中国农业科学

2023年第56卷第23期中英文目录

中国农业科学. 2023, 56(23): 0.

摘要 ( )

PDF (349KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

棉花纤维发育

李付广

中国农业科学. 2023, 56(23): 4561-4564. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.001

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (258KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

亚洲棉短纤维发育相关长链非编码RNA的鉴定及表达

王晓阳, 彭振, 邢爱双, 赵盈睿, 马欣丽, 刘方, 杜雄明, 何守朴

中国农业科学. 2023, 56(23): 4565-4584. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.002

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (4587KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】长链非编码RNA（long non-coding RNAs，lncRNAs）是一类无蛋白质编码能力，但参与许多重要生命活动调控过程的长度大于200 nt的RNA。通过对亚洲棉无短纤维突变体（GA0149）和野生型（GA0146）纤维发育早期的转录组数据进行分析，挖掘调控短纤维发育的lncRNA，并明确其调控网络，为进一步解析棉花纤维发育机制奠定基础。【方法】选择GA0146和GA0149 2个材料在开花后当天（0 DPA）及花后3 d（3 DPA）、5 d（5 DPA）和8 d（8 DPA）的胚珠和纤维为材料进行转录组测序。鉴定lncRNA并预测其调控的靶基因；通过mRNA和lncRNA的差异表达分析，比较2个材料在不同纤维发育时期的差异。进一步利用KOBAS软件预测对差异lncRNA的靶基因进行富集分析并预测其参与的生物过程；最后通过实时荧光定量（RT-qPCR）技术对25个差异表达的lncRNA转录组数据进行验证。【结果】共鉴定获得15 339个lncRNA，其中11 595个lncRNA位于基因间区，包括2 428个反义lncRNA、350个内含子lncRNA及966个正义lncRNA。共有1 932个差异表达lncRNA（DE-lncRNA），它们所对应的8 134个靶基因中，有788个为差异表达基因（DE-mRNA）。KEGG代谢通路富集分析表明，DE-mRNA主要参与植物激素信号转导（plant hormone signal transduction）和内质网中蛋白质加工过程（protein processing in endoplasmic reticulum）。共表达调控网络分析显示，表达量差异比较显著的lncRNA（MSTRG.454250.3）和其所调控的靶基因表达趋势一致，仅在野生型（GA0146）短纤维发育早期胚珠中特异表达；而lncRNA（MSTRG.454261.4）与其调控的靶基因表达趋势相反，在突变体（GA0149）中的表达量显著高于野生型。RT-qPCR结果证实了转录组数据的真实性。【结论】鉴定了26个与亚洲棉短纤维发育相关的lncRNA，其通过调控植物激素信号转导途径相关的吲哚乙酸合成酶基因（Ga03G2421）和生长素响应蛋白基因（Ga05G1344）的表达而影响短纤维的发育。

棉花β-tubulin基因家族的鉴定及其在纤维发育中的表达

党媛玥, 马建江, 杨书贤, 宋吉坤, 贾冰, 冯盼, 陈全家, 于霁雯

中国农业科学. 2023, 56(23): 4585-4601. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.003

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (7951KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】β-微管蛋白是棉纤维细胞形态建成的基本结构单位，在纤维发育过程中具有重要作用。通过鉴定棉花β-tubulin基因家族成员，并进行生物信息学和表达模式分析，为深入探究β-tubulin基因在棉花纤维发育中的作用提供理论依据。【方法】利用BLAST方法，在4个棉种基因组中鉴定β-tubulin基因家族成员，并结合ProtParam tool分析理化性质、MEGA7.0构建系统进化树、Mapchart2.2绘制染色体定位图、MEME分析保守基序、PlantCARE分析启动子顺式作用元件；根据39个材料发育纤维转录组数据分析陆地棉β-tubulin基因家族的表达水平，并利用Spearman相关性分析鉴定影响纤维品质性状形成的β-tubulin基因。【结果】在陆地棉（Gossypium hirsutum，AD₁）、海岛棉（Gossypium barbadense，AD₂）、亚洲棉（Gossypium arboretum，A₂）和雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii，D₅）基因组中分别鉴定到36、37、19和18个β-tubulin基因，且在四倍体棉种中的数目约是二倍体棉种数目的二倍，系统进化将其分为ClusterⅠ—ClusterⅤ共5个亚组。系统进化与共线性分析发现，与陆地棉β-tubulin基因家族相比，海岛棉与二倍体亚洲棉和雷蒙德氏棉亲缘关系更近。保守结构域均具有典型的Tubulin和Tubulin-C。理化性质分析表明，该家族基因编码的氨基酸数目为421—508，等电点为4.68—5.09。启动子顺式作用元件分析获得生长发育响应相关元件、激素响应相关元件和胁迫响应相关元件等，表明β-tubulin基因参与细胞的生长调节。利用TM-1转录组数据对36个陆地棉β-tubulin基因表达模式进行聚类分析，发现有42%基因在纤维中优势表达；此外，利用海陆群体动态纤维转录组数据筛选到1、6和11个β-tubulin基因分别与纤维马克隆值、比强度和纤维长度显著相关，其中4个基因同时影响纤维长度和比强度性状。【结论】4个棉种中共鉴定出110个β-tubulin基因家族成员，氨基酸理化性质和序列高度保守而启动子序列调控元件多样；筛选出陆地棉纤维优势表达的β-tubulin基因家族成员，并发掘潜在调控纤维发育的候选基因。

棉花FLA基因家族的全基因组鉴定及GhFLA05在棉纤维发育中的功能分析

唐丽媛, 蔡肖, 王海涛, 李兴河, 张素君, 刘存敬, 张建宏

中国农业科学. 2023, 56(23): 4602-4620. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.004

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (12792KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】伴随着棉纺织工艺水平的提升和人们对高品质纺织品的追求，提升棉花纤维品质日益重要。类成束阿拉伯半乳糖蛋白（fasciclin-like arabinogalactan proteins，FLAs）在棉纤维起始发育、次生壁合成等过程中可能具有重要作用。【目的】通过对棉花FLA基因家族进行全面鉴定与分析，研究该家族成员的共性特征及特异性表达模式，为FLA在棉纤维发育中的功能研究提供参考。【方法】根据棉花全基因组数据，使用HMMER 3.0对棉花FLA基因家族成员进行鉴定，并通过Pfam、Smart等软件进一步确认。使用ExPASy、TMHMM分析蛋白理化性质及跨膜结构域，应用MEGA、MCScanX、GSDS、MEME、TBtools、Jalview等工具进行进化树构建、染色体定位、共线性分析和蛋白保守结构域序列比对等。通过转录组数据分析陆地棉FLA基因在不同组织中的表达情况。利用实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR）检测GhFLAs在不同纤维品质材料的胚珠及不同发育时期纤维中的表达差异。利用病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing，VIGS）技术验证GhFLA05的功能。【结果】在陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉全基因组中分别鉴定出41、40、20和21个FLA家族成员，系统进化树显示，棉花FLA蛋白可以分为4个群组。进一步对陆地棉FLA家族蛋白进行分析，41个成员均具有1—2个AGP-like糖基化区域和1—2个类成束蛋白结构域（fasciclin-like domain，FAS），其中，37个含有信号肽（signal peptide，SP），25个含有糖基化磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidy linositol anchored protein，GPI）锚定信号，基因结构和基序组成在各组中相对保守。亚细胞定位显示，GhFLA05_D可能定位在细胞质的内质网，呈聚集状颗粒，GhFLA18_A和GhFLA22在细胞膜/壁、细胞质和细胞核中均有表达。转录组测序结果表明，Group A和Group B中的FLA蛋白主要在纤维中高表达，可能参与了棉纤维发育伸长和次生壁加厚等过程。在纤维品质差异显著的2个材料中，Group A和Group B成员具有相似的表达模式，并主要在纤维次生壁发育阶段、尤其是20—25 DPA时期优势表达；其中，GhFLA05在次生壁增厚期表现出特异性表达，两材料间存在显著差异，在高比强的RIL229的次生壁阶段更早达到最大值，推测GhFLA05可能在调控纤维比强度差异形成中发挥作用。利用VIGS技术沉默GhFLA05后，使棉纤维断裂比强度降低。【结论】在陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉中鉴定出122个FLA家族成员，可分为4个群组，不同群组成员间具有较高的结构和功能相似性，并从中鉴定了Group A和Group B成员，可能是主要与棉纤维发育相关的基因。明确家族中GhFLA05是次生壁合成阶段优势表达基因，并与陆地棉不同材料纤维比强度差异形成密切相关。

棉花EXO70基因家族全基因组的鉴定及种间比较

董琰钰, 徐碧玉, 董泽宇, 汪露瑶, 陈锦文, 方磊

中国农业科学. 2023, 56(23): 4621-4634. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.005

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (6939KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】当前四倍体棉花的主栽品种是陆地棉与海岛棉，陆地棉产量高且适应性好，海岛棉纤维品质优异但产量一般。EXO70是胞外分泌体（exocyst complex）中的关键亚基，在植物生长发育、胁迫响应等方面发挥重要作用。通过全基因组水平鉴定和分析陆地棉与海岛棉EXO70基因家族成员，并研究其在纤维发育、环境适应等方面的功能，有助于揭示陆地棉与海岛棉种间性状差异形成的分子基础。【方法】从拟南芥数据库（TAIR）获取EXO70家族蛋白序列作为参考序列，采用HMMER、ExPASy、MEME、TBtools等分析工具对陆地棉TM-1和海岛棉Hai7124基因组中EXO70家族成员进行鉴定与分析，系统比较该家族在基因表达模式、重要农艺性状的相关性、逆境响应等方面的异同点。【结果】通过对陆地棉和海岛棉的基因组水平分析，均鉴定出54个EXO70家族成员，根据系统进化发育可将其分为8个分支。陆地棉和海岛棉同源基因可一一对应，分布在陆地棉与海岛棉的20条染色体上，绝大多数成员为单外显子，但是两者间有12对同源基因在阅读框序列上存在较大差异。陆地棉与海岛棉大部分同源基因表达模式类似，但在同一纤维发育时期表达量存在差异，如分支A中的GH_A04G1208与同源基因GB_A04G1253。重要农艺性状关联分析中发现，海岛棉有16个EXO70基因与纤维品质性状显著相关，多于陆地棉；陆地棉有13个基因与产量性状衣分显著相关，多于海岛棉。发现部分性状关联的差异可能由海陆种间的基因结构差异造成，如GH_A11G3714和GB_A11G3791。在不同逆境胁迫下，陆地棉中有25个基因受诱导，显著多于海岛棉中10个受诱导基因。【结论】在棉花四倍体形成、分化与驯化过程中，陆地棉与海岛棉EXO70家族基因序列结构相对保守，基因表达模式也保持较高的一致性。海岛棉有更多的EXO70基因与纤维品质性状相关，陆地棉有更多的基因与产量性状相关且对环境逆境更为敏感。

棉花功能基因图位克隆的研究进展

臧新山, 王康文, 张先亮, 王雪平, 王军, 梁雨, 裴小雨, 任翔, 吕宇龙, 高宇, 王星星, 彭云玲, 马雄风

中国农业科学. 2023, 56(23): 4635-4647. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.006

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (556KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

图位克隆是鉴定特定表型变异遗传基础的经典有效策略。棉花功能基因图位克隆，对育种工作者创新利用种质资源、培育和定向设计新品种、提高育种效率有重要指导作用。近年来，随着雷蒙德氏棉、亚洲棉、陆地棉和海岛棉等基因组测序的完成和不断完善，基因的物理位置信息已知，省去了筛选基因组文库和构建候选区段物理图谱的过程，棉花功能基因图位克隆研究进入快速发展期。2016年，利用正向遗传学方法首次图位克隆了陆地棉显性无腺体Gl₂^e（GoPGF），目前已有20个质量性状基因和5个数量性状基因通过图位克隆策略鉴定。本文从基因符号、名称、染色体定位、候选基因等方面系统综述棉花纤维、腺体、蜜腺、叶型、株型、植株颜色、育性等性状相关图位克隆基因；并从图位克隆作图群体和集团分离分析法测序（bulked segregate analysis-sequencing，BSA-seq）应用等方面系统综述图位克隆策略。随着基因组测序技术的升级、测序成本的降低、BSA-seq等新方法的应用，图位克隆发展更加快速准确。利用转基因和基因组编辑技术对基因功能开展全面系统的鉴定评价，将为棉花分子设计育种提供理论基础和基因资源，加快棉花遗传改良进程。

带状间作不同带间距对玉米光能利用的影响

武晶, 陈梦, 汪直华, 杨继芝, 李燕丽, 吴雨珊, 杨文钰

中国农业科学. 2023, 56(23): 4648-4659. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.007

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2335KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究玉米单株生长环境一致情况下，不同玉米带间距离对带状间作玉米光能利用的影响。【方法】于2021—2022年，以传统间作（1M1S、2M1S）和玉米-大豆带状间作（2M2S、2M3S、2M4S）为研究对象，设置5种玉米带间距离，分别为1 m（1M1S，1行玉米﹕1行大豆）、1.2 m（2M1S，2行玉米﹕1行大豆）、1.6 m（2M2S，2行玉米﹕2行大豆）、2 m（2M3S，2行玉米﹕3行大豆）、2.4 m（2M4S，2行玉米﹕4行大豆），另外设2种单作玉米为对照，单作玉米行距分别为80 cm（M80）和40 cm（M40），分析光环境的差异对玉米光能截获和光能利用率（RUE）的影响。【结果】与单作玉米相比，带状间作改善了玉米冠层中下部的透光率，显著提高玉米的叶面积和光能利用率，增加玉米干物质积累，使玉米叶片保持较高的净光合速率，促进产量的增加。随着玉米带间距离的增加，玉米中下部的透光率升高，带状间作2M2S、2M3S和2M4S处理较单作M80和M40处理分别升高30.67%、20.62%、10.10%和112.70%、96.35%、79.23%。2M4S处理由于玉米占地面积最少，导致单位土地面积上玉米光能截获最小，分别低于单作M80和M40处理44.72%和53.54%，但2M4S处理的单株光能利用率分别是单作M80和M40的1.14和2.16倍。带状间作2M2S、2M3S、2M4S处理的产量较单作M80和M40处理分别提高4.97%、10.47%、13.43%和50.05%、57.08%、61.31%。【结论】在玉米单株生长环境一致时，玉米带间距离的增大改善了玉米冠层中下部的透光性，增大了玉米的叶面积，使叶片保持着较高的净光合速率和光合产物的累积，进而提高了玉米的光能利用率。2M4S处理玉米中下部透光率最大，玉米的净光合速率和干物质积累最高，导致光能利用率和产量优势最高。

单粒播种与施磷对间作花生种间竞争和生长的调控效应

姜文洋, 陈俊南, 昝志曼, 汪江涛, 郑宾, 刘领, 刘娟, 焦念元

中国农业科学. 2023, 56(23): 4660-4670. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.008

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (741KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】玉米（Zea mays）间作花生（Arachis hypogaea）（玉米||花生）地上、地下种间作用明显，间作产量优势突出，在缓解我国油粮争地矛盾中起到重要作用，但花生处于种间竞争劣势，成为限制间作优势进一步提高的瓶颈。【目的】探明提高玉米||花生体系中花生种间竞争的调控措施及其机理，为玉米||花生高产栽培提供理论依据和技术支撑。【方法】2021—2022年在河南科技大学试验农场，以玉米‘郑单958’和花生‘花育16’为供试材料，设种植方式、花生播种方式和施磷量3因素完全随机区组试验，即种植方式设花生单作和玉米||花生，花生播种方式设花生单粒播种和双粒播种，施磷量设0（P₀）和180 kg P₂O₅·hm^-2（P₁₈₀）；以花生双粒播种的玉米||花生体系为对照，研究花生单粒播种对间作花生相对玉米的种间竞争力、净光合速率、最大生长速率、干物质积累和分配及间作产量优势的影响。【结果】与花生双粒播种的强势株和弱势株相比，单粒播种显著提高了间作花生相对玉米的侵占力和拥挤系数，相对侵占力分别提高29.72%—80.85%和38.91%—87.07%，相对拥挤系数分别提高76.59%—172.02%和244.43%—308.70%。单粒播种间作花生的净光合速率显著高于双粒播种，最大生长速率明显高于双粒播种的强势株和弱势株，其生育后期的干物质显著提高、干物质向荚果的分配比例增加，提高了茎、叶干物质对荚果的贡献率。单粒播种间作花生的产量和间作优势高于双粒播种，其中产量高出18.84%—33.32%，差异显著。与不施磷相比，施磷显著提高间作花生净光合速率，增加最大生长速率、促进干物质积累，增加产量。【结论】花生单粒播种能提高间作花生产量和间作优势，关键在于单粒播种较双粒播种能增强间作花生种间竞争能力，显著提高净光合速率，促进干物质积累及其向荚果分配。施磷对单粒播种间作花生的生长发育具有促进作用。

温度对棉花黄萎病发生及寄主防御反应的影响

张亚林, 蒋艳, 赵丽红, 冯自力, 冯鸿杰, 魏锋, 周京龙, 朱荷琴, 马峙英

中国农业科学. 2023, 56(23): 4671-4683. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.009

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2708KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】解析不同温度对棉花黄萎病发生的影响以及调控寄主防御反应的机理，揭示温度对病原菌和寄主的双重作用，为该病害的绿色防控和温度调控研究提供理论依据。【方法】以棉花抗病品种中植棉2号（ZZM2）、感病品种冀棉11（JM11）为试验材料，采用室内实验与病圃实验相结合，设置恒定温度（22、25、28和32 ℃）、自然变温两个处理，检测温度对大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）生长、侵染定殖、棉花黄萎病发生的影响；通过调查活性氧（ROS）爆发、过氧化氢（H₂O₂）含量、胼胝质积累、防御相关基因表达水平等植物防御相关指标，解析温度调控棉花寄主防御反应的机制。【结果】在培养基上，25 ℃是大丽轮枝菌菌丝生长最适温度，22—28 ℃范围内适宜产孢；与培养基相比，不同棉花品种的叶片提取液对大丽轮枝菌生长均有促进作用，感病品种JM11促进作用更强；当温度为25—28 ℃时，ZZM2和JM11植株黄萎病发生均较重，低温22 ℃、高温32 ℃均不利于黄萎病发生。同时，在25 ℃处理下，棉花中大丽轮枝菌侵染定殖能力强，感病品种JM11比抗病品种ZZM2更易受到大丽轮枝菌的侵染，与棉花黄萎病病情指数的结果基本一致；进一步，温度显著影响了棉花寄主防御反应：与22—28 ℃相比，无论是否接种大丽轮枝菌，ZZM2和JM11在32 ℃处理下产生的ROS爆发更强烈；在25 ℃处理下，ZZM2和JM11叶片中H₂O₂含量最低；在32 ℃处理下，ZZM2和JM11叶片胼胝质积累量较高，分别为817、575个/mm²，是未接菌对照的2.04、1.80倍；棉花叶片中PAL、POD、PPO防御相关基因在25—28 ℃处理下表达量降低，低于22、32 ℃处理。【结论】温度对大丽轮枝菌生长、寄主防御反应具有双重作用，进而影响棉花黄萎病发生。其中无论恒定温度、自然变温，25—28 ℃均有利于大丽轮枝菌在棉花中侵染定殖，显著降低寄主防御反应，导致棉花黄萎病严重发生。

广东省蒲瓜病毒种类鉴定及多重RT-PCR检测方法的建立

苏琦, 汤亚飞, 佘小漫, 蓝国兵, 于琳, 吴正伟, 李正刚, 何自福

中国农业科学. 2023, 56(23): 4684-4695. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.010

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (4048KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探明侵染广东省蒲瓜的病毒种类，建立一种可以同时检测多种蒲瓜病毒的RT-PCR检测方法，提高蒲瓜病毒种类鉴定效率，为蒲瓜病毒病的精准监测与防控提供依据。【方法】2018—2022年间，从广东省广州市、惠州市、清远市、汕头市和湛江市的蒲瓜主要种植区采集蒲瓜病毒病疑似样品78份，对采集的样品按照地区和症状进行分类，提取每份样品的总RNA，将一个地区具有相同症状样品的RNA等量混合后进行小RNA深度测序分析。根据小RNA深度测序分析结果，设计特异引物进行RT-PCR验证，从而明确侵染广东省蒲瓜的病毒种类。挑选6种检出率高、危害严重的蒲瓜病毒，根据GenBank数据库设计多重PCR检测引物，通过优化反应体系和反应条件，建立同时检测6种蒲瓜病毒的多重RT-PCR方法。【结果】从采集的78份蒲瓜疑似病毒病样品中，共检测到12种病毒，按照检出率从高到低分别为葫芦内源RNA病毒（Lagenaria siceraria alphaendornavirus，LSEV）（64.1%）、黄瓜绿斑驳花叶病毒（cucumber green mottle mosaic virus，CGMMV）（62.8%）、小西葫芦虎纹花叶病毒（zucchini tigre mosaic virus，ZTMV）（51.3%）、西瓜绿斑驳花叶病毒（watermelon green mottle mosaic virus，WGMMV）（43.6%）、西瓜病毒A（watermelon virus A，WVA）（32.1%）、番木瓜环斑病毒（papaya ringspot virus，PRSV）（19.2%）、小西葫芦黄花叶病毒（zucchini yellow mosaic virus，ZYMV）（9.0%）、瓜类蚜传黄化病毒（cucurbit aphid-borne yellows virus，CABYV）（7.7%）、中国南瓜曲叶病毒（squash leaf curl China virus，SLCCNV）（7.7%）、瓜类褪绿黄化病毒（cucurbit chlorotic yellows virus，CCYV）（5.1%）、瓜类黄矮失调病毒（cucurbit yellow stunting disorder virus，CYSDV）（3.8%）、甜瓜黄斑病毒（melon yellow spot virus，MYSV）（1.3%）。78份样品中，复合侵染率高达80.8%，其中2、3、4、5、6和7种病毒复合侵染的检出率分别为14.1%、16.7%、23.1%、17.9%、7.7%和1.3%。在多重RT-PCR体系中先加入WVA+CCYV+ZTMV+PRSV引物，12个反应后再加入CGMMV+WGMMV引物，引物体积依次为WVA 0.5 μL、CCYV 0.5 μL、CGMMV 0.4 μL、WGMMV 0.4 μL、ZTMV 0.6 μL、PRSV 0.6 μL，从而确立了一种同时扩增6种病毒的多重RT-PCR检测方法。【结论】危害广东省蒲瓜的主要病毒有12种，其中CGMMV、ZTMV、WGMMV、WVA为优势病毒；复合侵染现象较普遍，以3、4和5种病毒的复合侵染形式占比较高；研发出一种同时检测蒲瓜上6种病毒的多重RT-PCR检测技术，提高了蒲瓜病毒种类鉴定效率。

冬油菜主产区近40年土壤基本理化性质变化特征

霍润霞, 张哲, 李雯萍, 张洋洋, 廖世鹏, 任涛, 李小坤, 陆志峰, 丛日环, 鲁剑巍

中国农业科学. 2023, 56(23): 4696-4705. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.011

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (722KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究近40年长江流域冬油菜主产区土壤基本理化性质的变化，明确冬油菜种植区耕地土壤综合肥力变化特征，以期为长江流域中低产田保育和土壤肥力改良提供科学依据。【方法】通过收集整理近40年国内外公开发表的文献及硕士、博士论文数据，分析长江流域冬油菜种植区土壤基础性质的时序变化特征，评估土壤综合肥力变化及其与土壤基础理化性质的相关性。【结果】1981—1990年长江流域冬油菜主产区耕层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH均值分别为18.54 g·kg^-1、1.16 g·kg^-1、8.60 mg·kg^-1、42.90 mg·kg^-1和6.26，2016—2020年这些指标的均值分别为25.60 g·kg^-1、1.41 g·kg^-1、18.66 mg·kg^-1、108.98 mg·kg^-1和6.31，40年来长江流域冬油菜区土壤基础理化性质得到很大程度的改善。其中土壤有机质、全氮年均增幅分别为1.2%和0.7%，土壤有效磷、速效钾含量年均增幅达3.0%和4.0%，土壤pH则在近40年内保持稳定（不同时段平均值范围6.21—6.45）。基于改进的内梅罗指数法评估表明，IFI（土壤综合肥力指数）值逐年上升，其中2001—2020年IFI均值较1981—2000年显著提高14.8%—30.4%。土壤有机质、pH、全氮、有效磷、速效钾与IFI呈极显著正相关性，通径分析表明土壤速效钾是影响冬油菜区IFI最大的指标，其次是土壤全氮和有效磷。【结论】近40年来长江流域冬油菜主产区的土壤基础理化性质和综合肥力显著提高。发展油菜种植有利于提高长江流域农田土壤生产力，是长江流域中低产田地力提升的有效途径。

东北黑土区长缓坡耕地横坡垄作与地形对土壤可蚀性的交互作用

于博威, 张晴雯, 郝卓, 石玉龙, 李雪亮, 李孟妮, 荆雪锴

中国农业科学. 2023, 56(23): 4706-4716. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.012

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2262KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】东北黑土区坡耕地土壤侵蚀日益加重，研究横坡垄作与地形对土壤可蚀性K值的交互作用，为东北黑土区坡耕地水土流失的精准防控提供科学依据。【方法】选取黑龙江省北安市红星农场内典型坡耕地为研究对象，在横坡垄作方向与顺坡水线方向共布设25个采样点，并计算相应样点的土壤可蚀性K值，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）检验土壤可蚀性K值的差异性，并使用地理探测器模型探讨土壤可蚀性K值的影响因子及其交互作用。【结果】横坡垄作方向，土壤可蚀性K值在垄台呈现从坡顶到坡足逐渐减小的变化趋势，坡足比坡顶减小幅度为6.2%；在垄沟呈现从坡肩到坡足逐渐减小的变化趋势，坡足比坡肩减小幅度为5.8%。顺坡水线方向，由于垄台对地表径流的阻挡作用，垄台和垄沟土壤可蚀性K值沿着坡面并没有明显的变化趋势。地理探测器分析表明，横坡垄作对土壤可蚀性K值的影响最大，其垄台和垄沟的解释率分别达51%和18%以上；横坡垄作与其他因子的交互作用增强了对土壤可蚀性K值的解释能力，特别是横坡垄作与地形的交互作用尤为明显。【结论】黑土区坡耕地土壤可蚀性K值具有明显的空间变异性，横坡垄作与地形对土壤可蚀性的影响存在明显的交互作用，横坡垄作可以显著拦蓄径流，减少土壤侵蚀，但因黑土区坡耕地横坡垄作的坡缓而长，在坡足处易于汇集径流，依然有“断垄”潜在风险。

稻田伴生浮萍碳、氮汇及对水稻产量影响的研究进展

景立权, 李凡, 赵一函, 王训康, 赵福成, 赖上坤, 孙小淋, 王云霞, 杨连新

中国农业科学. 2023, 56(23): 4717-4728. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.013

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (3554KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

浮萍是一种常见于静水环境中的水体漂浮微观植物。以大气CO₂浓度增高为主导致的温度上升为特征的气候变化威胁着粮食安全。或因气候变暖及灌溉水体富营养化等，近年来我国稻田浮萍伴生有逐年加重趋势。本文综述了浮萍对稻田的影响，发现了一些重要信息：浮萍伴生降低稻田水体温度0.8—2.76 ℃及pH 0.10—0.45，改变了微生物群落结构，减少稻田NH₃挥发18.2%—59.0%，提高氮利用率17.2%—78.0%，结果增加了稻田氮汇及稻谷产量（9.0%—34.6%）；伴生浮萍生长繁殖快，其年产生物量可达8×10³—13×10³kg·hm^-2，碳汇几乎与当季水稻相当；水稻浮萍的互利共生总体大于竞争，二者伴生呈现了稻田生态系统对环境变化适应的现象。但未来本领域仍需深入研究，包括浮萍伴生，特别是与环境因子互作（高温及高CO₂浓度等）条件下，对稻田生态环境变化、水稻生长、产量、品质的影响及机制和可能带给稻田的风险等，为未来基于水稻-浮萍等生物协作开发适应气候及环境变化、维持农业可持续发展的稻作技术提供理论支撑。

上位基因控制的茄子果色遗传效应解析

陈锦溶, 吕紫见, 范丽莎, 游倩, 李涛, 宫超, 孙光闻, 李植良, 孙保娟

中国农业科学. 2023, 56(23): 4729-4741. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.014

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (3332KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】果实颜色是影响茄子商品价值的重要性状。通过解析两白果亲本杂交构建的F₂代群体紫红果单株和白果单株特殊分离比产生的原因，为阐明茄子果实颜色形成的调控机制奠定基础。【方法】以花青素合成结构基因ANS（P）突变的白花白果母本19141、未知突变基因位点的白花白果父本19142及其紫红果F₁、果色分离的F₂群体为试验材料，探讨上位基因控制的茄子果色遗传规律；克隆已知的茄子果色相关D（SmMYB1）和Y（SmDFR）基因，探明父本19142突变的果色基因和方式；开发基因内分子标记，对F₂进行基因分型以及与其他果皮无花青素沉着茄子亲本杂交验证，解析上位基因调控茄子果色遗传的分子基础。【结果】E4450 F₂紫红果和白果单株分离比符合3对上位基因控制的27﹕37的分离比率，19141的P基因位点发生突变，基因型为DDppYY，19142的D和Y基因位点同时发生了突变，基因型为ddPPyy。克隆测序发现，19142的SmMYB1发生可变剪接，导致第2外显子跳跃。19142的SmDFR起始密码子上游-326 bp的SNP（C→G），导致启动子缺失了1个CAAT-box顺式作用元件；在第2外显子最后一个碱基G变C，发生剪切位点突变。基于SmMYB1、SmANS和SmDFR遗传变异，开发了基因内分子标记对E4450 F₂单株进行基因分型，结果发现基因型与表型完全吻合；D_P_Y_对应紫花紫红果表型，ddP_Y_基因型对应紫花白果表型，D_ppY_、D_P_yy、D_ppyy、ddppY_、ddP_yy和ddppyy基因型对应白花白果表型。19142与白果自交系19147（d^td^tPPYY）和绿果自交系19144（DDPPyy）分别杂交，结果发现F₁果色分别为白色和绿色，果皮无花青素沉着，这进一步证明了19142是SmMYB1和SmDFR两个基因同时发生突变。【结论】2个果皮无花青素沉着的茄子亲本杂交，如果F₁代果皮有花青素沉着，且F₂代有花青素沉着单株和无花青素沉着果色单株分离比符合27﹕37，则是由于其中的一个亲本在花青素合成通路的1个基因位点发生了突变，另外一个亲本在花青素合成通路的另外2个基因位点发生了突变。两个果皮无花青素沉着亲本杂交，F₁果皮能够合成花青素而呈现紫红，是由于3个上位基因位点D、P和Y同时处于显性状态，花青素合成得以恢复。结构基因SmANS或SmDFR突变抑制植株各个部位花青素合成；转录因子SmMYB1调控具有组织特异性，其突变抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成。

芍药耐热性评价及其鉴定指标筛选

侯赵玉, 龚亦钊, 钱祎, 程卓雅, 陶俊, 赵大球

中国农业科学. 2023, 56(23): 4742-4756. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.015

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2787KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】采用多元统计分析方法评价不同芍药品种的耐热能力、筛选芍药耐热性鉴定指标，建立更加全面可靠的芍药耐热性评价体系。【方法】本研究以140个芍药品种为材料，采用田间试验，在芍药经过夏季高温胁迫后于8月份测定热害指数、株高、冠幅、叶绿素相对含量（SPAD）等8个形态结构指标以及丙二醛（MDA）、相对电导率（REC）等13个生理指标。采用相关性分析、隶属函数分析、主成分分析、聚类分析和逐步回归分析对芍药耐热性进行综合评价并筛选耐热性鉴定指标。【结果】21个指标之间存在不同程度的变异，变异系数范围为6.66%—78.02%，变异系数具体表现为：过氧化氢酶（CAT）>过氧化物酶（POD）>净光合速率（Pn）>非光化学猝灭系数（qN）>超氧化物歧化酶（SOD）>气孔密度>栅栏/海绵组织>可溶性糖含量（SSC）>可溶性蛋白含量（SPC）>热害指数>SPAD>实际光合效率（Y(Ⅱ)）>色相（b）>丙二醛（MDA）>非调节性能量耗散（Y(NO)）>冠幅>叶片厚度>株高>相对电导率（REC）>有效光化学量子产量（Fv/Fm）>色度角（H），其中变异系数最大的为CAT，变异系数最小的为H；通过对各项指标进行相关性分析发现，X₁（热害指数）与X₂（株高）、X₃（冠幅）、X₄（SPAD）、X₇（Fv/Fm）、X₁₂（叶片厚度）、X₁₇（SSC）呈极显著负相关，与X₆（Pn）、X₈[Y(Ⅱ)]、X₁₃（气孔密度）、X₂₀（CAT）呈显著负相关，与X₅（REC）、X₉[Y(NO)]、X₁₆（MDA）、X₁₈（SPC）呈极显著正相关，各指标之间存在不同程度的相关性，较为复杂；通过主成分分析法将21个指标提取为7个主成分因子，贡献率分别为20.50%、11.66%、8.24%、7.24%、7.06%、5.31%和4.85%，累计贡献率达到64.87%；利用隶属函数分析法计算出140个芍药品种的综合得分值（W），在此基础之上采用聚类分析将芍药品种分为“优”“良”“中”“差”4个耐热等级，其中“优”占比14.3%，“良”占比26.4%，“中”占比46.4%，“差”占比12.9%；进一步利用逐步回归分析建立最优线性回归方程W=0.228-0.166X₁+0.002X₄+0.325X₇-0.257X₉+0.112X₁₀+ 0.00028X₁₃+ 0.002X₁₇+0.00015X₁₉+0.001X₂₀，从21个指标中筛选出X₁（热害指数）、X₄（SPAD）、X₇（Fv/Fm）、X₉[Y(NO)]、X₁₀（qN）、X₁₃（气孔密度）、X₁₇（SSC）、X₁₉（SOD）、X₂₀（CAT）这9个指标作为芍药耐热性的鉴定指标。【结论】采用多元统计分析的方法评价芍药耐热性，将140个芍药品种分为4类（优、良、中、差），筛选出热害指数、SPAD值等9个指标作为芍药耐热性鉴定指标，快速评价芍药的耐热能力，从而显著提高芍药耐热性鉴定的效率。

miR-535靶向GAB2基因通过激活PI3K/AKT信号通路促进山羊颗粒细胞增殖

王鹏, 刘子嶷, 刘玉芳, 储明星

中国农业科学. 2023, 56(23): 4757-4771. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.016

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (3940KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】MicroRNA（miRNA）是长度为18—25 nt的短RNA分子，在哺乳动物卵巢颗粒细胞调控卵泡发育过程中起着重要作用。团队前期对云上黑山羊高、低产羔数个体卵巢转录组测序结果显示，miR-535能够影响山羊产羔数，但具体调控机制尚不清楚。【目的】通过研究miR-535靶向GAB2（GRB2 associated binding protein 2）及其相关信号通路PI3K/AKT对山羊颗粒细胞增殖的影响，进一步探讨其分子生物学调控机制。【方法】在本研究中，选择具有两胎以上产羔记录的高、低产云上黑山羊各3只，同期发情处理后采集卵泡期卵巢组织，收集原代颗粒细胞。使用荧光定量PCR（reverse transcription-quantitative PCR，RT-qPCR）检测miR-535和GAB2在云上黑山羊高、低产卵巢组织中的表达量。构建GAB2的过表达/干扰载体，使用RT-qPCR、Western blot、免疫荧光、CCK8、EdU和细胞凋亡检测候选基因 GAB2对山羊卵巢颗粒细胞增殖的影响。使用miRDB和miRanda软件预测miR-535和GAB2的靶向关系，构建GAB2的野生型和突变型载体，利用双荧光素酶活性检验检测miR-535和GAB2的靶向关系。构建过表达/干扰miR-535载体，探究其颗粒细胞增殖及下游基因功能的影响。【结果】RT-qPCR结果显示，GAB2在高产云上黑山羊卵巢组织中的表达量显著低于低产个体，miR-535的表达则相反（P<0.05）；随后，RT-qPCR和Western blot结果表明，在颗粒细胞中过表达GAB2后，CCND2、CDK4和BCL2的表达量显著升高（P<0.05），BAX的表达量显著降低（P<0.05），抑制其表达则与之相反；EdU和CCK8检测显示，GAB2过表达后显著促进颗粒细胞增殖（P<0.05），抑制其表达后则相反；双荧光素酶报告试验表明，miR-535抑制了GAB2基因3’UTR区域的双荧光素酶活性。RT-qPCR和Western blot结果显示，在颗粒细胞中过表达miR-535后，GAB2、CCND2、CDK4和BCL2的表达量显著降低（P<0.05），BAX的表达量显著升高（P<0.05），抑制其表达后则与之相反；EdU和CCK8检测显示，miR-535过表达后抑制颗粒细胞增殖，抑制其表达后则相反；细胞凋亡试验表明，miR-535过表达后促进颗粒细胞增殖，抑制其表达后则相反。在颗粒细胞中抑制miR-535后，发现PI3K/AKT信号通路标志因子AKT1的表达水平显著升高（P<0.05）。【结论】miR-535通过抑制GAB2的表达，抑制了山羊颗粒细胞的增殖，为进一步探究miR-535调控山羊颗粒细胞的生物学功能提供了理论依据。

种鸽饲粮磷水平对乳鸽血清生化指标、非靶向代谢物及组织中磷转运载体基因表达的影响

安勇, 秦士贞, 史兆国, 龚莉媛, 张帅, 计峰

中国农业科学. 2023, 56(23): 4772-4788. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.017

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1846KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】通过探讨亲鸽饲粮中添加不同水平无机磷对乳鸽血清生化指标、非靶向代谢物和小肠及肾脏中磷转运载体基因表达量的影响，为快速生长期乳鸽的磷营养调控提供理论依据。【方法】选取192对健康成年银王鸽（40周龄），随机分为4组，每个处理组8个重复，每个重复6对种鸽，产蛋后由亲鸽自然孵化和哺育乳鸽。试验期包括孵化期和哺育期，共46d。对照组饲喂基础日粮（总磷含量0.3%），其余3个试验组分别在基础日粮中添加0.2%、0.4%和0.8%无机磷，各组饲粮中Ca含量均为1.40%。分别收集7、14和21日龄乳鸽血清分析Ca、P含量，碱性磷酸酶（ALP）活性和甲状旁腺素（PTH）水平；检测鸽乳中Ca和P含量；测定肠道（十二指肠和空肠）磷转运载体（NaPi-Ⅱb、PiT-1、PiT-2）及肾脏磷转运载体（NaPi-Ⅱa、PiT-1、PiT-2）的基因表达水平；检测14和21日龄对照组和磷添加（0.4%和0.8%）组乳鸽血清中的非靶向代谢物。【结果】（1）随着亲鸽日粮中磷添加水平的增加，鸽乳中磷含量极显著上升（P<0.01）。（2）饲粮添加磷对乳鸽血清磷、ALP活性和PTH水平均未产生影响，而0.8%磷添加组血清钙含量极显著下降（P<0.01）。随着日龄增长，乳鸽血清ALP和PTH水平均显著降低（P<0.05）。（3）各日龄乳鸽小肠NaPi-IIb表达水平随亲鸽饲粮磷含量增加均有上升趋势，但差异不显著（P>0.05）。7和14日龄乳鸽PiT-1和PiT-2 mRNA在肾脏的表达量均极显著高于肠道（P<0.01），但21日龄时肾脏和肠道的表达量相近，甚至PiT-1在肾脏的表达量低于空肠。7和14日龄乳鸽PiT-1 mRNA表达随饲粮磷水平增加而增加，7和21日龄时，0.4%加磷组PiT-2 mRNA表达水平高于0.8%组（P<0.05），采样部位和饲粮磷水平对7和14日龄PiT-1基因表达以及21日龄PiT-2基因表达有互作影响（P<0.05）。14日龄时，0.8%加磷组肾脏NaPi-Ⅱa mRNA表达水平低于对照组和0.4%处理组。（4）14和21日龄时，对照组和加磷组乳鸽之间的显著差异代谢物中约50%为脂质和类脂质分子，其次是有机酸及其衍生物，再次是苯系物等某些有机物，且差异代谢物涉及到的主要代谢途径包括碳水化合物代谢、蛋白质和氨基酸代谢、遗传物质合成及脂肪代谢等。【结论】（1）亲鸽饲粮中的磷水平显著影响其分泌的鸽乳含磷量，而乳鸽血磷含量较稳定，但是高磷组血钙含量下降，这有可能表明鸽对高磷耐受性较差。（2）乳鸽肾脏中PiT-1和PiT-2 mRNA表达大多随饲粮磷含量增加而增加，具体调控机制有待研究。（3）血液代谢组数据表明磷参与乳鸽体内多种重要的代谢过程，如脂肪代谢和骨骼矿化等。

无核葡萄胚珠发育过程中内源激素及多胺含量的变化

朱佩佩, 秦浩翔, 张剑侠

中国农业科学. 2023, 56(23): 4789-4800. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.018

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (536KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究无核葡萄胚珠发育过程中内源激素和多胺含量变化对胚发育的影响，为花前喷洒外源激素及胚珠离体培养条件下培养基中添加外源激素以促进胚的发育提供理论依据。【方法】以欧亚种葡萄（Vitis vinifera L.）有核品种‘京秀’及其F₁代种子败育型无核品种‘秦秀’为材料，采用高效液相色谱质谱（high performance liquid chromatography mass spectrometry，HPLCMS）和超高效液相色谱（ultra performance liquid chromatography，UPLC）分析方法，比较二者在果实不同发育时期胚珠中内源激素和多胺含量的变化规律。【结果】对于生长素（IAA）、玉米素（ZT）、玉米素核苷（ZR）和N6-异戊烯腺嘌呤（iPAS）含量，‘京秀’在花后39 d达到最高值，‘秦秀’在花后42 d达到最高值，但前者最高值均高于后者（1.5倍以上）；对于茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）含量，‘京秀’在花后36 d（2 000 ng∙g^-1和6 500 ng∙g^-1）开始急剧上升，至花后39 d 时均达到最高值（6 500 ng∙g^-1和10 000 ng∙g^-1），之后下降并在花后42—45 d维持在较高水平，而‘秦秀’自花后36 d（3 500 ng∙g^-1和3 000 ng∙g^-1）开始一直下降并处于较低的水平；对于氨基环丙烷羧酸（ACC）含量，‘京秀’在花后39 d时几乎为0，然后迅速上升，在花后45 d时达到最高值（1 200 ng∙g^-1），而‘秦秀’在花后39 d时达到最高值（900 ng∙g^-1），之后下降至花后42 d时几乎为0，并一直维持在极低的水平；对于脱落酸（ABA）含量，‘京秀’在花后36—45 d一直处于几乎为0的水平，而‘秦秀’自花后39 d从0开始急速上升到42 d的最高值（900 ng∙g^-1）；对于腐胺（Put）、精胺（Spm）和亚精胺（Spd）含量，2个品种变化趋势相似，但‘京秀’一直高于‘秦秀’，除精胺最高值均出现在花后42 d外，腐胺和亚精胺最高值在‘京秀’中为花后42 d，‘秦秀’为39 d。【结论】与有核品种‘京秀’相比，无核品种‘秦秀’胚珠中生长促进物质（IAA、CTK、GA₃、ACC、JA、SA、Put、Spd和Spm）含量较低，而生长抑制物质（ABA）含量较高，（IAA+GA₃）/ABA、（IAA+ZT+GA₃）/ABA、Spm/多胺（PAs）、（Spd+Spm）/PAs和（Spd+Spm）/Put的比值较低，可能是导致其胚败育的主要原因之一。因此，在无核葡萄胚挽救过程中,可通过花前喷洒或者培养基中添加一定浓度的生长促进物质来抑制胚的败育。

当期目录