过刊目录

  • 2020年, 43卷, 第5期
    刊出日期:2020-09-30
      

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  • 崔钟池1,武文月1,王婉晴1,胡铁猛1,王海燕1,刘大群1.2
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    为了探索小麦抗叶锈病基因 Lr19 抗叶锈病的分子机理,并筛选参与其抗病性防御反应的相关基因,本研究对接种小麦叶锈菌生理小种 PHNT 及其 EMS 突变体后的小麦材料‘TcLr19’进行转录组测序及分析。 与亲和互作反应相对比,在非亲和互作反应中筛选到 2 114 个差异表达基因,其中上调差异表达基因 1 189 个, 下调差异表达基因 925 个。对 1 189 个上调差异表达基因进行 GO 功能分析,部分差异表达基因被注释为在 真菌的防御反应中发挥抗病功能;KEGG 分析表明,一些与抗病相关的差异表达基因被富集到了过氧化物酶、 氨基糖 / 核苷酸糖代谢和角质生物合成信号通路。同时,发现一些与 Lr19 同在 7D 染色体上的基因受叶锈菌 诱导表达,并在非亲和互作反应中特异性表达。总之,本研究初步明确了参与 Lr19 抗叶锈病防御反应过程中 抗病相关基因的种类以及抗病代谢通路,为探索 Lr19 的抗叶锈病机制提供了理论基础。
  • 马自飞1,宋文腾1,史美华1,白菁华1,路文静1,肖 凯2
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    渗透胁迫逆境限制植株生长和发育,增强作物渗透胁迫抵御功能有助于实现作物高产优质目标。本研究以应答渗透逆境小麦NF-YC 家族转录因子基因 TaNF-YC1 为基础,旨在阐明该基因在介导烟草植株抵御干旱 和盐分逆境中的功能。系统进化分析表明,TaNF-YC1 与部分植物种属 NF-Y 家族成员在核苷酸序列组成上高度相似。干旱和盐分胁迫处理下 TaNF-YC1 的转录水平均明显上调,且逆境诱导增多的该基因转录本在正常恢 复处理下不断减少。通过检测农杆菌介导烟草叶片转化的融合蛋白信号特征,表明 TaNF-YC1 蛋白经内质网分选后定位于细胞核内。与野生型相比,干旱和盐分处理下,正义表达 TaNF-YC1 烟草转基因植株长势改善、干重增加、光合碳同化能力增强;与此相反,反义表达烟草转基因植株渗透胁迫处理下的植株长势变差、干重降低、光合能力减弱。干旱处理下,正、反义转基因植株叶片气孔关闭速率分别呈加快和缓慢特征。本研究发现,TaNF-YC1 对渗透逆境产生明显应答,通过调控气孔关闭影响渗透胁迫下植株光合和物质生产能力,在介导植株抵御渗透胁迫逆境中发挥重要功能。
  • 陈现朝,张立平,秦志列,廖祥政,孙 辉,张风廷,赵昌平
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    为了解二系杂交小麦亲本材料光周期、春化和矮秆基因的组成和分布。本研究以 245 份二系杂交小麦亲本为材料,采用 KASP 标记对其光周期、春化和矮秆基因型进行鉴定。结果表明:供试材料有 3 种光周期基因型,即 PPd-A1b、PPd-D1b 和 PPd-B1b,其中 PPd-A1b 和 PPd-D1b 在恢复系与不育系中的频率均为100%,PPd-B1b 在恢复系与不育系中的频率分别为 87.98% 和 91.67%。供试材料的春化基因型是 vrn-A1,在恢复系与不育系中的频率分别为 98.71% 和 100%。恢复系主要含 2 种矮秆基因型,即 Rht-B1a 和 RhtD1a,其频率分别为 98.28% 和 94.42%,而不育系主要含 Rht-B1a 和 Rht-D1b 2 种矮秆基因型,其频率分别为 66.67% 和 100%。本研究为杂交小麦适应性遗传改良提供重要的参考;此外,利用标记鉴定并筛选含有优异等位基因遗传材料,有助于提高二系杂交小麦育种效率。
  • 马宇馨 1,杜璇玥 1,李肖慧 1,任 莹 1,张林旺 3,邢继红 1,2,张 康 1,2,董金皋 1,2
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    组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyltransferases,HATs)催化组蛋白乙酰化,通过调节组蛋白乙酰化状态 影响染色质的结构,进而影响基因的转录,在植物的生长、发育和胁迫反应过程中发挥重要的调控作用。目前 有关玉米 HATs 家族基因的系统研究尚未见报道。本研究利用生物信息学方法,对玉米 HATs 家族基因进行系 统进化分析、保守结构域分析、组织表达特性分析以及生物和非生物胁迫下的表达规律分析。结果发现,玉米 HATs 家族基因可以分为 GANT、MYST 和 CBP 3 个亚家族,均包含多个保守的结构域,在不同组织和生物 / 非 生物胁迫过程中表达水平呈现明显的不同。利用 Real-time PCR 技术,检测 HATs 家族基因在激素处理玉米后 的表达水平,发现该家族成员在茉莉酸和水杨酸处理后表现出不同的表达规律。这些结果表明玉米 HATs 家族 基因在玉米生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程发挥重要的作用,为阐明玉米 HATs 家族基因的功能及其 调控机制奠定了基础。
  • 周 帆1,米淑玲2,张晓燕1,藏金萍1,张 康1,邢继红1,董金皋1
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    BASIC PENTACYSTEINE(BPC)基因家族是植物特异性的转录因子家族,在基因转录调控过程中发挥重要的作用。为探究玉米 BPC 家族基因的功能及其调控机制,本研究利用生物信息学技术,对玉米BPC家族基因进行系统进化分析、基因结构分析、保守结构域分析、组织表达特性分析以及在玉米抵抗非生物胁迫过程中的表达规律分析。结果发现,玉米的 4 个 BPC 家族基因均含有保守的 GAGA 结合结构域,具有明显的组织表达特性,在热、冷、盐、UV 和干旱胁迫下呈现不同的表达规律。利用 Real-time PCR 技术,检测玉米 BPC 家族基因在不同激素处理后表达水平,发现 4 个 BPC 家族基因在水杨酸、茉莉酸、乙烯利处理后的表达水平均发生明显的变化。结果表明 BPC 家族基因在玉米生长发育以及抵抗非生物胁迫过程中发挥重要作用,为阐明玉米 BPC 家族基因的功能及其调控机制奠定了基础。
  • 左学丽1,李旭青1,杨海宁2,杨燕萍1,魏 莱1,曾丽倩1,车永和1
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    冰草属(Agropyron)植物是小麦遗传改良的重要三级基因源,也是具有重要经济价值的牧草作物。为了更好地对冰草属植物种质进行鉴定和利用,本研究对冰草属 2 个典型二倍体物种蒙古冰草(A.mongolicum Keng)和冰草(A.cristatum L.)及其种间杂种 F2 代材料进行了核型分析。结果表明:研究采用的 5 个材料 均为二倍体,染色体数目均为 14 条。父本冰草 Z1842 核型公式为 2n=2x=10m+4sm,母本蒙古冰草 Z2098 为 2n=2x=8m+6sm,杂种 F2-19 为 2n=2x=14m,杂种 F2-69 为 2n=2x=14sm,杂种 F2-94 为 2n=2x=6m+8sm。 冰草和蒙古冰草及其杂种 F2-19 的核不对称系数分别为 61.70%、62.10% 和 59.27%,均为“1A”型。杂种 F2-69 与 F2-94 的核不对称系数分别为 64.90% 和 64.51%,均为“2A”型。通过研究发现冰草属 2 个典型二 倍体物种冰草和蒙古冰草及其种间杂种后代材料核型均属于基本对称类型,但在染色体构成上存在着丰富的 多态性。研究对冰草属植物的遗传多样性和系统演化及小麦等相关植物育种提供了一定的理论依据。
  • 吕建珍
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    谷子是我国干旱半干旱地区主栽的禾本科粮食作物,栽培驯化历史悠久。我国是谷子的起源中心,具 有丰富的种质资源。种质资源是生物学研究和育种改良的重要基础。国内外学者针对不同地理来源的谷子资 源进行了遗传多样性研究,取得了丰硕的研究成果。本文从谷子表型性状多样性、品质性状多样性、基于染色体与生化标记以及基于分子标记揭示的 DNA 水平的分子遗传多样性 4 个方面分析和评述了不同类型谷子种质资源遗传多样的研究进展。以期为谷子遗传多样全面系统研究提供参考,同时为未来谷子种质资源的育种及综合利用提供可参考的信息。

  • 杜 崴,李 森,公菲菲,刘 娟,高 阳,熊 雄,王金耀,亢秀萍
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    开花节律对黄花菜采收时间、品质和产量具有重要意义。本研究以‘大同黄花’(Hemerocallis citrina cv. ‘DatongHuanghua’)为材料,分析了不同光周期对黄花菜开花节律及花蕾碳水化合物含量的影响,同时根据前期黄花菜和萱草花器官转录组测序分析结果筛选出 1 个与光周期开花调控相关的 CONSTANS-like(COL)基因,研究了该基因在不同光周期条件下开花过程中的表达特性。结果表明:光周期对于开花节律具有显著影响,黄花菜花蕾为光响应的重要部位;不同光周期条件下,开花前碳水化合物含量均高于开花后。使用 PCR 法克隆得到 COL14基因完整编码序列,编码 473 个氨基酸,该基因所编码的蛋白具有 2 个 B-box 结构域和 1 个 CCT 结构域;除昼/夜 10/14 h 处理外,COL14 基因在其它不同光周期处理的花蕾中表达模式相近,均在光暗交替时期呈现出高表达,说明该基因的表达具有明显的时间差异性和生物钟调节特性。本研究初步阐明光周期对黄花菜开花生物钟的潜在调控机制,对调控黄花菜开花节律、延长采收期具有重要意义。
  • 郭 娇,刘 巧,郭艳杰,张丽娟,李博文
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    采用田间小区试验,研究双氰胺(DCD)、3,4- 二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、伴能(Nitrapyrin, NP)3 种不同硝化抑制剂对冷棚芹菜氮素吸收、产量品质以及土壤硝态氮累积的影响。结果表明:氮肥与硝化抑制剂配施不仅能在一定程度上促进芹菜株高增长,降低芹菜植株硝酸盐累积,提高产量与改善品质,同时提高氮素利用率,减少土壤硝酸盐含量。氮肥与硝化抑制剂配施可使芹菜的产量和株高的增长率分别增加 2.75% ~ 4.24%、4.98% ~ 5.16%;使芹菜氮素利用率提高到 14.85% ~ 22.38%;与常规处理相比,减氮配施硝化抑制剂可使土壤中硝态氮累积量降低 43.94% ~ 72.89%,同时使芹菜植株中硝酸盐含量分别降低11.29% ~ 13.01%(茎)、33.67% ~ 46.62%(叶),并能显著提高芹菜体内可溶性糖、可溶性蛋白、维生素 C 和纤维素含量。综合比较可知,氮肥与 DCD 配施在提高氮肥利用率,降低土壤硝态氮累积以及提高芹菜产量及品质方面的综合效果较佳。
  • 陈奇乐,李 智,李瑾璞,张美丽,张 利,王树涛
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    以张北坝上典型羊草(Leymus chinensis)退化草地为研究对象,采用“3414”正交试验设计,设置氮磷钾 3 因素 4 水平的施肥试验,研究施肥梯度与施肥类型对坝上草地生产力、群落特征、物种丰富度与多样性的影响。结果表明:氮、磷、钾 3 种肥料对草地地上生物量的影响由大到小依次为氮肥、磷肥、钾肥,随施肥量的增加草地生物量均呈现先增后减的趋势,氮磷钾肥施用量均为中等水平(N2P2K2)时草地地上生物量达到最佳为 289.43 g/m2 ;氮、磷肥可显著提高草地植被密度,而钾肥对植被密度影响不显著,施肥处理N2P2K2 草地草群密度达到最高为 748.67 株 /m2 ;氮肥同样促进草地植被盖度增大,而磷、钾肥对植被盖度影响不显著,施肥处理 N3P2K2 草地盖度达到最高为 80.00%;随氮磷钾配施量的增加草地植被多样性 Simpson指数、Shannon-Wiener 指数、Pielou 指数均有所降低,而物种丰富度指数变化不明显。
  • 刘 洁,高宝嘉
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    为探究 BtCry1Ac 毒 蛋 白 对 杨 扇 舟 蛾(Clostera anachoreta) 中 肠 的 作 用 及 其 机 制, 本 研 究通过BtCry1Ac 原毒素对杨扇舟蛾幼虫进行胁迫,测定毒素对幼虫的 LC50,并观察杨扇舟蛾中肠细胞的电镜结构。 结果表明,幼虫取食 Bt 毒素 2 h 后,中肠微绒毛即出现断裂脱落情况;内质网肿胀排列不规则;线粒体变形;细胞核染色质发生固缩,随着胁迫时间的延长,中肠结构发生严重病变。研究还发现,其中肠细胞内观察到自噬体和吞噬体等结构,说明 Bt 的胁迫可能引起中肠细胞的自噬反应。
  • 李晓天1,任 达1,高 卫1,孙素素1,陈 来1,刘东晓2,张金林1
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    本研究设计合成了 8 个邻苯二甲酰亚胺类衍生物,并分析了其杀菌活性。所合成的化合物结构均经氢谱、碳谱和高分辨质谱验证,并培养得到化合物 3a 的单晶,进一步验证了本试验所合成化合物的结构。利用生长速率法对目标化合物进行离体杀菌活性评价,在 50 mg/L 条件下,化合物 3e 对禾谷丝核病菌的抑制率达 55%,显著优于阳性对照啶酰菌胺。
  • 张 博 1,陈立功 1,2,武 华 1,阴雅洁 1,孟利佳 1,郭康康 1,侯绍华 3,董世山 1,2
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    为了快速、准确检测新型鸭呼肠孤病毒(Novel duck reovirus,NDRV),本试验采用 NDRVσB 基因的序列保守区,设计特异性引物和 TaqMan 探针,经优化反应条件,建立了 NDRV 实时荧光定量 RT-PCR 检测方法标准曲线,并进行特异性试验、敏感性试验、重复性试验和临床样品检测试验。结果表明:所建立的 TaqMan 荧光定量 RT-PCR 检测方法标准曲线方程为 y=-3.354x+44.818,扩增效率为 98.7%,标准曲线的相关系数为 0.999;该方法可以特异性检测 NDRV,但对 MDRV、ARV、TMUV、DHAV 均无反应信号;该方法检测质粒标准品最低检测浓度为 10 拷贝 /μL,是普通 PCR 方法检测敏感性的 1 000 倍;该方法的组内与组间变异系数均小于 2%;用该方法检测临床样品,结果显示 NDRV 阳性率为 45%,而常规 RT-PCR 阳性率为33%,比常规 RT-PCR 敏感。说明本研究建立的 TaqMan 荧光定量 RT-PCR 检测方法可为 NDRV 的监测和早期诊断提供可靠的技术支撑。
  • 李 蕊,马玉忠,李睿文,汪恩强
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    为查明保定市奶牛子宫内膜炎主要致病菌,进而筛选敏感性药物,从保定市 6 个区县 14 个奶牛场中选取76 头子宫内膜炎奶牛,无菌收集子宫分泌物样本,进行细菌分离鉴定和药敏试验。结果表明保定市奶牛子宫内膜炎主要病原菌为金黄色葡萄球菌、链球菌和大肠埃希菌;单一致病菌感染率为 18.4%,多致病菌混合感染率为 77.6%;诺氟沙星、氟苯尼考、新霉素、头孢西丁、头孢噻肟对主要致病菌高度敏感。
  • 史振霄 1,2,郭若妍 1,高 爽 1,杨子怡 1,饶伟丽 1,淑 英 1,王 媛 2,张志胜 1
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    以道寒杂交羊和小尾寒羊为研究对象,测定了小尾寒羊公羊、小尾寒羊母羊、道寒杂交羊公羊宰后 不同时间背最长肌的保水性(包括滴水和蒸煮损失)、pH、肉色和质构(包括硬度、弹性、内聚性、黏附 性和咀嚼性)。结果表明:品种对道寒杂交羊公羊和小尾寒羊公羊宰后的蒸煮损失和黄度值 b* 值影响显著 (P<0.05),对其他指标影响均不显著。宰后 72 h 时小尾寒羊公羊肉蒸煮损失显著高于杂交羊公羊肉蒸煮损失(P<0.05),宰后 6 h 小尾寒羊公羊肉的黄度值 b* 值显著高于杂交羊公羊肉 b* 值(P<0.05)。性别 对小尾寒羊肉亮度值 L* 值影响显著(P<0.05),对其他指标影响均不显著;宰后时间除对杂交羊公羊、小尾寒羊公羊和母羊肉内聚性影响不显著外,对其他指标影响均显著,道寒杂交公羊生鲜肉的保水性和颜色在宰后一定时间优于小尾寒羊公羊。综上所述,引起道寒杂交羊和小尾寒羊肉品质差异的因素由大到小依次为宰后时间、品种、性别。
  • 石金杉,齐浩凯,孙富才,赵建国,赵晓顺,马志凯,李建昌,郝建军,马跃进
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    为了实现1次施肥满足小麦玉米不同生育期的养分需求、提高肥料利用率、防止肥料堵塞,设计了1种具有疏肥机构的分层施肥铲。对施肥装置倾角 γ、施肥片长度 L 和疏肥机构往返频率 f 进行了仿真分析,优化了分层施肥铲结构,并进行了室内及田间试验。结果表明,当施肥装置安装角度 γ 为 30°,中层施肥片长度 L1 为 14 mm、下层施肥片长度 L2 为 29 mm、疏肥机构往返频率 f 为 1 Hz 时,上、中、下、底层施肥量之比为 23.3∶23.8∶31.2∶21.7,施肥比例分布满足作物生长需求。与仿真试验相比,室内台架试验相对误差在5% 以内,变异系数在 10% 以内,田间试验变异系数在 9% 以内。
  • 赵晓顺,于凤超,赵达卫,于华丽
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    针对机械式玉米排种器适应性差、伤种率高、充种性能较差和不适宜高速作业等缺点,设计了 1 套气吸式玉米精量排种器。基于 JPS-12 排种器试验台进行了排种器性能试验研究,分析了作业速度、投种高度、负压值对排种器性能的影响,试验结果表明最佳排种作业速度为 9 km/h,最佳投种高度为 80 mm,最佳负压值为 -3.5 kPa,排种器在高速作业时播种性能良好,满足播种机高速作业要求。并对播种机整机进行了田间试验,试验结果符合(JB/T 10293—2013)《单粒(精密)播种机技术条件》中的粒距合格指数、重播指数、漏播指数、合格粒距变异系数等性能指标的要求。
  • 宋云亮 1,王家忠 1,张建伟 2
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    为构建基于物联网和大数据的地下水污染智能监测预警平台,采样是基础环节,它决定地下水污染监测的代表性和准确性。针对京津冀单口井 100 m 以浅的地下水精准采样,采用低扰动、少流量、分层采样技术,设计了 1 种基于 STM32 的智能型分层采样器。该采样器由水位监测探头、封隔器、多参数传感器、STM32、螺杆泵、电磁阀和变频器等部分组成。采用基于电导率和温度稳定性判断的水样真值判定方法,保证井孔滞水的排除以获取新鲜地下水。以变频器的频率为控制参数,以螺杆泵流量和水样稳定时间为评判标准进行试验研究。结果表明,采样器能够实现不同水位地下水,在不同流量下的洗井和低流速采样,水位监测探头的数据采集满足国标要求,控制仪运行稳定,实现了全流程自动检测。
  • 李鑫安 1,谭鹤群 1,2,艾正茂 1
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    为满足畜禽舍对氨气、二氧化碳等有害气体浓度持续监测的需求,本研究设计了 1 种基于 PLC 控制的畜 禽舍多路气体采集系统,系统由 PLC、分组电磁阀、传感器、真空泵以及管路组成,可实现畜禽舍多点气体的自动采集、手动采集和标定采集功能。为减少待测气体在管路的滞后时间,该系统采用旁通回路与分析回路同步工作方式,单路采集用时 50 s。采用长度为 1、10、20 m 的采集管路,对二氧化碳和氨气分别进行了检测误差试验,二氧化碳的检测误差依次为 0.42%、0.78% 和 1.03%,氨气的检测误差依次为 1.19%、3.67% 和 7.11%。这表明,气体检测误差随采集管路的延长而增大,采集管路最大长度以不超过 20 m 为宜。该系统采集装置结构紧凑,运行稳定,系统操作简单,搭配可调谐吸收光谱(TDLAS)气体检测装置或气体分析仪可实现对畜禽舍内多区域、持续的气体浓度在线监测,为分析畜禽舍环境因子变化规律与调控畜舍环境提供科学依据。
  • 李 昀 1,吴华瑞 2,3,4,李奇峰 2,3,顾静秋 2,3,4,李庆学 2,3,4,韩 笑 2,3,4
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    科研创新成果评价是系统性衡量项目完成质量的重要步骤,它为科研人员激励制度制定、科研资源合理配置提供了重要参考。科研项目投入和产出是实质性的,属于科研绩效评估的定量标准,能够使成果评价更加科学客观。考虑到目前科研单位通常利用协同办公平台管理项目科研成果,在此基础上研究了针对农业领域的量化的科研创新成果评价指标体系。在 1 种改进熵 -TOPSIS 的评价框架下,利用香农熵对设置指标进行加权,然后同时引入曼哈顿距离,余弦距离和灰色关联度优化 TOPSIS 模型的理想解距离计算方式。实际案例测试结果表明,该方法支持农业科研项目的多指标绩效评价。与其他传统方法相比,能有效捕捉多级评价指标的细节差异,保证评价结果的准确性和客观性,且构建的指标体系可为后续其他科研项目评价和协同办公平台实现评价功能提供可借鉴模式。