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中国农业科学
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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

    陆地棉高密度遗传图谱的构建及产量相关性状的QTL定位

    贾晓昀王士杰朱继杰赵红霞...
    587-598,中插1-中插13页
    查看更多>>摘要：[目的]通过构建高密度SNP遗传图谱,开展棉花多群体产量相关性状的QTL定位,获得稳定性好、精确度高的QTL,为产量性状调控基因的挖掘和有效分子标记的开发提供依据.[方法]以高稳产冀丰1271为母本、优质自交系冀丰173为父本,构建包含200个单株的F2群体,利用测序基因分型(genotyping by sequencing,GBS)技术开发群体的SNP标记并构建高密度遗传图谱,对F2、F2∶3、F2∶4群体的衣分、子指和单铃重进行QTL定位,注释主效和稳定QTL位点内的基因并分析基因在不同组织的表达模式,筛选候选基因.[结果]通过简化基因组测序,共获得383.07 Gb数据,包括母本冀丰1271的26.93 Gb、父本冀丰173的27.30 Gb和F2群体的328.84 Gb,Q30值分别为90.55％、89.95％和95.77％.在F2群体中开发了1 305 642个SNP标记,其中,用于构建遗传图谱的aaxbb型SNP为410 726个.构建了一张包含16 088个SNP、总图距为4 282.81 cM的高密度遗传图谱,标记间的平均距离为0.27 cM,利用共线性分析证明了图谱具有较高的质量.在3个群体中共定位到108个QTL,包括34个衣分QTL、36个子指QTL和38个单铃重QTL,其中有30个QTL与已报道QTL位置重叠或接近,78个QTL未见报道.发现10个主效QTL、16个稳定QTL,其中有5个主效QTL可在2个或3个群体中被定位到.qLP-A13-4在3个群体中均可被定位到,贡献率达到13.78％;qLP-A13-6在2个群体中被定位到,贡献率达到10.01％;qLP-D10-2在2个群体中被定位到,贡献率达到10.92％;qSI-D10-1在2个群体中被定位到,贡献率达到12.31％;qBW-D5-3在2个群体中被定位到,贡献率达到15.54％.在主效和稳定QTL位点内注释到3 415个基因.通过KEGG和GO分析,注释基因主要参与植物激素信号转导、TCA循环、次生代谢物质和氨基酸生物合成、光合生物的碳固定等通路.利用TM-1和NDM8的转录组数据,发现8个基因在棉花产量相关的纤维、胚珠或种子中具有较高的表达量,可能通过调控纤维或种子的发育,影响衣分或子指,进而影响棉花单铃重和产量.[结论]构建了一张陆地棉种内高密度遗传图谱,定位了 108个产量相关QTL,发现5个主效QTL可在多个群体中定位到,鉴定到8个在纤维、胚珠或种子中高效表达的候选基因.

    陆地棉高密度遗传图谱产量QTL定位候选基因

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    甘蓝型冬油菜气孔特性与抗寒性的关系

    范军强武军艳刘丽君马骊...
    599-618,中插14页
    查看更多>>摘要：[目的]分析北方不同抗寒性甘蓝型冬油菜在低温环境中气孔运动的特征,明确抗寒性与气孔运动的关系,为解析强冬性甘蓝型冬油菜抗寒机理、培育强抗寒性品种提供依据.[方法]以14个甘蓝型冬油菜品种为材料,测定半致死温度、低温条件下的生理指标判断抗寒性差异,同时测定24℃处理12 h、0℃处理1 h和0℃处理12 h六叶期植株叶片下表皮的12个气孔指标.通过相关性分析筛选与抗寒性评价指标显著相关的气孔评价指标.[结果]依据半致死温度测定结果鉴定参试品种的抗寒性为 gau-1(-8.06)＞gau-24(-7.83)＞gau-30(-7.58)＞gau-39(-7.44)＞ts309(-7.28)＞ts312(-7.08)＞nts158(-6.81)＞npz269(-6.62)＞天油 14 号(-5.98)＞16-2444(-5.4)＞17-2251(-5.13)＞天油 2266(-4.8)＞天油2238(-4.6)＞天油2288(-4.38).依据生理指标综合评价值评价的抗寒性结果为gau-1(0.990)＞gau-24(0.876)＞gau-30(0.693)＞gau-39(0.644)＞ts309(0.534)＞ts312(0.463)＞nts158(0.439)＞npz269(0.388)＞天油14 号(0.352)＞16-2444(0.307)＞17-2251(0.282)＞天油 2266(0.236)＞天油 2238(0.126)＞天油 2288(0.000).以半致死温度测定的抗寒性与以生理指标综合评价结果一致.12个气孔运动相关指标在低温处理后有明显变化.相关性分析表明,常温下及0℃处理1 h后12个气孔指标与半致死温度相关性不显著,0℃条件下处理12 h后气孔孔隙长、气孔孔隙面积、气孔孔隙周长、气孔器长、气孔器面积、气孔器周长和气孔关闭率与抗寒性显著相关,半致死温度与气孔综合评价值Z显著相关,相关系数为-0.572.[结论]低温处理可显著影响甘蓝型冬油菜的气孔运动,且随低温处理时间的延长气孔趋向关闭的特征更为明显.同时,不同感温性品种其气孔的相对变化差异大,抗寒性较强的品种在低温处理后气孔保持张开的能力更强.

    甘蓝型油菜抗寒性评价气孔运动半致死温度生理生化特性

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    栽培模式对稻茬小麦籽粒产量、氮素吸收利用和群体质量的影响

    丁锦峰徐东忆丁永刚朱敏...
    619-634页
    查看更多>>摘要：[目的]为稻茬小麦优质、高产、高效协同栽培提供理论与技术支撑.[方法]2017-2018和2018-2019年在江苏苏北的睢宁和苏中的邗江与仪征,分别设置传统(TCP)、高产(HCP)、节肥(RFCP)和节肥增密(IDCP)4种栽培模式,研究不同模式间籽粒蛋白质含量、产量、氮效率、经济效益的差异,明确高产、高效模式及其产量构成、群体质量和氮素吸收转运特征,探明产量、氮效率与农艺生理性状间关系,进而揭示高产高效协同实现途径.[结果]受年度和地点间生态条件差异的影响,栽培模式对籽粒产量、经济净效益、氮效率的影响不尽相同.不同栽培模式下籽粒蛋白质含量均＞12.5％,其中HCP和RFCP下达13％—14％.2018年度,籽粒产量和经济净效益均以IDCP最高,较TCP分别提高31.5％—33.5％和104.4％—239.1％,其次为HCP和RFCP.2019年度,籽粒产量以HCP最高,较TCP提高8.1％—13.2％,其次为RFCP和IDCP;此外,IDCP因施肥少,较TCP稳定或增加了经济净效益.可见,TCP相对低产、低效益、低氮效率;HCP可稳定高产,且蛋白质含量高;IDCP最具高产、高效益、氮高效潜力,但蛋白质含量偏低.高产均是通过在获得高穗数基础上提高单穗产量来实现,但HCP主要提升每穗粒数而IDCP依赖于高粒重.HCP主要通过高茎蘖成穗率,IDCP则是协同高的茎蘖数和茎蘖成穗率,实现高穗数.高产群体的冬前茎蘖数/最终穗数存在适宜范围,在0.9-1.1.此外,相对高产的模式均可在维持高花后绿叶光合面积基础上协同提高绿叶净光合速率,实现扩源基础上高水平协调源库关系.高氮肥利用效率的实现关键是较高氮素生理利用效率基础上提高氮素吸收效率.HCP群体生育前期积累氮素少、中后期吸收能力逐渐增强、转运量多;而IDCP群体在生育中前期吸收能力强、转运量足.分析不同生态条件和栽培模式下籽粒产量、氮肥利用效率与农艺生理性状间关系,发现提高群体茎蘖成穗率有助于维持灌浆期较高的单茎光合面积和光合速率,进而增加单穗和群体籽粒产量;还可促进花前氮素吸收能力、增加氮素转运量,提升氮肥利用效率.[结论]稻茬小麦高产高效协同途径是在获得充足穗数基础上,攻大穗,重点是增粒重;构建数量足、质量高的群体,越冬前群体茎蘖数满足预期穗数、重点提高茎蘖成穗率,花前高效吸收氮素、提升转运水平,花后维持较高单茎光合面积和强度、提升灌浆水平.实现高产高效栽培,技术上应强调"适量增密、适度减肥、前氮后移、精准施肥".

    稻茬小麦高产高效协同群体质量特征氮素吸收特征技术途径

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    施钾量对花生根系和根瘤特性、养分吸收及产量的影响

    刘娜谢畅黄海云姚瑞...
    635-648页
    查看更多>>摘要：[目的]针对辽宁省花生产地速效钾含量偏低,钾肥施用量不足的现状,探究不同钾水平对花生根系、根瘤特性、主要养分吸收速率以及产量的影响,以期明确最佳的钾肥施用量,为当地的花生生产提供理论依据和参考.[方法]本试验于2018-2019年在沈阳农业大学进行,以农花9号为试材,设0(CK)、112.5 kg·hm-2(T1)、225 kg·hm-2(T2)和337.5 kg·hm-2(T3)4个钾肥处理,采用大田随机区组试验,研究了不同施钾量对花生根系干物质积累、根系形态、根瘤特性、植株养分吸收和产量的影响.[结果]2年试验结果表明,施钾对花生根系干重影响不大,各处理的根系干物质积累量无显著差异;与未施钾肥的CK相比,T2处理的施钾量可显著增加花生的总根长、总根表面积和总根体积;根瘤对钾素较敏感,在施钾量为112.5 kg·hm-2时,根瘤数量及干重在各时期均达到最大,钾素的施入促进了根瘤在花生结荚期的衰老;增施钾肥提高了植株氮、磷、钾素的最大积累速率、平均积累速率和最大积累量,延长了氮和钾的活跃积累期;施钾225 kg·hm-2时单株荚果数等产量构成因素及产量均高于其他处理.[结论]施钾量为225 kg·hm-2(T2)时,最有利于花生根系生长和养分吸收,增产效果最好;在施钾量为112.5 kg·hm-2(T1)时,最有利于根瘤的生长,增产效果次之.

    花生钾素根系特性根瘤特性养分吸收产量

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    拮抗细菌KRS022的鉴定及对大丽轮枝菌的抑制效果

    罗万珍王丹齐宏玥王彤...
    649-664页
    查看更多>>摘要：[目的]明确拮抗细菌KRS022的分类地位及对多种病原真菌的抑制作用,重点研究对作物黄萎病的防治效果及其对病原大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)的抑制效果,为抗大丽轮枝菌生防制剂的研发提供资源.[方法]通过形态学、生理生化试验及16S rDNA与gyrB基因序列串联分析确定KRS022的分类地位;采用对峙培养法和对扣熏蒸法测试KRS022对多种真菌的抑制作用;采用发酵菌液平板法、涂布法以及对扣熏蒸法明确KRS022对大丽轮枝菌的平板抑制效果;通过无细胞上清共培养法与对扣熏蒸法明确KRS022对大丽轮枝菌孢子萌发及菌丝形态的影响;通过盆栽试验及大丽轮枝菌生物量测定明确KRS022对棉花和烟草黄萎病的防治效果;利用RT-qPCR法检测KRS022激发植物免疫相关基因的表达特性.[结果]拮抗菌株KRS022为革兰氏阴性细菌,鉴定为产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes).该菌株具有解磷、解钾、固氮功能,可产生嗜铁素,具有蛋白酶、淀粉酶、过氧化氢酶活性,属于好氧产碱型细菌,100μg·mL-1 氨苄青霉素可作为该菌株的天然抗性筛选条件.KRS022对多种病原真菌(大丽轮枝菌、尖镰孢、禾谷镰孢、稻瘟病菌、灰葡萄孢、胶孢炭疽菌、果生炭疽菌)均具有不同程度的抑菌活性,对峙和对扣培养对大丽轮枝菌Vd991的抑制率分别达75.19％和99.78％.发酵菌液平板法、涂布法以及对扣熏蒸法对大丽轮枝菌的抑制率分别为96.21％、99.72％和99.44％,均能显著抑制Vd991菌丝生长;KRS022无细胞上清液与大丽轮枝菌分生孢子共培养完全抑制孢子萌发,对扣熏蒸后Vd991菌丝发生膨大、变粗.室内盆栽试验结果表明KRS022能够显著抑制棉花和烟草黄萎病的发生,并发现对植株具有促生作用,与清水处理的烟草盆栽相比,施用KRS022菌液的烟草盆栽的叶维度及单叶面积增幅分别达65.7％和146.4％;施用KRS022菌液后大丽轮枝菌在植株中的生物量显著减少,棉花和烟草对照组(单独接种Vd991)中大丽轮枝菌的生物量分别是处理组(KRS022+Vd991)的1.75和2.57倍.同时KRS022能够激发植物防御反应相关基因的表达,经KRS022处理的棉花植株中水杨酸(SA)通路标记基因GhPR1、茉莉酸(JA)通路标记基因 GhAOC4和乙烯(ET)通路标记基因 GhEIN2均显著上调表达,上调倍数分别是清水处理的7.23、1.69和15.05倍;经KRS022菌液处理后再接种大丽轮枝菌的棉花植株,6hAOC4和GhEIN2被显著诱导表达,上调倍数分别是只接种大丽轮枝菌的 68.09 和 11.87 倍;经 KRS022 无细胞上清液注射处理后 NbHSR203、NbHIN1、NbPR1、NbPR2、NbPR5、NbRbohA、NbRbohB上调表达倍数分别是空白LB处理的1.98、2.79、2.52、1.25、1.70、3.28、3.44倍,均显著上调表达.[结论]拮抗细菌KRS022鉴定为产碱假单胞菌,能够产生铁载体,具有解磷、解钾、固氮并促进植物生长的潜力.对多种病原真菌均具有抑制效果,能够抑制大丽轮枝菌菌丝生长及孢子萌发,具有防治黄萎病及激发植物免疫反应的作用,是一株具有开发前景的防治黄萎病等真菌病害的生防微生物资源.

    产碱假单胞菌黄萎病大丽轮枝菌生物防治植物免疫

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    MBF2转录调控小菜蛾谷胱甘肽S-转移酶代谢氯虫苯甲酰胺的功能

    葛天成尹飞胡琼波彭争科...
    665-673页
    查看更多>>摘要：[目的]探究转录调控因子MBF2(multiprotein bridging factor 2)调控小菜蛾(Plutella xylostella)体内谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)的功能,及其在小菜蛾抗氯虫苯甲酰胺中的作用,为阐明小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的解毒代谢机制提供理论依据.[方法]采用浸叶法测定敏感(SS)、广东连州(LZ)、云南通海(TH)3个小菜蛾种群对氯虫苯甲酰胺的抗性水平,酶动力学法测定3个种群的GST活性;使用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析MBF2在不同抗性种群小菜蛾中的表达差异;采用氯虫苯甲酰胺LC50诱导12 h,分析其对小菜蛾MBF2的诱导表达作用;应用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术研究MBF2对GST基因的调控作用,并测定沉默MBF2后小菜蛾的GST活性;结合沉默后小菜蛾对药剂的敏感性变化,验证MBF2在小菜蛾抗氯虫苯甲酰胺中的作用.[结果]两个抗性种群(TH和LZ)相较SS种群分别达到了中抗及高抗的水平,TH和LZ抗性倍数分别为54.27和289.58;TH和LZ小菜蛾种群体内GST活性均显著高于SS种群;与SS种群相比,MBF2在抗性种群小菜蛾体内显著上调表达,在中抗和高抗种群中的表达量分别为敏感种群4.6和9.4倍.小菜蛾短期暴露于LC50浓度氯虫苯甲酰胺中,敏感、中抗及高抗种群均在8 h内MBF2表达量显著上调,最高表达量升至对照的10倍.沉默MBF224 h,小菜蛾9个GST基因表达量显著降低,其中GSTZ1及GSTU1的下调量均达90％以上;处理组(dsMBF2)GST活性相较于阴性对照(dsGFP)降低57.76％;75mg·L-1氯虫苯甲酰胺处理后,处理组较对照组死亡率提升23.34％.[结论]MBF2可能通过调控GST的转录表达,提高小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的代谢能力,从而参与小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的解毒作用.研究结果可为小菜蛾抗药性机理的深入解析及新型药剂的研发提供依据.

    小菜蛾转录调控谷胱甘肽S-转移酶氯虫苯甲酰胺抗药性MBF2

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    我国水稻的肥料贡献率时空变化及影响因素

    李亚贞韩天富曲潇琳马常宝...
    674-685页
    查看更多>>摘要：[目的]从全国尺度上解析近30年(1988-2017)水稻产量的肥料贡献率变化及其影响因素,为水稻可持续生产和肥料的科学施用提供理论依据.[方法]基于全国稻作区耕地质量监测数据(338个点位),分析不同稻作模式、种植区域、气候条件和土壤质地的水稻肥料贡献率年际变化,并结合随机森林模型探讨各因素对水稻肥料贡献率变化的相对贡献.[结果]在施肥区和不施肥区水稻品种和栽培技术相同的条件下,近30年全国水稻的肥料贡献率整体呈现前20年逐渐升高,近10年趋于平稳的特征,总体变化幅度为41.20％—51.89％,但不同稻作模式存在差异,单季稻、双季稻和水稻-其他作物轮作的水稻肥料贡献率分别为38.58％—55.49％、41.96％—51.05％和42.34％—53.43％.不同区域的水稻肥料贡献率在近30年的平均值表现出西南(55.82％)＞长江中游(46.73％)＞华北(46.27％)＞东北(45.90％)＞华南(45.83％)＞长江下游(44.25％).结合施肥年限和水稻肥料贡献率的拟合方程发现,东北、华北、西南、长江中游、长江下游和华南的水稻肥料贡献率达到稳定的施肥年限分别为15.2、18.5、19.0、15.3、15.3和14.5 a.不同气候条件也显著影响水稻的肥料贡献率,其中,亚热带季风气候(49.23％)＞温带季风气候(45.90％)＞热带季风气候(34.57％).不同土壤质地的水稻肥料贡献率则表现出黏土(43.25％—64.80％)＞壤土(40.65％—48.46％)＞砂土(26.20％—45.98％).随机森林模型显示,氮肥和磷肥是调控水稻肥料贡献率变化的主要因素,同时,无霜期、年均降雨、年均温度、钾肥及土壤有机质含量也是影响水稻肥料贡献率的关键指标.[结论]在1988-2017年,全国稻作区的水稻肥料贡献率整体呈现前期逐渐增加后期趋于平稳的趋势,且稻作模式、区域、气候和土壤质地条件均影响水稻肥料贡献率的年际变化.氮肥和磷肥对水稻肥料贡献率变化的影响较大.相比其他土壤肥力指标,土壤有机质是影响水稻肥料贡献率变化的关键土壤肥力因子.

    稻田施肥肥料贡献率时空变化土壤有机质

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    添加玉米秸秆和根茬对不同肥力黑土微生物残体碳氮的影响

    马南安婷婷张久明汪景宽...
    686-696页
    查看更多>>摘要：[目的]作物秸秆和根茬是农田土壤有机质的重要来源之一,经微生物作用以微生物残体形式累积在土壤中,是稳定土壤有机质的重要组成部分.明确不同肥力土壤作物秸秆和根茬还田后微生物残体在土壤中的累积及其对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的贡献,以期为增加土壤碳氮的库容和稳定性提供依据.[方法]基于黑土长期定位试验站不同肥力水平土壤,利用13C15N双标记方法和氨基糖生物标识物技术,土壤中分别添加玉米秸秆和根茬后进行室内培养,在培养第30天和第180天采样,分析土壤中外源碳(秸秆碳和根茬碳)的残留率、外源氮(秸秆氮和根茬氮)的残留率、微生物残体碳氮的含量及其对土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(TN)的贡献率.[结果]培养第180天,秸秆碳和根茬碳在土壤中的平均残留率分别为36.3％和31.7％,秸秆氮和根茬氮的残留率平均分别为95.8％和79.3％.添加秸秆和根茬处理SOC中外源碳含量与TN中外源氮含量的比值(13C-SOC/15N-TN)在培养第180天平均分别为17.6和28.5,与培养第30天相比平均分别下降了 47.9％和28.2％.培养期间,高肥土壤真菌残体碳氮含量是低肥土壤的1.17倍左右,细菌残体碳氮含量是低肥土壤的1.31倍.第180天,添加秸秆处理土壤微生物残体(真菌和细菌)碳和氮含量平均比添加根茬处理增加了 8.5％左右.培养结束后(第180天),真菌残体碳对高肥和低肥土壤SOC的贡献率平均分别为37.0％和33.8％,细菌残体碳的贡献率平均分别为11.2％和9.2％;添加秸秆和根茬的处理真菌残体碳对SOC的贡献率平均分别为36.0％和34.7％,细菌残体碳的贡献率平均分别为10.8％和9.6％.第30天,真菌残体氮和细菌残体氮对TN的贡献率平均分别为55.2％和16.3％;培养第180天,真菌残体氮对低肥和高肥土壤TN的贡献率平均分别为63.5％和60.5％,细菌残体氮的贡献率平均分别为16.4％和17.5％.培养180天与初始土壤相比,细菌残体碳和氮对高肥土壤S0C和TN的贡献率平均分别增加了 4.8％和7.4％,对低肥土壤平均分别增加了 20.3％和32.5％.[结论]真菌残体对土壤有机碳库的稳定和氮库的扩容起着重要的作用.添加玉米秸秆较根茬更有利于微生物残体碳氮在土壤中的累积.低肥土壤添加秸秆和根茬有利于细菌残体碳和氮向土壤有机碳库和氮库的转化.

    玉米秸秆玉米根茬土壤微生物残体氨基糖土壤有机碳土壤全氮黑土

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    垄作直播控制灌溉对水稻产量和温室气体排放的影响

    谢军尹学伟魏灵王子芳...
    697-710页
    查看更多>>摘要：[目的]稻田是温室气体的重要排放源之一,耕作方式和水分管理措施均能在一定程度上减少稻田温室气体排放.垄作直播方式是一种新型节本增效的水稻种植方式,探索稻田垄作直播下垄沟水分管理对水稻产量和温室气体排放的影响,为丰产减排稻作模式的创新提供理论依据和技术途径.[方法]以2019-2021年垄作直播方式下的水稻-萝卜轮作系统为研究对象,通过设置传统淹水沟灌(TFI:水分高于垄面约5 cm)、控制沟灌1(CFI1:水分低于垄面约5 cm)、控制沟灌2(CFI2:水分低于垄面约10 cm)、控制沟灌3(CFI3:水分低于垄面约15 cm)4个处理,采取密闭静态箱-气相色谱法研究水稻-萝卜生长季温室气体排放及其全球增温潜势,同时测定水稻产量、土壤还原性物质、铵态氮和硝态氮等指标,明确既能减少全球增温潜势(GWP)又能增加作物产量的最佳灌水模式.[结果]综合3年试验结果,与TFI处理相比,控制灌溉能显著降低水稻季CH4累积排放量22.81％—78.47％,其中CFI3效果最显著;CFI2处理显著增加水稻季N2O累积排放量20.45％—59.90％,CFI3显著降低水稻季N2O累积排放量12.08％—68.64％,CFI1对N2O排放量无显著影响.对于萝卜季而言,与TFI处理相比,控制灌溉能显著降低CH4累积排放量34.87％—53.31％,其中CFI2和CFI3效果最显著;CFI1、CFI2和CFI3处理能显著增加N2O累积排放量35.00％—120.00％.双因素方差分析结果表明,控制灌溉和控制灌溉x试验年份的交互作用对CH4累积排放量具有极显著影响(P＜0.01),控制灌溉、试验年份及控制灌溉x试验年份的交互作用对N2O累积排放量具有极显著影响(P＜0.01).与TFI相比,控制灌溉处理能显著降低水稻季GWP 20.24％—74.87％;CFI1和CFI2处理显著增加水稻产量12.34％—33.97％,CFI3对水稻产量无显著影响;控制灌溉显著降低温室气体排放强度(GHGI)29.37％—75.92％.控制灌溉分别降低还原物质总量、活性还原物质和还原性铁含量15.00％—30.84％、53.45％—71.65％和60.47％,影响CH4排放;同时降低铵态氮7.51％—9.87％,增加硝态氮5.81％—8.55％,影响N20排放.[结论]控制灌溉通过硝态氮、铵态氮以及还原性物质等土壤性质影响温室气体排放.综合温室气体减排效应和作物增产两方面,CFI1和CFI2处理效果最好.在稻田垄作直播条件下,灌水深度为传统沟灌淹水深度的2/3或者1/2是降低温室气体排放并增加水稻产量的最佳水分管理方式.

    垄作直播水分管理温室气体水稻萝卜

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    黄瓜DIR家族基因的全基因组鉴定及其表达分析

    张开京何帅帅贾利胡玉超...
    711-728页
    查看更多>>摘要：[目的]基于黄瓜基因组信息和转录组测序大数据,利用生物信息学手段,对黄瓜中DIR基因家族进行鉴定,并分析其在不同组织器官和胁迫响应过程中的表达模式,为后续深入研究黄瓜DIR基因的生物学功能奠定重要基础.[方法]基于已报道的DIR基因HMM模型文件,利用HMMER软件包的hmmsearch程序从黄瓜蛋白数据库中筛选出可能的DIR基因ID,并利用在线工具Pfam和SMART进行验证,最终确定黄瓜DIR家族基因.利用ExPASy、TBtools、GSDS、MEME、MEGA、MCScanX和Circos等工具分析黄瓜DIR基因家族成员的理化特征、染色体定位、基因结构、系统进化树和共线性.基于黄瓜在不同组织和胁迫响应下的转录组测序大数据,利用黄瓜V3版本基因组信息进行转录组分析,检索黄瓜DIR基因在不同转录组测序分析中的表达情况,利用TBtools软件绘制表达热图,分析黄瓜DIR基因在不同组织和胁迫响应过程中的表达模式.[结果]在黄瓜中鉴定到23个DIR家族基因,分布于7条染色体上,编码氨基酸个数在78-684,分子量8.70-73.82 kD;系统进化分析将黄瓜DIR基因家族划分为3个亚族,每个亚族中的基因结构和motif基本一致;共线性分析发现黄瓜中有12个DIR基因与拟南芥中的19个DIR基因存在27种线性关系,黄瓜中有12个DIR基因与水稻中的11个DIR基因存在19种线性关系,而黄瓜中另外8个DIR基因比较保守,既不与拟南芥中的DIR基因存在共线性,也不与水稻中的DIR基因存在共线性;组织特异性表达分析发现有些黄瓜DIR基因在根、茎、花、果实、叶片等所有组织器官中的表达量均较低或不表达,有些黄瓜DIR基因在所有组织器官中的表达量均较高,而有些黄瓜DIR基因只在特定组织中表达,但在其他组织中不表达或低表达,表明不同的黄瓜DIR基因具有组织特异性表达模式;黄瓜DIR家族基因在胁迫响应过程中的表达模式分析发现CsaV3-4G023490在黄瓜非生物胁迫和生物胁迫响应过程中均发生上调表达,表明该基因在黄瓜生长发育过程中发挥着重要作用.[结论]在黄瓜中共鉴定到23个DIR家族基因,分为3个亚族,每个亚族内的基因成员保守性高,不同亚族间的基因结构和蛋白保守结构域有所不同.黄瓜DIR基因在不同组织器官和胁迫响应下的表达模式具有差异性,协同调控了黄瓜的生长发育.

    黄瓜DIR基因家族生物信息学表达分析

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