当期目录

2025年 第58卷 第8期 刊出日期：2025-04-16

  

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

OsDREB1J调控水稻籽粒大小的功能研究

韦萍, 潘炬忠, 朱德平, 邵胜雪, 陈珊珊, 韦雅倩, 高维维

中国农业科学. 2025, 58(8):  1463-1478.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.001

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【目的】AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）超家族是一类对植物生长发育以及响应逆境胁迫起重要调节作用的转录因子，在植物中广泛存在，且成员众多。探究AP2/ERF家族基因在水稻籽粒大小调控中的功能，为水稻粒形改良提供重要的基因资源。【方法】通过同源重组法克隆OsDREB1J（LOC_Os08g43200），利用生物信息学、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）等技术对该基因的基本特性、组织表达特性及在激素下的表达模式等进行分析；利用酵母异源表达、水稻原生质体瞬时表达、烟草瞬时表达技术分析该基因的转录活性和亚细胞定位；利用遗传转化体系获得该基因的过表达和基因敲除水稻突变体，并运用表型分析技术对其粒型进行分析。【结果】亚细胞定位结果显示，OsDREB1J定位于细胞核。生物信息学分析结果显示，该基因序列全长为711 bp，编码236个氨基酸；OsDREB1J蛋白不具有跨膜结构域，相对分子质量为27.47 kDa，理论等电点为5.54，具有AP2/ERF家族特有的AP2保守结构域。启动子元件分析发现，该基因启动子的顺式作用元件包括与激素响应、光响应、逆境胁迫响应等相关的元件。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析结果显示，OsDREB1J在水稻不同组织中均有表达，无组织特异性，但在穗中的表达量最高；同时，在不同激素处理下，OsDREB1J的表达受不同程度的诱导或抑制。转录活性分析结果显示，OsDREB1J全长无转录自激活活性，但C端是转录自激活所必需的结构域。表型分析结果表明，osdreb1j突变体的粒长、长宽比、千粒重显著高于ZH11，OsDREB1J过表达转基因水稻则相反，改变OsDREB1J的表达不影响水稻籽粒的粒宽。表明OsDREB1J可能是通过调控籽粒细胞的长度而非细胞增殖和细胞扩展来影响籽粒大小的。【结论】OsDREB1J可能通过激素信号通路调控水稻籽粒大小。

棉花发根农杆菌转化体系的建立及生根优化

汪炜檬, 魏云晓, 唐云霓, 刘苗苗, 陈全家, 邓晓娟, 张锐

中国农业科学. 2025, 58(8):  1479-1493.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.002

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【背景】棉花是全球最主要的农作物之一，生物工程技术应用极大地提高了分子育种的效率，但棉花遗传转化目前存在受基因型限制、时间长和转化方法单一等问题。【目的】建立由发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的高效棉花遗传转化体系，丰富棉花遗传育种方法。【方法】以常用的棉花受体WC和R18为主要试验材料，利用mRUBY作为报告基因，通过诱导生根的激素组合和浓度的筛选优化、不同外植体和不同基因型棉花生根体系差异分析来对发根农杆菌介导的生根过程进行优化，在此基础上建立稳定的遗传转化体系，并将该体系应用于基因编辑。【结果】在生根培养基（RIM）中添加萘乙酸（naphthaleneacetic acid，NAA）和洛伐他汀（lovastatin）比单独添加NAA，或添加NAA+吲哚-3-丁酸（indole-3-butyric acid，IBA）、NAA+Lovastatin+IBA更易生根，进一步筛选出最适合诱导出毛状根的萘乙酸和洛伐他汀浓度均为2 mg·L^-1。子叶是最易诱导生根的外植体，WC子叶、子叶节和下胚轴单位材料的生根效率分别为398%、72%和39%，且子叶诱导生根时间最短（7 d），比子叶节至少短3 d，比下胚轴至少短8 d；R18最适合诱导生根的外植体也是子叶，但生根数量存在差异。基因型比较表明WC、R18、农大棉8号（NDM8）、新陆早61号（XLZ61）、Gb-1和Gb-2每片子叶在侵染后20 d的生根效率分别为398%、116%、199%、103%、57%和0，陆地棉的生根效率均在100%以上，海岛棉在100%以下，其中Gb-2在侵染后35 d才开始生根，陆地棉中常用的受体品种又表现出生根效率略高于生产品种的趋势。遗传转化的阳性率与生根率之间存在一定的差异，侵染后20 d NDM8、XLZ61、Gb-1和Gb-2的转化阳性率依次为59.8%、16.0%、38.5%和0。此外，以获得的阳性根作为后续试验的外植体，进行非胚性愈伤和胚性愈伤诱导，获得了转mRUBY植株，建立了完整的遗传转化体系，且发现植株颜色深浅和mRUBY表达量成正相关；同时获得了GhGI被编辑的棉花植株。【结论】优化了发根农杆菌介导的棉花生根过程，并建立了棉花遗传转化体系，同时成功将该体系应用于基因编辑，获得了转mRUBY和转GhGI的棉花植株。

中国粒用杂交高粱的绿色革命

陈冰嬬, 唐玉劼, 张丽霞, 周宇飞, 于淼, 石贵山, 王新鼎, 李扬, 高士杰, 陆晓春, 王鼐, 刁现民

中国农业科学. 2025, 58(8):  1494-1507.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.003

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高粱是全球干旱半干旱地区的重要粮食作物，对干旱半干旱地区的粮食安全、边际土地利用和膳食结构调整等具有重要意义。我国自1958年第一代粒用杂交高粱问世至今，为适应机械化收获、降低人工成本，培育的粒用杂交高粱株高经历了高秆、中秆、中矮秆及矮秆的变化过程，在近20年完成了中国粒用杂交高粱的绿色革命。本文总结了中国粒用高粱矮化育种发起的原因、历程与现状，展示出我国近60年高粱品种株高不断降低与产量不断提升的变化趋势。汇总了我国粒用高粱绿色革命过程中所创制的重要种质，通过亲缘关系分析得知我国恢复系矮源来自中国地方品种三尺三，不育系因利用国外种质Tx3197A、Tx3197B较多，其矮源可追溯至Tx3197B。综述了在高粱绿色革命中发挥重要作用的高粱矮化基因dw1、dw2和dw3的克隆、变异位点、矮化机理，以及前人在发掘新的株高QTL方面作出的贡献。高粱矮化机理不同于水稻、小麦的赤霉素（GA）调控系统。dw1通过调控油菜素内酯系统（BR）缩短节间的长度从而降低株高，dw2和dw3分别编码KIPK蛋白激酶和生长素外排转运蛋白（ABCB1），调节生长素（IAA）的运输，从而缩短节间的长度进而降低株高。dw1、dw2和dw3矮化基因在降低株高的同时对成熟期、穗长、穗粒重、叶面积等其他性状产生多效影响。利用分子标记和测序技术分析dw1、dw2和dw3矮化基因在骨干不育系、恢复系中的分布和应用情况，发现我国高粱恢复系中应用较多的矮化基因只有dw3，dw1、dw2与dw3所形成的dw1dw3、dw2dw3组合在不育系中应用较多。探讨了我国高粱绿色革命存在的问题及解决途径，期望为进一步提升中国粒用杂交高粱绿色革命进程，培育产量和抗逆性有重大突破的新种质、新品种提供指导。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

短期减施氮肥对华南地区早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响

刘劲松, 伍龙梅, 包晓哲, 刘志霞, 张彬, 杨陶陶

中国农业科学. 2025, 58(8):  1508-1520.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.004

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【目的】适当减少氮肥投入是水稻生产中可持续性的管理措施。研究减施氮肥对华南地区早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响，可为‘丝苗米’品种的优质丰产栽培和氮素管理提供理论依据。【方法】于2022—2023年在广东省农业科学院大丰试验基地开展了2年原位大田试验，以2个早晚兼用型‘丝苗米’品种（19香、南晶香占）为试验材料，采用双因素裂区试验设计，主区为减少20%氮肥施用量（RN）和常规氮肥施用量（CN）2个处理，裂区为水稻品种，比较分析减氮条件下早晚兼用型水稻产量和稻米品质的变化特征。【结果】与CN相比，RN条件下的早晚兼用型水稻晚季产量无影响，但显著降低早季产量，2年平均降幅为11.7%，早季产量的降低主要与其总颖花数的减少有关。RN对早季稻米精米率、垩白粒率和垩白度无影响，但显著降低早季整精米率，2年平均降低3.30%；RN对早季米饭硬度无影响，显著降低稻米中蛋白质含量、米饭黏性和食味值，平均降幅分别为0.61%、12.80%和2.80%，而显著提高稻米中直链淀粉含量，平均提高1.23%。RN对晚季稻米精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、直链淀粉和蛋白质含量、米饭硬度和黏性以及食味值均无显著影响。另外，RN条件下早季整精米率的降低可能与蛋白质含量下降有关，米饭黏性和食味值的降低与直链淀粉含量升高有关。【结论】短期减施氮肥降低早晚兼用型水稻早季产量、稻米加工品质和食味品质；但减施氮肥并不影响早季外观品质，晚季产量、加工品质、外观品质以及食味品质。因此，在早晚兼用型水稻生产中，早季应保障充足的氮素供应以维持水稻产量和品质；而在当前氮肥施用水平下，晚季减施20%氮肥仍可实现水稻稳产优质。

西北灌区青贮玉米产量及品质对减量灌水与有机无机肥配施的响应

韦文华, 李盼, 邵冠贵, 樊志龙, 胡发龙, 范虹, 何蔚, 柴强, 殷文, 赵连豪

中国农业科学. 2025, 58(8):  1521-1534.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.005

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【目的】针对西北干旱灌区青贮玉米生产中不合理的水肥施用导致产量不稳定及品质下降等问题，探讨减量灌水结合有机无机肥等氮配施对青贮玉米产量和品质的影响，为西北灌区青贮玉米的高产优质栽培技术筛选出适宜的水肥管理模式。【方法】于2021—2022年，在甘肃农业大学绿洲农业试验基地开展基于双因素裂区设计的大田试验研究。主区为2个灌水水平，分别为I1（常规灌水量减量20%，324 mm）、I2（常规灌水量，405 mm），采用滴灌方式灌溉；裂区为5个不同的施肥处理，分别是F1（全施化学氮肥）、F2（75%化学氮肥与25%有机肥混合施用）、F3（50%化学氮肥与50%有机肥混合施用）、F4（25%化学氮肥与75%有机肥混合施用）、F5（全施有机肥）。分析不同水肥管理模式对青贮玉米产量、籽粒品质及秸秆品质的影响，并采用因子分析对青贮玉米的产量和品质进行综合评价。【结果】单一减量灌水会造成青贮玉米产量和品质的降低，有机无机等氮肥配施有利于增强减量灌水条件下青贮玉米产量和品质协同提升的潜力，其中以减量20%灌水结合75%化学氮肥+25%有机肥配施（I1F2）优势突出。I1F2可显著提高青贮玉米鲜草和干草产量，与常规灌水结合全施化学氮肥（对照，I2F1）相比鲜草与干草产量分别提高9.9%与12.7%。同时，I1F2仍可保持青贮玉米较高的籽粒与秸秆品质。与I2F1相比，I1F2籽粒蛋白、脂肪含量分别提高17.4%、20.5%，必需氨基酸含量（苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸和甲硫氨酸含量）分别提高17.4%、13.9%、19.4%、17.9%、23.1%、30.0%、44.5%和22.0%。I1F2较I2F1秸秆粗蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量分别提高13.9%、19.1%和15.6%，中性洗涤纤维含量降低13.5%，进而相对饲用价值提高14.0%。通过因子分析发现，I1F2具有最高的综合适应性指数，有利于青贮玉米增产提质。【结论】减量20%灌水结合75%化学氮肥+25%有机氮肥是实现西北灌区青贮玉米产量和品质协同提升的最优水氮管理模式。

不同氮素形态对夏玉米产量和品质的影响

薛钰琦, 赵继玉, 孙旺胜, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺

中国农业科学. 2025, 58(8):  1535-1549.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.006

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【目的】研究不同氮素形态对夏玉米灌浆特性、籽粒品质及产量的影响，为夏玉米生产选择适宜氮肥种类、提高产量和籽粒品质提供科学依据。【方法】试验于2022-2023年在山东泰安进行。选用登海605（DH605）为试验材料，施氮量210 kg N·hm^-2，设置5个处理：酰胺态氮（尿素，UREA）；硝态氮（硝酸钙，NN）；铵态氮（氯化铵，AN）；硝态氮和铵态氮配施（1﹕1，HH）；酰胺态氮、硝态氮和铵态氮配施的尿素硝酸铵溶液（2﹕1﹕1，UAN）。通过测定夏玉米籽粒灌浆特性、籽粒品质特性和籽粒容重，探析不同氮素形态对夏玉米产量和品质的影响。【结果】与常规施用酰胺态氮UREA相比，NN的产量和籽粒品质均降低；AN的产量增加但籽粒品质降低；HH的产量显著提高且不影响籽粒品质；UAN可显著提高产量并改善籽粒品质。其中，2年产量均以3种氮素形态配施（UAN）最高，较UREA显著增加13.7%—16.3%；其次是AN和HH，较UREA产量分别显著增加5.2%—6.8%和7.3%—10.6%；NN的产量较UREA降低了5.4%—5.8%。与UREA相比，UAN的灌浆速率最大时的生长量（W_max）提高了6.3%—9.7%，籽粒灌浆活跃期（D）延长了7.7%—10.9%；AN和HH通过增加W_max，延长D，从而促进粒重积累以提高产量。NN的W_max、D、籽粒灌浆速率和脱水速率显著低于其他处理。粗蛋白含量以NN和AN较低，较UREA分别降低了20.6%—22.0%和15.2%—17.4%，NN粗脂肪含量显著高于其他处理，与UREA相比增加了23.6%—30.9%。与UREA相比，UAN可改善籽粒品质，总淀粉和支链淀粉含量较UREA分别提高了4.9%—5.2%和11.7%—14.4%，支链/直链淀粉值增加了39.0%—39.1%，直链淀粉含量降低了14.1%—16.8%；UAN的粗蛋白含量提高了11.7%—24.1%。UAN的籽粒容重显著高于其他处理。【结论】与常规施用酰胺态氮相比，硝态氮处理籽粒灌浆受到抑制，粒重减小，产量降低；铵态氮或多种氮素形态配施均可改善籽粒灌浆过程，增加籽粒重量，从而提高产量；与施用单一氮素形态相比，3种氮素形态配施可以实现产量和籽粒品质的协同提升。

植物保护

miR-6497-x在调控小菜蛾对真菌感染反应中的作用

李林, 张元珍, 鄢文英, 曾路, 庞锐, 许小霞, 金丰良

中国农业科学. 2025, 58(8):  1550-1563.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.007

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【背景】酚氧化酶（PO）激活系统在昆虫先天免疫中发挥着关键作用，特别是在病原体防御方面。该系统的核心组分是酚氧化酶原激活蛋白酶（PAP），它能够直接激活酚氧化酶原（proPO）。尽管这些组分在昆虫的PO激活系统中具有重要意义，但相关研究仍然较为有限。【目的】探究微小RNA（microRNA，miRNA）在小菜蛾（Plutella xylostella）免疫金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）侵染的酚氧化酶激活系统中的调控作用，为害虫防治提供新的靶点和途径。【方法】通过生物信息学方法筛选并鉴定miRNA及其靶向的mRNA。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术，检测miRNA、PAP2和PAP3在小菜蛾感染绿僵菌（1×10⁶ CFU/mL）后不同时间的转录水平。采用体外双荧光素酶系统测定miRNA对PAP2和PAP3的调控作用。将miRNA模拟物（mimic）或抑制物（inhibitor）注射到小菜蛾体内，12 h后感染绿僵菌，使用qRT-PCR检测PAP2和PAP3的表达水平，同时统计死亡数并测定PO活性。【结果】miR-6497-x、miR-8545-x、novel-m0313-3p和novel-m0592-5p靶向PAP3；novel-m0042-5p、pxy-miR-2756-3p和miR-9215-x靶向PAP2。qRT-PCR检测结果显示，在绿僵菌侵染后的24和48 h，miRNA与靶基因之间存在负调控关系。体外试验结果表明，miR-6497-x、novel-m0313-3p和novel-m0592-5p靶向PAP3，表现出负调控作用，而miR-9215-x靶向PAP2，表现出显著的负调控作用。活体注射miR-6497-x mimic后，在绿僵菌侵染的12—48 h，PAP3表达量显著下调，幼虫死亡率显著增加，PO活性显著减弱。相反，活体注射miR-6497-x抑制剂后，在绿僵菌侵染的12—48 h，PAP3表达量显著上调，幼虫死亡率显著降低，PO活性显著增强。然而，过表达或抑制miR-9215-x后，在绿僵菌侵染的12—48 h，PAP2表达量、幼虫死亡率和PO活性与对照组相比均无显著变化。【结论】筛选并鉴定了靶向PAP3的miR-6497-x。离体和活体试验证实，miR-6497-x对PAP3具有负调控作用，进而影响PO级联反应。这表明miR-6497-x在调控小菜蛾对金龟子绿僵菌感染的免疫防御中发挥了重要作用，为针对害虫免疫系统的生物防治策略提供了理论依据。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

基于RothC模型的东北旱地和稻田土壤有机碳动态变化模拟研究

张昊鑫, 于晟玥, 雷秋良, 杜新忠, 张继宗, 安妙颖, 樊秉乾, 罗加法, 刘宏斌

中国农业科学. 2025, 58(8):  1564-1578.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.008

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【目的】探究RothC在东北地区旱地和稻田土壤有机碳储量动态变化的适用性及不同模型校准方法对于模型模拟性能的影响。【方法】选取了一个典型的旱地和一个典型的稻田长期试验点，旱地试验来自中国科学院海伦农业生态试验站（2004—2015年），稻田试验来自八五〇农场的试验数据（2010—2017年）。每个试验点选取两个试验处理分别为仅施无机肥（NPK）和施无机肥+秸秆还田（NPKS）,用于模型模拟验证与性能评价。针对稻田土壤除采用RothC外，还选取了两个修正版本RothC_p和RothC_0.6用于适用性评价，选用3种不同模型校准方法分别为平衡法（M1）、参数优化法（M2）、传递函数法（M3），分析不同模型校准方法对于模型模拟性能的影响。选用归一化均方根误差（nRMSE）、平均差（MD）、一致性指数（d）作为模型评价指标。【结果】海伦站的有机碳输入量表现出明显的波动趋势，NPK、NPKS处理的年均碳投入量分别为1.71、3.52 t·hm^-2，八五〇农场的有机碳投入较为稳定，NPK、NPKS处理年均有机碳输入量分别为1.89、5.90 t·hm^-2。海伦站的模拟验证结果显示，采用不同模型校准方法进行模拟时其nRMSE均小于5%，d在0.60—0.74，说明不同模型校准方法下的模型性能均表现为优秀，RothC能够准确的模拟出旱地NPK、NPKS处理的SOC储量变化趋势。当采用M2方法时NPK、NPKS处理的nRMSE最小，分别为3.46%、3.09%。八五〇农场的模拟验证结果显示，RothC和RothC_p的MD范围为-1.47—-13.41，nRMSE范围为2.90%—26.48%，d值均小于0.1，说明这两个模型大幅度高估了SOC储量的增加，RothC和RothC_p不能够模拟出稻田SOC储量的变化趋势。RothC_0.6在NPK处理下，其MD范围为-0.08—0.44，nRMSE的范围为0.24%—0.85%，d值范围为0.31—0.76；而在NPKS处理下，MD范围为-5.71—-6.22，nRMSE范围为11.21%—12.12%，d值范围为0.12—0.13，说明RothC_0.6能够模拟出NPK处理下SOC储量的动态变化，但大幅高估了NPKS处理的SOC储量的变化。【结论】RothC和RothC_0.6分别适用于东北地区旱地和稻田秸秆不还田情况下SOC储量动态变化的研究，能够准确模拟出SOC储量的变化趋势；不同模型校准方法对于模型模拟性能有影响但均在可接受范围，而传递函数法（M3）计算过程简单、节省模型运行时间，且模型模拟性能较佳，因此本研究推荐优先使用传递函数法（M3）用于模型校准。

长期不同施肥对棕壤细菌群落结构和碳代谢功能的影响

白雨欣, 刘灵芝, 安婷婷, 李双异, 汪景宽

中国农业科学. 2025, 58(8):  1579-1590.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.009

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【目的】了解农田土壤细菌种群结构、关键物种以及细菌碳代谢功能与长期不同施肥土壤理化、生物学性质的关联性。【方法】基于细菌16S rRNA分子标记，采用扩增子测序技术，解析沈阳农业大学长期定位实验站29年连续实施不同施肥（不施肥，CK；单施化肥，N4；化肥减量配施有机肥，M2N2）后，土壤细菌群落结构、生态网络、潜在碳代谢功能与土壤理化生物学性质的关系。【结果】不同施肥处理导致土壤理化生物学性质以及细菌种群、多样性和潜在碳代谢基因丰度发生明显变化。与不施肥（CK）相比，长期单施化肥（N4）显著降低了土壤pH、细菌物种数量和群落多样性，化肥减量配施有机肥（M2N2）具有良好的维持作用。长期施肥（N4和M2N2）虽显著增加土壤呼吸作用，但明显降低0—20 cm土层土壤净氮矿化速率。其中，与N4处理相比，M2N2处理可明显提升土壤净氮矿化速率。土壤NH₄⁺-N含量、净氮矿化速率和pH是土壤细菌种群差异的重要影响因子。网络共现分析显示，Bradyrhizobium elkanii 和 beta proteobacterium WWH154是维持细菌生态网络稳定性的关键物种，其中，100株优势细菌物种全部与beta proteobacterium WWH154呈共现关系，54%的物种与Bradyrhizobium elkanii表现出共现关系。长期施肥（N4和M2N2）可增加两个关键物种的相对丰度，增幅61.9%—169.4%，M2N2处理的增幅更为明显。碳代谢基因功能预测发现，N4处理降低土壤细菌碳固定、氨基酰基转运RNA生物合成和氨基酸相关酶等碳代谢基因的丰度，M2N2处理则能较好地稳定碳代谢途径。【结论】长期施肥改变农田土壤理化和生物学性质，化肥减量配施有机肥（M2N2）通过富集关键物种，增加微生物网络复杂性来响应环境变化，维持土壤生态功能，进而提升作物产量。

秸秆与紫云英覆盖对土壤肥力及甘薯产量的影响

李绍兴, 宋稳锋, 魏泽煜, 周玉玲, 宋李霞, 任可, 马群, 王龙昌

中国农业科学. 2025, 58(8):  1591-1603.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.010

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【目的】探讨秸秆、绿肥覆盖还田对西南旱地土壤肥力及作物产量的影响，为合理高效、生态健康的保护性耕作措施提供依据。【方法】以西南地区“蚕豆/玉米/甘薯”旱三熟套作模式中的甘薯季为研究对象，设无覆盖（CK）、秸秆覆盖（S）、紫云英覆盖（M）、秸秆+紫云英覆盖（S+M）4个处理，研究其对土壤理化性质、微生物碳源代谢活性以及甘薯干物质积累和产量的影响。【结果】（1）较地表无覆盖（CK），秸秆覆盖（S）和紫云英覆盖（M）对甘薯季土壤理化性质、生物学特性具有一定的改善作用，其中以秸秆与紫云英（S+M）协同覆盖的效果最佳。（2）基于主成分分析的土壤肥力综合评价表明，S和M处理的土壤肥力均高于CK，其中S+M处理在根际与非根际土壤的综合得分均为最高。（3）S+M处理显著提高了甘薯各器官干物质量以及甘薯产量，S+M、S、M处理下甘薯产量相较于CK处理分别提高34.53%、14.60%、11.55%。【结论】在西南“旱三熟”区进行秸秆与紫云英覆盖，能有效改善土壤理化性质及生物学特性，提升土壤肥力，提高甘薯干物质量及产量。

园艺

辣椒MADS-box转录因子基因CaAGL61的耐热功能分析

王梦园, 魏倩睿, 李海艳, 杨巧敏, 宇军, 黄炜, 逯明辉

中国农业科学. 2025, 58(8):  1604-1616.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.011

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【目的】MADS-box转录因子是植物最大的转录因子家族之一，在植物生长发育和胁迫响应中均发挥重要功能。前期通过转录组数据获得一个辣椒热响应基因，该基因编码MADS-box转录因子家族成员CaAGL61（Agamous-like MADS-box protein AGL61）。在此基础上，进一步研究CaAGL61在辣椒耐热性调控中的功能，为深入了解辣椒耐热分子机制提供理论参考，为辣椒耐热性的遗传改良提供基因位点。【方法】通过SMART在线工具预测CaAGL61保守结构域，使用MEGA7构建辣椒和其他植物物种AGL61蛋白的系统发育树，利用实时荧光定量PCR技术探究CaAGL61在辣椒中的表达模式，运用烟草亚细胞定位技术和酵母双杂交自激活系统检测CaAGL61的转录因子特性，利用病毒诱导的基因沉默技术和基因瞬时过表达技术探究CaAGL61表达对辣椒耐热性的影响。【结果】CaAGL61编码179个氨基酸，包含一个MADS结构域，在系统进化方面高度保守。CaAGL61在辣椒花器官中的表达量最高、其次是茎和果实，根中的表达量最低；进一步分析发现CaAGL61的表达量随着花器官的成熟而增加，尤其在授粉坐果期的花药中表达量最高；45 ℃高温处理显著上调了CaAGL61的表达水平。亚细胞定位显示，CaAGL61定位于细胞核中；酵母转录激活分析表明，CaAGL61具有转录激活活性。CaAGL61沉默植株的耐热性显著增强，热胁迫处理后，与对照相比，CaAGL61沉默植株生长点萎蔫程度减轻，叶片相对电导率降低，丙二醛含量、死细胞和活性氧积累减少，而叶绿素含量升高。相反，CaAGL61瞬时过表达降低了辣椒的耐热性，与对照相比，表现为植株受热胁迫损伤程度更严重，叶片相对电导率升高，丙二醛含量、死细胞和活性氧积累增多，叶绿素含量下降。【结论】鉴定了一个辣椒热响应MADS-box转录因子基因CaAGL61，该基因通过加剧氧化胁迫而负调控辣椒耐热性。

菊花CmASMT的克隆及其在高温抗性中的作用

孟慧, 罗丙玉, 卢正宇, 王鹏, 康冬茹, 郑成淑, 王文莉

中国农业科学. 2025, 58(8):  1617-1626.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.012

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【背景】菊花是原产于我国的十大传统名花和世界四大切花之一，在世界各地广泛种植，适宜生长在气候温和凉爽的环境。夏季高温天气的持续出现，以及封闭或半封闭性设施环境栽培，严重影响了菊花的产量和品质。【目的】外源应用褪黑素有助于调节植物应对包括高温胁迫在内的各种逆境胁迫，N-乙酰-5-羟色胺甲基转移酶（ASMT）是褪黑素生物合成的限速酶。探究CmASMT的功能，研究CmASMT对高温胁迫下菊花生长的影响，探讨内源褪黑素的合成对菊花高温抗性的影响，为褪黑素调控植物高温抗性的分子机制及菊花分子育种奠定理论基础。【方法】以切花菊‘神马’为试验材料克隆得到褪黑素生物合成关键酶基因CmASMT，对其进行生物信息学分析、亚细胞定位和时空表达特性分析；利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术构建CmASMT沉默植株，从光合作用、膜系统的稳定性和抗氧化系统等角度分析CmASMT对菊花耐热性的影响。【结果】CmASMT的ORF全长为1 059 bp，编码352个氨基酸，属于O-甲基转移酶家族；CmASMT在菊花营养生长时期的根、茎、叶和芽中均有表达，且在根中表达量最高；高温、低温、水涝、盐和干旱胁迫均诱导CmASMT表达，且CmASMT对高温胁迫响应最为突出；CmASMT蛋白在细胞膜、细胞质和细胞核中均有表达。菊花CmASMT沉默植株内源褪黑素含量显著降低。高温胁迫下，CmASMT沉默植株表现出光合作用的抑制、膜系统稳定性的降低、氧化胁迫的加重、抗氧化酶活性的减弱，以及变性蛋白质的增加。CmASMT可能通过调节菊花植株内源褪黑素的合成，协同提高抗氧化酶活性，清除过量活性氧，减轻膜结构损伤和光合色素的降解，进而提高菊花的光合效率，从而增强菊花的高温抗性。【结论】CmASMT通过调控内源褪黑素的合成，在菊花应答高温胁迫的过程中起重要作用。

食品科学与工程

利用大孔吸附树脂与高速逆流色谱纯化脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷

陈龙云, 胡俊强, 何灿, 史建荣, 徐剑宏, 王刚

中国农业科学. 2025, 58(8):  1627-1637.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.013

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【目的】脱氧雪腐镰刀菌烯醇-3-葡萄糖苷（DON-3G）是粮食产品中最常见的隐蔽型真菌毒素，但高昂的底物价格限制了对其深入研究。开发联用大孔吸附树脂与高速逆流色谱（HSCCC）方法，以实现酶促转化产物中DON-3G的大量纯化。【方法】采用静态吸附试验筛选不同类型吸附树脂或离子交换树脂；利用单因素水平试验优化最佳吸附条件与洗脱条件并拟合吸附热力学模型；筛选合适的双相体系并采用HSCCC分离DON-3G纯物质；最终通过紫外吸收光谱与核磁共振波谱确证产物结构，通过高效液相色谱分析产物纯度。【结果】采用XAD-4大孔吸附树脂吸附反应体系中DON-3G，吸附容量达269.23 μg·g^-1；洗脱溶剂采用40%甲醇水溶液，可在5倍柱体积内洗脱DON-3G。采用正丁醇﹕三氟乙酸﹕水为1﹕0.01﹕1作为HSCCC双相体系，在流速1 mL·min^-1、转速1 000 r/min、柱温35 ℃、双向洗脱模式下可以实现底物DON与产物DON-3G的分离，DON-3G回收率79.7%，液相色谱分析表明产物纯度为97.46%。未反应DON可以通过反向洗脱回收。【结论】本方法可实现单批次100 mg以上的DON-3G分离纯化，为针对DON-3G的后续研究奠定了基础。

畜牧·兽医

SCD5通过TRIM15调控脂滴数量的机制研究

白文哲, 李继豪, 方钱海, 张帆, 胡睿祺, 陈洪波, 毕延震, 王锐

中国农业科学. 2025, 58(8):  1638-1649.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.014

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【背景】脂肪沉积对猪肉的风味、嫩度和色泽有着重要影响，硬脂酰辅酶A去饱和酶（stearoyl-CoA desaturase, SCD）在调控脂质代谢过程中发挥关键作用，其中家族成员硬脂酰辅酶A去饱和酶-5（stearoyl-CoA desaturase 5, SCD5）作为单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid, MUFA）限速酶，调控单不饱和脂肪酸组成与三酰基甘油（TAG）含量。然而SCD5在脂滴（Lipid droplet, LD）生物发生过程中具体影响尚不明确。三元基序蛋白家族成员15（Tripartite Motif Containing 15, TRIM15）通过调节TAG代谢影响脂滴生物发生，并且在SCD5缺失后其表达量显著下降，两者之间的调控关系及其在脂滴形成过程中的作用机制仍有待深入探讨。【目的】探究SCD5对脂滴生物发生的调控作用以及SCD5是否通过TRIM15介导脂滴的形成与积累，进一步揭示SCD5在脂质代谢中的作用机制，为猪肉品质性状的遗传改良提供理论支持。【方法】本研究通过猪肾细胞（porcine kidney-15, PK-15）系利用CRISPR/Cas9 技术构建PK-15 SCD5敲除细胞系，通过转染SCD5过表达载体构建PK-15 SCD5过表达细胞系，以及在小鼠成肌细胞（C2C12）中过表达SCD5。利用Bodipy染色流式细胞术分析脂滴含量；利用Bodipy染色、共聚焦成像和油红O染色观察脂滴数量，探究SCD5对脂滴生物发生过程的作用。随后对PK-15 SCD5缺失细胞进行RNA-seq测序发现TRIM15显著下调，通过RT-qPCR和Western blot验证TRIM15的表达量，并构建TRIM15过表达载体在PK-15 SCD5缺失细胞中过表达TRIM15，探讨SCD5和TRIM15在LD生物发生过程中的作用。【结果】Bodipy染色流式细胞术结果表明在PK-15 SCD5缺失细胞中脂滴含量显著降低，过表达SCD5显著增加脂滴含量；在C2C12中过表达SCD5结果相同。Bodipy染色共聚焦成像和油红O染色结果显示，SCD5缺失显著降低了PK-15细胞LD的数量而过表达SCD5后LD的数量显著增加；在C2C12细胞中异位表达SCD5则结果与之相同；对PK-15 SCD5缺失细胞进行RNA-seq测序后分析，GO和KEGG富集分析揭示SCD5与多细胞生物发育和脂质代谢途径相关，表明SCD5调控脂质代谢。通过对调控脂质代谢的基因进行分析发现TRIM15下调最为显著，这表明SCD5可能通过TRIM15调控脂质代谢。在PK-15 SCD5缺失细胞中过表达TRIM15，Bodipy染色流式细胞术以及Bodipy染色和油红O染色结果表明TRIM15增加了PK-15 SCD5缺失细胞的脂滴含量同时PK-15 SCD5缺失细胞中的LD数量显著增加。【结论】SCD5通过调控TRIM15的表达来介导LD生物发生进而调控LD的数量，调控脂肪沉积，这为猪肉品质改良提供了理论支持。

研究简报

基于红蓝光调控分析VvBES1-1参与‘红地球’葡萄花芽的分化

汤学燊, 党仕卓, 周娟, 李佳豪, 李梅花, 胡豪, 张亚红

中国农业科学. 2025, 58(8):  1650-1662.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.015

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【目的】BRI1-EMS-Suppressor 1（BES1）是油菜素内酯（BR）信号传导的重要转录因子，调节植物光形态建成，并参与光周期开花。研究红光和蓝光调控下BES1在‘红地球’葡萄花芽分化中的功能，为解析红光和蓝光介导的BR调控机制奠定基础，也为研究其他木本果树的开花调控提供参考。【方法】应用生物信息学分析VvBES1-1蛋白结构及序列比对。以‘红地球’葡萄花芽为试材，以温室自然光为对照（CK），设置红蓝4﹕1（R4B1）为光照处理，采集‘红地球’葡萄花芽，利用qPCR分析VvBES1-1在‘红地球’葡萄花芽分化过程中的时空表达模式和组织特异性。运用转化烟草方法进行亚细胞定位。通过双分子荧光互补（BiFC）试验探究VvBES1-1与其他蛋白的相互作用，以及运用酵母自激活活性测定评估VvBES1-1的转录激活能力。【结果】VvBES1-1具有BES1_N结构域，是一种BES1-S型蛋白，与毛果杨BES1亲缘关系最近，在‘红地球’葡萄各时期均有表达。在R4B1处理期间，与对照相比，VvBES1-1表达量显著降低。在花序次轴发育期，VvBES1-1表达量达到最高，此外，经10 mmol·L^-1EBR处理后，促进了‘红地球’葡萄花芽VvBES1-1的表达。酵母自激活试验表明，VvBES1-1具有自激活活性。亚细胞定位结果表明，VvBES1-1定位于细胞核。过表达VvBES1-1烟草延迟开花时间，促进茎的伸长，并增加了分生组织的数量。VvBES1-1的下调表达则整合了BR和光周期信号，促进了‘红地球’葡萄花芽的分化。在‘红地球’葡萄花芽分化过程中，VvBES1-1受红光和蓝光的显著调节，且在R4B1处理下，VvBES1-1的表达水平在10 mmol·L^-1的EBR处理6 h时达到最高。【结论】VvBES1-1在‘红地球’葡萄花芽分化中起重要作用。VvBES-1能够整合BR与光周期信号抑制葡萄花芽分化。而在红蓝光的影响下，能够有效下调VvBES-1的表达，达到促进葡萄花芽分化的目的。