中国农业科技导报

张江丽1,解沛1,戴小枫2

2011, 13(6): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.01

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随着工业化、城镇化进程的深入发展和农产品消费需求的持续增长,“十二五”我国粮食生产稳定发展的任务将更加艰巨。利用中国农业年鉴等统计资料,从粮食生产现状和形势出发,深入剖析了当前制约我国粮食生产稳定发展主要面临的问题。制约粮食增产潜力的主要因素包括粮食播种面积波动和下降、粮田基础设施和水利配套建设缺位、粮食生产力布局和耕作栽培制度不合理以及科技潜力发挥不够等,从而提出“十二五”四条保障我国粮食生产稳定发展的对策建议,供有关部门决策参考。

水稻品种中VC含量及抗氧化性的比较分析

张传玉1,2,3,张执金3,黄荣峰3,张治礼1,2,4

2011, 13(6): 6-11. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.02

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VC(Vitamin C)又叫抗坏血酸(ascorbic acid, AsA),是植物体内重要的抗氧化剂,在植物抗氧化胁迫应答过程中具有重要的调控作用。VC在植物如拟南芥、小麦抗氧化功能方面已有许多研究,但在水稻中的相关研究较少。通过比较水稻品种中花17、日本晴、扬稻6号和扬稻2号中的VC含量,发现不同品种间VC含量存在明显的差异。结合MV(methyl viologen)处理,进一步比较了由于VC含量的差异导致氧化胁迫下超氧阴离子、H2O2的含量的变化。结果表明VC含量与水稻抗氧化作用可能存在密切的联系。本研究进一步证明了VC在水稻的抗氧化胁迫中的重要作用,从而为提高水稻的抗逆性提供依据。

新型筛选标记磷酸甘露糖异构酶基因在转基因植物中的应用

郭倩倩1,孙熙森2,唐益雄1,吴燕民1

2011, 13(6): 12-19. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.03

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广泛应用于植物遗传转化的抗生素和除草剂选择标记对环境生态和人类健康可能具有潜在风险,因此生物安全筛选标记已成为当前植物转基因研究的热点。磷酸甘露糖异构酶基因(PMI)是一种新型生物安全选择标记基因,全面介绍了其作用原理、生物安全性、在植物转化中的应用与检测等,深入分析了其在植物转化中作为筛选标记存在的问题与不足,并就其发展前景进行了展望,以期为在转基因植物中的广泛应用奠定基础。

利用密码子优化提高Bt cry1Ah基因在转基因玉米(Zea mays L.)中的表达

李圣彦1,2,郎志宏2,朱莉2,李秀影1,2,张杰3,何康来3,黄大昉2

2011, 13(6): 20-26. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.04

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Bt cry1Ah基因是本实验室从苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株BT8中克隆的一种新型杀虫蛋白基因。在前期工作中已根据植物密码子偏好性对cry1Ah基因进行过一次优化。根据玉米密码子偏好性对cry1Ah基因进行第二次优化,并将两次优化的cry1Ah基因分别构建了pAhmG和pmAhb植物表达载体,利用农杆菌介导法转化玉米自交系综31,分别得到10株和9株阳性转基因玉米植株。通过ELISA、Western blot检测及生物活性检测,比较不同优化的基因在玉米中的蛋白表达量及抗虫情况。初步结果表明外源基因在玉米植株中可以稳定表达并可以遗传。二次优化基因比一次优化基因在玉米中的蛋白表达量更高,抗虫性更好。表明密码子优化有利于提高外源基因的表达。

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅳ.玉米

敖光明1,王志兴2,王旭静2,贾士荣2

2011, 13(6): 27-32. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.05

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近20年来,转基因玉米的研发迅猛发展,已成为第二大商业化种植的转基因作物,与此同时,玉米基因飘流和异交率的研究也得到相应发展。归纳目前国际上积累的数据,由于玉米花粉粒较大较重,84%~92%的花粉沉积在5 m以内。基因飘流率小于0.1%的阈值距离为100~119 m。在大面积转基因玉米与非转基因玉米共存情况下,0.1%的阈值距离为80 m。

转基因油菜RT73品系特异性检测标准分子协同实验验证

李想1,褚庆华1,高琴1,吕蓉1,潘良文1,李俊毅2,张其刚2

2011, 13(6): 33-40. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.06

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对构建的适于转基因油菜RT73品系特异性检测标准分子pEASY-RT73在普通PCR和实时荧光PCR检测中的适用性进行了实验室间协同实验验证。对8家实验室结果的统计分析表明,标准分子pEASY-RT73对转基因油菜RT73品系特异性检测及油菜内源基因HMG和PEP检测具有高特异性。在普通PCR扩增中,标准分子对PEP和RT73品系特异性序列的检测下限均为20拷贝,对HMG基因的检测下限为50拷贝;在实时荧光PCR扩增中,HMG和RT73品系特异性序列的检测下限均为10拷贝,PEP检测下限为50拷贝。虽然各实验室所用仪器和试剂有较大差异,但对检测结果影响不大。因此,标准分子pEASY-RT73可稳定的作为新型标准物质用于转基因油菜RT73品系特异性普通PCR和实时荧光PCR检测。

植物基因打靶中正负筛选系统的研究

李珊珊1,安书红2,刘昱辉1

2011, 13(6): 41-45. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.07

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基因打靶是反向遗传学研究的重要工具,在植物基因功能研究等方面具有重要意义。正负筛选系统是一种筛选发生正确基因打靶转化株的方法,能够减少筛选的工作量,使植物基因打靶效率大大提高。通过近些年的研究改进,正负筛选在植物基因打靶研究中的应用逐渐成熟,就植物基因打靶研究中正负筛选系统的原理及研究进展进行综述,对今后的基因打靶研究具有重要的参考价值。

植物中依赖于RNA的RNA聚合酶研究进展

徐涛,王磊

2011, 13(6): 46-53. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.08

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依赖于RNA的RNA聚合酶(RDR)能够以单链RNA为模版合成互补RNA链,产生双链RNA。双链RNA在细胞内被类似RNaseⅢ的酶DCL加工成20～24 nt的小分子干扰RNA(siRNA)。siRNA可以在转录水平或转录后水平抑制靶基因的表达。RDR通过基因沉默途径参与植物的生长发育调节、逆境应答以及表观遗传修饰等许多生物学过程。加深对植物RDR表达模式、生化活性及生物学功能等方面的理解将有利于植物基因沉默的发展和运用。

细胞松弛素B对牛卵母细胞体外成熟过程中微管、微丝及染色体的影响

刘欣*,胡晓明*,白春玲,程磊,郜宇,刘扬,李光鹏

2011, 13(6): 54-60. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.09

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细胞松弛素B(Cytochalasin B,CB)是一种抑制微丝聚合的药物,能抑制微丝的组装从而阻止胞质分裂和极体排放,是研究细胞分裂器形成与变化的重要药物。在牛卵母细胞体外成熟培养过程中加入7.5 μg/mL的CB进行处理,分析CB对减数分裂过程中细胞骨架形态、染色体的排列与分离等方面的影响。结果显示,CB处理后卵母细胞第一极体的排放受到了抑制,染色体的排列和分离受到了影响,出现了同源染色体分离不完全或分离不均匀及分离后又聚在一起等异常情况,形成许多二倍体卵母细胞;纺锤体微管的形态发生了变化,出现了两个纺锤体、巨大纺锤体和多极纺锤体等异常结构;微丝的正常分布受到了影响,染色体周围没有或少有微丝分布,皮质下的微丝分布也变得少而不均匀;这说明微丝与微管在减数分裂过程中是协同作用的,CB通过影响微丝的动态变化,改变了纺锤体微管的形态结构,最终抑制了极体的排放。

苏云金芽胞杆菌cry1Ib6基因的克隆、表达及活性的研究

张庆丽1,2,李海涛1,赵世源1,刘荣梅1,赵勇2,高继国1

2011, 13(6): 61-65. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.10

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苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)能产生杀虫晶体蛋白(Insecticida Crystal Proteins, ICPs),对敏感昆虫有强烈毒性,而对高等动物和人无毒性。ICPs由cry或cyt基因编码,根据cry1I型基因设计引物,以Bt LB52菌株的质粒DNA为模板,扩增出了全长为2.1 kb的cry1I基因,其能通过表达载体pEB在大肠杆菌中高效表达为79.9 kDa的蛋白。经过AlginX软件分析该蛋白由712个氨基酸组成,分子量为79.9 kDa,等电点为6.54,为弱酸性蛋白质,NCBI Blast比对该蛋白的氨基酸序列与Cry1Ib3的相似性最高为98%,有12个氨基酸的差异。该基因已在GenBank中注册,登录号为ADK38579,并被国际基因命名委员会正式命名为cry1Ib6。它的表达产物对小菜蛾具有较高的毒力,LC50为1.196 μg/mL,为抗虫转基因植物研究提供了新的基因。

立体分子伴侣-脂肪酶特异折叠酶

郑小梅,初晓宇,伍宁丰,范云六

2011, 13(6): 66-71. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.11

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细菌脂肪酶是一类重要的工业用酶,尤其以来源于假单孢杆菌Pseudomonas与伯克霍尔德菌Burkholderia的脂肪酶应用最为广泛。然而,这类脂肪酶折叠过程中存在一个巨大的能障而无法自发正确折叠。研究发现,这类脂肪酶的编码基因所在操纵子中往往存在一个与其折叠相关的基因,编码一种脂肪酶特异折叠酶。该类蛋白为脂肪酶的立体分子伴侣,可与脂肪酶的折叠中间体相互作用,帮助脂肪酶越过折叠过程中的能量障碍,为其获得正确构象提供必要的空间信息。详细阐述了脂肪酶特异折叠酶的发现、分类、作用机制与应用前景。

胡萝卜软腐欧文氏菌CXJZU-120的选育及其脱胶性能研究

郑科*,段盛文*,刘正初,冯湘沅,成莉凤,郑霞

2011, 13(6): 72-77. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.12

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为寻求更适宜于生产应用的麻类生物脱胶高效菌株,对苎麻脱胶菌株CXJZ95-198进行紫外诱变,存活菌株的生理特性研究和脱胶功能实验发现:紫外线处理120 s获得的变异菌株CXJZU-120性状稳定;在5.5~6.0 h完成苎麻脱胶,总胶质脱除率达87.22%;该菌经10.0 h培养,发酵液中的果胶酶、β-甘露聚糖酶和木聚糖酶活分别为211.2 U/mL、374.8 U/mL和96.6 U/mL;该菌株在固态培养基中培养16.0~17.0 h开始显棕褐色,液态发酵培养基中培养5.0~5.5 h开始显蓝绿色,接种到苎麻上发酵5.0~5.5 h开始显蓝色。该结果表明,变异菌株CXJZU-120与出发菌比较,不仅在脱胶功能和产酶性能上有所提高,而且繁殖速度快,发酵时具有特别的显色现象,对于该菌在生产中的应用具有重要意义。

适于转基因产品检测的核酸扩增技术

刘信

2011, 13(6): 78-81. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.13

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目前,转基因产品检测主要以核酸为对象,特别是外源重组DNA。靶DNA序列的扩增是转基因产品检测的核心技术,如已经广泛应用的定性、定量PCR技术。随着转基因作物种类的增多、种植范围的扩大,已有方法在某些情况下已不能完全满足检测要求,如高通量多靶标分析。综述了近年来基于核酸水平的检测新技术,并对其未来应用于转基因产品检测进行了分析。

冬小麦关键物候空间分布遥感监测方法研究

司文才,刘峻明

2011, 13(6): 82-89. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.14

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物候信息对农作物生长的动态监测、田间管理具有重要意义。归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)能够在大范围覆盖区域内准确地反映农作物物候信息。以河北省为研究区域,选用2000至2009年的SPOT/VEGETATION NDVI旬合成产品数据集,尝试结合气象站点的气温,利用Savitzky-Golay(S-G)滤波重构NDVI时序曲线,以动态阈值法监测研究区冬小麦的返青期开始和抽穗期开始,并对监测结果进行了分析。空间分布上,河北省冬小麦物候期总体上呈现由南到北逐渐推迟的空间分布规律,从各具体年份来看,冬小麦遥感监测结果符合实际的物候地面观测结果,并在因异常气候变化物候期发生变化的年份也有较好的反应,结果表明,通过NDVI时序曲线结合气温的方法可以准确监测河北省冬小麦关键物候期。

园艺植物可视化研究进展

袁晓敏1,2,温维亮1,郭新宇1,陆声链1

2011, 13(6): 90-98. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.15

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园艺植物是农林植物的重要组成部分, 其可视化研究可应用于园林设计、作物疾病的监管以及产量预测等方面。综述了近年来园艺植物可视化的研究进展,首先探讨了园艺植物拓扑结构模拟现状,然后从参数化建模、基于图像的三维重建和基于测量数据的三维重建和交互式设计四个方面介绍了园艺植物形态建模的研究进展,阐述了应用于园艺植物真实感绘制方面的技术,并对园艺植物可视化的发展趋势进行了展望,对研究者开展相关领域的研究具有一定的参考和指导意义。

直链淀粉含量适中籼稻品种间的食味品质差异分析

周治宝1,2,王晓玲1,余传元1,雷建国1,王智权1,朱昌兰2

2011, 13(6): 99-105. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.16

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为研究适中直链淀粉含量品种间的食味品质差异,对24份直链淀粉含量达到农业部一级优质食用稻米标准的籼稻品种进行了分析。结果表明:长宽比、胶稠度、碱消值、崩解值与食味品质达到了极显著正相关水平,粒宽、垩白率、消减值、回复值、蛋白质含量与食味值达到了极显著负相关水平。食味品质较好的品种粒宽、垩白率、垩白度、回复值和消减值应较小,蛋白质含量较低,长宽比、胶稠度、崩解值较大。通径分析表明,长宽比、胶稠度、碱消值对食味品质具有较大的直接作用。本研究结果可为今后完善稻米品质评价指标及稻米食味品质改良提供理论依据。

芦荟多糖和芦荟蒽醌类物质防辐射研究进展

钟英1,叶青2,钱和2

2011, 13(6): 106-109. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.17

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随着人们对生存环境中各种辐射危害的深入了解,防辐射功能产品的研发逐渐成为保健食品行业关注的热点。详细阐述了芦荟多糖和芦荟蒽醌类物质在防辐射方面的研究进展,通过对比分析认为芦荟多糖和芦荟蒽醌类物质是芦荟具有防辐射作用的主要功能性成分,为后期防辐射产品开发利用和市场推广提供理论基础。

棉花种植的环境影响及可持续发展建议

金书秦1,杜珉1,魏珣2,孙雨3

2011, 13(6): 110-117. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.18

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棉花种植过程中农药、化肥使用强度高,对人体健康、水环境、大气环境产生严重损害和污染,也造成了大量温室气体的排放。在国内外已有研究的基础上,归纳了棉花种植过程中各类化学投入产生的环境影响;通过追踪国内外在气候变化方面的研究成果,总结了棉花种植过程各环节的温室气体排放系数,运用国家最新的统计调查数据,首次对我国棉花种植过程的温室气体排放进行了估算。保守估算,2009年我国每公顷棉花地的温室气体排放高达3 928.05 kg CO2当量(CO2 e),总排放量超过1 945万t,具有巨大的削减潜力。探索棉花清洁生产模式,对于棉业可持续发展具有重要意义。

土壤水分胁迫对不同花生种子蛋白质组成类型的影响

宋文武,丁红,陈殿绪,孙奎香,张玉凤,张智猛

2011, 13(6): 118-125. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.19

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为明确花生抗旱适应性机理,筛选抗旱和水分高效利用基因型品种,在人工控水条件下,对中度土壤水分胁迫下不同花生品种种子蛋白质组成、类型及相互关系进行了研究。结果表明:花生种子蛋白质中,清蛋白占绝对优势,占花生蛋白质总量的92%以上,最高达95%;球蛋白含量较低,仅占花生蛋白质总量的4%,谷蛋白含量最低,仅为3.43%,醇溶蛋白痕量;在4种组分中,品种之间球蛋白含量差异最大。干旱胁迫使花生籽仁中蛋白质组分平均含量略有提高,水溶性蛋白(清蛋白)含量的提高起决定作用。SDS-PAGE图谱显示花生种子蛋白质组分是由自身遗传特性决定的。土壤水分状况不影响同一品种(系)蛋白质组分的电泳图谱,但对条带深浅有影响,土壤水分胁迫处理下,清蛋白和球蛋白图谱条带颜色较深,说明其响应蛋白质组分含量增加,处理间清蛋白条带和29号品种球蛋白增加较为明显,对干旱反应强烈。

日本湖泊地区水质保护对策与成效

赵解春1,2,白文波1,2,山下市二3,李玉中1,2

2011, 13(6): 126-134. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.20

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日本自60年代后期,随着工农业发展和人口增加,在水资源丰富的湖泊周边地区由于污染物的过量排放导致湖泊水体污染。日本环境省为了保护湖泊水质,制定了“湖泊水质保护特别措施法”。同时,农林水产省在湖泊地区相继制定了“农业环境规范”、“可持续农业生产方式”、“农田、水体、环保对策”等一系列环境友好型农业综合生产技术措施,促进湖泊地区水质保护和该地区农业可持续发展。围绕日本两大代表性湖泊琵琶湖和霞浦湖,介绍了日本湖泊地区水质保护综合对策的形成、成效及其发展,以及在此基础上环保型农业政策体系的提出、发展和实施效果,以及环保型农业政策指导下的湖泊保护对策及目标等;并指出了日本环保型农业存在的问题,以期为我国探索农业可持续发展之路提供更多的启示。

荻制取燃料乙醇的稀硫酸预处理

廖沃日汗1,刘瑞香1,孙启忠2,高凤芹2

2011, 13(6): 135-139. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.

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荻\[Triarrhena sacchariflora (Maxim.) Nakai\]是一种生产燃料乙醇的植物原料,深入研究有助于缓解石油危机问题。通过4个预处理条件的单因素试验,明确了处理后样品中纤维素、半纤维素、木质素三个指标含量的变化规律,再通过正交试验确定了荻制取燃料乙醇过程中稀硫酸预处理的最佳条件。研究结果表明效果最好的两个预处理条件是:①硫酸浓度:1.5%(g/mL),固液比:1∶6,时间:30 min,温度:120℃;纤维素含量提高15.28%。②1.5%,1∶8,15 min,120℃;纤维素含量提高15.11%。该结果为荻制取燃料乙醇提供了可靠的依据。

低剂量福尔马林对循环水养殖欧鲈及生物滤器的影响

李湘萍1,2,刘鹰2,程江峰1

2011, 13(6): 140-146. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.06.22

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为探讨长时间低剂量福尔马林对鱼类及循环水养殖系统的影响,以欧鲈(Dicentrarchus labrax)为受试鱼在循环水养殖系统中进行实验。设置4个福尔马林浓度处理组(0 mg/L、30 mg/L、60 mg/L和90mg/L)进行分析,结果表明,30 mg/L福尔马林处理后,欧鲈存活率(98%)和增重率（350.26%）与对照组之间无显著性差异（P>0.05）;90 mg/L福尔马林处理使生物滤器去除亚硝酸盐氮效能产生明显削弱作用;30 mg/L福尔马林处理的欧鲈肠道内AMS和胃中的胰蛋白酶活性显著增加（P<0.05）。60 mg/L福尔马林处理使欧鲈肝脏遭到一定程度的损伤,且60 mg/L和90 mg/L福尔马林处理的欧鲈出现了轻度逆境胁迫。90 mg/L福尔马林处理的水体中亚硝酸盐氮的浓度升高,亚硝酸盐氮的去除率显著降低（P<0.05）,对去除氨氮的影响滞后于对去除亚硝酸盐氮的影响。

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