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1.
2.
【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104(WT)为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系(ZmIBH1-1-OE);通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理(20% PEG6000),进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因(differentially expressed genes,DEGs);结合DAP-seq(DNA affinity purification sequencing)分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV(integrative genomics viewer)分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T3代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T4代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性)均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology(GO)功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。 相似文献
3.
为了明确谷子从早期品系到育成品种过程中顶三叶和其他农艺性状的变化规律,本研究利用41份育种品种和30份早期品系,在60万株/hm2种植密度下,分析育成品种和早期品系顶三叶性状的差异,以及与其他农艺性状的关系.结果 表明,育成品种顶三叶长度、宽度和面积总体上高于早期品系,而变异幅度低于早期品系;育成品种项三叶性状之间的相关性明显高于早期品系,而顶三叶与穗部性状之间的相关性低于早期品系;育成品种产量与顶三叶大小显著负相关,这种负相关关系主要存在于叶片较大的品种中,而在叶片较小的品种中并不存在.本研究结果为谷子品种选育中对顶三叶性状的选择提供参考. 相似文献
4.
【目的】株高和穗部性状是影响谷子产量的关键性状。探究谷子株高及穗部性状表型变异的遗传规律,为相关性状的遗传改良与基因定位提供参考依据。【方法】以谷子优质品种豫谷18为共同父本,分别与黄软谷和红酒谷杂交,构建2个分别包含250个家系的重组自交系F7群体(YYRIL和YRRIL)。采用主基因+多基因混合遗传模型,对YYRIL和YRRIL群体在2个环境下的株高、穗长、穗下节间长、穗码数、穗粒重等5个农艺性状的表型数据进行遗传分析。【结果】5个性状在所有环境中均表现连续变异且存在超亲分离现象,峰度和偏度绝对值小于1,近似正态分布,呈现数量性状的典型遗传特点。性状间相关性分析表明株高与穗长、穗下节间长在所有环境中均呈极显著正相关,穗码数与穗粒重呈极显著正相关。遗传模型分析显示YYRIL和YRRIL群体株高的最适遗传模型分别为PG-AI和PG-A多基因模型,多基因遗传率分别为95.15%和91.27%。2个群体穗码数的最适模型均为PG-AI,多基因遗传率为70.07%—71.58%。穗下节间长在2个群体的最适遗传模型分别为4MG-CEA和3MG-CEA,均为等加性主基因模型。穗下节间长在YYRIL群体的主基因遗传率为9.69%,4对主基因加性效应值相等,均为-0.34,具有负向效应;穗下节间长在YRRIL群体的主基因遗传率为45.78%,3对主基因加性效应值相等,均为1.17,具有正向效应。穗长在YYRIL群体的最适模型为MX2-ED-A,即2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为43.56%,多基因遗传率为50.56%。控制穗长的2对主基因加性效应值分别为-1.21、1.68,多基因加性效应较小,为-0.0017;穗长在YRRIL群体的最适模型为MX2-AE-A,即2对累加作用主基因,加性多基因混合遗传模型;穗长的主基因遗传率为46.40%,多基因遗传率为46.91%。控制穗长的第1对主基因加性效应值为1.53,具有正向效应,第1对主基因加性×第2对主基因加性上位性互作效应值是0.60,多基因加性效应值为-0.47,表现为较低的负向遗传效应。穗粒重在YYRIL群体的最适遗传模型为MX2-ED-A;符合2对显性上位主基因+加性多基因模型,主基因遗传率为69.09%,多基因遗传率为12.08%;控制穗粒重的2对主基因加性效应值分别为0.58、5.82,以第2对主基因的加性效应为主,多基因加性效应值为-3.81。穗粒重在YRRIL群体的最适遗传模型为3MG-PEA,即3对部分等加性主基因遗传模型;穗粒重的主基因遗传率为81.10%,3对主基因加性效应值分别为-2.68、-2.68和2.66,前2对主基因的加性效应值相同,且均为负向效应。【结论】谷子株高、穗码数的最适遗传模型相似,均服从多基因遗传,遗传率较高,受环境影响较小;穗下节间长的遗传受主基因控制,主基因遗传率偏低,受环境影响较大,在栽培中应充分考虑环境因素;穗长遗传受主基因和多基因共同控制;穗粒重在2个群体均服从主基因遗传,主基因遗传率较高,可能存在主效QTL。 相似文献
5.
本试验旨在探讨应用智能监控系统对荷斯坦泌乳牛发情揭发率和受胎率的改善情况。试验选用澳亚集团东营神州澳亚四场的2237头泌乳天数为40~200d的各胎次荷斯坦泌乳牛,随机分为2组,未佩带项圈的806头为对照组,另一组佩带有项圈的1431头为试验组。对照组依靠尾根涂蜡笔进行发情揭发,试验组依靠智能监控系统进行发情揭发,尾根涂蜡笔作为校正对比。另外,对照组和试验组饲喂相同的日粮,采用相同的预同期繁育方案,并且是相同的繁育人员。整个试验期持续6个月。结果表明,试验组发情揭发比例与配种比例都高于对照组(P>0.05);试验组全期的受胎率显著高于对照组(高10个百分点,P<0.05),配次为1、2~3次时的受胎率,试验组分别极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)高于对照组;试验组情期受胎率显著高于对照组(高将近10个百分点,P<0.05);试验组全期的发情揭发率高于对照组(高3个百分点,P>0.05);试验组全期的21d怀孕率显著高于对照组(高4个百分点,P<0.05)。因此得出,智能监控系统设备可以完全替代人工涂蜡笔进行发情揭发工作,并可提高合计配次受胎率、情期受胎率、发情揭发率和21d怀孕率,以及提高夜间的发情揭发率和受胎率,有助于改善繁育效益。 相似文献
6.
7.
地膜覆盖时间对新疆棉田水热及棉花耗水和产量的影响 总被引:9,自引:7,他引:2
该文主要研究不同的地膜覆盖时间对棉田水热及棉花产量的影响。设置了6个地膜覆盖时间:40 d(J1)、55 d(J2)、70 d(J3)、85 d(J4)、100 d(J5)和140 d(全生育期覆盖,CK),2016和2017年在阿克苏绿洲典型滴灌棉田进行田间试验,分析不同地膜覆盖时间对土壤温度、土壤水分、耗水量(crop evapotranspiration,ET_c)、产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)的影响。结果表明,不同地膜覆盖时间可影响土壤水热状况。随着地膜覆盖时间延长,0~80 cm土层含水率逐渐增加,ET_c持续降低,WUE呈增加趋势,但超过100 d后对ET_c及WUE无显著影响。J1、J2、J3和J4处理在揭除膜后,土壤含水率迅速降低,土壤深层水快速消耗,进入铃期后处理间差异才逐步开始缩小。地膜覆盖时间小于100 d会显著减少单株成铃数,降低单铃质量,最终造成减产。J1~J5覆盖时间中,J5处理产量(2 a平均为6 800 kg/hm~2)和WUE(2 a平均为11.5 kg/(hm~2·mm))最高(P0.05),且J5与CK差异不显著(P0.05),可见,地膜覆盖100 d较适宜。该研究结果可为绿洲棉区合理地使用地膜提供科学依据,也为残膜回收及降解地膜的安全应用提供理论支持。 相似文献
8.
土壤脲酶活性调控因素和脲酶活性细菌系统发育研究 总被引:1,自引:0,他引:1
为探究利用脲酶活性细菌调控土壤脲酶活性的可行性,以土壤、土壤关联脲酶活性材料及土壤无关联脲酶活性材料为对象,采用土壤理化性质分析、脲酶活性细菌分离及其系统发育分析的方法,分析了包括土壤脲酶细菌在内的土壤脲酶相关理化性质,并分析了土壤与其关联材料及其他环境中脲酶活性细菌的种类及系统发育情况。结果表明,土壤脲酶活性细菌、有机质、总氮、C/N、硝酸根离子、无机氮含量是土壤脲酶活性的关联因素,且土壤有机质、C/N和土壤脲酶活性细菌是直接影响因素。通过细菌分离和16s rRNA测序,土壤中分离出2门5属9种脲酶活性细菌,厚壁菌门是优势类群,土壤关联脲酶活性材料中发现3门8属9种脲酶活性细菌,变形菌门是优势类群。仅粪产碱菌和绿脓杆菌2种细菌在2种材料(即土壤及土壤关联脲酶活性材料)中均被发现。 相似文献
9.
为了研究玉米蛋白磷酸酶2C (PP2C)基因对非生物胁迫的响应及生理功能,以耐旱玉米自交系豫882为试验材料,对玉米20%PEG6000胁迫处理转录组进行分析,筛选受干旱诱导强烈表达的PP2C基因,然后对其进行克隆、生物信息学分析及表达模式分析。结果表明,在玉米20%PEG6000胁迫处理转录组中筛选到一个干旱胁迫下显著上调表达的PP2C蛋白基因,命名为ZmPP2C6-01。ZmPP2C6-01基因的开放阅读框为1 242 bp,编码413个氨基酸,编码蛋白质的分子质量为43.8 ku,等电点为6.6,是一种亲水性蛋白。ZmPP2C6-01蛋白与高粱的PP2C蛋白亲缘关系最近,而与冬小麦、粗山羊草等的PP2C蛋白亲缘关系相对较远。ZmPP2C6-01蛋白定位于细胞核中。利用实时荧光定量PCR分析发现,ZmPP2C6-01基因在玉米根中的表达量最高,其次是叶,茎中最低;PEG胁迫下,ZmPP2C6-01基因在根中的表达量大部分时间点均高于对照,同时在叶中呈上调表达模式;在ABA、NaCl、高温胁迫下,ZmPP2C6-01基因在根中大部分时间点的表达量均低于对照,整体呈下降趋势,而在叶中的表达量均高于对照,呈上调表达模式。综上表明,ZmPP2C6-01基因响应干旱等逆境胁迫,但表达模式不一致。 相似文献
10.
【目的】对广西德保县和隆林县野生古茶树及其他省份名优栽培种茶树进行聚类分析,为野生古茶树种质资源保护、良种选育及创新利用提供理论参考。【方法】利用筛选出的15对SSR引物对9份广西德保县和隆林县的野生古茶树种质和15份名优栽培种茶树种质进行聚类分析,并计算遗传相似系数。【结果】筛选出的15对引物从德保04和德保05未扩增出任何条带,但从其余22份茶树样品中共扩增出183条谱带,其中CS1引物扩增出多态性谱带最多,为19条,最少为CS13引物,仅7条,平均每对引物扩增出多态谱带12.26条,多态率为96.17%。22份茶树种质资源可聚为两大类群,其中德保县和隆林县的野生古茶树聚在Ⅰ类群,栽培种茶树聚在Ⅱ类群。根据遗传相似系数,也可获得上述相同的分类结果。茶树品种间的遗传相似系数为0.48~0.84,平均遗传相似系数为0.67,其中,野生古茶树种质资源间的遗传相似系数为0.68~0.84;栽培种茶树间的遗传相似系数为0.62~0.84;野生古茶树与栽培种茶树的遗传相似系数为0.48~0.77。仅德保06与其他野生古茶树(隆林42和德保01)遗传相似系数小于0.70;栽培种茶树与野生古茶树相比,仅黄观音与野生古茶树(德保01和德保G02)遗传相似系数大于0.70。【结论】广西德保县和隆林县的野生古茶树种质起源相近,与我国其他各省份的名优栽培种茶树亲缘关系较远,存在相远近亲和相近远亲共存现象,进一步证实广西德保县野生古茶树为五柱茶系的厚轴茶,推测桂西北山区广泛分布山茶属原始种系。 相似文献