS04是一个水稻纹枯病的高效生防菌,为研究该菌诱导水稻抗性相关基因的表达谱,用PS04菌株发酵液处理水稻24 h后于3,6,9,12,24 h取样,利用荧光定量PCR检测样品中抗性相关基因的相对表达量。结果如下:PS04菌株发酵液能够诱导8个防卫反应基因(OsPR1OsPR2OsPR3OsPR4OsPR5OsPR10OsPR16NPR1)、2个水杨酸途径基因(PALOsNAC4)和3个茉莉酸/乙烯途径基因(AOS2LOXEIN2)的表达。其中NPR1LOX基因在第3小时表达量达最高随后下降;OsPR3OsPR4OsPR5OsPR16PAL基因在第6小时表达量达最高随后下降;OsPR1OsNAC4基因在第9小时表达量达最高随后下降;OsPR10基因在第12小时表达量达最高随后下降;OsPR2EIN2基因在第24小时表达量达到最大值;AOS2基因的表达受抑制,在第6小时表达量达最高随后下降。结果表明,PS04菌株可以同时诱导水稻系统性获得抗性和诱导性系统抗性。
  • 畜牧·兽医

  • 秦文昌, 殷实, 李泽沛, 王斌, 杨柳青, 周婧雯, 李键
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    为探讨组蛋白去乙酰化酶8(Histone deacetylases 8,HDAC8)在牦牛生殖中的作用,以牦牛肝脏cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆牦牛HDAC8基因,并通过生物信息学方法分析牦牛HDAC8序列;利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)技术检测该基因在牦牛不同组织及卵母细胞体外成熟过程(GV、M Ⅰ和M Ⅱ期)中的表达规律。结果表明,牦牛HDAC8基因序列为1 109 bp(GenBank No.MK889494),CDS为1 008 bp,编码氨基酸335个;序列比对分析发现,牦牛与其他哺乳动物的相似性在94%以上,表明HDAC8在哺乳类动物进化过程及蛋白结构水平上具有较高的保守性;组织表达分析发现,HDAC8在肝脏组织中的表达水平最高,极显著高于其他组织(P<0.01);HDAC8基因在卵母细胞不同发育阶段中具有不同的表达模式,表达水平随着卵母细胞成熟阶段的递增呈上升趋势,M Ⅱ期表达水平最高,极显著高于GV和M Ⅰ期(P<0.01)。综上,HDAC8基因可能在牦牛肝脏代谢及卵母细胞的成熟过程中起一定的调控作用,为进一步探索HDAC8在牦牛生殖中的调控作用提供一定的理论基础。
  • 侯孟典, 王会, 钟金城, 柴志欣, 益西康珠, 王吉坤, 王嘉博
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    为探明藏黄牛对低氧适应的相关差异表达基因并分析差异表达基因功能和代谢通路,以藏黄牛和三江黄牛心脏组织为研究对象,提取总RNA,建立测序文库后利用Illumina HiSeqTM 4000进行测序,经生物信息学分析筛选出差异表达转录本,并对差异表达基因进行GO富集和KEGG通路分析,最后采用荧光定量PCR(RT-qPCR)验证测序数据的准确性。结果表明:藏黄牛相比于三江黄牛得到显著差异表达基因608个,其中上调基因467个,下调基因141个,推测表达量较高的B2M、COX7C、NFATC1、ECE1、CAST基因是与低氧适应性相关的基因;差异转录本GO功能富集分析可知,在分子功能、细胞组分、生物过程分别富集到327,253,2 191个条目,其中富集程度最高的条目分别是细胞发育过程、结合与转录因子活性、细胞前缘。KEGG分析结果表明,差异转录本显著富集在8条通路,筛选低氧适应性候选基因NFATC1是MP-PKG信号通路与T细胞受体信号通路成员,推测其通过cGMP-PKG通路与T细胞受体信号通路参与低氧适应性调控。采用高通量测序技术对藏黄牛和三江黄牛心脏组织进行转录组测序分析,获得大量差异表达基因,为研究动物低氧适应性机制奠定基础。
  • 向娅, 柴志欣, 王吉坤, 信金伟, 王会, 王嘉博, 武志娟, 钟金城, 姬秋梅
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    为了克隆TNNI基因家族,预测其蛋白结构和功能,并分析其在牦牛不同组织中的表达差异,以0.5岁健康的类乌齐牦牛为试验材料,采用RT-PCR技术克隆牦牛肌钙蛋白I基因家族的CDS区序列并进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR技术检测TNNI基因家族各成员的mRNA表达水平。结果表明,TNNI1TNNI2TNNI3基因CDS区大小分别为564,549,639 bp,分别编码187,182,212个氨基酸残基。预测分析结果显示:TNNI基因家族编码的蛋白质均为偏碱性蛋白,蛋白结构不稳定,均无跨膜结构域,无信号肽,属非分泌型蛋白;二、三级结构均以α-螺旋为主,均含有肌蛋白超家族保守结构域。系统进化树分析表明:类乌齐牦牛TNNI1基因与水牛的亲缘关系最近,其次是绵羊、黄牛,与小鼠亲缘关系最远;TNNI2TNNI3均与黄牛、水牛的亲缘关系较近,与其他亲缘关系较远。实时荧光定量PCR结果显示,TNNI1TNNI2基因在臀肌中的相对表达量最高,且TNNI1基因在心脏、肝脏和肺脏中的表达量显著高于TNNI2基因(P<0.05),TNNI3基因在心脏中表达量较高,而在肺脏、臀肌和肝脏中表达量低。
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