中国农业科学

中国农业科学. 2020, 53(23): 0.

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十倍体长穗偃麦草雄性育性基因ThMs1的克隆、表达及功能分析

衡燕芳,李健,王峥,陈卓,何航,邓兴旺,马力耕

中国农业科学. 2020, 53(23): 4727-4737. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.001

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【目的】从小麦隐性核雄性不育突变体ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系中,克隆雄性育性恢复基因ThMs1,解析该基因的表达模式、编码蛋白的生物化学活性和生物学功能,鉴定新的小麦ms1育性恢复基因,从而更好地应用于小麦杂交育种。【方法】通过基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）,鉴定ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系中小麦外源的染色体类型;通过同源克隆法在小麦-十倍体长穗偃麦草异附加系中克隆雄性育性基因ThMs1,并稳定转化小麦ms1进行基因功能互补验证;利用RT-PCR及实时荧光定量PCR分析检测基因的表达模式;进一步通过RNA原位杂交分析基因的组织细胞特异性表达特性;利用特异性抗体进行Western blot检测ThMs1蛋白在体内的表达情况;经SignalP软件分析预测蛋白结构;通过蛋白-脂质结合活性分析检测ThMs1蛋白是否具有脂类分子结合活性。【结果】证实小麦ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系细胞中含有偃麦草4Ag染色体;从小麦-十倍体长穗偃麦草异附加系中克隆了雄性育性基因ThMs1,遗传转化功能互补试验证实ThMs1能够完全恢复小麦ms1突变体的雄性不育表型,基因的聚类分析表明MS1只存在于禾本科植物中;通过RT-PCR和实时荧光定量PCR检测发现ThMs1在减数分裂期的花药中特异表达,RNA原位杂交分析证实ThMs1在小麦小孢子发生过程中特异表达;Western blot检测发现ThMs1在小麦减数分裂期的花药中表达;对ThMs1蛋白氨基酸序列进行结构预测发现,该蛋白具有推测的脂类结合分子结构域,ThMs1蛋白脂类分子结合试验表明ThMs1蛋白特异结合磷脂酸和磷酸化的磷脂酰肌醇。【结论】克隆了一个新的来自十倍体长穗偃麦草、可恢复小麦隐性核雄性不育突变体ms1雄性育性的ThMs1,该基因与小麦Ms1具有相似的分子结构、时空表达模式和脂结合活性,导致2个蛋白在小麦中也具有相似的生物学功能,ThMs1可以替代普通小麦Ms1的功能调控小麦花粉育性,该结果为利用小麦ms1通过分子设计建立小麦杂交育种体系（新一代杂交育种体系）提供了一个新的育性恢复基因。

苦荞ARF基因家族的鉴定及生长素诱导下的表达模式

郝彦蓉,杜伟,侯思宇,王东航,冯红梅,韩渊怀,周美亮,张凯旋,刘龙龙,王俊珍,李红英,孙朝霞

中国农业科学. 2020, 53(23): 4738-4749. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.002

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【目的】全基因组水平鉴定苦荞ARF家族基因,并对其家族基因结构、保守结构域、系统进化、组织表达差异及外源生长素处理下基因表达水平进行分析,为苦荞ARF的功能研究和利用奠定基础。【方法】通过转录组数据和ARF保守结构域（PF06507）分析,筛选苦荞ARF家族成员,利用TBtools软件绘制基因结构图,利用NCBI及MEME在线预测苦荞ARF蛋白保守结构域和保守基序,利用MEGA X构建苦荞和拟南芥、水稻、甜荞、甜菜、大豆ARF蛋白系统进化树。使用根、茎、叶、花、未成熟和成熟籽粒6个组织转录组数据的FPKM值,通过TBtools HeatMap绘制FtARFs基因表达热图,分析FtARFs的组织表达特异性。使用PlantCARE在线网站预测茎秆特异表达的FtARFs启动子的顺式作用元件。以0.5 mg·L ^-1 IAA处理2份高秆（ZNQ189和PI673849）与2份矮秆（PI658429和PI647612）苦荞材料,观察苦荞下胚轴伸长的特征,于生长素处理不同时间段（0、0.5、1、6、12、24和48 h）取样,qRT-PCR检测FtARFs基因在不同苦荞下胚轴中的表达差异;同时,对生长7 d的4份材料进行石蜡切片,番红固绿染色后显微镜下观察下胚轴细胞大小。【结果】系统分析鉴定了26个苦荞ARF家族基因,染色体定位分析显示,除第4染色体外,FtARFs在其余染色体均有分布。理化性质分析表明,氨基酸残基数目范围为331—1 083 aa,理论等电点为5.34—8.63。保守基序分析表明,不同组间Motif组成有一定的差异。基因结构分析显示,苦荞ARF基因外显子数量为2—15,变异较大。系统进化将其分成4组（Group Ⅰ—Group Ⅳ）,且苦荞FtARFs在4个类群中均有分布。组织特异性分析显示,在各组织中,FtARFs基因FPKM值差异明显,在根、茎、花中,分别检测到7个、9个和4个基因表达量较高,在叶、未成熟籽粒和成熟籽粒中,表达值均较低。外源生长素处理4份苦荞材料,下胚轴伸长趋势不一,与其细胞大小变化相一致。qRT-PCR结果显示,FtARFs基因在生长素处理前期（0.5—1 h）表达较高,在处理后期,基因表达量降低。且处理苦荞幼苗0.5 h时,大多数FtARFs基因被显著诱导表达。【结论】苦荞ARF基因结构和蛋白基序具有组间多样性和组内保守性,且具有组织表达特异性,9个茎秆特异表达的FtARFs基因响应IAA诱导,暗示其对苦荞茎秆伸长可能具有调控作用。

外源ABA对两粒色小麦品种穗发芽及品质的影响

张雪,杨洪坤,郑亭,肖云,莫飘,樊高琼

中国农业科学. 2020, 53(23): 4750-4763. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.003

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【目的】西南麦区收获季多阴雨导致籽粒易穗发芽是造成该区域小麦品质变劣和商品性差的重要影响因素。研究脱落酸（ABA）喷施时期和喷施浓度对小麦穗发芽抑制效果及其对小麦籽粒品质的影响,提出适宜该区域的ABA喷施组合技术模式,为生产上利用植物生长调节剂调控穗发芽和改善小麦品质提供理论依据与技术支撑。【方法】以易穗发芽白皮小麦品种中科麦138和抗穗发芽红皮小麦品种绵麦367为试验材料,在灌浆初期（15 DAA）、灌浆后期（30 DAA）以及生理成熟期（35DAA）,喷施不同浓度ABA（0、50、100 mg·L ^-1）,研究其对两粒色小麦品种穗发芽表型,灌浆期间α-淀粉酶活性、籽粒可溶性糖和淀粉含量动态,收获后籽粒蛋白质、湿面筋含量、沉淀值,淀粉组分及RVA特征值的影响。【结果】（1）花后喷施不同浓度ABA对小麦穗发芽均有抑制作用,2个年度均以花后30 d喷施抑制发芽效果最好;收获期雨水较少年份（2018年）施用50 mg·L ^-1喷施浓度即可,中科麦138生理成熟期及蜡熟期的粒发芽率较对照下降13.8和3.8个百分点,绵麦367则较对照下降23.5和9.7个百分点;收获期雨水较多年份（2019年）则以100 mg·L ^-1喷施浓度抑制作用更优,中科麦138生理成熟期及蜡熟期的粒发芽率较对照下降22.5和19.6个百分点,绵麦367则较对照下降10.0和12.0个百分点;同时,不同时期不同浓度ABA处理后对种子发芽的抑制作用均在收获后60 d得以解除,不影响后续正常发芽。（2）外源喷施ABA后可降低α-淀粉酶活性,对穗发芽敏感期（花后35—45 d）α-淀粉酶活性抑制作用显著,以花后30 d喷施抑制效应最好,该时期喷施100 mg·L ^-1ABA,花后45 d籽粒α-淀粉酶活性较对照下降30.1%,可溶性糖含量较对照下降41.9%,而淀粉含量较对照提高10.2个百分点,淀粉水解受到抑制。（3）喷施ABA后可提高蛋白质质量,100 mg·L ^-1喷施浓度处理的沉淀值较CK提高4.3%—8.8%;外源喷施ABA对籽粒淀粉组分及面粉糊化特性影响更大,处理后支链淀粉含量增加进而总淀粉含量增加;100 mg·L ^-1喷施浓度处理的支链淀粉和总淀粉含量分别较CK增加8.1和7.6个百分点,直/支比下降18.2%,面粉糊化特性进一步改善,降落值、峰值粘度和崩解值提升,随浓度增大呈增加趋势,100 mg·L ^-1喷施浓度处理的降落值、峰值粘度和崩解值较CK提高幅度分别为20.9%—24.2%、26.5%—51.4%和12.4%—43.4%。【结论】西南麦区于花后30 d喷施50—100 mg·L ^-1ABA,可有效抑制穗发芽敏感期α-淀粉酶活性,抑制淀粉水解,降低穗发芽率和粒发芽率,提高蛋白质质量,并可增加支链淀粉含量和总淀粉含量,降低直/支比,改善面粉的糊化特性,可作为西南麦区生育后期增强小麦穗发芽抗性及减损提质的重要栽培管理措施,建议加大其示范与推广力度。

间作小麦秸秆还田对地膜覆盖玉米灌浆期冠层温度及光合生理特性的影响

殷文,柴强,于爱忠,赵财,樊志龙,胡发龙,范虹,郭瑶

中国农业科学. 2020, 53(23): 4764-4776. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.004

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【目的】作物的光合生理特性是影响产量的重要因素,冠层温度反映作物冠层的能量平衡状况,与作物光合生理特性及产量形成密切相关。研究不同覆盖方式下作物冠层温度与光合生理特性及产量形成,旨在优化耕作制度,提高干旱内陆灌区作物生产潜力。【方法】2014—2016年,在西北干旱灌区,通过田间试验,研究不同小麦秸秆还田及地膜覆盖利用方式下,小麦间作玉米模式中玉米灌浆期的冠层温度及光合生理特性。【结果】间作较单作可降低玉米灌浆期的冠层温度,以免耕小麦带25—30 cm高茬收割覆盖还田与玉米带地膜2年覆盖（NTSI2）,免耕小麦带25—30 cm高茬收割立茬还田与玉米带地膜2年覆盖（NTSSI2）处理降低效果更为显著,较传统耕作每年覆新膜单作（CTM）处理分别降低10.3%与7.5%,比传统翻耕小麦带无秸秆还田与玉米带每年覆新膜（CTI）处理分别降低7.6%与4.7%。从冠气温差可知,NTSI2处理随气温变化玉米灌浆期冠层温度变化较小,可减小气温变化对玉米生长发育造成的不利影响。间作较单作可增大玉米灌浆期的光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）及叶片水分利用效率（WUE_L）,以NTSI2、NTSSI2处理提高幅度较大,较CTM处理玉米P_n提高比例分别为23.0%与18.1%,较CTI处理提高比例分别为13.4%与8.9%;同理,与CTM处理相比,T_r分别提高7.9%与5.8%,与CTI处理相比,T_r分别提高6.1%与4.1%;NTSI2、NTSSI2处理WUE_L较CTM处理提高14.4%与12.0%,较CTI提高7.2%与4.9%,呈现水分高效利用的潜势。相同的净占地面积下,间作较单作玉米具有增产效应,增产幅度达到52.2%,其中NTSI2、NTSSI2处理较CTM处理分别增产57.2%与53.4%,较CTI处理分别增产17.6%与14.7%,说明免耕地膜2年覆盖与秸秆还田同步应用于间作模式可进一步加强玉米增产效应。【结论】在河西绿洲灌区,集成应用免耕秸秆还田与地膜2年覆盖技术是实现高产高效间作模式的理想耕作措施。

玉米穗腐病致病禾谷镰孢复合种的遗传多样性、致病力与毒素化学型分析

王宝宝,郭成,孙素丽,夏玉生,朱振东,段灿星

中国农业科学. 2020, 53(23): 4777-4790. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.005

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【目的】明确中国玉米穗腐病致病禾谷镰孢复合种（Fusarium graminearum species complex,FGSC）的菌群遗传结构、致病力、毒素化学型及其相互关系,为玉米镰孢穗腐病防控提供参考信息。【方法】从中国玉米主产区采集玉米穗腐病样本,经单孢分离鉴定,选取代表性的禾谷镰孢复合种,利用22对SSR和10对VNTR引物,使用Popgen32、NTsys2.1、STRUCTURE2.3.4群体遗传学研究软件进行数据分析,结合TEF-1α、β-tubulin和RPB2基因测序构建系统发育树,分析7个地理区域禾谷镰孢复合种的遗传多样性,采用花丝通道注射接种法测定各镰孢菌的致病力,利用产毒基因特异性引物进行毒素化学型的检测。【结果】在禾谷镰孢复合种中共检测到等位位点数48个,多态性位点数39个,多态性条带比率为81.25%,每对引物扩增出多态性条带2—4条;禾谷镰孢复合种7个地理群体平均Shannon’s信息指数和Nei’s遗传多样性指数分别为0.41和0.29,7个地理区域遗传相似度集中在0.6677—0.8797,遗传距离为0.1282—0.4039,表明菌群间具有较丰富的遗传多样性。依据Nei’s遗传距离对7个地理种群进行UPGMA聚类分析,可划分为3个类群;STRUCTURE2.3.4群体结构分析表明,禾谷镰孢复合种菌群被分为2个大类群最合适,西北地区绝大部分属于类群A,华中地区和华南地区菌株均属于类群B,东北地区50%以上菌株属于类群B。TEF-1α、β-tubulin和RPB2基因序列分析表明禾谷镰孢复合种由禾谷镰孢（F. graminearum）、亚洲镰孢（F. asiaticum）、布氏镰孢（F. boothii）和南方镰孢（F. meridionale）构成,上述镰孢菌中存在142个单核苷酸多态性位点（SNP）,通过这些差异序列构建的聚类图能清楚显示出各个种内与种间的遗传分化情况,各镰孢种内遗传多样性十分丰富。禾谷镰孢致病力最强,平均发病面积百分比为20.79%;亚洲镰孢、布氏镰孢和南方镰孢的平均发病面积百分比分别为15.79%、11.77% 和 8.12%。统计分析表明,不同镰孢种所引起的穗腐病平均发病面积占比存在显著差异。禾谷镰孢毒素化学型为15ADON、3ADON、NIV和3ADON+15ADON+NIV 4种,以15ADON为主;布氏镰孢毒素化学型为15ADON、3ADON、NIV、3ADON+15ADON和3ADON+15ADON+NIV 5种,以15ADON为主;亚洲镰孢毒素化学型只有3ADON;南方镰孢毒素化学型为15ADON、3ADON、15ADON+NIV 3种,15ADON为优势类型。此外,15ADON、NIV和3ADON毒素类型菌株平均发病面积百分比分别为17.87%、17.20%和12.37%。【结论】我国不同地理区域尤其是相邻区域禾谷镰孢复合种菌群间存在较为频繁的基因交流与交换。本研究中禾谷镰孢复合种的主要毒素化学型为15ADON,致病力由强到弱依次为禾谷镰孢>亚洲镰孢>布氏镰孢>南方镰孢。整体看来,毒素化学型与菌种类型相关性不显著,致病力主要与菌种类型有关。

番茄褪绿病毒的进化动态与适应性进化特征

邹林峰,涂丽琴,沈建国,杜振国,蔡伟,季英华,高芳銮

中国农业科学. 2020, 53(23): 4791-4801. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.006

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【目的】番茄褪绿病毒（tomato chlorosis virus,ToCV）是长线形病毒科（Closteroviridae）毛形病毒属（Crinivirus）成员,现已成为我国番茄和其他蔬菜作物上最为常见的病毒之一。研究旨在查明ToCV的进化历史,尤其是该病毒何时何地传入我国,并阐明其适应性进化机制。【方法】根据ToCV外壳蛋白（coat protein,CP）基因两侧保守区设计1对特异性引物,对随机抽取的13个ToCV分离物进行扩增克隆,将测序获得的新序列与GenBank下载的含有采样时间和地理信息的序列合并得到103条ToCV CP基因序列,采用日期随机化检验（date-randomization test,DRT）检测数据集中的时间信号,并应用贝叶斯谱系动力学框架重建该病毒的进化动态。同时,应用系统发育与性状关联分析（phylogeny-trait association analysis）评估地理因素对ToCV适应性进化的影响。【结果】13 个ToCV分离物均成功扩增出预期大小（约800 bp）的特异性片段,核苷酸序列与已报道的ToCV不同分离物CP 基因序列一致性均在98%以上;基于聚类排列的日期随机化检验结果显示,通过实际采样时间和日期随机化的数据集分别推断获得的替代速率在95%置信区间之间没有存在重叠,表明本研究的数据集具有足够的时间信号,可以用于后续的贝叶斯分子定年（Bayesian molecular dating）分析。贝叶斯系统发育分析显示ToCV的最近共祖时间（the most recent common ancestor）为1920年（95%置信区间：1849—1976）,该病毒约于2005年左右从美国引入中国。该病毒的CP基因替代速率约为1.12×10 ^-3替代/位点/年（95%置信区间：6.08×10 ^-4—1.73×10 ^-3）,与动物RNA病毒的相当,表明ToCV正处于快速进化之中。此外,系统发育分析与性状关联分析结果显示ToCV分离物与其来源地区的关联系数（association index）、简约分值（parsimony score）和最大单系分支（maximum monophyletic clade）统计检验均呈极显著水平（P<0.01）,表明地理因素与ToCV适应性进化之间存在很强的关联性。【结论】ToCV正处于快速进化动态,该病毒的适应性进化主要受地理因素所驱动。研究结果将有助于增加对ToCV流行病学的认识,可为制定有效的防控策略提供依据。

两个褐飞虱海藻糖转运蛋白基因的结构及调控海藻糖代谢功能

於卫东,潘碧莹,邱玲玉,黄镇,周泰,叶林,唐斌,王世贵

中国农业科学. 2020, 53(23): 4802-4812. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.007

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【目的】海藻糖是昆虫中的主要血糖物质,在昆虫的发育及生理活动中发挥重要功能。其中,海藻糖转运蛋白（Tret）在将海藻糖从其生成组织（例如脂肪体）运输到其消耗组织的过程中起着重要作用。本研究通过分析褐飞虱（Nilaparvata lugens）两条Tret1的序列结构,进一步抑制NlTret1的表达,探讨这两个NlTret1在褐飞虱体内的生物学功能。【方法】以褐飞虱两条Tret1序列为研究对象,利用生物信息学技术分析其蛋白结构以及与其他昆虫之间的同源性。采用RNAi（RNA interference）技术将合成的外源dsRNA（double-stranded RNA）注射到实验室饲养褐飞虱种群体内,抑制其体内NlTret1的表达,分别在注射48 h后取材,抽取总RNA并用反转录试剂盒合成第一链cDNA,采用qRT-PCR（quantitative real-time PCR）技术检测dsNlTret1的干扰效果以及RNAi后褐飞虱体内海藻糖代谢通路中相关基因的表达,最后测定葡萄糖、海藻糖和糖原含量以及海藻糖酶活性。【结果】生物信息学分析表明,NlTret1-like X1和NlTret1-2 X1的开放阅读框长度分别为1 920和1 578 bp,分别编码639和525个氨基酸,预测蛋白分子量分别为69.29和58.71 kD,等电点分别为8.32和8.36;NlTret1-like X1和NlTret1-2 X1的二级结构主要包含螺旋和卷曲;保守结构域分析显示它们均属于MFS家族。进化分析结果显示,不同昆虫的Tret1蛋白具有较高的同源性,且褐飞虱与其他半翅目昆虫具有较近的亲缘关系;与注射dsGFP组相比,注射靶标基因的dsRNA后均能够显著沉默本基因的表达;褐飞虱体内糖原、葡萄糖在注射dsNlTret1-like X1和dsNlTret1-2 X1后,其含量均无显著变化,然而不同于注射dsNlTret1-2 X1组,在注射dsNlTret1-like X1后褐飞虱体内海藻糖含量极显著升高;干扰NlTret1-like X1 48 h后褐飞虱体内TPS1、TPS2、TRE1-1、TRE1-2和TRE2的表达均极显著下调;而干扰NlTret1-2 X1 48 h后褐飞虱体内TPS1、TPS2和TRE1-1的表达虽也极显著下降,但TRE1-2和TRE2极显著上调;在注射dsNlTret1-like X1后,试虫可溶性海藻糖酶和膜结合型海藻糖酶的活性均极显著降低,而在注射dsNlTret1-2 X1后无显著变化。【结论】褐飞虱的两个Tret1在不同组织间发挥着不同的功能,其中NlTret1-like X1在特异性转运海藻糖参与能量供应中起到更为显著的作用。研究结果有助于探索Tret1在昆虫或无脊椎动物中调控海藻糖代谢平衡的调节机制,可为将来通过调控血糖平衡来控制褐飞虱等害虫提供理论依据。

导读：我国小麦施肥问题与化肥减施

王朝辉

中国农业科学. 2020, 53(23): 4813-4815. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.008

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我国主要麦区农户施肥评价及减肥潜力分析

黄倩楠,党海燕,黄婷苗,侯赛宾,王朝辉

中国农业科学. 2020, 53(23): 4816-4834. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.009

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【目的】明确我国主要麦区农户小麦施肥存在的问题及减肥潜力,为科学施肥、合理减肥提供依据。【方法】连续3年对我国主要麦区的小麦种植户进行施肥调研和取样,基于农户产量、养分需求量和土壤养分供应水平对其施肥状况和减肥潜力进行评价和分析。【结果】我国主要麦区农户小麦产量和生物量平均为6.0和13.2 t·hm ^-2,二者极显著线性相关。小麦产量与施肥量和土壤养分无显著相关。我国小麦氮（N）、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）肥用量平均分别为191.1、112.8和53.4 kg·hm ^-2,春麦区农户氮、磷和钾肥用量平均分别为171.7、108.9和10.6 kg·hm ^-2,旱作区分别为154.3、111.8和32.6 kg·hm ^-2,麦玉区分别为236.4、128.1和74.0 kg·hm ^-2,稻麦区分别为177.5、77.0和71.8 kg·hm ^-2。就施氮量而言,春麦区过量施氮的农户较少,为34%,其次是麦玉区、稻麦区和旱作区,分别为42%、55%和63%;产量较低的农户是氮肥减施的重点,减氮潜力最高达43.6%,平均需减氮2.3—135.5 kg·hm ^-2。过量施磷问题比较突出,各麦区施磷过量的农户分别占63%、87%、68%和57%,即使小麦高产时,仍有超过50%的农户施磷过量;各麦区不同产量等级的农户均需减施磷肥,减磷量平均为3.8—91.1 kg·hm ^-2,旱作区减磷潜力最大,达55.6%。施钾状况因麦区而异,在春麦区,主要问题是施钾不足,占84%,平均需增施钾肥22.8 kg·hm ^-2;旱作、麦玉和稻麦区,减钾潜力分别达43.2%、25.7%和56.0%;产量较低的农户是减钾的重点,平均需减钾31.7—45.9 kg·hm ^-2。【结论】我国农户施肥状况和减肥潜力因农户产量和麦区不同存在差异,中低产农户过量施肥问题较为严重,应注意根据产量适量减少施用氮、钾肥,所有农户均需警惕磷肥过量投入问题,其中旱作区氮、磷肥减施潜力最高,稻麦区减钾潜力最高。

我国主要粮食作物秸秆还田养分资源量及其对小麦化肥减施的启示

李廷亮,王宇峰,王嘉豪,栗丽,谢钧宇,李丽娜,黄晓磊,谢英荷

中国农业科学. 2020, 53(23): 4835-4854. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.010

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【目的】明确我国主要粮食作物秸秆及其养分资源特征,为秸秆肥料化利用、化肥合理减施及农业绿色生产提供科学依据。【方法】基于《中国统计年鉴》和文献资料数据,估算我国水稻、小麦和玉米秸秆及其养分资源量,分析秸秆和养分资源区域分布特征、养分资源当季释放量以及小麦生产中化肥减施量。【结果】通过文献数据加权估算,我国水稻、小麦和玉米的草谷比分别为1.01、1.14和1.25。2014—2018年,我国三大粮食作物秸秆年均产量为65 386.6万t,其中水稻、小麦和玉米秸秆产量分别占32.3%、22.7%和45.0%。秸秆资源量的73.3%分布在我国华北、长江中下游和东北农区,其中水稻秸秆主要集中在长江中下游农区（50.7%）、小麦秸秆主要集中在华北农区（59.0%）、玉米秸秆主要集中在东北农区（33.7%）和华北农区（30.4%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆氮素（N）平均含量分别为0.78%、0.64%和0.85%,磷素（P₂O₅）平均含量分别为0.42%、0.27%和0.53%,钾素（K₂O）平均含量分别为2.31%、1.53%和1.59%,秸秆总养分含量（N+P₂O₅+K₂O）表现为水稻>玉米>小麦。三大粮食作物秸秆养分资源年均量为509.8万t（N）、284.7万t（P₂O₅）和1 183.0万t（K₂O）,不同农区总养分量分布表现为长江中下游（26.0%）>华北（25.4%）>东北（21.3%）>西北（11.1%）>西南（10.5%）>东南（5.6%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆还田氮素当季释放率分别为54.9%、51.4%和61.9%,磷素当季释放率分别为60.9%、65.3%和73.0%,钾素当季释放率分别为90.1%、93.3%和92.3%,表现为钾>磷>氮。三大粮食作物秸秆还田养分当季归还量（化肥可替代量）年均值为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）,总量为1 572万t,其中以玉米秸秆养分（N+P₂O₅+K₂O）当季归还量最高,占当季养分总归还量的44.6%。秸秆还田对我国小麦生产具有较高化肥替代潜力,在小麦一年一作区,小麦秸秆全量还田理论上可替代4.6 kg N·hm ^-2、7.8 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;小麦玉米轮作区,玉米秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季39.4 kg N·hm ^-2、28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和109.9 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;稻麦轮作区,水稻秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季29.9 kg N·hm ^-2、17.8 kg P₂O₅·hm ^-2和145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。【结论】我国水稻、小麦和玉米秸秆年均产量分别为21 141.5万t、14 843.1万t和29 402.0万t,总量为65 386.6万t。三大粮食作物秸秆全量还田养分当季释放量为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）。70%以上秸秆资源和养分当季释放量集中在长江中下游、华北和东北地区。小麦生产区,前茬作物秸秆全量还田理论上可替代 4.6—39.4 kg N·hm ^-2、7.8—28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3—145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。

我国春麦区小麦化肥有机替代潜力分析

贾立国,石晓华,苏亚拉其其格,秦永林,于静,陈杨,樊明寿

中国农业科学. 2020, 53(23): 4855-4865. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.011

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【目的】明确我国春小麦养分管理的主要问题,因地制宜地提出不同省（区）春小麦化肥有机替代的技术途径,为春小麦生产化肥零增长和可持续发展提供参考。【方法】通过农户实地调研与农户调研文献资料收集的2 166组数据,比较分析不同省（区）春小麦养分管理存在的问题。通过国家统计局网站2018年公布的最新牲畜数量、春小麦播种面积和产量等数据,利用已发表文献关于牲畜粪、秸秆和绿肥作物的养分含量,定量化分析春小麦主要省（区）的化肥有机替代潜力,结合气候、土壤和有机资源现状,提出适宜不同省（区）春小麦有机替代途径。【结果】化学氮肥和磷肥施用过量、钾肥和有机肥施用不足是我国春小麦养分管理存在的主要问题,其中尤以内蒙古西部和宁夏黄灌区氮肥过量施用最为严重。春麦区大牲畜和羊的数量约占全国的1/3和1/2,牲畜粪提供的氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）养分量分别为238.6×10 ⁴、57.6×10 ⁴和141.0×10 ⁴ t·a ^-1,牲畜粪N、P₂O₅和K₂O在春小麦上的有机替代潜力分别为78.2%、48.1%和43.1%。春麦区秸秆还田总量折合410.2×10 ⁴t,单位面积麦田氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）可还田量分别为11.4、2.5和31.9 kg·hm ^-2,通过秸秆还田N、P₂O₅和K₂O当季有机替代潜力分别为4.9%、3.3%和22.7%。通过绿肥进行春小麦有机替代,绿肥的养分如充分释放完全可以满足春小麦对氮、磷、钾养分的需求。【结论】针对我国春小麦化肥过量和不合理施用的问题,可以通过牲畜粪肥、秸秆还田和种植绿肥三大有机替代途径加以解决。其中,牲畜粪肥在春小麦上N、P₂O₅和K₂O的有机替代潜力分别为78.2%、48.1%和43.1%;秸秆还田N、P₂O₅和K₂O当季有机替代潜力分别为4.9%、3.3%和22.7%;绿肥的养分如充分释放完全可以实现春小麦化肥氮、磷、钾的有机替代。不同省区在选择有机替代方式时应从资源、成本和技术等角度综合考虑。

有机肥替代化肥对旱地小麦产量和养分利用效率的影响及其经济环境效应

张奇茹,谢英荷,李廷亮,刘凯,姜丽伟,曹静,邵靖琳

中国农业科学. 2020, 53(23): 4866-4878. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.012

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【目的】通过5年连续监测有机肥、生物有机肥替代化肥对旱地小麦产量、养分利用、经济及土壤环境的影响,以期为旱地小麦科学高效生产提供施肥依据。【方法】于2013—2018年在山西省洪洞县旱地麦田试验区,通过农户施肥（FP）、测控施肥（OF）、有机肥替代化肥（OFM）和生物有机肥替代化肥（OFB）4个处理,分析有机肥替代化肥对黄土旱塬冬小麦产量构成,经济效益,养分吸收转移特征,肥料利用效率,土壤环境等的影响。【结果】（1）与FP处理相比,OFM、OFB处理5年平均减施化肥氮素35%,籽粒产量显著提高17.2%—21.4%、纯收入显著提高44.3%—54.7%;与OF处理相比,OFM、OFB处理5年平均替代化肥氮素40%,增加了公顷穗数和千粒重,籽粒产量显著提高6.0%—9.8%,纯收入显著提高12.9%—21.0%。（2）OFM、OFB处理与OF处理相比,籽粒氮含量显著提高9.6%—12.8%,磷含量显著提高12.5%—17.9%;籽粒氮、磷、钾的花前营养器官转移量与花后土壤吸收量均有所提高,特别是促进了籽粒中氮、磷素的花后土壤吸收量,分别显著提高了48.8%—50.5%,70.5%—76.2%。（3）与OF处理相比,OFM处理的钾肥农学效率和偏生产力显著提高33.9%和6.2%。OFB处理的氮、磷肥的表观回收率显著提高48.6%和65.5%,氮、钾肥的农学效率显著提高71.3%和51.3%,偏生产力显著提高20.3%和10.0%。（4）经过5年的有机肥、生物有机肥替代化肥处理,土壤肥力（有机质, 全氮, 有效磷, 速效钾）有所提高,表层土壤硝态氮残留显著减少9.6%—23.0%,且2 m土层硝态氮无明显淋溶现象。【结论】有机肥、生物有机肥替代化肥可以提高小麦籽粒对氮、磷、钾的吸收,促进氮、磷素的花后土壤吸收,提高肥料的利用效率,显著降低土壤硝态氮残留量,有助于提升土壤肥力,最终获得较高的经济和环境效益,是旱地麦田高效持续生产和发展绿色农业的一项重要措施。

我国麦田有机肥替代化学氮肥的产量及经济环境效应

李永华,武雪萍,何刚,王朝辉

中国农业科学. 2020, 53(23): 4879-4890. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.013

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【目的】有机肥替代是在维持作物产量的同时减少化学氮肥用量的关键措施之一。然而,有机肥替代化学氮肥的小麦产量效应、环境代价和经济效益的复杂联系尚不清楚。本研究通过系统分析,量化了有机肥替代的农学、环境和经济效应,旨在为有机肥替代技术在我国小麦生产中的应用提供参考。【方法】本研究利用文献调研方法,对2019年12月前经同行评议发表的涉及有机肥替代化学氮肥在小麦生产上应用的文献通过Meta分析,从农学、环境和经济角度评估有机肥替代的综合效益。【结果】有机肥替代处理在化学氮肥用量平均减少43%的条件下,未降低小麦产量。有机肥替代比例对小麦产量有巨大影响。在替代化肥比例<15%和15%—30%时,有机肥替代处理分别增产8%和5%,而在替代化肥比例>30%时,未显著增产。小麦生产的净经济效益受替代比例和替代有机肥类型影响。当有机肥替代比例<30%时,净经济效益无显著性差异;而当替代比例>45%时,牛粪和商品有机肥作为替代有机肥时,净经济效益减少18%和68%。有机肥替代使小麦生长季的NH₃挥发减少24%、小麦收获期的土壤硝酸盐残留量减少16%,但使小麦生长季的N₂O排放量增加了32%。进一步分析可知,土壤性质、有机肥类型、气候条件、试验持续年限、产量和施肥水平均可调控有机肥替代的小麦产量效应。与单施化肥相比,有机肥替代处理在SOM>15 g·kg ^-1时显著增产4%,而在SOM≤15 g·kg ^-1时无增产效应,在土壤pH<7时增产8%、而在土壤pH>7时无增产效应。当鸡粪、猪粪和商品有机肥作为替代有机肥时,有机肥替代处理分别增产6%、6%和4%,而牛粪作为替代有机肥时无增产效应。有机肥替代处理在年降雨量>600 mm区域显著增产4%,而在≤600 mm区域无增产效应。在年平均气温>15℃区域增产5%,而在年平均气温<15℃区域无增产效应。有机肥持续应用>10年增产6%,而在<10年无增产效应;在高施氮量条件下有机肥替代使小麦产量显著增加4%,而在中、低施氮量条件下无增产效应。在低产水平下有机肥替代使小麦产量显著增加9%,而在中、高产下有机肥替代无增产效应。【结论】有机肥替代处理在化学氮肥用量平均减少43%的条件下,未降低小麦产量,在维持小麦产量的同时有大幅减少化学氮肥用量和氮损失的潜力,但未增加净经济效益。应用合理的化学氮肥替代量、有机肥类型在降水充足和高温区域更易发挥有机肥替代的增产效应。

宁夏引黄灌区春小麦氮磷钾需求及化肥减施潜力

王西娜,于金铭,谭军利,张佳群,魏照清,王朝辉

中国农业科学. 2020, 53(23): 4891-4903. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.014

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【目的】明确宁夏引黄灌区春小麦氮、磷、钾肥的施用现状及需求情况,为合理施肥和科学减施化肥提供理论依据。【方法】通过农户调查和田间小区试验,分析宁夏引黄灌区春小麦产量水平及氮、磷、钾肥施用情况,阐明不同氮、磷、钾水平对春小麦产量构成及氮、磷、钾养分需求的影响。【结果】农户调查结果表明,宁夏引黄灌区春小麦产量平均为（6 985±867）kg·hm ^-2,偏高产及高产农户比例达82.7%;随着产量水平提高,氮、磷肥施用量和过量施肥量均呈降低趋势,钾肥施用量总体不足。平均来看,氮、磷、钾施用量分别为294、162和49 kg·hm ^-2;97.1%的农户氮肥投入过量,过量施氮量为69—114 kg·hm ^-2;20.5%的农户磷肥投入过量,过量施磷量为18—42 kg·hm ^-2;钾肥投入总体不足,比推荐施钾量少30—51 kg·hm ^-2。氮肥试验结果表明,当施氮量在120—240 kg·hm ^-2时,地上部生物量、籽粒产量、收获指数、穗粒数均显著增加,并在施氮量180 kg·hm ^-2时达到最高,此时籽粒吸氮量、吸磷量和吸钾量亦达到最大,分别为168.2、23.9和23.2 kg·hm ^-2;随施氮量增加,氮收获指数无显著变化,平均值为56.5%,磷收获指数呈增加趋势,钾收获指数表现为下降趋势。施氮180 kg·hm ^-2时,春小麦氮素需求量达45.8 kg·Mg ^-1,比对照增加19.6%;磷需求量从不施氮的6.0 kg·Mg ^-1显著降到高量施用氮肥（240 kg·hm ^-2）的5.3 kg·Mg ^-1,而钾需求量则从42.6 kg·Mg ^-1增加到49.7 kg·Mg ^-1。磷肥试验结果显示,施用磷肥时春小麦千粒重和收获指数明显增加,但地上部生物量和穗粒数均明显降低,因此籽粒产量无明显差异,平均为5 446 kg·hm ^-2。施用磷肥可显著提高籽粒吸氮量、氮素收获指数和氮素需求量,平均值分别为141.6 kg·hm ^-2、54.5%和25.9 kg·Mg ^-1,分别比不施磷肥提高28.6%、27.9%、26.2%;施用磷肥亦可促进磷素向籽粒转移并提高磷收获指数,籽粒吸磷量和磷收获指数分别比不施磷肥提高15.9%和15.2%,磷需求量呈增加趋势,但未达显著水平。钾需求量随施磷量增加显著降低,从不施磷的68.1 kg·Mg ^-1降到施磷120 kg·hm ^-2的49.7 kg·Mg ^-1。钾肥试验结果发现,施钾量对生物量,籽粒产量,收获指数,每公顷穗数,籽粒氮、磷、钾含量均无显著影响,但高量施钾（75 kg·hm ^-2）可显著减少穗粒数,增加千粒重和氮、磷、钾收获指数,穗粒数比对照下降9.1%,千粒重比对照增加7.6%,氮、磷、钾收获指数分别可达57.2%、73.5%、7.3%。施钾60 kg·hm ^-2时,氮、磷、钾需求量均达最高,分别为55.3、5.5、57.6 kg·Mg ^-1,而高量施钾（75 kg·hm ^-2）时,氮和钾需求量显著降低20.6%和13.7%。可见适量施钾可提高氮、钾需求量,而高量施钾则降低氮、钾需求量。【结论】减少氮肥、调控磷肥、适当增加钾肥依然是宁夏引黄灌区春小麦化肥结构调整的主要方向。春小麦氮需求量为38.3—57.2 kg·Mg ^-1,在适量施用氮、磷、钾肥时可显著增加;磷需求量为5.1—6.0 kg·Mg ^-1,随氮肥用量增加而降低,对磷、钾肥无显著响应;钾需求量为42.6—68.1 kg·Mg ^-1,随施氮量增加呈升高趋势,随施磷量增加呈降低趋势,在高量施钾时显著降低。推荐氮肥适宜用量为120—180 kg·hm ^-2,比农户平均施氮量减少25%—60%;磷肥用量在48—96 kg·hm ^-2时,更有利于稳定春小麦产量并促进氮、磷向籽粒的转移,比农户平均用量减少40.7%—70.3%;钾肥用量在0—60 kg·hm ^-2时可稳产增质,在现有施肥水平上适量增加即可。

光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

王峰,王秀杰,赵胜男,闫家榕,卜鑫,张颖,刘玉凤,许涛,齐明芳,齐红岩,李天来

中国农业科学. 2020, 53(23): 4904-4917. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.015

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花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号（光强、光质、光照时长）对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境（光强、光质、光照时长）主要通过不同的光受体（UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs）影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR858影响花青素的生物合成;另外,一些未知的光响应因子可能以不依赖MBW通路的方式直接或间接地调控花青素合成基因和液泡膜上的运转蛋白,改变液泡酸化,调节花青素的合成。同时,光信号会影响光合电子传递,光合电子传递链中的一些因子也会通过依赖和不依赖MBW的途径影响植物花青素的合成。这些途径如何协调以及哪些信号因子优先受光环境（光强、光质、光照时间）调控?本文为深入研究光信号对花青素生物合成的调控机理提供参考,以探索光调控花青素积累的有效途径及靶标分子,为利用基因工程、代谢工程和光环境调控手段改良园艺植物花青素积累提供理论基础。

不同O₂浓度对鸭梨采后生理代谢及贮藏品质的影响

杜艳民,王文辉,贾晓辉,佟伟,王阳,张鑫楠

中国农业科学. 2020, 53(23): 4918-4928. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.016

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【目的】明确环境氧气（O₂）浓度对鸭梨采后贮藏品质及生理代谢的影响,为鸭梨采后生理病害防控,延长贮藏期提供理论依据。【方法】将采自河北石家庄地区的鸭梨经缓慢降温后置于气调试验箱,设置1.0%、2.0%、3.0%、5.0%及10.0%等不同O₂浓度梯度,CO₂浓度为0.5%,以空气处理为对照,分别于贮藏150、210和270 d及货架7或10 d,调查鸭梨虎皮指数和黑心指数,测定果实硬度、可溶性固形物（SSC）、可滴定酸（TA）、抗坏血酸（AA）及色泽变化情况,利用气相色谱分析测定果肉和果心组织乙醇含量变化情况,监测果实呼吸速率和乙烯产量;利用实时荧光定量PCR对鸭梨乙烯合成关键基因PbACS和PbACO表达变化情况进行测定。【结果】低氧处理显著降低了鸭梨贮藏期间果实黑心指数和虎皮指数,贮藏270 d及货架7 d,鸭梨采后生理病害发病程度由高到低依次为：CK>10.0% O₂>5.0% O₂>1.0% O₂>3.0% O₂>2.0% O₂;同时,延缓了贮藏早期果实TA和AA下降,推迟了果实果面转黄。气调贮藏150 d,果肉和果心乙醇含量显著升高,O₂浓度与乙醇含量呈负相关,乙醇含量范围为150.89—806.12 mg?L ^-1,货架后乙醇含量下降;对照果实贮藏270 d,果实乙醇含量快速积累,衰老褐变加剧;同时,5.0%及以下O₂显著抑制了贮藏后乙烯产量,推迟了乙烯释放高峰;1.0%—3.0% O₂处理显著抑制了果皮组织中PbACO1、PbACO3及PbACS1的表达。【结论】1.0%—3.0% O₂处理更好地抑制了鸭梨采后虎皮病的发生,推迟了乙烯释放高峰,延缓了果实TA和AA下降,显著抑制了果皮组织中PbACO1、PbACO3及PbACS1表达,更好地维持了果皮亮度及白度,鸭梨贮藏期明显延长。但1.0% O₂处理在一定程度上增加了鸭梨贮藏末期黑心病风险,建议生产中鸭梨最佳O₂浓度参数为3.0%—5.0%。

香芹酮对马铃薯种薯发芽的调控机制

葛霞,徐瑞,李梅,田甲春,李守强,程建新,田世龙

中国农业科学. 2020, 53(23): 4929-4939. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.017

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【目的】香芹酮是植物精油中常见的单萜类物质。从激素调控和膜脂过氧化方面探讨香芹酮对马铃薯种薯发芽调控的作用机制,为其在种薯上的实际应用提供理论依据。【方法】以‘青薯9号’微型薯为试验材料,采用香芹酮0.3 mL?kg ^-1（药剂体积/块茎重量）的处理剂量,贮藏18周后进行停药6周的处理方式,同时以不做任何处理为对照,分别在贮藏0、6、18、20和24周,测定种薯芽长、失重率、脱落酸（ABA）、吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA₃）、丙二醛（MDA）和脯氨酸（PRO）的含量,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）的活性,并定期对种薯芽分生组织进行切片和显微成像分析。【结果】香芹酮可调控种薯的发芽和芽长,降低种薯的失重率,贮藏24周时,处理种薯芽长为4.77 mm,显著低于对照芽长51.02 mm,且失重率比对照降低49.76%。香芹酮通过损伤种薯顶芽分生组织和维管束组织抑制顶芽的生长,但不影响腋芽的萌出。贮藏期间,香芹酮显著提高了种薯中ABA的含量,但抑制了IAA的含量,推迟了GA₃含量的峰值和（GA₃+IAA）/ABA>1拐点的出现;香芹酮处理的种薯MDA含量比对照降低了15.04%—25.90%,PRO含量比对照高24.59%—54.45%,SOD、CAT和PPO活性分别比对照高18.86%—35.56%、14.34%—31.97%和26.00%—36.41%,POD的活性是对照的1.87—3.07倍。【结论】香芹酮通过促进/抑制甲羟戊酸途径中3-羟基-3-甲基戊二酰基辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）来调节种薯中内源激素ABA、IAA和GA₃的含量水平,抑制种薯顶芽生长。此外,香芹酮提高了种薯中的抗氧化酶活性,降低了膜脂过氧化程度,进而延缓种薯衰老。

干扰KISS1基因对猪卵巢颗粒细胞功能的影响

陆思羽,何颖婷,周小枫,辛晓萍,张爱玲,袁晓龙,张哲,李加琪

中国农业科学. 2020, 53(23): 4940-4949. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.018

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【背景】卵泡是卵巢的基本结构和功能单位,其主要功能是排卵和分泌激素。颗粒细胞能促进卵泡发育,其过度凋亡能抑制卵泡发育,诱导卵泡闭锁,进而降低雌性动物发情频率,影响雌性动物繁殖力。现已有研究发现,KISS1在卵巢组织中发挥着重要作用。【目的】研究通过干扰KISS1,以阐释KISS1对猪卵巢颗粒细胞凋亡、周期及分泌雌激素能力的影响,为完善KISS1在猪颗粒细胞中的分子调控机制提供一定的依据。【方法】设计KISS1的干扰片段KISS1-siRNA,转染体外培养的母猪卵巢颗粒细胞,通过实时定量PCR（quantitative real time PCR, qRT-PCR）检测干扰KISS1对母猪卵巢颗粒细胞中磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase, PI3K）信号通路部分基因转录水平的影响;采用流式检测法、Annexin V- FITC及ELISA技术,分别探究干扰KISS1对颗粒细胞周期、凋亡及雌二醇（estradiol, E₂）分泌量的影响,最后使用qRT-PCR技术检测KISS1对雌激素受体及雌激素信号通路关键基因转录水平的影响。【结果】在猪颗粒细胞内,干扰KISS1后,PI3K通路激活相关基因PIK3CG、PI3CI、PDK1及AKT1转录水平下降,其中关键基因AKT1的转录水平显著降低（P<0.05）,PI3K通路激活抑制相关基因FOXO3、TSC2及BAD转录水平也有所降低;干扰KISS1后,颗粒细胞周期在细胞分裂间期（G0/ G1）阻断,细胞的凋亡率显著上升,细胞中E₂的浓度显著降低（P<0.01）,雌激素受体ESR1和ESR2及雌激素通路的基因Star、CYP17、3B-HSD、17B-HSD和CYP19A转录水平也相应显著下降（P<0.05）。【结论】KISS1能够参与猪颗粒细胞PI3K和雌激素通路,干扰KISS1能够使卵巢颗粒细胞阻滞在细胞分裂间期,促进颗粒细胞凋亡,降低颗粒细胞分泌雌激素的能力,表明KISS1对于卵巢颗粒细胞的分裂与生长、雌激素分泌具有重要作用。

日粮中添加小肽对育肥牦牛生产性能和消化道PepT1 mRNA表达的影响

苗建军,彭忠利,高彦华,柏雪,谢昕廷

中国农业科学. 2020, 53(23): 4950-4960. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.019

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【目的】研究日粮中添加小肽对育肥牦牛生产性能、养分表观消化率、血液指标及消化道小肽转运载体1（PepT1）mRNA表达的影响,为小肽在牦牛日粮中的合理应用提供数据支持。【方法】选取36头体重（（180.98±20.57）kg）相近,健康的麦洼公牦牛,按照随机区组试验设计分为4组,每组9个重复,每个重复1头牛。分别饲喂小肽添加水平为0、0.75%、1.50%、2.25%的全混合日粮。预饲期30 d,正试期80 d。试验开始和结束时记录体重,每日饲喂时记录每头牦牛的喂料量及剩料量。试验最后一周,连续3 d收集每头牦牛的饲料及粪便样品,进行常规营养分析;同时,每组选取5头牦牛采集颈静脉血并制备血清,测定血清生化及免疫指标。试验结束后,将每组采血的5头牦牛屠宰,立即取瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃及十二指肠、空肠、回肠组织,通过实时荧光定量PCR法测定各组织中PepT1 mRNA的表达量。【结果】（1）平均日增重（ADG）、干物质采食量（DMI）和料重比（F/G）随小肽添加水平的升高均呈二次曲线变化（P<0.05）,以2.25%组牦牛的生产性能表现最优,其DMI和ADG均显著高于对照组和0.75%组（P<0.05）,而F/G显著低于对照组和0.75%组（P<0.05）。（2）随小肽添加水平的升高,日粮有机物（OM）和粗蛋白（CP）的表观消化率呈二次曲线上升（P<0.05）,中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的表观消化率线性升高（P<0.01）,以2.25%组消化率最高;各处理组中钙、磷的表观消化率无显著差异（P>0.05）。（3）随小肽添加水平的升高,血清中谷丙转氨酶（ALT）含量线性降低（P<0.05）,而尿素氮（UN）含量线性升高（P<0.05）,总蛋白（TP）含量有线性升高的趋势（P<0.10）,谷草转氨酶（AST）含量呈二次曲线降低（P<0.05）,而碱性磷酸酶（ALP）、葡萄糖（GLU）、胆固醇（CHO）、甘油三酯（TG）含量未产生显著变化（P>0.05）;日粮中添加不同水平小肽对牦牛血清中IgG、IgA和IgM三种免疫球蛋白的含量均无显著影响（P>0.05）。（4）牦牛消化道中PepT1 mRNA表达量由高到低依次为空肠、回肠、十二指肠、网胃、瓣胃、瘤胃、皱胃,且空肠PepT1 mRNA的表达量显著高于其他消化道部位（P<0.05）,而皱胃PepT1 mRNA的表达量显著低于空肠和回肠（P<0.05）;回肠、十二指肠、瘤胃、网胃、瓣胃的PepT1 mRNA表达量无显著差异（P>0.05）。随小肽添加水平的升高,瘤胃、网胃和空肠的PepT1 mRNA表达量均呈线性升高变化（P<0.05）,但对瓣胃、皱胃、十二指肠和回肠的PepT1 mRNA表达量均无显著影响（P>0.05）。【结论】日粮中添加小肽能够提高育肥牦牛的生产性能和养分表观消化率,改善肝功能,促进小肽在消化道中的转运吸收。在本试验条件下,日粮小肽添加水平为2.25%时饲喂效果最佳。

以本地早橘和槾橘为母本倍性杂交创制柑橘三倍体

解凯东,彭珺,袁东亚,强瑞瑞,谢善鹏,周锐,夏强明,伍小萌,柯甫志,刘高平,GROSSER Jude W,郭文武

中国农业科学. 2020, 53(23): 4961-4968. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.020

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【目的】基于二倍体与四倍体倍性杂交策略创制柑橘三倍体新种质。【方法】以二倍体为母本,四倍体为父本进行人工授粉,授粉后85 d采摘幼果并对未成熟种子实施幼胚离体挽救培养;再生植株后,用流式细胞仪和根尖染色体计数法对再生植株进行倍性鉴定;并用SSR标记对三倍体后代进行分子鉴定。【结果】以本地早橘和槾橘为母本,8个异源四倍体体细胞杂种和1个双二倍体为父本,配置9个倍性杂交组合,共授粉2 749朵花,坐果489个,平均坐果率17.8%;培养幼嫩种子2 239粒,经幼胚离体挽救培养,共再生植株260株;用流式细胞仪和根尖染色体计数检测再生植株倍性,获得三倍体141株;SSR分子鉴定表明从槾橘×NS组合随机选取的50株三倍体后代全部为双亲的有性后代;三倍体后代在温室生长一年后,采用嫁接（枳砧）将这些三倍体定植于田间。【结论】这些三倍体新种质为本地早橘和槾橘无核新品种培育奠定了宝贵的材料基础。

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