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《中国农业科学》 CSCD 北大核心

作品数11842被引量154021H指数127
《中国农业科学》以研究论文、综述、简报等形式报道农牧业基础科学和应用基础科学最新成果。设有作物遗传育种·种质资源·分子遗传学;耕作栽培·生理生化·农业信息技术;植物保护;土壤肥料·节水灌溉·农业生态环...查看详情>>
  • 主办单位中国农业科学院;中国农学会
  • 国际标准连续出版物号0578-1752
  • 国内统一连续出版物号11-1328/S
  • 出版周期半月刊
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西北条锈菌源区冬小麦育种抗条锈病基因的利用现状与策略 被引量:2
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作者 白斌 张怀志 +7 位作者 杜久元 张晓洋 何瑞 伍玲 张哲 张耀辉 曹世勤 刘志勇 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期4-17,I0001-I0010,共24页
【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种(系)中抗条锈病基因的利用情况,为陇南小麦条锈病遗传多样性控制,持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020... 【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种(系)中抗条锈病基因的利用情况,为陇南小麦条锈病遗传多样性控制,持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020—2021年种植季对117份冬小麦品种(系)甘肃清水县和四川郫都区进行成株期抗条锈病鉴定,2021年分别用条锈菌CYR33和CYR34对117份品种(系)进行苗期抗条锈病鉴定,并利用分子标记对15个抗条锈病基因进行检测。【结果】田间成株期对条锈菌主要流行致病性混合小种抗病的品种(系)占29.1%,其中,25.6%为陇南区域品种(系),3.4%为陇东区域品种(系),另有25.6%陇南区域感病品种(系)表现慢病性(严重度<20%)。有70.1%品种(系)苗期对CYR33表现抗病,其中,57.3%为陇南区域品种(系),12.8%为陇东区域品种(系);仅6.0%品种(系)苗期对CYR34具有抗病性,为陇南区域的兰天131等7个品种(系)。苗期和成株期抗病品种(系)以2010年后育成的兰天、中梁、天选、兰航选系列品种为主。分子标记检测结合系谱分析,发现抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41、Yr46、YrZH22和YrZH84在所有检测品种(系)中的频率分别为49.6%、1.7%、12.8%、7.7%、12.8%、20.5%、10.3%、34.2%、2.6%、16.2%、15.4%和27.4%,且多以基因聚合体形式存在于品种(系)中,62.4%品种(系)中聚合了2—5个抗条锈病基因,YrZH84、YrZH22和Yr17中的一个或多个基因与其他抗条锈病基因聚合后,品种(系)的条锈病抗性明显高于其他基因组合。此外,在陇南菌源区,以种植小麦为主的山旱地区域(条锈菌越夏区)所推广的品种(系)中,含有Yr10、Yr17、Yr18、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41和Yr46的频率较高,越冬区(川水地)推广品种(系)中主要有Yr26、Yr30、YrZH22和YrZH84,越夏区和越冬区品种(系)的抗性遗传背景差异明显,且越夏区品种(系)含有的抗病基因类型多样性高于越冬区。【结论】在越夏菌源区甘肃陇南、陇东的品种(系)中,抗条锈病基因分布频率、抗病基因类型及数量均有明显提高,避免了品种抗病遗传背景单一化问题,实现了品种(系)中的抗病基因较为复杂多样,部分品种的抗病性保持时间长,表明陇南地区利用小麦品种遗传多样性控制条锈病策略的实施已初显成效。 展开更多
关键词 普通小麦 条锈菌 西北越夏菌源区 基因聚合 持久抗性 分子标记
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西北地区主要粮食作物种植的水、碳足迹及布局优化
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作者 王楚凡 牛俊 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1137-1152,共16页
【目的】对西北地区主要粮食作物碳足迹和水足迹进行评估,并基于碳足迹和水足迹建立多目标种植结构优化模型,对各省(区)粮食作物进行空间布局调整,为减少碳排放量和强化水资源管理提供理论依据。【方法】以西北地区小麦、玉米和水稻种... 【目的】对西北地区主要粮食作物碳足迹和水足迹进行评估,并基于碳足迹和水足迹建立多目标种植结构优化模型,对各省(区)粮食作物进行空间布局调整,为减少碳排放量和强化水资源管理提供理论依据。【方法】以西北地区小麦、玉米和水稻种植面积、产量和农资投入量等为基础数据,利用生命周期法(LCA)对碳足迹进行评估;以蒸散量和有效降水量为基础数据,利用Penman-Monteith公式对水足迹进行评估;基于熵权法对西北五省(区)三大粮食作物布局进行多目标优化。【结果】1999—2020年西北地区小麦、玉米、水稻的碳足迹和水足迹在不同省(区)表现出明显的差异性。西北地区3种粮食作物小麦、玉米、水稻碳排放呈现出东西部较高,中部较低的分布特点,其单位产量碳足迹(PCF)的范围分别为:0.36—0.63、0.33—0.56、0.57—0.97 t CO_(2)-eq·t^(-1),单位面积碳足迹(FCF)分别为:(2.46±0.77)、(3.21±0.49)、(5.57±0.91)t CO_(2)-eq·hm^(-2)。2010—2018年西北地区小麦、玉米绿水总量呈平稳上升趋势,水稻绿水总量变化不显著。平均绿水总量较高的地区分布在陕西、甘肃和宁夏。蓝水总量在2010—2015年呈上升趋势,2016—2018年呈现下降趋势,平均蓝水总量较高的地区分布在甘肃、宁夏和新疆。玉米是西北地区三大粮食作物中蓝水足迹最小的作物,平均蓝水足迹为0.45 m^(3)·kg^(-1);水稻的蓝水足迹最大,平均蓝水足迹为0.77 m^(3)·kg^(-1)。基于碳足迹和水足迹进行粮食作物种植结构优化,以各省(区)不同作物种植面积为决策变量,并根据不同权重设置重点减少碳排放(生态效益)和重点增加绿水利用(水资源效益)的优化情景。情景1碳排放总量减少1.9%,绿水利用总量增加5.0%;情景2碳排放总量减少11.8%;情景3绿水利用总量增加6.7%。【结论】西北地区三大粮食作物碳排放和水总量时空差异显著。碳足迹方面,该地区三大粮食作物平均FCF呈现增加,PCF呈现降低的变化趋势。水足迹方面,该地区三大粮食作物绿水足迹高于全国均值,其中玉米绿水足迹最大,水稻绿水足迹最小。在粮食作物安全保障的前提下,小麦种植面积增加6.7%、玉米和水稻种植面积分别减少5.8%和8.0%,经济、资源和生态效益均有一定的改进。综上所述,多目标优化后可以提高绿水资源利用,减少碳排放量,缓解环境压力。 展开更多
关键词 碳足迹 水足迹 种植结构优化 粮食作物 西北地区
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柚果肉颜色遗传变异分析及候选基因挖掘
3
作者 程莉 杨胜男 +6 位作者 朱延松 王旭 赵婉彤 李仁静 李沛 苑忠杰 江东 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第17期3420-3434,共15页
【目的】果肉颜色是柚类品种重要的外观性状以及品质性状,挖掘与柚果肉颜色显著相关的变异位点及相关基因,为进一步理解柚类品种果肉呈色机理以及分子标记辅助育种奠定基础。【方法】通过表型调查及色差仪测量,对100份柚类种质的果肉颜... 【目的】果肉颜色是柚类品种重要的外观性状以及品质性状,挖掘与柚果肉颜色显著相关的变异位点及相关基因,为进一步理解柚类品种果肉呈色机理以及分子标记辅助育种奠定基础。【方法】通过表型调查及色差仪测量,对100份柚类种质的果肉颜色进行评价和分类,利用GBS(genotyping-by-sequencing)测序技术对所有材料进行简化基因组测序。将测序得到的基因型数据通过GCTA软件计算特征值及特征向量分析群体结构,利用plink 2.0软件计算不同果肉颜色群体的遗传分化系数(Fst),选用GEMMA软件中GLM模型进行全基因组关联分析,选取与颜色表型显著关联的变异位点进行等位变异分析,根据柑橘LD大小对变异位点邻近位置进行基因注释,筛选出与果肉颜色形成相关的候选基因,随机选择4份白肉柚和4份红肉柚材料在不同发育时期对候选基因表达进行初步验证。【结果】根据果肉颜色将100份柚类种质分为白肉柚和红肉柚两大类,其中包含58份白肉柚和42份红肉柚。通过Fst遗传分化指数分析和GWAS全基因组关联分析共筛选到Fst系数大于0.4且-log10(P)>9的位点6个,对6个变异位点进行基因分型,根据基因型能够预测柚品种的果肉颜色。对变异位点侧翼25 kb序列进行基因注释共筛选出14个基因,其中包含类异戊二烯合成、叶绿体氧化还原反应、质体发育、脱落酸信号调节、乙烯响应等相关基因和转录因子。基因表达分析显示,Cg7g013760(促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶MAPKKK17)、Cg7g013840(叶绿体卟啉原脱氨酶)、Cg7g014020(转录因子TCP7)、Cg7g014120(叶绿体超氧化物歧化酶SOD3)、Cg7g014190(FAD合成酶2)与果肉颜色形成存在一定关联。【结论】经过GWAS和Fst两种分析方式共鉴定到6个与果肉颜色显著关联的SNP位点,对该位点上下游25 kb的距离进行基因注释共筛选到了14个基因,通过基因表达模式分析初步判定其中5个基因参与了柚果肉颜色的形成。 展开更多
关键词 果肉颜色 FST 关联分析 候选基因
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黄瓜果实维生素C合成关键基因克隆与分析
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作者 王壮壮 董邵云 +5 位作者 周琪 苗晗 刘小萍 徐奎鹏 顾兴芳 张圣平 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期508-518,I0021-I0023,共14页
【目的】鉴定调控黄瓜果实中L-半乳糖途径维生素C(Vc)合成相关基因的位置、数量及表达特征,同时对关键基因进行克隆分析,旨在为黄瓜果实中Vc合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥中L-半乳糖途径合成Vc相关基因,利用蛋白编... 【目的】鉴定调控黄瓜果实中L-半乳糖途径维生素C(Vc)合成相关基因的位置、数量及表达特征,同时对关键基因进行克隆分析,旨在为黄瓜果实中Vc合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥中L-半乳糖途径合成Vc相关基因,利用蛋白编码的氨基酸序列在黄瓜9930_V2参考基因组数据库中进行BLAST比对,确定黄瓜中的同源基因,借助TBtools软件绘制基因在染色体上的位置。通过qRT-PCR分析上述基因在果实Vc含量差异显著的两份黄瓜材料中的表达量。利用PCR扩增对限速酶GDP-L-半乳糖磷酸化酶(GGP)及GDP-甘露糖-3′5′-差向酶(GME)同源基因进行克隆,测序分析这些基因在高Vc含量与低Vc含量黄瓜果实中的序列差异。构建系统进化树,分析黄瓜果实GME、GGP与其他物种中同源基因的亲缘关系。【结果】在黄瓜基因组中比对到21个参与L-半乳糖途径合成Vc相关酶PMI、PMM、GMPase、GME、GGP、GPP、GalDH、GalLDH的同源基因,7条染色体均有分布,在5号染色体和1号染色体上分布最多。通过对21个基因在两份果实Vc含量高低差异显著的两份材料CG45(高Vc含量)和R48(低Vc含量)的表达量分析,发现调控PMI、PMM、GMPase、GME、GalLDH这5个酶的基因在CG45和R48中有极显著的表达差异。对Vc合成限速酶GGP和GME相关基因在CG45和R48两份材料中进行克隆发现,CsGME2在R48中基因全长为3537 bp,在CG45中基因全长为3541 bp,该基因在两份材料存在多个SNP位点差异和Indel差异,有一个突变位点位于CDS区,且导致了氨基酸序列的改变。通过对调控Vc合成限速酶GME、GGP蛋白性质分析,发现限速酶GME、GGP在不同物种的蛋白性质差异不大,均为亲水性蛋白,功能相对保守。进化树分析发现不同物种亲缘关系较近的聚类在一起,进化过程高度保守。【结论】鉴定出21个分布于7条染色体上的黄瓜果实Vc合成的L-半乳糖途径相关基因,推测关键酶PMI、PMM、GMPase、GME、GalLDH、GGP可能影响黄瓜果实中Vc含量变化,调控Vc合成限速步骤关键酶GME、GGP功能相对保守,Vc合成限速步骤关键酶GME基因CsGME2在高Vc和低Vc两份材料中的一个SNP位点变异导致氨基酸序列的变化。 展开更多
关键词 黄瓜 VC 基因克隆 表达分析
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不同耕作措施对宁南地区土壤物理性质及作物产量的影响 被引量:1
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作者 李荣 鄢慧芳 +3 位作者 张龙 苗芳芳 勉有明 侯贤清 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第18期3543-3555,共13页
【目的】针对宁夏南部旱地降水不足、耕层浅薄、作物产量低等问题,探讨不同耕作措施对宁南地区土壤物理性质及作物产量的影响,为合理改善旱地耕层土壤结构、选用适宜耕作措施和作物增产增效提供一定的理论支撑。【方法】以马铃薯和春小... 【目的】针对宁夏南部旱地降水不足、耕层浅薄、作物产量低等问题,探讨不同耕作措施对宁南地区土壤物理性质及作物产量的影响,为合理改善旱地耕层土壤结构、选用适宜耕作措施和作物增产增效提供一定的理论支撑。【方法】以马铃薯和春小麦为供试作物,在宁南旱区开展2年(2019-2020年)大田试验,设置2种耕作方式(翻耕和深松)和4种耕作深度(20、30、40和50 cm),分别为传统翻耕深度20 cm、深翻耕30 cm、深松30 cm、深松40 cm、深松50 cm等5种不同耕作措施,以传统翻耕深度20 cm处理为对照,研究不同耕作方式结合深度措施对作物收获期土壤容重、生育期土壤紧实度与水分、生育期作物生物量、产量和水分利用效率的影响。【结果】深松50 cm处理能显著降低马铃薯季和春小麦季0—60 cm层土壤容重,平均分别较对照显著降低6.49%和6.94%。马铃薯季和春小麦季各处理生育期平均土壤紧实度均以深松50 cm处理最低,分别较对照显著降低19.32%和8.11%。深松50 cm处理对提高马铃薯和春小麦季作物各生育期0—100 cm层土壤蓄水量效果最佳,平均分别较对照显著提高13.58%和25.66%。在作物整个生育期,马铃薯季和春小麦季各生育期作物干物质累积量均以深松40 cm处理最高。马铃薯季和春小麦季不同耕作处理下作物产量、纯收益和水分利用效率均以深松40 cm处理最高,马铃薯季分别较对照显著增加15.20%、18.90%和9.10%,春小麦季分别显著增加59.24%、88.20%和28.98%。不同耕作方式结合深度对土壤蓄水量、作物生物量及产量均呈极显著影响,而土壤容重和紧实度受耕作方式影响显著。【结论】不同耕作方式结合深度措施可显著改善土壤耕层结构,提高作物生育期土壤蓄水量,进而实现马铃薯和春小麦季作物产量和水分利用效率的提高,其增产增收效果以深松40 cm处理较好,可在宁南地区马铃薯和春小麦高产高效栽培中进一步推广应用。 展开更多
关键词 耕作方式 耕作深度 土壤物理性状 土壤水分 作物产量
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西北地区制种玉米产量及氮素吸收对供氮水平的响应
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作者 刘丹 安雨丽 +5 位作者 陶笑笑 王孝忠 吕典秋 郭彦军 陈新平 张务帅 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期441-452,共12页
【目的】针对我国制种玉米氮素吸收与累积规律不明确的问题,研究制种玉米生物量累积、产量形成和氮素吸收对供氮水平的响应,旨在为制种玉米高产高效绿色生产提供理论依据。【方法】以大面积制种的品种组合为试验材料,于2019-2020年开展... 【目的】针对我国制种玉米氮素吸收与累积规律不明确的问题,研究制种玉米生物量累积、产量形成和氮素吸收对供氮水平的响应,旨在为制种玉米高产高效绿色生产提供理论依据。【方法】以大面积制种的品种组合为试验材料,于2019-2020年开展田间定位试验。采用完全随机区组设计,共设置4个供氮水平,分别为只施底肥对照(CK)、168 kg N·hm^(-2)、240 kg N·hm^(-2)和320 kg N·hm^(-2),研究不同供氮水平对制种玉米父母本生物量、杂交种产量和氮素吸收累积的影响。【结果】制种玉米父母本生物量累积随供氮水平的提高而提高,产量随供氮水平的提高先增加后保持稳定,N240处理同时实现了较高的产量、氮肥利用率和籽粒氮浓度,两年结果较为一致。N168处理在试验第2年达到较高产量,但氮浓度低于N240处理。母本秸秆及父本整株氮浓度均为高氮处理高于低氮处理;灌浆期母本实现最大生物量的临界氮浓度为15.08 g·kg-1,收获期母本生物量与氮浓度呈线性相关。各追施氮肥处理的花后生物量两年间均大于花前,且随供氮水平的提高而提高,花后氮吸收比例随供氮水平的变化规律与生物量一致。N320处理与N240处理的产量水平、生物量累积和氮吸收均无显著差异。综合考虑产量与制种玉米品质时,N240可作为该区域制种玉米生产的推荐施氮量。【结论】优化施氮通过调控制种玉米父母本花前花后氮吸收比例实现增产增效。本研究揭示了优化施氮量稳定花前氮吸收,保障花后氮供应是制种玉米高产高效的关键,为制种玉米绿色生产提供了理论依据。 展开更多
关键词 制种玉米 生物量 产量 临界氮浓度 氮吸收
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苹果幼树根际和根内细菌丰度及根际酶活性对土壤紧实胁迫的响应特征
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作者 李佳琦 荀咪 +4 位作者 石钧元 宋建飞 石宇佳 张玮玮 杨洪强 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第13期2563-2573,共11页
【目的】明确引起紧实胁迫下苹果根系微域环境中细菌丰度变化的主要因子,揭示土壤胁迫下苹果根际生物学特征,为果园土壤管理提供参考。【方法】以砧木分别为平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)和八棱海棠(Malus robusta Rehd.)的2年生‘... 【目的】明确引起紧实胁迫下苹果根系微域环境中细菌丰度变化的主要因子,揭示土壤胁迫下苹果根际生物学特征,为果园土壤管理提供参考。【方法】以砧木分别为平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)和八棱海棠(Malus robusta Rehd.)的2年生‘红富士’苹果(Malus domestica Borkh.cv.Red Fuji)盆栽幼树为试材,通过镇压土壤设置紧实胁迫,检测根际矿质养分含量和土壤酶活性以及根际细菌和根系内生细菌丰度。【结果】无论是红富士/平邑甜茶还是红富士/八棱海棠,土壤紧实胁迫均明显提高苹果根际速效磷和有效钾含量,提高根际过氧化氢酶活性;显著降低根际碱解氮含量和根际蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性,以及根系内生细菌的丰度,并改变根际微生物组成结构。土壤紧实胁迫下,根际细菌数量和丰度、根际荧光素二乙酸酯(fluorescein diacetate,FDA)水解酶活性的变化因砧木而不同,它们在红富士/平邑甜茶中显著降低,降低幅度分别为46.88%、50.50%和29.13%;在红富士/八棱海棠中则显著升高,升高幅度分别为51.41%、20.22%和13.76%。土壤紧实胁迫下,红富士/平邑甜茶根际碱解氮含量、水解酶(蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶)活性以及根内细菌丰度的下降幅度大于红富士/八棱海棠;红富士/八棱海棠根际比红富士/平邑甜茶具有更强的FDA水解酶活性。冗余分析显示,土壤紧实胁迫下,根际有效钾、碱解氮和FDA水解酶活性对苹果根际和根内细菌丰度变异的解释率最高。【结论】土壤紧实胁迫显著影响苹果根际微生物组成,进而改变根际土壤酶活性和根际有效性矿质养分的含量。根际细菌和FDA水解酶活性的变化因砧木而不同,其在红富士/平邑甜茶中受到土壤紧实胁迫的抑制程度较高。土壤紧实胁迫下,苹果根际有效钾和碱解氮磷含量以及FAD水解酶酶活性的改变与根际和根内细菌丰度的变化存在更密切的关系。 展开更多
关键词 土壤紧实 苹果砧木 根际 土壤酶 根内生细菌
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宽胫夜蛾性信息素类似物的合成及其生物活性 被引量:2
8
作者 李慧 尹士采 +5 位作者 郭宗香 马好运 任梓齐 折冬梅 梅向东 宁君 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1790-1799,共10页
【背景】近年来,随着新引种作物藜麦种植面积的显著增长,取食藜属植物的宽胫夜蛾(Protoschinia scutosa)逐渐增多并成为危害藜麦的主要害虫,对我国农作物生产构成潜在威胁。【目的】通过对宽胫夜蛾性信息素组分母体结构顺-11-十六碳烯... 【背景】近年来,随着新引种作物藜麦种植面积的显著增长,取食藜属植物的宽胫夜蛾(Protoschinia scutosa)逐渐增多并成为危害藜麦的主要害虫,对我国农作物生产构成潜在威胁。【目的】通过对宽胫夜蛾性信息素组分母体结构顺-11-十六碳烯乙酸酯(Z11-16:Ac)极性基团修饰,设计合成两种不同类型的类似物,并对其生物活性进行测定,为利用性信息素及类似物绿色防控宽胫夜蛾提供理论依据。【方法】以性信息素前体顺-11-十六碳烯醇(Z11-16:OH)为原料,三乙胺作缚酸剂(与酸酐反应时需加入催化剂4-二甲氨基吡啶),分别与2-溴丙酰氯、2-氯乙酰氯、二氟乙酸酐、三氟乙酸酐、甲基丙烯酰氯、2-丁烯酰氯发生酯化反应,经过柱层析分离纯化,合成卤素原子修饰的性信息素类似物K1—K4和碳链末端双键修饰的类似物K5—K6。采用梯度稀释配制不同浓度(0.001、0.01、0.1、1、10、100μg·μL^(-1))的类似物K1—K6溶液,利用不同浓度类似物直接刺激宽胫夜蛾雄蛾触角,测定类似物K1—K6的触角电生理(EAG)响应值;在性信息素诱芯中添加不同剂量的类似物配制性信息素类似物诱芯,于2021年夏季在北京延庆地区进行田间诱捕试验,根据统计诱芯的雄蛾诱捕量对类似物活性进行分析。【结果】类似物刺激浓度从0.001μg·μL^(-1)增至100μg·μL^(-1),雄蛾触角对类似物K1—K5的EAG响应值呈现出逐渐增大的趋势。其中宽胫夜蛾雄蛾触角对化合物顺-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯(K1)的响应最强烈,在100μg·μL^(-1)下EAG响应值为1.34 mV。而类似物K5、K6的EAG活性相对较低,其EAG响应值在100μg·μL^(-1)下分别为0.67、0.57mV。田间诱捕试验表明合成的6种类似物均表现出较好的生物活性。其中类似物K5添加剂量为100μg时,15 d平均诱捕量最高,为35.00头,显著高于性信息素对照。类似物K1添加剂量为10μg时,15 d平均诱捕量为32.33头,显著高于性信息素对照。【结论】经过EAG测定和田间试验验证,类似物K1和K5表现出显著的增效活性,可作为宽胫夜蛾性信息素的增效剂;添加不同剂量的类似物K2、K3、K4、K6表现出了与性信息素相当的活性。研究结果可为宽胫夜蛾的绿色防控提供科学依据。 展开更多
关键词 宽胫夜蛾 性信息素类似物 化学合成 生物活性 化学调控昆虫行为
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非洲猪瘟实时荧光RPA诊断方法建立及应用 被引量:4
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作者 张静远 缪发明 +2 位作者 陈腾 李敏 扈荣良 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期197-207,共11页
【目的】非洲猪瘟(African swine fever,ASF)自2018年首次暴发于我国沈阳后,迅速扩散至全国,对我国养猪业造成了沉重打击。研究针对其病原非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)建立一种快速核酸检测技术,为及时发现、准确处理... 【目的】非洲猪瘟(African swine fever,ASF)自2018年首次暴发于我国沈阳后,迅速扩散至全国,对我国养猪业造成了沉重打击。研究针对其病原非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)建立一种快速核酸检测技术,为及时发现、准确处理ASF疫情提供一种快速诊断方法。【方法】针对ASFV保守的B646L(p72)基因,设计并筛选合适的引物、探针组合,利用基于重组酶-聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)的实时荧光RPA方法,对反应体系、反应条件、样品处理步骤等进行优化;利用质控品,对检测方法的特异性和灵敏度进行评价。对1 009份临床样品进行检测,并利用OIE推荐的实时荧光定量PCR方法(qPCR)和病毒分离,进一步验证该方法的检测结果。【结果】筛选得到一套合适的引物、探针,建立了针对ASFV p72基因的实时荧光RPA检测方法,优化后的反应体系总体积为25μL,在实时荧光定量PCR仪器上,最适反应条件为39℃10 s,39℃20 s,40个循环,扩增反应时间约20 min;室温裂解法可取代传统核酸提取方法作为本检测的样品处理方法;使用优化后的条件,可在30 min内实现样品处理、核酸扩增和结果判定的整个过程,特异性评价结果显示本方法对猪细小病毒(PPV)、伪狂犬病毒(PRV)、圆环病毒1型/2型(PCV1/2)、猪瘟病毒(CSFV)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)样品扩增结果均为阴性;敏感性评价结果显示本方法对基因I型、II型、IX型ASFV的模拟样品均可检出,对II型ASFV阳性模拟血样品可检测至10拷贝/μL,对已知阳性临床组织样品可检至1:103.0稀释度,与OIE推荐的实时荧光定量PCR(qPCR)方法的检测灵敏度一致。通过对1 009份临床样品进行检测,实时荧光RPA诊断方法检出17份阳性,其结果与qPCR方法完全一致;病毒分离获得17份阳性培养物。【结论】建立的实时荧光RPA核酸检测方法操作简便,耗时短,具有较高的灵敏度和特异性,为临床提供了一种新型、简单、特异、快速诊断非洲猪瘟的方法。 展开更多
关键词 非洲猪瘟病毒 重组酶聚合酶扩增 实时荧光RPA 核酸检测 诊断技术
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褐飞虱丝氨酸蛋白酶抑制剂基因Nlserpin2的克隆及其功能分析
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作者 邬伟 徐慧丽 +1 位作者 王正亮 俞晓平 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2338-2346,共9页
【目的】克隆鉴定褐飞虱(Nilaparvata lugens)丝氨酸蛋白酶抑制剂基因Nlserpin2,探明其表达模式和生物学功能。【方法】基于褐飞虱转录组数据,利用PCR技术克隆Nlserpin2全长cDNA序列;利用生物信息学手段分析其核酸和蛋白序列特征;通过... 【目的】克隆鉴定褐飞虱(Nilaparvata lugens)丝氨酸蛋白酶抑制剂基因Nlserpin2,探明其表达模式和生物学功能。【方法】基于褐飞虱转录组数据,利用PCR技术克隆Nlserpin2全长cDNA序列;利用生物信息学手段分析其核酸和蛋白序列特征;通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测其在褐飞虱不同发育时期(卵、1—5龄若虫和雌雄成虫)和初羽化雌成虫不同组织(脂肪体、肠道和卵巢)中的表达,以及病原真菌金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)侵染褐飞虱5龄若虫不同时间后的诱导表达模式;利用RNAi技术探明Nlserpin2基因沉默对褐飞虱5龄若虫存活率及抵御金龟子绿僵菌侵染能力的影响。【结果】Nlserpin2 cDNA序列(GenBank登录号:KC355239)全长1209 bp,编码402个氨基酸,含有serpin蛋白超家族所具有的典型serpin结构域和RCL区,且N端包含一段由27个氨基酸残基组成的信号肽。系统进化树分析表明,Nlserpin2与半翅目其他昆虫的serpin聚为一支,其中与白背飞虱(Sogatella furcifera)serpin亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,Nlserpin2表达具有明显的时空特异性,其在褐飞虱成虫中的表达量显著高于其他龄期,且在雄成虫中表达量最高;卵和低龄若虫(1—3龄)中Nlserpin2的表达量显著低于高龄若虫(4—5龄),其中3龄若虫期最低;Nlserpin2在褐飞虱雌成虫肠道、脂肪体和卵巢中均有表达,且肠道中表达量显著高于脂肪体和卵巢。金龟子绿僵菌诱导2 d和3 d后Nlserpin2的表达量显著上调,但随着诱导时间的增加,Nlserpin2表达量呈回稳趋势。RNAi分析结果显示,显微注射dsNlserpin2可显著抑制Nlserpin2的表达水平。干扰Nlserpin2后褐飞虱5龄若虫的存活率以及对金龟子绿僵菌侵染的抵御能力均显著降低。与对照组相比,Nlserpin2干扰的褐飞虱在金龟子绿僵菌侵染5 d和8 d后的校正存活率分别下降了28.4%和31.0%,且均达到显著水平。【结论】Nlserpin2在褐飞虱防御病原真菌侵染过程中发挥重要作用,可作为应用RNAi技术防控褐飞虱的潜在靶标和褐飞虱高毒力病原真菌遗传改良的资源基因。 展开更多
关键词 褐飞虱 丝氨酸蛋白酶抑制剂 时空表达 诱导表达 RNA干扰 金龟子绿僵菌
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黑龙江省水稻种质稻瘟病抗性评价及抗瘟基因结构分析 被引量:5
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作者 张亚玲 高清 +5 位作者 赵羽涵 刘瑞 付忠举 李雪 孙宇佳 靳学慧 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期625-640,共16页
【目的】稻瘟病严重威胁黑龙江省水稻的生产,选育和利用抗瘟品种是最经济、安全和有效的措施。了解黑龙江省水稻主栽品种的稻瘟病抗性,明确稻瘟病抗性基因的有效性,为黑龙江省稻瘟病抗病种质资源的选育和利用提供依据。【方法】2018年... 【目的】稻瘟病严重威胁黑龙江省水稻的生产,选育和利用抗瘟品种是最经济、安全和有效的措施。了解黑龙江省水稻主栽品种的稻瘟病抗性,明确稻瘟病抗性基因的有效性,为黑龙江省稻瘟病抗病种质资源的选育和利用提供依据。【方法】2018年秋季在黑龙江省水稻主产区采集134株水稻单孢菌株,采用病原物接种鉴定方法对黑龙江省50个水稻主栽品种进行抗性分析;针对已报道的35个稻瘟病抗病基因,利用基因特异性引物对参试品种及阳性对照品种进行抗瘟基因检测,对部分无阳性对照品种抗性基因扩增后测序,与NCBI中公布的参考序列比对,分析稻瘟病抗性基因在相应品种中的存在情况;通过基因聚合类型与品种抗性表现相关性分析,明确与黑龙江省水稻品种抗性表现相关的基因型。【结果】根据抗性频率评价,参试的黑龙江省50份水稻品种中,龙粳20表现为抗,龙粳67、龙垦202、龙粳40、龙粳31、龙粳57和龙粳43表现为中抗,其余43个品种均表现感病。通过品种组合抗性分析发现龙粳20与龙粳67等33对品种组合的联合抗性系数(resistance association coefficients,RAC)较高,联合致病性系数(virulence association coefficients,VAC)较低,联合抗病性较好,该类搭配结构具有良好的应用前景。通过特异性引物对品种携带的抗瘟基因鉴定结果显示,抗瘟基因Pish、Pi36、Pi33和Pi-CO39在供试品种中均被检测到,Pi63、Ptr、Pi37、Pi64、pi21、Pi9、Pi54、Pi-kh、Pia、Pikp、Pi35、Pikm和Pik的被检出率为50%—100%,说明这类基因在黑龙江省水稻育种中应用较广泛;Pita、Pib、Pii、Pi5、Piz-t、Pi50和Pi2的被检出率为10%—50%,Pid2仅在2个品种中被检测到,Pigm仅在吉粳88中被检测到,而Pit、Pid3、Bsr-d1、Pi25、Pid3-A4、Pi56、Pi1、Pike和Pb1在供试品种中均未被检测到,说明这类基因在黑龙江省水稻品种中分布较少。通过品种基因型分析发现,供试品种携带抗瘟基因12—19个不等,共58种抗瘟基因型,说明供试品种的抗瘟基因组合类型较丰富。单基因及多基因聚合与抗病相关性分析结果显示,Pi2、Piz-t、Pi50、Pi5和Pii的分布频率与携带该基因且表现抗病的百分率相当;研究发现品种携带抗瘟基因越多,其表现为抗病品种的概率越高,携带Pi2+Piz-t+Pi50+α聚合类型的6份品种均表现为抗病。【结论】参试的黑龙江省水稻种质资源抗性偏低,部分品种组合种植有较高应用价值,抗瘟基因在参试品种中分布不等,Pi2、Piz-t、Pi50、Pi5和Pii在品种抗病方面起主导作用,Pi2+Piz-t+Pi50+α基因聚合类型可以提高水稻抗瘟性。 展开更多
关键词 水稻 稻瘟病 抗性频率 抗瘟性评价 抗瘟基因
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‘21世纪’桃与‘久脆’桃及其杂交后代果实挥发性成分特征分析 被引量:1
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作者 郝艳 李晓颍 +6 位作者 叶茂 刘亚婷 王天宇 王海静 张立彬 肖啸 武军凯 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第22期4487-4499,共13页
【目的】对桃亲本和杂交后代之间果实挥发性成分与含量以及关键基因表达进行分析,揭示桃果实挥发性成分在亲本与杂交后代之间的变化特征,明确桃亲本与杂交后代桃果实香气主要组成成分及变化,为进一步研究桃亲本和杂交后代果实香气遗传... 【目的】对桃亲本和杂交后代之间果实挥发性成分与含量以及关键基因表达进行分析,揭示桃果实挥发性成分在亲本与杂交后代之间的变化特征,明确桃亲本与杂交后代桃果实香气主要组成成分及变化,为进一步研究桃亲本和杂交后代果实香气遗传与调控机制及育种提供数据支持。【方法】采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(SPME-GC-MS)测定‘21世纪’‘久脆’桃及其杂交后代的挥发性成分及含量,利用荧光定量PCR(Real-time PCR)分析调控酯类合成和酯类水解关键基因PpAAT1与PpCXE1的表达量,并通过1-甲基环丙烯(1-MCP)和乙烯处理改变果实成熟度分析不同处理条件对桃果实挥发性成分和含量的影响。【结果】亲本及杂交后代桃果实共检测到125种挥发性物质,分为醇类、内酯类、酸类、萜类、酮类、烷烃类、烯烃类和酯类。挥发性成分与含量显示,除‘世纪之星’外,其他杂交后代挥发物种类均低于亲本‘久脆’,但55.56%的杂交后代挥发物总含量高于亲本。在检测到的挥发性成分中,酯类物质最为丰富,占挥发物总含量的50.98%。亲本‘21世纪’和‘久脆’中酯类物质含量分别占挥发物总含量的60.24%和43.45%,杂交后代中除hy-7(38.71%)外,其他杂交后代酯类物质含量所占比例均高于亲本‘久脆’。烷烃类物质也是本试验所检测的主要挥发性成分之一,各杂交后代中烷烃类化合物含量占挥发物总含量的比例均低于亲本‘久脆’,66.67%的杂交后代烷烃类占比低于亲本‘21世纪’。内酯类物质在亲本中均未检测到,但在杂交后代‘世纪之星’、hy-1、hy-9、hy-16以及hy-18中均检测到且含量极显著高于两亲本。乙酸反-3-己烯酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、芳樟醇与二氢-β-紫罗兰酮是桃果实香气主要贡献成分(OAVs>1)。乙酸反-3-己烯酯作为桃香气主要贡献成分之一,在亲本中未检测到,但在77.78%的杂交后代中被检测到,且气味活性值在1.29以上,‘世纪之星’最高(5.04)。γ-癸内酯作为桃果实主要挥发性化合物,具有桃香气特征,仅在3个后代中检测到。OAVs加和分布显示‘21世纪’与多数杂交后代主要呈果香型,‘久脆’、杂交后代hy-7呈花香型,杂交后代‘世纪之星’果香与花香特征水平相当,且OAVs加和值均显著高于亲本及其他杂交后代,也是其香气浓郁的主要原因。外源乙烯和1-MCP处理杂交后代‘世纪之星’桃果实的结果表明,1-MCP抑制了果实酯类挥发物的合成,外源乙烯促进酯类物质提前释放,处理第2天酯类含量达到最高值;两种处理对内酯类化合物含量也有显著影响,在第1—3天处理组和对照组均未检测到内酯类化合物,第4—10天的3组试验内酯类物质含量均呈上升趋势,在第10天时乙烯处理组和1-MCP处理组内酯类物质含量显著低于对照组。【结论】‘21世纪’、‘久脆’与其杂交后代果实挥发性物质种类、数量和含量差异显著,果实主要香气成分酯类和内酯在杂交后代中的含量比亲本显著提高。多数杂交后代果实香气特征与亲本‘21世纪’一致,呈果香型;部分与亲本‘久脆’香气特征一致,呈花香型,个别后代兼有花香和果香特征。与对照组相比,1-MCP处理桃果实对酯类和内酯的合成均有抑制作用,使果实香气变淡;外源乙烯可促进果实酯类物质提前释放,最高含量与对照组无显著差异。但外源乙烯处理显著减少了果实内酯类物质含量。 展开更多
关键词 固相微萃取 香气成分 1-MCP 基因表达量
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谷子生育期及穗相关性状的QTL定位 被引量:2
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作者 郭淑青 宋慧 +10 位作者 柴少华 郭岩 石兴 杜丽红 邢璐 解慧芳 张扬 李龙 冯佰利 刘金荣 杨璞 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第15期2883-2898,共16页
【目的】谷子生育期及穗部性状是影响谷子品种适应性及产量的关键因素。通过对相关性状进行QTL定位分析,为探明谷子复杂产量性状的分子遗传机制奠定基础。【方法】以优良品种豫谷18和冀谷19为亲本构建的包含400个家系的RIL群体为试验材... 【目的】谷子生育期及穗部性状是影响谷子品种适应性及产量的关键因素。通过对相关性状进行QTL定位分析,为探明谷子复杂产量性状的分子遗传机制奠定基础。【方法】以优良品种豫谷18和冀谷19为亲本构建的包含400个家系的RIL群体为试验材料,于2018—2019年分别在4个不同环境下调查谷子抽穗期、抽穗-成熟天数、全生育期及穗长、穗粗和单穗重等穗相关性状的表型值。同时,利用已构建的由1304个bin标记组成的全长为2196 cM,标记间平均距离为1.68 cM的高密度遗传连锁图谱。采用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)对生育期及穗部性状进行QTL定位分析,并对所获得的QTL置信区间进行候选基因的预测。【结果】重组自交系群体生育期及穗部性状在4个环境中均表现为连续分布且存在双向超亲分离现象,符合数量性状的遗传特征,适宜进行QTL分析。相关分析表明,谷子抽穗期与全生育期呈极显著正相关,与抽穗-成熟天数呈显著负相关,穗长与穗粗呈显著正相关。共检测到88个与谷子生育期及穗部性状相关的QTL,分布在第1、3、5、6、8和9染色体上。其中45个QTL与抽穗期相关,单个QTL能够解释表型变异的1.61%—27.60%;7个QTL与抽穗-成熟天数相关,单个QTL能够解释表型变异的2.65%—12.14%;20个QTL与全生育期相关,单个QTL能够解释表型变异的1.98%—16.97%;9个QTL与穗长相关,单个QTL能够解释表型变异的3.51%—11.65%;5个QTL与穗粗相关,单个QTL能够解释表型变异的3.74%—8.34%;2个QTL与单穗重相关,单个QTL能够解释表型变异的5.16%—5.20%。本研究共检测到12个主效QTL,其中,qEHD-9-1、qEHD-9-2、qHMD-9-2、qGRP-9-2和qPL-5-1在至少2个环境和BLUP值中被重复检测到。控制生育期的主效QTL(qEHD-9-1、qHMD-9-1、qGRP-9-1)与控制穗长的主效QTL(qPL-9-1)在第9染色体重叠;qEHD-9-2、qHMD-9-3、qGRP-9-2和qPL-9-3也在第9染色体重叠;控制穗长的主效QTL(qPL-5-1)和控制穗粗的QTL(qPD-5-1)在第5染色体重叠。对3个QTL簇的置信区间进行基因注释,筛选出5个与生育期及穗部性状相关的候选基因,其中,2个候选基因在谷子生育期调控和穗部性状发育中均发挥重要作用。【结论】共检测到88个与谷子生育期及穗部性状相关的QTL,12个为主效QTL,其中5个主效QTL在多个环境被重复检测到,且成簇分布。基于基因注释,共筛选了5个与谷子生育期和穗部性状相关的候选基因。 展开更多
关键词 谷子 RIL 生育期 穗部性状 QTL
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叶面喷施硒与土壤水分耦合对番茄产量和品质的影响 被引量:1
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作者 刘浩 庞婕 +3 位作者 李欢欢 强小嫚 张莹莹 宋嘉雯 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第22期4433-4444,共12页
【目的】外源硒和土壤水分状况都会影响作物生长和品质特性,探明叶面喷施硒与土壤水分状况对产量和品质的耦合调控效应,为富硒番茄栽培的科学用水管理提供理论依据。【方法】试验以亚硒酸钠(Na_(2)SeO_(3))为硒源,采用盆栽试验,设置了3... 【目的】外源硒和土壤水分状况都会影响作物生长和品质特性,探明叶面喷施硒与土壤水分状况对产量和品质的耦合调控效应,为富硒番茄栽培的科学用水管理提供理论依据。【方法】试验以亚硒酸钠(Na_(2)SeO_(3))为硒源,采用盆栽试验,设置了3种叶面喷施硒浓度(S_(0):清水对照;S_(5):5 mg·L^(-1);S_(10):10 mg·L^(-1)),每种硒喷施浓度下设置2种不同灌溉控制水平,灌水控制下限分别为田间持水量的50%(W_(1):干旱胁迫)和75%(W_(2):充分供水),研究不同土壤水分状况下叶面喷施不同浓度硒对番茄植株硒含量、生长发育指标、产量和品质的影响。【结果】不同土壤水分状况对土壤、叶片和果实硒含量均无显著影响(P>0.05)。叶面喷施不同浓度硒对土壤硒含量也未产生显著影响,但植株叶片和果实硒含量均随外源硒喷施浓度的增大而增加,且差异达到极显著水平(P<0.01),叶面喷施硒的果实硒含量比对照增加了2—4倍。干旱胁迫显著降低了株高和茎粗,叶面喷施硒可适度缓解干旱胁迫对株高的抑制作用,但对茎粗无显著影响。干旱胁迫较充分供水处理的产量平均减少了39.5%,干旱胁迫条件下喷施硒虽可适度增加坐果数,但单果质量有降低的趋势,因而对产量没有显著影响。与充分供水相比,干旱胁迫使果实可溶性糖(SSC)、有机酸(OA)、维生素C(Vc)和可溶性固形物含量(TSS)分别显著提高了28.7%、24.3%、18.7%和24.0%。叶面喷施硒可促进SSC积累,但不同浓度间没有显著差异;与清水对照相比,除S_(5)W_(2)处理的OA略有减少外,其他叶面喷施硒处理均显著增加了OA,故而S_(5)W_(2)处理获得最佳糖酸比(SAR),S_(0)W_(2)处理的糖酸比表现最差。在充分供水条件下,不同叶面喷施硒浓度的TSS没有显著性差异;在干旱胁迫条件下,TSS随硒喷施浓度的增大呈先增大后减小的变化规律。说明叶面喷施硒浓度由5 mg·L^(-1)增加到10 mg·L^(-1)不能进一步提升果实品质。【结论】叶面喷施硒与土壤水分状况对番茄品质的耦合作用效果明显,干旱胁迫条件下叶面喷施5 mg·L^(-1)的Na_(2)SeO_(3)可大幅提升果实可溶性糖和可溶性固形物含量,使果实营养品质得到明显改善;充分供水条件下叶面喷施5 mg·L^(-1)的Na_(2)SeO_(3)在不降低产量的同时,改善了果实风味品质,可实现稳产提质效果。 展开更多
关键词 外源硒 干旱胁迫 番茄 产量 品质
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水稻油菜轮作下稻草还田和钾肥对土壤团聚体及钾素分布的影响 被引量:2
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作者 刘淑军 李冬初 +5 位作者 黄晶 刘立生 吴丁 李照全 吴远帆 张会民 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第23期4651-4663,共13页
【目的】通过田间定位试验探究水稻-油菜轮作和水稻-冬闲模式下不同施肥措施对稻田土壤团聚体特性及团聚体钾素分布的影响,为我国南方水旱轮作区钾素资源可持续利用提供依据。【方法】利用始于2016年不同轮作模式钾肥定位试验,选取CK(F)... 【目的】通过田间定位试验探究水稻-油菜轮作和水稻-冬闲模式下不同施肥措施对稻田土壤团聚体特性及团聚体钾素分布的影响,为我国南方水旱轮作区钾素资源可持续利用提供依据。【方法】利用始于2016年不同轮作模式钾肥定位试验,选取CK(F)(不施肥和冬闲)、NPK(F)(氮磷钾肥和冬闲)、NPK(R)(氮磷钾肥和冬种油菜)、NPK(SR+R)(氮磷钾肥配稻草还田和冬种油菜)、NP50%K(SR+R)(氮磷减钾50%配稻草还田和冬种油菜)5个处理,在试验第3年(2019年)于油菜收获后取0—20 cm土层土样,分析土壤团聚体组分以及团聚体组分中交换性钾和非交换性钾含量变化,并进一步探讨土壤团聚体稳定性及团聚体组分中钾素的分布规律。【结果】(1)所有处理均以<0.053 mm团聚体组分最高。与NPK(F)相比,NPK(R)处理提高了1—2、0.5—1、0.25—0.5 mm团聚体的比例,增幅为26.2%—82.6%,土壤团聚体的稳定性增加,>0.25 mm团聚体组分比例、平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)显著提高了30.6%、31.2%和82.0%。水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥(NPK(SR+R))比施化肥处理(NPK(R))显著提高了>2 mm团聚体比例,增幅为69.7%。(2)所有处理土壤各团聚体组分中交换性钾含量随团聚体粒级的减小逐渐降低,水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥(NPK(SR+R))比施化肥处理(NPK(R))显著提高了所有粒级团聚体组分的交换性钾含量,增幅为22.2%—46.0%。相比较NPK(SR+R),减钾处理(NP50%K(SR+R))显著降低了>0.5 mm团聚体中交换性钾的含量,降幅为19.4%—20.6%。与水稻-冬闲下的化肥处理(NPK(F))相比,水稻-油菜轮作下3个施肥处理均降低了团聚体中的非交换性钾含量。(3)所有处理以<0.053 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率最高。水稻-油菜轮作(NPK(R))比水稻-冬闲(NPK(F))显著提高了1—2和0.5—1 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率,增幅分别为82.6%、52.1%(交换性钾)和105.5%、36.9%(非交换性钾)。【结论】水稻-油菜轮作可提高MWD、GMD、大团聚体比例和大团聚体中钾对全土钾的贡献率,改善土壤结构。在该轮作模式下稻草还田配施化肥可提高所有粒级团聚体中交换性钾含量,改善稻田土壤钾素供应,但水稻-油菜轮作因需钾量高而降低了团聚体中的非交换性钾含量,应适当增加钾肥投入。 展开更多
关键词 水稻-冬闲 水稻-油菜轮作 稻草还田 团聚体 土壤钾
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陆地棉转录因子基因GhMYB108的克隆及其在抗旱中的作用 被引量:4
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作者 刘瑞达 葛常伟 +11 位作者 王敏轩 申延会 李朋珍 崔子倩 刘瑞华 沈倩 张思平 刘绍东 马慧娟 陈静 张桂寅 庞朝友 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1877-1890,共14页
【目的】MYB基因家族作为植物中最大的转录因子家族之一,在抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用。克隆陆地棉MYB转录因子基因GhMYB108,并进行表达分析,验证其在干旱胁迫响应中的作用,为进一步研究GhMYB108调控陆地棉耐旱的分子机制奠定基础... 【目的】MYB基因家族作为植物中最大的转录因子家族之一,在抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用。克隆陆地棉MYB转录因子基因GhMYB108,并进行表达分析,验证其在干旱胁迫响应中的作用,为进一步研究GhMYB108调控陆地棉耐旱的分子机制奠定基础。【方法】根据干旱转录组数据分析,确定GhMYB108为干旱响应基因;运用聚合酶链式反应(PCR)从陆地棉根系cDNA中扩增目的基因;对GhMYB108进行基因结构特征、预测基因序列信息以及系统进化关系等生物信息学分析;利用Plant Care网站对获得的基因启动子序列进行分析;在不同逆境胁迫条件下,对GhMYB108的表达特性进行qRT-PCR分析;通过亚细胞定位确定GhMYB108蛋白在细胞中的位置;利用酵母试验验证其转录活性;使用病毒诱导的基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)沉默GhMYB108,并用qRT-PCR检测基因沉默效率。观察沉默株系在干旱处理前后的表型变化,并统计存活率,采用试剂盒测定相关生理生化指标;通过对棉花叶片喷施ABA与氟啶酮试验来分析GhMYB108与ABA的关系。【结果】从陆地棉中克隆了GhMYB108(Gh_A10G1563),其全长879 bp,编码292个氨基酸,其蛋白质相对分子量为33.288 kD,等电点为6.037,多重序列比对和保守结构域分析,发现GhMYB108含有2个高度保守的MYB结合结构域,属于典型的R2R3型MYB转录因子。不同物种亲缘关系分析发现,GhMYB108与AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2的同源性较高,属于同一亚族,且已有研究发现AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2与干旱或ABA信号通路相关。GhMYB108定位于细胞核,且具有转录激活活性。在干旱和对照植株中,GhMYB108均在根中表达量最高,茎中表达量最低,并且受自然干旱、18%PEG 6000模拟干旱、盐胁迫和低温等非生物胁迫诱导表达。GhMYB108沉默之后,在自然干旱条件下,沉默植株出现临界表型,与对照相比,其萎蔫更严重,且存活率降低,一些生理生化指标也发生显著变化,如叶片失水率加快,丙二醛含量升高,叶片相对含水量和脯氨酸含量减少,过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性降低,且通过DAB与NBT染色发现植物体积累了更多过氧化氢(H_(2)O_(2))和超氧阴离子(O_(2)^(-))。通过对棉花叶片喷施激素ABA或氟啶酮发现GhMYB108可受ABA信号的正调控。【结论】GhMYB108正调控棉花抗旱性,且受ABA信号的正调控。 展开更多
关键词 陆地棉 MYB转录因子 非生物胁迫 ABA
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谷子条纹叶突变体A36-S的细胞学特性分析及基因定位 被引量:3
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作者 张硕 智慧 +5 位作者 唐婵娟 罗明昭 汤沙 贾冠清 贾彦超 刁现民 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第14期2952-2964,共13页
【目的】谷子是C4模式植物,其叶色突变体是研究C4光合途径的良好材料。通过研究谷子条纹叶突变体A36-S的细胞学特性并对突变基因进行定位,为克隆突变基因、解析谷子叶绿体合成及发育机理、进一步理解C4光合调控机制奠定基础。【方法】... 【目的】谷子是C4模式植物,其叶色突变体是研究C4光合途径的良好材料。通过研究谷子条纹叶突变体A36-S的细胞学特性并对突变基因进行定位,为克隆突变基因、解析谷子叶绿体合成及发育机理、进一步理解C4光合调控机制奠定基础。【方法】谷子条纹叶突变体A36-S是由育种创制的中间材料A36自然变异而来。对比A36-S及其正常表型等基因系A36-N的表型特征,调查二者的株高、叶宽、叶长、穗重、千粒重、结实率等农艺性状指标;测定A36-S和A36-N的叶绿素含量、净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率等光合指标,分析A36-S的光合特性;观察A36-S和对照品种豫谷1号的叶片半薄横截切片和超薄切片,分析A36-S叶片解剖结构特征,分别统计叶肉细胞和维管束鞘细胞中叶绿体的数量和面积,从而分析叶绿体合成及发育情况;构建A36-S×SSR41的F_(2)分离群体,统计群体中正常表型单株与条纹叶单株的数量,进行遗传分析;分别构建F_(2)分离群体正常单株与条纹叶单株的DNA混池,采用集团分离分析法(BSA法)进行突变基因的定位;筛选、开发多个SSR标记及In-Del标记,扫描F_(2)群体中条纹叶单株,进行进一步基因定位。【结果】谷子条纹叶突变体A36-S在全生育期表现出叶片不规则白色条纹的表型。农艺性状分析表明,相比其近等基因系A36-N,A36-S在株高、叶宽、穗重、千粒重、结实率等表型上均显著下降。光合指标测定表明A36-S叶片中叶绿素含量明显降低,尤其是叶绿素b含量下降更为严重,同时净光合速率也明显下降。叶片解剖结构观察发现,与对照豫谷1号相比,A36-S的Kranz结构变化并不明显,但叶绿体数量和大小都显著低于对照。观察叶绿体超微结构,发现A36-S的不同细胞间叶绿体发育状况差异较大,依据叶绿体发育情况可将叶片细胞可分为3类:Ⅰ类细胞具有正常发育的叶绿体;Ⅱ类细胞叶绿体基粒及片层结构减少;Ⅲ类细胞则叶绿体结构严重异常甚至不含有叶绿体。遗传分析表明A36-S表型受隐性单基因控制,利用F_(2)分离群体将突变基因定位在第4染色体7.66—27.90 Mb区间内。【结论】谷子A36-S条纹叶突变体表现为农艺性状及光合能力下降,叶片细胞叶绿体的数量、大小及结构均表现出显著异常。条纹叶性状受隐性单基因控制,利用分子标记将候选基因定位于第4染色体7.66—27.90 Mb区间内。 展开更多
关键词 谷子 条纹叶突变体 叶绿体 基因定位
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番茄转录因子SlNAC29在调控植株衰老中的作用及机理 被引量:1
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作者 王萍 郑晨飞 +3 位作者 王娇 胡璋健 邵淑君 师恺 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第24期5266-5276,共11页
【背景】番茄(Solanum lycopersicum)作为连续发芽分化和坐果的重要园艺作物,早衰是限制其生长期长短、产量和品质的重要因素。NAC(NAM、ATAF1/2和CUC2)转录因子家族参与调控拟南芥、水稻等多种植物衰老进程,但在番茄中的研究尚不深入... 【背景】番茄(Solanum lycopersicum)作为连续发芽分化和坐果的重要园艺作物,早衰是限制其生长期长短、产量和品质的重要因素。NAC(NAM、ATAF1/2和CUC2)转录因子家族参与调控拟南芥、水稻等多种植物衰老进程,但在番茄中的研究尚不深入。目前已知,SlNAP2(NAC-like,activated by apetala3/pistillata)参与番茄植株衰老进程。【目的】SlNAC29为SlNAP2的同源基因,对其在番茄植株衰老中的功能及调控机制进行研究,以期为园艺栽培中番茄的衰老调控及种质创新提供科学依据。【方法】以野生型番茄(Condine Red,CR)为背景,采用qRT-PCR技术明确SlNAC29在不同衰老阶段叶片中的相对表达量,并分别利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和基因过表达技术构建Slnac29纯合突变体及OE:SlNAC29稳定过表达植株。在此基础上,在自然生长状态下和黑暗处理诱导衰老条件下,对野生型、Slnac29突变体和OE:SlNAC29过表达植株的生长、叶绿素含量、光合作用、叶片衰老和叶绿素降解相关基因的相对表达量等参数进行分析,明确SlNAC29转录因子在调控番茄植株衰老中的生物学功能;进一步利用聚类热图分析过表达植株OE:SlNAC29中29个衰老相关基因、叶绿素降解基因以及ABA合成/信号转导相关基因的相对表达量。并选取在黑暗诱导衰老条件下不同株系植株中表达差异明显的4个基因进行凝胶迁移阻滞分析(electrophoretic mobility shift analysis,EMSA),以鉴定SlNAC29直接转录调控的靶标基因及其与衰老调控的关系。【结果】SlNAC29在初老叶和衰老叶片中的相对表达量较嫩叶和成熟叶显著上升。自然生长状态下,突变体材料Slnac29与野生型长势以及光合速率无明显差异,而过表达材料OE:SlNAC29株高则显著低于野生型植株,叶绿素含量和光合速率分别是野生型植株的25%和50%。在黑暗诱导衰老的条件下,野生型植株叶片明显变黄,叶绿素含量显著下降。Slnac29突变缓解了叶片衰老程度,叶片无明显变黄,叶绿素含量是野生型的3倍,衰老相关基因(senescence-associated genes,SAGs)和叶绿素降解基因的表达量均较低。OE:SlNAC29则相反,叶片衰老程度比野生型和Slnac29突变体均明显严重。基因聚类分析表明多个衰老相关基因和叶绿素降解基因在OE:SlNAC29植株中显著上调表达。EMSA鉴定到SlNAC29能够直接与衰老相关基因家族SAGs成员SlAGT1(Glyoxylate aminotransferase)启动子绑定,且SlAGT1在OE:SlNAC29中的相对表达量较野生型和Slnac29突变体显著增加。【结论】转录因子SlNAC29调控番茄植株的衰老,促进番茄叶片在黑暗诱导条件下的衰老进程。SlNAC29直接绑定衰老相关基因SlAGT1启动子区域调控其转录表达。 展开更多
关键词 番茄 SlNAC29 转录调控 衰老 SlAGT1
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免耕和秸秆还田对我国土壤碳循环酶活性影响的荟萃分析 被引量:14
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作者 马立晓 李婧 +4 位作者 邹智超 蔡岸冬 张爱平 李贵春 杜章留 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1913-1925,共13页
【目的】探讨免耕和秸秆还田措施对我国农田土壤碳循环酶活性的影响,为有机物质转化和土壤健康提升提供科学依据。【方法】通过文献搜集,获得了目标文献56篇,建立了翻耕清茬(CT,507组)、翻耕+秸秆还田(SR,305组)、免耕(NT,291组)和免耕... 【目的】探讨免耕和秸秆还田措施对我国农田土壤碳循环酶活性的影响,为有机物质转化和土壤健康提升提供科学依据。【方法】通过文献搜集,获得了目标文献56篇,建立了翻耕清茬(CT,507组)、翻耕+秸秆还田(SR,305组)、免耕(NT,291组)和免耕+秸秆还田(NTS,122组)处理对土壤碳循环酶(转化酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶)活性影响的数据库。采用数据整合(Meta-analysis)和增强回归树(BRT)的分析方法,探讨不同管理措施下土壤碳循环酶活性的差异,并量化气候特征、土壤特性和种植制度等因子对其影响程度。【结果】与CT相比,SR(28.0%)、NT(13.7%)和NTS(23.2%)处理显著增加(P<0.05)了土壤碳循环酶活性;SR、NT和NTS处理显著促进了转化酶活性,增幅分别为25.3%、16.2%和22.5%;SR处理对纤维素酶活性的增幅为36.6%。对于低土壤有机碳(SOC<10 g·kg^(-1))而言,SR、NT和NTS处理对转化酶活性增幅分别为26.7%、24.2%和37.9%。在碱性(pH>7.5)土壤中,SR和NTS处理下转化酶活性分别增加了22.3%和28.7%。对于不同黏粒含量的土壤而言,黏粒含量<20%的土壤中SR和NT处理下转化酶活性分别提高了21.5%和22.3%;黏粒含量为20%—30%的土壤中SR、NT和NTS处理下转化酶活性增幅分别为26.1%、16.1%和25.3%。干旱指数较大(2—3.5和>3.5)时,SR(29.1%和20.5%)、NT(13.4%和17.0%)和NTS(9.0%和36.9%)处理均显著提高了转化酶活性。对于轮作种植制度而言,SR和NTS处理促进了转化酶活性,增幅分别为24.0%和29.4%;而在连作种植制度下,SR处理下转化酶活性提高了29.4%。对于不同试验年限而言,NTS处理对转化酶活性的提高幅度表现为:长期(>10年;39.9%)>中期(5—10年;31.7%)>短期(<5年;17.6%);短期和中期秸秆还田(SR)均显著增强了转化酶活性,增幅分别为22.0%和27.3%。免耕和秸秆还田对转化酶活性的交互作用在SOC含量低(<10 g·kg^(-1))、pH呈碱性(>7.5)、黏粒含量低(<20%)、干旱指数高(>3.5)、轮作和持续年限长(>10年)的土壤中较小。BRT分析结果表明,黏粒含量和土壤pH是影响SR处理对转化酶活性提高的主要因素,而SOC含量和干旱指数是影响免耕措施(NT和NTS)提高转化酶活性的主要因素。【结论】在我国实施免耕和秸秆还田措施,尤其是在SOC和黏粒含量较低或干旱指数较高的地区,对于转化酶活性的提高具有重要意义。 展开更多
关键词 免耕 秸秆还田 碳循环酶 转化酶 荟萃分析 增强回归树
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假禾谷镰孢转录因子FpAPSES的鉴定与功能分析 被引量:2
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作者 赵静雅 夏荟清 +6 位作者 彭梦雅 凡卓 殷悦 徐赛博 张楠 陈文波 陈琳琳 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第16期3428-3439,共12页
【目的】假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)侵染小麦引起的小麦茎基腐病严重影响中国小麦的安全生产。查找假禾谷镰孢中的APSES转录因子,分析其在病原菌致病过程中的作用,为解析假禾谷镰孢的致病机制及小麦茎基腐病的防治提供理... 【目的】假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)侵染小麦引起的小麦茎基腐病严重影响中国小麦的安全生产。查找假禾谷镰孢中的APSES转录因子,分析其在病原菌致病过程中的作用,为解析假禾谷镰孢的致病机制及小麦茎基腐病的防治提供理论依据。【方法】从GenBank获得物种中已知的APSES氨基酸序列,利用BLASTP方法在假禾谷镰孢中查找APSES同源蛋白,利用Pfam软件预测蛋白结构域,采用MEGA5.05构建APSES蛋白的系统进化树。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析A组APSES转录因子基因FpAPSES1和FpAPSES4在假禾谷镰孢侵染过程中的表达。通过PEG介导的原生质体转化和PCR筛选FpAPSES1和FpAPSES4基因缺失的突变体菌株。在PDA培养基上测定假禾谷镰孢野生型菌株Wz2-8A、Δfpapses1和Δfpapses4突变体菌株的菌丝形态和生长速率;测定在CMC培养液中培养后的分生孢子产生情况、形态以及在无菌水中的萌发率;利用菌丝块和分生孢子接种小麦胚芽鞘和大麦叶片以及盆栽试验测定其致病性;采用ELISA方法测定小米培养基中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的含量。【结果】假禾谷镰孢中有4个APSES同源蛋白,均含有保守的DNA结合结构域HTH。与其他物种的APSES蛋白构建系统进化树,发现FpAPSES1、FpAPSES2和FpAPSES4属于A组APSES,FpAPSES3分布在C组。FpAPSES1和FpAPSES4在侵染阶段诱导表达,推测可能参与假禾谷镰孢的致病。分别获得2个FpAPSES1和FpAPSES4基因缺失的突变体菌株Δfpapses1-T10、Δfpapses1-T27和Δfpapses4-T1、Δfpapses4-T2。表型测定结果显示,与野生型相比,FpAPSES1和FpAPSES4基因缺失突变体在PDA平板上的生长速率明显减慢、色素积累明显增多;FpAPSES1基因缺失突变体菌丝形态无差异,而FpAPSES4基因缺失突变体菌丝弯曲、分支明显增多;FpAPSES1和FpAPSES4基因缺失突变体在CMC液体中的分生孢子产生明显减少,分别比野生型下降了99.5%和97.4%,产生的分生孢子变短、隔膜减少、萌发率有所降低;与野生型相比,FpAPSES1和FpAPSES4基因缺失突变体菌丝体和分生孢子对小麦胚芽鞘的致病力明显降低,菌丝在小麦胚芽鞘表皮细胞中的扩展明显受阻;FpAPSES1和FpAPSES4基因缺失突变体对大麦叶片和小麦根部的致病力也明显降低;FpAPSES1和FpAPSES4基因缺失突变体在小米培养基中产生的DON毒素分别比野生型下降了约78%和44%。【结论】编码A组APSES同源蛋白的FpAPSES1和FpAPSES4对假禾谷镰孢的菌丝生长、分生孢子产生和致病力均具有重要作用。 展开更多
关键词 小麦茎基腐病 假禾谷镰孢 APSES转录因子 致病力
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