中国农业科学

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中国农业科学. 2022, 55(24): 0. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.0578-1752-55-24-0

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水稻穗顶端退化突变体paa21的表型分析及基因克隆

赫磊,路凯,赵春芳,姚姝,周丽慧,赵凌,陈涛,朱镇,赵庆勇,梁文化,王才林,朱丽,张亚东

中国农业科学. 2022, 55(24): 4781-4792. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.001

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【目的】水稻穗顶端退化严重影响产量，鉴定与克隆水稻穗顶端退化相关基因，可以丰富水稻穗发育调控的分子机理，为水稻高产分子设计育种提供理论基础和基因资源。【方法】从粳稻品种武运粳30号EMS突变体库筛选到一份稳定遗传的穗顶端退化突变体panicle apical abortion 21（paa21）。对退化一次枝梗比例、每穗退化粒数占比、每穗粒数、株高、穗长、单株产量等农艺性状进行统计。使用台盼蓝和伊文思蓝染色检测顶端小穗是否发生程序性细胞死亡。测定WT和paa21不同发育时期幼穗和不同穗部位的H₂O₂含量。paa21分别与籼稻II-32B、9311正反交进行遗传分析。利用paa21与籼稻II-32B杂交构建的F₂群体进行基因定位和克隆。使用SWISS-MODEL网站预测野生型和突变体蛋白的三维结构。利用RT-qPCR分析ROS响应标志基因、程序性细胞死亡相关基因、过氧化氢酶相关基因的表达量。【结果】paa21突变体发生严重的穗顶端退化，统计paa21所有一次枝梗退化情况，发现退化小穗主要位于顶端的一次枝梗上。与WT相比，paa21的株高、每穗粒数、穗长和单株产量均降低。通过观察不同发育时期的幼穗，发现在paa21突变体幼穗发育至12 cm时，可见穗顶端退化表型。台盼蓝和伊文思蓝染色结果表明突变体顶端小穗发生程序性细胞死亡。在退化的paa21顶端小穗中观察到更强烈的DAB染色；H₂O₂含量测定结果表明，与WT相比，paa21穗中积累更高水平的ROS。遗传分析表明paa21突变表型受一对隐性核基因控制。图位克隆结果发现paa21中Os02g0673100第二外显子发生一个C到T的突变，导致丙氨酸突变为缬氨酸。该基因编码一个铝激活的苹果酸转运蛋白ALMT7。突变位点位于第4个跨膜螺旋上。SWISS-MODEL预测结果表明，该突变位点并未对突变体蛋白三维结构造成明显影响。RT-qPCR结果表明，在幼穗发育至10 cm时，paa21中ROS响应标志基因Os01g0826400、Os05g0474800和Os02g0181300，程序性细胞死亡相关基因VPE2和VPE3，过氧化氢酶编码基因CATA、CATB、CATC的表达量较WT大幅升高。此外，paa21 10 cm幼穗中过氧化氢酶（CAT）的活性较WT明显下降。【结论】paa21幼穗在发育后期顶端小穗中积累过量的ROS，产生程序性细胞死亡，最终导致顶端小穗发生退化。

甘蓝型油菜发育进程中赤霉素动态变化及其与产量的关系

谢伶俐,韦丁一,章子爽,徐劲松,张学昆,许本波

中国农业科学. 2022, 55(24): 4793-4807. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.002

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【目的】中国甘蓝型油菜品系与欧洲甘蓝型油菜品系存在较大的遗传差异，二者组配的杂种F₁产量优势明显。测定不同来源的甘蓝型油菜发育进程中GA的动态变化，研究GA含量与亲本及杂种F₁产量的关系，分析亲本及杂种后代GA合成途径关键酶基因的转录水平，为探明GA对甘蓝型油菜生长发育的影响及其在产量形成过程中的作用奠定基础。【方法】2020年11月至2021年5月，利用高效液相色谱法测定15个不同来源的中国甘蓝型油菜品系及15个欧洲甘蓝型油菜品系GA含量的动态变化；2021年11月至2022年5月，以杂种F₁产量优势较强的YG2009×YC4、ZS11×YC4及其亲本YG2009、ZS11、YC4为材料，考察3个不同时期（D1：2022年1月15日；D2：2022年2月15日；D3：2022年3月15日）亲本及杂种F₁的GA含量变化、生长指标（株高、根长和鲜重等）、产量及构成因子（单株角果数、角粒数和千粒重）和光合指标（光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO₂浓度），分析GA含量随温度变化的趋势，GA含量与亲本及杂种F₁的农艺性状、光合特性和产量的关系，并利用实时荧光定量PCR技术，分析亲本及杂种F₁不同时期（D1、D2和D3）GA合成途径关键酶基因的转录水平变化。【结果】GA总量与环境温度密切相关，供试甘蓝型油菜GA含量随温度的变化均呈先降低后升高的趋势，但来源于欧洲的甘蓝型油菜品系平均GA含量高于中国品系。F₁产量表现为明显的优势，YG2009×YC4产量比其父、母本分别提高18.06%和10.35%；ZS11×YC4产量比其父、母本分别提高29.92%和28.6%。亲本和杂种F₁的部分农艺性状差异显著，产量与GA含量存在相关性。亲本及杂种F₁中GA20ox4、GA3ox2及SLR1转录水平的变化较大。【结论】来源于欧洲的甘蓝型油菜品系GA总量高于中国油菜品系，而且对温度变化更加敏感；欧洲油菜和中国油菜品系杂交能产生产量杂种优势，其杂种优势与GA含量存在一定相关性；在发育过程中，欧洲油菜和中国油菜品系及其F₁中GA20ox4、GA3ox2的变化与GA含量密切相关。

乙矮合剂对不同施氮量夏玉米根系形态构建和产量的影响

房孟颖, 卢霖, 王庆燕, 董学瑞, 闫鹏, 董志强

中国农业科学. 2022, 55(24): 4808-4822. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.003

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【目的】根系是玉米获取水分和养分的重要器官，塑造合理的根系结构是发挥玉米高产潜力的关键，也是目前玉米栽培研究中亟待解决的重要科学问题。乙矮合剂和施氮均会影响玉米根系发育，明确乙矮合剂对不同施氮量夏玉米根系形态构建和产量的影响，可为玉米高产高效栽培管理和合理施肥提供理论和技术依据。【方法】2019年和2020年分别在廊坊市燕郊镇大柳店村和北京市顺义区中国农业科学院顺义试验基地开展田间试验，以玉米单交种豫单9953为试验材料，采用裂区试验设计，设置乙矮合剂处理（ECK）和清水对照（CK）为主区；6个施氮水平0（N0）、96（N96）、132（N132）、168（N168）、204（N204）和240 kg·hm^-2（N240）为副区，研究乙矮合剂对不同施氮量夏玉米根系形态构建和产量的影响。【结果】施氮显著增加了根干重、气生根条数、根长、根表面积和根体积，相比不施氮处理，各施氮量下夏玉米根干重、气生根条数，根长、根表面积和根体积分别平均增加15.0%—25.2%、31.7%—71.7%、15.5%—30.8%、19.0%—40.9%和28.8%—54.0%。ECK处理下夏玉米根干重、根层数、1—2层根和气生根条数相比CK分别增加10.4%—17.0%、5.8%—12.6%、10.8%—3.9%和12.5%—79.6%；在根系形态构建上，相比CK，ECK处理下夏玉米根长、根表面积和根体积分别增加7.5%—21.0%、8.4%—29.3%和14.3%—38.8%，并且在中高氮水平（≥N204）根系直径在1.0 mm以上的根长增幅最大。ECK处理对2019和2020年N0—N168夏玉米单产无显著影响，显著提高了N204和N240夏玉米单产，与CK相比，在N204平均增加6.3%，在N240平均增加3.2%。相关性分析结果表明，夏玉米产量与粒数、千粒重、根长、根表面积和根体积呈极显著正相关，其中产量与根长相关系数最高。【结论】乙矮合剂和施氮协同促进了夏玉米根系发育，并提高了中高氮条件下夏玉米单产，在本试验条件下，6展叶期喷施乙矮合剂配施240 kg·hm^-2氮肥是适用于环京津地区的夏玉米高产高效栽培技术与氮肥管理方案。

基于星-机光谱融合的棉花叶片SPAD值反演

王淑婷, 孔雨光, 张赞, 陈红艳, 刘鹏

中国农业科学. 2022, 55(24): 4823-4839. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.004

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【目的】为提高棉花叶片叶绿素含量的反演精度，并掌握其在山东省夏津县的空间分布特征。【方法】本研究以山东省德州市夏津县为研究区，以夏津县大李庄棉田为试验区，通过SPAD（soil and plant analyzer development，SPAD）仪实地测定试验区棉花叶片叶绿素含量的相对值（SPAD值），并获取同期试验区无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）近地多光谱图像和研究区Sentinel-2A MSI（MSI）卫星影像；然后分别基于UAV和MSI的光谱反射率，构建并筛选最优光谱参量，采用多元线性回归（multiple linear regression，MLR）建立SPAD值定量反演模型；最后采用二次多项式拟合法融合UAV和Sentinel-2A MSI对应的最优光谱参量，对比分析融合前后模型效果，优选最佳反演模型，实现研究区SPAD值反演。【结果】研究表明，(REG-R)/(REG+R)、R/G、CL(red edge)、NDVI可作为SPAD值的最优光谱参量；基于UAV图像的定量反演模型精度优于基于MSI影像的模型；基于二次多项式拟合后建模R²提高了0.015—0.057，RMSE降低了0.457—0.638，验证R²提高了0.040—0.085，RMSE降低了0.387—0.397，RPD提高了0.020—0.139；将融合后的MSI光谱参量代入基于UAV图像的反演模型（Fused MSI-Mod_UAV），也可获得较高的反演精度，建模R²达0.672，RMSE为3.982，验证R ²达0.713，RMSE为3.859，RPD为1.685；基于上述模型进行研究区棉花叶片SPAD值反演分析，试验区整体呈南高北低的分布趋势，研究区呈中间低、四周高的分布趋势，均与实地情况一致，具有较好的预测效果。【结论】采用二次多项式拟合法融合无人机和卫星影像数据，可较好地实现区域高精度作物生长指标的定量反演，研究结果可丰富多源遥感融合理论与技术，为后续棉花长势监测与精准生产提供技术参考和数据支持。

柑橘黄化花叶病毒侵染性克隆构建及应用

蒋琪琪,许建建,苏越,张琦,曹鹏,宋晨虎,李中安,宋震

中国农业科学. 2022, 55(24): 4840-4850. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.005

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【目的】构建柑橘黄化花叶病毒（citrus yellow mosaic virus，CYMV）侵染性克隆，为深入研究其分子特性及致病机理打下基础。【方法】利用In-Fusion同源重组技术将分段扩增的CYMV基因组序列与三元表达载体pCY重组连接，构建该病毒1.4倍基因组全长DNA克隆并开展序列分析。将所获克隆通过农杆菌介导接种尤力克柠檬实生苗，通过分子检测、症状和病毒粒子观察及再嫁接实验鉴定其侵染性。利用所获侵染性克隆接种不同的柑橘品种及草本植物，通过RT-PCR检测确定侵染率，观察不同柑橘品种受侵染后的症状差异。基于侵染性克隆构建ORFⅠ和ORFⅡ分别替换为绿色荧光蛋白基因（green fluorescent protein，gfp）的突变体，分析突变对病毒侵染性的影响。【结果】利用In-Fusion同源重组技术获得CYMV 1.4倍基因组全长DNA克隆7个。其中，CYMV-3与已登录GenBank的9个CYMV分离株基因组相应核苷酸序列一致性为90%—100%，与分离株CYMV-SO（AF347695）同源性最高并在遗传进化树上聚为一簇。侵染性鉴定结果表明，CYMV-3接种的14株尤力克柠檬植株中有4株呈RT-PCR阳性，并观察到点状褪绿症状；提取侵染植株系统新叶DNA，PCR扩增获得预期的覆盖CYMV基因组全长的特异性片段；以CYMV-3侵染显症植株为毒源嫁接接种粗柠檬实生苗，通过RT-PCR在90 dpi可检测到CYMV特异性条带；取CYMV-3侵染显症植株的新叶进行固定切片并电镜观察，可见大小约130 nm×30 nm的杆状病毒粒子，说明CYMV-3为CYMV侵染性克隆。将CYMV-3通过农杆菌介导真空浸润接种10个柑橘品种，注射接种5个柑橘品种并进行RT-PCR检测，结果显示前者侵染率为11.11%—100.00%，后者侵染率为63.16%—90.00%，部分柑橘品种出现黄化、花叶、斑块状黄化等CYMV侵染症状。通过农杆菌介导注射接种本氏烟、玉米、豇豆和高粱，结果显示仅高粱检测到RT-PCR阳性植株，且系统叶片沿叶脉周边出现条状褪绿带，表明CYMV可以侵染高粱。构建了CYMV-3 ORFⅠ和ORFⅡ分别替换为gfp的突变体，通过农杆菌介导注射接种粗柠檬，RT-PCR检测结果均为阴性，且无侵染症状。【结论】成功构建了CYMV的侵染性克隆，通过农杆菌介导注射可高效接种柑橘植株，侵染症状在不同品种上具有差异。

牛筋草EPSPS酶联免疫试剂盒的研发及应用

李志玲,李香菊,崔海兰,于海燕,陈景超

中国农业科学. 2022, 55(24): 4851-4862. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.006

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【目的】克隆牛筋草（Eleusine indica）中草甘膦的靶标基因EPSPS，获得牛筋草EPSPS重组蛋白并制备其单克隆及多克隆抗体，组装酶联免疫试剂盒，检测牛筋草植株不同组织EPSPS的表达水平及蛋白含量，为快速鉴定抗性牛筋草提供简便工具。【方法】利用PCR方法克隆EPSPS基因全长；构建pET30a-EPSPS阳性质粒并转化宿主菌BL21，经IPTG诱导表达后获得重组蛋白；利用该重组蛋白免疫小鼠与新西兰大白兔，制备单克隆及多克隆抗体，并利用Western blot检测特异性；利用间接ELISA方法进行免疫配对试验，筛选出最佳配对抗体，优选各试剂工作浓度并组装试剂盒；用研制的试剂盒对不同种群牛筋草进行EPSPS含量检测，并与qPCR结果分析比较。【结果】牛筋草EPSPS的开放阅读框含有1 620 bp的核苷酸，编码540个氨基酸，理论等电点为8.80，该蛋白无跨膜区域。进化树分析结果表明牛筋草EPSPS与水稻EPSPS进化关系最近。诱导蛋白表达的培养条件为1 mmol·L^-1的IPTG，25℃，获得了纯度大于90%，浓度为3 mg·mL^-1的重组蛋白12 mg；编号为R1711和R1712的家兔免疫后产生的多克隆抗体有较高的效价，编号为M171070、M171071、M171072的小鼠产生的单克隆抗体效价较高。进一步筛选出单抗FL-374-08能与多克隆抗体组成最佳配对抗体；酶联免疫试剂盒包被抗体的最优质量工作浓度为2 μg·mL^-1，酶标抗体的最优工作浓度为10 μg·mL^-1；试剂盒线性检测范围为5—80 μg·kg^-1，检出限为5 μg·kg^-1。抗性牛筋草植株叶片中EPSPS的表达量是敏感植株的52.9倍，而茎中EPSPS的表达量是敏感植株的63.0倍。在抗性牛筋草叶片中EPSPS相对拷贝数是敏感植株的53.5倍，而茎中EPSPS的相对拷贝数是敏感植株的78.6倍。Western blot结果表明单抗与牛筋草EPSPS有特异性免疫，并能准确区分不同敏感性植株及不同组织的蛋白含量差异。酶联免疫检测结果发现抗性牛筋草茎中的EPSPS浓度可以达到6.0 μg·L^-1，而敏感植株叶片和茎中EPSPS蛋白的浓度分别为0.22和0.43 μg·L^-1。【结论】获得的牛筋草EPSPS单克隆抗体特异性强、灵敏度高，研发的EPSPS酶联免疫试剂盒能够快速、准确检测牛筋草EPSPS蛋白含量并鉴定牛筋草由EPSPS过量表达导致的草甘膦抗药性。

氮肥减量施用对我国三大粮食作物产量的影响

杜文婷,雷肖肖,卢慧宇,王云凤,徐佳星,罗彩霞,张树兰

中国农业科学. 2022, 55(24): 4863-4878. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.007

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【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系，明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文，按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下（肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等）的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上，氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量，氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量，但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量，减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg^-1时，氮肥减施水稻产量（6.5 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.3 t·hm^-2）；土壤全氮含量>1 g·kg^-1时，氮肥减施小麦产量（6.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.4 t·hm^-2）；土壤全氮含量>1.5 g·kg^-1时，氮肥减施玉米产量（8.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。土壤有机质含量>30 g·kg^-1时，氮肥减施的水稻产量（6.9 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.7 t·hm^-2）；在土壤有机质含量为10—20 g·kg^-1以及>20 g·kg^-1时，氮肥减施小麦产量（6.6 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.9 t·hm^-2）；一年两熟制氮肥减施玉米产量（8.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。在普通肥料的基础上，氮肥减施小麦产量（6.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.1 t·hm^-2）。在旱作条件下，氮肥减施的小麦产量（5.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.6 t·hm^-2）。【结论】在常规施氮量的基础上减少30%氮肥施用量可以维持我国三大作物的产量；不同的土壤性质和管理措施，减氮后作物的产量存在一定的变异性。因此，氮肥减施需要根据土壤肥力状况的管理措施进行调整，从而实现高产高效。

灰水足迹视角下我国省域农业生态效率及其影响因素

邓远建,超博

中国农业科学. 2022, 55(24): 4879-4894. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.008

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【目的】从灰水足迹视角评价我国省域农业生态效率，揭示农业生态效率的空间分布特征，分析影响农业生态效率的主要因素，据此提出提升我国省域农业生态效率的政策建议。【方法】利用我国2000—2019年的省级面板数据，考虑非期望产出的超效率SBM模型对我国省域农业生态效率进行综合评价，采用空间杜宾模型对农业生态效率的空间差异与影响因素进行分析。【结果】（1）总体而言，农业灰水足迹呈下降趋势，但个别省（市、区）呈上升趋势。从灰水足迹由低到高的排名可以看出，处于前列（即灰水足迹较小）的省（市、区）经济发展水平较高或农业产值占比较低；处于后列（即灰水足迹较高）的省（市、区）经济发展水平较低或农业产值占比较高。（2）观测期内，农业生态效率总体平稳，个别年份波动较大，各省（市、区）的均值差距明显且分布极不平衡。（3）经济发展水平、种植业结构、技术进步、财政支农、农业受灾率等因素对中国农业生态效率的影响程度各异。随着经济发展水平与人们生活质量的双双提升，无论是农业经营者还是消费者对农业生态环境保护和农产品质量的重视程度日益提升，在一定程度上改善了区域农业生态效率水平，但是地区经济社会发展产生的污染也可能对农业生态效率产生负面影响；财政支农的大部分资金使用在对农药、化肥和农机等生产资料的补贴上，虽然改善了农业生产条件，提高了农业经济生产力和效率，但对农业生态效率的提升效果不显著；技术的发展在农业生产过程中很重要，使用得当会提高农业生态效率；农业受灾率的估计结果未通过显著性检验，可能是因为农业受灾面积的扩大导致农业生态效率的下降，但每年的受灾情况并不具有规律性；种植业结构的系数为负，其对农业生产效率产生了负面影响，可能是因为粮食作物种植面积占作物总播种面积比例较高，且消耗的氮肥数量较多。【结论】由于我国各个省（市、区）的农业灰水足迹演变趋势和差异明显，农业生态效率整体水平不高，且各个因素对农业生态效率的影响程度不一。因此，需要健全农业灰水足迹治理机制；优化农业产业结构，建立基于灰水足迹的农业水资源保护补偿机制；完善财政支农方式和政策，引导经营主体积极提升农业生态效率。

‘月月粉’月季NAC家族全基因组鉴定及皮刺发育相关成员的筛选

由玉婉,张雨,孙嘉毅,张蔚

中国农业科学. 2022, 55(24): 4895-4911. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.009

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【目的】从‘月月粉’月季全基因组中鉴定NAC家族成员，并进行生物信息学和表达模式分析，为研究‘月月粉’NAC的潜在功能提供理论基础，筛选可能参与皮刺发育的候选基因。【方法】以拟南芥NAC氨基酸序列为参考，利用双向Blast及HMM结构域检索筛选RcNAC；对筛选成员进行理化性质、亚细胞定位、序列特征、顺式元件和系统进化分析；基于已释放转录组数据，分析RcNAC在不同组织器官，和不同逆境处理条件下的表达特性；同时通过‘月月粉’不同发育阶段皮刺组织转录组测序，筛选与皮刺发育可能相关的RcNAC。【结果】共鉴定得到116个RcNACs，均含有完整典型的NAM保守结构域，其编码蛋白包含69—713个氨基酸，等电点从4.43—9.54，分子质量从7.87—79.99 kD，81个RcNACs被预测定位于细胞核内；115个RcNACs在7条染色体上不均匀分布，1个RcNAC未明确位置信息；系统进化树分析将AtNACs、OsNACs和RcNACs聚为21类；在不同组织器官中，116个RcNACs表达模式各异，遭受水胁迫和感染灰霉病之后，31个RcNACs表达量发生变化；在衰老的花组织中，6个RcNACs表达量上升；皮刺转录组数据中检测到53个RcNACs，其中26个RcNACs为差异表达基因。【结论】基于已有转录组数据分析，RcNACs协同调控植物组织发育及逆境胁迫响应；结合皮刺转录组数据，部分成员可能参与皮刺细胞增殖、次生细胞壁生物合成及细胞程序性死亡等过程，可作为皮刺发育相关候选基因进行深入研究。

香水柠檬RHF2A的克隆与互作蛋白的筛选

李雨泽,朱嘉伟,林蔚,蓝茉莹,夏黎明,张艺粒,罗聪,黄桂香,何新华

中国农业科学. 2022, 55(24): 4912-4926. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.010

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【目的】以香水柠檬（Citrus limon (L.) Burm. F.）为研究对象，分析两个RHF2A的时空表达规律，利用酵母双杂交技术和双分子荧光互补试验（BiFC）筛选、验证其互作蛋白，为深入研究RHF2A在香水柠檬自交不亲和过程中的分子作用机制奠定基础。【方法】从前期转录组和泛素修饰组（未公开）筛选获得2个E3泛素连接酶RHF2A（RING-H2 Zinc Finger2A）基因RHF2A-1、RHF2A-2，并克隆其全长序列，通过生物信息学分析2个RHF2A的序列和蛋白质结构，预测其启动子顺式作用元件，构建35S-RHF2A-GFP融合蛋白表达载体用于亚细胞定位分析，采用实时荧光定量PCR分析两个RHF2A的时空表达模式，构建酵母双杂诱饵载体从香水柠檬酵母文库筛选互作蛋白。构建BiFC载体，在洋葱活体细胞内对目标蛋白进行互作验证。【结果】从香水柠檬克隆获得RHF2A-1、RHF2A-2，ORF全长分别为1 161和1 134 bp；NCBI结构域预测发现其具有Ring/U-box结构域。启动子分析发现其具有花粉特异性表达相关元件POLLEN1LELAT52、GTGANTG10。组织表达分析发现RHF2A-1在花粉特异性表达，RHF2A-2在叶中特异性表达；时空表达分析结果显示，RHF2A-1在自交柱头表达量从第1天开始升高，第3天达到峰值，是杂交柱头表达量的5倍以上。亚细胞定位显示RHF2A-1和RHF2A-2定位在细胞核。经过Uniprot网站预测其互作蛋白显示RHF2A能与KRP6、AT3G57370、UBA1、FBL17、SK11蛋白相互作用，推测其参与自交不亲和泛素化反应途径、配子体发育调控、花粉的生长发育等生物学过程。通过酵母双杂交技术筛选出72个克隆，对其测序并进行Blast比对后排除重复克隆，最终得到ABCF3等20个候选互作蛋白。经过一对一互作验证、双分子荧光互补实验确定RHF2A-1与ABCF3-2存在互作关系。【结论】RHF2A-1的时空表达规律与自交不亲和过程中花粉在雌蕊上的萌发规律相吻合；筛选得到柠檬授粉过程中直接影响花粉生长发育的互作候选蛋白，初步证明RHF2A-1在自交不亲和过程中具有重要作用。

燕麦挂面制作过程中干燥工艺优化研究

刘振蓉,赵武奇,胡新中,贺刘成,陈月圆

中国农业科学. 2022, 55(24): 4927-4942. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.011

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【目的】研究不同干燥模式、干燥因素和干燥工艺参数对燕麦挂面干燥品质和单位能耗的影响，建立模型并进行多目标优化，以期得到品质好、能耗低的燕麦挂面干燥模式及工艺参数。【方法】研究9种不同温湿度干燥模式对燕麦挂面干燥品质及单位能耗的影响，对最佳煮制时间、蒸煮损失、烹调吸水率、延展性、硬度、咀嚼性、黏着性、抗弯曲强度、折断距离、酸度和脂肪酸值等指标进行因子分析，得出品质综合评价值，确定燕麦挂面的最佳干燥模式；利用Plackett-Burman试验对燕麦挂面三段变温变湿干燥工艺中的第一阶段温度、第一阶段相对湿度、第二阶段温度、第二阶段相对湿度、第三阶段温度和第三阶段相对湿度6个影响因素进行关键因素筛选，利用Box-Behnken响应面试验设计优化干燥工艺，得出最佳参数并加以验证。【结果】燕麦挂面的最佳干燥模式为升温降温结合降湿的三段变温变湿干燥模式。通过Plackett-Burman试验得出燕麦挂面干燥的关键因素为第一阶段相对湿度、第二阶段温度和第三阶段相对湿度；建立的燕麦挂面干燥工艺参数与单位能耗和品质综合评分的回归模型显著（P<0.05）。各因子对单位能耗有极显著影响，第一阶段相对湿度及第二阶段温度和第二阶段相对湿度交互作用极显著；各因子对品质综合评分有极显著影响，影响大小依次为第二阶段温度>第二阶段相对湿度>第一阶段相对湿度，第一阶段相对湿度和第二阶段相对湿度交互作用显著。燕麦挂面三段变温变湿干燥工艺的最佳工艺参数为：第一阶段温度25℃、第一阶段相对湿度88%，第二阶段温度43℃、第二阶段相对湿度71%，第三阶段温度35℃、第三阶段相对湿度50%；在此条件下，燕麦挂面的单位能耗为93.42 kJ·g^-1，综合评分为1.02。【结论】建立的二次多项式回归模型可用于分析和预测干燥工艺参数对燕麦挂面能耗和品质综合评分的影响。分段变温变湿干燥能够提高燕麦挂面干燥品质的同时降低能耗。利用试验设计和数据处理技术分步解决燕麦挂面干燥工艺的方法全面高效，结果直观、准确，能够提高试验效率和精度。研究为燕麦挂面的工业化生产及节能降耗提供了理论依据。

垫料床对育肥羔羊生长性能和臭气排放的影响

车大璐,赵俐辰,程素彩,刘爱瑜,李晓宇,赵寿培,王健诚,王媛,高玉红,孙新胜

中国农业科学. 2022, 55(24): 4943-4956. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.012

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【目的】针对近几年肉羊育肥集中区面临臭气面源污染的难题，探讨垫料床对育肥羔羊生长性能及舍内臭气组分的影响，为育肥羊舍的臭气减排提供技术路径。【方法】选择250只体重相近、年龄一致的健康育肥羔羊，随机分为5组，根据垫料床材料不同，分为对照组（素土地面）、A组（全锯末）、B组（糠醛+锯末）、C组（稻壳+锯末）和D组（玉米芯+锯末），试验期90 d（前期1—45 d；后期46—90 d）。采用GC-MS方法，对不同试验期垫料床上部空间和垫料内部空间的臭气组分进行检测，并分析垫料床对育肥羔羊生长性能的影响。【结果】（1）4个垫料组与对照组比较，羔羊的日增重较对照组分别提高7.7 %（A组）、8.7 %（B组）、12.1 %（C组）和7.8 %（D组）（P<0.05），但日采食量和料重比未表现出显著性差异（P>0.05）；（2）整个试验期垫料床上部空间和垫料内部空间分别检测出9大类和8大类臭气组分，包括31种挥发性有机物（VOCs）（醇类4种、烷类10种、胺类3种、酚类1种、酯类7种、酮类4种、醛类2种、酸类3种和硫醇类1种）。垫料组与对照组比较，检测出的臭气组分种类基本一致。（3）从臭气组分含量分析，不同试验期不同检测空间均表现为烷类含量占比最高，达52.0 %—77.5 %，但各组间差异不显著（P>0.05），而酚类与胺类含量则表现为试验前期和后期4个垫料组2个检测空间显著低于对照组（P<0.05），其中C组降低最明显。比较前、后期的臭气含量，垫料床上部空间和内部空间均表现为前期醇类、胺类和酚类含量显著高于后期（P<0.05），但后期酯类含量显著高于前期（P<0.05）。（4）试验期间垫料床上部和内部空间检测出的主要致臭物质均为4种，即，2-乙基己醇、N,N-二甲基乙酰胺、苯酚和1H-吲哚-3-硫醇。与对照组比较，各垫料组的4种致臭成分含量均表现出降低趋势，且C组降低最明显（P<0.05）。【结论】4种组合垫料不仅改善了育肥羔羊的生长性能，还减少了空气环境中的臭气含量，为羊舍的臭气减排提供技术路径。

鸡蛋与鸭蛋的蛋壳力学特性、超微结构及蛋壳组分的比较

张亚男,金永燕,庄智威,王爽,夏伟光,阮栋,陈伟,郑春田

中国农业科学. 2022, 55(24): 4957-4968. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.013

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【目的】通过比较研究鸡蛋与鸭蛋的蛋壳力学特性、超微结构和蛋壳组分的异同，为精准调控鸭蛋蛋壳品质提供科学依据。【方法】试验选用45周龄海兰灰蛋鸡和龙岩山麻鸭所产蛋，选取平均蛋重接近生理蛋重的鸡蛋和鸭蛋各160枚，随机分为2个组，每组8个重复，每个重复20枚蛋。蛋鸡和蛋鸭均饲喂玉米-豆粕型饲粮，营养水平参照国家标准配制。采用蛋壳强度仪测定蛋壳强度，数显千分尺测定蛋壳膜和钙化蛋壳的厚度，计算蛋壳比例和韧性。采用扫描电子显微镜观察蛋壳的超微结构，测定蛋壳有效厚度、乳突厚度和宽度，计算总厚度、有效层和乳突层比例。观察蛋壳乳突结构，对乳突结构的变异程度进行评分。蛋壳粉碎提取后，采用考马斯亮蓝方法测定基质蛋白含量，微波消解后，参照国标方法，测定蛋壳中钙、磷、镁、锰、铜、锌含量。【结果】与鸡蛋相比，鸭蛋的蛋重和蛋壳重更大（P<0.01），蛋壳比例无显著差异（P>0.05）；蛋壳强度、韧性和蛋壳膜厚度更大（P <0.01），钙化层厚度（不含壳膜）无显著差异（P>0.05）。超微结构中，鸭蛋壳的乳突厚度和单位乳突个数均显著低于鸡蛋壳（P<0.01），乳突宽度和乳突层比例显著高于鸡蛋壳（P<0.01）；蛋壳总厚度和有效厚度无显著差异（P>0.05），鸭蛋壳有效层比例显著高于鸡蛋壳（P<0.001）。乳突结构中，鸭蛋壳的乳突密度、B型和A型乳突、乳突的霰石、袖口和凹陷结构的评分均无显著差异（P>0.05），鸭蛋壳乳突的帽子结构、汇流程度、早期融合、晚期融合的评分及乳突结构的总评分显著低于鸡蛋壳（P<0.05），表明鸡蛋壳较鸭蛋壳有较为频繁的乳突结构变异，鸭蛋壳帽子结构上沟壑状痕迹较鸡蛋壳更为深刻清晰，具有较为广泛的早期融合，乳突层与壳膜纤维间的结合更致密。鸭蛋壳中磷、铜和锰的含量更高（P<0.05），但镁和基质蛋白含量较低（P<0.001），钙和锌含量无显著差异（P>0.05）。【结论】鸡蛋和鸭蛋具有相似的力学特性和超微结构，蛋壳比例、钙化层厚度、蛋壳中钙和锌的含量无差异。与鸡蛋壳相比，鸭蛋蛋壳力学特性较好，蛋壳强度和韧性较高，主要与鸭蛋壳具有较致密的超微结构和乳突结构有关，鸭蛋壳的有效厚度高、乳突排列更平整，具有较为广泛的早期融合，相邻乳突单元间致密性更好；蛋壳组分中磷、铜和锰含量高，镁和基质蛋白含量低。可通过调控蛋壳矿物元素及基质蛋白含量，影响蛋壳形成过程尤其是乳突和栅栏层中碳酸钙的沉积，增加蛋壳有效层的厚度，改善乳突层结构，从而改善鸭蛋的蛋壳品质。

低温胁迫对番茄幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光成像特性的影响

胡雪华,刘宁宁,陶慧敏,彭可佳,夏晓剑,胡文海

中国农业科学. 2022, 55(24): 4969-4980. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.24.014

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【目的】研究番茄幼苗第2叶（成熟叶）和第4叶（新生叶）叶绿素荧光成像特性对低温胁迫的响应，并分析低温胁迫下番茄不同叶龄叶片光合活性区域相对面积及荧光参数值的变化，以探明番茄幼苗不同叶龄叶片对低温胁迫的适应机制。【方法】以番茄品种‘中蔬4号’（Solanum lycopersicum L. cv Zhongshu No.4）4叶期幼苗为材料，对番茄幼苗进行低温（8℃、200 μmol·m^-2·s^-1）处理15 d后常温（26℃白天/20℃夜晚，500 μmol·m^-2·s^-1）恢复1 d，于处理不同时期对幼苗全株进行叶绿素荧光成像，并比较第2叶和第4叶的叶绿素荧光成像特性。【结果】低温处理期间，第4叶的光合活性区域相对面积（R_AP）仅在处理前期（5 d）有所下降，而全株和第2叶的R_AP则随处理时间的延长持续下降，但常温1 d即可完全恢复。低温处理下PSII调节性能量耗散的量子产量（Y(NPQ)）、PSII非调节性能量耗散的量子产量（Y(NO)）和非光化学猝灭（NPQ）的荧光活性区域相对面积（R_AF）与R_AP基本一致，但PSII实际光化学效率（Y(II)）和光化学猝灭（qP）的R_AF则显著低于R_AP。低温处理前期（5 d），番茄幼苗光合活性区域的PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、Y(NPQ)、NPQ急剧下降和Y(NO)急剧上升，随后，Fv/Fm保持不变，但Y(NPQ)和NPQ有所上升，Y(NO)则下降。但是，低温处理1 d即导致光合活性区域Y(II)的急剧下降，随后维持不变。另外，番茄全株和第4叶的光合活性区域qP仅表现在处理第1天时小幅下降，随后则维持高于处理前的水平，而第2叶qP则在第5天有明显上升后又迅速下降。总体上，第4叶光合活性区域的Fv/Fm、Y(II)、Y(NPQ)、NPQ和qP明显高于第2叶，Y(NO)低于第2叶。【结论】番茄幼苗可通过主动降低叶片光合活性区域面积来适应低温胁迫，而叶片热耗散能力在低温处理前期受到抑制，直到处理后期才逐渐发挥其光保护作用；低温胁迫下番茄幼苗优先保护生长点和新生叶，成熟叶主要通过可逆降低光合活性区域面积来适应低温胁迫，而新生叶则主要通过维持相对较高的PSII反应中心光化学和热耗散能力防御低温光抑制；低温导致新生叶光合活性区域中部分有活性的PSII反应中心关闭的同时，刺激了剩余有活性PSII反应中心开放程度的提高，这将有利于低温胁迫解除后光合活性的恢复。

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