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2023年 第56卷 第11期 刊出日期：2023-06-01

  

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2023年第56卷第11期中英文目录

中国农业科学. 2023, 56(11):  0. 

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相关文章 | 多维度评价

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

贵州香禾糯地方稻种资源表型遗传多样性分析与综合评价

李欢, 鄢小青, 杨占烈, 谭金玉, 黎小冰, 陈能刚, 吴荣菊, 陈惠查, 阮仁超

中国农业科学. 2023, 56(11):  2035-2046.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.001

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【目的】分析贵州传统特色地方稻种资源香禾糯种质的表型遗传多样性，筛选表型综合评价指标，构建可靠的综合评价模型，为香禾糯特色优异种质的发掘和选育提供理论支撑。【方法】以286份来源于贵州黔东南州的香禾糯种质为研究对象，测定其13个表型性状。综合运用遗传多样性指数、主成分分析结合隶属函数法、回归分析等多元统计方法，对香禾糯种质进行表型遗传多样性分析和综合评价。【结果】香禾糯种质具有较高的表型遗传多样性，13个表型性状的变异系数为6.79%（谷粒宽）—30.73%（单株有效穗），多样性指数（H'）为2.484（谷粒长宽比）—2.996（剑叶宽）。相关性分析表明，各性状间显著或极显著相关，主成分分析将13个单项指标转换为7个独立的综合指标，贡献率为8.44%—23.14%，累计贡献率达90.29%。通过隶属函数法计算表型综合评价D值显示排名前5的品种综合性状最优；13个表型中有11个性状与D值显著相关。利用逐步回归分析建立表型评价数学模型，Y=-0.249+0.119X₅+0.395X₁₃+0.071X₆-0.161X₃+0.108X₁₀+ 0.170X₂+0.110X₉（F =2 800.200，R ²=0.986），筛选出7个表型综合评价指标。基于D值进行系统聚类，将286份种质划分为4类，各类群间性状差异明显，特点突出。第Ⅰ类综合性状最优，具有高产潜力，包含38份资源；第Ⅱ类综合性状一般，结实率较高，包含103份资源；第Ⅲ类综合性状较差，生育期较长，包含94份资源；第Ⅳ类综合性状最差，包含51份资源。【结论】贵州香禾糯稻种资源表型遗传多样性丰富；采用多元统计分析方法综合评价香禾糯种质是可行的；相同条件下构建的回归方程，可量化评价香禾糯种质的综合表现，且穗实粒数、谷粒宽、结实率、单株有效穗、剑叶长、株高和单株产量可作为鉴评指标；鉴选出早禾、糯禾-12、90天禾、苟东-1、糯禾-11等综合性状协调的优异种质，可供香禾糯品种遗传改良与水稻育种利用。

冬小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

董一帆, 任毅, 程宇坤, 王睿, 张志辉, 时晓磊, 耿洪伟

中国农业科学. 2023, 56(11):  2047-2063.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.002

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【目的】小麦籽粒品质是影响小麦加工品质和营养价值的重要因素。挖掘与小麦籽粒品质性状显著关联的位点及候选基因，为拓宽对小麦品质性状遗传机理的理解和分子标记辅助优质小麦育种提供依据。【方法】通过对来自国内外259份冬小麦品种（系）的蛋白质含量、湿面筋含量、淀粉含量、沉降值和籽粒硬度等5个品质性状进行测定，并结合90K SNP芯片进行全基因组关联分析，将定位到的显著性关联位点进行单倍型分析。【结果】5个性状均符合正态分布且在不同环境间均表现出丰富的变异，沉降值的变异系数最大（20.11%—24.42%）。各性状在基因型、环境、基因型×环境间均呈现出极显著差异（P<0.001），广义遗传力为0.77—0.84。通过全基因组关联分析，共检测到44个与5个性状显著关联（P<0.001）的位点，分布在除1D和3D染色体外的其他19个连锁群。在2个及以上的环境中均稳定存在的位点18个，涉及蛋白质含量（12个）、湿面筋含量（9个）、淀粉含量（11个）、沉降值（12个）和籽粒硬度（7个）等5个性状，能解释遗传变异的4.27%—10.98%。其中13个为多效应位点，与蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和淀粉含量等性状相关联的多效应位点最多（7个）。位于2B、2D和3A染色体的GENE-0762_631、IAAV7742和RAC875_c66845_466位点同时在2个环境和BLUP值下被检测到，表型贡献率的范围为4.32%—7.07%。通过对多环境下存在且表型贡献率高的多效应位点进行单倍型分析，在5D染色体的D_GDS7LZN02F4FP5_176位点发掘到与蛋白质含量、沉降值和淀粉含量等性状显著相关的Hap1、Hap2、Hap3和Hap4等4个不同单倍型，其中，Hap1是高淀粉含量单倍型（P<0.001），而Hap2和Hap3均为高蛋白质含量和沉降值的单倍型（P<0.05），4个单倍型分别占74.22%、16.21%、6.92%和2.65%。对不同来源冬小麦的单倍型分布频率进行分析，其中，高蛋白质含量和沉降值单倍型Hap2的分布频率由高到低为黄淮冬麦区>北部冬麦区>国外品种>长江中下游冬麦区>西南冬麦区。对稳定遗传的位点进行候选基因的挖掘，筛选到10个可能与小麦籽粒品质相关的候选基因。【结论】检测到18个与籽粒品质性状显著关联的稳定位点，鉴定到4个不同单倍型，筛选出10个与籽粒品质相关的候选基因。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

抗逆广适小麦品种共性特征分析

吕丽华, 韩江伟, 张经廷, 董志强, 孟建, 贾秀领

中国农业科学. 2023, 56(11):  2064-2077.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.003

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【目的】在黄淮北片气象灾害频发的异常气候背景下，通过筛选抗旱、耐热和抗寒的冬小麦品种，明确抗逆广适品种的产量构成特征、株型结构特征和生理特征，为抗逆广适品种筛选工作提供简易检测指标。【方法】于2017年秋至2020年夏连续3个小麦生长季在河北藁城堤上试验站进行大田水分试验（试验1）和温室试验（试验2），同时，利用2018年和2020年春季自然低温进行抗寒品种筛选试验；试验1设置3个灌水处理，0水、1水（拔节水）和2水（拔节水+开花水），试验2设置2个温度处理，灌浆后期常温对照和增温处理，以16个冬小麦品种为材料，测定抗逆性能评价指标、产量形成指标、株型结构指标和叶片生理指标。【结果】综合考虑产量、抗旱指数、产量热感指数和冻害级别，筛选出济麦23、山农30、冀麦325、济麦22、品育8012 5个冬小麦品种，这些品种综合表现较优，具有抗旱、耐热、抗寒性强、丰产稳产的特点。通过分析产量与产量形成指标、株型指标和叶片生理指标的相关性，千粒重、收获指数和生物产量与产量呈极显著正相关；旗叶叶宽、茎粗和穗长与产量呈显著或极显著正相关，而旗叶茎叶夹角与产量呈显著负相关；旗叶相对叶绿素值（SPAD值）和相对含水量与产量均呈极显著正相关，冠层温度与产量呈极显著负相关。与其他品种比较，抗逆广适品种千粒重、收获指数和生物产量分别提高了12.9%、5.2%和3.4%；旗叶叶宽为（16.2±0.4） cm、茎叶夹角（18.2±3.2）°、基部茎粗（4.0±0.3） mm、穗长（7.5±0.14） cm、株高（80.3±1.3） cm；灌浆后期旗叶SPAD值和相对含水量分别提高了9.8%和4.2%、冠层温度降低了1.9 ℃。【结论】明确了抗逆广适小麦品种“上部紧凑直立、下部松散平展”的优化株型，提出了旗叶叶宽、茎叶夹角、基部茎粗、穗长的定量指标；明确了生育后期旗叶SPAD和相对含水量较高、冠层温度较低的生理特征以及千粒重、收获指数和生物产量较高的产量特征。

垄沟种植对旱地玉-麦轮作体系生产力和土壤硝态氮累积量的影响

吴金芝, 黄修利, 侯园泉, 田文仲, 李俊红, 张洁, 李芳, 吕军杰, 姚宇卿, 付国占, 黄明, 李友军

中国农业科学. 2023, 56(11):  2078-2091.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.004

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【目的】探究不同垄沟种植模式对旱地玉-麦轮作体系作物生产力、土壤性状及土壤硝态氮累积量的影响，为改善旱地土壤肥力，提高作物产量和效率，降低环境风险提供科学依据。【方法】基于中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2004年的长期定位试验，设置6行固定道垄沟种植（6RPRF）、6行每年起垄垄沟种植（6REYRF）、4行固定道垄沟种植（4RPRF）、4行每年起垄垄沟种植（4REYRF）和传统平作（CF）5个处理，分析了2015—2021年度玉米、小麦及其周年的产量、水分利用效率，2020年玉米收获期0—40 cm不同土层的容重、养分含量和酶活性，以及2019—2020年度小麦收获期0—380 cm土层土壤硝态氮累积量。【结果】与CF相比，4种垄沟种植下玉米、小麦、周年的6年平均产量分别显著提高8.6%—32.1%、12.5%—25.6%、11.3%—29.6%，水分利用效率分别显著提高8.6%—31.4%、12.5%—31.1%、12.8%—30.3%；0—5 cm和20—40 cm土层的容重分别显著降低7.3%—11.3%和4.9%—11.5%；0—40 cm土层平均有机质、全氮、有效磷和速效钾含量及脲酶活性分别提高6.0%—19.8%、80.8%—100.0%、28.5%—80.9%、58.5%—141.2%和24.0%—46.9%，0—100 cm土层的硝态氮累积量显著提高38.8%—116.0%，其中，总体以4RPRF处理效果最优，其还可以在硝态氮累积量总量维持在CF水平的同时使0—100 cm土层显著提高38.8%、200—380 cm土层显著降低15.0%，具有提高根层、降低深层土壤硝态氮累积量的作用。固定道垄作模式（PRF）与每年起垄模式（EYRF）相比，玉米和周年的6年平均产量分别显著提高10.6%和9.1%，垄面种植6行模式（6R）下玉米、垄面种植4行模式（4R）下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高21.1%、15.2%和8.2%，土壤养分含量表层提高、下层降低，0—380 cm土层的硝态氮累积量显著降低4.9%—30.2%。4行模式较6行模式，玉米和周年的6年平均产量分别显著提高9.9%和6.8%，EYRF下玉米、PRE下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高7.4%、16.5%和6.7%，土壤特性有改善趋势，但其效应因指标而异，且在不同起垄模式和不同土层表现不同。【结论】4行固定道垄沟种植（4RPRF）既可降低土壤容重，提高土壤有机质、全氮和速效钾含量，又可使玉米、小麦、周年的产量和水分利用效率在多数条件下表现最优，还可以有效降低200—380 cm土层的硝态氮累积量，是协同实现旱地雨养玉-麦轮作区作物高产高效和环境友好生产的种植模式。

植物保护

土壤添加西兰花残体对棉花根际土壤酶活性的影响及其与碳代谢特征的关系

赵卫松, 郭庆港, 李社增, 鹿秀云, 勾建军, 马平

中国农业科学. 2023, 56(11):  2092-2105.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.005

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【目的】研究土壤添加西兰花残体（broccoli residues，BR）对棉花根际土壤酶活性的影响及其与根际土壤微生物碳源利用能力之间的关系，为揭示土壤添加西兰花残体对棉花防病、促生的生态机制提供理论依据。【方法】设置棉田土壤添加西兰花残体和未添加西兰花残体（CK）两个处理，以不同处理的棉花根际土壤为研究对象，测定土壤过氧化物酶、中性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、几丁质酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶活性；利用Biolog-ECO平板研究不同处理的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数、McIntosh指数及丰富度指数，揭示微生物群落结构的功能多样性；采用主成分分析比较不同处理的根际土壤微生物代谢活性特征，冗余分析土壤酶活性与不同类型碳源利用能力之间的相关性。【结果】与空白对照相比，BR处理的棉花株高、果枝数和结铃数显著增加，增幅分别为12.73%、16.95%和10.36%；棉花黄萎病病情指数显著降低，达64.19%。BR处理显著提高了棉花根际土壤pH、硝态氮和有机质含量。BR处理对根际土壤微生物功能多样性指数不存在显著影响，但改变了根际土壤微生物的代谢活性。同时，BR处理显著提高了不同营养元素循环相关酶活性，其中在碳循环方面，过氧化物酶和β-葡萄糖苷酶的活性分别为对照的2.70和1.95倍；在氮循环方面，脲酶、几丁质酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶的活性分别为对照的1.42、1.59和1.52倍；在磷循环方面，中性磷酸酶的活性为对照的1.33倍；在硫循环方面，芳基硫酸酯酶的活性为对照的1.22倍。冗余分析表明，BR处理的土壤酶活性与L-苯基丙氨酸、L-苏氨酸、肝糖、2-羟基苯甲酸、衣康酸和D-苹果酸的利用能力均存在正相关性。【结论】土壤添加西兰花残体显著提高了营养元素循环相关酶的活性，改变了棉花根际土壤微生物的碳代谢活性，并提高了根际土壤pH、硝态氮和有机质含量。同时，土壤酶活性与微生物碳代谢特征存在不同程度的相关性。

球毛壳菌固态发酵产抗植物病原真菌活性物质的工艺优化

廖宏娟, 江玉梅, 冶霞, 张志斌, 马童雨, 朱笃

中国农业科学. 2023, 56(11):  2106-2117.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.006

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【目的】优化球毛壳菌（Chaetomium globosum）秸秆固态发酵的培养基组成和发酵条件，提高发酵粗提物的抗真菌活性，为球毛壳菌生物农药的开发及秸秆绿色资源化提供参考。【方法】首先，以粗提物抗9种植物病原真菌菌丝生长的抑制率为评价指标，对培养基中的秸秆（水稻、小麦、玉米、油菜）和氮源（豆粕、麦麸、氯化铵）进行筛选，确定最适发酵培养基组成。随后进行发酵条件的单因素优化，以粗提物对辣椒疫霉的抑制率为评价指标，初步确定各发酵条件的较优范围及对粗提物抗真菌活性影响的程度。基于单因素优化的结果，利用正交设计对发酵条件进行正交优化，各参数的范围如下：发酵时间18—36 d、发酵温度26—32 ℃、培养基初始含水量70%—85%、秸秆与麦麸质量比4﹕1—1﹕1、秸秆粒径20—>100目。最后，获得球毛壳菌秸秆固态发酵产抗真菌活性物质的最优发酵条件并进行验证。【结果】在筛选固态发酵培养基组成时发现，球毛壳菌以小麦秸秆和麦麸组成的培养基进行发酵所获得的粗提物的抗真菌效果总体上优于其他组成的培养基。在发酵条件单因素优化中，菌液接种量对粗提物抗真菌效果影响不显著，故不对其进行后续的正交优化。正交优化中各发酵条件对球毛壳菌发酵粗提物抗真菌活性的影响极为显著（P<0.001），其影响程度依次为小麦秸秆与麦麸质量比>发酵时间>培养基初始含水量>发酵温度>小麦秸秆粒径。正交优化获得的最优发酵条件为发酵时间24 d、发酵温度26 ℃、培养基初始含水量80%、小麦秸秆与麦麸质量比4﹕1、小麦秸秆粒径60—100目。经发酵条件优化后，1 mg·mL^-1的球毛壳菌发酵粗提物对核盘菌、辣椒疫霉、稻瘟病菌、桃褐腐病菌、尖镰孢、黄色镰孢、鞘腐霉、禾谷镰孢、水稻纹枯病菌的抑制率分别为100%、92.86%、85.94%、83.90%、76.12%、73.02%、66.18%、58.96%、52.99%。【结论】经过发酵培养基组成和发酵条件优化后，球毛壳菌的发酵粗提物具有较高的抗真菌活性，可为后续分离、纯化球毛壳菌利用秸秆固态发酵产生的抗真菌活性物质打下基础。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

不同碳氮比下秸秆腐解与养分释放的动力学特征

李然, 徐明岗, 孙楠, 王晋峰, 王斐, 李建华

中国农业科学. 2023, 56(11):  2118-2128.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.007

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【目的】研究不同碳氮比下秸秆腐解和养分释放的动力学特征及其影响因素，为秸秆资源充分利用和煤矿区复垦耕地质量提升提供理论依据。【方法】依托山西煤矿复垦试验基地，开展大田填埋试验。供试玉米和小麦秸秆烘干过2 mm筛，通过添加尿素将玉米和小麦秸秆C/N比分别调节为25和10，以不添加尿素的秸秆（其C/N比分别为52和74）为对照，秸秆均按有机碳8 g称取后混匀，装于尼龙网袋（0.38 µm孔径）内，水平埋入试验基地15 cm深的土壤中。在埋入土壤后的第12、23、55、218、281、365天采集尼龙袋内样品，分析玉米和小麦秸秆的干物质残留量、养分（碳、氮、磷和钾）释放的动态变化。【结果】前55 d，添加氮肥加快了玉米秸秆的腐解，以C/N比为25时腐解效果最佳。添加氮肥加快了小麦秸秆的腐解，以C/N比为10时腐解效果最佳。氮的添加可以显著促进前55 d玉米秸秆碳、磷的释放；氮的添加可以显著加快小麦秸秆碳、氮和磷的释放，对小麦秸秆中钾释放的促进作用不显著。小麦和玉米秸秆腐解及氮钾释放的一级动力学方程用积温拟合优于用时间拟合，秸秆磷的释放不适用衰减指数方程拟合。当积温为年积温（4 600 ℃）时，小麦和玉米秸秆碳、氮、磷和钾释放率的平均值分别为49.2%、39.5%、40.8%和90.3%；当累积积温达到1 125 ℃时，秸秆钾素释放85%以上。秸秆的腐解主要受温度、有机碳、木质素和半纤维素影响。【结论】施氮能加快玉米秸秆前期的腐解和碳、磷的释放，可以显著加快小麦秸秆的腐解和碳、氮、磷的释放。用温度拟合的方程比时间方程更能反映秸秆的腐解和氮钾释放过程。秸秆腐解主要受土壤温度，秸秆中有机碳、木质素和半纤维素含量的影响。因此，应结合煤矿区的水热条件，进行实时实地秸秆还田并配施适量的尿素，以提高复垦土壤的氮磷钾含量。

基于生态和社会效益优化黑土区高产玉米氮肥施用量

郑春雨, 沙珊伊, 朱琳, 王少杰, 冯国忠, 高强, 王寅

中国农业科学. 2023, 56(11):  2129-2140.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.008

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【目的】在农学和经济效益基础上，基于生态和社会效益进一步探索优化玉米氮肥施用量，促进黑土区玉米生产的可持续绿色发展，协同实现作物高产、资源高效、环境保护和人类健康等多重目标。【方法】2017—2020年在吉林省典型黑土区两个地点（三棵树村和泉眼沟村，简写为SKS和QYG）开展田间定位试验，研究氮肥（尿素）用量（0、50、100、150、200、250、300 kg N·hm^-2）对玉米产量、氮素吸收和利用的影响。采用生命周期评价和综合效益分析方法评估不同施氮水平下玉米的农学、经济、生态和社会效益（分别为施氮引起的直接产值增量、除去氮肥成本的利润增量、除去活性氮损失和温室气体排放等环境污染成本的生态效益、除去环境污染引发人类健康危害成本的社会效益），并分别计算农学最佳施氮量（agronomically optimal N rate，AOR）、经济最佳施氮量（privately optimal N rate，POR），生态最佳施氮量（ecologically optimal N rate，EOR）和社会效益最佳施氮量（socially optimal N rate，SOR），最终综合多重效益优化黑土区玉米的氮肥施用量。【结果】黑土区玉米施用氮肥具有显著增产效果，两个试验点产量随施氮量增加而持续上升，均在200 kg N·hm^-2达到产量平台，SKS和QYG 4年平均产量分别为10.3和11.1 t·hm^-2。玉米植株氮素吸收量也随施氮量增加而持续提高，SKS和QYG均在300 kg N·hm^-2达到最高（分别为151.9和161.8 kg N·hm^-2），而氮肥表观回收率均在施氮量100 kg N·hm^-2时最高（分别为70.3%和72.2%），而后则随施氮量增加呈下降趋势。基于4年试验结果进行综合效益分析发现，氮肥投入导致的生态和社会成本均随施氮量增加呈指数增长趋势，玉米施氮后的产值增量、利润增量、生态效益及社会效益均随施氮量增加呈现先增加后降低的一元二次曲线趋势。基于曲线拟合计算，SKS点的AOR、POR、EOR、SOR分别为236、225、215、211 kg N·hm^-2，而QYG点分别为245、235、225、221 kg N·hm^-2。AOR条件下，SKS和QYG点的玉米产量分别为10.6和11.4 t·hm^-2，活性氮损失分别为44.4和46.8 kg N·hm^-2，生态效益分别为8 786和10 271元/hm²，社会效益分别为8 351和9 822元/hm²。两个试验点在EOR条件下相比AOR条件分别减施氮肥8.8%和7.9%，提高氮肥偏生产力9.1%和8.1%，减少活性氮损失11.7%和11.0%。两个试验点的SOR在EOR基础上进一步减少氮投入，SOR相比AOR分别减施氮肥10.6%和9.6%，减少活性氮损失14.0%和13.1%，增加社会效益124和119元/hm²。【结论】基于生态和社会效益评估，本研究条件下玉米在10.5—12.0 t·hm^-2产量水平的适宜施氮量为210—220 kg N·hm^-2，建议黑土区玉米养分管理应以最佳生态或社会效益为目标推荐施氮量，以实现减氮增效、生态高产和人类健康等多重目标。

园艺

行距和灌水量对番茄冠层光截获和光合能力、物质积累及果实品质的影响

常佳悦, 马小龙, 吴艳莉, 李建明

中国农业科学. 2023, 56(11):  2141-2157.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.009

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【目的】冠层内光合有效辐射和叶片光合生理特性存在较大异质性。探究番茄冠层不同部位叶片光截获和光合能力对行距和灌水量的响应，研究行距和灌水量对番茄冠层光合生产力的影响，并对果实综合品质进行分析，为机械化栽培番茄行距和灌水量的设置提供理论依据。【方法】以番茄为试材，宽窄行栽培，株距35 cm，小行距40 cm，设置3个大行距水平（70 cm（P1）、120 cm（P2）和170 cm（P3））和两个灌溉水平（常规灌溉（W1）和轻度亏缺灌溉（W2）），全因子试验，共6个处理，测定各叶位叶面积和光截获量，冠层均分为6个部位，测定叶片净光合速率（photosynthetic rate，Pn）、比叶质量（leaf mass per area，LMA）、叶绿素（Chlorophyll，Chl）及N、P、K含量，并分别以各部位叶面积占全株叶面积的比例或各部位叶片干重占全株叶片干重的比例为权重综合分析各处理冠层光合能力，通过Pearson相关系数分析各指标相关性，测定地上部干鲜重、单株产量及第二穗果品质，采用PCA法和基于博弈论的组合赋权-TOPSIS法对番茄综合品质进行评价并排序。【结果】行距增大对冠层叶面积、光截获和光合能力的影响主要体现在冠层中部和下部。冠层中部叶面积随行距增大表现为先增加后减少，冠层下部叶面积及冠层中部和下部光截获均表现为P1到P2显著增加，P2到P3小幅增加；冠层中部和下部Pn表现为P2较P1提高8.06%—11.32%，P3较P2提高14.25%—24.40%；LMA表现为P2较P1提高1.31%—33.24%，P3较P2提高6.09%—17.86%；Chl含量表现为P2较P1提高3.42%—6.81%，P3较P2提高3.19%—4.96%；N含量表现为P2较P1提高13.89%—34.73%，P3较P2提高2.21%—19.74%；P和K含量无明显规律。整体来看，Pn、Chl和N含量均随行距增大而增加，LMA轻度亏缺灌溉下随行距增大而增加，常规灌溉下表现为P3>P1>P2；3种行距水平下，LMA和N含量均表现为常规灌溉高于轻度亏缺灌溉，Pn表现为P1和P3下常规灌溉高于轻度亏缺灌溉，而P2下轻度亏缺灌溉更高，Chl含量表现为P1常规灌溉更高，而P2和P3轻度亏缺灌溉更高。地上部干鲜重，常规灌溉下随行距增大而增加，轻度亏缺灌溉下随行距增大而先增加后减少；常规灌溉的地上部干鲜重高于轻度亏缺灌溉。两种灌溉水平下单株产量均随行距增大而增加，P1到P2增加幅度较大（常规灌溉和轻度亏缺灌溉下，P2较P1分别增加33.75%和24.32%），P2到P3单株产量仅小幅增加（常规灌溉和轻度亏缺灌溉下，P3较P2分别增加2.87%和4.30%）；常规灌溉单株产量高于轻度亏缺灌溉。增加行距、减少灌水量可以优化果实综合品质，综合品质得分前3位为P3W2、P2W2和P3W1。【结论】叶片Pn、LMA、N含量、地上部干鲜重和单株产量为P3W1最大；冠层光截获量、Chl含量及番茄综合品质评分为P3W2最高。

菜心不同器官糖含量比较及代谢相关基因的表达分析

冯献君, 王丽, 王彤, 侯雷平, 李梅兰

中国农业科学. 2023, 56(11):  2158-2171.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.010

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【目的】菜心口感脆嫩，营养价值高，是华南地区人们最喜爱的蔬菜之一，其中糖的种类和含量是决定菜心甜度和风味的主要因素。分析菜心不同器官糖含量及与糖代谢和转运相关基因的表达，以探明导致菜心不同器官糖含量差异的分子机制。【方法】采用高效液相色谱法测定菜心叶片、薹茎和花蕾中可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖的含量；通过转录组测序技术对菜心叶片、薹茎和花蕾基因的表达量进行全面系统的分析，并利用DESeq2软件鉴定3个不同器官间的差异表达基因，分析糖代谢通路及转运过程涉及的酶编码基因的表达，在基迪奥生信云平台将筛选到的与糖代谢转运相关的差异表达基因和糖含量进行相关性分析，同时利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术对部分基因的表达量进行验证。【结果】糖含量测定结果表明，菜心不同器官之间糖含量差异明显。可溶性糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量均呈现花蕾>薹茎>叶片的趋势。花蕾中葡萄糖含量分别为薹茎和叶片的1.3倍和1.6倍，果糖含量分别为薹茎和叶片的1.42倍和1.78倍。通过分析糖代谢关键酶和转运蛋白编码基因与糖含量变化趋势的一致性，共找出18个与糖含量变化趋势一致的基因。通过分析糖代谢转运中相关差异基因的表达与糖种类及含量的相关性和一致性，鉴定了14个与糖含量变化趋势一致的DEG。合并7个共有基因（Bra020096、Bra029914、Bra033419、Bra037980、Bra027398、Bra006129和Bra006130），共计25个基因与糖含量变化趋势一致。qRT-PCR结果分析表明筛选到的8个差异基因的表达量FPKM值与相对表达水平高度一致，说明测序结果准确可靠。【结论】菜心花蕾中的糖含量高于薹茎和叶片，是由合成相关酶编码基因的表达在薹茎和花蕾中高于叶片所致，研究结果为揭示菜心不同器官中糖代谢及转运的分子机制奠定了一定基础。

食品科学与工程

冷藏条件下肉源莓实假单胞菌nuoB对其生物被膜形成和细胞代谢的影响

吴亚婕, 谭松, 陈愉平, 牛阿娟, 柳雨欣, 王光宇, 徐幸莲, 邱伟芬

中国农业科学. 2023, 56(11):  2172-2185.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.011

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【目的】研究nuoB对莓实假单胞菌生物被膜形成和细胞代谢的影响，进一步揭示nuoB对莓实假单胞菌介导的冷鲜肉腐败的调控机制，为优化冷鲜肉保鲜体系提供理论基础。【方法】以莓实假单胞菌NMC25野生株和nuoB突变株作为研究对象，利用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察生物被膜空间结构的差异；通过菌落细胞计数、胞外聚合物的表征解析生物被膜组分变化；基于超高效液相色谱联合质谱的非靶向代谢组学方法探寻与nuoB相关的代谢产物水平变化。【结果】CLSM显示，原位条件下野生株生物被膜细胞呈现密集排列、垂直化定殖的状态，而ΔnuoB生物被膜显示为相对无序、松散的结构。菌落中细胞计数结果显示，不同生长环境下的野生型菌株和突变型菌株的生物被膜细胞数量均无显著性差异，表明突变株在TSA或肉表面上以生物被膜形式生长的能力没有发生大的变化。与野生株相比，原位培养时突变株的蛋白质（P<0.01）和总糖（P<0.05）含量都显著升高，表明nuoB影响了莓实假单胞菌胞外聚合物的分泌。代谢组结果显示，野生组与突变组在正交偏最小二乘法判别分析模型中有明显的分离（R²X=0.481，R²Y=0.977，Q²=0.909），说明原位培养时突变株的代谢产物发生了明显变化。模型中组间差异显著的代谢物包括2-羟基肉桂酸、L-酪氨酸、L-苯丙氨酸、DL-色氨酸、17-羟基-二十碳四烯酸、5-OxoETE等。这些代谢物经过通路分析后发现，它们主要与脂肪酸的生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成、核黄素代谢、2-氧代羧酸代谢、嘌呤代谢、氰基氨基酸代谢、苯丙氨酸代谢等有关。【结论】nuoB的破坏会导致莓实假单胞菌原位培养时生物被膜空间结构发生变化，促进胞外聚合物的生物合成，影响细胞内碳代谢、核苷酸代谢、脂质代谢和氨基酸代谢。

畜牧·兽医

Pladienolide B对牛胚胎干细胞多能性相关基因表达及细胞活力的影响

赵芳, 丁强, 夏淑雯, 高运东, 兰国成, 林志平, 王慧利, 仲跻峰

中国农业科学. 2023, 56(11):  2186-2201.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.012

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【背景】牛胚胎干细胞（bovine embryonic stem cells，BESCs）因具备较高的多能性，在牛品种保存、品种选育及研究家畜胚胎发育调控机制方面具有重要的应用价值。然而，BESCs多能性维持及分化调控的研究相对缺乏，很多机制仍不清楚。【目的】探究不同浓度Pladienolide B（PlaB）对BESCs多能标记基因、全能标记基因、胚胎细胞谱系基因表达及细胞活力的影响，为提高BESCs多能性提供参考和理论依据。【方法】利用免疫荧光检测牛BESCs多能标记基因的表达，利用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR，RT-qPCR）检测不同浓度PlaB对BESCs剪接体、全能标记基因及胚胎细胞谱系基因表达的影响，利用RT-qPCR和Western Blot分别检测不同浓度PlaB对BESCs多能标记基因mRNA和蛋白表达的影响，利用CCK8和EDU染色检测不同浓度PlaB对BESCs增殖的影响。【结果】RT-qPCR 结果显示，PlaB浓度为0.5—1.5 nmol·L^-1时显著下调EPSCM-BESCs中SF3B1和SF3B2的mRNA表达水平；PlaB浓度为1.5 nmol·L^-1 时，CTFR-BESCs中SF3B1和SF3B2的mRNA表达下降；PlaB浓度范围为0.5—1.5 nmol·L^-1时，CTFR-BESCs和EPSCM-BESCs的SF3B4和SF3B5的mRNA表达水平呈剂量依赖性增加。此外，PlaB显著下调CTFR-BESCs中SF3B6的mRNA表达。PlaB浓度为0.5—1.5 nmol·L^-1时，EPSCM-BESCs和CTFR-BESCs中剪接体LSM4的mRNA表达显著下调。PlaB浓度为0.5—1.5 nmol·L^-1时，显著下调CTFR-BESCs的EFTUD2 mRNA表达水平；PlaB浓度为1—1.5 nmol·L^-1时能显著下调BEPSCM-BESCs的EFTUD2 mRNA表达水平。浓度为0.5—1.5 nmol·L^-1范围内，PlaB均以剂量依赖性上调CTFR-BESCs和EPSCM-BESCs中多能标记基因OCT4、SOX2及NANOG的mRNA表达水平和蛋白水平。在PlaB浓度为0.5—1.5 nmol·L^-1范围内，PlaB以剂量依赖性上调CTFR-BESCs和EPSCM-BESCs中全能标记基因MDM2、PID1及BTG2的mRNA表达水平，而下调DDIT4和PDRG1的mRNA表达水平。CTFR-BESCs中添加PlaB均上调胚胎细胞谱系基因的表达，而EPSCM-BESCs中添加PlaB显著降低GATA4、GATA6、SOX7等胚胎细胞谱系基因的表达，但是对于ZIC1没有显著影响。随着PlaB剂量增加和处理时间延长，CTFR-BESCs和EPSCM-BESCs细胞活力均呈下降趋势，但CTFR-BESCs比EPSCM-BESCs更敏感。【结论】PlaB显著上调CTFR-BESCs和EPSCM-BESCs中多能标记基因和部分全能标记基因的表达；降低EPSCM-BESCs中胚胎细胞谱系基因的表达和细胞活力。PlaB对两种BESCs发挥作用的浓度及对基因表达的影响并不完全一致。由于PlaB降低BESCs的细胞活力，仍需要进一步研究以优化培养体系。

藏绵羊肺脏结构特点及HIF-1α和AQP1的表达特性

阿依木古丽·阿不都热依木, 张晨, 蔡勇, 覃圣, 罗文学, 扎西英派

中国农业科学. 2023, 56(11):  2202-2211.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.013

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【背景】低氧诱导因子-1α (hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α) 是细胞对缺氧应激做出适应性反应的关键因子之一，主要通过调节基因转录来维持细胞中氧的供需平衡。水通道蛋白( Aquaporins，AQPs) 是疏水性的跨膜转运蛋白，为机体水稳态平衡提供重要的系统调节。肺中，AQP1主要通过调节肺泡、肺间质和毛细血管间水转运从而保持肺内液体平衡。高原环境由于低氧、高寒、大风和强辐射等特点，能够适应并生存的物种相对较少，藏羊作为适应高海拔、高寒气候的特有物种，形成了独特的形态结构和生理功能适应。肺脏作为呼吸主要的执行器官，对低氧或缺氧等极为敏感。【目的】通过研究藏绵羊肺脏结构特点以及HIF-1α与AQP1在不同海拔藏绵羊肺脏中的表达特性，揭示其在藏绵羊高原环境适应性中所起的作用。【方法】选择不同生存海拔藏绵羊和小尾寒羊，断颈致死后快速采集肺组织，H.E染色、PAS染色、Masson染色等观察肺脏显微结构及弹性纤维分布，免疫组织化学SP法及实时荧光定量PCR法检测肺组织中HIF-1α与AQP1蛋白及基因的表达特点。【结果】藏绵羊肺脏被膜厚度为40.28 μm，与小尾寒羊肺脏被膜厚度无显著差异，但其弹性纤维含量显著多于小尾寒羊（P<0.05）；藏绵羊细支气管黏膜上皮单位面积内杯状细胞数量显著多于小尾寒羊（P<0.05），但小支气管及以上分支中两者无显著差异；藏绵羊终末细支气管黏膜上皮仍有少量散在分布的杯状细胞且其终末细支气管平滑肌厚度显著高于小尾寒羊（P<0.05）；藏绵羊肺内微动脉（直径小于100 μm）平滑肌占血管外径比例显著小于小尾寒羊；藏绵羊呼吸性细支气管平滑肌厚度及单位面积内毛细血管数量显著高于小尾寒羊。肺脏中HIF-1α蛋白主要表达于细支气管黏膜上皮、肺微血管内皮和肺泡隔中，主要表达于细胞质；高海拔藏绵羊和小尾寒羊肺组织中HIF-1α表达均显著高于低海拔绵羊，低海拔藏绵羊肺脏中HIF-1α 的表达显著高于低海拔小尾寒羊。AQP1蛋白主要表达于肺泡上皮、肺泡隔及肺微血管内皮、细支气管平滑肌中，主要定位于细胞膜；高海拔藏绵羊肺组织中AQP1表达显著高于低海拔藏绵羊和小尾寒羊（P<0.05），但高海拔和低海拔小尾寒羊肺脏中AQP1的表达无显著差异（P>0.05）。【结论】藏绵羊肺被膜含有更多的弹性纤维，微血管平滑肌含量较少，但呼吸性细支气管上皮杯状细胞数量及平滑肌含量较多；藏绵羊肺脏中HIF-1α和AQP1的表达均显著高于小尾寒羊，且其表达均随海拔升高而增强。

非洲猪瘟疫苗的研发策略与应用前景：可行性和可能性

王涛, 罗瑞, 孙元, 仇华吉

中国农业科学. 2023, 56(11):  2212-2222.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.014

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非洲猪瘟（African swine fever, ASF）是由非洲猪瘟病毒（African swine fever virus, ASFV）感染猪而引起的一种烈性传染病，强毒株急性感染死亡率可高达100%。当前，ASF全球流行与危害不断加剧。该病自2018年传入我国后，经过3年多的流行，最初暴发的基因Ⅱ型ASFV强毒株，已演化出弱毒株。2021年又出现了基因I型低毒力ASFV的流行，使我国ASF防控和根除面临的形势更加严峻和复杂。作为传染病防控的有效利器，ASF疫苗的研发受到政府、生猪养殖、疫苗制造企业和科学界的广泛关注。随着相关科研经费的不断加大，近年来基于灭活、减毒、亚单位、病毒载体和DNA等疫苗研发策略，在ASF疫苗研究中取得空前进展，加深了对ASF疫苗研发与评价的科学认知。当前，部分ASF疫苗候选株已经或即将进入临床试验阶段，应用前景较为乐观，但仍有一些问题亟待解决。本文结合国内外ASF疫苗最新研究成果与观点，系统总结了不同疫苗研发策略的优势和劣势及其面临的技术瓶颈，现有ASF疫苗候选株的科学评价，并对未来安全高效ASF疫苗的发展方向与挑战，以及ASF疫苗的应用前景进行了讨论，以期为业内人士提供参考。

研究简报

高效GFPuv荧光筛选基因编辑载体的改造及其在马铃薯遗传转化中的应用

杜静雅, 陈凯园, 普金, 周会英, 祝光涛, 张春芝, 杜慧

中国农业科学. 2023, 56(11):  2223-2236.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.11.015

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【目的】转基因技术的发展离不开筛选标记的完善与创新，其中的可视化筛选标记在转基因中的应用越来越广泛。近年来，经过突变获得的增强型黄绿荧光蛋白（an enhanced Yellow Green Fluorescent like Protein (eYGFP) under ultraviolet (UV)，eYGFPuv（GFPuv））在365 nm紫外光线下能够发出强烈且稳定的绿色荧光，便于观察。构建GFPuv荧光筛选的基因编辑载体，并在马铃薯遗传转化中进行应用验证，为GFPuv荧光筛选在马铃薯转化中广泛应用提供技术支持，同时为后期利用基因组编辑技术创制马铃薯雄性不育系奠定基础。【方法】利用同源重组技术将GFPuv表达框架和基因编辑元件Cas9_sgRNA依次与pCAMBIA2300载体连接，并进行农杆菌介导的烟草瞬时转化试验；通过发根农杆菌Ar qual和MSU440转化马铃薯茎段，在便携紫外灯下观察，并统计荧光根；利用改造载体构建了6个马铃薯花药发育保守基因的编辑载体，通过发根农杆菌体系转化2种马铃薯材料，验证转化效率和编辑效率；利用改造载体对马铃薯进行遗传转化。【结果】成功构建了GFPuv荧光筛选的基因编辑载体pCAMBIA2300MGFPuv-sgRNACas，瞬时转化烟草证实GFPuv表达框架能正常表达；2种发根农杆菌的转化均筛选到绿色荧光的毛状根，加入卡那霉素（kanamycin，Kan）显著提高阳性荧光根的比例，2种菌的转化效率差异不大，但MSU440的发根形成速度更快；6个马铃薯花药发育保守基因的编辑载体在2种马铃薯材料中的转化效率和编辑效率是一致的，但不同靶位点的编辑效率差异较大；改造载体遗传转化马铃薯证实GFPuv荧光可用于马铃薯愈伤组织和再生苗的筛选。【结论】发根农杆菌遗传转化体系是基因编辑效率验证的重要途径，GFPuv荧光可用于马铃薯转化的筛选。