中国农业科学

稻瘟病抗病蛋白Pigm-1互作蛋白的筛选与鉴定

晋艺丹, 何旎清, 程朝平, 林少俊, 黄凤凰, 白康呈, 张涛, 汪文潇, 余敏祥, 杨德卫

中国农业科学. 2025, 58(6): 1043-1051. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.001

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【目的】稻瘟病是水稻最重要的病害之一，稻瘟病抗性基因Pigm-1具有广谱抗性，但其抗病的遗传机制还不清楚，通过筛选并鉴定Pigm-1信号通路中的关键蛋白，为水稻抗病育种提供重要的理论依据。【方法】通过同源重组的方法构建诱饵载体pGBKT7-Pigm-1-CC^1-576，检测诱饵蛋白自激活活性，同时，将pGBKT7和pGBKT7-Pigm-1-CC^1-576质粒分别单独转化Y2H Gold酵母菌株检测诱饵蛋白毒性；利用稻瘟病菌诱导后构建的水稻酵母cDNA文库筛选水稻抗病R蛋白Pigm-1的互作蛋白，并通过Rice Information GateWay（RIGW）比对与注释测序结果；利用荧光素酶互补（Luc）、免疫共沉淀（Co-IP）和酵母双杂交试验对Pigm-1与OsbHLH148进行互作验证；运用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对互作蛋白OsbHLH148对应的基因进行组织表达分析。【结果】自激活性检测显示，共转化诱饵蛋白pGBKT7-Pigm-1-CC^1-576与AD质粒没有自激活现象，毒性检测结果表明，诱饵蛋白对酵母细胞毒性较小或没有毒性；通过筛选酵母文库，获得124个可能与Pigm-1互作的蛋白，涉及乙烯合成、赤霉素合成、活性氧清除、酶代谢等相关蛋白，还有功能未知蛋白；利用Luc、Co-IP和酵母双杂交试验验证了Pigm-1-CC^1-576与OsbHLH148具有相互作用；进一步分析发现OsbHLH148受稻瘟病菌诱导表达；OsbHLH148在水稻6周龄的叶片中表达量最高。【结论】获得可能与Pigm-1互作的124个蛋白，其中OsbHLH148与Pigm-1-CC^1-576具有互作关系，推测OsbHLH148可能在Pigm-1介导的稻瘟病抗性中发挥作用。

利用基因编辑产生长片段缺失创制低谷蛋白水稻种质

靳亚茹, 陈斌, 王歆凯, 周田田, 李笑, 邓晶晶, 杨郁文, 郭冬姝, 张保龙

中国农业科学. 2025, 58(6): 1052-1064. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.002

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【目的】水稻（Oryza sativa L.）是世界上近一半人口的主要粮食作物，蛋白质是稻米的第二大营养物质。水稻种子中的贮藏蛋白主要包括谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白和清蛋白，其中，易被人体消化的谷蛋白含量最高。肾脏病患者需要严格控制蛋白质的摄入，普通稻米谷蛋白含量最高，会加重肾脏负担，加速病情进展。创制低谷蛋白水稻种质的方法，为培育适合肾病患者食用的功能性水稻品种提供新的遗传材料。【方法】以适合江苏地区栽培的常规粳稻品种苏秀867（SX867）为转基因受体材料，利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术删除水稻B亚家族谷蛋白编码基因GluB4和GluB5之间约3 500 bp片段。利用靶标位点侧翼序列对应的引物进行基因型鉴定，利用Cas9和潮霉素表达盒的序列特异性引物鉴定不含转基因元件的低谷蛋白水稻突变体。对纯合突变体的蛋白组分进行定性和定量分析，利用定量PCR检测水稻籽粒中部分谷蛋白编码基因的表达水平。在相同的栽培管理条件下，种植受体品种和纯合突变体，统计农艺性状和品质性状。【结果】成功获得GluB4和GluB5之间缺失3 448 bp的纯合突变体；在该突变体中，谷蛋白占总蛋白的比例显著下降，醇溶蛋白和球蛋白的比例显著上升，谷蛋白含量降低至受体品种的45.54%—49.75%，与目前市面上常用的LGC-1转育的低谷蛋白水稻品种相近；纯合突变株系B亚家族谷蛋白编码基因表达水平显著降低，基因表达水平变化趋势与LGC-1转育的品种一致；与其受体品种相比，纯合突变体的主要农艺性状指标除株高显著降低和粒长显著变长外，其他被测农艺性状和品质性状无显著变化。【结论】运用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，成功获得不含转基因元件的水稻谷蛋白含量显著降低的突变体，提供了一种简单快速地创制低谷蛋白水稻种质的方法。

基于转录组和WGCNA筛选小麦籽粒蛋白质累积相关调控基因

潘丽媛, 王永军, 李海军, 侯富, 李菁, 李丽丽, 孙苏阳

中国农业科学. 2025, 58(6): 1065-1082. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.003

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【目的】小麦作为重要的粮食作物，鉴定参与籽粒蛋白质合成的基因调控网络，并确定关键候选基因，为小麦品质育种和改良提供理论依据。【方法】以淮麦48的6个发育时期（花后5、10、15、20、25和30 d）的籽粒为研究材料，总结小麦籽粒蛋白质累积规律，利用WGCNA方法分析转录组数据和籽粒蛋白质含量表型数据，构建加权基因共表达网络，筛选关键枢纽转录因子（transcript factors，TFs）。【结果】小麦籽粒蛋白质含量积累过程表现为先减少后升高的趋势，并且在花后25 d达到最低值（12.16%），相邻发育时期的蛋白质含量差异显著。在相邻发育时期之间共鉴定到25 427个差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs）。通过聚类分析可分为5组（A—E），其中，B组的差异表达基因数量最多（10 906个），包含49个家族的1 022个转录因子，其中，NAC家族的TFs数量最多（107个）。通过WGCNA分析，发现5个与蛋白质含量显著相关的共表达模块。turquoise模块与蛋白质含量的正相关性最高（r=0.80，P=1×10^-4）。通过整合差异表达基因和加权基因共表达网络，在2个模块（turquoise和blue）中发现了6个正向调控的枢纽TFs，分别来自MIKC-MADS、TCP、TALE和CPP家族。进一步对淮麦48的蛋白质含量与不同时期的基因表达量进行相关性分析，发现其中5个枢纽TFs的表达量与蛋白质含量存在显著正相关性，并且TraesCS5B03G0740100和TraesCS7D03G0590500在穗和籽粒中特异性高表达。【结论】鉴定到与小麦蛋白质含量累积相关的重要模块turquoise和blue模块，筛选到6个枢纽TFs，并发现2个重要的枢纽基因表达量与蛋白质含量呈显著正相关，且在穗和籽粒组织中特异性高表达，可作为小麦籽粒蛋白质积累调控的候选基因。

彩色小麦花青素积累对花后高温胁迫的响应机理

唐宇, 雷毕欣, 王传伟, 严轩韬, 王浩, 郑杰, 张文静, 马尚宇, 黄正来, 樊永惠

中国农业科学. 2025, 58(6): 1083-1101. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.004

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【目的】在全球气候变暖背景下，探究彩色小麦花青素含量对灌浆中期高温胁迫响应的生理机理，为进一步应对气候变暖下功能性彩色小麦品种优质栽培提供理论依据。【方法】于2022—2024年在安徽省合肥市高新技术农业园进行，选用6个颜色不同的彩色小麦品种，于灌浆中期对其进行5 d的高温胁迫处理（T），以不增温为对照（CK）。【结果】花后高温胁迫处理下，彩色小麦的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、相对叶绿素含量（SPAD）、干物质分配量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶活性、花青素含量、花青素合成酶活性、查尔酮合成酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性均显著降低，6个品种彩色小麦产量减少9.10%—16.94%，千粒重显著降低7.84%—16.94%，花青素含量显著降低7.18%—14.17%。不同品种彩色小麦产量、光合强度、SPAD值、干物质分配量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶活性、花青素含量、花青素合成酶活性、查尔酮合成酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性大小为：秦白1号>秦绿3号>秦紫1号>新春36>秦黑2号>秦蓝1号，花青素含量大小为：秦黑2号>新春36>秦紫1号>秦绿3号>秦蓝1号>秦白1号。抗热型小麦品种秦白1号、秦绿3号、秦紫1号产量的下降幅度小于热感型小麦品种秦黑2号、新春36、秦蓝1号。花青素含量较高的彩色小麦品种秦黑2号、新春36、秦紫1号的光合强度、SPAD值、干物质分配量、可溶性糖含量、蔗糖合成酶活性、花青素含量、花青素合成酶活性、查尔酮合成酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性的下降幅度小于花青素含量较低的彩色小麦品种秦绿3号、秦蓝1号、秦白1号。相关性分析表明，各彩色小麦品种产量和籽粒千粒重、蔗糖含量、蔗糖合成酶活性、旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、SPAD值呈显著正相关关系，花青素含量与可溶性糖含量呈显著正相关关系，产量与花青素呈负相关关系，相关性不显著。花后高温胁迫处理后，与游离花青素结合的蔗糖分解量减少，籽粒中的花青素分解增加，为小麦的生长发育补充能量。【结论】花青素的抗氧化性有助于作物抵御外部胁迫，花后高温胁迫处理下，花青素含量较高的彩色小麦品种的各项指标的下降幅度低于花青素含量较低的彩色小麦品种，花青素含量与可溶性糖含量呈显著正相关关系。综上所述，花青素含量积累能响应高温胁迫，使可溶性糖含量降低幅度减小，增加彩色小麦的耐热性。

绿色高效生产模式下新疆棉花单产提升面临问题与途径分析

田立文, 娄善伟, 张鹏忠, 杜明伟, 罗宏海, 李杰, 帕尔哈提·买买提, 马腾飞, 张立祯

中国农业科学. 2025, 58(6): 1102-1115. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.005

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新疆棉花生产正由高生产资料投入向绿色、高效、轻简化转型，对新疆棉花绿色高效生产模式下存在的问题与优劣条件进行分析，进而了解新疆棉花生产现状，探寻生产中提升单产的方法与途径，为单产提升提出建议对策。本文从资源条件、机械化程度、管理水平等方面详细分析了近几年新疆棉花绿色高效生产现状，发现化肥利用率接近40%，膜下滴灌面积超过186万 hm²，农田当季地膜回收率达到80%，耕、种、收综合机械化率达到94.5%，自育品种全疆占有率达90%以上，棉农人均管理面积可达20 hm²，实现了资源高效利用、生产效率提高和管理的标准化及规范化。但也面临滴灌体系和技术跟不上现代农业发展需求，肥、药、膜投入量依旧过大，技术落实不到位且与区域需求匹配度差，棉农环境友好理念不足等问题。因此，既要保持绿色高效又要提升单产十分困难。建议通过改良滴灌系统，并改进技术模式提高水的利用效率，塑造优异群体以促进产量提升；优化肥、药、膜投入，合理施肥，防止农药滥用，加大残膜治理，以资源环境改善支撑产量提升；促进技术落实到位并与区域需求匹配，倡导绿色发展理念，通过改变管理措施及其观念来保障产量的可持续提升。新疆棉花高质量发展，要发挥区域特点和规模化优势，使生产更加专业化，在生产细节中完善、改进、融合创新技术，通过绿色高效植棉，促进新疆棉区经济和生态持续健康发展。

基于转录组测序的玉米瘤黑粉菌UM01240过表达菌株诱导玉米抗病性分析

邹晓威, 夏蕾, 朱晓敏, 孙辉, 周琦, 齐霁, 张亚封, 郑岩, 姜兆远

中国农业科学. 2025, 58(6): 1116-1130. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.006

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【目的】探究玉米瘤黑粉菌（Ustilago maydis）外分泌蛋白基因UM01240诱导玉米抗瘤黑粉病机制。【方法】将玉米瘤黑粉菌野生型菌株SG200、UM01240过表达菌株SG200-OE-UM01240及UM01240缺失菌株SG200ΔUM01240分别接种于高感瘤黑粉病玉米品种吉单209，接种样品分别命名为S1、S2及S3，7 d后统计供试菌株对玉米致病力差异。利用高通量RNA-Seq技术比较S2玉米叶片与S1、S3玉米叶片之间的差异表达基因，从植物-病原互作、黄酮类化合物生物合成、苯丙烷代谢及植物激素信号转导途径中筛选抗病相关的基因，并进行qRT-PCR验证。【结果】过表达菌株SG200-OE-UM01240相较SG200菌株致病力明显减弱，其对应S2玉米叶片病症最轻，而SG200ΔUM01240致病力较SG200菌株显著增强，其对应S3玉米叶片病症最重。S2玉米叶片相较S1、S3玉米叶片共表达差异基因1 613个，涉及植物-病原互作途径相关基因31个，主要为WRKY1、WRKY33、WRKY52、PR1及PIT5等蛋白基因；黄酮类化合物生物合成途径基因15个，主要为乔松素、柚皮素、木犀草素及二氢槲皮素等合成相关基因；苯丙烷代谢途径基因23个，主要为木质素、肉桂醛、对-香豆醛、松柏醛及芥子醛等合成相关基因；植物激素信号转导途径基因33个，主要为水杨酸、细胞分裂素、赤霉素及茉莉酸等合成相关基因。所选基因qRT-PCR分析结果与转录组数据相关性一致。【结论】外分泌蛋白基因UM01240在玉米瘤黑粉菌致病力中起着重要作用，其表达水平与玉米瘤黑粉菌的致病力负相关。UM01240可能通过调控植物-病原互作、类黄酮和苯丙素类化合物生物合成、植物激素信号转导等途径达到玉米瘤黑粉菌与玉米寄主平衡共生的目的。

球孢白僵菌与钾元素互作对番茄果实品质的影响

张亚封, 董伟进, 李启云, 路杨, 张正坤, 隋丽

中国农业科学. 2025, 58(6): 1131-1144. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.007

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【目的】探究球孢白僵菌（Beauveria bassiana）在番茄（Solanum lycopersicum）植株中定殖与钾元素的互作，并评估在不同钾肥施用量条件下，球孢白僵菌定殖对番茄果实品质产生的效应。【方法】采用盆栽实验，设置6个处理组，包括不同钾肥施用量下对照组和球孢白僵菌接种处理组，且钾肥的用量分别按照番茄田间施用量的0、50%与100%设置。球孢白僵菌接种后，通过PDA平板检测法评估其在番茄植株内的定殖率，明确钾元素对球孢白僵菌定殖植物的影响；检测不同时期、不同处理中土壤、叶片和果实中钾含量，明确白僵菌定殖对植物钾元素利用及植株生长的影响；通过分析果形指数、果皮硬度、保质期、可溶性糖和可滴定酸含量，明确球孢白僵菌与钾元素互作对番茄果实风味品质及货架期的影响；构建多元回归模型，分析二者互作与番茄品质的相关性。【结果】钾元素能够提高球孢白僵菌在番茄植株中的定殖率；在正常外源施钾条件下，球孢白僵菌的定殖率最高，达到90.00%；球孢白僵菌定殖显著促进番茄植株对钾元素的吸收和利用；在未施加额外钾肥的情况下，苗期土壤中的钾含量降低39.15%，果实中的钾含量提高1.83%；球孢白僵菌定殖能够显著促进番茄果实中可溶性糖及维生素C的积累，并有效降低可滴定酸的含量，从而优化了果实的糖酸比例，提升了整体风味品质；在施加正常量钾肥条件下，球孢白僵菌定殖使番茄果实的风味品质达到最佳状态，其中，果实可溶性糖含量提高1.02%，可滴定酸含量降低25.97%，果实糖酸比提高37.17%，果实保质期延长40.24%；钾元素与球孢白僵菌共同作用对可溶性糖含量影响程度最大。【结论】球孢白僵菌定殖能够通过调节番茄植株钾元素利用效率提升果实品质，并延长果实的保质期。此外，本研究构建的多元回归方程可有效预测、评估番茄的品质。

呼伦贝尔土壤有机碳时空变异特征及其影响因素

吴欣珈, 薛玮, 严翊丹, 聂莹莹, 叶立明, 徐丽君

中国农业科学. 2025, 58(6): 1145-1158. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.008

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【目的】分析中国呼伦贝尔土壤有机碳（SOC）含量的时空分布特征及其驱动因素，以期为土壤碳储量管理和生态系统服务提供科学依据。【方法】采用点对点采样调查方法，收集1980年（历史数据）和2022年的土壤有机碳实测数据，涉及农田、草原、森林和湿地4种土地利用类型。利用回归克里金方法，结合温度、降水、坡度、海拔和归一化植被指数（NDVI）等环境变量，对SOC含量及其变化进行空间预测。【结果】（1）1980年SOC含量受这5个因子显著影响（P<0.05），而2022年SOC含量主要受海拔、坡度、降水量和NDVI的显著影响，温度影响不显著（P=0.07）。两个时期的模型拟合精度分别为R²=0.60和R²=0.63，表明预测模型具有一定的可靠性。（2）空间预测数据显示，1980年呼伦贝尔SOC平均含量为40.29 g·kg^-1，而2022年降为31.75 g·kg^-1。两个时期土壤SOC含量在空间上的变化趋势相似，表现为中部地区含量较高，西部和东部地区含量较低。（3）不同土地利用方式下SOC含量的变化存在差异。近40年间，农田、草原、森林和湿地土壤的SOC含量分别下降了4.59 g·kg^-1（13.3%）、6.08 g·kg^-1（18.7%）、11.16 g·kg^-1（23.0%）和7.20 g·kg^-1（24.4%）。【结论】呼伦贝尔地区SOC含量的空间分布，1980年与2022年保持一致，且不同土地利用方式下的SOC含量均呈现下降趋势。土地利用方式的转变是影响SOC空间分布变化的关键因素。此外，环境变量对SOC变化的预测存在不确定性，未来的研究需考虑其动态变化特性。在呼伦贝尔地区，森林-草原过渡带和森林-农田过渡带具有碳汇潜力，而草原、中部高海拔森林区域和农田区域则可能是碳源区域。

基于RGB和纹理特征的土壤表层水盐信息反演方法

宋岩, 柴明堂, 李王成, 孙利英, 吾连恩·赛尔奴, 杜天择

中国农业科学. 2025, 58(6): 1159-1172. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.009

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【目的】盐渍土是全球性的生态环境问题。快速精准的监测表层土壤水分、盐分信息为土壤盐渍化的治理和改良提供支持。【方法】本研究在小尺度上，将高精度光学遥感和图像数字处理技术相结合，提出一种基于土壤表观色彩参数（RGB）和纹理特征值预测土壤含水量、含盐量的定量估算方法。首先利用介电常数和含水量、电导率和含盐量之间的关系标定了土壤多参数传感器。其次利用图像数字处理技术，提取土壤的3种色彩参数（RGB）和纹理特征，并通过相关性分析等方法分别确定相关性最大的变量，并构建RGB、纹理特征同土壤含水量、含盐量的最优拟合模型。最后利用传感器法验证反演方法的精准度。【结果】土壤含水量与RGB拟合的三元回归模型拟合效果最好，R²为0.97。土壤含盐量与RGB和纹理特征的拟合中，当含盐量≥6%时，含盐量与土壤的表观白色占比拟合的一元多项式模型拟合效果最好，R²为0.97；当含盐量<6%时，含盐量与纹理特征值中的自相关拟合效果最好，R²为0.93。经过对比计算标定后的多参数传感器法和本文提出的反演方法得到的土壤含水量和含盐量，发现两种方法测量的土壤含水量相对误差范围为0.27%—9.48%，土壤含盐量相对误差范围为0.07%—8.64%，且绝对误差均<1%。【结论】本研究为土壤表观水盐信息的反演提供了一种方案，为土壤表层的水盐的快速、准确的测定提供了理论依据和技术支撑。

基于代谢组和转录组解析多雨寡照对桃果皮着色和类黄酮积累的影响

孙萍, 朱文灿, 林贤锐, 吴嘉颀, 曹译文, 陈辰斐, 王轶, 朱建锡, 贾惠娟, 钱敏杰, 沈建生

中国农业科学. 2025, 58(6): 1173-1194. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.010

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【目的】桃的果皮色泽与果实的外观品质和经济价值紧密相关，花青苷是桃果皮着色的决定性色素物质。本研究基于代谢组和转录组联合分析，探究梅雨季节寡照多雨的环境条件对桃果皮类黄酮（花青苷、黄酮醇、原花青素）含量和类黄酮合成相关基因表达的影响，鉴定和挖掘桃类黄酮生物合成通路关键基因以及转录调控因子，为改善梅雨季节桃栽培措施、促进桃果皮着色以及进一步丰富桃类黄酮生物合成分子机制提供应用依据和理论基础。【方法】以桃品种‘中金蟠7-12号’为试材。模拟多雨环境栽培为T1试验组，模拟寡照多雨环境栽培为T2试验组以及避雨栽培（模仿正常栽培环境）为CK对照组。在不同时期（0D和24D），对不同处理的桃果实果皮样品进行代谢组测定以及转录组测序（RNA-Seq）分析。进一步通过KEGG富集通路以及加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定调节类黄酮化合物生物合成的关键候选基因。【结果】代谢组测定结果显示，矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、原花青素B1和槲皮素-3-O-葡萄糖苷分别为桃果皮中花青苷、原花青素和黄酮醇的主要成分。其中，矢车菊素-3-O-葡萄糖苷是桃果皮红色着色的决定性物质。T1和T2处理均抑制了桃果皮的花青苷含量，并且以T2处理的抑制效果更显著。通过RNA-Seq分析，共鉴定得到8 296个差异表达基因（DEG），其中24D-T1 vs 0D组间筛选得到的DEG数目最多，为6 879个。通过WGCNA，来自于绿松石、红色、绿黄色、棕色、蓝色和紫红色模块的基因被鉴定为参与调节桃果实果皮中类黄酮化合物生物合成的候选基因。KEGG富集分析显示，代谢途径是除了绿松石模块外，其他所有模块候选基因中被富集到最多的通路。基于WGCNA，鉴定确认了15个类黄酮生物合成通路相关结构基因，此外还鉴定得到了MYB、bHLH、ERF、bZIP以及C2H2等转录因子。【结论】梅雨季节的多雨寡照显著抑制了桃果皮中花青苷的积累以及桃果实果皮的转红，避雨栽培可以在雨季提高桃果实的外观品质和经济价值。此外，鉴定得到一些与类黄酮生物合成密切相关的关键结构基因和调控基因，可为梅雨季节改善桃果实着色提供理论指导。

基于跨物种转录组解析影响不定根发生的保守基因

谢露露, 李福, 张思远, 高建昌

中国农业科学. 2025, 58(6): 1195-1209. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.011

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【目的】不定根（adventitious root）有利于扩大根系和增强抗逆性，其诱导发生已广泛应用于作物的无性繁殖技术中。通过比较不同物种不定根发生的差异表达基因，分析其中的跨物种保守基因，为全面了解不定根发生的调控机制提供候选基因。【方法】基于公共数据库中矮牵牛、康乃馨、黄瓜、欧美杨、荞麦的不定根发生转录组，采用HISAT和Cufflinks转录组分析流程计算基因转录本丰度，使用DESeq2统计和筛选差异表达基因。将同源比对获得的每个物种差异表达基因（拟南芥最似同源基因），通过集合分析获得处于交集中的基因，进行AmiGO功能注释和富集分析。并使用qPCR对5个物种以外作物的不定根发生相关表达模式进行检验。【结果】共获得保守上调基因15个，参与胁迫响应、细胞分裂、过氧化物、甲羟戊酸等调控路径。下调的保守基因和路径则主要参与离子和化合物稳态调节功能。上调的保守基因随不定根发育进程呈现出两类表达模式（Ⅰ和Ⅱ），NRT3.1和WRKY75在诱导24 h之前，即不定根原基产生时达到峰值（Ⅰ类），而CYCB2;4和KNOLLE表达量在诱导后48—96 h，即不定根凸出表皮时逐渐升高并维持到伸长期（Ⅱ类）。在番茄、西瓜、玉米的不定根诱导发生过程中检验保守基因的表达水平，在试验的双子叶植物类作物番茄、西瓜中，保守基因的表达模式一致，在试验的单子叶类作物玉米中，序列相似性高的WRKY75、CYCB2;4、KNOLLE具有相似的表达模式，序列相似性低的NRT3.1则不同。【结论】在不同物种、不同组织、不同诱导条件下，不定根诱导发生都有赖于胁迫响应和细胞分裂等保守路径和基因的功能发挥。保守上调基因NRT3.1、WRKY75、CYCB2;4、KNOLLE可作为不定根发生的候选基因，在一些双子叶物种中进行深入分析。

细菌纤维素协同pH偏移处理对大豆分离蛋白凝胶特性与微观结构的影响

严孙辉, 罗程, 陈银基, 庄昕波

中国农业科学. 2025, 58(6): 1210-1222. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.012

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【目的】研究细菌纤维素协同pH偏移处理对大豆分离蛋白凝胶特性与微观结构的影响，阐述其影响机制，为不溶性多糖与蛋白分子间相互作用提供理论支撑。【方法】以不同比例细菌纤维素协同pH偏移处理制备大豆分离蛋白-细菌纤维素复合体系，研究pH偏移对大豆分离蛋白-细菌纤维素复合体系凝胶特性、流变特性和微观结构的影响。【结果】经过细菌纤维素协同pH偏移处理后，粒径分布结果显示复合体系在4 145 nm附近出现新的复合峰，复合体的粒径增大，且当细菌纤维素添加比例提高后，粒径增大至4 801 nm附近。经过细菌纤维素协同pH偏移处理的复合体系溶液的浊度显著增大，并随着细菌纤维素添加比例的提高而增大。细菌纤维素协同pH偏移处理组的表面疏水性显著提高（P<0.05）。凝胶外观结果图显示，单纯添加细菌纤维素的处理组和细菌纤维素协同pH偏移处理组经过热诱导形成的复合凝胶都呈现出表面光滑且具有良好回弹性。细菌纤维素协同pH偏移处理组（15﹕1）的凝胶强度和流变特性也得到显著提高（P<0.05），分别从21.49 g和0.93 Pa显著提高到129.16 g和556.2 Pa（P<0.05）。同时，在二级结构中，β-折叠结构的含量从39.58%显著提高至42.05%（P<0.05）。石蜡切片结果显示单纯添加的细菌纤维素仅物理填充于蛋白凝胶网络中，与大豆分离蛋白存在明显的界线；而经过细菌纤维素协同pH偏移处理的复合体系凝胶网络分布均匀。扫描电镜结果显示大豆分离蛋白对照组显现多孔结构并存在大量团状结构，单纯添加的细菌纤维素与大豆分离蛋白在复合体系中表现出各自大面积富集，而细菌纤维素协同pH偏移处理中丝状细菌纤维素上附着大豆分离蛋白，蛋白交联紧密。激光共聚焦结果显示大豆分离蛋白对照组中存在大量孔洞结构；单纯添加细菌纤维素并未使孔洞结构减少且微观结构呈现相分离的结构；经过pH偏移处理后大豆分离蛋白与细菌纤维素发生更加紧密的缠绕连接，复合凝胶体系的微观结构由相分离结构转变为相均匀结构，且孔洞结构减少。【结论】细菌纤维素协同pH偏移处理可以改善大豆分离蛋白的凝胶特性，同时促使相分离结构转变为相均匀结构，使复合凝胶体系的微观结构更加均匀致密。

整合肠道菌群与小分子代谢物分析调控肉鸡饲料转化率的影响因素

巨晓军, 章明, 刘一帆, 姬改革, 单艳菊, 屠云洁, 邹剑敏, 张海涛, 卞良永, 束婧婷

中国农业科学. 2025, 58(6): 1223-1238. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.013

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【目的】饲料转化效率（feed conversion rate，FCR）是畜禽生产中一个重要的经济性状指标，通过对肠道菌群与小分子代谢物的分析，探讨调控肉鸡FCR的影响因素。【方法】选择健康状况良好、同批次0日龄麻黄鸡雏鸡，自由采食和饮水，在57日龄时选择500只发育正常体重相近（（2 374.96±214.39）g）的公鸡转入测定舍，适应期3 d，60日龄正式测定，试验期18 d，根据自动喂料系统测定结果在上市日龄（78日龄）分别选取高饲料转化率（HF）和低饲料转化率（LF）各20只屠宰，分离肠道，测定肠道长度、形态，收取盲肠食糜，利用16S rRNA测序和全局精准非靶向代谢组学分析了肉鸡HF和LF盲肠微生物和小分子代谢物差异并进行关联分析。【结果】（1）与LF组相比，HF组的日增重显著降低（P<0.05），FCR显著升高（P<0.05），空肠长度显著降低（P<0.05），直肠长度显著升高（P<0.05），空肠绒毛高度/隐窝深度比显著降低（P<0.05）。（2）与LF组相比，HF组的Chao1、Shannon、Observed_species、Faith_pd指数显著降低（P<0.05），HF与LF组β多样性差异显著（P<0.05）。LF组LDA值大于3的差异属有：布劳特氏菌属_A、巴恩斯氏菌、马西利亚斯特科尔氏菌属、乳头杆属、光冈菌属、副鼠杆菌、UBA738。HF组LDA值大于3的差异属有：脱硫弧菌属、拟普雷沃氏菌属、肠单胞菌属。（3）筛选到32个差异代谢物，其中去氨酪氨酸、β-胡萝卜素、6-磷酸甘露糖等差异倍数较大。在这些差异代谢物中脂肪酰基、苯及取代衍生物比较多。（4）与FCR值显著相关的微生物（P<0.05）有：乳杆菌属、布劳特氏菌属_A、副鼠杆菌。与FCR值显著相关的代谢物（P<0.05）有：苯乙胺、β-胡萝卜素、抗生素 JI-20A、反式-肉桂酸甲酯、黄嘌呤核苷、3-甲氧基邻氨基苯甲酸酯、邻苯二甲酸、烟酰胺、γ-L-谷氨酰-D-丙氨酸、5-硝基-2-(3-苯丙胺)苯甲酸、对羟基苯丙酸、1-棕榈酰甘油磷脂酰胆碱、磷酸胆碱。代谢物γ-L-谷氨酰-D-丙氨酸与微生物布劳特氏菌属_A呈显著正相关，代谢物磷酸胆碱与微生物肠单胞菌属呈显著正相关。【结论】肉鸡FCR与肠道微生物及其代谢物相关，乳杆菌属、布劳特氏菌属A、巴恩斯氏菌、光冈菌属可能是影响饲料转化效率的重要微生物。去氨酪氨酸、β-胡萝卜素、黄嘌呤核苷、γ-L-谷氨酰-D-丙氨酸、磷酸胆碱是影响饲料转化效率的重要代谢物。肠道微生物可直接影响FCR，也可通过微生物代谢产物影响FCR，微生物-代谢物关联表明了影响FCR特定的作用途径。

脂质组与转录组联合揭示南阳牛不同肌肉组织脂质特征的差异表达模式

高岩浩, 王婷婷, 白卫卫, 杜兴杰, 刘贤, 秦本源, 付彤, 孙宇, 高腾云, 张天留

中国农业科学. 2025, 58(6): 1239-1258. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.014

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【目的】肌内脂质的组成与含量是影响风味和嫩度的重要因素，与牛肉品质紧密相关。通过比较南阳牛背最长肌与里脊组织脂质特征和基因表达模式，鉴定调控南阳牛不同肌肉组织脂质特征的潜在候选基因，为优质牛肉分子育种提供理论依据。【方法】选用生长环境和遗传背景相同的成年南阳牛背最长肌和里脊组织为试验材料，采用气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、液相色谱质谱联用（liquid chromatography mass spectrometry，LC-MS）与转录组测序技术（RNA sequencing，RNA-seq），构建肌肉组织的脂质图谱与基因表达谱，鉴定差异脂质分子（differential lipid molecules, DLMs）和差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs），进行功能富集分析及蛋白质互作网络分析（protein-protein interaction network, PPI）筛选潜在候选基因，并采用实时荧光定量PCR技术（real-time fluorescence quantitative PCR，RT-qPCR）进行表达水平验证。【结果】在肌肉组织间共检测到19种脂肪酸，其中C18:0、C14:1n5和C16:1n7的含量在组织间存在显著差异。共检测到2 106种脂质分子，其中磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine，PC）、甘油三酯（triacylglycerols，TG）和磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）为主要成分。通过差异分析在肌肉组织间共筛选到39种DLMs和3 424个DEGs，经受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）分析鉴定到13种DLMs（如：DG（16:0_18:1）、DG（18:0_18:1）、DG（18:0_18:2））可作为组织间的潜在脂质生物标志物。PPI和MCODE分析获得3个与脂质代谢密切相关的核心基因模块，通路富集分析显示，DEGs与DLMs共同参与肌醇磷酸代谢、甘油酯代谢和甘油磷脂代谢通路。整合分析鉴定到19个调控脂质特征差异的潜在候选基因，其中7个基因（PLCG2、SYNJ1、LPIN1、DGKZ、DGAT1、LPL和SELENOI）居于通路中的关键位置，对DLMs具有直接调控作用。RT-qPCR结果显示6个脂质候选基因的表达趋势与RNA-seq结果一致。【结论】在南阳牛背最长肌与里脊组织间鉴定到13种潜在脂质生物标志物，筛选到19个潜在候选基因参与脂质特征调控的关键代谢通路，为今后进一步探究南阳牛脂质差异形成的调控机制及优质牛肉分子育种提供理论基础。

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