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中国农业科学 2009年第11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

利用高通量测序技术发现植物小分子RNA研究进展3755-3764

摘要：小分子RNA是一类长约20～30个核苷酸的非编码RNA分子,其介导的转录后基因调控是植物中的一种新型基因调控机制。它在植物的生长发育和适应外界各种环境胁迫的过程中起着非常重要的作用。植物中小分子RNA数量巨大、种类繁多,而高通量测序技术的出现大大加快了它们的发现过程。本文在简要介绍目前已知植物小分子RNA的类型及特点的基础上,综合阐述近年来利用高通量测序技术克隆和分析植物小分子RNA的研究成果,以期反映当前植物小分子RNA的基因组分布规律、功能和进化等方面的最新研究进展。

水稻AP2/EREBP转录因子响应非生物胁迫的表达谱分析3765-3773

摘要：【目的】了解AP2/EREBP家族基因参与逆境反应分子机理,为水稻抗逆相关基因的克隆及揭示水稻抗逆分子调控机理奠定基础。【方法】采用基因芯片技术分析AP2/EREBP家族基因在水稻幼苗受PEG、低温、高盐、ABA、GA等处理下的表达谱变化,并通过实时定量PCR技术对部分具有明显表达特点基因的胁迫表达谱进行验证。【结果】点制了水稻AP2/EREBP转录因子家族的基因芯片,检测到42个胁迫差异表达的AP2/EREBP基因。实时定量PCR所得结果与基因芯片结果基本吻合,说明芯片结果可靠。两个AP2/EREBP基因对所有胁迫反应相同,其它差异表达的AP2/EREBP基因对不同胁迫反应各不相同。【结论】研究发现两个AP2/EREBP基因在水稻应对外界胁迫反应中起核心分子调控作用;不同差异表达AP2/EREBP基因在水稻响应不同胁迫反应过程中具有相同或者不同的分子应答机理。

赤霉素敏感性不同矮秆基因对小麦胚芽鞘长度和株高的效应3774-3784

摘要：【目的】明确赤霉素敏感性不同的矮秆基因对小麦株高和胚芽鞘长度的效应,促进小麦不同矮秆基因的合理利用。【方法】利用分子标记和系谱分析相结合,对中国小麦主产区部分小麦品种及品系中所含的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8进行分类,结合田间株高和室内胚芽鞘长度调查,比较赤霉素（GA3）敏感性不同的矮秆基因对胚芽鞘长度和株高的效应。【结果】分子标记检测结合系谱分析对129份供试品种进行分类,含有矮秆基因Rht-B1b的小麦品种58份,含有Rht-D1b的24份,含有Rht8的73份。其中35份品种含有2个矮秆基因Rht-B1b和Rht8,16份品种含有Rht-D1b和Rht8。赤霉素敏感性检测发现含有矮秆基因Rht-B1b或Rht-D1b的小麦品种多对赤霉素反应不敏感,含有矮秆基因Rht8的小麦品种多对赤霉素反应敏感,而同时含有2个矮秆基因Rht-B1b＋Rht8或Rht-D1b＋Rht8的小麦品种绝大多数对赤霉素反应不敏感。赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b以及同时含有赤霉素不敏感和赤霉素敏感2个矮秆基因的小麦品种（Rht-B1b＋Rht8和Rht-D1b＋Rht8）降低株高的效应较大,分别为24.6%、30.4%、28.2%和32.2%,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8降低株高的效应为14.3%。赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b以及Rht-B1b＋Rht8和Rht-D1b＋Rht8在降低株高的同时,也缩短了胚芽鞘长度,其效应分别为25.4%、31.3%、28.4%和31.3%,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8缩短胚芽鞘长度的效应较小,仅为6.0%。【结论】以上分析结果表明,赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b在降低株高的同时也限制了胚芽鞘的伸长,不适于旱地小麦改良利用,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8既降低了株高又不影响胚芽鞘长度,是旱地小麦改良中比较理想的矮秆基因。

小麦类CTR1基因的克隆和特性分析3785-3794

摘要：【目的】克隆小麦类CTR1基因（TaCTR1）,研究其在各种胁迫条件下的表达、亚细胞定位和过量表达TaCTR1对转基因烟草耐盐性的影响。【方法】利用RACE结合RT-PCR技术克隆TaCTR1,利用半定量RT-PCR研究TaCTR1在各种非胁迫及ABA处理条件下的表达,通过烟草转化研究过量表达TaCTR1对转基因植株耐盐性的影响。【结果】TaCTR1全长2635bp,编码759个氨基酸,在其羧基端有一个非常保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域,该结构域含有ATP结合位点和一个钙调素结合位点;TaCTR1与其它植物中CTR1的氨基酸序列同源性较高。TaCTR1的表达受NaCl和干旱胁迫的诱导,当用30μmol·L-1ABA对小麦幼苗进行处理时,TaCTR1的表达受到抑制,当将小麦幼苗转移至无ABA的Hoagland培养液时,TaCTR1的表达又逐渐升高。利用洋葱表皮细胞进行瞬时表达显示TaCTR1可能定位于细胞质膜。过量表达TaCTR1的转基因烟草植株耐盐性下降。【结论】TaCTR1是小麦中克隆的第一个CTR1基因,TaCTR1：GFP可能定位于细胞质膜,过量表达TaCTR1的烟草植株耐盐性下降说明TaCTR1是植物耐盐信号传导途径的负调控因子。

基于Meta分析的大豆百粒重的QTLs定位3795-3803

摘要：【目的】百粒重是控制大豆产量性状的主要数量性状,对大豆产量性状进行基因定位具有重要的研究和应用价值。现有百粒重QTL定位结果分散,需选择合适的公共图谱,整合前人的研究结果,使其真正应用到实践中。【方法】以2004年大豆公共遗传连锁图谱soymap2为参考图谱,将近20年不同试验中的大豆百粒重的QTLs进行映射整合,构建百粒重QTL综合图谱。利用BioMercator2.1的映射功能将国内外常用的大豆图谱上的百粒重QTLs通过公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱soymap2上,并利用Meta分析,通过对比已经报道的QTLs的95%的置信区间来推断QTL位置,从而提取真正有效的QTL标记。【结果】在已经发表的文献中共找到65个百粒重QTLs定位信息,其中有53个QTLs定位区间与公共图谱有共有标记,包括36个增效效应的QTLs和17个减效效应的百粒重QTLs,共得到12个QTL簇,通过Meta分析,发掘出6个增效效应和6个减效效应的百粒重＂通用QTLs＂及其连锁标记。【结论】本研究得到的＂通用QTLs＂其置信区间最小可达到1.52cM,为辅助选择分子标记、QTL精细定位以及数量性状基因的克隆奠定基础。

应用RNA干扰技术创造低脂肪氧化酶活性大豆新种质3804-3811

摘要：【目的】通过RNA干扰技术抑制大豆籽粒中脂肪氧化酶基因表达,改良大豆品质,创造优良大豆新种质,探索大豆品质育种新途径。【方法】采用RT-PCR技术克隆大豆籽粒脂肪氧化酶基因（Lx1、Lx2、Lx3）核心保守序列357bp片段,通过重组PCR构建大豆脂肪氧化酶基因RNA干扰表达载体,利用花粉管通道法转化大豆品种吉农18。【结果】获得了12个转基因株系,其中10个株系发生明显变化,SDS-PAGE电泳和脂肪氧化酶活性测定表明转基因植株籽粒中脂肪氧化酶活性明显降低,平均减低64.2%;经近红外谷物分析仪测定,转基因植株脂肪含量平均提高0.8%～1.5%,总蛋白含量降低1.2%～3.0%;RT-PCR结果表明转基因株系中脂肪氧化酶mRNA积累受到明显抑制。转基因植株2代及3代检测结果表明,转基因植株脂肪氧化酶活性均明显降低,脂肪含量均有所提高。【结论】应用RNA干扰技术可有效的抑制大豆籽粒中脂肪氧化酶基因表达,降低脂肪氧化酶活性,提高大豆油份含量,改良大豆品质,创造优良大豆种质。

谷子品种资源微量元素硒和蛋白质含量的测定与评价3812-3818

摘要：【目的】对中国谷子地方品种资源进行硒和蛋白质含量的测定与评价,以了解谷子品种资源中硒和蛋白质含量的变异及其与地理分布的关系,为谷子种质创新和育种提供基础。【方法】硒和蛋白质含量测定分别采用氢化物原子荧光法和微量凯氏定氮法。【结果】①中国谷子地方品种资源硒含量平均53.3μg·kg^-1异范围20.8～89.2μg·kg^-1白质含量平均15.8%,变异范围11.01%～20.77%。②不同生态区的材料硒和蛋白质含量存在明显差异,西北内陆和黄土高原来源的品种硒含量分别排列第一和第二,以下依次是东北平原、华北平原,最低是内蒙古高原;不同生态区来源的品种蛋白质含量排列次序与硒的排列较为一致,依次为西北内陆、黄土高原、华北平原、东北平原和内蒙古高原。③2个品质性状的相关分析表明,硒和蛋白质含量存在一定的正相关性,相关系数为0.534,且达到极显著水平。④硒含量与谷子粒色相关联,相联系数为0.385,达到0.05的显著水平,红粒谷子硒含量明显高于黄、青、褐等粒色的品种。【结论】谷子品种资源的硒和蛋白质含量存在较为丰富的遗传变异,在鉴定评价基础上,筛选出了一批品质优异的谷子种质资源,为富硒和高蛋白优质品种的培育和种质创新奠定了基础。

十字花科植物中低芥酸野生种的发掘和FAE1基因的功能验证3819-3827

摘要：【目的】发掘低芥酸野生种,并探明这些野生种的低芥酸遗传机理。【方法】本研究采用同源序列法从野生种和甘蓝型油菜中分离FAE1序列。用酵母系统异源表达野生种的FAE1。用气相色谱法分析脂肪酸组成。【结果】比较FAE1序列发现5个野生种的FAE1序列与甘蓝型油菜的FAE1同源性高于85%。分析它们编码的蛋白质序列,发现5个野生种在第282位氨基酸残基处都是丝氨酸,而且与酶活性相关的氨基酸残基（Cys223、His302、His387、His391和His420）都没有发生突变,这些特征与报道的高芥酸油菜品种相同,不同于低芥酸油菜。Western Blot分析发现野生种的FAE1都在酵母系统中获得了表达,转化诸葛菜和荠菜FAE1的酵母并未合成长链脂肪酸,而转化新疆野芥、新疆白芥和菘蓝的FAE1的酵母都有微量长链脂肪酸的合成。【结论】诸葛菜和芥菜确为低芥酸野生种,而且其低芥酸性状源于FAE1编码产物的失活。

中国农业科学杂志耕作栽培·生理生化·农业信息技术

基于模型和GIS的小麦空间生产力预测研究3828-3835

摘要：【目的】准确预测区域小麦生产力,可以为农业生产的定量评价、环境变化影响的评估等提供关键技术支持。【方法】基于课题组研制的小麦生长模拟模型,探讨生长模型在区域化应用过程中升尺度连接的方法,进一步将模型与GIS相耦合,建立小麦区域生产力预测模拟模型;并以江苏省2000年小麦产量的区域模拟为例,借助GIS技术完成了气象、土壤特性、管理措施等模型基本输入数据的空间栅格化预处理,通过将研究区域划分为许多均质栅格,解决了研究区域内环境条件的空间变异,实现了小麦生产力的区域模拟;并将江苏省内的栅格模拟产量空间变异图和平均模拟结果同实际产量变异和统计产量进行了比较。【结果】模型模拟的产量空间分布图可以较好的反映江苏省区域内实际小麦产量的变化规律,通过归并得到的江苏省县市平均产量与统计产量的均方根差为496.48kg·hm^-2。【结论】表明基于模型和GIS对不同生态条件下的小麦生产力进行模拟,具有较好的可行性。

基于形态模型的棉花（Gossypium hirsutum L.）虚拟生长系统研究3843-3851

摘要：【目的】基于棉花形态器官形成过程的定量描述,模拟棉花三维生长过程,为虚拟棉作研究提供技术基础。【方法】基于2005-2006年棉花品种、播期、氮素、水分和DPC化控试验,将系统分析方法和数学建模技术应用于棉花植株的形态建成,通过对棉花形态数据的定量分析,构建了棉花形态建成模型,主要包括：主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径等模型。结合OpenGL技术,在Visual C＋＋6.0平台上实现了棉花虚拟生长系统VGSC（virtual growth system for cotton）。【结果】棉花形态模型采用Logistic方程描述各器官尺寸随GDD（生长度日,℃·d）、氮素、水分及DPC的动态变化过程,利用2006年的试验数据对模型进行检验,棉花主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径的观测值与模拟值的根均方差分别为0.85、0.82、0.87、0.57、0.086、0.65、0.74、0.8、0.73、0.016、0.36和0.4cm,模型预测性好。此外,以NURBS（non-uniform rational B-spline,非均匀有理B样条）曲面模拟棉花叶片及棉铃形状,以圆柱体实现茎（节）可视化表达,构建的虚拟生长系统主要包括模型库、数据库和人机界面。【结论】用户输入系统所需的相关参数值,就可较好地模拟显示棉花器官、个体和群体的三维动态生长过程。

中国大豆研发体系现状研究3852-3862

摘要：【目的】分析中国大豆研发体系现状,研究体系设置的合理性以及存在问题。【方法】采用专家研讨会、问卷调研、实地访问和案例调查相结合的方法,经过专家座谈、预调研、正式调研、电话回访、实地访谈、补充调研等过程,将获得的大样本数据与统计资料相结合进行规范的统计和分析研究。【结果】中国的大豆研发体系由大豆研究体系和大豆产业技术研发体系组成。中国的四级大豆研究体系主体是由部级12个、省级76个、地（市）级50个、县级和其它类型（公司、协会）46个,共184家研究机构组成。中国已初步建成的大豆技术研发体系,是以国家农业部、科学技术部、发展和改革委员会、各省级政府为主,其中农业部投入最大,建立的机构最完备。【结论】实际运行过程中,形成了政府主导,逐步多元化投资大豆研发的局面,大豆育种研发一直是经费投入最多的领域。

大麦籽粒蛋白质含量预测模型3863-3870

摘要：【目的】构建大麦蛋白质含量预测模型,为建立大麦生产管理决策支持系统奠定基础。【方法】通过定量分析不同品种和氮肥处理大麦氮素吸收、积累、分配和转移的变化过程,建立了大麦花前氮素积累及分配和花后氮素吸收转移动态模型。模型利用抽穗期植株临界含氮量来表达氮素最大积累量,引入叶片潜在分配指数和茎鞘潜在分配指数2个品种遗传参数来区别不同品种在器官间的氮素分配差异,采用Richards方程来描述大麦花前氮素积累动态变化;采用指数函数方程来描述叶片氮的转移量随叶面积指数的动态变化以及籽粒从土壤中吸收的氮量随干物重的动态变化;采用非线性函数方程描述茎鞘和穗部的氮浓度随生理发育时间的动态变化。利用独立的观测资料对所构建的模型进行了检验。【结果】利用不同品种、氮肥、播期和种植地域试验数据检验模型,结果表明,大麦籽粒蛋白质含量模拟值与观测值的绝对预测误差为0.04%～1.27%,RMSE为0.20%～0.72%。精度良好。【结论】模型将经验性与机理性有机结合,具有较好的可靠性。

外源CaCl2预处理对高温胁迫烟草叶片光合作用的影响3871-3879

摘要：【目的】研究喷施不同浓度CaCl2对高温胁迫下烟草叶片光合荧光特性及活性氧清除酶系统的影响,探讨外源Ca^2＋对高温胁迫下烟草叶片光合作用的保护机制。【方法】以烟草品种K326为材料,喷施0、10、20、30mmol·L^-1CaC12,43℃高温处理2h,测定处理前后及恢复1d后烟草叶片光合速率、叶绿素荧光诱导动力学曲线、丙二醛（MDA）含量、过氧化氢（H2O2）含量和抗氧化酶活性等生理指标。【结果】高温胁迫下,CaCl2处理缓解了净光合速率（Pn）和PSII最大光化学效率（Fv/Fm）的降低程度。施钙显著缓解了PSII反应中心电子传递受阻程度和放氧复合体受破坏的程度,使PSII维持较高的活性。施钙明显激活了高温胁迫下烟草叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性,减少了H2O2的积累;膜脂过氧化产物MDA含量显著降低。以喷施20mmol·L^-1CaCl2时,烟草叶片的抗氧化酶活性较高,光合活性最高。【结论】施钙增强了烟草叶片抗氧化酶活性,H2O2的积累降低,从而减轻了高温胁迫对烟草叶片PSII反应中心和放氧复合体（OEC）的破坏,提高了烟草叶片的耐热性。

中国农业科学杂志植物保护

酵母提取物诱导重组大肠杆菌合成HrpNEcc蛋白的研究3880-3887

摘要：【目的】HrpNEcc蛋白是一种起细胞信号作用的蛋白激发子,通过激活植物遗传系统的多基因表达调控,诱导植物的广谱抗病性、驱虫性和抗逆性,促进植物生长发育,因此在农业生产中具有重要意义。在hrpNEcc重组大肠杆菌高密度发酵廉价诱导剂的筛选工作中,偶然发现不添加任何外源诱导剂的TB培养基对照处理也有HrpNEcc蛋白合成。本研究旨在找出引起对照处理中HrpNEcc蛋白合成的诱导因子,并研究诱导因子的来源和含量对HrpNEcc蛋白合成的影响。【方法】摇瓶发酵培养重组大肠杆菌,离心收集菌体,用考马斯亮蓝染色法测定菌体总蛋白,SDS-PAGE检测目的蛋白条带,并结合Bandscan软件计算出HrpNEcc蛋白含量。【结果】在不添加任何外源诱导剂的情况下,用TB培养基发酵生产重组大肠杆菌E.coliBL21（DE3）/pET30a（＋）hrpNEcc,HrpNEcc蛋白最高产量可达301.45mg·L-1,比在IPTG诱导下,用LB培养基发酵生产的HrpNEcc蛋白产量提高72.43%。进一步研究证实,TB培养基中的酵母提取物（yeast extract）含有某些诱导因子能够诱导hrpNEcc基因表达合成HrpNEcc蛋白,并且hrpNEcc的表达水平随酵母提取物来源和浓度的不同而存在较大差异。【结论】在不添加任何外源诱导剂的情况下,高含量的酵母提取物诱导重组大肠杆菌hrpNEcc表达合成HrpNEcc蛋白,但其诱导机制还有待进一步研究。

福建省柑橘黄龙病危害及其流行规律研究3888-3897

摘要：【目的】全面了解柑橘黄龙病（Citrus Huanglongbing,简称HLB）在福建省的危害分布及其流行情况,有效指导HLB的防控。【方法】对全省48个县（市、区）及245个柑橘主产乡镇HLB虫媒柑橘木虱（Diaphorina citri）分布及HLB的危害进行调查,以PCR（polymerase chain reaction,PCR）方法对采集的斑驳黄化柑橘叶片、红鼻果进行确证性检测,分析HLB的危害流行规律,并应用滑动相关分析筛选影响HLB流行的气象要素。【结果】全省各县及柑橘主产乡镇均可查到柑橘木虱和HLB病株（最北N28°07′、海拔最高880m）,HLB危害程度为平均发病率16.59%,主栽品种间感病性差异显著,排序为宽皮桔〉甜橙类〉柚类;HLB发病率与果园纬度、海拔、坡度呈显著负相关;在南亚热带气候区的长泰县（N24°07′）,HLB田间发病率仅与临近2年春季气候有关,推测HLB潜伏期为6～18个月,同时春梢期日照、幼果期湿度与HLB发病率呈极显著正、负相关,＂春旱＂为HLB流行性气候;柑橘红鼻果、斑驳黄化叶片的HLB病原Nested-PCR检出率分别为93.8%、73.1%,前者可靠性优于后者,二类症状均可视为HLB的典型症状。【结论】福建境内的柑橘产区均有HLB病原与柑橘木虱的分布。若春季遇严重干旱HLB就有局部爆发的可能。柑橘红鼻果可作HLB田间诊断依据。

香蕉穿孔线虫观赏植物种群对香蕉的致病性研究3898-3903

摘要：【目的】为了明确香蕉穿孔线虫（Radopholus similis）观赏植物种群对香蕉（Musaspp.）的致病性。【方法】通过室内盆栽接种测试的方法,研究侵入中国的6个香蕉穿孔线虫观赏植物种群对大蕉、粉蕉、皇帝蕉和巴西蕉的幼苗的致病性。【结果】供试的6个香蕉穿孔线虫观赏植物种群都能明显侵染大蕉、粉蕉和皇帝蕉,并显著抑制大蕉、粉蕉和皇帝蕉的生长;只有2个种群对巴西蕉表现为弱致病,对其生长有一定的抑制。【结论】侵入中国的6个香蕉穿孔线虫观赏植物种群普遍对大蕉、粉蕉和皇帝蕉有明显的致病性,少数种群对巴西蕉有一定的致病作用。

基于GIS的小麦-豌豆间作对麦长管蚜种群空间格局的影响3904-3913

摘要：【目的】通过系统调查小麦-豌豆不同间作模式下麦长管蚜的种群密度,研究麦田生物多样性对麦长管蚜空间分布格局的影响。【方法】利用地理信息系统方法,结合传统空间分布分析方法,分析了Kriging-空间插值图、聚集度指标、Iwao的M＊-m回归模型和泰勒指数回归模型。【结果】2种分析方法均表明：在麦田不同间作模式下,麦长管蚜的空间分布主要为聚集分布;但豌豆与小麦分别以2﹕2、2﹕4、2﹕6、2﹕8行间作模式情况下聚集度有所差异：2﹕2模式〉2﹕6模式〉2﹕4模式〉小麦单作〉2﹕8模式;由基于GIS的Kriging空间插值种群变化模拟图得知：起初麦长管蚜主要分布在麦田的周围,逐步向麦田中部扩散;在麦长管蚜发生的高峰期,形成了许多聚集中心,主要集中在小麦单作和2﹕2模式小区中,且小麦单作的蚜量极显著高于其它间作模式（P〈0.01）。【结论】麦田合理生物多样性可以有效控制麦长管蚜种群的增长,但并不能改变其种群格局的变化趋势。

有害软体动物条华蜗牛（Cathaica fasciola）假死性的研究3914-3921

摘要：【目的】研究条华蜗牛假死习性,探讨体重、温度、光照和取食等因素对假死性的影响。【方法】触碰蜗牛眼触角、唇触角、头部及按压尾部和螺壳,记录各部位从收缩到恢复原状的假死时间,研究蜗牛体重、环境温度、光照强度、饥饿和取食等对假死性的影响。【结果】条华蜗牛假死时间随体重、光照强度和饥饿时间的增加而延长,随温度和取食时间的增加而减少。体重与假死时间呈极显著正相关（P〈0.0001）。三体重组（Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ）各部位假死时间在30～40℃和取食48h分别极显著短于相应10℃和12h的（P〈0.01）。在最低强度的白炽灯光（37.8lx）下,假死时间（除体重组V唇触角外）都极显著短于最高光强（4310lx）的,相同光照强度不同光质对假死性也有一定影响。饥饿72h后假死时间极显著长于12h的。【结论】刺激某些部位,条华蜗牛可表现出假死性,但假死时间与体重、温度、光照强度、取食与否有关。