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中国农业科学 2018年第23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

大豆GmLEA的分离及其在种子活力中的功能分析4397-4408

摘要：【目的】大豆(Glycinemax(L.)Merr.)种子从发育成熟期(R6或R7期)开始具有活力,在此时期容易受到高温高湿胁迫,导致种子活力下降。通过对GmLEA的研究,揭示其高温高湿胁迫下的表达水平以及功能,为一步深入研究GmLEA在参与大豆种子活力形成及响应非生物胁迫等方面奠定基础。【方法】利用Primer Premier5.0软件设计引物,以宁镇1号和湘豆3号叶片的cDNA为模板,分离大豆GmLEA的cDNA序列全长。通过NCBI网站BLAST对GmLEA同源性氨基酸序列进行搜索,使用MEGA6.0和DNAMAN多重比对蛋白质序列,并采用MEGA6.0的N-J算法构建进化树。通过酵母双杂交试验验证GmLEA与GmCDPKSK5在酵母体内的互作。构建亚细胞定位和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)载体,通过基因枪介导法转化烟草叶片分析GmLEA与GmCDPKSK5在烟草叶片细胞内的互作及其编码蛋白的亚细胞定位。利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)对GmLEA的组织特异性表达及其在高温高湿胁迫下的表达进行分析。构建pBI121融合表达载体,通过农杆菌介导法获得3个纯合的T3代过表达拟南芥株系,对高温高湿胁迫下拟南芥的种子活力进行分析。【结果】获得大豆GmLEA的cDNA序列全长,该基因包含一个长1377bp的开放阅读框(ORF);且该基因所编码的蛋白定位在烟草叶片细胞的细胞膜上。酵母双杂交试验与双分子荧光互补(BiFC)试验结果表明,GmLEA与GmCDPKSK5分别在酵母体内与烟草叶片细胞的细胞膜上存在特异性互作。组织特异性分析结果表明,GmLEA主要在宁镇1号和湘豆3号2个品种发育和成熟的种子中表达。在湘豆3号种子发育过程中GmLEA的表达量呈先上升后下降的趋势,在开花后50d达最大值,在宁镇1号种子发育过程中该基因的表达量呈上升的趋势,在开花后60d达到最大值。高温高湿胁迫后,与对照相比,GmLEA在湘豆3号中96h时下调表达,其余时间点均上调�

一个甘蔗Ⅱd类WRKY 转录因子基因的克隆和表达分析4409-4423

摘要：【目的】WRKY是植物特有的一类转录因子,在生理调控和逆境响应过程中有着重要作用。通过分析WRKY转录因子基因在甘蔗生长发育及抗逆境过程中的作用,为甘蔗抗逆分子育种提供优良的基因资源。【方法】从甘蔗转录组数据库中挖掘到一条WRKY基因Unigene序列,并通过RT-PCR扩增得到cDNA全长序列,利用ORFfinder、Smart、ExPaSy、Prabi、NetPhos、Cell-PLOC2.0和DNAMAN6.0软件对该基因序列及其编码蛋白序列进行生物信息学分析,并使用MEGA6.0软件构建系统进化树;构建pCAMBIA1300-WRKY-GFP融合表达载体,通过农杆菌转化本氏烟(Nicotianabenthamiana),确定WRKY蛋白在烟草叶片中的亚细胞定位;利用酵母杂交试验验证WRKY是否具有转录自激活活性;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析WRKY在甘蔗品种ROC22中的组织特异性(根、蔗芽、叶、蔗髓和皮)及其在MeJA(100μmol·L^-1)、SA(5mmol·L^-1)、PEG(25%)、NaCl(250mmol·L^-1)、CuCl2(500mmol·L^-1)和CdCl2(500mmol·L^-1)胁迫条件下表达量的变化。【结果】从甘蔗品种ROC22中克隆获得一个WRKY转录因子基因,命名为ScWRKY6(GenBank登录号为MH393927)。该基因序列全长1289bp,包含1个1059bp的ORF,编码352个氨基酸,并具有45个磷酸化位点;理论等电点为9.73,不稳定指数为50.23,亲水性为-0.579,推测其为碱性不稳定亲水性蛋白。ScWRKY6蛋白具有1个WRKY结构域和1个锌指结构域(CX5CX23HXH),该蛋白氨基酸序列与高粱(Sorghumbicolor)WRKY(XP_002464211.1)的同源性最高,根据系统进化树分析可以推测其属于WRKY家族Ⅱd亚类。亚细胞定位结果显示,ScWRKY6::GFP融合蛋白定位在细胞核上。酵母转录激活验证试验显示,ScWRKY6蛋白不具有转录自激活活性。qRT-PCR分析表明,ScWRKY6在甘蔗中为组成型表达,其表达量由大到小依次为蔗芽、叶、根、皮和蔗髓,其中蔗芽、叶和根的表达量分别为蔗髓的2.05、1.55和1.37倍。ScWRKY6在NaCl、PEG、MeJA、�

中国农业科学杂志耕作栽培·生理生化·农业信息技术

Cd胁迫水培试验下水稻糙米Cd累积的关键生育时期4424-4433

摘要：【目的】探究水稻不同生育时期Cd胁迫对水稻成熟期糙米Cd累积的影响,明确糙米Cd累积关键生育时期,以期适时采取阻控措施降低糙米Cd含量,为水稻安全生产提供理论参考。【方法】以水稻品种湘晚籼13号(晚稻品种)为研究对象,采用水培试验,共设计7个添加外源Cd处理,即CG(全生育时期Cd胁迫,102d)、TS(分蘖期Cd胁迫,15d)、JS(拔节期Cd胁迫,15d)、BS(孕穗期Cd胁迫,21d)、FS(灌浆期Cd胁迫,18d)、DS(腊熟期Cd胁迫,15d)、MS(成熟期Cd胁迫,18d),以全生育时期无Cd胁迫作为空白对照(CK),每个处理重复3次。各处理外源Cd胁迫浓度相同,均为20μg·L-1。水培试验于2017年7月23日开始,在湖南省长沙市中南林业科技大学水稻试验基地进行。2017年11月19日,水稻成熟后,整株采集水稻,测定指标为不同生育时期Cd胁迫下水稻农艺性状(株高、分蘖数和各部位生物量)和水稻各部位(根、茎、叶、穗、谷壳和糙米)Cd含量,计算水稻各部位Cd累积量以及不同生育时期Cd累积对成熟期糙米Cd累积的相对贡献率。【结果】不同生育时期Cd胁迫对水稻株高、分蘖数以及各部位生物量没有显著影响。灌浆期Cd胁迫下,水稻成熟期糙米Cd含量最高,为1.05mg·kg^-1,显著高于水稻成熟期(0.57mg·kg^-1)、孕穗期(0.52mg·kg^-1)、腊熟期(0.38mg·kg^-1)、拔节期(0.31mg·kg^-1)和分蘖期(0.17mg·kg^-1)Cd胁迫下糙米Cd含量。各生育时期Cd胁迫下水稻成熟期糙米Cd累积量范围为0.18—1.56μg/株,糙米Cd累积量大小顺序为:全生育时期Cd胁迫>灌浆期Cd胁迫>成熟期Cd胁迫>孕穗期Cd胁迫>拔节期Cd胁迫>分蘖期Cd胁迫。孕穗期、灌浆期和成熟期是水稻糙米Cd累积的关键生育时期,对成熟期糙米Cd累积相对贡献率分别为19.7%、39.3%和22.6%,而分蘖期、拔节期和腊熟期的Cd累积对成熟期糙米Cd累积相对贡献较小,贡献率分别为2.4%、4.2%和11.9%。除全生育时期Cd胁迫外,水稻根�

拔节期和孕穗期低温处理对小麦叶片光合及叶绿素荧光特性的影响4434-4448

摘要：[目的]研究自然温度日变化模式下低温处理对小麦光合及荧光特性的影响.[方法]以温度敏感性不同的2个小麦品种扬麦16和徐麦30为材料,于拔节期和孕穗期在全自动人工气候室中进行4个低温水平和3个低温持续时间的处理,于低温处理期间及低温处理结束后7d内每天测定小麦第一张全展叶的光合和荧光参数.[结果]低温处理期间,扬麦1 6和徐麦30叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)均随温度的降低而下降.拔节期低温处理期间,叶片Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP随低温持续时间的延长呈先降低后升高的趋势,而孕穗期低温处理期间,则随低温持续时间的延长呈下降趋势.低温处理结束后,除孕穗期T4(Tmin/Tmax/Tavg,-6℃/4℃/-1℃)处理外,其他处理的叶片Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和非光化学猝灭系数(NPQ)均可恢复到正常水平.低温胁迫下,相对Pn与相对Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP呈显著的正相关关系,而与相对NPQ呈显著的负相关关系,且相对Pn与相对ΦPSⅡ、qP的相关性要高于相对Fv/Fm和相对NPQ.[结论]低温主要通过降低叶片ΦPSⅡ和qP,引起小麦叶片光合速率下降,进而降低小麦干物质积累,最终导致产量下降.

中国农业科学杂志植物保护

红铃虫性信息素合成激活肽基因克隆、序列特征及在不同发育阶段的表达分析4449-4458

摘要：【目的】克隆红铃虫(Pectinophora gossypiella)性信息素合成激活肽(pheromone biosynthesis activating neuropeptide,PBAN)基因,分析其序列特征,阐明该基因在红铃虫不同发育阶段中的表达规律,以及与交配行为、棉花挥发物间的调控关系,为进一步揭示红铃虫性信息素合成释放机制提供科学依据。【方法】利用RACE技术克隆红铃虫性信息素合成激活肽基因PgosPBAN的全长cDNA序列,应用DNAMAN6.0对其进行序列分析,利用Protparam、Chou&Fasman等在线分析软件进行蛋白二级结构预测和生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测PgosPBAN在红铃虫不同发育阶段的表达规律,分析交配行为和棉花挥发物对PgosPBAN表达水平的影响。【结果】获得了PgosPBAN全长cDNA序列,GenBank登录号为KY987647,该基因cDNA全长1461bp,其开放阅读框(ORF)为618bp,编码205个氨基酸,5′端非编码区长121bp,3′端非编码区长722bp;PgosPBAN编码的氨基酸序列包含了滞育激素、α神经肽、β神经肽、PBAN和γ神经肽5种神经肽,N端还含有一个23氨基酸的信号肽;预测该蛋白分子量为2.41kD,等电点为9.25;同源性及系统进化树分析发现,PgosPBAN与15种鳞翅目昆虫的PBAN位于同一分支,其中与PgosPBAN进化关系最近的是二化螟(Chilosuppressalis)的PBAN(GenBank登录号:ALM30314.1),表明这两个基因可能有共同的祖先基因;PgosPBAN在红铃虫不同发育阶段存在明显的表达特异性,以成虫期的表达量较高,幼虫期次之,蛹期最低;PgosPBAN在红铃虫雌、雄成虫体内均有表达,且1—5d内雄性成虫PgosPBAN表达量显著高于雌性成虫;交配后1—3d的红铃虫体内PgosPBAN表达水平显著高于处女蛾;暴露于棉花挥发物1—5d雄成虫PgosPBAN表达水平未受到显著影响,而1、8d雌成虫及8d雄成虫PgosPBAN表达水平均显著低于对照。【结论】明确了PgosPBAN的核苷酸、氨基酸序列特征,分析了该蛋白的二级结构特征。

助剂对静电喷雾液剂电导率及沉积量的影响4459-4469

摘要：【目的】优化静电喷雾液剂配方,研究助剂对静电喷雾液剂电导率及沉积量的影响,探寻二者之间的关系,为降低农药使用量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用新型环保溶剂HDBE和NCC,以二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮和异佛尔酮作为助溶剂,设定助溶剂用量分别为0、3%、5%、7%和10%,以传统溶剂S200#作为对照。根据静电喷雾液剂质量技术指标对不同配方进行筛选。分析助剂种类及用量的变化对阿维菌素和呋虫胺两种静电喷雾液剂电导率的影响。同时,在施药前测定靶标叶面积,施药后用丙酮反复冲洗、过滤、旋蒸、定容,最后采用高效液相色谱(HPLC)测定靶标叶片上农药有效成分的沉积量,探究助剂种类和用量对黄瓜和番茄叶片正、背面沉积量的影响,分析制剂电导率与沉积量之间的关系,评价静电喷雾包抄效应。【结果】筛选出6个符合质量技术指标要求的环保型静电喷雾液剂配方;制剂电导率并非各组分电导率的加权平均数,而是各组分相互作用的结果;对于极性不同的农药有效成分配制的静电喷雾液剂,助剂种类和用量的改变对电导率和沉积量的影响趋势相同。当有效成分为非极性农药阿维菌素时,其对制剂整体电导率几乎无影响,而当采用极性较大的农药呋虫胺时,制剂整体的电导率得到显著提高,在相同助剂条件下,高出阿维菌素制剂近百倍。当溶剂为HDBE时,电导率较小,电导率和沉积量随助溶剂质量分数的提高增幅较大,差异显著。当溶剂为NCC时,由于其本身电导率较大,二者随助溶剂用量的提高增幅较小,不同配方之间的电导率差异减小。当助溶剂同为二甲亚砜时,由HDBE、NCC作为溶剂制备的静电喷雾液剂电导率及沉积量较传统溶剂S200#均显著增加,其中电导率高出5倍以上,沉积量高出1.5倍以上;静电喷雾液剂在黄瓜叶片正、背面的沉积量均大于番

中国农业科学杂志土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

面向自愿减排碳交易的生物质炭基肥固碳减排计量方法研究4470-4484

摘要：【目的】秸秆热解炭化-生物质炭基肥-生态农业产业体系正在中国兴起。炭基肥通过替代化肥产生可观的温室气体减排量并显著增加土壤有机碳库,其规模化发展具有参与我国正在实施的自愿减排碳交易项目的明显潜力。本研究探讨构建生物质炭基肥项目固碳减排计量方法,为其大规模农业应用参与自愿减排碳交易提供科学依据和方法学支撑。【方法】根据自愿减排项目固碳减排计量方法学和农田固碳减排计量的逻辑框架,基于秸秆炭基肥项目发展的实地调查、已有炭基肥试验的固碳减排案例监测及文献统计,并参考已备案的农业减排方法学,从项目合格性、基准线确定、边界选择、关键排放源和土壤碳库确定、系统泄漏到净碳汇计量方法等方面探讨开发炭基肥项目固碳减排计量方法学,以分析炭基肥项目进行碳交易的可行性。【结果】秸秆炭基肥项目计量方法学的基准线情景为农田常规施肥管理,但需针对不同农田经营模式而确定项目边界(例如分散农民为经营主体的田块模式和工厂-农田的集约化企业运营模式),分别考虑农田氧化亚氮和甲烷的排放和土壤有机碳库来审视项目的关键排放源和碳库,考虑项目的泄漏可能包括农民运输炭基肥导致的额外排放或原有秸秆利用方式发生改变导致的额外排放。农作物炭基肥案例分析表明:以农民为主体的炭基肥项目,单个生长季的冬小麦或水稻生产可分别产生1440和282kgCO2-eq·hm-2的减排量;而“工厂-农田”集约化模式中,在未对炭基肥生产工艺进行优化的条件下(副产物未被循环利用),炭基肥生产过程带来的温室气体排放将抵消部分炭基肥应用的农田碳汇量;如对优化炭基肥生产工艺后,单个生长季的冬小麦和水稻生产可分别产生1479和340kgCO2-eq·hm-2的净碳汇量。【结论】构建了一套用于量化炭基肥项目净碳�

不同秸秆生物炭对贵州黄壤细菌群落的影响4485-4495

摘要：【目的】表征不同生物炭处理的黄壤细菌群落结构特征和组成差异,探讨引起黄壤细菌群落变化的主控环境因子,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化得到的生物炭为添加材料,以贵州省地带性黄壤为供试土壤,通过室内培育试验,采用高通量测序(IlluminaHiSeq)技术,研究不同生物炭处理的黄壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与环境因子进行相关性分析和因子分析。试验共设4个处理:对照(CK)、添加玉米秸秆生物炭(BC1)、水稻秸秆生物炭(BC2)和油菜秸秆生物炭(BC3)。【结果】细菌16SrRNA基因拷贝数与土壤全氮、pH和全碳呈极显著或显著正相关关系(r分别为0.78**、0.62*和0.66*)。施用生物炭增加了细菌门和纲水平上的优势菌群的丰富度和多样性,且与pH和C/N具有较强的正相关性。Actinobacteria(放线菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)和Chloroflexi(绿弯菌门)为黄壤的3大优势菌门,占所有菌门的68.5%。因子分析显示,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和阳离子交换量(CEC)总共解释了80.8%的群落变化,成为黄壤细菌群落结构变化的主控环境因子,贡献率依次为:土壤C/N>pH>有效磷>全氮>CEC。【结论】生物炭改变了细菌的群落构成和化学性质,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和CEC对细菌群落结构变化贡献较大,其中全氮和pH是提高土壤细菌群落多样性和丰富度的主控环境因子。

湖南不同季别稻作系统的生态能值分析4496-4513

中国农业科学杂志园艺

苹果MdWRKY18和MdWRKY40参与盐胁迫途径分子机理研究4514-4521

摘要：【目的】研究苹果WRKY转录因子MdWRKY18和MdWRKY40蛋白结构、表达水平及在盐胁迫中的功能,为进一步完善盐胁迫分子机理的研究提供参考。【方法】以‘红脆2号’苹果为试材,克隆MdWRKY18和MdWRKY40,对其蛋白结构进行分析;采用qRT-PCR测定该基因在盐胁迫条件下的表达水平,并通过GUS染色分析它们启动子活性,利用酵母双杂分析其互作关系,并通过转基因验证其功能。【结果】蛋白结构分析表明MdWRKY18和MdWRKY40均含有一个WRKY、Cx5C以及HxH结构域;MdWRKY18和MdWRKY40表达水平和启动子活性受150mmol·L^-1NaCl诱导,酵母双杂交试验表明,MdWRKY18和MdWRKY40能够和自身互作形成同源二聚体,且MdWRKY18也能和MdWRKY40互作形成异源二聚体;在‘王林’愈伤中分别过表达MdWRKY18和MdWRKY40时,能够促进MdSOS1和MdNHX1的表达,并提高‘王林’愈伤在盐胁迫处理下的生长量,在‘王林’愈伤中共表达MdWRKY18和MdWRKY40时,同样能够促进MdSOS1和MdNHX1的表达,但对提高‘王林’愈伤的生长量要高于分别过表达MdWRKY18和MdWRKY40。【结论】苹果MdWRKY18和MdWRKY40受盐胁迫的诱导,可以形成同源或异源二聚体,并增强‘王林’愈伤对盐胁迫的耐性。

葡萄KEA家族基因的克隆、鉴定及表达分析4522-4534

摘要：【目的】从葡萄中克隆并鉴定KEA家族基因,在转录水平探索其组织特异性表达特征及对缺钾、脱落酸(ABA)、氯化钠(NaCl)与山梨糖醇(sorbitol)等胁迫的响应情况,明确主效基因。【方法】通过同源克隆法,在葡萄基因组中筛选并鉴定KEA家族基因;利用MEGA7.0软件中的邻接法建立9种不同植物(葡萄、拟南芥、水稻、玉米、高粱、短柄草、白杨、梨和苹果)KEA家族成员的系统进化树;借助多种生物信息学软件分析葡萄KEA家族基因及其编码蛋白的详细特征;检索EST数据库,分析葡萄KEA家族基因的表达谱;利用实时荧光定量PCR分析KEA家族基因在葡萄不同组织部位的表达模式及对缺钾、ABA、NaCl与sorbitol等胁迫的响应情况,明确主效基因。【结果】在葡萄基因组中检索并克隆获得4个KEA家族基因,命名为VvKEA1—VvKEA4,均含有典型的K/H交换结构域(K/Hexchangerdomain)和TrkA-Ndomain功能结构域,属于典型的植物K^+/H^+逆向转运体;9种不同植物的KEA家族蛋白在氨基酸水平具有33.10%的一致性,并可分为2个亚族(GroupⅠ和GroupⅡ),其中,葡萄VvKEA1和VvKEA2属于GroupⅠ,均含有7个Motif基序,而VvKEA3和VvKEA4属于GroupⅡ,只含有4个Motif基序;系统进化树表明葡萄VvKEA1、VvKEA2和VvKEA4成员分别与拟南芥AtKEA2、AtKEA3和AtKEA5紧密聚在一起,而葡萄VvKEA3则与梨PbrKEA5和苹果MdoKEA7紧密聚在一起,水稻、玉米、高粱和短柄草4种禾本科植物KEA家族成员更倾向于聚在一起,而木本植物白杨、苹果、梨KEA家族成员紧密聚在一起;葡萄KEA家族蛋白拥有相似的三级结构,主要定位于细胞质膜,均含有12—13个跨膜区,均为稳定蛋白,等电点pI均小于7.00,且只有VvKEA3具有信号肽;在葡萄VvKEA启动子区域鉴定到至少15种的顺式作用元件,主要包括胁迫响应、营养和发育、激素响应、昼夜规律等不同生命活动相关的调控元件;EST表达谱结果表明葡萄KEA家族基因�

中国农业科学杂志食品科学与工程

基于BP 神经网络和遗传算法的库尔勒香梨挥发性物质萃取条件的优化4535-4547

中国农业科学杂志畜牧·兽医·资源昆虫

黄花蒿提取物对奶牛瘤胃发酵指标的影响4548-4555

温度和相对湿度对山羊生长性能和血液指标的影响4556-4574

意大利蜜蜂工蜂中肠发育过程中的差异表达环状RNA及其调控网络分析4575-4590