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2024年 第57卷 第7期 刊出日期：2024-04-01

  

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2024年第57卷第7期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(7):  0. 

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相关文章 | 多维度评价

专题：种子萌发与穗发芽

导读：种子萌发与穗发芽

董慧雪, 王际睿

中国农业科学. 2024, 57(7):  1215-1219.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.001

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参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

水杨酸引发提高低温下水稻种子萌发活力的生理与分子效应

陈兵先, 张琪, 戴彰言, 周旭, 刘军

中国农业科学. 2024, 57(7):  1220-1236.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.002

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【目的】研究水杨酸（SA）引发对低温下水稻种子萌发活力的影响及生理响应，揭示SA引发对脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）代谢途径相关基因以及细胞壁松弛基因的诱导模式，为水稻种子低温萌发研究提供理论依据。【方法】以籼型三系杂交水稻泰丰优208种子为材料，通过种子引发处理，分析SA对种子低温萌发活力及生理的影响，并通过qRT-PCR技术分析ABA、GA和扩展蛋白基因响应SA引发的表达模式。【结果】低温（15 ℃）显著推迟水稻种子萌发进程。在低温下萌发1 d种子中，其内源SA浓度是常温（28 ℃）下的1.7倍；但对于5 d的幼苗而言，低温下的SA浓度仅为常温下浓度的0.6%。SA引发可有效提高种子在低温下的萌发活力，尤其以2 000 μmol·L^-1 SA效果最为显著，该浓度显著提高了低温下种子的发芽指数、活力指数、芽长、根长、鲜重和干重，其中活力指数分别为未引发种子（CK1）和水引发种子（CK2）的3和2倍。在生理指标方面，SA引发提高了低温萌发过程中种子的可溶性糖、脯氨酸以及活性氧含量，增加了总淀粉酶、β-淀粉酶、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，降低了丙二醛（MDA）含量。与CK1相比，2 000 μmol·L^-1 SA引发将种子ABA含量降低了79%，同时将IAA和GA₁含量增加了32.2%和2.66倍。在基因表达方面，对于2 000 μmol·L^-1 SA引发的种子，ABA合成基因OsNCED2和OsNCED3的表达量分别比CK1降低了94.26%和90.24%；而ABA分解基因OsABA8’ox2和OsABA8’ox3的表达量分别为CK1的5.9和3.9倍。与CK1相比，SA引发显著上调了GA合成基因OsCPS1、OsKAO和OsGA20ox1的表达量，并显著下调GA分解基因OsGA2ox2和OsGA2ox6的表达量。在几个候选的细胞壁松弛因子扩展蛋白基因中，除了OsEXPB11外，其余几个同源基因均在一定程度上被引发而上调表达。与CK1相比，2 000 μmol·L^-1 SA引发分别使OsEXPA2、OsEXPB4和OsEXPB6的表达量上调12.2、5.9和6.1倍。【结论】SA引发可显著缓解低温对于水稻种子萌发和幼苗生长的影响。可能是由于SA提高SOD、CAT等抗氧化酶活性，降低MDA的产生，增加可溶性糖和脯氨酸的含量，进而增强种子和幼苗对于低温的耐受能力。另一方面，SA引发通过降低种子内源ABA含量，增加GA₁含量，增强总淀粉酶和β-淀粉酶活性，促进细胞壁松弛相关基因的表达，从而促进低温下的种子萌发和幼苗生长。

小麦穗发芽抗性机制及抗性育种研究

董慧雪, 陈倩, 郭晓江, 王际睿

中国农业科学. 2024, 57(7):  1237-1254.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.003

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穗发芽是禾本科作物籽粒在收获前于高湿环境下的穗上发芽现象，严重影响小麦的产量与品质。种子休眠水平是影响小麦穗发芽抗性的主要因素，而往往驯化作物的籽粒休眠水平低，导致栽培小麦普遍比其野生祖先种更易发生穗发芽。小麦穗发芽主要受外源环境（温度、湿度等）和内源植物激素（GAs、ABA、IAA、MeJA、ET、BR）的调控。已鉴定出一批抗穗发芽材料，并克隆了一系列调控穗发芽抗性的关键基因，如PM19、MFT、MKK3、Myb10-3D、Vp1等。通过分子标记辅助选择、人工合成小麦和CRISPR/Cas9基因编辑技术，已成功创制了抗穗发芽小麦新材料。本文综述了小麦穗发芽抗性的遗传机制及抗性育种研究的最新进展，未来仍需继续挖掘关键穗发芽抗性基因，以生物育种的方法培育抗穗发芽小麦新品种。

人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性育种利用效率

刘泽厚, 王琴, 叶美金, 万洪深, 杨宁, 杨漫宇, 杨武云, 李俊

中国农业科学. 2024, 57(7):  1255-1266.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.004

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【目的】小麦穗发芽是影响小麦产量和品质的重要限制因子。具有抗穗发芽特性的人工合成小麦和地方品种是改良栽培小麦穗发芽抗性的重要基因资源，通过分子标记辅助选择转育人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性位点，评价人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率，筛选抗穗发芽小麦新材料，为小麦穗发芽抗性育种提供数据和材料支撑。【方法】以抗穗发芽的人工合成小麦SYN792和四川地方品种涪陵须须麦为母本，以穗发芽敏感品种川麦45为轮回亲本，构建2个BC₁F₇群体。2017年，通过整穗发芽鉴定法对2个BC₁F₇群体的1 796个株系进行穗发芽表型初筛，然后利用与人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点连锁的SSR标记进行分子标记选择，筛选出整穗发芽率（SGR）小于35%且携带PHS-3D和PHS-A1抗性位点的导入系；2018和2019年，连续2年对初筛选出的PHS-3D和PHS-A1导入系进行整穗发芽率、籽粒发芽指数（GI）和产量相关性状鉴定，其中，籽粒发芽鉴定试验设置25 ℃（18GI）和32 ℃（19GI）2个发芽温度。通过不同环境下穗发芽抗性和产量数据，分析人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率，筛选抗穗发芽且综合性状好的优异导入系。【结果】经整穗发芽鉴定初筛，从1 796个衍生系中筛选出SGR值小于35%的株系537个；进一步对筛选出的537个株系进行分子标记检测，发现332个株系导入了人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点，包括人工合成小麦导入系73个、地方品种导入系259个；地方品种PHS-A1导入系的频率显著高于人工合成小麦PHS-3D导入系。2018和2019年通过对332个穗发芽抗性位点导入系穗发芽鉴定发现，不同年份穗发芽指标间均呈极显著正相关，穗发芽指标SGR和GI表现出相对稳定的趋势；人工合成小麦和地方品种导入系的3个穗发芽指标平均值（18GI、18SGR和19SGR）均低于23%，差异不显著。不同发芽温度导入系的GI值差异较大，发芽温度32 ℃时，人工合成小麦PHS-3D导入系的GI值显著低于地方品种PHS-A1导入系。筛选出的73个人工合成小麦导入系中，红粒系穗发芽指标值均低于白粒系；其中，11个人工合成小麦白粒导入系表现中抗及以上抗性水平，14个红粒导入系在不同发芽温度时GI值均低于35%。2年产量相关性状分析表明，人工合成小麦PHS-3D导入系的千粒重显著高于地方品种PHS-A1导入系，而穗粒数显著小于地方品种PHS-A1导入系。根据产量性状和穗发芽抗性表现，筛选出23个穗发芽抗性和综合性状均较好的优异导入系，包括7个人工合成小麦PHS-3D导入系、16个地方品种PHS-A1导入系；人工合成小麦优异导入系中有2个白粒导入系穗发芽抗性中抗以上，2个红粒导入系不同发芽温度的GI值均低于25%，表现出稳定的穗发芽抗性。【结论】人工合成小麦和地方品种均可用于改良现代栽培小麦穗发芽抗性，利用地方品种进行穗发芽抗性育种改良效率优于人工合成小麦；但人工合成小麦导入系的穗发芽抗性的稳定性优于地方品种导入系。筛选出的23个人工合成小麦和地方品种导入系是小麦穗发芽抗性和产量性状改良的重要基因资源；特别是人工合成小麦白粒导入系（编号5201）和红粒导入系（编号5497和5505）是非常有育种利用价值的穗发芽抗性育种亲本材料。

小麦发芽对面粉质量与加工产品品质的影响

梁王壮, 唐雅楠, 刘佳荟, 郭晓江, 董慧雪, 祁鹏飞, 王际睿

中国农业科学. 2024, 57(7):  1267-1280.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.005

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【目的】小麦在收获季节若遇连续的阴雨天气，将会导致籽粒萌动，甚至发芽，从而影响小麦的产量和品质。将正常小麦与发芽小麦以不同比例混合、制粉，评价其对加工成品的烘焙/蒸煮品质的影响，探讨利用轻微程度芽麦的可能性，为减少粮食损失提供参考。【方法】基于郑麦583（郑583）和科成麦6号（科6）制备含芽麦比例分别为30%、50%和100%的混合小麦。以降落值、沉降值、干面筋含量、湿面筋含量、面团形成时间和面团稳定时间评估混合小麦面粉的劣化程度；从感官评分及品质参数综合评估混合小麦面粉制作的面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的烘焙或蒸煮特性。【结果】随着芽麦占比的增加（30%、50%和100%），郑583面粉的面团形成时间呈先增加再降低的趋势，面团稳定时间逐渐降低；但科6的2个参数变化趋势均为先降低再增加，最后降低；2个品种面粉的降落数值、湿面筋含量、干面筋含量和沉降值指标均呈逐渐降低的趋势。郑583馒头的比容先增加后降低，科6馒头的比容逐渐降低；郑583海绵蛋糕的比容逐渐增加，科6海绵蛋糕的比容保持不变。2个品种的面包比容、饼干面积、面条蒸煮损失、饺子汤浑浊参数（A*）均呈相同的梯度变化。与郑583和科6的对照（无芽麦）相比，100%芽麦占比的郑583、科6的面包比容分别降低11.33%和17.44%，饼干面积分别增加24.10%和7.49%，面条蒸煮损失率分别增加29.85%和9.69%，饺子汤A*值分别增加8.93%和13.32%。当芽麦占比为30%时，2个品种所制作的面包、馒头和饺子皮均出现显著劣化，郑583面条也出现显著劣化；当芽麦占比达到50%时，2个品种的海绵蛋糕和饼干出现显著劣化；当芽麦占比达100%时，科6的面条也表现为显著劣化。【结论】发芽小麦严重影响面包、饺子皮、馒头、海绵蛋糕、面条和饼干的蒸煮或烘焙特性。不同品种小麦受影响也有差异，但是总体趋势一致。当发芽程度较轻时，对饼干和蛋糕的加工品质影响较小。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

冬小麦水分利用效率相关驱动因子及其预测模型构建

高晨凯, 刘水苗, 李煜铭, 赵志恒, 邵京, 于昊琳, 吴鹏年, 王艳丽, 关小康, 王同朝, 温鹏飞

中国农业科学. 2024, 57(7):  1281-1294.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.006

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【目的】水分利用效率能够综合反映冬小麦生长适宜度和能量转化效率，筛选并探究冬小麦各生育时期响应标准化水分利用效率（WP*）的驱动因子，构建相关驱动因子的WP*预测模型，对黄淮海平原冬小麦水分利用效率监测及水资源高效利用具有重要意义。【方法】以冬小麦为研究对象，设置3个水分处理，包括水分亏缺处理（W1）：35 mm和（W2）：48 mm，对照处理（W3）：68 mm，获取冬小麦拔节期、孕穗期和灌浆期的冠层温度参数、生理指标和标准化水分利用效率（WP*）。通过逐步回归和通径分析筛选各生育时期响应WP*变化的主要驱动因子，探究WP*与相关驱动因子间关系，最后采用偏最小二乘回归（PLSR）和支持向量机（SVM）方法构建各生育时期基于驱动因子的WP*预测模型。【结果】较对照处理（常规灌溉），水分亏缺处理下冬小麦冠层温度参数、生理指标和WP*均表现出显著差异。基于逐步回归方法筛选出了各生育时期响应WP*的主要驱动因子，并采用通径分析得到各驱动因子响应WP*敏感程度排序，即拔节期依次为冠层温度极差（MTD）、气孔导度（G_s）、叶片含水量（LWC）和POD；孕穗期依次为冠层相对温差（CRTD）、等效水厚度（EWT）、可溶性糖含量（SSC）和作物水分胁迫指数（CWSI）；灌浆期依次为SSC、冠层温度标准差（CTSD）、LWC和G_s。最后，采用偏最小二乘回归（PLSR）和支持向量机（SVM）基于筛选后的驱动因子构建了各生育时期WP*预测模型，其中以SVM构建的孕穗期WP*预测模型精度最优，R ²_cal（R ²_val）、RMSE_cal（RMSE_val）和nRMSE_cal （nRMSE_val）分别为0.945（0.926）、0.533 g·m^-2（0.580 g·m^-2）和2.844%（3.075%）。【结论】通过筛选冬小麦各生育时期响应WP*的相关驱动因子信息及构建冬小麦水分利用效率预测模型，为黄淮海平原冬小麦水分精准监测与管理提供了理论基础。

小麦玉米间作氮肥后移利于减少土壤蒸发提高水分利用效率

任强, 徐珂, 樊志龙, 殷文, 范虹, 何蔚, 胡发龙, 柴强

中国农业科学. 2024, 57(7):  1295-1307.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.007

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【目的】针对绿洲灌区小麦玉米间作水分高效利用潜力挖掘不足，制约多熟种植稳定发展的问题，拟通过探明不同氮肥后移比例对小麦玉米间作耗水特性及水分利用的影响，为绿洲灌溉区水分高效利用麦玉间作模式创建提供理论依据。【方法】试验于2020—2021年在甘肃农业大学绿洲农业综合试验站开展，设小麦玉米间作、单作小麦和单作玉米3种种植模式，针对玉米设不施氮（N0）、氮肥后移20%（N1）、氮肥后移10%（N2）和传统施氮氮肥不后移（N3）4个处理，间作玉米和单作玉米各施氮处理下总施氮量分别为210和360 kg·hm^-2，研究不同种植制度及氮肥后移比例对小麦和玉米的土壤蒸发、耗水特性及水分利用的影响。【结果】小麦、玉米独立生长阶段间作处理的棵间蒸发量大于单作，间作小麦棵间蒸发较单作小麦增大15.9%—16.7%，间作玉米棵间蒸发较单作玉米增大5.4%—14.7%，麦玉共生期间作棵间蒸发量较单作加权降低4.6%—6.1%；全生育期棵间蒸发总量表现为：小麦玉米间作最大、单作玉米次之、单作小麦最小，在间作模式中，氮肥后移20%处理棵间蒸发量较传统施氮降低6.5%，且小麦带棵间蒸发量较玉米带增大12.6%—17.3%，是间作系统棵间蒸发的主要来源。间作系统中氮肥后移20%和后移10%处理全生育期耗水量较传统施氮分别降低34.3和18.9 mm，E/ET与传统施氮差异不显著。间作系统籽粒产量较单作加权平均提高21.1%—39.0%，间作系统氮肥后移20%处理籽粒产量较传统施氮提高28.8%，其中间作小麦、间作玉米氮肥后移20%处理较传统施氮分别提高24.3%、30.8%。间作种植模式氮肥后移处理水分利用效率较单作加权平均显著提高15.0%、12.3%，其中氮肥后移20%处理较传统施氮提高35.9%，氮肥后移10%处理较之提高19.3%。【结论】小麦玉米间作种植模式结合氮肥后移20%能减少土壤蒸发和全生育期耗水量，提高产量和水分生产力，是绿洲灌区小麦玉米间作高产高效生产可采用的施氮制度。

植物保护

玉米ACO基因家族生物信息学及表达模式分析

王程泽, 张燕, 付伟, 贾京哲, 董金皋, 申珅, 郝志敏

中国农业科学. 2024, 57(7):  1308-1318.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.008

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【目的】对玉米1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶ACO基因家族进行全基因组鉴定，分析其在玉米不同器官和不同发育时期以及响应外源激素和病菌侵染中的表达模式，为明确玉米ACO基因家族功能打下基础。【方法】利用生物信息学方法，在玉米B73自交系基因组中鉴定ACO，对其基因结构、蛋白质理化性质、家族成员间的亲缘关系以及保守基序进行分析，利用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR，qRT-PCR）技术分析ZmACO基因家族的表达模式。【结果】除ZmACO11外，ZmACO家族成员均具有Fe²⁺离子结合位点和底物抗坏血酸结合位点。系统发育分析显示，ZmACO2与ScACO在同一分支，亲缘关系较近，Bootstrap值达98。基因表达分析表明，ZmACO2、5、9、15、20、35在各发育时期均活跃表达，且在叶片中呈优势表达，因此选择上述6个基因进行下一步检测。喷施乙烯利后，上述6个基因的表达均有所波动，其中ZmACO2的表达量受影响较大，变化幅度在8倍左右。在乙烯利处理的0—24 h内这6个基因的表达量存在波动，但在处理后24 h，6个基因的表达量均接近0。水杨酸处理后，ZmACO5的表达量受影响较大，变化倍数在2倍左右。其他基因的表达量在处理后24 h均接近0。ZmACO9、35在3—12 h的表达量存在波动，ZmACO2、15、20表达量呈下调趋势。在响应生物胁迫方面，接种玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）后，ZmACO5、9的表达量变化幅度最大，在接种后第10天，这两个基因的表达量分别升至对照组的50和60倍。接种玉米小斑病菌（Cochlibolus heterostrophus）后，ZmACO5的表达量变化幅度较大，变化倍数在40—90倍。接种立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）后，ZmACO5、35表达量变化幅度最大，在病菌接种的第3天达到200倍。【结论】ZmACO2、5、20、35在玉米生长发育过程中表达变化最活跃；施加外源乙烯利和水杨酸可以对ZmACO的表达水平造成显著影响。病菌侵染玉米后ZmACO的表达水平产生显著变化，与生物胁迫应答关系密切。

拮抗青枯雷尔氏菌的放线菌筛选及其防病作用

廖鑫琳, 郭鑫, 杨季学, 邵嘉朱, 袁歆瑜, 胡佳燕, 陈晓晓, 蒋冬花

中国农业科学. 2024, 57(7):  1319-1334.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.009

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【目的】青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的青枯病是烟草的主要病害。本研究从不同生境的土壤中筛选出对青枯雷尔氏菌有较强拮抗作用的放线菌，探究其对青枯雷尔氏菌的生理特征影响以及对烟草青枯病的防治效果，为进一步开发防病微生物菌剂提供理论依据。【方法】利用共培养法和牛津杯法筛出目标放线菌后，通过形态学研究、生理生化试验和多基因系统发育分析对目标菌株进行菌种鉴定。通过96孔板法测定目标放线菌粗浸膏对青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度（MIC）。粗浸膏对青枯雷尔氏菌处理后，检测青枯雷尔氏菌的生长动态变化，并用扫描电子显微镜观察其形态的变化；通过测定β-半乳糖苷酶活性和碘化丙啶（PI）荧光试验以及傅里叶变换红外光谱观察对细胞膜通透性和膜成分的影响；通过测定胞外多糖（EPS）、胞内活性氧（ROS）等探究目标放线菌株对青枯雷尔氏菌的影响。并通过盆栽试验测定目标放线菌株对烟草青枯病的防治效果。【结果】根据形态特征、生理生化试验结果和测序结果，将筛选得到的目标放线菌Sa-21菌株鉴定为雷帕链霉菌（Streptomyces rapamycinicus），对青枯雷尔氏菌的抑菌圈直径达47.9 mm。Sa-21菌株粗浸膏抑制青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度为0.5 μg·mL^-1，对菌体增殖也有明显的抑制作用，并且试验范围内随着粗浸膏浓度的升高抑制作用增强。扫描电子显微镜观察到粗浸膏处理后的青枯雷尔氏菌菌体结构发生改变，导致菌体出现穿孔和皱缩等现象，试验范围内随着粗浸膏浓度的升高，破裂菌体数量增加，皱缩程度增强，并且粗浸膏处理后，碘化丙啶可以穿过细胞膜与胞内物质结合发出荧光，且β-半乳糖苷酶活性显著增加，说明处理后的青枯雷尔氏菌细胞膜通透性提高。进一步研究发现，粗浸膏处理可导致青枯雷尔氏菌胞内活性氧积累，胞外多糖产量下降，说明对细胞膜造成了一定程度的损伤。盆栽防病试验表明，先接种病原菌后喷施发酵滤液10倍稀释液的处理对烟草青枯病的相对防治效果为67.61%，而先喷施发酵滤液10倍稀释液再接种的处理对烟草青枯病的相对防治效果为85.89%。【结论】链霉菌Sa-21能抑制青枯雷尔氏菌菌体增殖、破坏细胞膜结构，对烟草青枯病有较好的防治效果，具有一定的开发潜力和应用价值。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

施钾对夏花生产量、品质及光温生理特性的影响

杨启睿, 李岚涛, 张潇, 张倩, 张银杰, 张铎, 王宜伦

中国农业科学. 2024, 57(7):  1335-1349.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.010

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【目的】探究不同施钾水平对夏花生产量、品质及生育期钾素积累动态、光温生理特性和根系形态的影响，为花生合理施钾提供科学依据。【方法】2021—2022年在河南省温县进行钾肥用量田间试验，供试品种为豫花22，设施钾量0（K0）、45 kg·hm^-2（K45）、90 kg·hm^-2（K90）、135 kg·hm^-2（K135）和180 kg·hm^-2（K180）5个处理，于成熟期测定夏花生荚果产量和品质，并分别于苗期、花针期、结荚期、饱果期测定叶片SPAD值、冠层光合有效辐射和冠层温度，分析植株钾积累量和根系形态。【结果】随施钾量增加，两年度花生荚果产量可分别用“线性+平台”和“一元二次方程”拟合，适宜施钾量分别为164和135 kg·hm^-2，施钾处理平均增产17%。成熟期籽粒粗蛋白、含油量和氨基酸含量均随施钾量增加呈先升高后趋于稳定趋势。与不施钾相比，施钾处理籽粒粗蛋白、含油量和氨基酸含量两年度平均增幅分别为7.85%、3.98%和13.97%，效果显著。运用Logistic方程对夏花生钾素积累量进行非线性回归拟合，得出施钾主要提高了花生钾素最大积累速率（Vmax）和平均积累速率（Vmean），推迟吸收峰值的出现（Tmax），延长快速积累期（Δt）与活跃积累期（Taas），促进夏花生持续快速生长发育。此外，各生育时期冠层最高温、最低温与平均温度均随施钾量的增加显著降低；施钾135 kg·hm^-2可显著增加花生叶片SPAD值与冠层光合有效辐射量（APAR）和分量（FPAR），并对根系形态具有积极影响。【结论】合理施钾可显著提高夏花生产量、改善品质、促进钾素积累利用并显著改善生育期光温生理性能。本试验条件下夏花生推荐施钾量为135—160 kg·hm^-2。

紫色土坡耕地耕层持水抗旱性能及生产力对侵蚀程度的响应

倪书辉, 史东梅, 盘礼东, 叶青, 伍俊豪

中国农业科学. 2024, 57(7):  1350-1362.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.011

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【目的】分析侵蚀条件下紫色土坡耕地耕层持水性能与产量响应特征，为调控坡耕地季节性干旱及水分利用效率、提升侵蚀条件下坡耕地玉米产量提供理论依据。【方法】采用铲土侵蚀模拟法，以未侵蚀地块为对照组（S_-0），对比分析 5 cm（S_-5）、10 cm（S_-10）、15 cm（S_-15）、20 cm（S_-20）侵蚀程度和3种管理措施下（不施肥（CK）、施化肥（F）、生物炭+化肥（BF）），坡耕地耕层持水抗旱性能和玉米产量的年际变化特征及对侵蚀程度的响应。【结果】（1）坡耕地心土层土壤持水性能更强。在相同水平土壤水吸力下，耕作层土壤容积含水量降低幅度（13.9%—18.2%）较心土层更大（9.8%）；随年际变化，土壤容积含水量在S_-5时增幅最大为耕作层（14.2%），而心土层表现为在S_-15最大（33.2%）。（2）坡耕地土壤总库容、兴利库容、最大有效库容及有效水分含量，随侵蚀加剧呈开口朝下的抛物线变化规律。随年际变化，各侵蚀程度下土壤最大有效库容最大增幅（44.7%）处于较强烈侵蚀程度（S_-15），而有效水分含量、最大储水量及单次接纳最大降雨量在微弱侵蚀程度下（S_-0至S_-10）提升幅度最大。（3）坡耕地玉米产量随侵蚀加剧总体呈降低趋势，且与土壤最大有效库容、田间持水量有正相关关系；随年际变化，各侵蚀程度下坡耕地减产效果降低，且产量变化随侵蚀加剧呈一定滞后性，即侵蚀发生年产量无明显减产。（4）侵蚀条件下坡耕地土壤最大有效库容主要受土壤质地中黏粒含量、毛管孔隙度和有机质含量显著影响（P<0.01）；而田间持水量与土层深度、有机质、粉粒及孔隙度呈极显著关系（P<0.01）。【结论】土壤持水抗旱性能的强弱主要受土壤结构优劣的影响。对坡耕地侵蚀耕层辅以深翻耕作和生物炭+化肥管理措施改善土壤结构，可有效调控坡耕地侵蚀性耕层持水抗旱性能，提升侵蚀条件下坡耕地作物产量。

园艺

‘红地球’葡萄VvARF18功能分析

袁苗, 周娟, 党仕卓, 汤学燊, 张亚红

中国农业科学. 2024, 57(7):  1363-1376.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.012

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【目的】生长素响应因子ARF是生长素信号转导途径中的重要调控因子，在植物生长发育和各类生理过程中发挥着重要作用。分析‘红地球’葡萄VvARF18启动子、异源表达、内源激素含量及其对激素响应的表达，以探究VvARF18在‘红地球’葡萄生长素（IAA）信号转导途径及花芽分化进程中的作用机理。【方法】以设施‘红地球’葡萄花芽为试验材料，通过同源克隆获得VvARF18序列，利用在线数据库PLACE分析启动子的顺式作用元件。以pCAMBIAI2300植物表达载体为基础，通过双酶切和同源重组法构建植物超表达载体pC2300-VvARF18。采用电击法将重组载体pC2300-VvARF18转化至根癌农杆菌GV3101菌株中，以本氏烟草叶片为外植体，通过农杆菌介导的愈伤组织转化法转入烟草中，经PCR检测获得阳性转基因幼苗。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对转VvARF18烟草株系表达水平进行分析，筛选出高表达量的转基因株系培养至T₃代，并分别进行IAA和GA₃处理，以分析VvARF18的表达情况。通过酶联免疫法测定转基因烟草花芽和叶片中的IAA、GA、ABA、CTK含量。【结果】‘红地球’葡萄VvARF18位于第13条染色体，含有3个外显子和2个内含子。VvARF18启动子区域存在多种光响应、植物激素响应和逆境响应的顺式作用元件。表型分析发现，转基因烟草的花芽分化进程快于野生型烟草。qRT-PCR结果显示，VvARF18在转基因烟草花芽发育的4个时期中呈先上升后下降的表达趋势，且S3时期表达量达到最高。转基因烟草植株花芽和叶片中IAA、CTK、GA和ABA测定结果表明，转基因烟草花芽和叶片中4种植物激素的含量均高于野生型植株，其中GA/IAA在转基因烟草花芽发育的4个时期中变化趋势与VvARF18表达趋势相一致。转基因烟草植株经IAA和GA₃处理后，VvARF18的表达量随IAA处理浓度的增高而降低，也随GA₃处理时间的延长而降低。【结论】葡萄VvARF18负调控生长素参与植物花芽分化进程，可能与赤霉素信号转导途径中的关键因子相互作用协同调控植物花芽中的激素水平，对植物花芽分化具有促进作用。

茉莉酸甲酯对猕猴桃果实抗葡萄座腔菌过程中能量代谢和膜脂代谢的影响

肖刘华, 康乃慧, 李树成, 郑致远, 罗绕绕, 陈金印, 陈明, 向妙莲

中国农业科学. 2024, 57(7):  1377-1393.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.013

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【背景】由葡萄座腔菌（Botryosphaeria dothidea）引起的软腐病是猕猴桃果实贮藏期的重要病害，对猕猴桃产业造成了严重的经济损失。茉莉酸甲酯（MeJA）是一类广泛存在于植物体内的生物信号分子，前期研究发现MeJA能够有效诱导猕猴桃果实抵御B. dothidea的侵染。【目的】分析MeJA对果实能量代谢和膜脂代谢的影响，深入解析MeJA介导的猕猴桃果实抗病机理。【方法】以‘红阳’猕猴桃（Actinidia chinensis cv. Hongyang）为试验材料，分3组进行试验：接种组（Inoculation），果实不经过MeJA处理，但接种B. dothidea；MeJA+接种组（MeJA+inoculation），果实经过0.1 mmol·L^-1 MeJA熏蒸处理24 h并接种B. dothidea；对照组（Control），不作任何处理，即未经MeJA处理且不接种B. dothidea。所有果实于培养箱（（20±1）℃、相对湿度90%—95%）中贮藏8 d。利用2,7-二氯二氢荧光素乙酰乙酸（H₂DCFDA）染色分析果实活性氧（ROS）积累情况，测定丙二醛（MDA）含量和相对电导率，分析磷脂酶D（PLD）、脂肪酶（LPS）、脂氧合酶（LOX）、琥珀酸脱氢酶（SDH）、苹果酸脱氢酶（MDH）、H⁺-ATP酶（H⁺-ATPase）、Ca²⁺-ATP酶（Ca²⁺-ATPase）和细胞色素C氧化酶（CCO）活性及其相应基因的表达，利用高效液相色谱仪（HPLC）检测三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、单磷酸腺苷（AMP）、草酰乙酸和延胡索酸的含量，并对接种组和MeJA+接种组猕猴桃果实膜脂代谢和能量代谢指标进行相关性分析。【结果】与接种组相比，MeJA处理抑制了接种B. dothidea果实中活性氧（ROS）的过量累积，减缓了膜脂过氧化程度，并有效降低了PLD、LPS和LOX活性及AcLOXs、AcPLD和AcLPS的表达，但提高了SDH、MDH、H⁺-ATPase、Ca²⁺-ATPase和CCO的活性及AcSDH、AcMDH、AcH⁺-ATPase、AcCa²⁺-ATPase和AcCCO转录水平，促进了ATP、ADP、草酰乙酸和延胡索酸的产生，延缓了果实能荷的下降，保障了果实抵御病原菌所需的能量。相关性分析表明，猕猴桃果实膜脂代谢与ROS的积累呈正相关，而与能荷呈负相关。【结论】MeJA诱导猕猴桃果实对B. dothidea的抗性与其调控果实能量水平和减缓ROS参与的膜脂代谢进程有关。

畜牧·兽医

基因组和DNA甲基化组联合分析筛选猪肉质性状关键基因

赵真坚, 王凯, 陈栋, 申琦, 余杨, 崔晟頔, 王俊戈, 陈子旸, 禹世欣, 陈佳苗, 王翔枫, 唐国庆

中国农业科学. 2024, 57(7):  1394-1406.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.014

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【背景】猪的肉质性状是重要的经济性状。研究影响各类肉质性状的分子机制，发掘关键基因，从而指导猪的遗传改良，对改善猪肉品质具有重要意义。当前肉质相关的机制研究主要是基于DNA的基因组研究，而对肉质性状的DNA甲基化研究以及结合基因组和甲基化组的综合分析却鲜有报道。【目的】通过基因组和DNA甲基化组联合分析，筛选、鉴定了影响猪肉质的潜在关键基因。为猪肉品质的遗传改良研究提供借鉴。【方法】检测了140头大白猪背最长肌的28个肉质性状，通过表观基因组关联分析（EWAS）与全基因组关联分析（GWAS）筛选了各性状显著关联的CpG和SNP位点。随后以SNP为协变量对GWAS和EWAS重叠的显著关联位点进行条件关联分析，进一步筛选具有独立效应的CpG位点。然后以CpG位点的甲基化水平为因变量，以SNP为自变量进行关联分析从而鉴定甲基化数量性状位点（meQTL）。最后使用顺式甲基化数量性状位点（cis-meQTL）作为工具变量进行孟德尔随机化分析，从而推断cis-meQTL与表型之间的因果关系，同时对位点进行注释，鉴定潜在的关键基因。【结果】（1）在屠宰45 min黄度值（b_45min）、滴水损失（DL）、二十二碳六烯酸（C22:6n-3）3个肉质性状上，EWAS和GWAS在相同基因组区域鉴定到显著关联位点。（2）b_45min的7个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著，DL有1个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著，而C22:6n-3的3个位点在使用SNP作为协变量分析后不再显著，表明EWAS鉴定的b_45min的7个CpG位点和DL的1个CpG位点的显著关联不受附近的显著SNP影响。（3）b_45min的7个CpG位点和DL的1个CpG位点共鉴定了10个meQTL，但绝大多数是trans-meQTL，只有一个CpG位点（SSC12:44 254 675 bp）鉴定到一个cis-meQTL，表明该位点可能受到近距离SNP调控。（4）孟德尔随机化分析显示该CpG位点（SSC12:44 254 675 bp）与b_45min表型存在一定的因果关联。（5）对该位点注释发现，距离CpG位点（SSC12:44 254 675 bp）和其cis-meQTL最近的基因是NOS2，且CpG位点位于NOS2基因内。【结论】综合DNA甲基化组合基因组数据联合分析结果，可以推测NOS2基因是肉色性状关键候选基因，其DNA甲基化、SNP共同作用调控基因表达，进而影响肉色性状相关基因表达。

IRES核心区12-bp非连续插入突变对猪塞内卡病毒复制和细胞嗜性的影响

张晓战, 董轩志, 吕楠楠, 刘懿雯, 马新甜, 王林青, 夏艳勋, 蒋增海, 郭运泽, 赵攀登, 宋予震, 杨德成, 边传周

中国农业科学. 2024, 57(7):  1407-1416.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.015

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【背景】塞内卡病毒（senecavirus A, SVA）是新近暴发的一种引起猪特发性水疱病及仔猪死亡的小核糖核酸病毒。该病毒基因组5′非编码区（untranslated region, UTR）中的内部核糖体进入位点（IRES）元件在病毒复制过程中发挥重要作用。2017年我国出现IRES核心区Domain II 12个碱基非连续插入的自然突变SVA毒株，在病毒复制和致病性方面存在明显改变。【目的】探讨IRES Domain II区域发生的突变对SVA的复制及细胞嗜性的影响，为进一步了解SVA致病机制奠定基础。 【方法】以实验室前期构建的含HeN-1/2018株全基因组感染性克隆pHeN-1/2018为基础，通过定点突变的方式，逐步将其IRES Domain II核心区域308—317 nt的9个碱基（ACTCAAGCG）替换为GD04/2017株基因组308—328 nt的21个碱基（CACGCCTGCCGATAGACGATT），构建重组载体pHeN-1/2018-i12并进行了病毒拯救。随后，利用病毒基因组克隆测序、间接免疫荧光试验和Western blot试验对所拯救病毒进行鉴定，同时验证了IRES核心区12个碱基插入突变对SVA病毒体外复制能力和细胞嗜性的影响。【结果】将构建完成的重组载体pHeN-1/2018-i12转染细胞，盲传至P2代，获得致使感染细胞病变明显、病变时间稳定的IRES突变病毒rHeN-1/2018-i12。病毒连续传代后测序结果表明rHeN-1/2018-i12遗传稳定，P5代病毒基因组序列未发生碱基突变，P10代病毒IRES区域没有出现突变现象。用低代次的突变病毒rHeN-1/2018-i12体外感染本体动物猪源细胞系PK-15和IBRS-2，及仓鼠源细胞系BHK-21，进行细胞感染试验，结果表明rHeN-1/2018-i12与亲本毒株rHeN-1/2018在PK-15、IBRS-2和BHK-21中均能导致明显的细胞病变，表现出相似的生长曲线趋势，表明IRES核心区Domain II 12个碱基突变不能够改变对上述细胞的嗜性；但SVA突变病毒和亲本株在不同细胞中的病变时间及病毒滴度上存在较大的差异，rHeN-1/2018-i12株在细胞中生长能力较其亲本株rHeN-1/2018差，诱使细胞病变的时间较晚，在感染24 hpi，两者病毒滴度相差可达10倍。【结论】本研究基于SVA反向遗传操作系统构建并拯救SVA IRES突变毒株，确定了IRES突变对SVA生物学特性的影响，有助于我们更好地了解SVA致病机制，拓宽我们对病毒IV型IRES功能的认识。