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2022年 第55卷 第8期 刊出日期：2022-04-16

  

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中国农业科学. 2022, 55(8):  0.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.20220511

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

水稻氮高效相关基因的研究进展

桑世飞, 曹梦雨, 王亚男, 王君怡, 孙晓涵, 张文玲, 姬生栋

中国农业科学. 2022, 55(8):  1479-1491.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.001

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提高氮肥利用率,降低农业生产中的氮肥投入,对实现中国提出的“化肥零增长”目标至关重要。氮素可通过植物根部以硝态氮或者铵态氮的形式从土壤中被吸收,并在植物体内转运合成氨基酸、核苷酸等生命必需物质,是农作物生长和产量形成的必要性元素。然而,氮肥过量则会破坏土壤理化性质,导致土壤盐碱化、生态环境污染;减少氮肥用量难以发挥当前水稻、小麦等大田农作物品种的高产潜力,极大地制约了农作物的产量,同时也会过度消耗土壤中的氮素,威胁中国的粮食安全。为提高氮肥利用效率,确保粮食安全,挖掘氮高效基因（如NRT1.1B、OsGRF4等）,通过分子设计育种对当前现有品种进行遗传改良,有助于培育高效利用氮素的水稻新品系,挖掘当前水稻品种的生产潜力,提升中国农业可持续绿色发展水平。本文基于目前水稻研究中挖掘的氮高效基因,根据其功能和特点将其分为四类：NRT/PTR类、AMT类（铵转运蛋白家族）、NLP家族类及其他种类;并对具有潜在育种价值的氮高效基因的利用及当前存在的问题进行分析与展望。

基于55K SNP芯片的普通小麦穗长非条件和条件QTL分析

唐华苹, 陈黄鑫, 李聪, 苟璐璐, 谭翠, 牟杨, 唐力为, 兰秀锦, 魏育明, 马建

中国农业科学. 2022, 55(8):  1492-1502.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.002

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【目的】进一步挖掘小麦穗长具有利用价值的数量遗传位点（QTL）,同时深入探究穗长与其他重要农艺性状之间的遗传关系,为精细定位和分子辅助选择育种奠定基础。【方法】以20828为母本、SY95-71为父本,构建126份F₇代重组自交系群体。将亲本及其重组自交系分别于2016—2017年和2017—2018年生长季种植在中国四川省成都市温江区试验基地、中国四川省崇州市试验基地、中国四川省雅安市试验基地以及孟加拉国库尔纳市试验田,调查7个不同环境下的穗长表型。利用基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱进行非条件QTL的定位,并分析其效应。分别以株高、穗茎长、每穗小穗数和千粒重为条件,对定位到的主效QTL进行条件QTL分析,分析穗长与它们的遗传关系。【结果】通过非条件QTL定位到13个穗长QTL,分别位于1A、1D、2B、2D、4B、6D和7A染色体,LOD值为2.79—6.19,贡献率为5.35%—12.77%。其中,定位到3个稳定遗传的主效QTL：QSl-sau-2SY-2B、QSl-sau-2SY-2D.5和QSl-sau-2SY-4B,贡献率分别为6.54%—11.72%、10.16%—12.57%和5.35%—10.92%。这三个主效QTL在多环境分析中也可以检测到。进一步聚合分析表明,聚合QSl-sau-2SY-2B、QSl-sau-2SY-2D.5和QSl-sau-2SY-4B增效位点的株系穗长表型显著长于聚合任意2个主效QTL或仅含单个主效QTL增效位点的株系。同时,发现QSl-sau-2SY-2B对于株高、穗茎长、每穗小穗数和千粒重均没有显著影响,QSl-sau-2SY-2D.5对于千粒重有显著影响,达到3.98%,而对于株高、穗茎长和每穗小穗数没有显著影响,QSl-sau-2SY-4B对于株高和穗茎长有极显著影响,分别达到-12.28%和-22.26%,而对于每穗小穗数和千粒重没有显著影响。条件QTL分析结果表明,在QTL水平上,QSl-sau-2SY-2B与株高和穗茎长无关,但受到每穗小穗数和千粒重的影响,QSl-sau-2SY-2D.5与穗茎长、每穗小穗数和千粒重无关,但受到株高的影响,QSl-sau-2SY-4B与穗茎长和千粒重无关,但受到株高和每穗小穗数的影响。【结论】定位到3个控制穗长且稳定遗传的主效QTL——QSl-sau-2SY-2B、QSl-sau-2SY-2D.5和QSl-sau-2SY-4B。其中,QSl-sau-2SY-2B可能为新的QTL,独立于株高和穗茎长遗传。

陆地棉遗传标准系TM-1的特性及其耐冷性

王俊娟, 陆许可, 王延琴, 王帅, 阴祖军, 付小琼, 王德龙, 陈修贵, 郭丽雪, 陈超, 赵兰杰, 韩迎春, 孙亮庆, 韩明格, 张悦新, 范亚朋, 叶武威

中国农业科学. 2022, 55(8):  1503-1517.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.003

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【目的】通过系统调查TM-1农艺性状及纤维品质,研究芽期和苗期的耐冷性,以及对其在低温胁迫条件下的耐冷相关基因进行实时荧光定量分析,深入挖掘其耐冷机理,为该种质利用提供理论依据。【方法】在田间,以中棉所35为对照,以人工调查方式对TM-1进行表型鉴定,依据国际校准棉花标准（HVICC）测定纤维品质,同时采用卡那霉素筛选和分子鉴定进行Bt检测。以抗冷品种豫2067和冷敏感品种衡棉3号为对照,对TM-1芽期和子叶期进行耐冷性鉴定,4℃低温处理,然后正常条件下恢复生长7 d,调查芽期相对子叶平展率及子叶期植株受胁迫后的冷害级别,计算冷害指数和耐冷指数;使用便携式叶绿素仪进行叶片活体测定,以SPAD值代表相对叶绿素含量;在三叶期进行4℃低温处理24 h,利用实时荧光定量方法进行耐冷相关基因在叶片中的表达测定。【结果】表型鉴定结果显示,TM-1叶片较大,颜色深绿,生育期较长,约135 d,霜前籽棉产量为2 791.50 kg·hm^-2,株高94.60 cm,霜前籽棉产量、株高、单株果枝数和单株结铃数均高于中棉所35,其他农艺性状与中棉所35接近,纤维品质中等水平。卡那霉素和试纸检测结果表明TM-1与中棉所35均不含Bt。芽期耐冷性鉴定结果表明,与对照处理相比,TM-1叶片的相对叶绿素含量极显著下降,株高极显著降低,低温胁迫极显著抑制了棉花下胚轴的伸长,并且抑制了叶片叶绿素的合成;低温处理后,TM-1的主根受到了伤害,恢复生长后侧根却比较发达,侧根生长优于对照。TM-1芽期耐冷级别达到高抗冷。苗期抗冷性鉴定结果表明,与对照相比,TM-1的相对叶绿素含量显著下降,株高极显著降低。TM-1子叶期耐冷指数为85.32%,显著高于抗冷材料豫2067,耐冷级别达到抗冷。TM-1三叶期受低温胁迫24 h后,在叶片中,有9个耐冷相关基因上调表达,上调表达倍数显著或极显著高于衡棉3号;其中,脱水素基因在叶片中上调表达,表达倍数与其在豫2067叶片中的表达倍数相近,是衡棉3号叶片中表达倍数的4.69倍,LEA3在TM-1叶片中的上调表达倍数显著高于豫2067和衡棉3号。总之,TM-1属于中晚熟品系,纤维品质中等,不含Bt;芽期和子叶期均比较抗冷,属于比较抗冷的类型;与耐冷相关的基因在TM-1的叶片中受低温诱导表达,拥有特别的表达模式。【结论】TM-1具有稳定的农艺性状,纤维品质达中等水平,不含Bt,可用作转外源基因的良好受体;因为其良好的耐冷特性,TM-1可以作为棉花耐冷性育种改良的重要亲本来源和基因克隆的基因源。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

慢生根瘤菌及其与花生共生机制研究进展

吴月, 隋新华, 戴良香, 郑永美, 张智猛, 田云云, 于天一, 孙学武, 孙棋棋, 马登超, 吴正锋

中国农业科学. 2022, 55(8):  1518-1528.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.004

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氮是植物生长发育所必需的大量元素之一,豆科植物通过与根瘤菌的共生固氮获得氮素。这种共生关系的建立包括结瘤和固氮两个过程,涉及复杂的互作调控机理,并受环境因素的显著影响。花生与慢生根瘤菌的共生对花生生产尤为重要,具有较多特异和未知的共生机制。本文综述了慢生根瘤菌及其与花生共生的相关内容,具体包括：（1）花生的慢生根瘤菌多样性和基因组功能;（2）花生与慢生根瘤菌的共生机制,包括慢生根瘤菌的裂隙侵染及与花生的共生信号交流,花生的结瘤固氮和根瘤数调控机制;（3）田间环境因素（土壤氮素、pH、温度、水分）对花生结瘤固氮及产量的影响。本文从慢生根瘤菌、慢生根瘤菌与花生的共生以及在花生田间的应用三方面指出目前研究中存在的问题主要为：针对花生的慢生根瘤菌基因组功能研究较少、慢生根瘤菌与花生互作调节机理细节未知、慢生根瘤菌菌剂田间应用利用率差等。基于此,未来研究重点应该集中在花生慢生根瘤菌基因组及基因功能分析;慢生根瘤菌与花生的信号交流、根瘤数调节和营养交换机制;与根瘤固氮规律相配合的化学氮肥合理施用技术、通过合成生物学手段获得适用于花生种植的新型根瘤菌剂等方面。本文为深入了解豆科植物与根瘤菌的共生机制、提高豆科作物结瘤固氮效率和产量、减少化学氮肥施用和改善农业生态环境等提供理论基础。

香稻分蘖期减氮侧深施液体肥对产量和氮素利用的影响

桂润飞, 王在满, 潘圣刚, 张明华, 唐湘如, 莫钊文

中国农业科学. 2022, 55(8):  1529-1545.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.005

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【目的】研究液体肥分蘖期减氮侧深施用和常规全量撒施固体肥对香稻关键生育期氮素吸收利用、干物质积累和氮代谢生理影响及其与香稻产量形成的关系,以期为今后华南香稻种植区分蘖期机械化侧深施液体肥提供理论指导和依据。【方法】2019—2020年连续进行2年大田试验,以华南地区种植面积较大的香稻品种玉香油占和象牙香占为供试材料,采用随机区组排列设计。设置了全程不施肥处理（T1）、常规全量撒施肥固体肥处理（T2,总施氮量为150 kg N·hm^-2）、液体肥分蘖期减氮10%侧深施处理（T3）和液体肥分蘖期减氮20%侧深施处理（T4）4个处理。研究了不同施肥处理对香稻的产量及其构成因素、氮素吸收利用、干物质积累和氮代谢生理的影响。【结果】（1）2年大田试验中,2个香稻品种均在T3处理下产量最高,且显著高于T1处理。与T2处理相比,T3处理下玉香油占2019年和2020年的产量分别提高1.84%和15.20%,象牙香占2019年和2020年的产量分别提高0.65%和3.71%。这主要与T3处理下具有最高的有效穗数有关。（2）2年大田试验中,在幼穗分化期和抽穗期,2个香稻品种的总干物质积累量、叶面积指数和总氮素积累量普遍在T2处理下最高,T3处理和T2处理间的总干物质积累量和总氮素积累量差异不显著。在成熟期,2个香稻品种的总干物质积累量、叶面积指数和总氮素积累量均在T3处理下最高;对玉香油占而言,2019年成熟期T3处理下的总干物质积累量、叶面积指数和总氮素积累量分别较T2处理增加25.14%、26.57%和21.31%,2020年的相应增幅分别为5.83%、21.80%和46.47%;对象牙香占而言,2019年成熟期T3处理下的总干物质积累量、叶面积指数和总氮素积累量分别较T2处理增加19.95%、3.73%和13.41%,2020年相应增幅为21.17%、1.78%和14.37%。此外,2个香稻品种的氮素吸收利用率和氮素农学利用率也均在T3处理下最高。（3）在幼穗分化期和抽穗期,2个香稻品种在T2处理下较其他处理相比有较高的氮代谢相关酶活性,而成熟期T3处理下2个香稻品种的氮代谢相关酶活性最高。【结论】综合2年大田试验表明,液体肥分蘖期减氮10%侧深施处理较常规全量撒施固体肥处理,在减少氮肥使用的同时能维持生育前期生长发育,提高生育后期总干物质积累量、叶面积指数、氮素利用和氮代谢相关酶活性,最终实现香稻增产。

杂交稻对产量和氮素利用率影响的荟萃分析

廖萍, 孟轶, 翁文安, 黄山, 曾勇军, 张洪程

中国农业科学. 2022, 55(8):  1546-1556.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.006

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【目的】与常规稻相比,杂交稻具有更高的产量潜力。但是,对杂交稻和常规稻在氮素利用率上的差异尚存争议。本研究采用Meta分析以明确杂交稻对产量和氮素利用率的影响。【方法】以常规稻为对照,杂交稻为处理,筛选出56篇文献,建立了包含367对观测值的数据库。利用Meta分析方法,针对不同杂交稻类型、氮肥施用量及施用次数、土壤全氮、土壤碳氮比和土壤质地,探究了杂交稻对产量和氮素利用率的影响。【结果】与常规稻相比,杂交稻显著提高了产量（+11%）和生物量（+14%）,而对收获指数无显著性影响。在各氮肥施用水平下,与常规稻相比,杂交稻均显著提高了产量;然而,随着氮肥施用量的增加,杂交稻的增产优势显著降低。另外,与常规稻相比,杂交稻显著提高了氮素吸收（+8.1%）、氮素生理利用率（+2.9%）和氮素回收率（+3.6个单位）。【结论】与常规稻相比,杂交稻能够提高产量和氮素利用率。本研究为评估杂交稻的推广应用对我国水稻产量和氮素利用率的影响提供了数据支撑。

植物保护

基于图像的水稻纹枯病智能测报方法

韩晓彤,杨保军,李苏炫,廖福兵,刘淑华,唐健,姚青

中国农业科学. 2022, 55(8):  1557-1567.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.007

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【目的】目前水稻纹枯病测报依赖人工调查水稻发病丛数、株数和每株严重度来计算其病情指数,操作专业性强,费时费力且数据难以追溯。本研究提出基于图像的水稻纹枯病病斑检测模型和发生危害分级模型,为水稻纹枯病智能测报提供理论依据。【方法】利用便携式图像采集仪采集田间水稻纹枯病图像,研究不同目标检测模型（Cascade R-CNN和RetinaNet）和特征提取网络（VGG-16和ResNet-101）对水稻纹枯病病斑的检测效果,筛选出具有较好检测效果的模型。针对Cascade R-CNN模型检测纹枯病病斑存在漏检现象,根据纹枯病病斑呈现形状不规则、大小和位置多变的复杂情况,对Cascade R-CNN进行改进,添加OHEM结构均衡难易样本,选择边框回归损失函数,通过精准率、漏检率、平均精度和P-R曲线来评价不同模型的检测效果。在改进的Cascade R-CNN-OHEM-GIOU模型检测结果基础上,分别建立基于病斑面积和病斑数的水稻纹枯病丛发生危害分级模型,通过决定系数（R ²）和Kappa值筛选分级模型。【结果】在相同主干网络条件下,Cascade R-CNN模型较RetinaNet模型对水稻纹枯病具有更好的检测效果,其中Cascade R-CNN-ResNet-101目标检测模型效果最佳,病斑检测准确率为92.4%,平均精度为88.2%,但漏检率为14.9%。改进的Cascade R-CNN-OHEM-GIOU检测模型有效解决了样本不均衡问题,添加边框回归损失函数有效降低了漏检率,较Cascade R-CNN-ResNet-101模型降低8.7%,平均精度提高到92.3%。以人工分级结果作为标准,基于病斑面积的水稻纹枯病发生危害分级模型在0—5级分级准确率分别为96.0%、90.0%、82.0%、76.0%、74.0%和96.0%,平均分级准确率为85.7%,Kappa系数为0.83,基于图像的水稻纹枯病丛发生危害分级与人工分级结果具有较高的一致性。【结论】基于图像的水稻纹枯病智能测报方法可实现病斑自动检测和发生危害自动分级,提高了测报的智能化水平,结果客观且可追溯,也可为其他农作物病害智能测报提供参考。

三种新型化合物对草地贪夜蛾海藻糖与几丁质代谢及生长发育的影响

王思彤,陈艳,罗雨嘉,杨缘缘,蒋志洋,蒋鑫怡,钟樊,陈好,徐红星,吴俨,段红霞,唐斌

中国农业科学. 2022, 55(8):  1568-1578.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.008

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【目的】几丁质是昆虫外骨骼和围食膜的主要成分,其合成始于海藻糖酶（trehalase,TRE）,终于几丁质合成酶（chitin synthase,CHS）,蜕皮与外表皮重塑过程则需要依靠几丁质酶（chitinase,CHT）完成。本研究通过注射3种新型化合物,检测草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）体内海藻糖酶和几丁质酶活性、相关基因表达量并观察其生长发育,验证新型化合物对海藻糖酶及几丁质酶的抑制效果,对效果显著的化合物进行筛选,探究其调控草地贪夜蛾生长发育的机理。【方法】利用显微注射法向草地贪夜蛾3龄幼虫分别注射丁烯内酯类化合物ZK-I-21、ZK-I-23和胡椒碱类似物ZK-PI-4。注射后48 h检测其海藻糖酶活性、几丁质酶活性及相关糖含量的变化情况,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）在分子水平上测定4个关键基因（SfTRE1、SfTRE2、SfCHS2、SfCHT）的相对表达量;观察注射后草地贪夜蛾幼虫至成虫期间的表型变化,记录发育过程中的死亡率及畸形情况。【结果】与对照组相比,注射ZK-I-21和ZK-PI-4后草地贪夜蛾膜结合型海藻糖酶活性分别为极显著下降（P<0.01）和显著下降（P<0.05）。qRT-PCR检测结果显示,注射ZK-I-21后SfTRE1表达量极显著上升,SfCHT表达量极显著下降;注射ZK-I-23后SfTRE1表达量极显著下降,SfCHT表达量极显著上升;注射ZK-PI-4后SfCHT表达量极显著下降。发育历期观察结果显示,ZK-I-21使草地贪夜蛾6龄幼虫发育历期极显著延长,同时蛹重变轻、蛹长变短;ZK-I-23使5龄和6龄幼虫长度显著缩短;ZK-PI-4使成虫羽化率显著降低。3种抑制剂均可紊乱草地贪夜蛾的海藻糖代谢进而紊乱几丁质代谢,造成草地贪夜蛾蜕皮困难甚至死亡。【结论】ZK-I-21与ZK-PI-4是膜结合型海藻糖酶抑制化合物,ZK-I-23可抑制可溶性海藻糖酶基因的表达,3种化合物均通过影响海藻糖代谢过程进而导致几丁质代谢的紊乱,导致昆虫蜕皮困难、畸形、生长发育受影响。以上结果可为将来利用新型抑制剂调控害虫生长发育从而防控害虫提供理论依据,为绿色、高效杀虫剂的研发提供支持。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

东北黑土不同开垦年限稻田土壤有机氮矿化特征

高佳蕊, 方胜志, 张玉玲, 安晶, 虞娜, 邹洪涛

中国农业科学. 2022, 55(8):  1579-1588.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.009

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【目的】分析东北黑土自然荒地开垦种稻后土壤矿化氮含量、氮净矿化速率和氮净矿化率,探讨土壤供氮能力及其特点,揭示土壤氮素的演变规律,为东北黑土的合理利用和培肥提供理论依据。【方法】以东北黑土自然荒地（0 a,为对照土壤,原始自然草甸植被）和不同开垦年限（12、35、62和85 a）的稻田（地形、种植制度、施肥和水分管理等大致相同）土壤为研究对象,采用长期淹水密闭-间歇淋洗培养方法,研究黑土自然荒地开垦种稻后土壤有机氮矿化的特征。【结果】在培养初期（约1个月）,各年限土壤累积矿化氮量迅速增加,之后呈缓慢增加趋势;在淹水培养结束（297 d）时,土壤累积矿化氮量为212.43—388.11 mg·kg^-1,各开垦年限土壤累积矿化氮量大小顺序为0、12、35、85和62 a。土壤有机氮矿化过程可用混合模型（Special 模型）很好地进行描述,并可将土壤有机氮库分为增量氮库和其他组分氮库,与对照土壤（0 a）相比,各年限稻田土壤增量氮库的氮矿化势（N_F）均呈下降趋势,其中,开垦12 a与开垦35、62和85 a稻田土壤的N_F 之间均无显著差异（P>0.05）,但开垦12和35 a稻田土壤的N_F显著高于开垦62和85 a稻田土壤（P<0.05）,而矿化速率常数（k_F）均呈上升趋势,但各年限田土壤的k_F 之间均无显著差异（P>0.05）;开垦12和35 a稻田土壤其他组分氮库的矿化速率常数（k₀）无显著变化（P>0.05）,但开垦62和85 a稻田土壤的k₀则显著下降（P<0.05）。各年限土壤氮净矿化速率在培养4 d时为最大,之后逐渐下降,在淹水培养结束（297 d）时,土壤氮净矿化速率大小顺序与其累积矿化氮量的大小顺序相一致;各年限土壤氮净矿化率在淹水培养初期较高,之后缓慢增加,在培养结束（297 d）时,土壤氮净矿化率为78.60—101.82 mg·g^-1,各开垦年限土壤氮净矿化率的大小顺序为0 a、35 a、12 a、85和62 a;土壤全氮和C/N是影响土壤矿化氮量和氮净矿化速率的重要因素（P<0.05）。土壤初始矿质氮与N_F之和可用来表征当季稻田土壤供氮能力大小,与对照土壤（0 a）相比,各年限稻田土壤的供氮能力显著下降（P<0.05）,开垦12和35 a稻田土壤的供氮能力显著高于开垦62和85 a的稻田土壤（P<0.05）。【结论】黑土自然荒地开垦种稻85 a间,稻田土壤的供氮能力均有所下降,种稻大于35 a时下降显著,因此在稻田土壤地力培育中应注重土壤有机质含量的提高。

小麦化肥减施与不同轮作方式的周年养分平衡及经济效益分析

马小艳, 杨瑜, 黄冬琳, 王朝辉, 高亚军, 李永刚, 吕辉

中国农业科学. 2022, 55(8):  1589-1603.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.010

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【目的】研究小麦化肥减量条件下不同轮作方式土壤养分平衡及经济效益差异,探索适宜陕西关中小麦玉米轮作区的小麦轮作方式,为减少化肥投入,提高农民经济收入提供思路与科学依据。【方法】于2018—2020年在陕西武功镇开展田间试验,随机区组设计。设玉米-小麦轮作农户施肥（CWF）、玉米-小麦轮作推荐施肥（CWR）、绿肥-小麦轮作推荐施肥（GWR）、大豆-小麦轮作推荐施肥（BWR）4个处理,除农户施肥处理外,其他3个处理的小麦季施肥均采用监控施肥技术推荐施肥。采集不同夏季作物及冬小麦的植物和土壤样品进行分析。【结果】与农户施肥相比,玉米-小麦轮作推荐施肥处理在氮、磷肥分别减量11.8%、41.7% 条件下,显著增加了小麦产量,平均增幅为7.4%,显著增加了小麦籽粒及地上部氮、磷素养分累积量,氮素累积量增幅分别为10.1%、8.9%,磷素累积量增幅分别为9.8%、6.4%;玉米-小麦轮作推荐施肥处理显著降低了土壤氮、磷、钾素盈余率,降幅分别为25.1%、72.3%和54.4%,显著提高经济收益36%。推荐施肥的3种轮作方式中,玉米-小麦轮作小麦产量最高,其次为大豆-小麦轮作。大豆-小麦轮作氮、磷、钾盈余率均显著低于玉米-小麦轮作和绿肥-小麦轮作,降低幅度分别为87.3%—92.0%、41.9%—67.7%、78.1%—85.3%,并获得了最高的经济收益。【结论】监控施肥的推荐施肥方法不仅能够减少化肥投入,降低生产成本,同时能够增加小麦产量,提高小麦籽粒及地上部养分累积量,减少氮、磷养分平衡的盈余率,提高经济收益。相比玉米-小麦轮作方式,大豆-小麦轮作既减少了化肥的投入,大幅降低氮、磷、钾养分盈余量,同时还取得较高的经济效益。综上,陕西关中地区传统的玉米-小麦轮作可通过优化施肥减少化肥投入,降低生产成本;而综合考虑土壤培肥、环境效益与经济收益,优先推荐大豆-小麦轮作方式,减少土壤养分盈余,提高种粮农户的经济收益。

滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收及经济效益的影响

李前, 秦裕波, 尹彩侠, 孔丽丽, 王蒙, 侯云鹏, 孙博, 赵胤凯, 徐晨, 刘志全

中国农业科学. 2022, 55(8):  1604-1616.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.011

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【目的】通过研究不同滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收、土壤氮素平衡、水分利用效率及经济效益的影响,以期为吉林省半干旱区滴灌玉米的生产提供理论依据。【方法】于2018—2019年在吉林省松原市民乐村进行田间试验,设置5个处理,即覆膜滴灌水肥一体化（DFM）、浅埋滴灌水肥一体化（DF）、浅埋滴尿素处理（DIU）、浅埋滴水处理（DI）和农民习惯施肥处理（FP）,于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期采集植株样品,分为茎秆、叶片和籽粒三部分,测定干物质积累量及氮、磷、钾含量,分析玉米关键生育时期植株养分吸收利用特性。在玉米播种前和收获后采集0—100 cm土层土样分析土壤氮素平衡情况,采集玉米播种前和收获后0—200 cm土层土样测定土壤含水量,分析玉米水分利用效率。【结果】滴灌施肥处理（DFM、DF、DIU和DI）两年玉米的平均产量显著高于农民习惯施肥处理10.3%—20.6%,在干旱年份（2018年）的增产幅度（13.7%—27.9%）大于多雨年份（2019年）的增产幅度（7.2%—13.7%）,还提高了成熟期玉米氮、磷、钾积累量,提高幅度分别为15.7%—31.7 %（P<0.05）、11.0%—35.6%（P<0.05）和5.2%—20.9%,尤其提高了吐丝后氮、磷、钾的吸收量,分别提高63.1%—95.2%（P<0.05）、11.6%—63.0%和40.0%—110.0%（P<0.05）;水分利用效率显著提高了21.8%—33.9%,降低氮素表观损失量13.8%—92.0%。覆膜滴灌（DFM）与浅埋滴灌（DF）处理相比,在干旱年份显著提高了玉米产量和水分利用效率,而在多雨年份差异不显著,覆膜滴灌显著降低了土壤氮素表观损失量74.2%,二者净收益无显著性差异,DFM处理的产投比显著低于DF处理。在浅埋滴灌条件下,DF处理与DIU处理间的玉米产量、氮素表观损失量和水分利用效率差异均不显著;DF处理成熟期的干物质积累量和磷钾积累量显著高于DIU处理;DF处理与DIU处理的净收益和产投比均无显著性差异;DI处理在干旱年份的玉米产量显著高于FP处理13.7%,在多雨年份并不显著,还显著提高了成熟期的氮磷积累量和吐丝后的氮钾积累量,DI处理的净收益与FP处理无显著性差异,但产投比显著低于FP处理。【结论】滴灌施肥模式在半干旱区可提高玉米产量、成熟期氮磷钾积累量和水分利用效率,降低土壤氮素表观损失量,在干旱年份效果显著。覆膜滴灌技术在干旱年份优势大于浅埋滴灌,但产投比显著低于浅埋滴灌技术。浅埋滴尿素模式的产量、水分利用效率、净收益和产投比与浅埋滴灌水肥一体模式相比均无显著性差异,成本较低的浅埋滴尿素模式简化了生产环节,还可达到一定的增产效果。综上所述,在本试验条件下,浅埋滴尿素模式是适宜吉林省半干旱区玉米生产的滴灌施肥技术。

园艺

低磷胁迫下黄瓜木质部与韧皮部汁液的代谢物变化

李青林,张文涛,徐慧,孙京京

中国农业科学. 2022, 55(8):  1617-1629.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.012

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【背景】木质部汁液负责为地上部分运输水和营养物质,韧皮部汁液则主要负责光合产物的运输,在植株受到非生物胁迫时,它们会发生不同的变化。【目的】研究低磷胁迫下黄瓜木质部与韧皮部汁液内各种代谢物含量变化,探究黄瓜在低磷胁迫下的代谢变化规律,为黄瓜磷匮乏状态诊断提供新思路与依据。【方法】采集正常磷水平（1.25 mmol∙L^-1）与低磷胁迫（0.3125 mmol∙L^-1）下黄瓜植株的木质部与韧皮部汁液,经三甲基硅烷化衍生化处理后用气相色谱质谱联用技术（GC-MS）进行检测和定性定量分析。【结果】低磷胁迫下木质部汁液内糖类没有发生显著变化,多数氨基酸的含量与正常情况相比明显上升,有机酸中的苹果酸呈显著下降趋势,软脂酸、油酸等则显著高于正常水平;低磷胁迫下的韧皮部汁液中,糖类与氨基酸多数低于正常水平,草酸、琥珀酸等有机酸的含量也明显降低。此外,为筛选黄瓜木质部与韧皮部汁液内潜在的生物标志物,使用OPLS-DA与独立样本T检测方法对GC-MS试验数据进行进一步分析,结果表明,在黄瓜木质部汁液检出8种低磷胁迫下的潜在生物标志物（VIP>1,P<0.05）,分别为尸胺、苹果酸、四氨基丁酸、软脂酸、肌醇、纤维二糖、N, N-二甲基十二酰胺与单硬脂酸甘油酯;在黄瓜韧皮部汁液中检出7种低磷胁迫下的潜在生物标志物（VIP>1,P<0.05）,分别为丝氨酸、亚油酸、10, 13-环氧-11-甲基十八碳-10, 12-二烯酸、脱氢枞酸、N, N-二甲基十二酰胺、2, 2'-亚甲基双（6-叔丁基-4-甲基苯酚）、L-2-哌啶酸。【结论】低磷胁迫下,黄瓜的木质部与韧皮部汁液内的糖类、氨基酸和有机酸均发生了变化,但是变化趋势并不相同。分别在木质部和韧皮部汁液中筛选出8种和7种生物标志物,可为黄瓜磷匮乏状态诊断提供新思路与依据。生物标志物中,苹果酸、四氨基丁酸、软脂酸、丝氨酸与亚油酸的检测手段已经较为成熟,以其为检测对象的黄瓜磷匮乏状态诊断方法具有较好的实用性。

茶树CsHIPP26.1互作蛋白的筛选与验证

范延艮,王域,刘富浩,赵秀秀,向勤锃,张丽霞

中国农业科学. 2022, 55(8):  1630-1641.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.013

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【背景】‘黄金芽’属于光照敏感型黄化茶树（Camellia sinensis）品种,叶片色泽呈现强光黄化、弱光复绿的特点,但叶色响应光照的黄化机制并不明确。前期通过对黄化叶片、遮阴复绿叶片以及常绿品种叶片的蛋白组研究发现,重金属相关异戊二烯化植物蛋白CsHIPP26.1（TEA000549）的表达响应光照强度,表明CsHIPP26.1可能参与调控‘黄金芽’叶色黄化的光响应过程。【目的】通过筛选与CsHIPP26.1互作的光信号响应相关的蛋白,为叶片色泽响应光照信号变化提供科学依据。【方法】以‘黄金芽’茶树1芽2叶为材料进行CsHIPP26.1和互作基因的克隆,经酵母双杂交筛库,然后将筛选得到的目的蛋白进行酵母双杂交点对点验证、体内双分子荧光互补（BiFC）和体外pull-down等技术进行蛋白互作的进一步验证。【结果】通过酵母双杂交对茶树cDNA文库进行筛选,共筛选到26个候选互作蛋白,主要集中在细胞组分、结合以及催化活性方面发挥作用,其中生物素合成代谢过程富集程度较高,与光信号通路及叶绿素合成相关的蛋白只有编号为TEA026466.1的bHLH30转录因子。克隆bHLH30转录因子后发现,该转录因子与茶树光信号传导途径蛋白PIF4处于同一进化树分支,且含有与茶树PIF4蛋白相同的HLH和ACT结构域,将该bHLH30转录因子命名为CsPIF4.2,GenBank登记号为MW116834。进一步通过体外Pull-down蛋白互作和体内双分子荧光互补（BiFC）验证发现,CsHIPP26.1和CsPIF4.2蛋白能够发生互作,并且发生互作的部位在细胞核内。【结论】初步筛选出26个与CsHIPP26.1互作的蛋白,并验证发现CsHIPP26.1能够在细胞核内与其中一个光敏色素互作因子CsPIF4.2发生蛋白相互作用。

食品科学与工程

外源蔗糖对紫背天葵采后品质及叶绿体的影响

谢意通,张飞,石洁,冯莉,姜丽

中国农业科学. 2022, 55(8):  1642-1656.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.014

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【背景】紫背天葵采后生理代谢活跃,加上对低温敏感,采后往往贮藏于略低于室温的黑暗环境中,但紫背天葵长期黑暗贮藏,会出现采后糖饥饿,影响紫背天葵的品质。黑暗贮藏也会抑制光合过程,导致光合同化产物减少,加剧采后糖饥饿,而蔗糖是植物体内光合产物运输的主要形式。【目的】研究采后外源蔗糖处理对紫背天葵采后品质、蔗糖代谢及叶绿体的影响,探讨蔗糖处理延缓采后衰老的相关机制。【方法】在筛选出最佳蔗糖处理浓度的基础上,检测紫背天葵贮藏期间淀粉、可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白和叶绿素含量,研究蔗糖处理对紫背天葵采后品质的影响;检测贮藏期间蔗糖、果糖、葡萄糖含量和蔗糖代谢相关酶活性如淀粉酶（Amylase）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖酸性水解酶（AI）、蔗糖合成酶（SS-S）和蔗糖分解酶（SS-C）,研究蔗糖处理对紫背天葵蔗糖代谢的影响;利用透射电子显微镜观测叶绿体超微结构在贮藏期间的变化,检测贮藏期间叶绿体脂氧合酶（LOX）活性、丙二醛含量（MDA）、最大光化学效率（Fv/Fm）和实际光化学效率（QY）,研究蔗糖处理对叶绿体生理和功能的影响。在生化水平和亚细胞水平上探究采后蔗糖处理对紫背天葵的影响。【结果】前期的蔗糖浓度筛选发现,12%的蔗糖保鲜效果最佳,尤其在贮藏后期,12%蔗糖处理组与对照组相比,呼吸强度降低39%、失重率降低7.8%、腐烂率降低15.87%。进一步研究发现,在贮藏后期,处理组与对照组相比,蔗糖含量比为1.82、淀粉含量比为1.10、可溶性糖含量比为1.11、可溶性蛋白含量比为2.20和叶绿素含量比为1.23,蔗糖处理显著延缓了糖类物质和含氮物质的降解。蔗糖处理显著抑制SPS、AI和Amylase活性的上升,说明蔗糖处理抑制了紫背天葵的蔗糖代谢,从而减少了蔗糖和淀粉的分解。后期对紫背天葵叶绿体生理功能研究发现,贮藏结束时,处理组与对照组相比,有效维持了叶绿体结构完整性、叶绿体脂氧合酶活性降低53.13%、叶绿体丙二醛含量降低33.33%、最大和实际光化学效率分别是对照组的1.35倍和1.97倍,说明蔗糖处理显著延缓叶绿体衰老。进一步分析发现,紫背天葵叶绿体功能与淀粉和可溶性糖含量显著正相关,表明糖饥饿引起的碳源匮乏会影响叶绿体功能。【结论】蔗糖处理通过降低紫背天葵采后呼吸强度、失重率和腐烂率、调控蔗糖代谢、降低叶绿体膜脂氧化程度和维持叶绿体结构完整,抑制了紫背天葵采后品质劣变,从而延缓了紫背天葵衰老。

畜牧·兽医·资源昆虫

circ-13267通过let-7-19/ERBB4通路调控蛋鸭卵泡颗粒细胞凋亡

吴艳,张昊,梁振华,潘爱銮,申杰,蒲跃进,黄涛,皮劲松,杜金平

中国农业科学. 2022, 55(8):  1657-1666.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.015

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【背景】蛋鸭卵泡发育是决定其产蛋性能的关键因素。已有研究表明,禽类卵泡发育是极为复杂的生物学过程,目前人们已对家禽的卵泡发育模式有了一定的了解,但作为决定产蛋量的重要因素,卵泡发育的具体调控机理仍需进一步深入研究。颗粒细胞是卵泡中主要的功能细胞,可调控卵泡膜细胞和卵母细胞的生长、分化和成熟,同时也精确的调控卵泡的生长发育,维持卵巢的正常功能（诱导排卵、维持成熟分裂的阻断、为卵母细胞提供底物等）。circRNA是一类新型的内源性非编码RNA,在卵泡发育中发挥重要的调控作用。【目的】通过构建circRNA过表达载体上调circ-13267的表达,研究circ-13267在蛋鸭卵泡颗粒细胞中的作用及其调控机制,为蛋鸭卵泡发育的调控机制解析提供依据。【方法】首先,利用Q-PCR检测蛋鸭卵泡颗粒细胞的细胞质与细胞核中circ-13267的表达水平;构建circ-13267的过表达载体circ-13267-pLCDH,在蛋鸭颗粒细胞中过表达circ-13267后,利用Q-PCR法检测circ-13267、let-7-19、ERBB4、FAS和BCL2的表达水平;分别转染circ-13267-pLCDH和pLCDH-ciR于蛋鸭卵泡颗粒细胞,24 h后利用EdU法检测蛋鸭卵泡颗粒细胞的增殖能力;将circ-13267的线性序列或ERBB4的3′ UTR克隆到pmirGLo载体中,同时对上述野生型序列中的let-7-19结合位点进行突变,得到表达突变型序列的载体,利用双荧光素酶报告基因验证circ-13267与let-7-19及let-7-19与靶基因ERBB4的结合关系;在蛋鸭卵泡颗粒细胞中转染circ-13267-pLCDH和pLCDH-ciR,利用流式细胞术和Annexin V-FITC检测蛋鸭卵泡颗粒细胞凋亡情况。【结果】环状RNA circ-13267在细胞质和细胞核中均有表达;双荧光素酶报告基因试验结果显示,let-7-19能与ERBB4结合,进而下调荧光素酶的活性,当ERBB4序列中let-7-19的结合位点突变后,let-7-19则无法抑制荧光素酶的表达,说明ERBB4是let-7-19的一个靶基因;荧光定量检测结果显示,过表达环状RNAcirc-13267后BCL2基因的表达显著降低（P<0.05）,而FAS和ERBB4基因的表达量显著升高（P<0.05）,当过表达let-7-19后,ERBB4基因的表达量显著升高（P<0.05）,而抑制let-7-19后ERBB4基因的表达量显著降低（P<0.05）;EdU试验结果显示,过表达circ-13267后蛋鸭卵泡颗粒细胞数量显著减少,说明其促进了蛋鸭卵泡颗粒细胞的凋亡;然而,在蛋鸭卵泡颗粒细胞中共转染circ-13267和let-7-19后,与对照组相比共转染组中BCL2和FAS的表达量均无显著变化（P>0.05）,而与过表达circ-13267组相比,共转组中BCL2基因的表达量极显著降低（P<0.01）、FAS的表达量极显著升高（P<0.01）,说明circ-13267促进蛋鸭卵泡颗粒细胞凋亡的作用被抑制;利用流式细胞仪检测转染后的蛋鸭卵泡颗粒细胞发现,与共转染circ-13267和let-7-19组相比,仅过表达circ-13267后,晚期凋亡细胞数和总凋亡细胞数均显著增加（P<0.05）,而活细胞数显著降低（P<0.05）。【结论】蛋鸭circ-13267在蛋鸭卵泡颗粒细胞的细胞质和细胞核中均有表达,circ-13267可以吸附let-7-19并靶向ERBB4基因,从而促进了蛋鸭卵泡颗粒细胞的凋亡,为解析蛋鸭卵泡发育的调控机制提供理论依据。

大豆异黄酮对牦牛卵巢颗粒细胞增殖和凋亡的影响

阿依木古丽·阿不都热依木,阿尔祖古丽·阿依丁,王家敏,石嘉琛,马芳芳,蔡勇,乔自林

中国农业科学. 2022, 55(8):  1667-1675.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.016

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【背景】大豆异黄酮主要包括染料木素和大豆苷元,发挥类雌激素样作用,能够清除自由基,促进细胞增殖。颗粒细胞是卵泡内重要的细胞群体,其生理状态与卵巢功能直接相关。颗粒细胞凋亡常引起卵泡闭锁。牦牛是青藏高原特有物种之一,但其繁殖率低,其具体机制尚不明确。卵巢颗粒细胞是研究雌性动物生殖调控机制的理想细胞模型。【目的】探讨大豆异黄酮对牦牛卵巢颗粒细胞增殖和凋亡的影响,为大豆异黄酮的作用机制研究提供依据。【方法】分离培养牦牛卵巢颗粒细胞,FSHR免疫细胞化学染色鉴定,MTT法测定细胞增殖情况,绘制生长曲线;细胞传代后添加不同浓度染料木素或大豆苷元（0,1 000,2 000,3 000,4 000和5 000 pg·mL^-1）,选择染料木素或大豆苷元最佳作用浓度分别处理二代颗粒细胞48 h,收集细胞培养液,ELISA法检测培养液中雌二醇（E₂）和孕酮（P₄）浓度;同时收集细胞,提取总RNA,实时荧光定量PCR法检测细胞增殖相关基因AKT1和细胞凋亡相关基因Bcl-2、Bax、Bad、Fas、FasL、Caspase-3和p53的表达水平。【结果】牦牛卵巢颗粒细胞呈典型的上皮样细胞生长特性。接种后2 h开始贴壁,12 h出现聚集生长;24 h细胞体积较大,呈长梭形、星形或多边形;48 h细胞呈“铺路石”样单层排布;卵巢颗粒细胞特异标志蛋白FSHR免疫细胞化学染色阳性,表明,分离培养的是卵巢颗粒细胞;MTT法检测细胞增殖情况,牦牛卵巢颗粒细胞呈“S”形曲线生长：培养24 h内生长缓慢,处于潜伏生长期;24—48 h细胞增殖较快,进入指数生长期;48—120 h细胞平稳增殖,处于平顶期;120 h后活细胞密度开始下降,细胞进入退化衰亡期;第二代细胞生长较快,24 h进入指数增殖期,故试验选择第二代颗粒细胞进行。MTT法检测不同浓度染料木素或大豆苷元对细胞增殖的影响,结果,添加3 000 pg·mL^-1染料木素或大豆苷元作用48 h后,细胞活力均极显著增强（P<0.01）;染料木素和大豆苷元均促进颗粒细胞分泌雌二醇,大豆苷元促进效果显著（P<0.05）;染料木素显著抑制颗粒细胞分泌孕酮（P<0.05）;qRT-PCR结果显示,染料木素和大豆苷元均显著上调颗粒细胞增殖调控相关基因AKT1和凋亡相关基因Bcl-2、Bax、p53和Fas的表达（P<0.01）,显著下调凋亡相关基因Bad和FasL的表达（P<0.01）,并显著上调Bcl-2/Bax比值（P<0.01）抑制细胞凋亡。此外,染料木素抑制Caspase-3表达（P<0.01）而大豆苷元促进Caspase-3表达（P<0.01）。【结论】分离培养了牦牛卵巢颗粒细胞,为牦牛雌性生殖调控机制研究提供了有效的细胞模型。试验结果表明,染料木素和大豆苷元抑制牦牛颗粒细胞分泌孕酮,促进细胞增殖,且主要通过上调Bcl-2、p53、Fas和Bcl-2/Bax,以及下调Bad和FasL的表达,保护卵巢颗粒细胞免于凋亡。

布鲁氏菌病微量补体结合试验的方法改进和应用

蒋卉,冯宇,秦玉明,朱良全,范学政,丁家波

中国农业科学. 2022, 55(8):  1676-1684.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.017

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【目的】补体结合试验是布鲁氏菌病（简称“布病”）血清学确诊方法。现行国家标准《动物布鲁氏菌病诊断技术》（GB/T 18646-2018）中收录的补体结合试验分为常量法补体结合试验（CFT）和微量法补体结合试验（mCFT）,但两者之间的相关技术参数和结果判定标准均存在差异,导致常量法CFT和mCFT检测结果不一致。笔者通过对mCFT参数的改进优化,使现行标准中mCFT的检测结果等效于常量法CFT,实现布病CFT的高通量准确诊断,对现有布病检测方法进行了补充。【方法】参照布病常量法CFT反应条件和诊断标准,对现行国标中mCFT的反应时间、稀释液、效价测定方法、结果判定等相关参数进行改进优化。改进后的mCFT方法与原mCFT方法相比,效价测定中受检血清的稀释度由1﹕2—1﹕64稀释改为1﹕10稀释,稀释方法与常量法CFT相同,确保微量法的检测临界值与常量法一致;采用酶标仪读取OD₆₀₀值判定溶血强度,降低了试验人员肉眼判定的误差,提升了结果判定的效率和准确性;反应时间由37℃水浴30 min缩短为20 min,提高了检测效率又不影响检测结果;稀释液由巴比妥缓冲液改为生理盐水,与常量法使用相同稀释液并可获得理想结果。用改进的mCFT与国标的mCFT、常量法CFT分别对来自内蒙古、山东、北京、江苏等地区的409份临床牛、羊血清样品（牛血清163份、羊血清246份）进行检测,分析比较其符合率。【结果】采用改进的mCFT与常量法CFT对409份临床样品进行比对检测,改进的mCFT方法检出53份阳性、11份可疑、345份阴性;常量法CFT检出53份阳性、9份可疑、347份阴性。比较两者检测结果,只有2份牛血清样品用改进的mCFT方法检测为可疑,而常量法CFT检测为阴性,其余407份样品检测结果均一致。其中牛血清样品的符合率98.77%,羊血清样品的符合率100%,总符合率99.51%。而国标mCFT方法因阳性判定标准低于常量法CFT,且不设可疑区间,结果检出97份阳性、312份阴性。与常量法CFT结果相比较,牛血清样品的符合率88.34%,羊血清样品的符合率89.84%,总符合率为89.24%,远低于本研究改进的mCFT方法与常量法CFT 99.51%的符合率。【结论】通过对mCFT方法各参数的优化,建立了一种与常量法CFT判定标准一致,且检测结果高度符合的mCFT方法。

亚致死剂量吡虫啉对中华蜜蜂神经代谢基因表达的影响

邱一蕾,吴帆,张莉,李红亮

中国农业科学. 2022, 55(8):  1685-1694.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.08.018

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【背景】新烟碱类杀虫剂的作用靶标是昆虫神经系统中的乙酰胆碱受体,由于其良好的内吸性及对人畜低毒性,使其在农业生产上获得了广泛应用,然而这也使得其在植物体内仍然具有较低的残留,而这种亚致死剂量残留仍可对访花昆虫如蜜蜂的行为和神经系统造成不利影响。【目的】明确亚致死剂量新烟碱类杀虫剂吡虫啉对中华蜜蜂（Apis cerana cerana,简称中蜂）神经生理和代谢系统的影响。【方法】首先以两个亚致死浓度梯度剂量5和10 μg·L^-1吡虫啉处理工蜂10 d（3个生物学重复）,提取总RNA后,以RNA-seq方法对所得文库进行高通量测序,利用生物信息学技术对序列进行从头组装、注释,并对亚致死剂量吡虫啉处理后的差异表达基因进行聚类和富集等分析,最后利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术对部分与中蜂神经和代谢系统相关的差异表达基因进行验证。【结果】从两个吡虫啉浓度梯度和对照组数据中共获得9个测序文库,测序有效数据比例超过94.45%,从获得的37 364个unigenes中鉴定出571个差异表达基因。经GO和KEGG富集分析发现这些差异表达基因主要与蛋白质翻译、氧化还原、氧化磷酸化和核糖体等多个通路有关,表明亚致死剂量的吡虫啉对中蜂多个生理过程和代谢通路造成影响。挑选了与昆虫神经信号传递和代谢功能有关的上调或下调差异表达基因,如神经肽F、神经肽SIFamide受体、3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶、激酶（PRKA）锚蛋白1、碳酸酐酶、超氧化物歧化酶、NADH脱氢酶亚基、表皮蛋白和气味结合蛋白17共9个差异表达基因进行了qPCR验证,其表达规律与转录组结果完全一致。【结论】亚致死剂量的吡虫啉能对中蜂神经信号转导、细胞呼吸、免疫反应、内环境稳态的维持和嗅觉感受等多方面造成影响。