滩羊毛色的全基因组关联分析

滩羊不仅肉质鲜美,其所产的二毛裘皮在国内外也享有盛誉,毛色是滩羊重要的经济性状。为检测影响滩羊毛色的基因组区域,利用美国Affymetrix绵羊600K基因分型芯片对宁夏盐池地区具有代表性毛色的96只滩羊个体(全白、白毛黑头、白毛褐或黄头)进行基因分型,并采用Logistic回归方法进行全基因组关联分析。通过Bonferroni校正,检测到5个与毛色显著关联的SNPs。这些SNPs分别位于或邻近2个已知基因(MC1R和TCF25)。其中MC1R基因参与调控黑色素的合成,研究表明其与绵羊毛色相关。而TCF25基因与MC1R基因距离很近,可能由于存在一定程度的连锁不平衡而被鉴定到。本研究进一步解析了滩羊毛色性状的遗传机理,为滩羊毛色性状的标记辅助选育提供科学依据。     

PEDV N蛋白的原核表达纯化及B细胞抗原表位预测分析

本研究旨在对猪流行性腹泻病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)N基因进行克隆构建、表达与其B细胞抗原表位性质的预测。将PEDV的N基因进行PCR扩增,克隆到原核表达载体pET-28a(+)中,经酶切验证获得阳性克隆,将阳性克隆在表达菌E. coli BL21(DE3)中表达。通过对表达条件及纯化条件的优化,获得高纯度表达蛋白。利用生物信息同源模型化软件Swiss-Pdb Viewer建立PEDV-N蛋白的3D结构,并根据生物信息学软件DNA-Star预测PEDV-N蛋白的二级结构、抗原性、亲水性和表面可及性分析,综合分析预测其B细胞抗原表位。经预测PEDV-N蛋白氨基酸序列中存在13个B细胞优势抗原表位区域。研究结果将进一步为PEDV-N蛋白体外表达产物的应用及研制基因工程疫苗提供理论基础。     

转Cry抗虫基因玉米对家蚕的安全性评价

家蚕可能通过取食漂移到桑叶上的玉米花粉从而受到转基因玉米中表达的Cry蛋白的影响。实验采用室内生物测试的方法评价了转cry1Ab和cry2Ab基因玉米GAB-3花粉对家蚕可能产生的影响,并采用在饲料中掺入蛋白的方式检测了转基因玉米中广泛使用的6种Cry杀虫蛋白对家蚕的毒性。当桑叶上GAB-3花粉密度为50粒·cm^-2时,对家蚕幼虫存活率无显著影响,达500粒·cm^-2时,家蚕14 d存活率为0;以10粒·cm^-2的GAB-3花粉饲喂家蚕幼虫7 d对其体重无显著不利影响,但延长饲喂时间或者当GAB-3花粉密度为50粒·cm^-2时,家蚕的体重显著低于对照组;转基因和非转基因玉米花粉处理14 d或更长时间的家蚕体重均低于无花粉处理组。与非转基因对照处理组相比,低于100粒·cm^-2的转基因玉米GAB-3花粉处理组家蚕的化蛹率、茧重、茧壳重和蛹重无显著差异,转基因玉米和非转基因玉米花粉处理均会延长家蚕幼虫的发育历期。GAB-3花粉对家蚕7 d的LC₅₀为261.18粒·cm^-2,随着处理时间延长,LC₅₀下降。测试的6种Bt杀虫蛋白对家蚕的毒性依次为Cry1C>Cry1Fa>Cry1B>Cry2A>Cry1Ab>Cry1Ac。目前,在中国接近商业化的转基因玉米中多采用的Bt杀虫蛋白为Cry1Ab和Cry2A,二者对家蚕的毒性较低,并且在实际生产中,家蚕接触到的转基因玉米花粉密度较低,因此转Cry抗虫基因玉米对家蚕的风险较低。     

滩羊毛色候选基因MC1R和TCF25的mRNA表达量定量分析

为了探究影响哺乳动物毛色的黑色素皮质受体-1基因(MC1R)和转录因子25基因(TCF25)与滩羊毛色的关系,本研究利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术,对15只不同毛色滩羊(纯白、褐斑、黑斑)皮肤组织中MC1R基因和TCF25基因的mRNA表达量进行研究。结果显示,MC1R基因和TCF25基因在3种不同毛色滩羊中均有表达。MC1R基因在不同毛色滩羊皮肤组织中表达量为黑斑>褐斑>纯白,其中黑斑组极显著高于纯白组(P<0.01),显著高于褐斑组(P<0.05),褐斑组显著高于纯白组(P<0.05);TCF25基因在不同毛色滩羊皮肤组织中表达量为纯白>褐斑>黑斑,组间差异不显著(P>0.05)。试验表明了目的基因表达量与滩羊毛色间的关系,为今后滩羊毛色选育与品种改良提供参考。     

鸡Prnp基因原核表达载体的构建及其在大肠埃希菌中的表达

试验旨在构建鸡Prnp基因原核表达载体,并在大肠埃希菌中进行表达,为制备鸡朊蛋白单克隆抗体提供材料。根据GenBank已报道的鸡Prnp基因组序列和pET-28a质粒多克隆位点设计引物,以健康的鸡全血基因组DNA为材料,采用PCR的方法扩增鸡的Prnp基因,将目的基因片段与pET-28a载体连接,构建重组原核表达载体。重组菌转化到E. coli BL21(DE3)感受态细胞中,并用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-D-thiogalactoside,IPTG)进行诱导表达,十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定表达的重组蛋白。结果表明,重组蛋白在诱导剂的终浓度为0.08 mmol·L^-1,16 ℃,220 r·min^-1诱导7 h,蛋白表达量最高。综上所述,本研究成功构建了pET-28a-ChPrnp重组表达菌株,为Prnp朊蛋白的结构、生理功能和致病机制研究提供方法。     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体（CO₂、CH₄、N₂O）的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm（T1）、10—20 cm（T2）、20—30 cm（T3）和30—40 cm（T4）,同时以不还田处理作为对照（CK）。【结果】（1）在整个玉米生长季CO₂和N₂O均表现为排放,CH₄表现为吸收。CO₂累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%（P<0.05）,但T1与T4处理之间差异不显著;而N₂O的累积排放量T2处理为最高,与CK相比,累积排放量显著增加111.3%,T4处理增加最少,与CK相比显著增加了12.8%（P<0.05）;CH₄则表现为吸收,且秸秆还田后降低了农田土壤对CH₄的吸收能力,吸收量表现为CK处理>T4处理>T3处理>T1处理>T2处理,且各还田处理与CK之间差异显著（P<0.05）。（2）秸秆不同还田深度下,与对照相比,各处理玉米产量均显著增加,增产在5.6%—20.8%（P<0.05）,但各处理之间的穗长、穗粗和行粒数差异不显著。当秸秆还至30—40 cm时,产量最高,较CK增加了20.8%,表明秸秆还田对提升土壤肥力及作物增产有重要作用。（3）从温室气体综合增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）来看,在100年尺度上,GWP表现为T2处理>T3处理>T1处理>T4处理>CK处理,而GHGI表现为T2处理>T3处理>T1处理>CK处理>T4处理,表明与CK相比,各处理均增加了玉米季温室气体的综合增温潜势,而T4处理则降低了玉米季温室气体排放强度,说明秸秆深还至30—40 cm可在一定程度上缓解全球增温潜势。【结论】秸秆还田会显著增加CO₂和N₂O排放,降低对CH₄的吸收能力;秸秆深还至30—40 cm可相对降低综合增温潜势,降低温室气体排放强度,同时显著增加玉米产量。因此,为实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,秸秆深还至30—40 cm是较为合理的土壤改良培肥方式。     

暗期短暂远红光处理对南瓜幼苗生长、细胞形态和激素含量的影响

【目的】研究暗期前短暂远红光处理对南瓜幼苗生长形态、组织细胞形态和相关激素水平的影响,为远红光在农业上的应用提供理论依据。【方法】以南瓜品种‘日本雪松’为试验材料,分别在暗期前给予2（T1）、4（T2）、6（T3）、8（T4）、10（T5）和12（T6）mmol·m^-2·d^-1的远红光处理,以无远红光处理为对照（CK）,测定植株生长形态下胚轴细胞形态以及生长素（IAA）、玉米素（ZT）、赤霉素（GA₃）与油菜素内酯（BR）含量。【结果】在暗期短时外施远红光能显著提高南瓜幼苗下胚轴长度和株高,对植株茎粗,地上、地下部干/鲜重无显著影响;2、4、6、8、10和12 mmol·m^-2·d^-1远红光处理的下胚轴薄壁细胞轴向长度分别比CK显著增加34.6%、20.7%、31.3%、25.6%、32.8%和20.9%;下胚轴厚角组织厚度分别比CK显著增加19.6%、22.4%、21.2%、23.9%、19.6%和28%;经暗期前远红光处理后,南瓜幼苗根中生长素（IAA）含量,下胚轴中生长素（IAA）、赤霉素（GA₃）、玉米素（ZT）含量,子叶中生长素（IAA)、赤霉素（GA₃）、油菜素内酯（BR）含量以及真叶中生长素（IAA）与油菜素内酯（BR）含量均得到显著提高。【结论】暗期前短时远红光处理可能通过提高激素含量,进而改变细胞形态,促进下胚轴伸长生长。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

Streptomyces TOR3209介导盐碱地金花葵根际的生态效应

为研究植物微生物联合改良盐碱地的效果和根际效应,以耐盐植物金花葵(Hibiseu manihot L.)和根际益生菌链霉菌Streptomyces TOR3209为材料,采用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法和生物多样性指数测度法,在始蕾期和成熟期,检测了TOR3209+金花葵(T1)、金花葵(T2)和裸地原土(空白CK)根际微生物总量和主要菌群结构的变化,同时检测了根围土壤主要酶活性和理化性状的变化。结果表明:T2处理能显著提高土壤磷脂脂肪酸(Phospholipid-derived fatty acids, PLFA)含量和多样性,改善微生物群落结构,但G+/G-值高于CK,土壤却转向贫瘠。T1处理的金花葵生长旺盛,全株生物量提高了113.22%;在2个生长期,碱解氮、速效磷、速效钾含量也有显著提高,根围土壤电导率和pH值均下降;土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均有所提高;微生物总量提高,土壤微生物Shannon多样性指数、Simpson优势度指数和Margalef丰富度指数显著改善,细菌、放线菌、细菌/真菌和AM真菌总量等提高;且G+/G-值低于CK,土壤由贫瘠转向丰富。T1处理土壤理化性质和生物学指标均更优于T2处理。冗余分析(RDA)表明,土壤微生物与碱解氮、速效磷、有机质呈正相关,与pH和电导率呈负相关,是影响根际微环境的重要因子。链霉菌TOR3209与根系互作,通过改善根际微环境,显著提高了植株的耐盐能力和生产性能。植物微生物联合改良盐碱地具有良好前景。     

不同饲料效率与绵羊瘤胃组织形态学关系

【目的】利用单栏系统测定个体的饲料效率相关性状与瘤胃组织形态学指标,探讨绵羊饲料效率与瘤胃组织形态的关系,为解析绵羊饲料效率性状的影响因素研究提供基础数据。【方法】随机选取出生日龄相近、系谱信息详细、健康状况良好的187湖羊公羔,56 d断奶后转入单栏饲养,过渡期14 d,预饲期10 d,正试期100 d。正试期内所有羊只仅饲喂颗粒饲料,自由采食及饮水,并在80 d和180 d晨饲前空腹测定其体重（body weight,BW）和80—180 d间的采食量（feed intake,FI）,计算平均日增重（average daily gain,ADG）、中期代谢体重（metabolic body weight, MBW）、饲料转化率（feed conversion rate,FCR）和剩余采食量（residual feed intake,RFI）等饲料效率相关性状并对其进行描述性统计,于180 d饲养结束后屠宰采集瘤胃腹囊组织1 cm²保存于4%甲醛溶液中,用于制作组织切片并观测其瘤胃乳头长度、宽度和肌层厚度。最后将其与饲料效率相关性状进行相关分析和方差分析。【结果】饲料效率相关性状的变异系数均大于10%,且剩余采食量最大与最小的个体每天的剩余采食量之差达0.57 kg。饲料效率相关性状间的表型相关分析表明剩余采食量与饲料转化率（r= 0.68）和采食量（r= 0.48）呈极显著正相关（P<0.01）,与初始体重（r=0）、末期体重（r= -0.01）和平均日增重（r= -0.02）无显著相关（P>0.05）。饲料效率相关性状与瘤胃组织形态相关性分析发现,瘤胃乳头长度与平均日增重、采食量、初始体重和末期体重呈显著或极显著正相关（P<0.05或P<0.01）,肌层厚度与平均日增重、采食量和末期体重呈显著或极显著正相关（P<0.05或P<0.01）,而剩余采食量和饲料转化率与瘤胃组织形态无显著相关。不同RFI组羔羊采食量、饲料转化率和瘤胃肌层厚度存在显著或极显著差异（P<0.05或P<0.01）,瘤胃乳头长、宽无显著差异（P>0.05）,其中High-RFI组羔羊采食量和饲料转化率极显著高于Low-RFI组（P<0.01）,肌层厚度显著高于Medium-RFI组（P<0.05）;不同FCR组羔羊的剩余采食量、采食量、ADG、初始体重、末期体重和乳头长度存在显著或极显著差异（P<0.05或P<0.01）,肌层厚度和乳头宽度差异不显著（P>0.05）,其中High-FCR组羔羊剩余采食量、采食量、ADG、初始体重和末期体重均显著或极显著高于Low-FCR组（P<0.05或P<0.01）,Medium-FCR组羔羊乳头长度显著长于Low-FCR组（P<0.05）;除瘤胃乳头宽度外,不同FI组羔羊的上述指标均存在显著或极显著差异（P<0.05或P<0.01）,且High-FI组羔羊的剩余采食量、饲料转化率、ADG、初始体重、末期体重、肌层厚度和乳头长度均显著或极显著高于Low-FI组（P<0.05或P<0.01）;不同ADG组羔羊采食量、饲料转化率、初始体重、末期体重和肌层厚度均存在显著或极显著差异（P<0.05或P<0.01）,乳头长度和乳头宽度无显著差异（P>0.05）,其中High-ADG组羔羊采食量、剩余采食量、初始体重、末期体重和肌层厚度均显著或极显著高于Low-ADG组,饲料转化率则极显著低于Low-ADG组。【结论】剩余采食量与采食量和饲料转化率等饲料效率性状呈极显著正相关,表明其可作为衡量饲料效率的潜在指标。剩余采食量和饲料转化率与瘤胃组织形态学指标无显著相关,采食量和平均日增重与瘤胃乳头长度和肌层厚度呈显著正相关,表明羔羊瘤胃组织形态对采食量和增重有显著影响,但其进一步的作用机制有待深入研究。