中国农业科学

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1. 婚飞对中华蜜蜂性成熟处女蜂王sRNAs表达的影响

吴小波, 王子龙, 石元元, 张飞, 曾志将

2013, 46 (17): 3721-3728. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.17.022

摘要（1188）

PDF （530KB）（32370）

【目的】研究中华蜜蜂（Apis cerana cerana）性成熟处女蜂王在婚飞过程中sRNAs表达变化。【方法】以中华蜜蜂性成熟处女蜂王为试验材料，通过控制部分蜂王在一定区域飞行，并利用高通量测序的方法检测并分析中华蜜蜂性成熟处女蜂王飞行和未飞行之间的sRNAs表达差异。【结果】飞行蜂王和未飞行蜂王均含有丰富的sRNAs，主要分布在22 nt和27—29 nt，但各类sRNA在2种状态的蜂王中分布比例不同；2个文库共有总序列数占2个样品总序列数的92.79%，而且飞行蜂王中的sRNAs种类比未飞行蜂王多；与已知miRNA比对分析，发现飞行蜂王和未飞行蜂王有25个极显著差异表达miRNA，其中只有ame-miR-750在飞行蜂王中上调，其它24个极显著差异表达miRNA在飞行蜂王中下调；有19个差异表达miRNA所对应的11个靶基因在飞行蜂王和未飞行蜂王之间存在表达差异。【结论】中华蜜蜂性成熟处女蜂王在婚飞过程中，体内大量sRNAs表达发生了变化，可能为性成熟处女蜂王正常交配起着重要的生理调节作用。

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2. 水稻生产目标产量确定的理论与方法探讨

邹应斌，夏冰，蒋鹏，谢小兵，黄敏

2015, 48 (20): 4021-4032. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.004

摘要（1091）

HTML （84）

PDF （625KB）（26524）

【目的】分析探讨水稻生产目标产量确定的理论与方法。【方法】根据2012—2013年在海南澄迈、广东怀集、广西宾阳、湖南长沙和贵州兴义5个地点进行的不同施氮量（不施氮；中氮：161—176 kg·hm^-2；高氮：225 kg·hm^-2）、不同品种（杂交稻品种两优培九、Y两优1号和常规稻品种黄华占、玉香油占）大田试验的结果，结合国内外相关文献报道进行分析探讨。【结果】大田试验表明，即使同一基因型水稻品种的产量也存在显著或极显著地点间差异。在施氮条件下（中氮和高氮），各试验地点的平均产量以兴义点最高（两优培九：13.20—13.54 t·hm^-2，Y两优1号：13.50—13.78 t·hm^-2，黄华占：11.26—11.42 t·hm^-2，玉香油占：11.32—11.45 t·hm^-2），其次为长沙、澄迈、宾阳，而怀集点最低（两优培九：6.66—6.71 t·hm^-2，Y两优1号：6.96—7.20 t·hm^-2，黄华占：6.96—7.11 t·hm^-2，玉香油占：7.35—6.86 t·hm^-2）。同样，各试验地点的平均基础地力产量（不施氮处理）也是以兴义点最高（10.52 t·hm^-2），其次为长沙、澄迈、宾阳，怀集点最低（4.53 t·hm^-2）。水稻施肥产量（Y_F）极显著地依赖于基础地力产量（Y_S），中氮和高氮条件下的回归方程分别为Y_F﹦0.814Y_S＋3.337（R²﹦0.824）和Y_F﹦0.864Y_S＋3.094（R²﹦0.839），5个地点和4个品种基础地力产量贡献率（基础地力产量占施肥产量的百分率）平均为64.8%—85.5%和72.7%—79.3%。对国内外相关文献中数据（n= 315）进行分析也显示，水稻施肥产量与基础地力产量呈显著正相关关系（Y_F﹦1.031Y_S+2.421，R²＝0.523），基础地力产量贡献率平均达到67.7%。此外，研究结果还显示，施肥增产量与基础地力产量贡献率呈极显著的负相关关系；水稻产量与植株氮素吸收量和施氮量呈显著或极显著的二次曲线关系。【结论】水稻目标产量的制定应因地而异，即“因地定产”。基础地力产量是土壤肥力和气候生产力的综合反映，可作为水稻生产目标产量确定的依据，通过基于基础地力产量的回归方程来确定水稻高产栽培的目标产量。培肥土壤地力是实现水稻目标产量栽培的重要举措。

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3. 从生物化学的角度探讨远缘杂交的理论

周光宇

1978, 11 (02): 16-20 . DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.1978-11-02-16-20

摘要（1200）

PDF （300KB）（22256）

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4. 苹果WRKY基因家族生物信息学及表达分析

谷彦冰，冀志蕊，迟福梅，乔壮，徐成楠，张俊祥，董庆龙，周宗山

2015, 48 (16): 3221-3238. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.16.012

摘要（1300）

HTML （66）

PDF （15602KB）（21143）

【目的】鉴定苹果（Malus domesticaBorkh.）基因组上132个WRKY基因，为研究苹果WRKY转录因子在非生物和生物胁迫以及生长和发育过程中的调控作用奠定相关理论基础，也为进一步分析苹果WRKY基因提供信息。【方法】利用HMMER 3.0软件，通过WRKY保守域全蛋白序列PF03106用于鉴定苹果WRKY基因。采用WebLogo 3、DNAMAN 5.0、MapInspect、MEME和MEGA5.1等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术检测苹果WRKY基因的组织表达情况。【结果】鉴定得到132个苹果WRKY基因。分组鉴定和进化树分析结果显示，苹果WRKY蛋白分为I、II和III类型，I组共有24个成员可进一步分为I-C和I-N亚组，其锌指结构是C₂H₂类型（CX₄CX_22-23HXH）。II组含有1个WRKY区域共有79个成员，可进一步分为II-a、II-b、II-c、II-d和II-e亚组，分别有8、12、31、14和14个成员，其锌指结构为C₂H₂类型（CX_4-5CX₂₃HXH）。III组共有29个成员，其锌指结构为C₂HC类型（CX₇CX_23-24HXC）；WRKY结构域分析显示，其高度保守，绝大多数都含有WRKYGQK七肽和锌指结构；染色体定位分析显示，苹果WRKY分布于苹果17条染色体中，呈不均匀分布。染色体1和9上分布最多，为13个；其次是染色体12，分布12个；染色体2、5和14分布最少，为4个；基因结构分析表明，MdWRKY基因家族多数由2—5个外显子组成，基因结构进化高度保守；保守元件分析表明，MdWRKY基因家族包含10个保守元件：元件1—6为WRKY盒；元件7—10为未知盒。MdWRKY基因家族都包含有WRKY盒，I组中含有2个WRKY盒，II-a和II-b亚组中含有未知元件8，III组中含有未知元件7和9。半定量结果显示，12个MdWRKY均在根、茎、叶、花和果中表达，且呈现出多种相对表达模式。【结论】苹果WRKY基因家族结构高度保守，可能参与调控苹果生长和发育等过程。

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5. 大豆转录因子基因GmMYB111的克隆及功能分析

许玲，卫培培，张大勇，徐照龙，何晓兰，黄益洪，马鸿翔，邵宏波

2015, 48 (15): 3079-3089. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.15.019

摘要（829）

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PDF （3179KB）（19721）

【目的】克隆大豆MYB转录因子基因，进行序列分析和表达模式分析，并对其功能进行鉴定。【方法】通过对盐胁迫相关的数字表达谱（DGEP）数据分析，获得一个MYB转录因子GmMYB111；以盐胁迫处理的cDNA为模板，利用RT-PCR法分离克隆MYB基因cDNA编码序列；根据GmMYB111蛋白序列进行同源性搜索，得到与GmMYB111蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列；使用 MEGA5.05对GmMYB111蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树；利用实时荧光定量PCR方法检测目的基因在大豆中受非生物胁迫诱导表达情况及组织特异性表达情况；利用拟南芥原生质体转化体系分析GmMYB111的亚细胞定位情况；通过酵母杂交系统检测其转录激活活性以及体外结合活性。【结果】根据前期江苏省农业科学院农业生物技术研究所盐土农业研究室盐胁迫相关的数字表达谱（DGEP）数据获得盐胁迫响应显著上调（27倍）的GmMYB111，利用RT-PCR方法从栽培大豆根组织中克隆该基因片段，序列比对发现其与已公布的Williams82基因组数据库序列一致，生物信息学分析表明，其编码的氨基酸序列具有MYB类转录因子的共同特征，其N端具有R2、R3两个MYB结构域，同时其C-端还存在一个富含酸性氨基酸的转录激活区；系统进化树分析表明，该基因编码的蛋白与GmMYB76、GmMYB12a以及苜蓿MtMYB61的亲缘关系最近； GmMYB111在大豆中的表达受高盐、干旱、冷害和ABA诱导表达，实时荧光定量PCR检测结果显示，在高盐和冷害胁迫下，GmMYB111呈上调表达，在干旱胁迫诱导后呈先上调后下调的表达模式，在ABA诱导下其表达量呈现波动式上调和下调表达；时空表达分析表明，GmMYB111为组成型表达，在大豆幼苗期和成熟期的表达量相对较强，成熟期的表达量相对较低，从不同组织来看，GmMYB111在茎、叶和花中表达量最高，在根中表达量相对较低，在豆荚中不表达；亚细胞定位结果显示GmMYB111定位于细胞核中，为典型的转录因子；酵母杂交系统检测表明，GmMYB111具有转录激活功能，并且能够与顺式作用元件TAACTG基序相结合。【结论】GmMYB111为典型的R2R3-MYB转录因子基因，具有转录激活活性及DNA结合活性，在大豆中的表达可能与大豆的非生物胁迫和ABA信号转导途径有关，推测其可能通过调节下游基因的表达来调控大豆对非生物胁迫的应答。

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6. 不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量的影响

姚宁，宋利兵，刘健，冯浩，吴淑芳，何建强

2015, 48 (12): 2379-2389. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.011

摘要（962）

HTML （92）

PDF （544KB）（19450）

【目的】为了探究不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量形成的影响，通过2012—2013和2013—2014两个生长季在遮雨棚人工控水试验，对比分析不同分段受旱条件下冬小麦的株高、叶面积指数、生物量、物候期和产量等生理生态指标的动态变化过程。【方法】试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段，每相邻两个生长阶段连续受旱，形成4个不同的受旱时段水平（D1—D4），根据小麦生育期的需水量，设置灌水定额分别为40和80 mm两个水平（I1和I2），共形成8个处理，每处理3次重复，在遮雨棚内采用裂区试验布置，此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。【结果】在冬小麦营养生长阶段进行连续水分胁迫时，明显影响小麦的正常生长发育，越冬期和返青期受旱时冬小麦的株高和叶面积指数都最小，但是拔节后受旱对小麦植株生长影响不明显，且拔节期后冬小麦株高和叶面指数的平均生长速率均为拔节前的10倍；拔节期前各处理小麦的生物量都没有明显的差异，但是拔节后各处理差异明显，越冬期和返青期受旱处理的生物量明显低于其他各处理，并且后期复水也不能弥补生物量的严重损失；干旱胁迫能缩短冬小麦的生育期，在同一灌溉水平下，受旱阶段D1、D2、D3、D4的抽穗期和开花期比对照处理延迟1-3 d，且受旱时期越早、胁迫程度越大，则生育期越提前，成熟期最多可提前5 d；相同灌溉水平下，若抽穗和灌浆期受旱（即越冬、返青、拔节期灌水）可获得较高的有效穗数和穗粒数，但千粒重较低；而抽穗和灌浆期灌水，可以提高冬小麦千粒重，但穗数和穗粒数较低；在I1和I2水平下，越冬期和返青期受旱处理的产量最低，仅为对照处理产量的42%左右，但I1水平下拔节期和抽穗期受旱的处理产量最高，约为对照处理的63%，I2水平下返青期和拔节期受旱的处理产量最高，约为对照处理的75%。【结论】灌水定额和受旱阶段具有明显的交互作用，返青期和灌浆期为旱区冬小麦田间水分管理的关键时期，生产中需加强这两个生长阶段的田间水分管理以确保高产。

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7. 砂姜黑土小麦根系性状与冠层光合对不同灌水方式的响应

张向前，曹承富，乔玉强，李玮，陈欢

2015, 48 (8): 1506-1517. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.08.05

摘要（633）

HTML （31）

PDF （396KB）（19232）

【目的】明确小麦前期不同灌水方式对中后期根系性状、冠层光合及产量影响的潜在机理，揭示小麦根系性状与冠层光合间的关系。【方法】在人工玻璃防雨蓬下，设置以下10种灌水处理CK（生育前期水分充足）、W1_20d（苗后20 d灌水50 mm）、W2_40d（苗后40 d灌水50 mm）、W3_60d（苗后60 d灌水50 mm）、W4_80d（苗后80 d灌水50 mm）、W5_100d（苗后100 d灌水50 mm）、W6_120d（苗后120 d灌水50 mm）、W7_20d+60d（苗后20 d灌水25 mm+苗后60 d灌水25 mm）、W8_40d+80d（苗后40 d灌水25 mm + 苗后80 d灌水25 mm）和W9_60d+100d（苗后60 d灌水25 mm + 苗后100 d灌水25 mm）。研究前期不同灌水方式对小麦中后期根系性状、冠层单叶面积、叶绿素密度、光合速率、光合有效辐射、叶绿素荧光参数和产量的影响。【结果】小麦生育前期适当延迟灌水日期有利于增加总根长、总表面积、总体积、平均直径、总根尖数和总分叉数，其中W5_100d与CK间的差异不显著，但两者显著高于W1_20d和W6_120d。CK孕穗期和开花期的倒1、倒2和倒3叶的单叶面积最大，但与W5_100d差异不显著，且总灌水量相同下灌水次数对冠层单叶面积的影响不显著。生育前期灌1水下冠层叶绿素密度随灌水日期的推迟呈先增加后下降的趋势，并以W5_100d最高，W1_20d最低。W5_100d孕穗期、开花期和灌浆中期的冠层光合速率显著高于CK，分别增加了7.5%、8.9% 和 8.9%，但冠层光合速率受灌水次数影响不明显。灌1水下，W5_100d孕穗期、开花期和灌浆中期的冠层光合有效辐射最高，分别比W1_20d和W6_120d显著增加了18.7%、9.7%、11.0% 和5.7%、4.9%、4.3%。W5_100d孕穗期和开花期的叶绿素荧光参数F_o、F_m、F_v/F_m、Φ_psII和ETR值最高，灌水次数对叶绿素荧光参数的影响不显著。W5_100d的产量和收获指数与CK差异不显著，两指标分别比W1_20d和W6_120d显著增加了15.4%、22.1% 和3.2%、9.2%。【结论】生育前期过早和过晚灌水对小麦中后期根系生长、冠层光能利用及产量形成不利，适当延长前期灌水日期可获得优于或相当于小麦生育前期水分充足处理的根系性状、冠层光合及产量，灌水次数在灌水量相同下的效果不明显。

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8. 稻茬小麦不同氮效率群体花后物质生产与衰老特性差异分析

丁锦峰，成亚梅，黄正金，李春燕，郭文善，朱新开

2015, 48 (6): 1063-1073. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.03

摘要（579）

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PDF （492KB）（18445）

【目的】探讨稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体花后衰老特征。【方法】2010—2012年，在稻麦两熟制条件下，以扬麦20为材料，采用三因素裂区设计，以施氮量（纯N）为主区，设210.0 kg·hm^-2、262.5 kg·hm^-2两个水平；以施氮比例为副区，设基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥﹕穗肥分别为3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2两个水平；以穗肥追氮时期为裂区，设剑叶露尖、孕穗期、抽穗期和开花期四个水平。通过试验构建不同氮肥利用率（NUR）群体，研究其产量、物质生产、氮素吸收及花后剑叶衰老特性的变化特征。【结果】不同群体NUR变幅在31.18%—72.23%，NUR≥60%群体（氮高效群体）籽粒产量8 500 kg·hm^-2以上，比NUR40%—60%群体（氮中效群体）和NUR≤40%群体（氮低效群体）籽粒产量分别高6.84%和21.36%，群体间差异均达显著水平。NUR与籽粒产量呈极显著线性正相关。不同群体间花前干物质积累量和氮素积累量差异未达显著水平。但随NUR增高，花后及总的干物质积累量、开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量增加，NUR≥60%群体花后和总的干物质积累量分别达6 000和17 500 kg·hm^-2以上，开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量分别达1.50%和215 kg·hm^-2以上。此外，随NUR的提高，花后群体光合面积衰减逐渐减缓，净同化率逐渐增加；植株花后剑叶光合能力和抗衰老能力逐步增强，在籽粒灌浆后期表现更为明显，促进了花后光合物质生产。NUR≥60%群体花后叶面积衰减率、光合势和净同化率分别在0.14 LAI·d^-1、105×10⁴ m²·d·hm^-2和9.50 g·m^-2·d^-1左右。综合两年结果，在氮肥适当后移（3﹕1﹕3﹕3）条件下，穗肥适当早施（剑叶露尖、孕穗期），产量及氮肥利用率较高；高施氮量（262.5 kg·hm^-2）的增产效果不明显，且氮肥利用效率较低。在施氮量210.0 kg·hm^-2、氮肥运筹3﹕1﹕3﹕3、剑叶露尖追氮处理下两年产量均高于9 000 kg·hm^-2，氮肥利用率为各处理最高。【结论】稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体在生育中后期具有较高植株氮素营养水平，氮素吸收与积累增加，有利于促进氮素向籽粒的运转；有利于延缓花后光合面积衰减及叶片衰老、增强光合物质生产能力，实现氮肥利用率与籽粒产量的同步提升。

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9. 不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征

王小纯，王晓航，熊淑萍，马新明，丁世杰，吴克远，郭建彪

2015, 48 (13): 2569-2579. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.009

摘要（871）

HTML （30）

PDF （532KB）（18109）

【目的】明确不同氮肥生理利用率小麦品种的氮代谢差异，为小麦高产及合理施肥提供理论依据，实现小麦节氮增产。【方法】采用大田试验方法，从16个小麦品种中筛选出氮素利用效率差异显著的低氮高效型小麦品种漯麦18、豫麦49-198和低氮低效型品种西农509、豫农202。然后进一步分析两类品种在N0（CK），N120（120 kg·hm^-2）和N225（225 kg·hm^-2）3个供氮水平下各小麦品种的产量、叶片GS活性、可溶性蛋白、游离氨基酸、NO₃^-及全氮含量等氮代谢指标的差异。【结果】不同供氮水平下，氮肥生理利用率、产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量等均表现为低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198显著高于低氮低效品种西农509、豫农202。增加供氮量，两类品种的产量、地上部及籽粒氮素积累量和叶片GS活性等氮代谢同化物指标均增加，而氮肥生理利用率降低。但两类品种对供氮水平响应不同，与N0相比，增加供氮量，低氮低效品种西农509、豫农202地上部及籽粒氮积累量、叶片的GS活性、硝态氮含量、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、全氮含量的增幅均高于低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198，但是，产量的增幅却显著低于低氮高效品种；氮肥生理利用率的降幅则以低氮高效品种显著高于低氮低效品种。【结论】低氮高效品种漯麦18、豫麦49-198相对于低氮低效品种西农509、豫农202具有更高的产量及氮素利用效率是因为其具有较高的GS活性，从而促进了植株对氮素的吸收与同化，使整个氮代谢过程利用效率提高，获得更高产量。低氮高效品种耐低氮能力较强，增产潜力较大；低氮低效品种对氮肥反应较为敏感，但是其氮素分配利用能力较低。

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10. 气温变化背景下中国黄淮旱地冬小麦农艺性状的变化特征 ——以山西临汾为例

刘新月，裴磊，卫云宗，张正斌，高辉明，徐萍

2015, 48 (10): 1942-1954. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.007

摘要（649）

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PDF （507KB）（16695）

【目的】作物品种选育是在气候变化背景下的自然选择和人工选择的结果。黄淮麦区是中国最大的麦区，在保障中国小麦生产和粮食安全中有重要作用。研究过去30年黄淮旱地冬小麦品种农艺性状和气温要素变化规律，为旱地小麦育种适应未来气候变化提供理论依据和技术支撑。【方法】利用近30年来国家黄淮旱地冬小麦区域试验典型代表临汾点的对照品种农艺性状及该市的气温资料，研究对照品种农艺性状、生育期平均气温和≥0℃积温的变化规律，并进行农艺性状和气象要素的相关、多元回归和通径分析。【结果】小麦生育期的平均气温、≥0℃积温、最低和最高温度在逐年呈缓慢增加。小麦生育期平均气温平均每年上升0.05℃，≥0℃积温平均每年上升21.9℃，且二者呈正相关关系。≥0℃积温变化更能深入反映小麦生育期的温度变化情况。小麦生育期最高气温平均每年上升0.02℃、最低气温平均每年上升0.16℃。播种至越冬前的平均气温和≥0℃积温增加最多，营养生长阶段平均气温和≥0℃积温增加明显，生殖生长阶段平均气温增加较少且≥0℃积温有下降趋势。随着气候变暖，分蘖多的强冬性品种逐渐被分蘖适中的冬性和弱冬性品种替代。1986—1996年对照品种农艺性状变化幅度不大，1997—2007年期间变化较大，2007—2014年变化幅度最大；这和小麦生育期平均气温变化趋势基本相同。黄淮旱地对照品种千粒重和穗粒数逐年缓慢上升，分别每年平均增加1.57%和3.39%。有效穗数和产量及株高缓慢下降，分别每年平均下降0.16%和1.29%。产量与株高（0.684^**）、有效穗（0.531^**）和千粒重（0.541^**）均极显著正相关。株高、起身至拔节期≥0℃积温和平均气温是决定小麦产量的3个主要因子，分别决定了小麦产量的46.73%、26.17和3.26%的变异。在黄淮旱地小麦适应气候变化中，起身至拔节期≥0℃积温和株高对产量贡献较大且为正效应；起身至拔节期平均气温为负效应。【结论】气候变暖对黄淮旱地冬小麦农艺性状变化趋势有较强的影响，选育株高和有效穗数适中、穗粒数较多、千粒重较大的中高产抗旱品种是黄淮旱地小麦适应未来气候变化的育种改良方向。

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11. 基于近红外光谱的纽荷尔脐橙产地识别研究

廖秋红，何绍兰，谢让金，钱春，胡德玉，吕强，易时来，郑永强，邓烈

2015, 48 (20): 4111-4119. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.012

摘要（642）

HTML （35）

PDF （930KB）（16042）

【目的】中国柑橘产区分布广、生态类型复杂，不同产地纽荷尔脐橙果实品质和市场效应具有较大差异。研究基于近红外光谱技术的柑橘产地识别技术，利于不同柑橘产地果品的识别和鉴伪。【方法】从中国南方17个纽荷尔脐橙主要产地选择代表性成年果园，分别采摘成熟鲜果样品100个。利用SupNIR-1500近红外分析仪采集脐橙果实赤道部、肩部表面以及果汁滤液的近红外反射光谱，光谱波长范围为1 000—2 499 nm。采用主成分分析法对原始光谱数据进行预处理，提取近红外光谱的特征信息以降低数据集维度以及噪声。研究人工神经网络理论，构建由一个输入层、一个具有非线性激励函数的隐藏层和一个输出层组成的典型的3层人工神经网络识别模型。研究由径向基函数作为核函数、以光谱主成分作为输入的支持向量机模型，构建由126个分类器组成的一对一扩展支持向量机模型。研究遗传算法优异的自然选择特性，利用遗传算法从光谱主成分中选择出最优的特征基因子集作为支持向量机的输入，构建遗传算法-支持向量机模型。利用3种模型分别对果汁滤液的近红外反射光谱数据进行分类，从而实现产地识别测试，并根据产地识别精度筛选出最优的产地识别模型。进一步对比该最优识别模型对果实赤道部、肩部反射光谱数据的识别精度，从而确定识别精度最高的光谱数据采集源。【结果】利用所建立的3层人工神经网络模型对纽荷尔脐橙果汁滤液的近红外光谱进行产地识别测试，确定当输入神经元数量为11、隐藏神经元数量为13时，模型对果实产地识别的最佳精度达81.45%。采用一对一扩展方式建立支持向量机产地识别模型，研究确定采用径向基函数作为核函数，当主成分数量为20时，脐橙产地识别精度最高可达86.98%。测试利用遗传算法-支持向量机混合模型进行脐橙产地分类识别，确定当种群数量为200、遗传代数为100、交叉概率0.7、突变概率0.01时，遗传算法选择出最优的基因子集进行产地识别，遗传算法-支持向量机模型的产地识别精度最高可达89.72%，优于人工神经网络分类模型和支持向量机分类模型的产地识别精度。进一步利用遗传算法-支持向量机产地识别模型对果实赤道部及肩部的果面反射光谱进行产地识别测试，得到对应的最高识别精度分别为80.00%和69.00%。【结论】遗传算法-支持向量机模型对果汁反射近红外光谱进行产地识别精度最高，优于人工神经网络模型和支持向量机模型。该模型对果实赤道部反射光谱进行分类的精度次于果汁滤液反射光谱但优于果实肩部反射光谱，因此，可利用赤道部的反射光谱实现非破坏性果实产地分类识别。

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12. 病毒诱导基因沉默在蔬菜作物上应用的研究进展

李杰,罗江宏,杨萍

2021, 54 (10): 2154-2166. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.10.011

摘要（636）

HTML （35）

PDF （542KB）（15912）

近年来,病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）技术作为一种研究植物基因功能的反向遗传学手段,因其构建简易、成本低、周期短等优势在功能基因组领域的研究更为广泛和深入。在蔬菜作物生长发育、逆境胁迫、物质合成和代谢调控等相关基因功能的研究中,VIGS作为一种快速、高效、高通量的基因沉默新技术发挥了重要作用。因此,利用VIGS技术开展蔬菜作物新基因的挖掘、抗病抗逆基因功能鉴定、作物改良、分子育种等相关研究的意义重大。目前,在蔬菜作物中已经成功建立了多种以病毒为载体的VIGS体系,但该体系仍然存在一些不足。随着研究者对VIGS作用机制的深入探究和病毒载体的不断开发,VIGS在蔬菜作物上的应用范围越来越广阔。本文通过梳理近年来国内外基于VIGS技术研究茄果类、瓜类和叶菜类等蔬菜基因功能的研究报道和发展趋势,对VIGS技术机制、病毒载体的应用以及VIGS技术进展做了简要解析,同时对比分析了VIGS技术与RNA干扰技术（RNA interference,RNAi）以及当前较为流行的CRISP/CAS9技术的优缺点。重点介绍VIGS技术在蔬菜果实发育和抗病中的应用,对该技术在蔬菜作物物质代谢、激素调控、生物与非生物胁迫应答方面的最新进展进行了综述,并列举了利用VIGS技术研究茄果类、瓜类、叶菜类和豆类蔬菜靶基因功能和沉默表型的案例,总结了VIGS技术在研究蔬菜作物基因功能时缺乏适合的VIGS载体,缺乏有效的病毒载体侵染方法,在某些组织中难以系统性沉默,沉默效率低,VIGS固有的局限性等方面存在的问题和不足。同时提出了未来VIGS技术在开发特异性与稳定性更高的病毒载体,选择高效的基因片段,建立适合更多寄主范围的病毒载体等方面的研究方向。对VIGS技术用于蔬菜基因功能分析、蔬菜作物改良、分子育种以及生产不携带外源基因的蔬菜品种育成等方面的应用前景进行了展望,以期为开展蔬菜作物生长发育、次生代谢、逆境胁迫等相关基因功能研究以及突破制约VIGS技术的关键因素研究提供思路与参考。

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13. 土壤微生物介导植物抗盐性机理的研究进展

孔亚丽,朱春权,曹小闯,朱练峰,金千瑜,洪小智,张均华

2021, 54 (10): 2073-2083. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.10.004

摘要（914）

HTML （75）

PDF （464KB）（15555）

土壤盐渍化是农业可持续生产面临的严重威胁之一。利用高效、低成本和适应性强的方法对盐渍区进行修复是一个具有挑战性的目标。土壤微生物在调节植物根际环境、调控生长发育和提高系统生产力等方面具有重要作用。近年来,由微生物驱动的植物胁迫耐受性受到了广泛关注。通过识别和利用能与植物相互作用的土壤微生物来减轻盐胁迫,为盐渍区改良提供了一种新策略,也为与胁迫耐受相关新机制的发现开辟了新途径。了解不同微生物介导的胁迫耐受性的潜在生理机制对有效利用这些微生物促进农业可持续生产至关重要,本文从植物养分吸收、渗透平衡、激素水平、抗氧化功能等方面论述了国内外关于土壤微生物介导植物耐盐性的作用机理,评估了目前关于土壤微生物参与调节植物耐盐性相关研究的有益作用和不足之处,提出了未来研究的发展方向。目前通过提高养分及水分吸收效率维持盐胁迫下植物离子稳态,提高生长素的合成、降低乙烯的释放调控植物激素水平是土壤微生物改良植物耐盐性的目标过程,然而单个外源微生物接种时会与土著微生物组竞争,导致许多微生物菌株不能在土壤或植物根系中定殖或存活,致使微生物在大规模农业生产应用中仅取得了有限的成功。未来微生物介导植物抗盐性的研究应突破单一微生物接种的研究方式,进一步在群落水平上阐明植物-微生物的相互作用介导植物抗盐性的机制,解决农业微生物利用的关键问题。

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14. 抗性稗草1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因的克隆与表达分析

董明超，杨霞，张自常，李永丰，管荣展

2015, 48 (20): 4077-4085. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.009

摘要（511）

HTML （20）

PDF （4441KB）（15539）

【目的】克隆稗草（Echinochloa crus-galli）乙烯生物合成途径关键酶1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因（EcACO），对其进行表达分析和酶活性测定，以探究稗草抗二氯喹啉酸的机理。【方法】根据转录组测序所得EcACO部分序列设计引物，分别从二氯喹啉酸的抗性和敏感型稗草中克隆EcACO的全长序列，用DNAman以及GeneDOC等软件进行序列分析。用qRT-PCR方法分析抗性和敏感性稗草间的EcACO表达水平差异。最后分别将抗性和敏感性稗草EcACO的开放阅读框（ORF）序列连接至原核表达载体pMAL-c5x中，并转化至大肠杆菌菌株BL21，经终浓度为0.4 mmol·L^-1的IPTG于18℃诱导16 h后，检测EcACO蛋白的表达情况。采用MBP吸附柱分离纯化EcACO蛋白后，通过测定乙烯释放量，测定抗性和敏感稗草EcACO蛋白间的活性差异。【结果】克隆得到抗性稗草和敏感稗草EcACO，其编码区序列长度为936 bp，预测蛋白含311个氨基酸残基，蛋白分子量大小和理论等电点分别为35 kD和5.4。序列比对表明，抗性稗草EcACO氨基酸序列与粟（Setaria italica）、玉米（Zea mays）、高粱（Sorghum bicolor）同源性分别为93%、92%和91%；与敏感性稗草EcACO相比，抗性稗草EcACO的氨基酸序列存在5个突变位点，其中有3个突变位点位于保守功能域上。qPCR分析显示，EcACO在抗性和敏感性稗草中并无明显的表达水平差异。原核蛋白表达和酶活性测定结果表明，敏感型稗草MBP::EcACO融合蛋白单位时间内产生的乙烯释放量是抗性稗草MBP::EcACO融合蛋白的2.15倍，因而该基因可能解释了稗草的抗药性机理。【结论】从抗二氯喹啉酸的稗草中克隆了EcACO，发现了与抗性相关的5个氨基酸突变位点，其中的3个位点突变位于保守结构域，这可能是引起乙烯释放速率降低以及稗草产生二氯喹啉酸抗性的原因。

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15. 褐飞虱Yellow基因的克隆及功能

王博，姚云，徐泽炜，林欣大

2015, 48 (15): 2976-2984. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.15.007

摘要（681）

HTML （33）

PDF （5409KB）（14898）

【目的】克隆褐飞虱（Nilaparvata lugens）Yellow基因（NlYellow），研究该基因在褐飞虱不同发育时期和不同组织中的表达谱，通过RNA干扰沉默NlYellow了解其功能。【方法】使用网络版primer3设计引物克隆NlYellow，将得到的cDNA序列翻译为氨基酸序列后，与GenBank数据库中其他物种的Yellow序列进行同源比对，并构建系统发育树。采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术，研究褐飞虱胚胎、1-5龄若虫以及成虫期NlYellow的相对表达量，并检测该基因在雌、雄成虫头、胸、腹、足、翅、卵巢和睾丸等组织中的相对表达量。向褐飞虱5龄若虫体内注射0.4 µg针对NlYellow的双链RNA，待羽化为成虫后观察表型。【结果】克隆得到NlYellowORF序列，通过序列比对发现它与豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）Yellow的氨基酸序列同源性最高(98%)，但与黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）、家蚕（Bombyx mori）等物种的氨基酸序列同源性较低。系统发育树分析显示它与豌豆蚜的亲缘关系最近。qRT-PCR显示NlYellow在胚胎期表达水平具有波动性，其中第1、3、4和5天中的表达量低于其他时段的表达量。此外,NlYellow在3龄和5龄若虫期表达量高于其他若虫期（P＜0.05）；该基因在雄虫头、胸、翅、足、中肠和睾丸中均有表达，但前4个组织中表达量相对较高（P＜0.05）；而在雌虫中，该基因只在头、胸、翅、足中表达。另外,该基因在短翅成虫中表达水平显著高于长翅成虫（P＜0.05），并且在短翅成虫当中，雄虫中的表达量高于雌虫并达到显著水平（P＜0.05）。采用RNA干扰技术沉默NlYellow后，褐飞虱成虫整体体色变黄，胸、腹和足颜色变化尤其明显。【结论】初步推测NlYellow的功能是参与外表皮色素沉积，改变体色。

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16. 葡萄树形态结构与生长发育过程数字化表达方法研究

温维亮，王勇健，李超，王传宇，郭新宇

2015, 48 (11): 2143-2151. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.11.006

摘要（788）

HTML （45）

PDF （934KB）（14277）

【目的】用数字化方式描述植物形态结构与生长发育过程，是正确认识和表达植物生长发育规律的有效手段。本文旨在对形态结构较为复杂的葡萄树进行精确描述与定量分析，对葡萄树的数字化表达和处理技术进行研发与深化。【方法】针对葡萄树的形态结构特征和生长发育过程，划分并定义葡萄树的基本结构单元，包括葡萄树主干、多年生蔓、新梢和着生于枝蔓上的器官，其中新梢包括果枝和营养枝；着生于枝蔓上的器官包括芽、花序、果穗、副梢、叶片和卷须等。基于对葡萄树结构单元的划分，借鉴国内外结构单元的命名经验、习惯与演变趋势并结合田间观察结果，遵循葡萄树各结构单元出生的时空顺序，系统地提出了以年为单位的葡萄树地上部各结构单元数字化命名方案，以字母表示结构单元的类型，数字表明出生顺序和结构单元编号。命名方案还包含了各结构单元的着生关系和分枝来源等信息，整合了多年生长机制下由新梢到蔓，再到多年生蔓的生长变化过程，并以节间为单位，以有序集的方式描述了新梢的构成。在命名方案基础上，给出了组合器官与复杂操作表示方法，包括（1）基于结构单元命名的葡萄树结果母枝与结果枝组的复杂器官表示方法；（2）人工修剪对葡萄树结构变化的数字化描述；（3）以年为单位的葡萄树动态生长数字化描述；（4）多年生葡萄树生长发育过程回溯；（5）基于葡萄树结构表示的各级结构单元量化统计分析等方法。【结果】以郑州国家葡萄种质资源圃极短梢修剪的V字形‘赤霞珠’葡萄树和北京市农林科学院林业果树研究所试验温室的搭架式T字形‘香妃’葡萄树为例，分别给出两种树形的数字化表达，实现了复杂葡萄树结构的明确表示，包括各器官的唯一性命名、各器官的连接关系等。在结构表示的基础上，进行了新梢结构单元量化统计、副梢及卷须人工修剪、种植年限增加带来的葡萄树结构变化表达等的数字化描述，结果表明方法对不同树形、不同生长时期葡萄树形态结构描述的普适性与有效性。【结论】葡萄树形态结构的数字化表示有助于更加直观地理解葡萄树的形态结构与生长发育方式，对葡萄树功能-结构模型的构建，实现葡萄树形态结构的精确描述、可视化表达、定量分析，以及对葡萄树内部各要素的状态、发展演变过程的定量计算和模拟及进一步的预测和评价具有重要意义。葡萄树结构单元划分与命名方案对相似结构的木本植物研究有一定的借鉴与参考作用。

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17. 植物应答低温胁迫的转录调控网络研究进展

刘辉，李德军，邓治

2014, 47 (18): 3523-3533. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.18.001

摘要（733）

HTML （9）

PDF （864KB）（14204）

低温胁迫严重影响植物的生长发育及作物的产量。为了生存，植物形成了复杂而高效的调控网络以抵御和适应低温胁迫，其中转录调控起关键作用。转录因子通过结合启动子区域的顺式作用元件，调控一系列基因的表达，在植物非生物逆境应答网络中起着关键作用。文章全面综述了参与调控植物低温胁迫应答的转录因子，包括AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）、MYB（myeloblastosis）、bHLH（basic helix-loop-helix）、NAC（NAM、ATAF1、ATAF2和CUC2）、ZFP（zinc finger protein）、WRKY、VOZ（vascular plant one zinc-finger protein）、CAMTA（calmodulin-binding transcription activator）及EIN3（ethylene-insensitive 3）等，简要概述了各类转录因子的结构特征，重点介绍了其在植物抗寒中的功能及调控机制，并基于转录因子间的调控关系，绘制出植物低温应答的转录调控网络。在该调控网络中，CBF（C-repeat binding factor）转录因子起着关键分子开关的作用。CBFs特异地与启动子区域的DRE/CRT（dehydration-responsive element/C-repeat element，A/GCCGAC）顺式作用元件结合，从而激活COR（cold regulated）、LTI（low-temperature induced）、DHN（dehydrin）及RD（responsive to dehydration）等一系列低温应答基因的表达。CBFs的表达受ICE1/2（inducer of CBF expression 1/2）、CAA1（circadian clock-associated 1）、LHY（late elongated hypocotyl）、MYB56、ZFP1/182及CAMTA1/2/3等转录因子的正调控，而受MYB15、MYBS3、ZAT12、PIF4/7、WRKY34及EIN3等转录因子的负调控。ICE1蛋白的转录活性受翻译后修饰的严谨调控，包括SIZ1（SAP and Miz 1）介导的SUMO（small ubiquitin-related modifier）化修饰和HOS1（high expression of osmotically responsive gene 1）介导的泛素化修饰。HOS1-SIZ1系统精细严谨地调控着ICE1-CBFs及其靶基因的表达，以适应外界温度的变化。同时，ICE1的表达还受JAZ1/4的负调控和ERF2的正调控。除CBF依赖的低温应答信号途径外，一些转录因子则通过不依赖于CBF的途径调控植物低温应答，如JERF3、MYB2/4/96/3R-2、WRKY19/21/76、NAC1/2及SAP1/8等。植物低温应答转录调控网络为通过转基因技术提高农作物抗寒性提供了理论基础。转基因结果表明，AtCBF1–AtCBF3、AtICE1、AtCCA1α、TaCBF14/15、TaNAC2、TaWRKY19、VrCBF1/4、MdCIbHLH1、PtrbHLH、OsMYB2、GmNAC20、JERF3及ZFP182等转录因子在植物抗寒遗传改良中具有潜在的应用价值。此外，文章还探讨了此领域研究中存在的主要问题及今后研究的重点，以期为进一步解析植物适应低温胁迫的分子机制提供参考。

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18. 植物营养与肥料研究的回顾与展望

白由路

2015, 48 (17): 3477-3492. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.17.014

摘要（804）

HTML （9）

PDF （481KB）（14041）

文中回顾了1840年以来植物营养与肥料科学的重大成就和有影响的事件，并针对目前有歧义的问题进行了详细论述。在植物营养生理与生物学方面对植物营养必需元素、营养元素的吸收与转运、营养元素的转移与再利用、菌根在植物营养中的作用、植物营养与植物抗病性，化学诊断中的植物有效养分提取、养分测定和目前进行的光谱诊断等进行了回顾。论述了施肥模型、精准施肥技术和灌溉施肥技术的发展。分析了施肥模型中养分分级模型、肥料效应函数模型、养分平衡模型和DRIS方法。综述了施肥对温室气体排放、肥料对环境污染等。介绍了目前主流的肥料品种和国际肥料资源概况。论文还对未来植物营养与肥料科学发展进行了展望，指出提高肥料利用率是解决肥料问题的关键；解决蔬菜施肥过量需要理论与技术的支撑；养分高效基因的开发与利用需要在正常养分条件下进行；施肥新技术是提高肥效的重要措施；同时还需要立足当前可用肥料资源发展肥料产业。植物营养与肥料学科的发展与人们所面临的人口、资源和环境息息相关，肥料的施用既是保证食物安全的需要，同时也给环境造成了巨大的压力。使用最少肥料，获得最多的食物是今后植物营养与肥料学科努力的方向。

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19. 非生物逆境锻炼提高作物耐逆性的生理机制研究进展

王笑, 蔡剑, 周琴, 戴廷波, 姜东

2021, 54 (11): 2287-2301. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.11.004

摘要（1530）

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PDF （1536KB）（13662）

非生物逆境（如,高温、低温、干旱、渍水胁迫等）是限制作物产量提升的重要因子,并且非生物逆境发生的频率、程度以及持续时间随着全球气候变化呈显著上升趋势。因此,提高作物对非生物逆境的抗性,或采取缓解措施降低非生物逆境对作物产量和品质形成的不利影响,对于确保作物稳产及粮食安全有重要意义。逆境锻炼（priming）是指植株经过前期适度的逆境处理后,对再次发生的逆境胁迫表现出较强的抗/耐性,也称为逆境胁迫记忆。与未经过锻炼植株相比,经过锻炼植株的信号调控物质、次级代谢产物、胁迫保护性物质等可以更快、更有效地对再次发生的逆境胁迫产生响应,从而增强植株耐逆性。根据再次逆境发生的类型及时间,逆境锻炼主要包括当代同种逆境锻炼效应（锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境是同一种）、当代交叉逆境锻炼效应（锻炼阶段的逆境和再次发生的逆境不是同一种）、跨代同种逆境锻炼效应（经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的同种逆境锻炼效应）、跨代交叉逆境锻炼效应（经过逆境锻炼的种子在子一代或子几代的交叉逆境锻炼效应）四大类型。本文重点围绕高温锻炼、低温锻炼、干旱锻炼及渍水锻炼介导的上述四大类型锻炼效应的生理机制进行了综述,生理机制主要包括植株光合机构响应机制、抗氧化系统在清除活性氧减轻对细胞膜脂过氧化伤害机制、胁迫诱导的信号物质（激素类物质、Ca²⁺、过氧化氢、一氧化氮等）在诱导下游基因表达及生理生化过程机制。此外,表观遗传修饰如DNA甲基化、组蛋白修饰为长期甚至传代胁迫记忆提供了潜在机制。对作物逆境锻炼机制的深入解析,可以找到对作物耐逆性获得起关键调控作用的基因和蛋白,这样在作物生产上,我们可以在生育前期,配合外源调控物质诱导起关键作用的基因和蛋白,可通过人为方法提前刺激这种物质在逆境来临之前表达,主动诱导作物对关键时期逆境耐性的形成,从而有效缓解在产量形成关键生育时期发生的胁迫对作物产量的不利影响,因而具有重要的实际生产意义。

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20. 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

2023, 56 (21): 4245-4258. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.009

摘要（317）

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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。

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21. 基于广泛靶向代谢组学的葡萄种子代谢物鉴定与比较分析

生弘杰, 卢素文, 郑暄昂, 贾海锋, 房经贵

2023, 56 (7): 1359-1376. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.07.013

摘要（419）

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【目的】葡萄种子因富含多种代谢产物而具有较高生物活性。全面鉴定葡萄种子中代谢物组分，比较分析不同品种间代谢物差异，探讨葡萄种子代谢物与果皮颜色和品种起源之间的关系，为深入开发和利用葡萄种子提供参考依据。【方法】以紫红色欧美种葡萄‘巨峰’、浅红色欧亚种葡萄‘魏可’和黄绿色欧亚种葡萄‘黄意大利’成熟期种子为材料，利用超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）进行广泛靶向代谢组学分析，采用多元统计学等方法鉴定和比较代谢物。【结果】代谢组学数据质量好，组内样品重复性较好，组间样品存在差异。3个葡萄品种种子中共检测到514个代谢物，包括氨基酸、脂类等6类初生代谢物和原花青素、白藜芦醇等20类次生代谢物。不同品种间代谢物种类相似，但含量差异显著。大多数代谢物的相对含量在深色品种‘巨峰’种子中较高，在浅色品种‘魏可’种子中次之，在无色品种‘黄意大利’种子中较低，表明葡萄种子代谢物含量可能与果皮颜色呈正相关。‘魏可’和‘黄意大利’种子代谢物的相对含量较为相近，而均与‘巨峰’种子代谢物的相对含量差异较大，表明葡萄种子代谢物含量可能与品种起源有关。不同葡萄品种间的差异代谢物主要涉及苯丙烷生物合成、花青素合成和脂类代谢等途径。差异代谢物中酚类物质较多，且差异倍数最大的代谢物以类黄酮为主。葡萄种子中酚类和脂类物质种类非常丰富，除了单体黄烷-3-醇及其聚合物外，黄酮和黄酮醇等酚类物质的相对含量也较高；白藜芦醇在3个品种间没有显著差异；溶血磷脂酰胆碱等甘油磷脂含量较高，亚麻酸含量较低，不同品种间脂类物质的相对含量差异较小。【结论】不同葡萄品种种子中代谢物种类类似，但含量与果皮颜色和品种起源有关。酚类和脂类物质是葡萄种子代谢物的重要组分，可作为食品等加工行业的良好来源。

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22. 谷子转录因子SiNF-YA6的过表达提高转基因植株对低氮胁迫的抗性

方广宁，胡利芹，王二辉，薛飞洋，马有志，徐兆师，李连城，周永斌，刁现民，贾冠清，陈明，闵东红

2015, 48 (20): 3989-3997. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.20.001

摘要（699）

HTML （22）

PDF （2772KB）（13116）

【目的】核转录因子Y（nuclear transcription factor Y，NF-Y）属于一类广泛存在于真核生物中的转录因子基因家族，参与植物生长发育、胁迫响应等过程，但其参与低氮胁迫响应的研究尚未报道。从抗旱及耐瘠薄的谷子中分离出一个新的NF-Y类转录因子基因SiNF-YA6，对其表达模式和生物学功能进行分析。【方法】通过对谷子低氮处理前后的转录组差异表达谱分析，鉴定出一个受低氮诱导表达明显上调的的NF-Y类转录因子A亚基基因SiNF-YA6。利用DNAMAN和MEGA6.0软件对SiNF-YA6进行系统进化树分析；通过Real-time PCR方法分析SiNF-YA6在不同处理条件下的表达模式；并将SiNF-YA6蛋白进行亚细胞定位；通过SiNF-YA6转化拟南芥，对SiNF-YA6的功能进行鉴定。【结果】SiNF-YA6全长714 bp，编码237个氨基酸，包含一个由62个氨基酸组成的CBF保守域。系统进化树分析结果表明，NF-YA类蛋白家族一共分为6个组，SiNF-YA6属于第5组。SiNF-YA6与一个水稻NF-YA类蛋白（Os03g07880）同源性最高（77.4%）。SiNF-YA6表达模式分析结果显示，SiNF-YA6在受到低氮胁迫时，其表达量显著上调，在处理5 d时，其表达量达到最高，较处理前表达量上调约5倍。同时SiNF-YA6在高盐、干旱、ABA处理条件下的表达量也呈现上升趋势。SiNF-YA6对于SA、GA处理无明显响应。组织特异性表达分析显示，SiNF-YA6主要在谷子的根部表达。蛋白亚细胞定位结果显示，SiNF-YA6主要定位于植物的细胞核及细胞膜上。低氮胁迫抗性试验结果显示，在未处理条件下，SiNF-YA6转基因拟南芥与野生型拟南芥长势无明显差异，但在低氮（总氮含量为1 mmol·L^-1）处理条件下，SiNF-YA6转基因拟南芥的总根长及主根长均明显高于野生型拟南芥，鲜重也明显大于野生型植株，并达到显著性差异（P＜0.01），表明过表达SiNF-YA6显著提高转基因植物耐低氮胁迫的能力。下游基因表达分析结果显示在SiNF-YA6转基因拟南芥中氮转运相关基因（NRT2.1和NRT2.4）的表达量显著提高。同时，SiNF-YA6转基因拟南芥对于高盐与干旱胁迫的抗性与野生型拟南芥无明显差异。【结论】过表达谷子NF-Y类转录因子基因SiNF-YA6通过提高氮转运基因的表达显著提高转基因植株在低氮条件下的抗性。

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23. 橘小实蝇谷氨酸脱羧酶的生化及分子特性

魏冬, 王涛, 豆威, 王进军

2014, 47 (16): 3184-3194. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.16.007

摘要（556）

HTML （20）

PDF （722KB）（12964）

【目的】在测定橘小实蝇（Bactrocera dorsalis）γ-氨基丁酸（GABA）含量和谷氨酸脱羧酶（GAD）活性的基础上，克隆获得橘小实蝇GAD基因（BdGAD1）全长序列，进一步解析GABA、GAD以及BdGAD1在橘小实蝇各发育阶段、成虫不同体段以及经阿维菌素刺激后的表达模式，分析橘小实蝇GAD对阿维菌素作用的应激反应，为系统解析GABA介导的阿维菌素抗药性机制提供基础数据。【方法】采用高效液相色谱法测定橘小实蝇体内GABA含量，分析阿维菌素刺激对GABA含量的剂量和时间效应；以谷氨酸为底物，采用微量滴度酶标板法测定橘小实蝇经阿维菌素刺激后GAD活力的变化；通过同源序列比对的方法，从橘小实蝇转录组数据中筛选出1条GAD基因片段，利用cDNA末端快速扩增技术（RACE）获得该基因的全长cDNA序列；应用生物信息学分析软件对该基因的开放阅读框、编码的氨基酸序列、分子量等信息进行预测，并基于最大似然法构建该基因与其他昆虫相关基因序列的系统发育树，明确其系统进化关系。此外，分别提取橘小实蝇各发育阶段和成虫不同体段的RNA，以表达稳定的α-Tubulin为内参基因，应用qPCR技术，解析BdGAD1在橘小实蝇各发育阶段（卵、幼虫、蛹和成虫）和成虫不同体段（头、胸、腹）以及经阿维菌素刺激后的表达模式。【结果】经阿维菌素刺激后，橘小实蝇体内GABA含量升高，且与阿维菌素剂量及处理时间呈正相关，暗示橘小实蝇可能通过调节GABA含量以抵御阿维菌素的毒害。同时，橘小实蝇体内GAD的比活力也随药剂剂量增加而升高。通过RACE扩增，获得了橘小实蝇BdGAD1的cDNA全序列，长度1 755 bp，开放阅读框1 197 bp，编码398个氨基酸，GenBank登录号为KC763804。基于最大似然法构建的系统发育树显示，该基因编码的蛋白质与冈比亚按蚊的GAD亲缘关系最近，序列一致性高达97%。qPCR分析结果表明，BdGAD1在幼虫期表达量最高，不同体段间相比较发现该基因在成虫腹部的表达量最高。经阿维菌素刺激后，BdGAD1表达水平上调。【结论】BdGAD1的表达具有发育阶段和体段特异性。阿维菌素能够刺激橘小实蝇体内BdGAD1表达水平上升，进而引起GAD活力增加促使虫体合成产生大量的GABA，这可能是橘小实蝇抵御阿维菌素毒害甚至产生抗药性的原因。

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24. PPR蛋白响应植物非生物胁迫的研究进展

李程, 路凯, 王才林, 张亚东

2023, 56 (24): 4801-4813. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.24.001

摘要（641）

HTML （81）

PDF （499KB）（11900）

非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制，对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族，因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列，PPR蛋白可分为P和PLS两类，PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中，主要定位于叶绿体和线粒体，亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白，PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面，包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用，但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上，重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号），并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关，其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达，从而影响植物抗逆性。逆行信号方面，PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶绿体功能受损，然后产生各类逆行信号（如ROS），进而调控相关基因表达，抵御逆境。然而，由于质体中的逆行信号会受到许多环境因素的影响，这些因素部分还未明确，导致PPR蛋白在逆行信号中的作用机制仍有很多问题有待阐明。此外，PPR蛋白存在一因多效性，部分蛋白在作用于抗逆性的同时，还会对植物的生长和生殖产生重要影响。最后，本文阐述了利用PPR蛋白作为RNA编辑工具的研究现状，探讨了目前PPR蛋白响应植物非生物胁迫方面尚待解决的问题及研究前景，提出了未来研究仍需关注的重点和难点，为深入研究PPR蛋白的功能和作物非生物胁迫抗性育种提供参考。

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25. 机器学习在动物基因组选择中的研究进展

李棉燕, 王立贤, 赵福平

2023, 56 (18): 3682-3692. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.015

摘要（820）

HTML （72）

PDF （570KB）（11817）

基因组选择是指利用覆盖在全基因组范围内的分子标记信息来估计个体育种值。利用基因组信息能够避免因系谱错误带来的诸多问题，提高选择准确性并缩短育种世代间隔。根据统计模型的不同，基因组选择方法可大致分为基于BLUP（best linear unbiased prediction, BLUP）理论的方法、基于贝叶斯理论的方法和其他方法。目前应用较多的是GBLUP及其改进方法ssGBLUP。准确性是基因组选择模型最常用的评价指标，用来衡量真实值和估计值之间的相似程度。影响准确性的因素可以从模型中体现，大致分为可控因素和不可控因素。传统基因组选择方法促进了动物育种的快速发展，但这些方法目前都面临着多群体、多组学和计算等诸多挑战，不能捕获基因组高维数据间的非线性关系。作为人工智能的一个分支，机器学习是最贴近生物掌握自然语言处理能力的一种方式。机器学习从数据中提取特征并自动总结规律，利用该规律与新数据进行预测。对于基因组信息，机器学习无需进行分布假设，且所有的标记信息都能够被考虑进模型当中。相比于传统的基因组选择方法，机器学习更容易捕获基因型之间、表型与环境之间的复杂关系。因此，机器学习在动物基因组选择中具有一定的优势。根据训练期间接受的监督数量和监督类型，机器学习可分为监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习等。它们的主要区别为输入的数据是否带有标签。目前在动物基因组选择中应用的机器学习方法均为监督学习。监督学习可以处理分类和回归问题，需要向算法提供有标签的数据和所需的输出。近年来机器学习在动物基因组选择中的应用不断增多，特别是在奶牛和肉牛中发展较快。本文将机器学习算法划分为单个算法、集成算法和深度学习3类，综述其在动物基因组选择中的研究进展。单个算法中最常用的是KRR和SVR，两者都是通过核技巧来学习非线性函数，在原始空间中将数据映射到更高维的核空间。目前常用的核函数有线性核、余弦核、高斯核和多项式核等。深度学习又称为深度神经网络，由连接神经元的多个层组成。集成学习算法则是指将不同的学习器融合在一起进而得到一个较强的监督模型。近十年来，有关机器学习和深度学习的相关文献呈现了指数型的增长，在基因组选择方面的应用也在逐渐增多。尽管机器学习在某些方面存在明显的优势，但其在估计动物复杂性状基因组育种值时仍面临诸多挑战。部分模型的可解释性低，不利于数据、参数和特征的调整。数据的异质性、稀疏性和异常值也会造成机器学习的数据噪声。还有过拟合、大标记小样本和调参等问题。因此，在训练模型时需要谨慎处理每一个步骤。文章介绍了基因组选择传统方法及其面临的问题、机器学习的概念和分类，探讨了机器学习在动物基因组选择中的研究进展及目前存在的挑战，并给出了一个案例和一些应用的建议，以期为机器学习在动物基因组选择当中的应用提供一定参考。

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26. 飞蝗几丁质合成酶2基因的表达特性、功能及调控

刘晓健, 崔淼, 李大琪, 张欢欢, 杨美玲, 张建珍

2014, 47 (7): 1330-1340. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.07.010

摘要（631）

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PDF （903KB）（11107）

【目的】几丁质合成酶（chitin synthase，CHS）是昆虫几丁质合成过程中的关键酶之一，由于高等动物不存在该酶，而被认为是设计安全高效杀虫剂的潜在靶标。论文在已克隆得到飞蝗几丁质合成酶2基因cDNA序列（LmCHS2，GenBank登录号：GU067731）的基础上，进一步深入探讨该基因在不同发育时期的表达特性、功能及调控，为基于RNA干扰技术的飞蝗有效控制提供科学依据。【方法】根据已知LmCHS2 基因核苷酸序列，设计特异性表达引物，运用RT-qPCR技术研究该基因在卵、若虫及成虫期的表达特性；体外合成LmCHS2的dsRNA后，分别注射至成虫期第1天的雌虫和雄虫，收集第5天的中肠样本提取RNA，反转录成cDNA后，采用RT-qPCR方法检测LmCHS2沉默效果。解剖飞蝗整个肠道后，观察中肠的形态变化及围食膜的完整性，探讨该基因在成虫期的生物学功能；饥饿处理飞蝗不同时间后，再重新进食，观察试虫肠道的变化，进一步运用RT-qPCR技术检测LmCHS2的表达。【结果】LmCHS2在飞蝗卵发育的前期和中期几乎没有可检测到的表达，卵发育后期表达量急剧上升，在4龄、5龄若虫和成虫期稳定表达；分别对羽化后第1天的雌、雄成虫注射dsCHS2，与对照组相比，处理组试虫LmCHS2表达量均显著下降，且取食量明显减少，雌虫和雄虫死亡率分别达78%和85%；解剖消化道后发现，注射dsCHS2后飞蝗中肠几乎不含有食物，中肠和胃盲囊长度显著缩短；对中肠的组织学观察结果表明对照组飞蝗围食膜发育完整，而注射dsCHS2后围食膜被严重破坏甚至缺失；饥饿处理飞蝗48 h后，与对照组相比，饥饿组中肠几乎不含有食物，长度亦显著缩短。H&E染色结果表明，饥饿组围食膜被严重破坏，对照组围食膜结构完整，与RNAi的结果非常相似；重新进食后围食膜发育良好；饥饿处理24 h和48 h后LmCHS2的表达被显著抑制，重新进食0.5 h后，其表达量快速上调，表明进食影响LmCHS2的表达。【结论】LmCHS2参与中肠围食膜的形成，对飞蝗的生长发育至关重要，该基因的沉默影响中肠围食膜的完整性，使飞蝗对食物的消化吸收困难，最终因饥饿而死亡；此外，该基因的表达受飞蝗进食的调控。

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27. 小麦中镰刀菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染现状与防控研究进展

史建荣，刘馨，仇剑波，祭芳，徐剑宏，董飞，殷宪超，冉军舰

2014, 47 (18): 3641-3654. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.18.012

摘要（662）

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PDF （733KB）（10633）

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON），又称呕吐毒素，是由小麦赤霉病菌禾谷镰刀菌复合群（Fusarium graminearum species complex）产生的单端孢霉烯族毒素，毒素在小麦籽粒中累积。作为B型单端孢霉烯族毒素，DON可以引起呕吐、拒食、腹泻、出血甚至死亡，对猪的危害尤其严重。近年来，小麦赤霉病在世界各地高频率流行，尤其在中国长江中下游小麦生产区以及黄淮部分小麦产区、美国中西部小麦主产区，导致小麦中DON毒素严重超标，并引发了严重的食品安全问题。本文对国内外小麦中DON毒素的污染现状、产毒镰刀菌种类及其化学型的分布及其趋势、毒素产生的调控机制以及小麦中DON毒素的防控途径进行了论述，希望有助于镰刀菌毒素污染小麦质量安全的风险评估、监管以及科学处置。

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28. 饲喂柠条对滩羊血清指标及瘤胃、结肠菌群结构的影响

韩晶, 王小琪, 段子渊

2023, 56 (14): 2812-2827. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.015

摘要（222）

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PDF （1783KB）（10620）

【目的】研究日粮中含有10%柠条（Caragana korshinskii Kom.，CK）对滩羊血脂、免疫指标及瘤胃、结肠菌群的影响，为CK替代部分饲料饲喂滩羊提供理论依据。【方法】将12只平均初始体重相似的四月龄滩羊母羔（27.5±3.32 kg），随机分为两组，每组6只。对照组（NC）饲喂基础日粮（30%精料和70%苜蓿干草），试验组（CK）用10% CK替代等量苜蓿干草，自由饮水。两组日粮营养水平相似，CK的纤维含量略高于苜蓿。预试期10 d，正试期60 d。试验结束后采集颈静脉血样品用于检测血液生化指标（血脂因子及免疫因子）；采集瘤胃液、结肠内容物，提取DNA，并利用16S rRNA测序检测瘤胃、结肠内菌群群落多样性，并通过重组质粒，比如月形单胞菌属（Selenomona）、普雷沃氏菌属（Prevotella）、布劳特氏菌属（Blautia）、脱硫弧菌属（Desulfovibrio）、瘤胃球菌属（Ruminococcus）、拟杆菌属（Bacteroides），构建标准曲线，利用实时荧光定量PCR（qPCR）对重要菌属进行绝对定量检测。【结果】正试期结束时，两组滩羊的末重和日均采食量相似，无显著性差异；检测发现，相比于NC组，CK组滩羊体内脂质消化吸收和代谢状况的相关指标呈现不同程度降低，如CK组血清甘油三酯（TRIG）含量显著降低（P<0.05），极低密度脂蛋白（VLDL）含量极显著降低（P<0.01），低密度脂蛋白（LDL）含量有降低的趋势（0.05<P<0.1）。炎性因子和脂解因子白介素6（IL-6）浓度显著增加（P<0.05），炎性细胞因子干扰素γ（IFN-γ）浓度趋于降低（P=0.058）；CK组结肠细菌群落Shannon多样性指数极显著增加（P<0.01），瘤胃细菌群落Chao1指数趋于降低（0.05<P<0.1）；CK组瘤胃内颤螺菌属（Oscillospira）相对丰度趋向降低（P=0.07）；阿克曼菌属（Akkermansia）相对丰度显著降低（P<0.05）；结肠内碳水化合物降解相关菌拟杆菌属、有害菌密螺旋体属（Treponema）的相对丰度趋向降低（P=0.059，P=0.061），与肥胖、便秘、免疫相关的产丁酸菌颤螺菌属的相对丰度显著增加（P<0.05）；两组间瘤胃和结肠内细菌群落均在脂质代谢和其他次级代谢产物的生物合成能力上有显著差异（P<0.05）。皮尔森相关性分析表明，TRIG相对丰度与假丁酸弧菌（Pseudobutyrivibrio）等属（降解纤维也是产丁酸）的相对丰度呈显著正相关（P<0.05）。【结论】柠条部分替代苜蓿对滩羊生长性能无显著影响，但可以调节胃肠道菌群结构，通过改变胃肠道细菌菌群的组成降低了滩羊血液中TRIG、LDL和VLDL的浓度，参与了宿主的脂代谢过程。

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29. 基于Bt毒素的杀虫蛋白理性设计与创新应用策略

徐重新, 金嘉凤, 孙晓明, 沈成, 张霄, 陈澄宇, 刘贤金, 刘媛

2024, 57 (1): 96-125. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.01.008

摘要（471）

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PDF （802KB）（10519）

Bt毒素是源于苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的具有特殊杀虫功能的大分子蛋白，其制剂和转基因作物已广泛用于害虫防治，产生了巨大的经济和社会生态效益。围绕Bt毒素挖掘和提升其应用价值是持续研究的热点，特别是随着Bt毒素结构功能和作用机制日趋明晰，为其功能修饰和创新应用创造了条件，相关研究蓬勃发展，成效显著。大量研究表明，采用定点突变、结构域替换或融合以及抗独特型抗体模拟等策略，是理性设计活性更高、稳定性更强、杀虫谱更广、非靶标生物安全性更高甚至是可用于害虫抗药性治理的有别于母体Bt毒素的突变体、结构杂合体乃至功能效应物抗体等新型杀虫蛋白的有效手段；此外，采用催化毒素活化、驱动毒素靶向受体结合、促进毒素表达以及同源或异源杀虫材料复配或共表达的协同促效等创新增效策略，也是助推Bt毒素应用价值的重要手段。本文总结了Bt毒素结构功能和作用机制，梳理了基于Bt毒素功能修饰的突变体、结构杂合体以及功能效应物抗体等新型杀虫蛋白理性设计和基于Bt毒素功能增效的创新应用策略等相关研究进展，并结合作者团队在模拟Bt毒素杀虫功能效应物抗体靶向设计研发方面的最新成果，探讨了基于Bt毒素的杀虫蛋白理性设计与创新应用策略未来发展动向及潜在可行捷径，为相关研究提供较为全面的最新有价值的文献资料和启发思路。

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30. 海水灌溉对‘赤霞珠’葡萄果实品质的影响

黄丽鹏，张秀圆，王杨，付艳东，翟衡，邵小杰

2017, 50 (18): 3581-3590. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.18.014

摘要（384）

HTML （8）

PDF （1274KB）（10518）

【目的】研究海水灌溉对葡萄果实品质的影响，探讨海水在葡萄园灌溉上的合理应用途径。【方法】以蓬莱国宾、中粮长城两个基地的‘赤霞珠’葡萄为试材，于2013—2016年在果实发育期连续4年进行10%海水灌溉。2016年进行不同海水组合处理（10%磁化海水、10%海水加菌肥、1年10%海水和2年10%海水）的比较试验，在果实成熟期测定葡萄可溶性固形物、可滴定酸、糖组分、总酚、单宁、花色苷、维生素C和香气成分等品质指标。【结果】国宾基地连续3年、4年进行10%海水灌溉，均显著增加‘赤霞珠’果实可溶性固形物含量，降低可滴定酸含量，但对果皮色差无显著性影响。中粮基地10%磁化海水、10%海水+菌肥、1年10%海水和2年10%海水4种海水灌溉处理均显著降低了果实可滴定酸，提高了糖酸比，只有10%海水+菌肥显著提高了果实百粒重和可溶性固形物含量。不同海水处理提高了果实葡萄糖、果糖含量，1年和2年海水处理的果糖含量比对照（清水）显著提高了35.3%和42.7%，葡萄糖提高了66.7%和70.7%。海水处理还提高了果实总酚、花色苷、维生素C的含量，降低了单宁含量，其中，4种海水处理显著提高了维生素C含量，分别增加46.8%、60.8%、57.2%和79.7%，磁化海水、添加菌肥显著降低单宁含量。赤霞珠葡萄果实共检测到38种香气成分，主要包括醇类、醛类、酯类、酮类等物质，海水灌溉和对照共有香气成分为24种，海水处理增加了香气种类，提高香气物质总量，4种处理比对照分别增加了75%、92.2%、25.9%和38.8%；香气总量以添加菌肥处理的增加幅度最大，其次为磁化海水。主要香气成分(E)-2-己烯-1醇、2-己烯醛、(E)-2-己烯醛、壬醛等物质中，均以磁化海水和添加菌肥处理的增加幅度最大；含量最高的2-己烯醛在4个处理中比对照分别提高了46.9%、95.6%、0.5%、19.3%。【结论】10%海水长期灌溉提高了果实品质，海水+菌肥则大幅提高了果实可溶性固形物含量和(E)-2-己烯-1醇、2-己烯醛等香气成分的积累。

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31. 利用酵母双杂交系统筛选介体异沙叶蝉中与小麦矮缩病毒外壳蛋白互作的蛋白质

赵艺泽，刘艳，王锡锋

2015, 48 (12): 2354-2363. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.008

摘要（591）

HTML （23）

PDF （2842KB）（10468）

【目的】利用分离泛素酵母双杂交膜系统（split-ubiquitin yeast membrane system），以小麦矮缩病毒（Wheat dwarf virus，WDV）的外壳蛋白（CP）基因为诱饵对异沙叶蝉（Psammotettix alienus L.）cDNA文库进行筛选，研究异沙叶蝉传播WDV的分子机制。【方法】以笔者实验室饲养的异沙叶蝉为材料，提取其总RNA后取100 ng进行纯化，利用SMART法反转录合成ds cDNA，经过Sfi I酶切纯化，连接到pPR3-N文库载体上，构建得到以pPR3-N为载体的异沙叶蝉分离泛素酵母双杂交膜系统cDNA文库。同时，构建带有Sfi I酶切位点的诱饵载体pDHB1-WDV CP，经功能检测后用诱饵载体初步筛选pPR3-N空文库，寻找适合筛库的条件和确定His基因产物抑制剂3-氨基-1,2,4-三唑（3-AT）的使用浓度。然后用诱饵载体筛选异沙叶蝉cDNA文库，对筛选结果进行分析，再通过共转验证和β-半乳糖苷酶检测进一步验证是否发生互作。利用Uniprot和KEGG在线网站，对筛到的蛋白进行gene ontology（GO）注释和Pathway分析。【结果】初级文库库容量超过2.0×10⁶cfu，文库实际扩增数量大于1.3×10⁶cfu，文库重组率大于97%，扩增文库插入片段平均长度大于1 000 bp，表明异沙叶蝉cDNA文库的质量较高。酶切验证显示诱饵载体pDHB1-WDV-CP中CP的插入完整而准确。功能检测表明融合蛋白能够正确表达。在3-AT浓度为5 mmol?L^-1的筛选条件下，诱饵载体筛选异沙叶蝉cDNA文库得到280个克隆，经测序和Blast比对分析最终得到12个可能与WDV的CP发生互作的异沙叶蝉蛋白质。将这12个蛋白质再次进行共转验证和β-半乳糖苷酶检测，最终得到9个蛋白质与WDV CP互作。GO注释显示，9个蛋白参与的生物过程包括蛋白去磷酸化、碳水化合物代谢过程、先天性免疫应答、模式识别受体的信号通路、运输、同向运输和乙醇氧化等；分子功能包括金属离子结合活性、蛋白磷酸酶活性、信号模式识别受体的活性、水解酶活性、磷酸离子载体活性和叶酸运输活性等。参考KEGG数据库，这些蛋白参与的代谢途径有泛素介导的蛋白水解途径、内吞作用、花生四烯酸代谢途径、cAMP信号通路和模式识别受体的信号通路等。【结论】异沙叶蝉分离泛素酵母双杂交膜系统cDNA文库的成功构建与筛选，为研究异沙叶蝉与小麦矮缩病毒的互作机制研究奠定了基础。

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32. 根层调控措施对甜玉米-黄瓜设施蔬菜轮作体系土壤硝态氮的影响

郝晓然，彭亚静，张丽娟，王琳，巨晓棠，吉艳芝，任翠莲

2015, 48 (12): 2390-2400. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.12.012

摘要（643）

HTML （24）

PDF （447KB）（9868）

【目的】以甜玉米作为填闲作物，探讨不同的根层调控措施对消减土壤剖面累积硝态氮及下茬黄瓜生长的影响。【方法】在华北平原传统棚室蔬菜的休闲季种植甜玉米，针对甜玉米设置添加土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控措施，以甜玉米传统种植作为对照，进行田间小区试验。试验于2008年5月至2011年5月进行，共3次甜玉米-黄瓜轮作，6季作物。每年6月初至9月底种植甜玉米，10月初至次年1月底扣棚育黄瓜苗，当年2月初种植黄瓜。在甜玉米季，共3个处理，随机排列，重复3次。小区面积为4 m×2 m，小区间隔0.3 m，区组之间布设1 m的保护行。【结果】甜玉米种植季，调理剂处理的玉米籽粒产量最高，2008、2009和2010年的产量分别为6.2、7.4和7.9 t·hm^-2；土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控处理的甜玉米总吸氮量高于传统种植。秸秆还田和调理剂处理能够促进20—60 cm土层根系的生长发育，促使根系吸收更深层的土壤养分。2种根层调控措施均能降低土壤剖面NO₃^--N的累积，尤其对100—200 cm的作物根区NO₃^--N的消减能力更强，NO₃^--N消减趋势大致为：调理剂>秸秆还田>传统种植。3季黄瓜种植季，不同前茬处理的黄瓜产量、生物量和吸氮量差异均不显著；3季平均土壤NO₃^--N在0—200 cm土层的残留量为秸秆还田<调理剂<传统种植。3个轮作季后，传统种植、调理剂和秸秆还田处理在0—200 cm土层的氮素盈余量分别为1 911.6、1 966.3和1 930.2 kg·hm^-2，调理剂处理显著高于传统种植。【结论】在硝态氮高累积的设施土壤上，随着种植年限的增加，加入土壤调理剂和适当的秸秆还田对100—200 cm的作物根区土壤剖面NO₃^--N的消减能力更强。填闲作物种植第二年对下茬黄瓜土壤NO₃^--N的消减作用最为明显。土壤调理剂和秸秆还田措施能够显著提高甜玉米对土壤剖面NO₃^--N的消减能力，减缓土壤NO₃^--N 的淋失，提高经济效益。

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33. 中华稻蝗几丁质酶基因10（OcCht10）的分子特性及功能

李大琪1, 王燕1, 张建琴1, 李涛1, 孙毅2, 张建珍1

2014, 47 (7): 1313-1320. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.07.008

摘要（570）

HTML （12）

PDF （642KB）（9693）

【目的】获得中华稻蝗（Oxya chinensis）几丁质酶基因10（OcCht10）的cDNA序列，预测其功能域，并做聚类分析明确该基因的系统发育关系。绘制OcCht10在5龄若虫不同组织部位和发育时间的表达图谱，研究其在中华稻蝗蜕皮过程中的生物学功能，为害虫防治提供高效安全的候选基因。【方法】从中华稻蝗转录组数据库搜索OcCht10 cDNA片段，经过blast分析、比对、拼接后，翻译为氨基酸序列，预测其功能域，并与其他昆虫几丁质酶家族基因进行聚类分析，进一步确认该基因的系统发育关系并进行准确命名；选取中华稻蝗5龄第6天不同组织部位及5龄若虫不同天数表皮样本，总RNA提取后反转录为cDNA模板，采用Real-time quantitative PCR（qPCR）方法获得OcCht10在5龄稻蝗若虫不同组织部位和不同发育阶段的表达谱；设计OcCht10 dsRNA引物，用试剂盒体外合成dsOcCht10，采用注射法进行RNA干扰；取注射24 h稻蝗表皮样本，用qPCR方法检测OcCht10基因沉默效率；并仔细观察dsRNA注射后稻蝗表型，统计其死亡率。【结果】经对中华稻蝗转录组数据库的搜索，获得OcCht10 cDNA片段长度为9 318 bp，开放阅读框为8 613 bp，编码2 870个氨基酸；其3′非编码区为705 bp，推测OcCht10 5'端有500多碱基尚未获得；预测其氨基酸序列具有多个结构域，包含有5个几丁质酶催化域和6个几丁质结合域；与其他昆虫几丁质酶基因聚类分析结果显示OcCht10属于昆虫几丁质酶家族基因Ⅱ组，该组基因与昆虫蜕皮相关；5龄若虫组织特异性分析表明该基因主要在表皮、前肠和后肠等外胚层发育而成的组织器官中表达，提示OcCht10可能参与表皮几丁质代谢；发育时间表达图谱表明该基因在5龄第6—7天，即蜕皮前的表皮中高表达，表明OcCht10可能负责蜕皮时表皮几丁质降解；5龄若虫第2天注射该基因的dsRNA，24 h后取表皮检测其干扰效率，结果显示该基因被沉默70%；与注射dsGFP的对照组相比，注射dsOcCht10 5龄若虫表现为龄期延长，旧表皮无法开裂，蜕皮受阻，昆虫无法正常活动导致死亡，死亡率达到100%。【结论】获得OcCht10的部分cDNA序列，该基因在昆虫蜕皮前表皮中高表达；OcCht10参与中华稻蝗的蜕皮发育，注射dsOcCht10可有效沉默靶基因，并导致试虫无法完成正常蜕皮而死亡。

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34. 滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量、品质和水氮利用的影响

邢英英，张富仓，张燕，李静，强生才，吴立峰

2015, 48 (4): 713-726. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.04.09

摘要（1078）

HTML （26）

PDF （550KB）（9589）

【目的】水肥是限制作物增产的两大因子，不合理的灌溉与施氮不仅难于增加产量，还会增加土壤剖面硝态氮累积、降低作物品质及水氮利用效率。针对西北半干旱地区温室蔬菜灌水和施肥存在的问题，通过滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量品质和水氮利用的影响，研究滴灌施肥条件下温室番茄高产优质高效的灌水施肥制度。【方法】通过温室番茄小区试验，设常规沟灌施肥（100%ET₀，N240-P₂O₅120-K₂O150 kg·hm^-2）以及3个滴灌水量（高水W₁：100%ET₀、中水W₂：75%ET₀、低水W₃：50%ET₀）和3个施肥水平（高肥F₁：N240-P₂O₅120-K₂O150 kg·hm^-2、中肥F₂：N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2、低肥F₃：N120-P₂O₅60-K₂O75 kg·hm^-2），共10个处理，分析番茄生长产量、品质、土壤硝态氮分布以及水氮吸收利用对不同灌水量和施肥量的响应规律。【结果】与常规沟灌施肥相比，滴灌施肥增加番茄产量31.04 t·hm^-2、干物质量3 208 kg·hm^-2和总氮吸收量73.13 kg·hm^-2，增幅分别为46.9%、54.0%和82.4%，同时增加果实中维生素C（Vc）含量61.8%；降低土壤中硝态氮含量；水分利用效率（WUE）和氮肥利用率（NUE）分别增加46.4%和76.5%。滴灌施肥条件下，W₁F₂处理总干物质量最大（9 248 kg·hm^-2），产量和植株氮素吸收量均与灌水量和施肥量正相关，增加施肥量带来的增产效应大于灌水，且W₁F₂处理产量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量，降低施肥量，WUE逐渐下降，NUE逐渐上升，W₃F₁处理WUE最大（47.7 kg·m^-3），W₁F₃处理NUE最大（65.6%），且W₃F₂处理的WUE和W₁F₂处理的NUE增加幅度明显大于其他处理。土壤中硝态氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效应影响显著，随灌水量的增加呈先增大后降低的趋势，随施肥量的增加逐渐增大，在滴头正下方没有明显累积，在湿润土体的横向边缘产生累积，W₁F₂处理土壤中硝态氮含量较小，分布更均匀。增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量以及营养累积量；增大施肥量，品质含量以及营养累积量呈先增大后降低的趋势；W₃F₂处理获得最大的Vc和番茄红素含量及营养累积量，最大的可溶性糖含量及较大的营养累积量。【结论】温室番茄滴灌施肥技术能够达到高产优质和高效的目的，当追求产量和氮肥利用率时，高水中肥（W₁F₂：100%ET₀，N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2）处理能获得较高的产量和NUE以及较低的土壤硝态氮含量；当追求品质和水分利用效率时，低水中肥（W₃F₂：50%ET₀，N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2）处理获得最大的维生素C、可溶性糖和番茄红素含量以及较高的水分利用效率。

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35. 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

2024, 57 (7): 1237-1254. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.003

摘要（1052）

HTML （70）

PDF （692KB）（9548）

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。

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36. 花色苷的结构稳定性与降解机制研究进展

2009, 42 (3): 996-1008 . DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.03.031

摘要（1352）

PDF （467KB）（9521）

花色苷是一种广泛存在于植物中的水溶性天然色素，具有重要的生物活性，可应用于食品、药品和化妆品中，但花色苷结构不稳定。由于花色苷稳定性影响因子多、降解机制复杂，深入开展花色苷的降解机制和提高花色苷稳定性的研究是非常重要的。本文分析了影响花色苷稳定的主要因子、花色苷的不同降解机制以及提高花色苷稳定性的方法，为进一步开展花色苷研究提供有益的参考。

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38. 不同形态秸秆还田下乌栅土耕层土壤有机质含量与组成变化

陈硕桐, 夏鑫, 丁元君, 冯潇, 刘晓雨, Marios Drosos, 李恋卿, 潘根兴

2023, 56 (13): 2518-2529. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.007

摘要（299）

HTML （31）

PDF （1130KB）（9444）

【目的】基于田间试验，探讨不同形态秸秆还于稻田后耕层土壤有机质含量及其分子组成的动态变化，为秸秆资源化利用和稻田土壤固碳提供依据。【方法】选择江苏省常熟市某村的乌栅土稻田，选用新鲜未处理（CS）、过腹处理（CM）和炭化处理（CB）的玉米秸秆，于2015年6月以等碳量（10 t C·hm^-2）一次性还田，并以未还田处理作为对照（CK），分别于2015、2017和2019年水稻收获时采集耕层（0—15 cm）土样测定有机碳含量，并采用¹³C同位素丰度和生物标志物提取-GC/MS鉴定探析有机质组成变化。【结果】与CK相比，还田当年和2年后所有还田处理都显著提高了耕层土壤有机碳含量（8%—36%），但还田4年后，仅CB处理有机碳含量显著增加（24%），且增加的碳来源于施入的生物质炭。还田2年后，CS和CM处理土壤有机质中木质素酚丰度达到峰值，分别比CK增加了115%和66%；还田4年后，所有还田处理的植物源脂类的丰度均显著提高，相应地，植物源与微生物源脂类的丰度比（PL/ML）和生物标志物组分的多样性指数（H’）也显著提升。【结论】分子组成的变化可以用来判明不同形式秸秆还田下土壤有机质质量的变化；秸秆炭化还田比直接还田和过腹还田有利于稻田土壤固碳，且增强了植物源有机组分在土壤中的持留，提升了土壤有机质的分子多样性。

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39. 日光温室甜瓜根系生长及单果重的水氮耦合效应

岳文俊，张富仓，李志军，吴立峰

2015, 48 (10): 1996-2006. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.10.012

摘要（557）

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PDF （489KB）（9185）

【目的】研究不同灌水量和施氮量对温室甜瓜根系生长及单果重的影响，探讨根系生长与单果重和水氮供应的关系，为温室甜瓜的水氮管理提供科学依据。【方法】根据日光温室内光温湿等环境参数，以‘一品天下208’甜瓜为试验材料，试验设灌水量（W）和施氮量（N）2个因素，采用Penman-Monteith修正公式确定灌水量，设置0.7ET_c、1.0ET_c和1.3ET_c3个水分水平；施氮量在常规施氮量N₂（130 kg N·hm^-2）的基础上设置了一个下限施氮量N₁（70 kg N·hm^-2）和一个上限施氮量N₃（180 kg N·hm^-2）3个氮素水平，共9个处理。应用完全随机区组试验设计，研究不同水氮处理组合对温室甜瓜根系生长分布及单果重的影响。【结果】甜瓜根系在0—30 cm土层内，随着土层深度的加深，根长增加幅度变缓；在相同水处理条件下，甜瓜总根长、单果重、水分利用效率均随施氮量的增加，呈现先增加后减小的趋势，在中水中氮（W₂N₂）条件下，根系总长和单果重达到最大值，分别为6 625.48 cm和818.94 g；在相同氮处理条件下，甜瓜根系总长和单果重随灌水量的增加，呈现先增加后减小的趋势，水分利用效率随灌水量的增加逐渐降低，氮肥偏生产力随施氮量的增加而减小。细根根长、根系干质量与产量显著相关，根系越发达，甜瓜产量增加越明显。表明合理的灌水量和施氮量可以促进根系对水分和养分的吸收，进而提高产量。甜瓜根系总长在垂直方向上的分布变化规律可以采用方程：y=A(1-B^x)进行模拟，模型决定系数R²达到0.9以上。采用主成分分析法对甜瓜根系生长状况进行综合评价，结果表明综合主成分能够反映出全部根系信息的92.727%，综合评价最高的处理为中水中氮（W₂N₂）。不合理的灌水和施氮导致甜瓜单果重、根系各项特征参数、水分利用效率和氮肥偏生产力明显降低。【结论】在本试验条件下，滴灌施肥的施氮量和灌水量控制在N₂（130 kg N·hm^-2）和W₂（1.0ET_c）时，有利于促进根系生长，进而提高甜瓜单果重以及水氮利用效率，是试验地区膜下滴灌条件下温室甜瓜生产中适宜的水氮组合。

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40. 有机物料与化肥长期配施对小麦玉米轮作潮土细菌群落和酶活性的影响

张灵菲, 马垒, 李玉东, 郑福丽, 魏建林, 谭德水, 崔秀敏, 李燕

2023, 56 (19): 3843-3855. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.19.011

摘要（579）

HTML （44）

PDF （1745KB）（8741）

【目的】研究有机物料与化肥长期配施对土壤细菌群落和酶活性的影响，揭示土壤养分、胞外酶活性与细菌群落之间关系，为制定潮土区小麦玉米轮作制度下长期且合理的施肥策略提供理论依据。【方法】连续10年的定位试验，设置不施肥（NF）、单施化肥（NPK）、化肥配合秸秆还田（NPKS）、50%的化肥配施6 000 kg·hm^-2猪粪（NPKP）和50%的化肥配施6 000 kg·hm^-2牛粪（NPKC）等5个处理。【结果】（1）有机物料与化肥长期配施（NPKS、NPKP和NPKC）可显著提高土壤肥力和胞外酶活性，其中NPKC处理提升效果最为显著，土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量和碱性磷酸酶活性较NPK处理提升幅度为13.8%—15.4%、9.7%—15.5%、7.2%—15.9%、13.6%—38.5%和2.5%—13.1%。（2）有机物料与化肥长期配施显著改变了细菌群落结构和组成。与NPK处理相比，小麦季NPKS处理显著上调物种为Aggregatilinea和Parachlamydia，NPKP处理显著提高Pseudomonas、Nonomuraea和Flexilinea丰度，NPKC处理仅Luteitalea丰度显著升高。玉米季NPKS处理显著上调的物种为Phycisphaera和Syntrophothermus，NPKP处理显著提高Gemmatimonas丰度；NPKC处理Aquipuribacter和Desulfosoma丰度显著升高。（3）功能预测结果表明，长期有机物料与化肥配施较单施化肥对土壤碳、氮循环功能有促进作用，尤其NPKC处理对硝化作用、尿素溶解、芳香族化合物的降解、木聚糖分解、纤维素降解作用均有较强的影响。（4）蒙特尔分析表明，土壤pH是潮土细菌群落结构和生态功能的主要调控因素。【结论】有机物料与化肥长期配施（尤其是化肥配施牛粪）可提高土壤肥力和胞外酶活性，增加有益菌群丰度，显著改变细菌群落结构和组成，有利于碳、氮、磷循环，从而促进潮土形成适合作物和细菌生长的环境。

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41. 作物科学中的环境型鉴定（Envirotyping）及其应用

徐云碧

2015, 48 (17): 3354-3371. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.17.004

摘要（2186）

HTML （24）

PDF （2735KB）（8728）

全球气候变化正在对地球的环境产生日益重要的影响，而作物生产取决于作物基因型和环境之间的相互作用。利用现代生物学技术可以在分子水平上精细解析作物的基因型及其各个遗传组分对于表现型的贡献；然而对于作物具有重大影响的环境因子，目前，只能通过作物在不同环境下的表现型来推测其综合作用，或对整个试验区的个别环境因子进行对比分析，因而无法对各类环境因子进行深入剖析。笔者首次在国际上提出了环境型鉴定概念，并创造了一个英文新词etyping来表示。在本文中，环境型鉴定用envirotyping来代替。环境型（envirotype）用来描述包括所有影响作物不同生长发育阶段的内部和外部环境因子及其各种组合，外部环境因子主要包括水、肥、气、热、光、土壤、耕作制度和伴生生物等；而环境型鉴定用来表述对所有环境因子的解析和测定。环境型信息可以通过多种方式采集。作物多年多点区域试验积累了大量相关试验点的环境数据；地理信息系统（geographic information system，GIS）和土壤信息系统积累了大量气候、天气、土壤的数据；小型气象站可以监测小范围的天气、降雨、温度、气流等气象因子。众多环境检测仪器的使用，可以大规模采集与植物冠层、植物周边甚至单个试验小区和单个测试材料有关的土壤、光照、温度、水分、病虫害、伴生生物等外界环境因子。环境型信息将日益广泛应用于环境及其特征性鉴定、作物基因型-环境型互作、表现型预测、病虫害流行预测、近等环境型（near iso-envirotype）确定、作物对特定环境的反应研究、农艺组学（agronomic genomics）、精准高效农业等。展望未来，环境型鉴定需要将研究对象聚焦在单个材料的水平，实现单个材料的相关环境因子不同阶段的动态鉴定；需要开发和建立与基因型、表现型相结合的综合信息系统以及相应的决策支撑系统；环境型信息将最终有助于建立基于基因型-表现型-环境型的三维作物生产和研发系统，从而使未来作物育种中的选择建立在此三维空间概念的基础之上，并推动高产高效作物生产体系的建立。

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42. 基于转录组和WGCNA筛选丝瓜果长和果径发育调控相关基因

陈敏氡, 王彬, 刘建汀, 李永平, 白昌辉, 叶新如, 裘波音, 温庆放, 朱海生

2023, 56 (22): 4506-4522. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.22.012

摘要（477）

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PDF （3099KB）（8295）

【目的】鉴定丝瓜果长和果径发育基因共表达模块并筛选关键调控基因，为后续丝瓜果形控制的分子机制研究提供理论依据。【方法】以丝瓜9个发育阶段（开花前2 d以及花后0、2、4、6、8、10、15和20 d）果实为研究材料，测定各阶段的果长和果径，利用WGCNA方法联合分析转录组与果长和果径数据，鉴定与果长和果径发育相关的共表达基因模块，筛选关键调控基因。【结果】利用WGCNA鉴定出14个共表达模块，与果长和果径显著相关（相关系数的绝对值=0.9）的共表达模块有2个，显著正相关的模块为Turquoise模块，显著负相关的模块为Lightpink4模块。KEGG富集分析发现，Turquoise模块显著富集在内吞作用和苯丙烷生物合成通路，与果实膨大、伸长调控密切相关，可作为研究丝瓜果长和果径的关键基因模块。根据Turquoise模块内基因的连接度以及功能注释，筛选出10个关键调控基因，包括木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶基因XTH23、肌动蛋白解聚因子基因ADF2、伴侣蛋白基因DnaJ10、扩展蛋白基因（EXPA1、EXPA4和EXLA5）、驱动蛋白基因Kinesin-13A、生长素反应基因SAUR21和Aux/IAA11。RT-qPCR结果显示，10个调控基因的表达量均在果实进入快速生长期（花后8 d）后显著升高，增加倍数约为2—50倍。通过构建基因互作网络，发现部分调控基因与WRKY、bHLH和HSF转录因子家族存在互作关系。【结论】获得了丝瓜果长和果径基因共表达重要模块Turquoise模块，筛选到10个调控基因可作为丝瓜果形控制的潜在候选基因，并发现丝瓜果长和果径的发育调控主要涉及细胞壁的重构、细胞的发育与分化、生长素的调控等过程。

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43. 过表达拟南芥NPR1增强黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性

冯向君, 王宏宇, 于静, 池春玉, 丁国华

2023, 56 (14): 2701-2712. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.006

摘要（329）

HTML （27）

PDF （2293KB）（8254）

【背景】黄瓜易感多种病害，特别是枯萎病和白粉病，化学药物防治虽然有效但因残留高和不易降解而被限制使用，培育广谱、持久抗病的黄瓜品种是解决这一难题的根本策略。病程相关基因非表达子1（nonexpressor of pathogenesis- related genes 1，NPR1）是系统获得性抗性（systemic acquired resistance，SAR）中的关键调控因子，参与调控多种防御相关基因的表达，影响植物的抗病能力。【目的】在黄瓜中过表达AtNPR1，探究转基因黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性，为培育抗病能力更强、更持久的黄瓜品种提供试验依据。【方法】通过克隆拟南芥AtNPR1，构建AtNPR1过表达载体，利用农杆菌介导法转化黄瓜，获得过表达AtNPR1的转基因黄瓜植株，利用实时荧光定量PCR方法测定转基因植株中相关防御基因的表达量。选择T₀代转基因植株进行枯萎病的抗性鉴定，T₁代转基因植株进行白粉病的抗性鉴定，测定转基因植株接种枯萎病菌（Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum）和白粉病菌（Golovinomyces cichoracearum）后，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）等抗氧化酶活性变化及丙二醛（malondialdehyde，MDA）、活性氧（reactive oxygen species，ROS）含量的变化。【结果】成功获得8株T₀代转基因植株，OE#4和OE#5为AtNPR1高表达植株，OE#3为AtNPR1低表达植株；通过对转基因植株中相关防御基因的表达量分析发现，过表达AtNPR1的转基因植株中多个相关防御基因表现更强、更快的表达，并且防御基因的表达量与AtNPR1在转基因植株中的表达量呈正相关。其中，PR1、PR4和WRKY70的表达量上调极为显著。转基因植株的抗病性鉴定结果表明，在枯萎病和白粉病的胁迫下，转基因植株表现出更显著的抗性，发病缓慢、症状轻微，病斑面积显著低于野生型（WT）植株。转基因T₀代植株OE#4和OE#5在接种枯萎病菌3 d后未出现明显病斑，接种7 d后出现灰褐色病斑，但未呈现萎蔫等状态；WT植株在接种3 d时出现灰褐色病斑并且轻微萎蔫，7 d时叶片出现严重萎蔫。接种白粉病菌7 d后，T₁代植株OE#2和OE#7和WT植株均出现病斑，但OE#2和OE#7植株病斑面积显著低于WT植株；接种15 d后WT植株出现叶片黄化失绿，而转基因植株OE#2和OE#7病情较轻。与WT植株相比，接种病原菌后，转基因植株中MDA含量较低，SOD、POD、CAT活性保持较高水平，ROS含量累积较少。【结论】黄瓜中过表达AtNPR1可以提高黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性。

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44. 免疫沉淀联合LC-MS/MS筛选猪肝星状细胞中葡萄糖调节蛋白GRP94的互作蛋白

王枭鸿, 邢明杰, 顾宪红, 郝月

2023, 56 (15): 3020-3031. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.15.015

摘要（186）

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PDF （1627KB）（7980）

【背景】随着规模化、集约化生产程度的不断提高，养殖过程中饲养空间受限、冷热环境不适等因素常使猪处于应激状态。内质网应激（endoplasmic reticulum stress, ERS）可能是最早期的应激反应，与细胞凋亡、代谢等方面有密切联系。肝脏是机体的主要代谢器官，猪养殖过程中由于人工操作（如断奶）、饲料霉变、温度变化和吸入有害气体等因素都会造成猪肝脏的ERS，不仅会造成肝脏损伤，还会引发肝脏的脂肪代谢紊乱和广泛的炎症反应，影响生产性能和繁殖性能。因此，深入探讨缓解ERS的有效措施，有助于减少猪养殖过程中的隐性损失。【目的】利用免疫沉淀联合质谱技术，从猪肝星状细胞中筛选在ERS条件下与葡萄糖调节蛋白94（GRP94）相互作用的细胞蛋白，为进一步探讨GRP94对猪肝星状细胞生物学功能的保护作用机理奠定基础。【方法】首先将GRP94抗体固定在谷胱甘肽亲和磁珠上，用亲和磁珠与ERS条件下或正常条件下猪肝星状细胞总蛋白进行孵育，与GRP94诱饵蛋白结合的蛋白复合物洗脱收集后，进行SDS-PAGE凝胶电泳验证。将验证成功的样品洗脱液进行液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）检测，鉴定出正常条件和ERS条件下GRP94的互作蛋白。运用生物信息学在线软件对筛选的互作细胞蛋白进行 GO 富集、KEGG 信号通路注释和蛋白互作网络分析，并对其中的互作蛋白之一波形蛋白（vimentin）进行免疫共沉淀验证。【结果】筛选到正常条件下与GRP94存在互作关系的蛋白146个，ERS条件下与GRP94存在互作关系的蛋白76个，在两种情况下都存在互作关系的蛋白44个。ERS条件下有互作关系的76个蛋白质主要参与凋亡过程负调控、肽段交联、泛素依赖型ERAD（endoplasmic reticulum associated degradation）过程和过氧化氢分解代谢等过程。其中参与凋亡过程负调控的GRP94互作蛋白有albumin、catalase、filament A、heat shock protein family A member 5、keratin 18和prohibin 2，说明GRP94可能与这些蛋白共同发挥抗凋亡作用。除此之外组成中间丝纤维的vimentin蛋白参与多个GO富集的通路，可能与GRP94有重要的互作关系。进一步的免疫共沉淀试验也证实，ERS条件下vimentin和GRP94之间确实存在互作关系。此外，某些ERS条件下特异性表达的GRP94互作蛋白（如peroxiredoxin、death inducer obliterator 1、catalase、glandular kallikrein、pyruvate kinase等）与抗凋亡有密切联系。【结论】 ERS条件下，猪肝脏GRP94互作蛋白主要参与抗凋亡、对未折叠蛋白进行折叠和维护细胞内稳态相关的信号通路。该结论为下一步开展GRP94参与肝脏ERS调控机制的研究打下基础。

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45. 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

2023, 56 (23): 4635-4647. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.006

摘要（259）

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PDF （556KB）（7935）

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。

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46. 畜禽场空气污染物检测技术综述

汪开英,吴捷刚,赵晓洋

2019, 52 (8): 1458-1474. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.08.015

摘要（701）

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PDF （516KB）（7932）

随着畜禽养殖集约化程度的提高,高密度、集约化的畜禽养殖引起的畜禽养殖场空气污染问题日益突出,畜牧业已成为我国空气污染的重要来源之一。畜禽场排放的氨气（NH₃）、硫化物（H₂S）、颗粒物（particulate matters,PM）和挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）等空气污染物不仅对畜禽场人畜健康造威胁,还会扩散到周围环境中形成大气污染。科学适用的空气污染物检测方法和技术是研究和控制畜禽场空气污染的前提。文章对国内外畜禽场的NH₃、H₂S、温室气体、PM以及恶臭等主要空气污染物的检测方法与技术进行了介绍与分析。以NH₃、H₂S为代表的畜禽场有害气体检测方法主要有化学分析法、半导体气体传感器检测法、光谱法、质谱法与气相色谱法,其中,湿化学法灵敏度高,成本低,可以准确获取气体浓度,但检测费时费力,且无法实时在线检测;气体检测管法成本较低,操作简单,但误差相对较大;电化学传感器法灵敏度较高,成本适中,可以连续检测气体浓度,但存在装置易老化、使用寿命较短等缺陷;光谱法、质谱法以及气相色谱法可快速准确检测气体,但检测仪器昂贵,使用成本较高,不适合生产性畜禽场的常规检测。文章主要介绍与分析了反刍动物肠道发酵、畜禽舍、粪污贮存与处理过程中温室气体CH₄、CO₂、N₂O的检测方法和技术。畜牧业温室气体排放随时间、季节和采样点等不同而不断变化,实现畜牧业温室气体的精确监测较为困难,目前仍未有国际通用的检测方法与测量标准,畜牧业温室气体检测方法与技术及其标准研究亟待开展。文章从物理特征、化学特征及生物特征三个方面对畜禽场排放的颗粒物检测方法与技术进行了综述。畜禽场PM成分复杂,其吸附的NH₃、恶臭化合物、微生物的影响有待评估,因此亟待完善PM的物理、化学和生物成分的检测方法与技术,以获取畜禽场PM的全面特征信息。文章对畜禽场的主要恶臭物质成分和恶臭感官的检测方法与技术进行了综述。相比气相色谱-质谱联用法,采用专业嗅辨人员对恶臭浓度进行嗅辨分析的方法成本更高,且主观性较强。但气相色谱-质谱联用技术无法仅凭借气体样品确定所有气态有机化合物,同时难以确定引起恶臭的化合物种类。因此结合气相色谱与动态嗅觉仪可更全面的分析恶臭样品指标。文章还对国内外畜禽场空气污染物（包含有害气体、温室气体、颗粒物以及恶臭物质）的主要检测方法与技术进行综述,以期为我国畜禽养殖业的空气污染物检测技术的研发与应用提供参考。

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47. 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

2023, 56 (21): 4175-4191. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.004

摘要（1683）

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PDF （2299KB）（7876）

【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，R²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R²由0.75提升至0.86，AGB和PNC的模型验证R²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。

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48. 转录组和蛋白质组关联分析解析巴西蕉幼苗响应低温的分子机制

林蔚, 吴水金, 李跃森

2024, 57 (8): 1575-1591. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.08.012

摘要（275）

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PDF （6769KB）（7637）

【目的】低温是导致香蕉减产的主要自然灾害之一。基于转录组与蛋白质组关联分析参与香蕉抗寒的相关基因、蛋白及信号、代谢通路调控网络，探讨香蕉抗寒的分子机制。【方法】以巴西蕉为试材，在7 ℃低温下处理1 d（Cold1）和3 d（Cold3），以28 ℃培养的巴西蕉为对照（CK），基于笔者课题组前期获得的蛋白质组数据，利用转录组测序技术检测巴西蕉在低温胁迫下基因调控网络的变化，同时与蛋白质组学数据进行关联分析，共同解析巴西蕉响应低温胁迫的分子机制。【结果】转录组分析结果显示，Cold1 vs CK、Cold3 vs CK和Cold1 vs Cold3三个对比组分别鉴定出11 370、15 460和9 619个差异表达基因，对这些基因的KEGG富集分析发现，差异表达基因在光合作用信号、谷胱甘肽代谢、α-亚麻酸代谢途径和苯丙素生物合成等多个低温胁迫关键信号代谢通路中富集。对部分差异表达基因进行实时荧光定量（qRT-PCR）分析，其中DREB、MAPK和MYB等低温调控关键基因的表达量在低温处理后显著上升，所选20个基因的表达变化趋势与RNA-seq基本相符，证实了RNA-seq的准确性。转录组与蛋白质组关联分析结果显示，共鉴定到6 211个与转录本相对应的蛋白，转录组与蛋白质呈现正相关关系，共有105个转录本及其对应的蛋白表达量共同上调，有218个转录本及其对应的蛋白表达量共同下调。GO富集分析显示，差异表达基因和蛋白在光响应、叶绿体、氧化还原酶活性等功能大量富集。此外，对差异表达基因和蛋白KEGG通路的关联分析发现，低温处理抑制了苯丙素生物合成和光合作用信号途径相关基因及蛋白的表达，促进了α-亚麻酸代谢和谷胱甘肽途径的表达。【结论】运用转录组结合蛋白质组学技术绘制了基因和蛋白质水平上的香蕉抗寒调控网络，并发现香蕉响应低温的信号通路主要涉及光合作用信号、谷胱甘肽代谢、α-亚麻酸代谢途径和苯丙素生物合成等途径。

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49. 外源NO对NaCl胁迫下棉苗主要形态和相关生理性状的影响

李翠芳, 刘连涛, 孙红春, 张永江, 朱秀金, 李存东

2012, 45 (9): 1864-1872. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.09.023

摘要（1090）

PDF （591KB）（7547）

【目的】研究不同浓度外源NO供体硝普钠（SNP）对不同NaCl胁迫程度下棉苗生长和叶片生理性状的影响。【方法】采用水培处理，试验设2个NaCl水平（50和100 mmol•L-1），各NaCl水平下设4个SNP浓度（0、50、100和200 μmol•L-1），同时设对照（0 mmol•L-1NaCl，0 μmol•L-1SNP），处理10 d后测定棉苗形态指标和叶片主要生理指标。【结果】NaCl胁迫抑制棉苗生长；外源NO供体SNP进一步抑制NaCl胁迫下棉苗节间伸长，显著降低植株含水量，尤其是根和茎的含水量；SNP处理显著增加轻度盐胁迫（50 mmol•L-1 NaCl）下棉苗比叶重，50—200 μmol•L-1SNP处理下比叶重增加10%—18%；SNP处理提高了高盐（100 mmol•L-1NaCl）胁迫下棉苗叶片可溶性蛋白含量和叶绿素a/b值，显著提高了叶绿素a、b含量，以50 μmol•L-1SNP处理效果最显著，叶绿素a、b分别增加10.9%和9.8%；SNP显著提高了NaCl胁迫下叶片SOD活性和POD活性，降低了CAT活性。【结论】外源NO能够抑制棉苗节间伸长，缓解高浓度NaCl胁迫下棉苗叶绿素的降解，增强叶片抗氧化能力，改善叶质。本试验条件下，SNP对棉苗盐胁迫的缓解作用以50—100 μmol•L-1为宜，高浓度（200 μmol•L-1）SNP处理加剧了盐胁迫对棉苗的伤害。

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50. 甘薯苗期氮高效利用性状的GWAS分析及候选基因的筛选与验证

于永超, 范文静, 刘明, 张强强, 赵鹏, 靳容, 王静, 朱晓亚, 唐忠厚

2023, 56 (18): 3500-3510. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.002

摘要（325）

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PDF （1426KB）（7334）

【目的】解析甘薯氮高效利用的遗传机制，挖掘氮利用性状的关联位点及氮高效候选基因，为甘薯氮高效型分子育种、品种遗传改良提供支持。【方法】以来自世界各地的129个甘薯栽培种为材料，设置缺氮（0 mmol·L^-1纯氮）和正常氮（14 mmol·L^-1纯氮）处理，采用水培试验对甘薯苗期地上部生物增加量、地下部生物增加量、地上部氮累积量、地下部氮累积量、地上部氮生理利用效率和地下部氮生理利用效率共6个表型性状进行基于混合线性模型（mixed linear model，MLM）的全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）。根据分析结果确定氮高效候选基因，并对候选基因进行RT-qPCR验证。【结果】6个甘薯苗期氮高效利用性状在正常氮和缺氮处理条件下存在着广泛变异。其中，缺氮处理条件下，地上部生物增加量变异系数最大，为69.5%；地下部氮生理利用效率变异系数最小，为12.1%。除地下部氮生理利用效率外，其他5个性状彼此均显著相关。GWAS定位到与地上部生物增加量、地下部生物增加量、地下部氮累积量和地上部氮生理利用效率4个性状显著关联的134个区段内888个SNP位点。筛选、过滤得到与地上部氮生理利用效率显著关联且可靠性较高的10个区段内的93个SNP标记，基因注释得到6个甘薯氮高效候选基因。RT-qPCR验证认为3个候选基因（itf01g08120.t1、itf01g22030.t1和itf01g22100.t2）分别编码谷氨酸脱氢酶、NPH3蛋白和TIP41-like蛋白，具有进一步研究价值。【结论】在129份甘薯种质资源中共检测到888个与甘薯苗期氮高效利用性状关联的SNP位点，其中，与地上部氮生理利用效率显著相关的SNP位点93个，筛选、鉴定到6个甘薯氮高效利用的候选基因。itf01g08120.t1、itf01g22030.t1和itf01g22100.t2存在进一步研究价值。

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