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中国农业科学 2008年第06期杂志 文档列表

中国农业科学杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

应用软件Fgenesh预测水稻基因1567-1574

摘要：【目的】为生物基因组序列注释提供一定科学依据,加快序列注释进度和精确性。【方法】以粳稻日本晴（Oryza sativa L.ssp.japonica cv.Nipponbare）较长的6号染色体的序列为例,采用生物信息学手段,详细探索了Fgenesh（v2.0）对单子叶模式植物水稻基因的预测。【结果】预测的基因数涵盖了注释的基因数且两者相差不大;预测的基因以多外显子基因为主,占总基因的77.52%;预测基因的长度变化幅度很大;从显著匹配数上来看,Fgenesh对多外显子基因预测准确性较高,其中TIGR注释支持度达到100%,cDNA的支持度也在78%以上;从Fgenesh对多外显子基因不同位置的外显子预测来看,居间外显子和末端外显子的cDNA支持度较高;高支持度的多外显子基因中居间外显子的长度较短,而起始外显子和末端外显子较长;高支持度的单外显子基因长度多数较短;从外显子数目上看,高支持度多外显子基因的外显子数目主要集中在5以下。【结论】Fgenesh对水稻基因的预测有较高的准确性,但需要将预测结果与cDNA数据库进行序列比对,根据cDNA的支持情况对预测结果做必要的修订。

小麦ERF类转录因子W17的结合特异性及亚细胞定位分析1575-1582

摘要：【目的】构建ERF（ethylene-responsive element binding factor）转录因子基因W17的亚细胞定位载体和原核表达载体,验证W17是否具有核定位功能,阐明W17与GCC、DRE探针的体外结合特性,利用GUS瞬时表达系统分析W17蛋白的体内结合特性和转录激活功能,初步预测W17在植物胁迫信号传导途径中的作用。【方法】构建W17/163hGFP亚细胞定位载体,基因枪转化洋葱表皮细胞,暗培养24h后共聚焦显微镜下观察。构建W17/pGEX-4T-1原核表达载体,转入大肠杆菌BL21（DE3）,IPTG（0.5mmol·L^-1,3h）诱导,GST纯化柱纯化,纯化的融合蛋白与[^γ-32P]ATP标记的GCC、DRE探针混合进行凝胶阻滞试验。构建GUS瞬时表达系统,通过农杆菌介导转化烟草,X-Gluc染色、酒精脱色后体视显微镜下观察。【结果】W17基因具有核定位功能,纯化的融合蛋白GST/W17能与正常GCC、DRE探针体外特异结合,与突变GCC、DRE探针不结合,在植物体内与GCC特异结合并能激活下游GUS基因表达。【结论】W17通过自身的NLS进入核内行使功能,参与了GCC-box调控的生物胁迫信号传导途径,还可能参与了非生物胁迫（盐胁迫）传导途径。

小麦2D染色体上多酚氧化酶（PPO）基因STS标记的开发与应用1583-1590

摘要：【目的】开发出小麦籽粒PPO活性的分子标记,并对新标记的应用进行研究,为面制食品外观品质的改良提供参考。【方法】根据一条由小麦2D染色体上PPO基因编码的mRNA序列（GenBank：AY515506）设计引物,对7个高PPO活性和7个低PPO活性小麦品种进行PCR扩增,筛选出有差异的引物,对130份小麦品种资源进行检测,验证不同带型与PPO活性的相关性,并利用一套中国春缺体、四体及双端体对STS标记进行染色体定位。在此基础上,结合一个位于小麦2A染色体上的PPO基因分子标记（PPO18）,对新开发的标记在小麦低PPO活性分子标记辅助选择中的作用进行评价。【结果】在AY515506的不同位置共设计了8对引物,其中一对引物（STS01）在高、低PPO活性材料中表现出多态性。该引物在7个低PPO活性的材料中能扩增出560bp的目标片段,在7个高PPO活性的材料中没有扩增出目标片段,利用中国春缺体、四体及双端体最终将该标记定位在2D染色体长臂上。利用该标记检测130份小麦品种,结果表明有75个品种可以扩增出560bp的目标片段,其PPO活性均值为221.08A475/（min·g·10^3）;55个品种没有扩增出目标片段,PPO活性均值为309.98A475/（min·g·10^3）,方差分析表明两者的差异达极显著水平（P〈0.01）。利用STS01和PPO18共同检测后发现,130份品种中,有37个品种的双标记扩增均表现出高活性带型（H1H2）,这些品种PPO活性的均值为337.82A475/（min·g·10^3）,显著高于其它几种扩增带型品种的PPO活性均值（P〈0.01）。32个双标记扩增均表现为低活性带型（L1L2）的小麦品种PPO活性值普遍较低,可作为改良面制食品外观品质的候选亲本。【结论】STS01是一个位于小麦2D染色体长臂上PPO基因分子标记,可以在小麦PPO活性分子标记辅助选择中加以应用。

中国玉米地方品种核心种质花期相关性状的表型多样性研究1591-1602

摘要：【目的】研究中国玉米地方品种资源在抽雄期（T）、吐丝期（S）、抽雄-散粉间隔期（TAI）以及散粉-吐丝间隔期（ASI）等4个花期相关性状上的表型多样性,为玉米地方品种资源表型多样性的整体鉴定与评价提供参考和依据。【方法】选取中国玉米地方品种核心种质库的799份种质,采用多环境试验设计,在植株进入生殖生长期后调查抽雄期、吐丝期、抽雄-散粉间隔期以及散粉-吐丝间隔期等4个花期相关性状的表型观测值,计算其Shannon-Weaver多样性指数,并进行显著性检验,评价中国玉米地方品种资源在这4个花期相关性状上的整体多样性水平。【结果】方差分析表明,不同省、市、地区的玉米地方品种资源在研究的4个花期相关性状上的表型观测值均达到极显著水平的差异,而这4个性状除TAI差异不显著外,T、S以及ASI的Shannon-Weaver多样性指数的差异均达到极显著水平。在6个不同的玉米生态区上,这4个花期相关性状的表型观测值也均达到极显著水平的差异,在Shannon-Weaver多样性指数上,TAI的差异不显著,另3个性状则均达到显著或极显著水平的差异。其中,西南山地玉米区在抽雄期、散粉期、抽雄-散粉间隔期和散粉-吐丝间隔期性状上的Shannon-Weaver多样性指数分别为1.85、1.90、0.88和1.20。【结论】中国玉米地方品种资源在抽雄期、吐丝期、抽雄-散粉间隔期以及散粉-吐丝间隔期等4个花期相关性状上表现出了较高水平的多样性,尤其是西南山地玉米区,在表型观测值和Shannon-Weaver多样性指数上均明显高于另5个生态区,表明西南地区玉米种质资源具有较高的保护价值和利用潜力。

棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系线粒体基因组文库的构建1603-1610

摘要：【目的】构建棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系的线粒体BAC文库,为研究棉花线粒体基因组结构以及棉花细胞质雄性不育的形成机理提供基础。【方法】在借鉴其它作物的线粒体基因组BAC文库构建方法的基础上,对棉花线粒体DNA的提取及其BAC文库的构建进行探索和优化,构建了棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系的线粒体BAC文库,并采用同源克隆的方法克隆棉花线粒体的功能基因。【结果】构建的不育系和保持系的线粒体基因组文库分别包括2600个克隆,插入DN段大小在10.3kb和37.5kb之间,平均分别为22.29kb和21.36kb。重组子的覆盖率分别达到棉花线粒体基因组的79倍和76倍。获得了3个棉花线粒体功能基因序列,通过比较,证明晋A不育系与其保持系的这3个基因序列无差异;以这3个基因为探针筛选文库,均获得阳性克隆。【结论】分别构建了棉花晋A细胞质雄性不育系及其保持系线粒体基因组的BAC文库。获得了晋A不育系与其保持系的orfB,coxⅠ和nad4L3个基因的全序列,通过比较,证明晋A不育系与其保持系在orfB、coxⅠ和nad4L基因全序列上无差异。

中国农业科学杂志耕作栽培·生理生化

长江下游稻麦周年超高产栽培途径与技术1611-1621

摘要：水稻和小麦是中国两大最重要的粮食作物,实现水稻和小麦超高产对保证中国粮食安全具有重要意义。本文依据作者超高产研究与实践,介绍了长江下游稻麦周年超高产（周年产量〉21t·ha^-1）技术途径与关键栽培技术。主要的技术途径是：在一定穗数基础上,通过主攻大穗扩大库容;提高茎蘖成穗率和粒叶比协调源库关系;增加抽穗期的糖花比/糖粒比提高籽粒库生理活性;培育健壮根系提高结实期物质生产能力,促进物质运转提高收获指数。关键栽培技术为：应用Stanford公式确定氮、磷、钾施肥总量,依据叶绿素测定仪（SPAD值）或叶色卡（LCC）读数确定主要生育期氮肥施用量;分生育阶段依据低限土壤水势或土壤埋水深度进行精确定量灌溉。对当前和今后一段时间内稻麦周年超高产栽培理论与技术研究的重点提出了建议。

不同小麦雄性不育类型光合速率的影响因子分析1622-1629

摘要：【目的】对K、T、V、CHA型不育系及其保持系净光合速率（Pn）与相关生理、环境因子间的关系及变化趋势进行分析研究,以探讨影响不同小麦雄性不育类型光合速率的生理、环境因子。【方法】利用CIRAS-Ⅰ型光合仪对供试材料4个生育时期的旗叶净光合速率及其相关的生理和环境参数（气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、水分利用率WUE、光量子通量密度PFD、细胞间隙CO2浓度Ci、大气CO2浓度Ca、叶片温度Ti、大气温度Ta和气孔限制值Ls）进行测定,并采用SAS软件对试验数据进行相关分析、通径分析和回归分析。【结果】Pn、Gs与Tr均在开花期达到最大值,Pn与Gs、Tr的r=0.9305～0.9677、0.8081～0.9068,呈显著（r0.05=0.754）或极显著（r0.01=0.874）正相关。K、T、V型不育胞质对Pn、Gs和WUE产生了不同程度的负向效应,CHA明显降低了Tr,而对WUE无不良影响。从开花期到灌浆期,各不育类型Pn与Gs、Ci的变化趋势相同,与Ls相反,表明其Pn的变化主要受气孔因素限制。K、T、V、CHA不育类型的Pn与其影响因子Gs的通径分析（直接通径系数=0.4943～0.6774）显著,与各因子的回归关系因类型的不同而异,R^2=0.965～0.975,经F检验达显著水平。在相同胞质背景下,冀5418的Pn较太911289显著提高1.875～2.703 μmol CO2·m^-2·s^-1,而在质核间存在不同程度的交互效应。【结论】K、T、V、CHA不育类型Pn最主要的直接影响因子是Gs,Tr、PFD和Ta对K、T型不育系Pn也有较大影响,PFD和Ca对V型不育系Pn的影响显著。Ci是限制CHA型不育系旗叶Pn的另一主要因子,利用构建的回归模型可有效地预测净光合速率的变化。

基于高光谱遥感的小麦叶片糖氮比监测1630-1639

摘要：【目的】碳氮代谢反映植株生理状况和生长活力,是小麦籽粒产量与品质形成的生理基础,因而叶片糖氮比的实时无损监测对小麦生长诊断和氮素管理具有重要意义。本研究的主要目的是通过分析小麦叶片糖氮比与冠层高光谱参数的定量关系,确立小麦叶片糖氮比的定量监测模型。【方法】采用不同蛋白质含量的小麦品种在不同施氮水平下进行了连续3年大田试验,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定叶片糖氮比值,进而分析建立冠层高光谱参数与叶片糖氮比的回归模型。【结果】小麦叶片糖氮比随施氮水平的提高而下降,随生育进程呈“高-低-高”动态变化模式。利用高光谱对叶片糖氮比进行监测的适宜时期为拔节期至灌浆中期,其中开花期最好。水分特征参数FWBI和Area980与叶片糖氮比关系密切,指数方程拟合决定系数（R^2）分别为0.762和0.768,估计标准误差（SE）分别为1.27和1.28。色素特征参数（R750-800/R695-740）-1和VOG2为变量,指数方程拟合决定系数（R^2）分别为0.718和0.712,估计标准误差SE分别为1.87和1.95。经不同年际独立试验数据的检验表明,以参数FWBI、Area1190、（R750-800/R695-740）-1和VOG2参数为变量建立的叶片糖氮比监测模型表现很好,预测精度R^2分别为0.627、0.618、0.691和0.795,预测相对误差RE分别为19.2%、18.7%、17.9%和18.3%。【结论】与色素指数和水分指数相关的特征光谱参数可以有效地评价小麦叶片糖氮比的变化状况,利用FWBI、Area1190、（R750-800/R695-740）-1和VOG24个参数可以对生长盛期的小麦叶片糖氮比进行可靠的监测。

根癌农杆菌感染对甘薯外植体生理生化特性的影响1649-1654

摘要：【目的】研究根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）菌株N9-1侵染甘薯外植体后其生理生化特性的变化规律。【方法】用根癌农杆菌菌株N9-1侵染甘薯品种“新大紫”的茎段、叶片和叶柄为外植体,分别在共培养0、1、3、5d后取样,测定根癌农杆菌感染甘薯外植体后的生理生化特性变化。【结果】根癌农杆菌感染甘薯茎段、叶片和叶柄外植体后,可溶性蛋白质含量随共培养天数的增加而逐渐下降。在感染初期,由于逆境的出现,消耗了外植体内大量的POD和SOD,从而使其POD活性和SOD活性下降。感染后期由于植物抗病机制的作用使POD和SOD活性升高。感染后的甘薯外植体中的内源ABA和GA3含量均表现为先增加后减少的变化趋势,但内源iPAs的含量变化趋势却正相反。在甘薯茎段处于最佳感受态区段时（3d左右）,POD活性增高减缓,SOD活性、内源GA3和iPAs含量处于相对低值阶段,内源ABA含量处于高值区。【结论】与其它逆境条件下表现出的变化趋势一致,根癌农杆菌感染甘薯外植体后可溶性蛋白质含量降低,POD和SOD酶活性升高,内源GA3含量增加,这些生理生化指标的变化可以反映甘薯外植体对根癌农杆菌侵染的感受状况。

中国农业科学杂志植物保护

转harpinXooc蛋白编码基因hrf2对油菜抗菌核病的影响1655-1660

摘要：【目的】尝试利用转基因方法提高油菜抗病性。【方法】将来自水稻细菌性条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzicola）编码harpinXooc蛋白的hrf2基因插入植物表达载体pCAMBIA1301中,构建了植物重组表达质粒pCAMBIA1301-hrf2。由根癌农杆菌LBA4404介导,将重组表达质粒pCAMBIA1301-hrf2转化甘蓝型油菜杨油4号子叶节。【结果】获得了抗潮霉素的再生转基因油菜植株,经PCR,RT-PCR和GUS染色检测证明hrf2基因已整合到油菜基因组中。抗病性鉴定结果表明,转基因油菜对油菜菌核病有较好的抗性,在转基因植株叶片上油菜菌核病菌菌丝的生长受到明显抑制。【结论】利用农杆菌转化法可将hrf2基因导入油菜基因组中,并使转基因油菜对菌核病的抗性提高。

Parasiticein诱导烟草细胞凋亡的形态及生化特征1661-1666

摘要：【目的】研究烟草细胞对parasiticein的反应,了解parasiticein诱导烟草细胞的PCD的发生机制。【方法】用浓度约100nmol·L^-1的parasiticein处理烟草悬浮细胞,相差显微镜下观察细胞的形态变化。【结果】发现烟草细胞的细胞膜收缩,与细胞壁间形成空隙,原生质浓缩等;用trypanblue染色后观察到类似现象。对诱导处理的悬浮细胞经DAPI（4,6-diamino-2-phenylindole）染色后,通过荧光显微镜观察,发现细胞核先后表现染色质凝集、形成颗粒状等特征;对处理的悬浮细胞提取基因组DNA并进行琼脂糖凝胶电泳,可观察到梯状的DNA条带（DNA laddering）。研究还发现,parasiticein诱导的烟草细胞死亡可被蛋白激酶信号通路抑制剂K252-a部分抑制。【结论】parasiticein诱导的烟草细胞死亡具有细胞凋亡的典型形态及生化特征,是一种主动的细胞死亡过程。

棉铃虫中肠Cry1A受体蛋白氨肽酶N1在Tn细胞系的表达1667-1672

摘要：【目的】将棉铃虫中肠Bt受体蛋白在真核表达系统中成功表达。【方法】用PCR方法分别扩增出对Cry1Ac毒素敏感和抗性棉铃虫的中肠氨肽酶N1（APN1）基因的去信号肽片段,将其克隆至pUC19载体,测定核酸序列后,克隆入Bac-to-Bac表达系统中杆状病毒转移载体pFastBacHTB中多角体基因启动子的下游,筛选出重组质粒pFastBacHTB/APN1并转化大肠杆菌DH10Bac,在体内进行重组,经抗性和蓝白斑筛选,获得杆状病毒重组载体Bacmid/APN1。转染粉纹夜蛾（Trichoplusia ni）细胞（Tn-5B1-4）,获得含APN1基因的重组杆状病毒,重组病毒感染Tn细胞后,得到表达的蛋白。【结果】SDS-PAGE分析和点杂交显示,目的基因得到了成功表达。【结论】APN1基因在Tn细胞中成功表达,为今后继续研究其功能和与抗性的关系奠定了基础。

应用相似离度法预测红火蚁在中国适生区域及其入侵概率1673-1683

摘要：【目的】依据气候相似理论,采用相似离度法预测红火蚁在中国的适生区域及其入侵概率。【方法】收集红火蚁在世界范围的分布数据和国内外气候站点的气候数据,建立红火蚁原产地和严重发生地气候站点集合,采用相似离度法找到与气候站点集合最相似的地区。在气候因素影响下,相似程度相对百分比认为是红火蚁入侵中国政区和气候区的概率值,并且建立了预警级别。【结果】预测结果表明,香港、澳门、广东、广西的入侵概率均大于80%,处于红色警报区;安徽、江苏、上海、江西、浙江、福建、台湾、贵州、云南、海南的入侵概率在50%～80%,处于橙色警报区,其它地区均处于黄色警戒区和绿色小风险区。【结论】红、橙警报区需要采取适当的防控措施,川渝地区和云南东南部的气候与原产地气候较为相似,尽管目前尚未发现有红火蚁入侵,但由于红火蚁对气候具有很强的适应性,因此也应该采取相应的预防措施。此外,相似离度法尽管多用于气象研究领域,但在预测外来物种分布范围时也起到了良好的辅助效果。

中国农业生物安全的科学问题与任务探讨1691-1699

摘要：本文综述了中国面临的十分严峻的农业生物安全形势,从危险性外来入侵有害生物、毁灭性高致害变异性植物病虫害、转基因生物潜在危险的预防与控制及农业生物多样性保护等领域,分析确保国家农业生物安全需紧迫解决的若干重要科学与技术问题,在此基础上对农业生物安全近期的研究任务和创新目标进行了探讨。

中国农业科学杂志土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

温室气体排放和气候变化新情景研究的最新进展1700-1707

摘要：IPCC（政府间气候变化专门委员会）在第25次会议上决定,本身不再开发情景,而由专业的研究团队承担起未来第五次评估报告（AR5）所需要的开发情景任务,同时建议新情景用典型浓度路径RCPs来表示,以加速综合情景的开发进程,使气候模型同时能模拟排放情景。本文对此进行了介绍,并建议发展中国家和经济转轨国家更多的参与到新情景和新模型的开发中来,以推进农业气候变化影响评估、支持温室气体排放总量和排放权分配谈判的科学研究。

水稻增硝营养的生理与分子生物学机制1708-1716

摘要：前人对水稻氮（N）营养的研究主要侧重在铵（NH4^＋）营养而忽略了对硝（NO3^-）营养的研究。但值得注意的是,水稻根系能分泌氧气（O2）,这些O2能被硝化微生物利用,从而将NH4^＋氧化成NO3^-。因此,即便是完全淹水,水稻根系也是处于铵、硝混合营养中。本文首先论述了水稻根际的硝化作用及增硝营养的可行性,然后提出增硝营养可促进水稻根系生长、氮素吸收和同化,并阐述了目前增硝营养条件下硝酸盐转运蛋白、铵转运蛋白和基因芯片的分子生物学研究进展,并提出水稻对增硝营养的响应度强弱可能是水稻品种氮素效率差异性的因子之一,最后提出了今后在水稻增硝营养方面的研究方向。

壤土特性空间变异对地下滴灌水氮分布及夏玉米生长的影响1717-1726

摘要：【目的】与地表滴灌相比,地下滴灌的特殊性在于系统性能不仅受水力设计参数的影响,而且还与土壤特性的空间变异密切相关。本文的目的是定量评估地下滴灌系统水力参数和土壤特性空间变异对土壤水氮空间分布和夏玉米生长的影响。【方法】试验田块的土壤为砂质壤土。试验中滴灌带埋深设置0、15和30cm3个水平,施肥装置选择国内外常用的压差式施肥罐和文丘里施肥器两种类型;土壤特性测试指标包括颗粒组成、容重、水分特征曲线、含水量、硝态氮和铵态氮含量。采用人工神经网络模型估算了土壤饱和导水率。夏玉米收获时测定了地上部分干物质、产量和氮素吸收量的分布。【结果】试验田块内土壤初始硝态氮含量的变异程度最大,饱和导水率次之,土壤容重的变异程度最小;土壤特性空间变异程度为弱-中等。滴灌带埋深对施肥灌溉后土壤硝态氮在垂直剖面上的分布影响明显,滴灌带附近一般硝态氮含量较高。但施肥装置类型对土壤硝态氮分布的影响不显著;滴灌带埋深和施肥装置类型对土壤铵态氮含量分布的影响均不显著。由地下滴灌系统水力设计和土壤特性空间变异引起的作物地上部分干物质、吸氮量和产量的变异系数明显小于灌溉施肥后土壤氮素的变异系数,接近或小于灌水量与施肥量的变异系数。【结论】对试验土壤来说,土壤特性的空间变异,尤其是土壤初始含水量和氮素含量的不均匀性,可能是导致施肥灌溉后土壤水氮分布不均匀的重要原因。因此在地下滴灌系统设计中应考虑土壤特性空间变异的影响。

中国农业科学杂志园艺

用cDNA-AFLP技术构建白菜转录图谱1735-1741

摘要：【目的】构建白菜（Brasscia campestris ssp.chinensis）分子转录图谱。【方法】以矮脚黄白菜自交系（97-3-2）和白蔓菁芜菁自交系（001-24）,以及以两者为亲本杂交建立的F6重组自交系群体为材料,在莲座期取嫩叶提取RNA并反转录成cDNA,采用cDNA-AFLP技术,利用256对cDNA-AFLP引物对亲本97-3-2、001-24之间的多态性进行检测,筛选出56对多态性引物用于F6群体分析,通过对cDNA-AFLPs分子标记的遗传分析构建图谱。【结果】构建了一个包括164个cDNA-AFLPs分子标记的分子转录图谱。该图谱由13个连锁群组成,图谱总长度为1401.2cM,标记间平均图距9.7cM。【结论】这是第一份利用cDNA-AFLP标记构建的白菜分子转录图谱。