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中国农业科学 2009年第02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

无融合生殖——无性种子的形成过程377-387

摘要：无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的过程。目前国际上通用的无融合生殖概念是指二倍体无融合生殖,即发生在被子植物胚珠中的不经减数分裂和受精作用而产生种子的生殖方式。尽管目前已在被子植物52个科的400多种植物中发现了无融合生殖植物,但作物中普遍缺乏无融合生殖特性。本文介绍了无融合生殖的发生类型,对无融合植物的分布情况以及近年来国内外新发现的无融合生殖种进行了归纳和整理,总结了无融合生殖的遗传学控制和分子机理研究方面的最新进展,对无融合生殖在农业中的应用和生态学意义等问题进行了讨论。

CIMMYT小麦品种Saar的叶锈成株抗性QTL分析388-397

摘要：【目的】小麦品种Saar由CIMMYT育成,在欧洲、亚洲和南美洲对小麦叶锈、条锈和白粉病均表现出很高的成株抗性,发掘其成株抗叶锈QTL对于选育持久抗锈品种有重要作用。【方法】以Avocet与Saar杂交的109个F6代重组自交系为材料,利用142个SSR标记和209DArT（Diversity Arrays Technology）标记构建连锁图,对Saar和Avocet的成株抗性进行QTL分析。试验材料于2006-2007年度种植在河北保定和河南新乡两个试验点,调查各个家系对叶锈病的成株抗性。【结果】由351个位点组成的遗传连锁图,覆盖小麦21个连锁群,全长3083cM。采用复合区间作图法进行叶锈成株抗性的QTL分析,在1BL、2DS、5BL、6AL和7DS染色体上发现了5个抗叶锈病QTL,分别解释4.5%～6.4%、12.2%～12.5%、4.9%～11.2%、4.9%～7.8%和14.0%～67.6%的表型变异。【结论】叶锈成株抗性基因及其紧密连锁分子标记的发掘,将为小麦抗叶锈病育种的分子标记辅助选择（MAS）提供理论和技术支持。

更正启事397-397

不同生态环境下冬小麦籽粒大小相关性状的QTL分析398-407

摘要：【目的】鉴定影响籽粒大小相关性状的QTL,并估计QTL的表型效应;分析不同环境下QTL的稳定性。【方法】以冬小麦小粒地方品种和尚麦为母本,大粒育成品种豫8679为父本及其F7：8重组自交系的142个株系为试验材料,分析籽粒长度、宽度、厚度、体积及千粒重在北京（2006、2007）、合肥（2007）和成都（2007）4个不同环境下的性状表现,并利用已构建的含有170个SSR标记和2个EST标记的遗传图谱,对这5个性状进行QTL定位分析。【结果】4个环境下共检测到93个影响籽粒长度、宽度、厚度、体积及千粒重的QTL,这些QTL分布在除1D和6A之外的所有小麦染色体上。在检测到的QTL中,与籽粒长度、宽度、厚度、体积和千粒重相关的QTL分别为17、16、18、21和21个。另外,本研究还在1A、1B、2A、2D、3A、3B、5A、5B、5D、6A、6D、7B和7D染色体上共发现了18个QTL富集区。【结论】获得93个影响小麦籽粒大小相关性状的QTL,这些QTL可作为利用分子标记辅助育种途径进行小麦遗传改良的依据。

玉米籽粒构型与产量性状的关系及QTL作图408-418

摘要：【目的】探讨玉米籽粒构型性状（粒长、粒宽、粒厚、粒形等）与产量性状间的相互关系,进行籽粒构型性状相关QTL的检测与定位。【方法】以自交系齐319和黄早四构建的226个F2：3家系为试验材料,利用相关分析、主成分分析、出籽率模拟运算及QTL定位等方法,对在不同生态环境下（北京春播和河南夏播）玉米籽粒构型与产量性状间相关性进行探讨,并初步分析籽粒构型性状遗传基础。【结果】单穗产量与绝大多数籽粒构型性状显著相关,特别是与粒长的相关系数最高。主成分分析结果表明,对单穗产量影响较大的性状有粒长、粒厚、穗长、出籽率和粒长/穗半径。出籽率是影响果穗同化产物分配状况的衡量指标,受到粒长、粒长/穗半径、穗长和粒宽的显著影响。模拟运算亦表明粒长/穗半径与出籽率具有十分紧密的关系。对在两个生态环境下籽粒构型性状和产量性状的相关QTL进行了检测,共检测到了36个QTL。进一步分析发现,在不同生态环境下的部分QTL定位在相同的染色体区域;同时,还有不同性状的QTL定位在相同或临近的染色体区域。【结论】玉米籽粒构型性状与产量性状具有较高的相关关系,籽粒构型QTL与产量相关QTL的重叠区域对剖析玉米产量形成遗传机制可能具有重要的研究价值。

大豆7S球蛋白（α＋β）-亚基缺失型种质的α-与β-亚基基因的测序与分析419-424

摘要：【目的】明确大豆7S球蛋白（α＋β）-亚基双缺失特性是否是由于α-与β-亚基基因的缺失或变异引起的。【方法】聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析和α-与β-亚基基因的PCR扩增、克隆、测序和序列比较。【结果】该种质α-亚基基因特异性引物的PCR扩增结果与对照基本一致,β-亚基基因的则与对照不同。α-亚基基因扩增片段与对照的同源性较高,为90.9%,二者的区别主要存在于扩增片段的5′-端;β-亚基基因间的同源性较低,仅为53.1%。另外,在该材料β-亚基基因扩增片段的两端,检测到一对短的反向重复序列。【结论】该种质α-与β-亚基同时缺失的特性不是由α-与β-亚基基因的缺失引起的;α-与β-亚基基因的扩增序列与对照存在一定的差异,基因序列间的差异是否为导致α-与β-亚基缺失的直接原因,尚需进一步研究确认。

苎麻果胶合成关键酶GalAT基因的克隆及表达425-433

摘要：【目的】分离和克隆苎麻果胶合成关键酶GalAT基因部分序列,了解其在不同组织部位的表达情况。【方法】采用简并引物RT-PCR法克隆基因,用生物信息学方法对获得的cDNA序列及推定氨基酸序列进行分析,并用荧光实时定量PCR法研究GalAT基因在不同组织中的表达。【结果】克隆了986bp的GalAT基因部分序列（GenBank注册号：EU131377）,可编码328个连续的氨基酸序列;核苷酸序列和推定的氨基酸序列与拟南芥的Galacturonosyltransferase4同源性最高,分别为77%和83%;推定的氨基酸序列与拟南芥的Galacturonosyltransferase4可聚为一类;GalAT基因在苎麻各个组织中都有表达,其中根部的GalAT表达量占大部分。【结论】确定所获得的序列是GalAT基因的cDNA序列;GalAT表达量为根部〉叶片〉韧皮部〉或≈木质部,在根部的表达量占优势。

苎麻线粒体基因CoxⅡ和atpA与细胞质雄性不育相关性分析434-445

摘要：【目的】探讨线粒体CoxⅡ和atpA基因与苎麻CMS的关系。【方法】根据GenBank报道的双子叶植物线粒体CoxⅡ和atpA基因编码区高度保守序列设计简并引物,通过PCR技术从苎麻细胞质雄性不育系、保持系和恢复系（简称“三系”）mtDNA中扩增目的基因片段;采用DNAWalking策略从3′端和5′端扩增基因片段的未知侧翼序列,分离完整的线粒体CoxⅡ、atpA基因;基于全基因序列和基因表达（RT-PCR法）分析这两个基因在苎麻“三系”间的差异。【结果】分离的苎麻CoxⅡ和atpA基因片段与GenBank中一些双子叶植物同类基因的同源性分别高达95%和97%以上,获得的CoxⅡ、atpA全基因包含了完整的开放阅读框。“三系”的CoxⅡ基因在mtDNA水平、转录水平、蛋白质水平上均无明显差异。雄性不育系atpA基因在mtDNA水平、氨基酸序列和蛋白质二级结构上与保持系和恢复系存在比较明显的差异;RT-PCR分析还表明,不育系atpA基因在现蕾期和开花后期的表达量明显低于可育系。【结论】CoxⅡ基因与苎麻CMS可能无关,而不育系atpA基因的序列变异和/或异常表达可能与苎麻CMS关系密切。

中国农业科学杂志耕作栽培·生理生化

小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素的测定与分析446-453

摘要：【目的】利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪（gas chromatography-combustion-isotope ratio masss pectrometry,GC-C-IRMS）测定小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素组成。【方法】以小麦临汾50744为材料,水解得到其籽粒蛋白质氨基酸,将氨基酸标准样品以及小麦籽粒氨基酸衍生化为N-新戊酰基,O-异丙醇（N-pivaloyl-isopropyl,NPP）氨基酸酯,利用GC-C-IRMS测定其碳氮稳定同位素组成。【结果】氨基酸标准样品的碳氮同位素组成分析表明,NPP氨基酸酯的平均重现性δ^13C为0.47‰,δ^15N为0.28‰,并没有产生大的同位素分馏,因此δ^13C和δ^15N都能得到满意的测定结果。运用GC-C-IRMS测定了小麦临汾50744籽粒蛋白质氨基酸的稳定碳氮同位素的自然丰度,其中δ^13C的变化范围在-28.7‰到-34.7‰,δ^15N的变化范围为-6.2‰到9.5‰。采用系统聚类分析进行分类,根据δ^13C可以将氨基酸分为两类;根据δ^15N可以将氨基酸分为三类。【结论】运用GC-C-IRMS结合NPP氨基酸酯衍生物可以测定小麦籽粒氨基酸的稳定碳氮同位素,这对于揭示氨基酸代谢途径的差异以及逆境胁迫下氨基酸的合成差异具有重要的意义。

渗透胁迫下烟草根系基因的表达谱分析460-468

摘要：【目的】了解干旱胁迫下烟草的抗旱机制。【方法】采用拟南芥基因芯片检测PEG渗透胁迫（-1.2MPa）48h后烟草根系中基因表达的变化。【结果】在31182个基因微矩阵点中,有效差异表达（ratio值≥2或≤0.5）的基因有126个,其中上调79个,下调47个。上调基因主要是根系中一些受渗透胁迫诱导参与信号转导的激素（主要是ABA）响应蛋白基因、钙信号响应蛋白基因及蛋白激酶基因。而下调表达的基因则主要是一些与烟株生长发育相关的赤霉素响应蛋白类基因和根系中参与蛋白质降解的泛素连接酶类基因。【结论】通过分析这些特异表达基因,揭示出烟草植株体在非生物环境胁迫条件下的一些响应机制,为阐明烟草抗旱的分子生物学机理提供了有价值的信息。

典型生态区保护性耕作主体模式及影响农户采用的因子分析469-477

摘要：【目的】明确中国典型生态区保护性耕作主体模式及农户采用情况,并揭示影响农户采用的因子。【方法】在典型生态类型区-东北平原、华北平原、成都平原、西北绿洲区的保护性耕作技术示范区,通过农户一对一的问卷调查,获取原始数据,统计分析影响农户采用保护性耕作技术的因子。【结果】研究发现,华北平原和成都平原农户保护性耕作采用率较高,东北平原和西北绿洲区相对较低;不同区域均有适应当地生态条件的保护性耕作模式,其中东北平原宽窄行留高茬交替休闲种植及破茬合垄耕作模式、华北平原玉米秸秆还田旋耕播种小麦和小麦秸秆还田免耕直播玉米、成都平原稻草覆盖地免耕种植小麦或油菜或马铃薯等作物的保护性耕作模式具有明显的增产效果。数据分析表明,作物产量增加、政府示范与宣传引导、邻里效应等是吸引农户采用保护性耕作技术的主要原因,而机具不配套则在一定程度上阻碍了保护性耕作技术的应用。【结论】由于不同区域的生态因子和生产条件的差异,保护性耕作技术的推广应用要因地制宜,针对主要限制因子,选择合适的技术模式,采用有效的宣传推广手段,促进保护性耕作技术的发展。

种子贮藏含水量与胞内分子流动性及可溶性糖组分的关系478-485

摘要：【目的】以耐干性、化学组分不同的家榆、玉米和红花种子为试材,研究种子贮藏含水量与细胞内分子运动速率及可溶性糖组分的关系。【方法】以自旋标记探针CP（3-carboxy-proxyl）标记种胚,通过EPR波谱分析中分子离开中心的最远距离2Azz作为分子运动速率的指标。差示扫描量热法（DSC）和高效液相色谱法（HPLC）测量种子玻璃化转变温度和可溶性糖含量。【结果】不同含水量种子的分子流动性变化规律与其贮藏的最适含水量负相关,分子流动性可以作为预测种子贮藏最适含水量的一种简便方法。红花种子具有较高的玻璃态转变温度可能与其内部含有较多的棉子糖有关。【结论】胞内分子运动状况与种子贮藏最适含水量相一致。玻璃态转变温度不能单独作为检测最适含水量的指标。种子贮藏最适含水量与种子在成熟脱水阶段所积累的物质有关。

中国农业科学杂志植物保护

大豆对大豆疫霉根腐病抗性的遗传分析492-498

摘要：【目的】研究大豆对大豆疫霉根腐病完全抗性和部分抗性两种抗性的遗传方式。【方法】利用不同抗性类型的品种（系）配置4个杂交组合,在分别采用下胚轴伤口接种法和根部接种法接种大豆疫霉菌株PNJ1条件下,研究两种抗性的遗传模式。【结果】豫豆25和郑92116对大豆疫霉菌的抗性由一对显性单基因控制,General和Conrad对大豆疫霉菌的部分抗性由1对加性主基因＋加性-显性多基因控制,F2代主基因和多基因遗传率分别为41.31%～74.84%和15.60%～50.36%,F2：3代主基因和多基因遗传率分别为54.21%～77.05%和13.52%～38.24%。大豆对疫霉根腐病完全抗性和部分抗性分别属于不同的遗传体系。【结论】两类抗性都有育种价值,并且在早世代选择是有效的。选育聚合有完全抗性和部分抗性的品种是使大豆获得疫霉根腐病高水平抗性和持久抗性的最佳途径。

中国马铃薯疮痂病病原菌16S rDNA的遗传多样性分析499-504

摘要：【目的】利用16S rDNA序列对来自中国8个省（区）的34株马铃薯疮痂病菌和15株参比菌株进行系统发育分析。【方法】采用链霉菌通用引物对34株测试菌株的基因组进行16S rDNA序列扩增,测序后在GenBank中进行BLASTn比对,选取同源性较高的菌株构建系统发育树。【结果】34个测试菌株均为链霉菌属,其中Streptomyces scabies12株、S.galilaeus8株、S.bobili6株、S.turgidiscabies1株、S.acidiscabies1株、S.diastatochromogenes2株、S.setonii1株、S.enissocaesilis3株。其中S.galilaeus、S.bobili和S.enissocaesilis等种均为新发现的疮痂病病原。对各菌株的分布分析发现,山东省的疮痂病菌有4种,内蒙古自治区和陕西省有3种,四川省、河北省和山西省均有2种,黑龙江省为1种。【结论】中国马铃薯疮痂病菌存在明显的遗传多样性,且分布较为复杂。

梨火疫病病原菌（Erwinia amylovora）三型分泌系统的鉴别及Erwinia spp. HrpA的分析505-510

摘要：【目的】明确梨火疫病病原菌（Erwinia amylovora）三型分泌系统（type Ⅲ secretion system,TTSS）的所在区域、相关基因及Erwinia spp.的HrpA（hypersensitive response and pathogenicity gene A）选择压水平。【方法】利用生物信息学方法,通过BLAST程序对梨火疫病菌基因组的核苷酸数据库进行同源比对,同时对Erwinia spp.与宿主互作的表面蛋白HrpA进行选择压分析。【结果】TTSS分析结果显示在40kb大小的毒力岛上有27个TTSS相关基因。通过与看家基因及毒力岛上的致病性相关的重要基因HrpN的比较、选择压分析、多序列比较,发现HrpA基因处于较强的选择压作用下,且HrpA蛋白N端主要受正向选择,C端主要受净化选择。NJ法构建的HrpA系统发育树显示Erwinia spp.形成两个明显的分支,表明HrpA基因可能在种间分化后产生了不同的选择压变化。【结论】梨火疫病病原菌基因组3.14-3.18Mb为其TTSS分布区域。该病原菌通过TTSS侵染寄主植物,在其病原菌表面有一种类鞭毛结构的TTSS蛋白HrpA,HrpA作为传输者起着将效应分子输送到宿主内部的功能,在进化上受到了较强的选择压影响。

青枯雷尔氏菌脂肪酸型与致病性的关系511-522

摘要：【目的】分析青枯雷尔氏菌脂肪酸种类变化与致病性指标-弱化指数和回接发病率的相互关系,提出青枯雷尔氏菌脂肪酸型种下分化的分类方法。【方法】青枯雷尔氏菌脂肪酸型分为：脂肪酸Ⅰ型,弱化指数〉0.8,回接发病率0%,属无致病力型;脂肪酸Ⅱ型,弱化指数为0.6～0.8,回接发病率为6.7%～100%,属过渡型,脂肪酸Ⅲ型,弱化指数〈0.6,回接发病率100%,属强致病力型。利用聚类分析、主成分分析、判别分析,分层筛选与脂肪酸型有关的脂肪酸种类.【结果】筛选出十四碳脂肪酸（X1）、十七碳脂肪酸（X9）,十八碳脂肪酸（X13）为主要因子,组建数据矩阵,建立脂肪酸型判别模型：Y1=-16.3353＋0.0012X1＋0.0056X9-0.0016X13,Y2=-3.4928＋0.0002X1＋0.0003X9＋0.0025X13,Y3=-9.1550-0.0003X1＋0.0039X9＋0.0042X13,对于一个未知脂肪酸型的青枯雷尔氏菌菌株,首先测定脂肪酸图谱,取出X1（十四碳脂肪酸）、X9（十七碳脂肪酸）、X13（十八碳脂肪酸）,代入方程,计算Yi,当1≤Yi≤2时,归为脂肪酸型Ⅰ,当2≤Yi≤3时,归为脂肪酸型Ⅱ,当Yi〉3时,归为脂肪酸型Ⅲ,模型的判别准确率达90.00%。【结论】青枯雷尔氏菌脂肪酸型的研究,为其种下分化建模的标准化和计算机自动分析方法的建立,提供可靠的基础。脂肪酸型的模型建立也为其他植物病原菌的致病性研究提供了思路和方法。

转cry1Ac＋CpTI基因水稻对大螟的致死和亚致死效应523-531

摘要：【目的】研究转cry1Ac＋CpTI基因水稻对大螟的致死和亚致死效应,为转基因抗虫水稻的生态风险评价提供依据。【方法】采用活体取食生测的方法系统研究苗期、分蘖拔节期、孕穗期和灌浆成熟期4个生育期的转cry1Ac＋CpTI基因水稻KF6和ⅡYouKF6对大螟的致死和亚致死效应。【结果】两转基因水稻在苗期对大螟的致死效应最为明显,其对50%和100%个体的致死作用时间最短,大螟在该生育期的转基因水稻上取食3d及6d后,校正死亡率最高;其次为分蘖拔节期,两转基因水稻在4.0d和10.0d内能分别对50%和100%的大螟个体产生致死作用,在该生育期的两转基因水稻上取食6d后,校正死亡率均明显高于孕穗期和灌浆成熟期;KF6在孕穗期对大螟的致死效应显著下降,其对50%大螟个体的致死作用时间显著延长,且取食6d后的校正死亡率也显著下降。但ⅡYouKF6对大螟的致死效应并没有明显下降;两转基因水稻在灌浆成熟期对大螟的致死效应显著下降,对50%大螟个体的致死作用时间显著长于其它生育期,取食3d和6d后的校正死亡率均显著低于其它生育期;部分大螟能在转基因水稻的孕穗期和灌浆成熟期完成个体发育。不同生育期的两转基因水稻对大螟的亚致死效应也存在显著差异,取食苗期和分蘖拔节期的转基因水稻能抑制大螟幼虫和蛹的发育,降低化蛹率,但对羽化率没有显著影响;取食孕穗期的转基因水稻能显著抑制大螟幼虫的发育,但对蛹历期、化蛹率和羽化率均无影响;灌浆成熟期的转基因水稻对幼虫和蛹的发育速率、化蛹率和羽化率均无明显影响。在任一生育期的转基因水稻上取食,均能降低大螟幼虫的体重和蛹重,但不影响成虫的生殖力。【结论】不同生育期的转基因水稻,对大螟的致死和亚致死效应存在显著差异,随生育期的增加,致死和亚致死效应逐渐减弱。

中国农业科学杂志土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

有机肥料氮替代部分化肥氮对稻谷产量的影响及替代率532-542

摘要：【目的】试图探索出有机肥料氮替代化肥氮的最适替代率,为研制水稻专用有机无机复合肥奠定基础。【方法】试验在江苏省常熟市进行,采用田间试验研究4个氮用量下（0、180、240和270kg·hm^-2）有机肥料氮替代部分化肥氮对水稻（4007和常优1号）产量、氮肥利用率和土壤矿质态氮的影响。【结果】（1）与单施化学氮肥相比,氮用量为180kg·hm^-2并且有机肥料氮的替代率在15%～30%或氮用量为240kg·hm^-2并且有机肥料氮的替代率在10%～20%时,能够显著提高水稻的稻谷产量。两个水稻品种（4007和常优1号）的稻谷产量分别达到8242～10187kg·hm^-2和10048～11654kg·hm^-2;（2）与单施化肥相比,氮用量在180kg·hm^-2并且有机肥料氮的替代率在15%～30%或氮用量在240kg·hm^-2并且有机肥料氮的替代率在10%～20%时,两个水稻品种的氮素累积量分别为172.6～256.4kg·hm^-2、185.9～235.6kg·hm^-2,显著高于单施化学氮肥处理,此时,氮肥利用率也达最高,分别为36.6%～48.1%、34.3%～40.0%;（3）与单施化学氮肥相比,氮用量在180kg·hm^-2并且有机肥料氮的替代率在15%～30%或者氮用量在240kg·hm^-2并且有机肥料氮的替代率在10%～20%时可以获得较为平稳的氮素供应过程。【结论】有机肥料氮与化肥氮配施能获得比单施化学氮肥处理更高或持平的稻谷产量并有效地提高水稻的氮肥利用率。