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    2023年 第56卷 第21期 刊出日期:2023-11-01
      
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    2023年第56卷第21期中英文目录
    中国农业科学. 2023, 56(21):  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
    小麦粒重相关性状的QTL定位及分子标记的开发
    张泽源, 李玥, 赵文莎, 顾晶晶, 张傲琰, 张海龙, 宋鹏博, 吴建辉, 张传量, 宋全昊, 简俊涛, 孙道杰, 王兴荣
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4137-4149.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.001
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    【目的】小麦是世界总产量第二的粮食作物,而粒重是影响小麦产量的重要因素。以和尚头(HST)和陇春23(LC23)衍生的216个家系重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,基于55K SNP基因型数据,针对小麦粒重相关性状进行QTL定位,开发和验证粒长主效QTL的共分离标记,为分子标记辅助选择育种提供参考。【方法】利用小麦55K SNP芯片对亲本和RIL群体进行基因分型,构建高密度遗传连锁图谱,并与中国春参考基因组IWGSC RefSeq v1.0进行相关性分析。基于完备区间作图法对多环境粒重相关性状进行QTL定位;通过对主效QTL进行方差分析,判断不同QTL间的加性互作效应,并分析其对粒重相关性状的影响。同时,根据粒长主效QTL的共分离SNP位点开发相应的竞争性等位基因特异性PCR标记(kompetitive allele specific PCR,KASP),并在242份国内外小麦种质构成的自然群体中进行验证。【结果】构建了和尚头/陇春23 RIL群体的高密度遗传图谱,全长4 543 cM,共包含22个连锁群,覆盖小麦21条染色体,平均遗传距离为1.7 cM。遗传图谱与物理图谱具有显著相关性,Pearson相关系数为0.77—0.99(P<0.001)。共检测到51个粒重相关QTL,其中,有4个为3个及以上环境稳定表达的主效QTL,分布在2D、5A、6B和7D染色体。根据物理区间和功能标记分析主效QTL Qtkw.nwafu-2D.1Qtkw.nwafu-7D分别为光周期基因Ppd-D1和开花基因FT-D1,方差分析表明,二者具有显著的互作效应;Qtkw.nwafu-2D.1Qtkw.nwafu-7D优异等位基因的聚合显著提高了小麦的千粒重和粒宽。此外,根据粒长主效位点Qgl.nwafu-5A的共分离SNP开发了相应的KASP分子标记AX-111067709,该标记在242份小麦组成的自然群体中与粒长和粒重性状显著相关,在不同环境下能增加粒长3.33%—4.59%(P<0.001)和粒重5.70%—10.35%(P<0.05)。【结论】和尚头(HST)和陇春23(LC23)的粒重相关性状由多个遗传位点控制,其中,Qtkw.nwafu-2D.1Qtkw.nwafu-7D通过加性互作效应可显著提高小麦的千粒重和粒宽。Qgl.nwafu-5A与粒重和粒长具有显著相关性,其共分离分子标记AX-11106770可应用于分子标记辅助选择育种。

    棉花苗期耐低磷种质筛选及耐低磷综合评价
    米热扎提江·喀由木, 西尔艾力·吾麦尔江, 李晓曈, 王香茹, 贵会平, 张恒恒, 张西岭, 董强, 宋美珍
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4150-4162.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.002
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    【目的】建立棉花品种(系)耐低磷能力评价体系,筛选耐低磷型棉花种质和评价不同磷效率类型,为研究棉花耐低磷生理机制和挖掘耐低磷基因奠定基础。【方法】以来自国内外不同棉区的140份棉花品种(系)为材料,采用水培试验方法,在低磷(10 μmol·L-1 KH2PO4)和正常磷(500 μmol·L-1 KH2PO4)处理下,测定各棉花品种生物量、根系相关指标和磷效率相关指标等21个性状表征值,计算各指标耐低磷胁迫指数。利用综合隶属函数法,进行主成分分析、回归分析和聚类分析,对各棉花品种进行耐低磷能力的划分,综合评价各棉花品种耐低磷能力和磷效率类型。【结果】与正常磷处理相比,低磷处理下,供试棉花品种的总磷积累量、总磷含量、地上部干重和总干物重等指标的均值降幅较大,而根平均直径、比根面积、根尖数和磷素利用效率等指标的均值会有所上升;低磷处理下,各指标变异系数范围为6.04%—47.79%,比根尖密度、根尖数、比根长和根平均直径等根系指标变异系数较正常磷处理均提高,变异系数分别为47.49%、42.13%、40.19%和19.16%;对21个指标的耐低磷胁迫指数进行主成分分析,6个主成分的累计方差贡献率达77.21%,利用隶属函数法计算综合耐低磷综合评价值(D);采用多元回归分析方法,建立D值回归方程,确定6个耐低磷性鉴定指标并进行系统聚类,将不同棉花品种(系)划分为耐低磷型、中间型、低磷敏感型3类。【结论】筛选出棕絮1号、鲁原343、LambrightGL-N、巴西014、南丹里湖大棉、苏远1028和gL2g13等品种为耐低磷型棉花品种,陕2812、FJA、孝2168和东兰那亭大花等品种的耐低磷能力较差,为低磷敏感型;确定总干物重、磷素利用效率、地下部鲜重、总根长、根系表面积和总磷积累量作为棉花耐低磷能力评价的指标。

    糜子核心种质成株期抗旱性鉴定评价与抗旱种质筛选
    王倩, 董孔军, 薛亚鹏, 刘少雄, 王若楠, 杨佳琪, 陆平, 王瑞云, 杨天育, 刘敏轩
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4163-4174.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.003
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    【目的】干旱是影响糜子生长发育及产量的主要制约因素之一,筛选优异抗旱资源及鉴定指标,为抗旱品种的选育和抗旱分子机制的研究奠定基础。【方法】以200份糜子核心种质资源为研究对象,于2021—2022年在甘肃敦煌连续开展2年的田间成株期抗旱性鉴定,试验设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,测定叶面积(leaf area,LA)、主茎直径(main stem diameter,MSD)、主茎节数(number of main stem nodes,NMSN)、主穗长(main panicle length,MPL)、穗下节间长度(peduncle length,PL)、株高(plant height,PH)、单株草重(straw weight per plant,SWPP)、单株穗重(panicle weight per plant,PWPP)、单株粒重(grain weight per plant,GWPP)、千粒重(thousand grain weight,TGW)和小区产量(yield per plot,YPP)11个指标,采用综合抗旱系数(CDTC值)、抗旱指数(DRI值)和抗旱性度量值(D值)对糜子成株期抗旱性进行综合评价。【结果】在不同水分处理条件下,叶面积、主茎直径、主茎节数、主穗长、穗下节间长度、株高、单株草重、单株穗重、单株粒重、千粒重和小区产量11个指标在不同种质间均表现为显著差异。干旱胁迫处理下,糜子的生长受到抑制,11个指标测定值均较正常灌水处理明显降低,且小区产量对干旱胁迫较敏感。相关性分析发现,11个测定指标的抗旱系数间均呈现出一定的相关性,其中,单株穗重和单株粒重的相关性最强,相关系数为0.943。主成分分析将11个鉴定指标转换成6个主成分,累计方差贡献率达80.667%。基于CDTC值、DRI值和D值的糜子资源抗旱性排序基本一致。根据D值利用聚类分析将200份糜子种质资源抗旱性划分为4类,第Ⅰ类为强抗旱型有10份,第Ⅱ类为抗旱型有70份,第Ⅲ类为干旱敏感型有81份,第Ⅳ类为干旱极敏感型有39份。株高、单株粒重、单株穗重和主穗长与D值的相关性较高,相关系数分别为0.756、0.697、0.696和0.679。通过逐步回归分析构建了糜子成株期抗旱评价的回归方程:Y=-1.509+0.362X1+0.174X2+0.349X3+0.389X4+0.307X5+0.251X6+0.218X7。【结论】抗旱性度量值法适宜于糜子成株期抗旱性评价;筛选出巴林左疙塔黍(00000525)、高台乌糜子(00002677)和民乐红糜子(00002687)等10份强抗旱性材料;株高、单株穗重和主穗长可作为糜子成株期抗旱性鉴定的主要指标。

    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    基于固定翼无人机多光谱影像的水稻长势关键指标无损监测
    王伟康, 张嘉懿, 汪慧, 曹强, 田永超, 朱艳, 曹卫星, 刘小军
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4175-4191.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.004
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    【背景】近年来随着遥感技术的快速发展,实时无损监测作物生长状况已成为当前研究热点,遥感获取的农情信息将为实现大面积作物精确管理提供指导。在众多遥感监测平台里,无人机因其操作简单、使用成本低等特点而受到广泛关注,无人机搭载多光谱相机可以快速获取作物的长势信息。【目的】尝试将固定翼无人机多光谱影像纹理信息与光谱信息结合,探究“图谱”信息对水稻长势指标的监测效果。【方法】通过开展两年涉及不同播期、品种、播栽方式、施氮水平的水稻田间试验,在水稻关键生育期使用固定翼无人机搭载Sequoia多光谱相机获取水稻冠层遥感影像,同步进行地上部破坏性取样以获取水稻叶面积指数(LAI)、地上部生物量(AGB)和植株氮含量(PNC)等农学指标,采用简单线性回归、偏最小二乘回归和人工神经网络回归算法,构建基于固定翼无人机多光谱影像的水稻长势指标监测模型,比较分析光谱纹理信息在不同模型中的监测效果。【结果】利用简单线性回归方法探究了植被指数(VI)、单波段纹理特征与水稻LAI、AGB和PNC间的定量关系,结果表明植被指数与LAI和AGB之间有较强的相关性,表现最好的植被指数为CIRE和NDRE,R 2分别为0.80和0.76,但对于PNC的监测,植被指数并未达到理想的效果,表现最好的RESAVI和NDRE与PNC的决定系数仅为0.13。通过简单线性回归进一步发现单波段的纹理特征在对水稻生长指标的监测中表现并不理想;为进一步分析影像纹理对上述3个指标的监测效果,参照植被指数的构建方法构建了归一化纹理指数(NDTI)、比值纹理指数(RTI)和差值纹理指数(DTI),通过相关性分析发现新构建的纹理指数(TI)相较于单波段纹理特征对水稻生长指标的监测精度有所提升,但效果并未好于植被指数。为实现光谱与纹理间的结合,采用偏最小二乘和人工神经网络的建模方法,以VI、VI+TI为不同的输入参数组合进行水稻LAI、AGB和PNC的监测模型构建,结果表明采用偏最小二乘和人工神经网络的建模方法与简单线性回归相比模型的监测精度均得到了大幅提升,以VI+TI为输入变量,采用人工神经网络构建的模型在模型验证中取得了最佳效果,LAI模型的验证R 2由0.75提升至0.86,AGB和PNC的模型验证R 2也分别由0.72和0.26提升至0.92和0.86,同时模型的RMSE均显著降低。【结论】利用固定翼无人机采集水稻冠层多光谱影像,通过人工神经网络算法融合光谱和纹理信息能够有效提升水稻LAI、AGB和PNC的监测精度,该研究结果将为快速大面积作物长势监测提供理论依据。

    秸秆覆盖与施氮对丘陵旱地小麦根系构型改善及H+、NO3-吸收与利用的影响
    艾代龙, 雷芳, 邹乔生, 贺鹏, 杨洪坤, 樊高琼
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4192-4207.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.005
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    【目的】研究西南丘陵旱地小麦、玉米轮作系统中秸秆覆盖后小麦根系构型与根尖氮素转运的过程,阐明秸秆覆盖与施氮促进小麦氮素高效吸收利用的生理基础。【方法】试验于2020—2022年在四川仁寿现代农业试验站进行,采用原位土柱试验与大田定位试验相结合,试验设计为二因素裂区试验,秸秆覆盖(SM:秸秆覆盖;NSM:秸秆不覆盖)为主区,副区为施氮量(N0:0;N1:120 kg·hm-2)。针对西南丘陵旱地土壤干旱抑制根系伸长、导致小麦生物量和养分利用效率低的现状,分析秸秆覆盖和氮素对土壤理化性状、小麦根系构型、根尖氮吸收、植株生物量和地上部氮素积累与利用的影响。【结果】2020—2021年度和2021—2022年度秸秆覆盖处理较不覆盖处理土壤硝态氮含量分别增加43.1%和30.8%,铵态氮增加21.8%和18.8%;秸秆覆盖提高了小麦拔节期、孕穗期和开花期0—10 cm土层的根长、根表面积和根体积,且施氮也显著增加0—10 cm土层根长、根表面积和根体积。同时秸秆覆盖与施氮均可显著提高小麦根尖H+、NO3-的吸收速率和净吸收速率,降低0—20 cm土层根尖的H+外排速率;秸秆覆盖与施氮显著提高根系硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,且地上部氮素积累量和生物量两年度分别平均提高25.8%和35.8%。H+吸收速率、NO3-吸收速率、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、氮素积累量与0—10 cm土层根长、根表面积和根体积呈显著正相关(P<0.05)。【结论】在西南丘陵旱地小麦、玉米轮作系统中,玉米秸秆覆盖与施氮能够增加小麦季土壤无机氮含量,表层根系分布和根尖H+、NO3-吸收速率,促进氮素吸收与根尖氮素转运进而促进地上部氮素同化与积累;秸秆覆盖配合120 kg N·hm-2是适用于四川丘陵旱地小麦高产、氮素高效利用的绿色生产模式。

    外源海藻糖提高甘蔗幼苗抗旱能力并促进植株生长
    罗正英, 胡鑫, 刘新龙, 吴才文, 吴转娣, 刘家勇, 曾千春
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4208-4218.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.006
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    【目的】研究海藻糖处理能否通过增强甘蔗的防御反应来降低干旱胁迫的不利影响,为干旱条件下甘蔗高产、稳产提供理论依据。【方法】以甘蔗品种ROC22和YZ05-51组培苗为试验材料,以30% PEG6000和12% PEG6000模拟干旱胁迫,设置0、10、100和200 mg·L-1 4个海藻糖处理浓度。处理9 d后测定组培苗鲜重、干重及不定根数目,明确干旱胁迫下海藻糖促进甘蔗生长的最优浓度。然后,以正常条件为对照,检测在30% PEG6000、12% PEG6000、30% PEG6000+最优浓度海藻糖以及12% PEG6000+最优浓度海藻糖等处理下组培苗丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性。最后,在30% PEG6000和30% PEG6000+最优浓度海藻糖处理后0、12、24和48 h 4个时间点,通过qRT-PCR方法检测YZ05-51组培苗抗旱相关基因ScTPS1ScSnRK2.3ScSnRK2.4ScDREB2b-1的表达水平。【结果】海藻糖处理可缓解30% PEG6000和12% PEG6000干旱胁迫导致的植株鲜重和干重的下降,100 mg·L-1海藻糖对干旱条件下甘蔗组培苗生长的促进作用优于10和200 mg·L-1海藻糖处理。30% PEG6000干旱胁迫会导致甘蔗组培苗的MDA含量上升,同时抗氧化酶POD和SOD的活性也发生上调。海藻糖处理则降低了干旱诱导的MDA上升幅度,且进一步增强了POD和SOD的活性,但海藻糖对12% PEG6000胁迫下组培苗的MDA含量和抗氧化酶活性影响不明显。在高浓度PEG6000胁迫下,海藻糖处理会提高甘蔗抗旱基因ScTPS1ScSnRK2.3ScSnRK2.4ScDREB2b-1的表达水平。【结论】海藻糖处理可缓解干旱对甘蔗组培苗的生长抑制,促进不定根生长。干旱胁迫下,海藻糖通过提高抗氧化酶POD和SOD的活性,降低干旱胁迫引起的氧化毒性;同时,海藻糖处理诱导抗旱基因ScTPS1ScSnRK2.3ScSnRK2.4ScDREB2b-1的表达,表明施加海藻糖可提高甘蔗的抗旱能力。研究结果可为甘蔗抗旱育种和生产实践中制定甘蔗抗旱策略提供参考。

    植物保护
    水稻Pi9位点6个稻瘟病抗性基因特异分子标记的开发及应用
    杨好, 黄衍焱, 易春霖, 石军, 谭楮湉, 任文芮, 王文明
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4219-4233.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.007
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    【目的】水稻Pi9位点由多个串联的同源NLR基因组成,从中已克隆了超过10个优良的稻瘟病抗性基因。论文旨在鉴别水稻亲本Pi9位点抗性基因的组成,促进该位点基因快速、精准地应用于水稻抗性育种。【方法】对比Pi9位点已克隆抗性基因的序列,从中发掘各基因特异的核苷酸位点;然后将各目标基因分别与数据库(Rice Resource Center)中的155个水稻基因组进行比对分析,进一步从中筛选出特异最强的核苷酸位点,用于Pi2Piz-tPi9Pi9-type5PigmRPid4 6个抗性基因特异分子标记的开发;以24个抗稻瘟病单基因系、阳性对照和110个四川盆地水稻亲本为鉴定对象,通过优化PCR扩增条件、测序或基因组数据分析检验分子标记鉴定结果的准确性。由于该位点基因的同源性较高、基因间常常拥有一些相同的特异位点,导致许多抗性基因很难用一对分子标记进行精准鉴定,因此采用多对分子标记共同鉴定的方式;另外许多特异位点为单碱基差异,因此需要对差异位点旁的碱基进行特异突变,使引物的3′端具有两个碱基的错配,以提高PCR扩增的特异性。【结果】最终为6个Pi9位点的抗性基因开发了有效的分子标记,发现32.09%的参试水稻材料含有Pi9位点抗性基因。Pi9Pid4PigmRPiz-tPi2Pi9-type5分别存在于1、7、8、14、23和33个水稻材料中,其中Pi9仅存在于单基因系中。这些抗性基因通常两个或多个组合在一起,同时存在于一个水稻材料中。其中Pi9-type5往往与Pi2Piz-t成对出现,仅在成恢993、HR2168和绵恢365 3个亲本中单独存在。雨恢38含有的Pi9位点抗性基因最多,分别有Pi2Pi9-type5PigmRPid4。川谷B、川农4B、内香6B和双1B中均同时含有Piz-tPigmRPid4 3个抗性基因。千乡654B中含有Piz-tPid4两个抗性基因。【结论】为Pi9位点的6个同源稻瘟病抗性基因开发了特异的分子标记,明确了四川盆地110个水稻亲本Pi9位点的抗性基因组成,揭示了Pi9位点抗性基因丰富的组合形式,为水稻育种的抗原选择提供了明确参考。

    沙地葡萄茎痘相关病毒在‘阳光玫瑰’葡萄树不同物候期和不同部位的变化规律
    李美璇, 张向昆, 王莉, 乔月莲, 师校欣, 杜国强
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4234-4244.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.008
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    【背景】沙地葡萄茎痘相关病毒(grapevine rupestris stem pitting associated virus,GRSPaV)是皱木复合病中最常见的一种病毒,主要通过无性繁殖传播,灵敏的检测技术和培育无病毒植株是预防GRSPaV危害的关键。【目的】建立GRSPaV检测体系,确定适宜样品采集时期及部位,为病毒检测和无病毒材料培育及样品采集提供参考。【方法】建立基于AugeGreen染料法和外壳蛋白(coat protein,CP)基因区域设计引物的RT-qPCR检测方法,对携带GRSPaV的‘阳光玫瑰’葡萄树地上部不同物候期、不同部位的样品进行GRSPaV检出率及基因表达量分析。【结果】以GRS q CP1为引物的GRSPaV RT-qPCR检测方法灵敏度较RT-PCR高10倍。GRSPaV在萌芽期、新梢生长期和花期的检出率均为100%,果实膨大期为91.7%;成熟卷须为94.4%,成龄叶片、成龄叶柄和幼嫩枝条均为100%。检测为阴性的样品均为幼嫩部位。GRSPaV CP基因表达量在花期幼嫩卷须中最高,其次为花期成龄叶片;成龄叶中表达量在果实膨大期至成熟期均为同物候期内表达量最高部位;当年冬芽的萌芽期及二次枝的新梢生长期表达量均较低。【结论】‘阳光玫瑰’葡萄GRSPaV检出率和GRSPaV CP基因表达量随物候期进程表现差异,检出率在萌芽期至花期最高,果实成熟期最低;GRSPaV CP基因表达量在花期最高。综合检出率及表达量因素,花期成龄叶适合作为GRSPaV病毒检测样品;果实膨大期至成熟期当年冬芽及萌发的二次枝适合作为脱除病毒材料。

    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    西瓜连作根际土壤微生物群落演替特征
    郭晗玥, 王东升, 阮杨, 乔亦铸, 张芸滔, 李玲, 黄启为, 郭世伟, 凌宁, 沈其荣
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4245-4258.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.009
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    【目的】研究连作对西瓜根际土壤中细菌、真菌群落构建和潜在功能的影响,明确根际微生物对环境变化的适应性,为西瓜连作障碍的生态防治和农田土壤的健康保持提供理论基础。【方法】以未连作(对照)、连作2茬和连作 6茬的西瓜根际土壤为研究对象,利用16S rRNA和ITS高通量测序技术解析西瓜连作对根际土壤细菌、真菌群落特征和演替的影响。【结果】随着连作茬次的增加,西瓜根际土壤中细菌多样性指数呈现先下降后上升趋势,真菌多样性指数显著下降。在细菌属水平,多茬次的连作降低了西瓜根际土壤中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和溶杆菌属(Lysobacter)的相对丰度;在真菌属水平,镰刀菌属(Fusarium)相对丰度随连作茬次增加呈增加趋势。与对照相比,连作的网络复杂度更高,但网络结构稳定性低。此外,相比于对照,连作6茬显著减少有害物质的生物降解途径以及氨基酸的代谢途径的相对丰度,并且在连作6茬后真菌群落中病原真菌相对丰度显著增多。在群落演替过程中,随机性过程主导连作下西瓜根际细菌群落构建,而确定性过程主导连作下西瓜根际真菌群落构建。【结论】连作引起根际细菌和真菌的群落特征、功能组成和演替过程变化,细菌群落关键功能的减少、病原真菌相对丰度的增加以及微生物群落网络稳定性的减小可能是导致西瓜连作障碍发生的重要因素。

    褐土区典型县域耕地土壤肥力时空演变特征及主控因素
    申桐, 王恒飞, 杜文波, 周怀平, 王瑞, 张建杰, 靳东升, 徐明岗
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4259-4271.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.010
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    【目的】探明褐土区典型县域耕地土壤肥力时空演变特征及主控因素,为合理施肥及土壤培肥提供科学依据。【方法】基于山西省寿阳县1983、2007和2017年的土壤肥力(包括土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量和pH值)数据,采用内梅罗指数法计算土壤肥力综合指数;通过随机森林(RF)方法定量土壤肥力演变的主控因素;利用GIS和地统计学相结合的方法,确定土壤肥力综合指数及其主控因素的时空演变特征和分布格局。【结果】(1)1983—2017年间寿阳县耕地土壤肥力水平总体呈上升趋势,肥力综合指数由1.16增至1.42,增加了0.26。土壤肥力指标变化具有明显的阶段性,1983—2007年,有机质、全氮和速效钾增幅明显,年均增加量分别为0.09 g·kg-1、0.0021 g·kg-1和1.61 mg·kg-1,而有效磷增幅不显著;2007—2017年,有机质、全氮和有效磷增幅明显,年均增加量分别为0.20 g·kg-1、0.01 g·kg-1、0.24 mg·kg-1,而速效钾增幅不显著。(2)RF分析结果显示,1983年寿阳县耕地土壤肥力的主控因素为全氮和有机质,贡献率分别为75.3%和17.8%;2007年土壤肥力的主控因素则为速效钾、有效磷和全氮,贡献率分别为31.8%、27.1%和26.8%;2017年变为全氮、速效钾和有效磷,贡献率分别为31.8%、27.1%和26.8%。(3)寿阳县耕地土壤肥力主控因素的变化存在显著的空间差异特征。1983—2007年,全域土壤有机质整体呈现增加趋势;全氮除在西北部和中部降低外,在其他区域均呈增加趋势;有效磷则呈现北部降低、南部增加的变化特征;速效钾在全域呈增加趋势。2007—2017年,有机质在东南部增加较快,其他区域增加较慢;全氮则呈现在县域中部减少、其他区域增加的变化趋势;有效磷在县域东部下降,其他区域上升;速效钾则呈现在东部和西部下降、中部上升的空间变化特征。【结论】34年以来,寿阳县耕地土壤肥力总体呈上升趋势,有机质、全氮、有效磷和速效钾是影响土壤肥力演变的主控因素,有机质、全氮和有效磷在南部增长较快,速效钾则在东部增长较快。未来建议寿阳县采取全区尤其是中部增氮,全区稳磷控钾的养分调控策略。

    宁夏土壤颗粒组成特点及其影响因素分析
    周雷, 曲潇琳, 周涛, 马常宝, 李建兵, 龙怀玉, 徐爱国, 张认连, 李格
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4272-4287.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.011
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    【目的】明确宁夏地区土壤颗粒组成的特点及其影响因素,从而为当地的土地利用、农业生产规划等提供科学参考。【方法】根据114个点位的土壤颗粒组成测试数据,研究宁夏地区环境因素对土壤颗粒组成的影响,土壤颗粒组成、土壤质地类型、土壤控制层段颗粒大小的统计学特征,以及土壤颗粒组成的空间分布特征。【结果】(1)宁夏土壤的颗粒组成以砂粒和粉粒为主,土壤砂粒、粉粒和黏粒含量分别为2.4%—97.2%、0.8%—86.0%和0.7%—43.3%,平均含量分别为34.9%、49.6%和15.5%;土壤质地主要以粉壤土(占46.5%)、砂壤土(占17.6%)和壤土(占13.3%)为主,土壤质地类型的变异主要归因于砂粒和粉粒含量的变化。(2)多个环境因素共同影响了宁夏地区土壤颗粒组成,影响力从大到小依次为地貌、母质、小地形、热量、土壤类型、土地利用类型和风速。(3)控制层段的颗粒大小有11种类型,以壤质(占46.5%)、黏壤质(占19.3%)、砂质(占16.7%)为主。(4)宁夏地区很难发育出黏化层,在114个剖面中有26个黏粒含量符合黏化层,但只有2个是确切的黏化层。(5)宁夏灌於表层产生了明显的质地分异。【结论】宁夏土壤颗粒组成以砂粒和粉粒为主,地貌和母质是影响土壤颗粒组成的最主要因素。

    园艺
    开花期番茄circRNA的测序分析及功能分析
    殷子贺, 杨成成, 赵钰慧, 赵丽, 吕秀荣, 杨振超, 武永军
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4288-4303.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.012
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    【背景】开花期作为植物生长发育过程中至关重要的时期之一,直接影响植物果实成熟和种子发育。circRNA是一类普遍存在于真核细胞的共价闭环RNA分子,在番茄的发育过程和应激反应中起重要调节作用。但目前番茄的circRNA研究主要集中在果实和叶片中,缺少对番茄花期circRNA较为系统的研究。【目的】鉴定和分析开花期番茄circRNA,对番茄中miRNA、circRNA的功能研究有重要意义,也为番茄生长、发育和胁迫响应机制研究奠定基础。【方法】选择开花期番茄植株的花、根、叶3个组织样品进行circRNA测序,每个样品3个重复,鉴定circRNA并对其基本特性进行分析;筛选组织特异性的circRNA检测成环能力,并对鉴定的circRNA宿主基因进行GO分析和KEGG分析,通过生物信息学方法预测分析circRNA的作用方式和作用位点,构建番茄响应生长发育的潜在circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络。【结果】利用高通量测序方法,共获得532个circRNA,其中83%为外显子类型,且circRNA在花期番茄各染色体中的分布不均匀,其中1号染色体产生的circRNA最多,5号染色体最少。对开花期番茄花、叶、根3个组织的circRNA差异表达分析表明,花与叶中差异表达的circRNA有79个、花与根中差异表达的circRNA 133个、叶与根中差异表达的circRNA 132个。其中花、叶、根3个组织中均有显著差异表达的circRNA 14个。从14个差异表达circRNA中随机选择8个circRNA进行成环能力检测,结果表明这8个circRNA均具有成环能力。GO分析和KEGG分析表明开花期番茄中的circRNA主要与核酸、蛋白及其他小分子物质结合以及各类生物大分子的合成和代谢相关。最后构建了14个circRNA、10个miRNA和136个mRNA组成的番茄circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络。【结论】开花期番茄circRNA具有明显的组织特异性,共鉴定到342个组织特异性的circRNA,其中均显著特异性表达的14个,成功鉴定成环8个,构建了开花期番茄特异性的circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络,为后续开花期circRNA的研究奠定了基础。

    枸橼C-05 CmPR4A上游转录因子CmWRKY75的筛选及其抗溃疡病功能分析
    颜培涵, 罗健铭, 郝晨星, 孙紫青, 叶蓉春, 李益, 刘恋, 盛玲, 马先锋, 邓子牛
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4304-4317.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.013
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    【背景】柑橘溃疡病(Citrus canker)是由黄单胞杆菌柑橘致病变种(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)引起的危害严重的柑橘病害之一,目前尚无根治方法,而现有栽培品种中很少有对柑橘溃疡病存在显著抗性的品种,因此,抗病品种的选育对根治该病害尤其重要,而抗性基因的发掘又非常利于抗病育种。【目的】以枸橼C-05的抗溃疡病相关基因CmPR4A为诱饵,筛选其上游转录因子,探究转录因子参与调控枸橼C-05抗溃疡病的功能作用,为选育柑橘抗病品种提供基因信息。【方法】基于前期冰糖橙和枸橼C-05叶片接种Xcc的转录组测序结果,结合实时荧光定量PCR分析PR4A在抗病和感病种质中的表达差异,使用PlantCARE对枸橼C-05(抗病)和冰糖橙(感病)PR4A启动子序列进行差异分析,利用酵母单杂交筛选PR4A上游转录因子,并使用酵母回转验证、双荧光素酶验证CmPR4A和候选转录因子的互作关系。在8种抗病和感病柑橘种质中,人工接种Xcc后,于0、2、4、6和8 d时取注射点附近的叶片,对转录因子的表达水平进行分析,验证其与抗病的关系。通过农杆菌介导瞬时转化法,将带有35S启动子的转录因子载体在枸橼C-05和冰糖橙叶片中瞬时过表达,使用qRT-PCR对转录因子和PR4A表达水平进行分析,并在瞬时过表达24 h后接种Xcc,进行Xcc菌定量和症状观察。【结果】接种Xcc的枸橼C-05和冰糖橙的转录组分析及定量PCR表达结果显示,在接种4、6和8 d时,抗病种质枸橼C-05中的PR4A表达量显著高于感病的冰糖橙。枸橼C-05和冰糖橙的PR4A启动子在-236 bp处存在顺式作用元件W-box的差异,以此为依据进行CmPR4A启动子短截并构建诱饵载体。依据自激活结果,在200 ng·mL-1的金担子素(AbA)浓度下,以proCmPR4A-2为诱饵,在枸橼C-05受Xcc诱导下的酵母文库中进行酵母单杂交筛选,表明CmWRKY75可以与proCmPR4A-2互作,双荧光素酶报告系统也证实二者的互作关系,且CmWRKY75正调控CmPR4A的表达。在8种柑橘种质叶片接种Xcc后进行WRKY75的表达模式分析表明,WRKY75表达量在抗病种质枸橼C-05、美国枸橼AV、矮果香橼中显著上调,在感病种质冰糖橙、沙田柚及柠檬、南川香橼和丹娜香橼中只出现微量上调。在枸橼C-05和冰糖橙叶片中瞬时过表达WRKY75,发现PR4A的表达量在接种4 d时显著上调且能增强叶片对Xcc的抗性。【结论】CmWRKY75可以结合到CmPR4A启动子的W-box上,并正调控CmPR4A的表达,增强叶片对Xcc的抗性。同时WRKY75的表达受Xcc诱导,在抗病种质中呈显著上调表达,与PR4A在抗病感种质中的表达变化趋势一致,可能是上游调控因子WRKY75在不同抗病和感病柑橘种质中表达差异导致,从而使其在枸橼C-05抗溃疡病过程中起作用。

    食品科学与工程
    不同盐离子对藜麦蛋白凝胶特性及分子间作用力的影响
    冯潇, 武朝升, 杨玉玲, 付丽霄, 陈龙薇, 汤晓智
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4318-4329.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.014
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    【目的】研究添加不同盐离子对藜麦蛋白凝胶特性的影响,探究盐离子影响凝胶特性的分子机理,为藜麦蛋白凝胶加工提供理论依据。【方法】采用碱提酸沉法提取藜麦蛋白。在pH 7.0条件下制备添加50 mmol∙L-1不同盐离子(NaCl、CaCl2、CaSO4、MgCl2)的藜麦蛋白溶液(20%,w/v)。水浴加热后制备凝胶,测定盐离子对凝胶质构、持水力、色差以及水分分布的影响。通过扫描电镜和流变仪研究不同盐离子对藜麦蛋白凝胶微观结构和流变特性的影响,分析分子间相互作用及其二级结构。【结果】中性条件下,盐离子的加入降低了藜麦蛋白凝胶的硬度和持水力(P<0.05),增强了凝胶的弹性。添加MgCl2的藜麦蛋白凝胶具有最低的硬度和持水力。NaCl对凝胶的色差没有显著影响。相同浓度下,二价盐离子的加入显著提高了凝胶的亮度和白度,CaCl2的加入使凝胶白度从59.62提高至67.80。添加盐离子促进藜麦蛋白的颗粒聚集,使凝胶的网络结构更加粗糙,加入二价盐离子的蛋白凝胶的微观结构表现出更粗糙和更大的缝隙。同时,相较于空白组和添加NaCl的凝胶,添加二价盐离子显著降低了藜麦蛋白凝胶内的二硫键含量,并削弱了凝胶内的静电相互作用。盐离子的加入使蛋白凝胶的β-折叠和β-转角含量降低,α-螺旋结构和无规则卷曲结构含量增加,降低了二级结构的有序性。【结论】在中性条件下,不同盐离子的加入在不同程度上影响藜麦蛋白的凝胶特性和凝胶的微观结构;相同摩尔浓度下,所有二价盐离子比NaCl制备的凝胶微观结构更粗糙,凝胶硬度和持水力更低,主要是因为添加二价盐离子显著降低了藜麦蛋白凝胶内二硫键的含量,并削弱了凝胶内的静电相互作用。

    畜牧·兽医
    NAC通过调控活性氧影响脂肪间充质干细胞增殖和分化
    刘裴裴, 丁世杰, 宋文娟, 唐长波, 李惠侠, 唐红
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4330-4343.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.015
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    【目的】细胞在体外培养过程中易受氧化应激,细胞内活性氧水平升高,影响细胞功能。通过探究N-乙酰-L半胱氨酸(N-Acetyl-L-cysteine, NAC)对猪脂肪间充质干细胞(adipose-derived mesenchymal stem cells, ADSCs)活性氧的调控作用,进一步明确对其增殖和分化的影响,为培养脂肪种子细胞体外大量扩增和提高分化效率提供理论基础和参考依据。【方法】为建立ADSCs体外培养氧化应激模型,在ADSCs增殖过程中加入不同浓度的H2O2(0、25、50、100 μmol·L-1),通过细胞计数结果、细胞形态、细胞活力、高通量高内涵活细胞共聚焦成像系统检测细胞内活性氧水平,确定H2O2的添加浓度。为了筛选NAC促进ADSCs增殖的最佳添加浓度,在ADSCs增殖过程中加入不同浓度的NAC (0、1、2、3 mmol·L-1),通过细胞计数结果和细胞形态,确定NAC的适宜添加浓度。通过EdU染色和细胞计数分析不同处理条件下(Control、1 mmol·L-1 NAC、50 μmol·L-1 H2O2、1 mmol·L-1 NAC + 50 μmol·L-1 H2O2)的细胞增殖情况,为进一步探究NAC对氧化应激的ADSCs增殖的影响。为探究不同处理条件下ADSCs内活性氧的水平,对不同处理条件下增殖3 d后的ADSCs进行CellRox染色,通过高通量高内涵活细胞共聚焦成像系统检测细胞内活性氧水平,明确ADSCs增殖与细胞内活性氧水平的关系。为探究ADSCs内活性氧水平对其分化的影响,ADSCs在不同处理条件下分化10 d,对其进行油红O染色,Image J分析染色面积评估ADSCs的分化脂质积累量并通过RT-qPCR检测ADSCs分化相关基因的相对表达量。【结果】ADSCs在增殖过程中,与对照组相比较,添加50 μmol·L-1 H2O2组的ADSCs呈梭形,细胞内活性氧含量显著升高(P<0.05),氧化应激模型成功建立。与对照组相比,ADSCs在增殖过程中添加50 μmol·L-1 H2O2,ADSCs增殖数目显著降低(P<0.05),但是在ADSCs分化过程中添加50 μmol·L-1 H2O2,ADSCs的脂质积累量显著升高(P<0.05)。ADSCs在增殖过程中,与对照组相比较,添加1 mmol·L-1 NAC组的ADSCs呈梭形,细胞内活性氧含量显著降低(P<0.05),ADSCs增殖数目显著升高(P<0.05),但是1 mmol·L-1 NAC的添加对ADSCs的脂质积累没有显著影响(P>0.05)。【结论】氧化应激的产生提高ADSCs中活性氧水平,不利于ADSCs体外大量扩增,诱导细胞分化,加速细胞衰老。在ADSCs体外扩增体系中添加1 mmol·L-1 NAC可以降低因长期培养、外源刺激等因素带来的氧化应激损伤,对氧化应激的ADSCs具有保护作用,能有效促进细胞的增殖,并且不会影响细胞的分化能力。

    维生素A和乙酸交互作用对奶牛乳腺上皮细胞中乳成分合成相关基因表达的影响
    郭咏梅, 刘阳, 武汭, 闫素梅, 赵艳丽, 郭晓宇
    中国农业科学. 2023, 56(21):  4344-4358.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.016
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    【目的】在前期研究发现维生素A(VA)对奶牛乳腺上皮细胞(bovine mammary epithelial cells,BMECs)内乳脂和乳蛋白合成相关基因表达具有显著促进效果的基础上,以奶牛乳腺上皮细胞为研究对象,添加乳脂肪合成前体物乙酸(acetic acid,AA),旨在探究VA和AA二者在乳成分合成相关基因表达上是否存在互作关系,借此更系统地了解VA参与乳脂、乳蛋白合成的调控机制,为奶牛饲料中合理添加VA及改善乳品质提供科学依据。【方法】采用胶原酶消化法培养细胞,将第三代BMECs分为6个处理组,分别加入不同浓度的VA和AA混合工作液, 6个处理组依次命名为对照组(0 mg·mL-1 VA+0 mol·L-1 AA)、AA处理1组(0 mg·mL-1 VA+0.006 mol·L-1 AA)、AA处理2组(0 mg·mL-1 VA+0.01 mol·L-1 AA)、VA处理组(0.001 mg·mL-1 VA+0 mol·L-1 AA)、VAAA1组(0.001 mg·mL-1 VA+0.006 mol·L-1 AA)和VAAA2组(0.001 mg·mL-1 VA+0.01 mol·L-1 AA)。培养结束后收集细胞和培养液样品,采用MTT法测定细胞增殖率;采用试剂盒法测定甘油三酯含量、乳脂和乳蛋白合成关键酶的活性;采用实时定量PCR技术测定并计算乳脂和乳蛋白合成相关基因的相对表达量。【结果】添加VA后显著提高了细胞增殖率(P<0.001),但添加AA、VA与AA的组合效应均对细胞增殖率无显著影响(P>0.05)。VA和AA在乳脂合成方面存在互作效应,AA能提高BMECs内的甘油三酯(TG)含量(P=0.01),同步添加VA则对TG的合成产生明显的抑制作用(P=0.01);AA能提高细胞内脂肪酸合成酶(FASN)、乙酰辅酶A羧化酶(ACACA)的活性及过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)基因的表达(P<0.05;P<0.05;P<0.001),同时添加VA则极显著地抑制(P<0.001;P=0.01;P<0.01);AA显著提高了BMECs内哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)含量(P=0.05)、p70核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)酶活性(P<0.001),并上调了κ-酪蛋白(CSN3)的基因表达(P<0.001),mTOR与β-酪蛋白(CSN2)的基因表达受到两者互作效应的影响(P=0.02),同时添加VA与AA时会减弱单独添加VA或AA后对mTORCSN2的基因表达的下调作用。【结论】AA处理组2对乳脂合成的促进效果较好,VAAA2组较弱;AA处理1组对乳蛋白合成促进作用较好,VAAA1组较弱。因此,单独添加0.01 mol·L-1的AA对促进乳脂合成较好,0.006 mol·L-1的AA则更利于乳蛋白的合成。