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中国农业科学
中国农业科学院
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路文如

半月刊

0578-1752

zgnykx@mail.caas.net.cn

010-82109808 82106279

100081

北京中关村南大街12号

中国农业科学/Journal Scientia Agricultura SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为综合性农牧业科学学术刊物。主要发表我国农牧业科学在基础理论和应用技术方面的学术论文、重要科研成果和专题报告及各学科研究进展综述等。主要栏目有作物栽培的理论与实践、作物育种与品种资源、生物技术、植保、土肥、畜牧、兽医、研究简报等。读者对象为农牧业科技工作者、农业院校师生和农业管理干部。
正式出版
收录年代

    通过遗传转化Rfo获得青花菜Ogura CMS恢复系

    邢苗苗许园园卢昱宇严继勇...
    2966-2976页
    查看更多>>摘要:[目的]将来自萝卜的胞质不育恢复基因Rfo导入到青花菜Ogura细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility,CMS)主栽商业品种'耐寒优秀'(命名为SFB45)中,获得Ogura CMS恢复系,打破Ogura CMS材料在生产上无法再利用的现状,为优异种质的创制和改良提供新途径.[方法]利用基因合成的方法克隆萝卜Rfo 的CDS及其启动子序列,构建表达载体pRfo::Rfo.通过农杆菌介导的遗传转化方法侵染SFB45的具柄子叶和下胚轴,进行再生、抗性苗筛选和PCR鉴定获得阳性植株,开花期观察转基因植株的育性恢复情况;用亚历山大染液分析对照组及阳性株的花粉活力;分别提取对照组及阳性株<3 mm和>3 mm花蕾的RNA并反转录成单链cDNA,设计特异引物,利用RT-PCR分析Rfo及绒毡层和花粉壁发育相关基因在SFB45 及对应的育性恢复材料花蕾中的表达差异.[结果]通过遗传转化共获得 10 个阳性株系,其中 8 个株系育性得到不同程度的恢复,花粉活力为 84.2%—90.4%.RT-PCR分析结果表明,育性恢复植株花蕾中Rfo表达,绒毡层发育关键调节因子DYT1和TDF1及花粉壁主要成分孢粉素合成所必需的基因ACOS5在育性恢复植株<3 mm花蕾中上调表达.绒毡层降解相关基因AMS、四分体胼胝质壁及花粉外壁发育所必需的基因CalS5和CYP703在育性恢复植株>3 mm花蕾中上调表达.分析阳性株系R-1、R-3和R-6自交及杂交后代发现转入的Rfo能稳定遗传,符合孟德尔遗传.[结论]通过遗传转化Rfo获得了优良青花菜Ogura CMS商品种SFB45 的育性恢复系,且Rfo的转入使绒毡层及花粉壁发育相关基因恢复正常表达.

    青花菜遗传转化OguraCMSRfo绒毡层和花粉壁发育相关基因

    葡萄VvGAI1与VvJAZ9蛋白互作及低温下的表达模式分析

    刘德帅冯美孙雨桐王烨...
    2977-2994页
    查看更多>>摘要:[目的]DELLA蛋白属于植物特有的GRAS蛋白家族,是赤霉素信号转导途径中的重要调控因子,在植物生长发育和抵御逆境胁迫中发挥着重要作用.克隆欧洲葡萄VvGAI1,并对其进行亚细胞定位、蛋白互作和表达分析,为进一步研究DELLA蛋白在葡萄抗寒反应中的调控功能奠定基础.[方法]以酿酒葡萄品种'霞多丽'叶片为试材,采用同源克隆的方法获得VvGAI1序列.利用生物信息学方法分析该基因的序列特征,使用DNAMAN及MEGA7.0 对VvGAI1 蛋白序列及拟南芥序列进行多序列比对并构建系统进化树.通过亚细胞定位确定VvGAI1 蛋白在细胞中的表达位置;利用酵母试验验证VvGAI1 蛋白的转录激活活性;利用酵母双杂交和双分子荧光互补试验验证VvGAI1蛋白与VvJAZ9蛋白的互作关系;利用VvGAI1原核表达蛋白制备anti-VvGAI1兔源多克隆抗体;利用Western Blot技术检测VvGAI1 蛋白在低温下的表达情况;通过相对电导率分析外源喷施茉莉酸和赤霉素对葡萄抗寒性的影响.[结果]从'霞多丽'叶片中克隆得到VvGAI1,其ORF为 1 773 bp,编码590个氨基酸,位于第1条染色体,含有1个外显子,无内含子.VvGAI1蛋白相对分子质量为64.87 kDa,理论等电点pI为5.31,属于酸性不稳定亲水蛋白.VvGAI1具有高度保守的DELLA和GRAS结构域,属于植物GRAS家族的DELLA蛋白.蛋白聚类分析显示VvGAI1与拟南芥AtGAI和烟草NtGAI1亲缘关系较近.亚细胞定位与转录自激活结果显示VvGAI1是一个定位于细胞核中且具有转录激活活性的转录因子.酵母双杂交和双分子荧光互补试验也证实VvGAI1与VvJAZ9具有互作关系.将VvGAI1克隆至原核表达载体构建pET28b-VvGAI1重组表达载体,转化至大肠杆菌BL21中经16℃、1.0 mmol·L-1异丙基-β-d-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达获得VvGAI1-His融合蛋白,再经抗原免疫,血清纯化后制备得到anti-VvGAI1兔源多克隆抗体.制备的anti-VvGAI1抗体可以特异性检测'霞多丽'葡萄中的VvGAI1 蛋白.Western Blot结果表明,低温处理下葡萄原生质体中VvGAI1 蛋白呈先上升后下降的表达趋势,VvGAI1 蛋白响应低温诱导表达.与对照相比,50 μmol·L-1 茉莉酸甲酯(MeJA)处理可以提高葡萄的抗寒性,50 μmol·L-1 赤霉素(GA3)处理使葡萄对寒冷变得敏感.[结论]葡萄VvGAI1是一个与VvJAZ9相互作用的转录因子,VvGAI1对低温胁迫有响应,外源茉莉酸能够正调控冷胁迫反应,而赤霉素负调控冷胁迫反应.

    葡萄DELLA蛋白GAI1蛋白互作低温表达模式

    山桃杂交群体抗蚜优系的背景选择与标记优劣比较

    刘苏宁别航灵王君秀陈雪嘉...
    2995-3005页
    查看更多>>摘要:[目的]筛选'橡皮油桃'(果实大、感蚜)×'帚形山桃'(果实小、抗蚜)F2 代杂交群体中,'橡皮油桃'遗传背景回复率高且表现抗蚜的优系,探讨桃背景选择技术体系的建立方法.[方法]首先,利用 3 种方法选择背景标记,分别为前期研究得到的高多态性SNP(Pre-work SNP)、全基因组范围内随机挑选的SNP(Random SNP)、以及对SNP进行功能注释后,选择突变位点影响起始密码子与终止密码子的功能性SNP(Functional SNP),3种方法最终筛选的SNP个数统一设定为775个.然后,利用这 775 个SNP分别计算 3 种不同背景标记在F2 代杂交群体中 121 个单株的双亲回复率.通过比较 3 种背景标记中'橡皮油桃'背景回复率较高的前10个单株在两两之间的重复情况,比较不同背景标记的重复性.在完成F2 群体单株的抗蚜性、单果重与可溶性固形物含量评价后,分别选择单果重与可溶性固形物含量 2 种性状的极端表型单株各 10 株,通过比较两类表型单株'橡皮油桃'回复率的差异显著性,衡量不同选择方法的优劣.最后,以抗蚜定位区间内的SNP为抗蚜前景标记,筛选F2 群体内'橡皮油桃'遗传背景回复率高且表现抗蚜的优系.[结果]Pre-work SNP、Random SNP、Functional SNP 3 种背景标记的F2 代单株'橡皮油桃'背景回复率分别在 36.34%—71.99%、31.75%—74.92%、4.51%—66.53%.3 种背景标记筛选的'橡皮油桃'回复率较高的前10株中,Pre-work SNP与Random SNP和Functional SNP的重复单株分别均有2 个,Random SNP与Functional SNP的重复单株有 6 个,即Random SNP和Functional SNP两种选择方法的重复率更高.Pre-work SNP、Random SNP、Functional SNP 3 种背景标记在以单果重为选择目标时,极端表型单株间'橡皮油桃'背景回复率显著性分别为 0.069、0.26 和 0.092,即Pre-work SNP筛选的后代'橡皮油桃'背景回复率与单果重表型相关性最高,Functional SNP次之,Random SNP差异不显著.在以可溶性固形物含量为选择目标时,极端表型单株间'橡皮油桃'背景回复率显著性分别为 0.77、0.65 和 0.31,3 种背景标记差异均不显著.基于Pre-work SNP和Functional SNP的计算结果,本研究筛选出2个'橡皮油桃'回复率高的单株,分别为N20 和N36,其中N20携带抗蚜标记,单株表现抗蚜,平均单果重为 34.42 g,可溶性固形物含量为 16.1%,为山桃F2 群体的优异单株.[结论]在本研究群体内,Pre-work SNP相较于Functional SNP与Random SNP,在单果重这一表型上与'橡皮油桃'回复率的相关性较强,印证该背景标记选择方式的优异性,以这种背景标记挑选出的单株N20 在目标性状的优异表现也支持这一结果.本研究提供一种背景选择的思路以及判断不同背景标记在研究群体内优劣性的方法,可为有效提高抗性育种效率提供参考.

    抗蚜性SNP前景选择背景选择

    基于多种方法的菠萝果实质地及食味品质综合评价

    付山梁邺徐玖亮阮云泽...
    3006-3019页
    查看更多>>摘要:[目的]本研究基于多种研究方法,阐明影响菠萝感官品质的关键质构和理化指标,建立菠萝果实质地及食味品质的综合评价方法,为优良菠萝品种的筛选提供科学支撑.[方法]以 7 个不同品种的菠萝果实为研究对象,采用感官评价、质构测试和理化分析等方法,结合方差分析和不同维度指标间的相关性分析,明确影响菠萝感官总分的关键质构、理化指标,并进一步采用主成分回归分析法,以筛选出的关键质构特性、理化指标为自变量,感官评价总分为因变量进行回归分析,得到具有统计学意义的预测模型,用于菠萝质地及食味品质综合评价.[结果]不同品种菠萝部分质构属性及理化指标存在较大的差异,如硬度、咀嚼性、最大剪切力、糖酸比、可溶性蛋白、维生素 C 及可溶性果胶等在品种间的变异系数均大于 25%,而弹性、凝聚性等在品种间的变异较小.不同品种菠萝感官总分从高到低依次为'台农 17 号'>'台农 16 号'>'台农 4 号'>'金菠萝'>'台农 11 号'>'无刺卡因'>'巴厘','台农 17号'的果实质地和食味品质最佳,其固形物含量为 16.23%,糖酸比为 31.82,可溶性果胶含量为 23.72 mg·g-1,咀嚼性为 789.77 mJ,硬度和最大剪切力分别为 1 826.55 N、3 491.37 N.相关性分析表明,影响感官总分的关键指标包括质构属性中的硬度、咀嚼性、最大剪切力和理化指标中的可溶性固形物、糖酸比及可溶性果胶.利用主成分回归分析方法建立的菠萝感官预测模型决定系数R 2 为 0.916,标准偏差为 0.11.[结论]菠萝品种间质地与食味品质差异大,采用单一评价方法不能准确评价各品种菠萝质地与食味品质.本研究明确了影响整体感官满意度的 6 个关键分析指标,并建立了基于关键质构和理化指标的菠萝感官预测模型,可以较准确地预测菠萝的质地与食味品质,以弥补人工感官分析中客观性不足的缺陷.

    菠萝感官评价质构属性理化成分相关性分析

    免疫沉淀联合LC-MS/MS筛选猪肝星状细胞中葡萄糖调节蛋白GRP94的互作蛋白

    王枭鸿邢明杰顾宪红郝月...
    3020-3031页
    查看更多>>摘要:[背景]随着规模化、集约化生产程度的不断提高,养殖过程中饲养空间受限、冷热环境不适等因素常使猪处于应激状态.内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)可能是最早期的应激反应,与细胞凋亡、代谢等方面有密切联系.肝脏是机体的主要代谢器官,猪养殖过程中由于人工操作(如断奶)、饲料霉变、温度变化和吸入有害气体等因素都会造成猪肝脏的ERS,不仅会造成肝脏损伤,还会引发肝脏的脂肪代谢紊乱和广泛的炎症反应,影响生产性能和繁殖性能.因此,深入探讨缓解ERS的有效措施,有助于减少猪养殖过程中的隐性损失.[目的]利用免疫沉淀联合质谱技术,从猪肝星状细胞中筛选在ERS条件下与葡萄糖调节蛋白94(GRP94)相互作用的细胞蛋白,为进一步探讨GRP94对猪肝星状细胞生物学功能的保护作用机理奠定基础.[方法]首先将GRP94 抗体固定在谷胱甘肽亲和磁珠上,用亲和磁珠与ERS条件下或正常条件下猪肝星状细胞总蛋白进行孵育,与GRP94 诱饵蛋白结合的蛋白复合物洗脱收集后,进行SDS-PAGE凝胶电泳验证.将验证成功的样品洗脱液进行液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)检测,鉴定出正常条件和ERS条件下GRP94的互作蛋白.运用生物信息学在线软件对筛选的互作细胞蛋白进行 GO 富集、KEGG 信号通路注释和蛋白互作网络分析,并对其中的互作蛋白之一波形蛋白(vimentin)进行免疫共沉淀验证.[结果]筛选到正常条件下与GRP94 存在互作关系的蛋白 146 个,ERS条件下与GRP94 存在互作关系的蛋白 76 个,在两种情况下都存在互作关系的蛋白 44 个.ERS条件下有互作关系的 76 个蛋白质主要参与凋亡过程负调控、肽段交联、泛素依赖型 ERAD(endoplasmic reticulum associated degradation)过程和过氧化氢分解代谢等过程.其中参与凋亡过程负调控的GRP94互作蛋白有albumin、catalase、filament A、heat shock protein family A member 5、keratin 18和prohibin 2,说明GRP94 可能与这些蛋白共同发挥抗凋亡作用.除此之外组成中间丝纤维的vimentin蛋白参与多个GO富集的通路,可能与GRP94 有重要的互作关系.进一步的免疫共沉淀试验也证实,ERS条件下vimentin和GRP94 之间确实存在互作关系.此外,某些ERS条件下特异性表达的GRP94 互作蛋白(如peroxiredoxin、death inducer obliterator 1、catalase、glandular kallikrein、pyruvate kinase等)与抗凋亡有密切联系.[结论]ERS条件下,猪肝脏GRP94互作蛋白主要参与抗凋亡、对未折叠蛋白进行折叠和维护细胞内稳态相关的信号通路.该结论为下一步开展GRP94参与肝脏ERS调控机制的研究打下基础.

    ERS肝细胞GRP94互作蛋白

    基于芯片和填充测序数据的肉鸡屠宰性状基因组选择准确性评估

    尹畅朱墨陈艳茹童世锋...
    3032-3039页
    查看更多>>摘要:[背景]畜禽育种工作的核心是基因组估计育种值的准确性.不同水平的遗传标记密度对估计育种值的影响较大,随着基因分型技术的发展和高通量测序价格的下降,基于重测序数据的基因组选择研究不断涌现.理论上,标记密度更高可获得更高准确性的估计育种值.因为影响目标性状的数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)至少与覆盖全基因组范围的高密度标记中的一个标记处于连锁不平衡状态.所以,较高密度的标记水平,理论上标记与QTL之间的紧密连锁更好,从而保证了较高的预测准确性.但也有研究表明,填充测序数据与芯片数据相比,基因组预测的准确性提升并不明显.[目的]利用GBLUP方法,通过比较填充测序数据和芯片数据在肉鸡屠宰性状的基因组选择准确性,为肉鸡基因组选择育种的基因分型策略提供理论依据.[方法]依据芯片数据和填充测序(whole-genome sequence,WGS)数据,利用GBLUP方法,针对白羽肉鸡胸肌重、屠体重和腿肌重性状进行基因组预测,对其在基因组预测的准确性进行比较.首先,使用"京芯一号"鸡55 K SNP芯片对 3 362 只鸡进行基因分型,并从第 7 世代的第 9 批次中随机选取 230 只鸡进行全基因组重测序,然后利用Beagle 5.1 软件将 55 K SNP芯片数据填充至重测序数据水平.为避免染色体大小对填充准确性的影响,将选择鸡较大的 3号染色体和较小的14号染色体来进行计算等位基因准确率(allele correct rate,CR)和基因型相关系数(correlation,Cor),并以此判断填充准确性.利用填充测序数据对 3 个屠宰性状的基因组育种值进行预测,并采用 5-折交叉验证的方法评价预测结果的准确性、秩相关和无偏性.[结果]两条染色体的平均等位基因准确率为0.924,平均基因型相关系数为0.885,填充准确率较高,可以用于后期基因组预测研究.SNP芯片数据基因组育种值的预测准确性在 0.2194-0.2629 之间,填充测序数据基因组育种值的预测准确性在0.2110-0.2695之间.与55 K SNP芯片的结果相比,填充测序数据的基因组育种值预测的准确性差异不显著.[结论]与SNP芯片的结果相比,利用填充后的基因组数据对白羽肉鸡的3个屠宰性状(胸肌重、屠体重和腿肌)的基因组育种值预测准确性提升并不显著,该结论为畜禽遗传育种工作中的数据类型选择提供参考.

    白羽肉鸡屠宰性状基因组育种值预测填充测序数据芯片数据评估

    商品疫苗对我国h9.4.2.5分支H9N2亚型禽流感分离株的免疫保护

    麻琦和新文王燕刘艳晶...
    3040-3050页
    查看更多>>摘要:[目的]我国批准使用的 H9 亚型禽流感(avian influenza,AI)商品化灭活疫苗种类繁多,其免疫效果和选用受到养殖者的广泛关注.通过评估不同商品疫苗对我国近期H9N2 亚型AIV的免疫保护效果,以期为H9 亚型AIV的免疫防控提供科学参考.[方法]依据国家兽药基础数据库疫苗批签发数据,从在售的 40 种H9 亚型AI商品疫苗中选择批签发数量较多的 4 种疫苗(A—D疫苗),进行免疫攻毒试验.4 株h9.4.2.5 分支的H9N2 亚型分离株CK/XJ/S1204/2015、DK/JX/S4512/2017、CK/YN/S1666/2020 和CK/NX/S4590/2020 为攻毒毒株,分别测定 4 株病毒的鸡胚半数感染量(EID50)、鸡半数感染量(CID50)和细胞半数感染量(TCID50),以确定动物试验的攻毒剂量和细胞试验的感染剂量.每种疫苗以产品推荐剂量免疫 3 周龄SPF鸡各 40 只,同时设同日龄SPF鸡 40 只接种PBS作为对照组;免疫 3 周时,采集所有试验鸡血清,测定血凝抑制抗体(HI)和中和抗体(NT)滴度;同时将每种商品疫苗接种 40 只 SPF 鸡进行随机分组,每组 10 只,连同 10 只对照组鸡,以 10 CID50 的剂量鼻腔感染 H9N2 亚型分离株,分别进行商品疫苗对 4株病毒的攻毒保护试验.采集攻毒后 3、5 d喉头及泄殖腔棉拭子样品,接种 10 日龄鸡胚检测排毒情况,统计疫苗保护率,比较疫苗对 H9N2 亚型分离株的免疫保护效果.[结果]4 株 H9N2 亚型分离株的 CID50 依次为 103.5、102.5、102.5和 103.5 EID50/0.1 mL.商品疫苗接种后 3 周,各免疫组SPF鸡血清中针对商品化H9 亚型HI试验抗原(CK/SH/10/2001)的HI抗体均在 9.4 log2-11 log2 之间,但针对攻毒株的HI抗体平均效价在 4.6 log2-10.8 log2 之间,不同疫苗免疫组间存在较大差异,最大差异为 64 倍,各免疫组NT抗体平均效价在 6.7 log2-12.2 log2 之间,最大差异为 32 倍,对照组鸡的 HI 抗体和 NT 抗体均为阴性.以滴鼻方式感染不同 H9 病毒后,4 种疫苗的免疫保护效果存在较大差别,在攻击CK/XJ/S1204/2015 毒株的试验中,3 种疫苗(B—D疫苗)能为免疫鸡提供 80%以上保护;在攻击DK/JX/S4512/2017 毒株试验中,仅 1 种疫苗(B疫苗)能为免疫鸡提供 80%以上保护;在攻击CK/YN/S1666/2020 毒株的试验中,2种疫苗(A和B疫苗)能为免疫鸡提供 80%以上免疫保护;而攻击CK/NX/S4590/2020 毒株,4 种疫苗免疫鸡的保护率均低于 80%,而同期各对照组鸡均排毒,排毒率均高于 80%.[结论]不同商品疫苗预防近期 H9 亚型分离株感染的免疫保护效果存在较大差异,疫苗抗原与分离株之间的抗原性差异是免疫保护率降低的主要原因;使用 H9N2 亚型流行毒株测定免疫后的 HI抗体和 NT抗体可作为评价商品疫苗免疫保护效果的重要依据.本研究为商品 H9 疫苗的科学选用提供重要参考.

    H9N2亚型AIV商品疫苗免疫效果禽流感