中国农业科学

中英文目录

中国农业科学. 2022, 55(17): 0.

摘要 ( )

PDF (325KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

秧苗富锌对不同水稻品种镉积累及相关转运基因的影响

姜晓婷,黄高翔,熊小英,黄芸培,丁昌峰,丁明军,王鹏

中国农业科学. 2022, 55(17): 3267-3277. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.001

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (533KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】秧苗富锌是发挥水稻锌-镉拮抗效应的一种新模式,研究不同水稻品种对秧苗富锌降镉效应的响应差异及潜在机制,为该模式的推广应用奠定基础。【方法】选择武运粳21号、浙粳优1578、黄华占、徽两优丝苗等4个品种开展水培富锌和盆栽验证试验,研究不同品种锌富集的动态特征及移栽后水稻组织对镉的吸收转运差异,通过分析根系相关镉转运基因的表达状况探究秧苗富锌降镉效应的种间差异机制。【结果】锌培养对水稻秧苗的生长发育无明显影响,但不同品种幼苗锌富集能力差异明显,浙粳优1 578幼苗锌积累量（230 μg/株）最高,武运粳21号次之（124 μg/株）,黄华占和徽两优丝苗相对较低（85.1—95.0 μg/株）。浙粳优1578幼苗根系镉转运基因对富锌较为敏感,OsZIP7表达下调48.7%,OsZIP1表达上调81.3%;武运粳21号幼苗根系OsIRT1和OsZIP7表达分别下调35.9%和35.0%,OsZIP1表达上调31.1%;而黄华占和徽两优丝苗幼苗根系镉转运基因对富锌较不敏感。秧苗富锌使分蘖期武运粳21号根系和茎叶镉浓度分别下降26.7%和36.7%;浙粳优1578根系和茎叶镉浓度分别下降32.0%和40.0%,根系-茎叶镉转运系数显著下降12.0%。秧苗富锌使武运粳21号、浙粳优1578和黄华占糙米镉含量分别下降37.5%、36.7%和25.3%,而对徽两优丝苗糙米镉含量无明显影响,表明秧苗富锌对水稻降镉效应存在明显的种间差异。相关分析显示,糙米Cd浓度与茎叶Cd浓度呈显著正相关,而茎叶Cd浓度与根系和茎叶Zn浓度呈显著负相关,表明水稻内部Zn、Cd拮抗作用明显。根系和茎叶Zn浓度均与OsZIP7和OsIRT1的相对表达量呈显著负相关,与OsZIP1的相对表达量呈显著正相关关系,表明秧苗富锌主要通过调控根系OsZIP1、OsZIP7和OsIRT1的表达,从而间接影响糙米镉含量。【结论】不同品种幼苗根系镉转运基因对富锌的响应差异明显,浙粳优1578和武运粳21号较为敏感,故而糙米镉含量下降幅度高于其他品种。

马铃薯叶片气孔的开张与关闭同步伴随果胶的降解与合成

张晓萍,撒世娟,伍涵宇,乔丽媛,郑蕊,姚新灵

中国农业科学. 2022, 55(17): 3278-3288. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.002

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1672KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】比较气孔关闭与不同气孔密度开张之间叶片分化表达蛋白质及其积累变化,揭示果胶代谢如何调控气孔开张和关闭,为深入理解气孔的环境适应功能提供依据。【方法】构建体内过量和抑制StEPF-2（EPIDERMAL PATTERNING FACTOR 2 from Solanum tuberosum）表达载体,以茎段为外植体,转化马铃薯克新1号植株,获得不同气孔密度的转化株系,以黑暗条件下气孔关闭为对照,采用RNA-seq和iTRAQ分别检测不同处理和对照叶片的基因和蛋白质表达谱,比较不同气孔密度分化表达的蛋白质,并通过StEPF-2标记的pulldown和LC-MS/MS结果确认,明确不同气孔密度特异诱导表达的胞壁果胶代谢参与的蛋白质。【结果】叶片成熟过程中,随着气孔的关闭和开张,至少有14个蛋白质家族参与了保卫细胞壁果胶的代谢;黑暗条件下,气孔关闭时有5个蛋白质家族特异表达,分别是阻止HGs水解的多聚半乳糖醛酸酶抑制子（polygalacturonase inhibitor,PGI）、RG侧链合成的UDP-鼠李糖合成酶（rhamnose synthase,RHM）、半乳聚糖β-1,4半乳糖基转移酶（galactan β-1,4-galactosyltransferase,GALS）、UDP-D-葡萄糖醛-4-异构酶（UDP-D-glucuronate 4-epimerase,GAE）和聚半乳糖4-α-半乳糖转移酶（polygalacturonate 4-α-galacturonosyltransferase,GAUT）;光照条件下,在不同气孔密度的叶片中检出4个蛋白质家族特异表达,它们分别是降解果胶C6甲酯的果胶甲基酯酶（pectinmethylesterase,PME）、内切和末端水解果胶的多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）、α-半乳糖苷酶（α-galactosidase,AGAL）和类果胶裂解酶（pectate lyase-like,PLL）。另有5个蛋白质家族同时参与了气孔的开张和关闭,它们分别是阿拉伯半乳聚糖-蛋白质（aabinogalactan-protein,AGP）、果胶乙酰酯酶（pectinacetylesterase,PAE）、β-半乳糖苷酶（β-galactosidase,BGAL）、类枯草杆菌蛋白酶（subtilase-like,SBT）和果胶甲基酯酶抑制子（pectinesterase inhibitor,PMEI）。【结论】光照条件下,PME催化果胶去甲酯,其后PG和PLL及AGAL分别内切和末端水解果胶,丧失结构的果胶在膨压下开裂,打开气孔;黑暗条件下,PGIP抑制果胶水解,RHM增强果胶侧链合成,结构完整的果胶自行膨胀,保持气孔关闭。

旱地化肥分层和深施对春小麦水肥利用及产量的影响

侯慧芝,张绪成,尹嘉德,方彦杰,王红丽,于显枫,马一凡,张国平,雷康宁

中国农业科学. 2022, 55(17): 3289-3302. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.003

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (562KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】为优化西北旱作区春小麦施肥量及施肥方式,提高小麦产量和水分利用效率。【方法】于2018—2020年开展大田试验,以陇春35号为供试品种,设4个处理,分别为氮肥常量浅施（PM）、氮肥减量浅施（PM-N）、氮肥减量深施（PMD）和氮肥减量分层施肥（PMA）,测定春小麦不同生育期0—300 cm土层土壤含水量、生物量、叶片叶绿素含量（SPAD）、冠层温度、叶面积指数、产量等指标,计算土壤贮水量、阶段耗水量、水分利用效率、植株氮素累积量和氮肥偏生产力等,从土壤水分-冠层发育-产量角度揭示化肥分层和深施对土壤水肥利用和产量的影响。【结果】 PMA和PMD处理显著调节春小麦生育期耗水进程。苗期到拔节期,PMA和PMD处理在0—300 cm的耗水量较PM处理分别提高11.8—20.4 mm和15.1—25.4 mm,较PM-N处理分别提高10.7—14.6 mm和9.3—20.0 mm;抽穗到灌浆期,较PM处理分别提高15.1—39.8 mm和16.5—26.5 mm,较PM-N处理分别提高18.1—48.7 mm和19.5—35.4 mm。PMA和PMD处理在春小麦生育期的叶片SPAD值、叶面积指数、生物量分别较PM处理平均提高7.2%和4.2%、23.0%和19.4%、34.6%和17.8%,较PM-N处理平均提高7.6%和5.4%、17.7%和10.8%、38.5%和23.4%;PMA处理拔节后和PMD处理抽穗后的冠层温度分别较PM处理降低8.5%和4.5%,较PM-N处理降低8.6%和4.8%。PMA和PMD处理穗粒数较PM处理平均提高4.3%和4.0%,较PM-N处理平均提高4.8%和4.2%;公顷穗数较PM处理平均提高10.1%和6.2%,较PM-N处理平均提高11.0%和7.8%。PMA和PMD处理的产量、WUE、植株氮素累积量、氮肥偏生产力较PM处理分别提高10.5%和5.1%、11.8%和6.2%、48.0%和35.7%、38.2%和31.3%,较PM-N处理分别提高15.7%和10.0%、14.1%和8.0%、51.8%和40.4%、15.7%和10.0%。PMA处理较PMD处理增产5.2%,WUE和氮肥偏生产力分别提高4.8%和5.2%。PM-N处理的氮肥偏生产力较PM处理提高21.0%（P<0.01）,其他指标均无显著性差异。【结论】在氮肥施用量由150 kg·hm^-2减少到120 kg·hm^-2后,采用化肥分层和深施仍能实现春小麦增产和水肥高效利用,可在西北黄土高原旱作春小麦生产中推广应用。

花后高温干旱胁迫下氮素对冬小麦氮积累与代谢酶、蛋白质含量及水氮利用效率的影响

汝晨,胡笑涛,吕梦薇,陈滇豫,王文娥,宋天媛

中国农业科学. 2022, 55(17): 3303-3320. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.004

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1262KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】本研究基于气候室模拟温度日变化特征,旨在探讨氮素对高温、干旱及复合胁迫下冬小麦地上干物质重、氮积累与分配、氮代谢相关酶活性、蛋白质含量、产量及水氮利用效率的影响。【方法】基于人工气候室开展冬小麦盆栽试验,以小偃22号为试验材料,采用裂-裂区随机完全区组设计,以2个温度处理（高温：H;适宜温度：S）为主区,以2个水分水平（干旱：D;充分供水：F）为裂区,3个施氮水平（低氮：N₁;中氮：N₂;高氮：N₃）为裂-裂区,研究冬小麦生长生理特性、产量及水氮利用效率对高温干旱胁迫及各施氮量的响应特征。【结果】高温、干旱及复合胁迫导致地上总干物质重（ADW）和氮积累量（ANA）降低。在成熟期,高温干旱复合胁迫（HD）和干旱胁迫（SD）下N₃处理ANA分别较N₁处理增加7.26%和6.82%。高温、干旱及复合胁迫提高小麦花前氮素对籽粒贡献率（NRR）,HD胁迫各施氮处理NRR均值较对照（SF）增加达38.21%,施氮量的增加扩大这种增加效应。高温、干旱及复合胁迫导致成熟期穗氮分配率降低,特别是复合胁迫。暴露于高温、干旱及复合胁迫下籽粒蛋白质产量（PY）降低,干旱胁迫（7.37%）各施氮处理PY均值较高温胁迫（3.94%）降低更多,无论单一或复合胁迫下籽粒PY均在N₂处理下显著增加。此外,单一的干旱和高温胁迫下降低的谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性在N₂处理下显著增加,复合胁迫N₁处理NR和GS活性分别较N₃处理提高23.81%和23.07%。与对照相比,干旱胁迫各施氮处理穗粒数、千粒重和产量均值的降幅均高于高温胁迫,N₂处理对高温和干旱胁迫下这些参数存在明显正向调控,产量水分利用效率（WUE_g）和生物量水分利用效率（WUE_b）在N₂处理下得到明显改善。充分供水+N₂处理籽粒（NUE_g）分别较低干旱和复合胁迫N₃处理提高19.09%和19.44%,表明在水分充足条件下中氮能有效地缓解干旱和高温胁迫下籽粒氮利用效率的降低。NUE_g和NUE_b的提高可能归因于合理氮肥调控下增加的GS和NR活性。主成分分析表明胁迫条件下小麦千粒重和ADW与产量的关系更紧密。【结论】高温和干旱胁迫的综合效应比单一胁迫对小麦危害更大。在单一高温和干旱胁迫下,适量增加氮输入能增加氮代谢酶活性并维持更高氮代谢能力,提高籽粒氮积累量及蛋白质产量,将更有利于提高产量及水氮利用效率。然而在花后遭遇高温干旱复合胁迫时,相比低施氮量,增加施氮对小麦产量形成及水氮的吸收利用均产生一定抑制作用,应适当减少氮肥用量。

不同水氮条件下冬小麦穗器官临界氮稀释模型研究

赵晓慧,张艳艳,戎亚思,段剑钊,贺利,刘万代,郭天财,冯伟

中国农业科学. 2022, 55(17): 3321-3333. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.005

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (892KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】开花后穗部器官成为小麦生长中心,保证穗部充足的氮素营养是籽粒产量和蛋白品质形成的基础,精确诊断穗氮营养对预测评价产量和品质具有重要意义。【方法】选用周麦27和豫麦49-198为材料,在大田条件下设置3个灌溉条件（W0：雨养、W1：拔节期浇水1次、W2：拔节和开花各浇水1次）和5个施氮水平（0（N0）、90 kg·hm^-2（N6）、180 kg·hm^-2（N12）、270 kg·hm^-2（N18）和360 kg·hm^-2（N24））,于小麦开花后不同的灌浆时段采集各处理小麦穗器官干物质及氮素含量数据,构建不同灌溉条件下冬小麦穗器官的临界氮稀释（Nc）曲线,并于成熟期测定籽粒产量和蛋白质含量。【结果】在同一灌溉条件下,随着施氮量的增加,穗部干物质及氮含量均增加;不同灌溉条件下的穗部临界氮浓度与生物量间均符合幂指数关系,不同灌溉条件的模型间存在差异（W0: Nc=2.58 DM^-0.242; W1: Nc=2.92 DM^-0.24; W2: Nc=3.10 DM^-0.231）。氮营养指数（NNI）在不同灌溉条件下均随着施氮量的增加而增加,适宜施氮量因灌溉条件而异,雨养条件为180—270 kg·hm^-2,灌溉条件为270 kg·hm^-2左右。相对产量（RY）与NNI之间显著相关,具体表现为线性+平台特征,在雨养条件下NNI为1.01时,RY获得最大值;而在灌溉条件下NNI为0.97时,RY获得最大值。籽粒蛋白含量与NNI之间呈显著的线性定量关系,灌溉导致蛋白质含量有所降低。【结论】确立的穗器官Nc及NNI模型,能够有效指示不同水氮条件下小麦氮素丰缺变化,实时评价产量状况,准确预测蛋白质含量,为小麦生育后期的田间及收储管理提供参考和依据。

玉米孢囊线虫SCAR-PCR快速分子检测技术

崔江宽,任豪豪,曹梦园,陈昆圆,周博,蒋士君,汤继华

中国农业科学. 2022, 55(17): 3334-3342. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.006

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1409KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】玉米孢囊线虫（Heterodera zeae）为孢囊线虫属定居型半内寄生线虫,可侵染多种禾本科作物的根部,玉米孢囊线虫的发生和传播扩散将会对我国玉米生产造成严重威胁。本研究旨在建立玉米孢囊线虫的快速分子检测体系,以期从近缘属种可以准确地检测出玉米孢囊线虫,为玉米孢囊线虫的监测预警和防控打下技术基础。【方法】从我国河南、河北、甘肃、山东、湖南、广西和北京共收集20个玉米孢囊线虫近缘属种群体作为供试线虫;选取13条含有10个碱基的随机引物,采用RPAD技术对供试孢囊线虫进行多态性分析,筛出玉米孢囊线虫特异性RPAD片段,并将其转化为玉米孢囊线虫SCAR-PCR引物;采用PCR方法测试玉米孢囊线虫特异性引物的准确性以及检测技术体系的稳定性、灵敏度和实效性。【结果】通过RAPD比对分析,发现随机引物OPA03能在玉米孢囊线虫基因组DNA中扩增出一条468 bp的特异性片段;将该片段回收测序,根据片段序列信息,利用Primer 5.0设计一对特异性引物HzF1/HzR1;特异性检测结果表明,HzF1/HzR1仅在玉米孢囊线虫群体中扩增出大小为393 bp的特异性片段,其他5种16个孢囊群体（禾谷孢囊线虫、菲利普孢囊线虫、大豆孢囊线虫、旱稻孢囊线虫和甜菜孢囊线虫）和4个其他种群（水稻干尖线虫、马铃薯腐烂茎线虫、落选短体线虫和咖啡短体线虫）均没有扩增出目的条带;以含有玉米孢囊线虫的混合种群孢囊DNA为模板时,特异性引物HzF1/HzR1也能扩增出来单一明亮的393 bp的特异片段,而不含玉米孢囊线虫的混合种群不能扩增出该片段;该体系实现了玉米孢囊线虫准确、稳定的检测目的;对建立的玉米孢囊线虫快速检测技术体系灵敏度和实用范围测试,表明该检测体系对玉米孢囊线虫单个孢囊和单条幼虫均有灵敏的检测能力,检出值不低于1/2 000个孢囊和1/80条2龄幼虫。【结论】本研究建立的玉米孢囊线虫SCAR-PCR快速分子检测技术,可用于玉米孢囊线虫单一样本和混合种群的快速检测,对玉米孢囊线虫的孢囊和2龄幼虫均有灵敏的检测能力,检测引物特异性强,检测方法便捷稳定,灵敏度高。

“优标”水稻体系对稻田土壤环境的影响

夏芊蔚,陈浩,姚宇阗,笪达,陈健,石志琦

中国农业科学. 2022, 55(17): 3343-3354. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.007

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2907KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】针对水稻生产中的减肥、减药措施,前期自主开发了水稻优标体系。本研究通过分析应用优标体系的稻米产量和污染物含量以及土壤质量,评估优标体系在实际农业生产中的应用效果,以期为该优标体系的合理设计和及时调整提供科学依据。【方法】基于在江苏省、上海市水稻种植区连续实施1—5年的定点优标体系试验区,以常规施肥用药水稻栽培体系（简称常规体系）为对照。采集水稻籽粒和稻田土壤样品,测定稻米产量、委托SGS检测稻米农药残留和重金属含量;采用内梅罗指数法评价土壤肥力;分别采用TTC还原法、靛酚蓝比色法、3,5-二硝基水杨酸比色法测定土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶活性;利用16S rDNA高通量测序分析土壤微生物多样性。【结果】采用优标体系较常规体系在氮肥施用量减少46.8%,代以添加有机肥、EM菌剂、叶面肥、锌肥;以生物制剂为核心,协同使用低毒、低残留化学农药,保证了稻米的高安全标准。在保证水稻产量、质量安全的前提下实施优标体系显著提高了土壤全氮与有机质含量;且连续实施1—4年的优标体系土壤肥力综合评分均高于常规体系,但连续实施5年后的优标体系土壤肥力综合评分值低于常规体系。连续实施2年优标体系脲酶、脱氢酶、蔗糖酶的活性均高于常规体系。实施优标体系的稻田土壤细菌群落多样性与丰度提高,优标体系实施1年和连续实施5年的土壤细菌丰富度上升比例重复变化的菌为拟杆菌门（Bacteroidetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）;优势菌属为Terrimonas（尚无确切名称）和黄杆菌属（Flavobacterium）。相关性分析结果显示,优标体系实施1年,土壤中拟杆菌门、绿弯菌门丰度变化分别与pH肥力指数、全磷肥力指数变化呈正相关;优标体系连续实施5年,土壤中拟杆菌门、绿弯菌门丰度变化均与pH肥力指数变化呈正相关。另外,拟杆菌门、绿弯菌门丰度变化与土壤脱氢酶活性变化呈正相关。【结论】实施优标体系在保证水稻产量、质量安全的前提下,可有效改善土壤质量,提升土壤细菌群落多样性,进而有助于恢复土壤肥力。

不同含羧基有机酸改性尿素在石灰性潮土中的转化特征

张英强,张水勤,李燕婷,赵秉强,袁亮

中国农业科学. 2022, 55(17): 3355-3364. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.008

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (658KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究羧基与其他活性官能团组合的不同含羧基有机酸改性尿素在石灰性潮土中的转化特征,为高效氮肥的研制提供理论依据。【方法】将柠檬酸（羧基+羟基）、腐殖酸（羧基+酚羟基/羰基/醛基等）、聚谷氨酸（羧基+氨基）和聚丙烯酸（羧基）按照0.5%添加量加入熔融尿素中制得含柠檬酸尿素（CAU）、含腐殖酸尿素（HAU）、含聚谷氨酸尿素（PGAU）和含聚丙烯酸尿素（PAAU）4种含羧基有机酸改性尿素试验产品。设置不施肥处理（CK）及施用普通尿素（U）、CAU、HAU、PGAU和PAAU处理,采用土壤培养方法研究不同含羧基有机酸改性尿素对土壤中酰胺态氮、NH₄⁺-N、NO₃^–-N含量和土壤脲酶活性的影响。并结合普通尿素和不同含羧基有机酸改性尿素的傅里叶变换红外光谱（FTIR）,从化学结构上揭示不同含羧基有机酸改性尿素对尿素转化的影响机制。【结果】（1）与U处理相比,在6 h—2 d内4种含羧基有机酸改性尿素均能延缓尿素在土壤中的水解,HAU和PGAU处理效果较好、其土壤尿素态氮残留量平均提高22.3%和23.7%。（2）与U处理铵态氮峰值（第2天）相比,HAU处理铵态氮含量峰值推迟至第3天,在6 h—2 d内,HAU处理铵态氮含量平均降低16.9%,HAU处理在培养后期（3—14 d）可提高土壤铵态氮含量,平均提高3.2%。（3）与U处理相比,4种含羧基有机酸改性尿素在培养后期显著提高土壤NO₃^--N含量,并以HAU处理最高,平均提高17.4 mg·kg^-1。（4）与U处理相比,培养前期（1—2 d）,4种含羧基有机酸改性尿素均抑制了土壤脲酶活性,其中HAU处理抑制效果最强、脲酶活性较U处理降低30.9%,但却提高了培养后期（2—14 d）土壤脲酶活性。【结论】含羧基有机酸改性尿素可通过抑制培养前期脲酶活性延缓尿素在土壤中的水解与转化,延缓培养中期NH₄⁺-N向NO₃^--N转化,提高培养后期土壤NO₃^--N含量,减少氮损失。以上结果的产生主要是由于羧基及其他活性官能团可以与尿素发生反应。其中羧基与多种活性官能团（酚羟基/醛基/羰基）同时存在时与尿素的反应程度最深,对尿素的缓释效果最好。

基于AquaCrop模型的大豆灌溉制度优化研究

王巧娟,何虹,李亮,张超,蔡焕杰

中国农业科学. 2022, 55(17): 3365-3379. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.009

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (686KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究AquaCrop模型在关中地区的适用性,寻求大豆在不同降水年型下最适宜的灌溉制度。【方法】用田间试验实测数据对该模型进行校正,并用校准后的模型模拟1961—2019年内所有3种不同降水年型14种灌溉制度下的大豆产量和水分利用效率。【结果】 AquaCrop模型模拟田间产量最高处理的冠层覆盖度的决定系数(R²)、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差(NRMSE)及Nash效率系数(EF)分别为0.96、7.15%、11.03%和0.94;模拟值与实测值生物量的决定系数（R²）、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差（NRMSE）及Nash效率系数（EF）分别为0.99、526.04 kg·hm^-2、14.45%和0.97;最终产量模拟的决定系数（R²）、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差（NRMSE）及Nash效率系数（EF）分别为0.97、49.98 kg·hm^-2、1.74%和0.82,各处理的冠层覆盖度和生物量实测值与模拟值的R²均大于0.95,说明AquaCrop模型可以较好地模拟关中地区大豆的生长发育动态与产量。结合模型模拟结果可知,大豆作物需水量平均值为398.2 mm,各个生育时期的需水量差异较大,分枝期需水量为127.8 mm,开花-结荚期需水量为212.6 mm,鼓粒期的需水量为57.7 mm。结合对3种不同降水年型进行不同灌溉制度模拟后发现,大豆开花-结荚期为需水关键期,该生育时期水分供应情况影响大豆的最终产量。在湿润年可以不灌水;平水年和干旱年仅在开花-结荚期分别灌溉45和70 mm可实现最高产量（2 699、2 486 kg·hm^-2）和最大水分利用效率（0.74、0.7 kg·m^-3）。【结论】该地区大豆灌溉制度,应以不同降水年型分布情况为基础对大豆灌溉制度进行选择,可保证大豆具有较高的产量和水分利用效率,可作为关中地区大豆灌溉制度的参考依据。

基于国家粮食安全下的农业面源污染综合防治体系思考

杨世琦

中国农业科学. 2022, 55(17): 3380-3394. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.010

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (658KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确我国粮食安全下的农业面源污染态势,提出农业面源污染防治技术体系与综合防治体系。【方法】从粮食产量、化肥施用量、人均粮食占有量、单位面积化肥施肥量、化肥生产效率的国家比较,氮肥施用量的环境风险与产量风险判定,省域尺度下的化肥施用量及面源污染风险分析等方面分析了我国粮食生产和化肥施用情况;从两次全国污染普查比较分析了国家面源污染减排成效,从农业污染源排放总量及其占比、农业面源污染减排空间（养殖业、种植业、氮肥减量和节约粮食）分析了我国农业面源污染减排趋势。在此基础上,构建了基于粮食安全下的农业面源污染防治技术体系,提出了农业面源污染综合防治体系。【结果】（1）我国人均粮食占有量2008年超过400.0 kg、2012年超过450.0 kg和2019年达到475.0 kg,国家粮食安全保障水平提高很大,为农业面源污染防治提供了重要保障。（2）国家尺度上的农田氮肥施用量近年来逐渐降低,2019年降低为161.1 kg·hm^-2,处于合理区间的下沿,但局部施肥超量与不足应予以重视。（3）全国尺度下的氮肥施用量160.0—170.0 kg·hm^-2能够保障人均粮食占有量450.0—500.0 kg的较高水平。（4）我国农业面源污染减排方案,首先是畜禽粪便全部还田利用,养殖污染排放量基本趋零,基本消除农业面源Ⅴ类水体;其次种植业总氮（TN）排放量降低至4.0×10⁵—4.5×10⁵t,总磷（TP）排放量降低至4.0×10⁴—5.0×10⁴t;三是节约粮食和减少农产品浪费能为农田减肥、减排、去压、休养和粮食安全创造了更有利的条件。农业面源污染防治技术体系的核心是适宜施肥、土壤保育和作物生产,提高要素质量和协调关系,形成适合地域的农作制度,并开展推广应用。【结论】农业面源污染综合防治体系是由科学家、农业生产者和政府构成的三位一体和协同合作整体,调动科学家能动性,激发农业生产者的积极性以及发挥政府的职能,实现国家粮食和环境双安全发展目标。

关于果树种质资源与遗传育种若干问题的理解与思考

陈学森,王楠,张宗营,毛志泉,尹成苗

中国农业科学. 2022, 55(17): 3395-3410. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.011

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (743KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

综述了果树种质资源与遗传育种研究进展及若干问题的理解与思考,主要结果如下：1.中国虽然是柑橘、苹果、梨、桃、龙眼、枇杷、香蕉、猕猴桃、李、杏、枣和柿等多种果树的起源演化中心（之一）,是世界上最大的果树资源国,但野生种质和名特优地方品种的发掘、创新与利用有待进一步加强。2.按照遗传变异的来源,果树常规育种主要有杂交育种和芽变选种两个途径;果树杂种一代广泛分离,每一次育种都选择杂种优势最强的基因型,通过无性繁殖成为新的营养系品种,并在生产上长期利用,而显性、超显性和上位性3大假说是杂种优势形成的主要遗传基础;对‘富士’和‘鲁丽’苹果、‘玫瑰香’葡萄及‘山农酥’梨等新品种及其亲本主要性状分析发现,选择具有互补性状的品种作为杂交亲本,并选择遗传背景复杂的品种作为杂交母本,是果树杂种优势高效利用及其亲本选择选配的重要结论;杂交育种是根据产业的品种需求确定育种目标,进行亲本选择与选配,培育双亲性状互补、杂种优势明显的新品种,而芽变选种是利用体细胞自然突变及其表观遗传对生产上的主栽品种个别性状进行修缮和改良;因此,杂交育种和芽变选种有机结合是解决果树产业品种问题的重要技术途径。3.面对国家乡村振兴的战略需求及关于“坚持凭能力、实绩、贡献评价人才,克服唯学历、唯资历、唯论文等倾向”的人才评价机制改革,深度解读了农业科技人员必须坚持“理论与技术创新并重及良种良法配套”的科研思路及其经典案例。

猕猴桃属植物通用型SSR分子标记引物的筛选及应用

胡光明,张琼,韩飞,李大卫,李作洲,汪志,赵婷婷,田华,刘小莉,钟彩虹

中国农业科学. 2022, 55(17): 3411-3425. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.012

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (4558KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】基于猕猴桃全基因组数据,开发、筛选一批多态性高、通用性强的SSR引物,为猕猴桃属种质资源遗传多样性分析、品种鉴定等奠定基础。【方法】基于‘红阳’猕猴桃全基因组序列,设计并合成435对SSR引物,采用荧光标记毛细管电泳进行等位变异检测。首先,采用遗传差异较大的5份猕猴桃种质资源对引物进行有效性筛选;其次,选择9个物种或杂交组合的16份猕猴桃种质资源开展引物复筛;最后,利用所选引物对国家猕猴桃种质资源圃内猕猴桃属51个类型共225份种质资源进行基因分型及亲缘聚类分析。【结果】从435对引物中初筛到216对有效性引物,经复筛确定分布于29条染色体上的67对引物为最终核心引物。67对引物在16份种质中共得到842个等位变异,每个位点检测到等位变异6—18个,平均等位基因数（Na）为12.57个;有效等位基因数（Ne）为3.27（A-Geo-149）—13.84（A-Geo-407）个,平均为8.18个;观测杂合度（Ho）为0.60（A-Geo-073）—0.93（A-Geo-158）,平均为0.77;期望杂合度（He）为0.72（A-Geo-149）—0.92（A-Geo-101、A-Geo-158）,平均为0.85;多态性信息含量（PIC）为0.67（A-Geo-149）—0.92（A-Geo-158）,平均为0.84;Shannon’s信息指数（I）为1.47（A-Geo-149）—2.73（A-Geo-101）,平均为2.22,说明引物的多态性极高,适用于猕猴桃属种质资源的亲缘关系及遗传多样性分析,225份种质资源聚类结果能明确揭示猕猴桃属植物的亲缘关系。【结论】筛选出的SSR引物稳定、可靠,多态性与通用性高,可作为核心引物用于猕猴桃属植物种质资源鉴定、指纹图谱构建、核心种质挖掘和遗传多样性分析等研究。

花生黄曲霉毒素平衡取样-随机森林风险预警模型的应用研究

郭灿,岳晓凤,白艺珍,张良晓,张奇,李培武

中国农业科学. 2022, 55(17): 3426-3436. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.013

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1182KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】花生极易受到黄曲霉毒素污染,本研究拟在前期创建的花生黄曲霉毒素平衡取样-随机森林预测预警模型基础上,通过系统性应用研究,明确模型主要技术参数与实际应用效果,为预测评估我国产后花生黄曲霉毒素风险提供关键技术支撑。【方法】利用前期建立的花生黄曲霉毒素平衡取样-随机森林风险预警模型,选择1个地理变量（纬度）和3个气候变量（收获前一个月8：00—20：00降水量、平均气压和日平均气温）作为模型数据的关键输入参数,预测2019和2020年我国花生主产区153个主产市（县）黄曲霉毒素污染风险。采用免疫亲和层析-高效液相色谱-荧光检测法,测定上述产区共2 164份花生的黄曲霉毒素含量,获得这些产区花生黄曲霉毒素污染数据。根据模型预测风险与实际测定结果,计算模型应用的准确率、精准率、灵敏度和假阳性率,明确应用效果。【结果】累计预测的153个市（县）中,共预测出125个低风险区,其中116个与实际测定评估结果相吻合,有9个实测评估高风险产区被预测误判为低风险产区（假阴性）。共预测出28个花生黄曲霉毒素污染高风险产区,其中15个与实际测定评估结果相吻合,有13个实测评估低风险产区被预测误判为高风险产区（假阳性）。该模型预测结果的总体准确率达到85.61%,假阴性率为8.49%,假阳性率为5.88%。【结论】花生黄曲霉毒素平衡取样-随机森林风险预警模型能够较好地预测出我国产后花生黄曲霉毒素污染风险,为科学指导我国产后花生收储与利用,减少黄曲霉毒素污染损失和保障农产品质量安全提供技术支撑。

外源性γ-氨基丁酸抵抗仔猪氧化应激的效果及机制

杨昌沛,王乃秀,汪锴,黄子晴,林海烂,张莉,张晨,冯露秋,甘玲

中国农业科学. 2022, 55(17): 3437-3449. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.014

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (672KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究外源性γ-氨基丁酸（GABA）抵抗仔猪氧化应激的作用效果,及海马神经元GABA受体调节凋亡信号通路在其中可能的介导作用,为GABA作为动物应激调节剂的应用提供科学依据。【方法】基于成功构建的仔猪活体和大鼠海马神经元氧化应激模型,考察外源性GABA对仔猪血清及海马组织中氧化/抗氧化相关指标、仔猪日增重、脑海马GABA受体以及大鼠海马神经元中GABA受体及凋亡信号通路相关基因表达水平的影响。【结果】低、中、高浓度的GABA灌喂组（LD+OS; MD+OS;HD+OS）仔猪血清的MDA含量均极显著低于氧化应激（OS）组(P<0.01),而GSH水平均极显著高于OS组(P<0.01),同时HD+OS 组仔猪血清T-AOC水平极显著高于OS组和对照组(P<0.01);且高浓度(100 mg·kg^-1 BW)GABA降低仔猪血清MDA含量和增加GSH水平的幅度均高于低浓度(20 mg·kg^-1 BW)和中浓度(60 mg·kg^-1 BW)GABA。因此,后续研究仅考察100 mg·kg^-1 BW GABA的作用效果及其抗氧化应激的机制。OS组仔猪0-7、8-14和0-28日龄的日增重极显著低于对照组(P<0.01),而HD+OS组0-7、8-14和0-28日龄仔猪的日增重极显著高于OS组(P<0.01);OS组仔猪15-28日龄的日增重显著低于对照组(P<0.05),HD+OS组15-28日龄的日增重极显著高于OS组(P<0.01)。以上结果表明,100 mg·kg^-1 BW GABA的灌喂极显著地增加了仔猪的日增重。对照组、OS组和HD+OS组在前、中、后期的腹泻率均无显著差异(P>0.05)。氧化应激组海马组织的MDA含量极显著高于对照组和HD+OS组 (P<0.01),而T-AOC和GSH的水平均极显著低于另外两组(P<0.01),表明GABA能提高仔猪海马组织抗氧化能力。HD+OS组的海马组织GABA_A和GABA_B受体水平均极显著高于对照组和氧化应激组(P<0.01),表明GABA提高了海马组织GABA_A和GABA_B的水平。氧化应激组脑海马Bcl-2蛋白水平显著低于对照组(P<0.05),Bax和Caspase-3蛋白水平极显著高于对照组(P<0.01)。HD+OS组的Bcl-2蛋白水平极显著高于氧化应激组（P<0.01）,Bax蛋白水平极显著低于氧化应激组（P<0.01）,Caspase-3蛋白水平显著低于氧化应激组（P<0.05）。与此一致的是,氧化应激组、GABA+OS+Picrotoxin组和GABA+OS+CGP54626组大鼠海马神经元的Bax和Caspase-3蛋白水平均显著高于对照组和GABA+OS组（P<0.05）,表明GABA缓解了氧化应激状态下海马神经元的损伤,而GABA受体抑制剂的添加阻挡了GABA的抗应激损伤作用。【结论】 GABA降低了仔猪海马的氧化应激水平,而GABA抗应激的作用机制可能与其降低凋亡蛋白基因的表达相关,而GABA_A和GABA_B受体介导了该过程。

热应激对肉鸡回肠菌群的影响因素研究

王雪洁,邢爽,赵少猛,周莹,厉秀梅,柳清秀,马丹丹,张敏红,冯京海

中国农业科学. 2022, 55(17): 3450-3460. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.015

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1273KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究热应激如何影响肉鸡的肠道微生物组成和结构,为研究缓解热应激的不利影响提供依据。【方法】将144羽体重接近（1 771±40）g的35日龄AA雄性肉鸡随机分为3个处理组。3个处理组分别为适温对照组（TC）、高温组（HT）和适温采食配对组（PF）。TC组舱内温度维持（21±1）℃,肉鸡自由采食;HT组舱内温度维持（31±1）℃,自由采食;PF组舱内温度维持（21±1）℃,根据HT肉鸡的采食量饲喂。温度及限饲处理共持续7 d。【结果】研究发现,与TC组相比,HT组肉鸡的采食量和日增重显著降低（P<0.01）,料重比显著提高（P<0.01）,PF组肉鸡采食量和日增重显著降低（P<0.01）。HT组的采食量与PF组相似,但日增重显著低于PF组（P<0.05）,料重比高于PF组（P<0.05）。表明即使采食量相同,高温仍显著降低肉鸡体增重,这与高温降低饲料转化效率有关。与TC组相比,HT组肉鸡的体核温度（P=0.079）和血清皮质酮水平（P=0.071）有升高趋势,PF组肉鸡体核温度和血清皮质酮水平与TC组相似（P>0.05）。与TC组相比,HT组和PF组肉鸡回肠前段菌群sobs、Chao1和Shannon指数均显著升高（P<0.05）,而HT组和PF组的α多样性指数无显著性差异。主坐标分析（PCoA）显示,HT组和PF组基本聚集在一起,与TC组有明显的分离。相似性分析也证实了这一趋势。相关分析发现,肉鸡的采食量和PCoA的主坐标1之间存在显著相关（R = 0.786, P<0.001）,而肉鸡体核温度或血清皮质酮和主坐标1之间无显著相关（P>0.05）。LEfSe分析发现（Score ≥3）,HT组和TC组之间存在18个特异属。PF组肉鸡回肠中这18个属的相对丰度与HT组接近,与TC组同样存在显著差异。另外,回肠前段优势菌属中（TOP50）,采食量与其中30个属的相对丰度显著相关,而体核温度和血清皮质酮仅与其中个别属的相对丰度相关。【结论】 HT组与PF组肉鸡的体核温度和血清皮质酮存在明显差异,但采食量相同,结果回肠菌群的结构和组成相似;TC组与PF组肉鸡的体核温度和血清皮质酮相似,仅采食量显著不同,结果回肠菌群的结构和组成明显不同。表明持续热应激对肉鸡回肠前段菌群的影响主要与采食量降低有关,与体温或血清皮质酮升高无显著关系。相关分析的结果也证明了这一结论。

沙葱及其提取物对小尾寒羊生产性能、胴体特征、肉品质和血清生化指标的影响

刘旺景,唐德富,敖长金

中国农业科学. 2022, 55(17): 3461-3472. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.016

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (533KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究沙葱及其提取物对小尾寒羊生产性能、胴体特征,肉品质及血清生化指标的影响,为舍饲肉羊饲料添加剂的开发提供试验依据。【方法】选取3月龄、体重相近的小尾寒羊公羊60只,随机分为4组,每组3个重复,对照组（CK）饲喂基础日粮,试验组分别在基础日粮中添加沙葱粉(AMR),沙葱水提物(AWE)和沙葱醇提物(AFE),添加剂量分别为10、3.4和2.8 g/（只•d）。试验持续75 d,其中预饲期15 d,正饲期60 d。正饲期内测定小尾寒羊生产性能,正饲期结束空腹颈静脉采血测定血清生化指标,随后每个重复随机选2只羊进行屠宰,立即测定胴体特征（胴体热重、屠宰率、肾周脂肪重、皮下脂肪厚度及硬度）,取胴体左侧背最长肌测定肉品质,取肾周脂肪、尾部脂肪、背部皮下脂肪和大网膜脂肪测定脂肪肉色。【结果】与对照组相比,①沙葱醇提物组的平均日采食量显著降低（P=0.001）,饲料转化率显著升高（P=0.039）,平均日增重无显著性变化（P>0.05）;②日粮添加沙葱粉及水提物能够显著降低羊肉的剪切力（P=0.029）;③沙葱粉组、水提物组和醇提物组肾周脂肪的黄度值（b^*）无显著性差异（P>0.050）,醇提物组肾周脂肪（P=0.096）和大网膜脂肪（P=0.087）的b^*值与沙葱粉组相比有升高的趋势,而红度值（a^*）（P=0.044）和饱和度（C^*）（P=0.021）显著高于沙葱粉组;④添加沙葱及其提取物能够显著升高血清总蛋白（P=0.006）的含量,沙葱及其醇提物能够显著提高血清白蛋白（P=0.006）的含量,沙葱醇提物能够显著降低血清尿素氮（P=0.024）的含量。【结论】沙葱及其提取物对舍饲小尾寒羊胴体特征和脂肪肉色无显著影响;日粮中添加沙葱醇提物能够显著提高小尾寒羊饲料转化率,沙葱粉及水提物能够显著降低羊肉的剪切力,提高羊肉嫩度;同时沙葱及其醇提物能够显著提高血清中总蛋白和白蛋白的含量,促进肉羊对蛋白质的吸收。

当期目录