中国农业科学

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中国农业科学. 2023, 56(1): 0-0. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023-1-1

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西北内陆早熟陆地棉品种的综合评价及育种演化

王彩香,袁文敏,刘娟娟,谢晓宇,马麒,巨吉生,陈炟,王宁,冯克云,宿俊吉

中国农业科学. 2023, 56(1): 1-16. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.001

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【目的】综合评价近30年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种，阐述该区域育成品种主要性状的育种演变规律，为西北内陆棉花新品种选育和主栽品种推荐提供参考依据。【方法】2020年和2021年分别在甘肃敦煌和新疆石河子对110个1988—2021年西北内陆棉区审定的早熟陆地棉品种与早熟、产量、纤维品质和株型相关的12个主要性状的表型进行鉴定；利用聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法，对品种表型特征进行综合评分，筛选优良品种，并对其主要性状进行育种演化分析。【结果】110个早熟陆地棉参试品种的12个主要性状表型值分布范围较大，变异系数由大到小依次为：果枝长度>单株结铃数>吐絮率>单铃重>马克隆值>纤维强度>衣分>纤维长度>开花时间>果枝夹角>伸长率>整齐度。通过聚类分析将110个早熟陆地棉品种分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 4个类群，它们分别为优良纤维品质、早熟、松散株型和高产的品种类群。相关性分析表明，早熟性与产量和纤维品质相关性状均呈负相关，产量构成性状与纤维品质性状呈正相关，且多数性状之间达显著或极显著水平。利用主成分分析将12个主要性状简化为4个主成分，其累积贡献率达66.92%；并对110份早熟陆地棉品种进行综合评分，评分排名第一的品种为中棉113（0.67），该品种具有早熟、高产、纤维品质优良和株型相对松散等特征。进一步分析发现，甘肃审定品种的早熟性显著优于西北内陆和新疆审定品种，产量和纤维品质相关性状显著低于西北内陆和新疆审定品种。西北内陆早熟陆地棉品种在30多年的演化过程中，多数产量和纤维品质相关性状呈显著上升的变化趋势，株型向更为紧凑的趋势演变；早期育成品种的单株结铃数与单铃重、衣分、纤维长度和强度呈负相关，而近期育成品种单株结铃数与单铃重、衣分、纤维长度和强度呈正相关。【结论】西北内陆早熟陆地棉品种在育种改良过程中，与产量和纤维品质相关的主要性状指标分布广泛，逐年呈显著提升的演变趋势；近期育成品种已实现了单株结铃数与纤维长度和强度的协同提高。

干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量和蛋白质含量变化的全基因组关联分析

胡盛,李阳阳,唐章林,李加纳,曲存民,刘列钊

中国农业科学. 2023, 56(1): 17-30. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.002

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【目的】干旱是甘蓝型油菜生长发育过程中一种常见的非生物胁迫，严重影响了其产量和品质。联合全基因组关联分析和转录组差异表达分析，筛选干旱胁迫条件下影响甘蓝型油菜籽粒含油量和蛋白质含量变化的候选基因，为解释干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量的变化提供理论基础。【方法】利用旱棚盆栽方式模拟干旱胁迫环境，使用183份甘蓝型油菜构成的自然群体，于2019和2020年在模拟干旱胁迫条件下收获2年的籽粒，并进行籽粒含油量以及蛋白质含量的测定，将得到的表型数据与60K芯片的基因型数据（包含34 103个SNP）进行全基因组关联分析，同时，结合相同处理下花后不同干旱时间段（30、40和50 d）的籽粒转录组差异基因数据，筛选共有基因，并利用甘蓝型油菜和拟南芥数据库注释信息、已报道的相关文献和转录组差异基因表达水平鉴定与干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量变化相关的候选基因。【结果】通过对2年间籽粒含油量和蛋白质含量的分析，发现材料重复性较好，干旱胁迫造成甘蓝型油菜籽粒的含油量下降，蛋白质含量上升；全基因组关联分析得出的最佳模型主要为一般线性模型下的Q或naïve模型，共检测出38个显著关联位点（P<1/31597或P<1/31278），主要分布在A03（6个）、A04（8个）和C03（8个）染色体，各位点分别对含油量和蛋白质含量变化的贡献率均超过10%，其中含油量变化位点最大贡献率为23.97%，蛋白质含量变化位点最大贡献率为22.21%。通过整合全基因组关联分析和转录组分析，筛选出256个共有基因，根据基因注释和文献报道鉴定出与干旱胁迫下含油量及蛋白质含量变化相关的25个候选基因，其中包含转录因子（如bZIP transcription factor GBF6、TALE transcription factor ATH1、MYB-like Domain transcription factor MYBD、NAC transcription factor ANAC029和ERF transcription factor ERF111）、相关激酶（如与油脂相关的蛋白激酶CIPK9、水分胁迫响应激酶PIP5K1和代谢相关激酶PFK7）、相关蛋白（如与油脂相关转运蛋白ABCA9、与蛋白相关的存储蛋白CRU3、胁迫响应蛋白HUP26和M10、叶绿体蛋白DG238和CP12）等，涉及生长发育、光合反应、物质运输等多个生物学过程。【结论】鉴定出25个相关候选基因，可能响应干旱胁迫，并影响油菜籽粒蛋白质和含油量的积累。

播期对湖南省双季稻产量和光热资源利用效率的影响

张玮, 严玲玲, 傅志强, 徐莹, 郭慧娟, 周梦瑶, 龙攀

中国农业科学. 2023, 56(1): 31-45. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.003

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【目的】探讨有利于湖南省双季稻产量和资源利用效率的最佳播期，通过对比不同播期对早晚稻产量和光热资源效率的影响，分析不同熟型双季稻对播期响应的敏感性。【方法】以双季稻主产区湖南省通过审定的主推双季稻品种为试验材料，于2018年至2019年早晚稻各设置3个播期进行大田试验，通过测定分析生育期、产量和产量构成因子、气象资料，比较不同播期下各品种的产量和光热资源利用效率的差异。【结果】随着播期推迟，早晚稻通过缩短播种—始穗阶段的天数使生育期缩短，早稻产量呈增加的趋势，对中熟早稻和迟熟早稻产量影响不显著，晚稻产量呈下降的趋势，迟熟晚稻对播期推迟的响应比中熟晚稻快；2018年随着播期推迟早稻的热能利用率分别下降2.73%、4.45%，光能利用率分别下降1.28%、-1.77%，晚稻的热能利用率分别下降-2.64%、8.15%，光能利用率分别下降-2.14%、13.25%；2019年随着播期推迟早稻的热能利用率分别增加0.36%、10.36%，光能利用率分别增加1.53%、12.52%，晚稻的热能利用率分别下降-0.72%、6.09%，光能利用率分别下降0.58%、6.21%。【结论】播期对双季稻光、热资源利用效率影响显著，早稻播期宜适当推迟、晚稻播期适当提前有利于光热资源效率的提高，双季稻周年以早稻第Ⅱ播期+晚稻第Ⅱ播期组合的综合效率较高，品种搭配以迟熟早稻和中熟晚稻组合的综合效益较高。

南方稻区“早籼晚粳”栽培模式晚季灌浆期气象因子对晚粳稻品质的影响

冯向前, 殷敏, 王孟佳, 马横宇, 褚光, 刘元辉, 徐春梅, 章秀福, 张运波, 王丹英, 陈松

中国农业科学. 2023, 56(1): 46-63. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.004

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【目的】研究南方双季稻区晚季灌浆期温光资源对不同类型水稻稻米品质的影响，为适应性双季晚粳稻品种的筛选与优质栽培提供理论依据。【方法】试验于2018年在浙江富阳和温州两地开展，以当地主栽3个籼稻品种为对照，根据专家推荐选择20个候选粳型品种（包括10个常规粳稻、3个杂交粳稻和7个籼粳杂交稻），评估和研究灌浆期温光条件差异对晚粳稻品质的影响。【结果】（1）基于稻米品质特征聚类，晚籼稻因其特有的长宽比（3.18）与直链淀粉含量（19.40%）归属一类；相比晚籼稻，大部分杂粳型水稻糙米率、精米率、整精米率、胶稠度、碱消值和食味值分别升高了4.31%—5.28%、6.51%—9.33%、25.83%—28.34%、-1.81%—4.27%、11.62%—50.85%和2.31%—2.85%，直链淀粉含量和蛋白质含量则降低了20.98%—28.14%和1.16%—14.85%，表现出明显的米质提升；常规粳稻品种的米质表现则出现分离，部分源于苏南和嘉兴的常规粳稻（4个）与杂交粳类似，同属于米质提升一类；而部分源于江苏、上海的常规粳稻品种（6个）因其在晚季中相对较差的米质表现（高垩白度、垩白粒率和蛋白质含量）归属一类；（2）晚稻灌浆期稻米品质与气候因素密切相关，气候因子对水稻品质的作用主要以齐穗后10—20 d为主；加工品质（糙米率）与日均辐射（R：-0.40— -0.19，P<0.05）和昼夜温差（R：-0.45— -0.28，P<0.05）呈负相关关系，与日最低温度（R：0.24—0.53，P<0.05）和降雨量（R：0.38—0.45，P<0.05）呈正相关关系；灌浆期降雨增多以及夜间温度的提高会显著提高垩白率和垩白粒率（R：-0.37— -0.16，P<0.05；R：-0.43— -0.12，P<0.05），从而降低稻米外观品质，同时夜间温度和降雨与食味值呈负相关关系（R：-0.37— -0.16，P<0.05；R：-0.43— -0.12，P<0.05）；双季晚稻灌浆期最高温度与稻米食味值成正相关（R=0.37，P<0.05），日最低温度则与稻米蛋白质含量（R=0.19，P<0.05）和垩白度（R=0.16，P<0.05）及垩白粒率（R=0.12，P<0.05）成正相关。【结论】齐穗后10—20 d是气候因子调控稻米品质的关键时期。南方双季稻区晚粳稻品种米质优化，应着重于优质粳稻基因与当地适应性籼稻基因的融合，选择杂粳稻（籼粳杂交稻和杂交粳稻）相比常规粳稻更可靠便捷，常规粳稻品种在引进应用时则应考虑育种来源地及其生态适应性，南方稻区优质常规粳稻仍需结合当地气候条件进行选育。

吉林省玉米穗腐病致病镰孢菌的鉴定与部分菌株对杀菌剂的敏感性

柴海燕,贾娇,白雪,孟玲敏,张伟,金嵘,吴宏斌,苏前富

中国农业科学. 2023, 56(1): 64-78. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.005

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【目的】明确吉林省玉米穗腐病主要致病镰孢种群分布及杀菌剂对镰孢菌菌丝生长的抑制效果, 为针对性地开展玉米镰孢穗腐病的防治提供依据。【方法】通过组织分离法和分子生物学方法对2020年采自吉林省36个市（县）的149份玉米穗腐病样品进行病原菌分离鉴定，利用禾谷镰孢复合种（Fusarium graminearum species complex，FGSC）毒素合成相关基因特异性引物检测其产生毒素的化学型，对部分禾谷镰孢复合种进行致病力测定；采用菌丝生长速率法测定7种杀菌剂对禾谷镰孢复合种的抑制效果。【结果】分离获得233株镰孢菌，隶属4个镰孢复合种，含9种镰孢菌，包括拟轮枝镰孢（F. verticillioides）、布氏镰孢（F. boothii）、禾谷镰孢（F. graminearum）、层出镰孢（F. proliferatum）、亚洲镰孢（F. asiaticum）、厚垣镰孢（F. chlamydosporum）、藤仓镰孢（F.fujikuroi）、木贼镰孢（F.equiseti）和亚黏团镰孢（F. subglutinans），分离频率依次为33.05%、26.18%、25.32%、12.45%、0.86%、0.86%、0.43%、0.43%和0.43%，其中禾谷镰孢复合种分离频率最高，为52.36%，是吉林省玉米穗腐病的优势致病镰孢菌。布氏镰孢、禾谷镰孢和亚洲镰孢在禾谷镰孢复合种中的占比分别为50.00%、48.36%和1.46%。系统发育树结果表明禾谷镰孢复合种种间、种内遗传多样性均较为丰富。致病力测定结果表明52.73%的禾谷镰孢复合种为中致病型菌株，东部玉米主产区分离的禾谷镰孢致病力最强。毒素化学型检测表明，亚洲镰孢为雪腐镰刀烯醇（NIV）化学型，禾谷镰孢与布氏镰孢为15-乙酰基-脱氧雪腐镰刀烯醇（15-AcDON）化学型。7种杀菌剂抑制禾谷镰孢复合种菌丝生长的EC₅₀介于0.02—19.45 μg·mL^-1，其中咯菌腈（FS）、抑霉唑（FS）、氟硅唑（EC）、戊唑醇（TC）和腈菌唑（EW）对禾谷镰孢复合种抑制效果较好且差异不大，EC₅₀小于1.20 μg·mL^-1，EC₉₀小于100 μg·mL^-1；30%吡唑醚菌酯抑制禾谷镰孢和布氏镰孢生长的EC₅₀差异明显，抑制禾谷镰孢的EC₅₀是布氏镰孢的10.24倍。【结论】吉林省不同玉米产区的玉米穗腐病的优势致病镰孢不同，东部和西部为禾谷镰孢和布氏镰孢，中部为拟轮枝镰孢。禾谷镰孢复合种种间、种内遗传多样性均较丰富。咯菌腈、抑霉唑、氟硅唑、戊唑醇和腈菌唑对禾谷镰孢复合种的抑菌效果较好且在禾谷镰孢复合种间的药剂敏感性差别不明显。

小麦吸浆虫小热激蛋白基因Hsp21.9的克隆及在滞育过程与温度胁迫下的表达特性

古丽旦,刘洋,李方向,成卫宁

中国农业科学. 2023, 56(1): 79-89. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.006

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【目的】小麦吸浆虫（Sitodiplosis mosellana）是最重要的小麦害虫之一，滞育使其度过酷暑和严寒。本研究旨在探讨小麦吸浆虫小热激蛋白（small heat shock protein，sHsp）基因Hsp21.9在滞育中的作用。【方法】利用RACE和RT-PCR技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫中克隆Hsp21.9全长cDNA序列；利用生物信息学软件对其核苷酸和编码蛋白特性进行分析；采用RT-qPCR技术分析Hsp21.9在滞育进程（滞育前、滞育、滞育后静息期和滞育后发育）不同阶段幼虫及夏滞育幼虫在短期（≤120 min）极端高温（35—50℃) 和越冬幼虫在短期（≤120 min）极端低温（0—-15℃）胁迫下的表达模式；通过大肠杆菌原核表达系统诱导表达及纯化其编码蛋白，采用吸光值法测定重组蛋白抑制猪心苹果酸脱氢酶（malate dehydrogenase，MDH）热聚沉的能力。【结果】克隆获得了cDNA全长为1 087 bp的小麦吸浆虫Hsp21.9，命名为SmHsp21.9（GenBank登录号：KT749988），其开放阅读框长度为582 bp，编码193个氨基酸，其中谷氨酸含量最高（12.4%），半胱氨酸含量最低（0.5%）；预测的蛋白分子量为21.9 kD，等电点为5.67。SmHsp21.9氨基酸序列具有小热激蛋白家族典型的α-晶体结构域，该结构域由6个β-折叠组成，其在空间上形成β-三明治结构。蛋白序列相似性和系统进化分析表明，SmHsp21.9蛋白与长角亚目昆虫摇蚊（Chironomus riparius）Hsp27的相似性最高、亲缘关系最近。RT-qPCR分析结果表明，小麦吸浆虫滞育不同时期幼虫SmHsp21.9表达量存在显著差异，进入滞育后表达量显著降低，10月后逐渐升高，滞育后静息阶段的12月和翌年1月显著高于其他季节。与未处理的对照相比，35—45℃高温、-5—-10℃低温处理可显著诱导越夏、越冬幼虫SmHsp21.9的表达，以30—60 min处理诱导效果较明显；高于50℃或低于-15℃诱导效果不明显。获得的SmHsp21.9重组蛋白可显著抑制MDH在高温（43℃）下聚集，具有显著的分子伴侣活性。【结论】小麦吸浆虫SmHsp21.9的表达不仅受滞育发育影响，而且受环境温度的调控，其可能参与滞育的启动和终止，且与滞育期间的耐热和耐寒性相关。

黄土高原沟壑区沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响

娄义宝,康宏亮,王文龙,沙小燕,冯兰茜,聂慧莹,史倩华

中国农业科学. 2023, 56(1): 90-103. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.007

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【目的】探明沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响，为沟蚀防治中植被措施优化配置提供理论依据。【方法】以不同植被覆盖（杂草（农地）、冰草、铁杆蒿、苜蓿）沟头为研究对象，通过原状土冲刷试验明确沟头土壤抗冲性特征。采用扫描分析法、ZJ型应变控制式直剪仪等分析和测定根系特征及根-土复合体力学、理化性质。【结果】（1）各植被沟头根系在土壤中分布特征差异明显，根系特征指标（根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度）总体上呈现冰草地最大，其次为苜蓿地、铁杆蒿地，农地最小；垂直深度上，农地沟头土壤中根系各指标均随土层加深而减小，冰草、铁杆蒿和苜蓿地沟头土壤中根系各指标整体上则表现为先减小后增大的变化趋势。各植被根系以<0.5 mm径级根系为主。（2）各植被沟头土壤容重变异性较小，在1.17—1.37 g·cm^-3之间变化。>0.25 mm水稳性团聚体含量呈现出农地和冰草地大于铁杆蒿地和苜蓿地。（3）各植被沟头土壤黏聚力平均值苜蓿地为12.75 kPa、冰草地9.05 kPa、铁杆蒿地8.60 kPa、农地7.25 kPa；在垂直深度上，农地、冰草地和苜蓿地呈现出随着土层的加深呈先减小后增大的变化，铁杆蒿地则呈现随着土层深度加深逐渐减小的变化。（4）沟头0—100 cm土层土壤抗冲系数为苜蓿地（39.31 L·g^-1）>冰草地（25.49 L·g^-1）>农地（22.39 L·g^-1）>铁杆蒿地（14.75 L·g^-1）；在垂直深度上，表层（0—20 cm）土壤抗冲系数表现为较大值，在34.91—53.30 L·g^-1之间变化。【结论】不同形态根系对土壤抗侵蚀性能作用不一，在沟头防护过程中植被选择应将直根系植物与须根系植物相结合。

未来气候条件下秸秆还田和氮肥种类对夏玉米产量及土壤氨挥发的影响

赵政鑫,王晓云,田雅洁,王锐,彭青,蔡焕杰

中国农业科学. 2023, 56(1): 104-117. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.008

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【目的】秸秆还田配施氮肥可以提高作物生产力，但在气候变化条件下，不同管理措施对夏玉米农田氮素利用存在很大的不确定性。明确在未来气候条件下秸秆还田与氮肥种类对夏玉米产量和土壤氨挥发的影响，以应对气候变化。【方法】利用DNDC模型预测未来不同情景下，秸秆还田和不同氮肥种类对关中地区夏玉米产量和土壤氨挥发的影响。通过田间土壤温度、水分、产量和土壤氨挥发累积量试验数据的验证，DNDC模型可以很好地模拟未来气候条件下不同处理的作物产量和土壤氨挥发累积量。【结果】模拟和实测结果均表明，在当前气候条件下秸秆还田会提高作物产量并促进土壤氨挥发，稳定性氮肥与普通尿素相比对产量无显著影响但会显著减少土壤氨挥发累积量。敏感性分析表明，作物产量与土壤氨挥发累积量均对施氮量最敏感。在RCP4.5排放情景下，单施稳定性氮肥（NF1）和单施尿素（NF2）分别在2050s—2090s和2070s—2090s产量显著降低，秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高；在RCP8.5排放情景下，单施稳定性氮肥（NF1）在2070s—2090s产量显著降低，单施尿素（NF2）产量无显著变化，秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高。单施稳定性氮肥（NF1）在RCP4.5排放情景下的2050s—2090s和在RCP8.5排放情景下2030s—2090s土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比显著提高，其余各处理在不同排放情景下未来各时期土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比均显著降低。【结论】DNDC预测结果表明，在关中地区未来气温和CO₂浓度升高以及降水变化的气候条件下，秸秆还田配施稳定性氮肥会显著提高夏玉米产量并降低土壤氨挥发累积量，是最佳的高产减排农田管理方案，可为应对气候变化及合理使用秸秆和氮肥提供理论基础。

白洋淀流域核心区农牧系统未利用氮量及空间分布

赵海璇,张亦涛,李文超,马文奇,翟丽梅,居学海,陈涵婷,康锐,孙志梅,习斌,刘宏斌

中国农业科学. 2023, 56(1): 118-128. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.009

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【目的】农牧系统过量投入产生的未利用氮素是地表水体中污染负荷的重要来源之一，量化农业未利用氮素的空间分异特征，为氮素的分区管理，实现流域农业源氮素有效管理提供基础。【方法】以白洋淀流域核心区保定市范围内的农牧系统为研究对象，根据氮素输入、输出量，分析2016年保定市各县（区）种植业、畜牧业以及农牧系统的未利用氮素空间分布情况。种植业的未利用氮量为各输入项（化肥、有机肥、大气干湿沉降、灌溉水、种子、非共生固氮和秸秆还田）与输出项（作物籽粒和秸秆）的差值；畜牧业未利用氮量为养殖粪污产生量与施用量的差值；农牧系统未利用氮量为种植业与畜牧业未利用氮量之和。【结果】（1）保定市各县（区）种植业氮未利用强度在90.27—581.73 kg·hm^-2之间，其中定兴县氮未利用强度最小，满城区的氮未利用强度最大；种植业中蔬菜生产是未利用氮贡献最多的产业，占种植业未利用氮量的31.3%，其次是果树（29.0%）、小麦（27.8%）和玉米（11.9%）；化肥是种植业未利用氮的主要输入源（占61.8%），其次是有机肥（16.8%）、秸秆还田（8.9%）、大气沉降（5.2%）、灌溉（3.4%）、非共生固氮（3.0%）和种子（0.9%）。（2）各县（区）畜牧业未利用氮水平在0.06万—2.48万t之间，其中徐水区的未利用氮量最大，莲池区的最小。畜牧业中肉牛是未利用氮贡献最多的养殖种类，占未利用氮量的71.0%。（3）农牧系统未利用氮水平在0.43万—4.97万t之间，其中，徐水区的未利用氮量最高。农牧系统中，种植业是未利用氮的主要贡献产业，占农牧系统未利用氮的55.8%。【结论】白洋淀流域核心区保定市各县（区）未利用氮量空间分异显著，其中，徐水区的未利用氮量最高，是竞秀区未利用氮量的10.4倍；对农牧系统未利用氮量贡献最大的是种植业，其中，蔬菜生产是贡献最多的产业。

灌水量对限根栽培‘阳光玫瑰’葡萄果实发育与香气物质积累的影响

张克坤,陈可钦,李婉平,乔浩蓉,张俊霞,刘凤之,房玉林,王海波

中国农业科学. 2023, 56(1): 129-143. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.010

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【目的】通过分析不同灌水量处理对葡萄果实品质指标、香气组分积累、香气物质合成相关基因表达影响的差异，确定灌水模式与鲜食葡萄感官品质形成间的关系，为限根栽培葡萄最佳灌水量的确定提供参考。【方法】以鲜食葡萄‘阳光玫瑰’为试材，设置对照组CK、轻度水分亏缺组（DI-1）、重度水分亏缺组（DI-2），系统比较不同灌水量对葡萄果实外观形态指标、色泽指标、香气组分、萜烯合成相关基因表达水平等的影响。【结果】灌水量影响葡萄果粒的形态与质地特征，采收期时葡萄果粒的纵径并未受到灌水量的显著影响，而亏缺灌溉组果粒的横径、单粒重显著降低（P<0.05）。葡萄果肉的硬度也受到亏缺灌溉的影响而下降，特别是DI-2组，葡萄果肉硬度明显低于其他处理组。亏缺灌溉组DI-1、DI-2的葡萄果实中葡萄糖含量显著高于对照处理，重度亏缺组DI-2果糖含量显著高于其他处理，而轻度的亏缺灌溉（DI-1）并未对葡萄果实的可溶性固形物、可滴定酸含量产生显著影响。亏缺灌溉处理下葡萄果皮中叶绿素、类胡萝卜素含量均出现降低，DI-2组果皮中叶绿素与类胡萝卜素含量的比值最低。灌水量影响到葡萄果实中香气组分的积累，对于萜烯类物质，轻度亏缺灌溉DI-1处理的果实中柠檬烯、水芹烯、α-蒎烯、γ-松油烯、（E）-β-罗勒烯、萜品油烯、(E)-呋喃氧化芳樟醇、芳樟醇、二氢芳樟醇、α-萜品醇、香茅醇、橙花醇、香叶醇等组分的含量最高，DI-1处理的果实中萜烯类物质总量也最高，DI-2组中萜烯类物质含量次之，而对照组最低。由酯类物质总量来看，DI-1组中酯类物质含量最高，对照组次之，而DI-2组含量最低；由醛类物质总量来看，轻度亏缺灌溉组DI-1中醛类物质明显低于照组与DI-2组；由高级醇类物质总量来看，DI-1组含量最高，DI-2组含量次之，对照组含量最低。不同灌水量条件下萜烯合成相关基因的响应程度与表达趋势存在差异，VvDXS1、VvDXS2、VvDXR、VvDHR、VvPNLinNer1、VvCSLinNer、VvGwbOci、VvCSbOci、VvGwGer等基因均能响应水分亏缺而上调。【结论】综合果实中香气组分的积累量与感官品质，轻度水分亏缺（60%—70%田间最大持水量）更能促进‘阳光玫瑰’葡萄果实香气品质的形成，有助于提高果实的商品价值。

葡萄VlCKX4表达特性分析与转录调控预测

李旭飞,杨盛迪,李松琦,刘海楠,裴茂松,韦同路,郭大龙,余义和

中国农业科学. 2023, 56(1): 144-155. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.011

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【目的】通过克隆细胞分裂素脱氢酶/氧化酶基因VlCKX4及其启动子，进行表达特性分析和启动子活性分析并进行转录因子预测，为深入解析VlCKX4介导细胞分裂素信号途径调控葡萄坐果的分子机制提供依据。【方法】使用生物信息学方法分析‘巨峰’葡萄(Vitis vinifera×Vitis labrusca)细胞分裂素氧化酶/脱氢酶4（VlCKX4）的序列特征；利用PCR技术克隆该基因以及它的启动子，使用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR，qRT-PCR)分析VlCKX4的表达特性，GUS活性试验用于分析其启动子活性；利用PlantTFDB、CisBP等转录调控数据库对VlCKX4的转录调控关系进行预测分析，输出结果使用Gephi软件进行可视化。【结果】VlCKX4全长1 582 bp,其中包含1 566 bp的开放阅读框，编码522个氨基酸，具有家族特征的FAD结构域和细胞分裂素结合（ck-binding）结构域。qRT-PCR结果表明VlCKX4在花序中高表达，其次是叶片，在卷须中表达量最低；细胞分裂素CPPU处理后VlCKX4表达量先下降后上升，细胞分裂素抑制剂洛伐他汀(Lov)处理后VlCKX4表达量先上升后下降。顺式元件分析表明VlCKX4启动子中含有吲哚乙酸、茉莉酸甲酯等响应元件；GUS化学组织染色试验表明，VlCKX4响应这些激素的处理。VlCKX4转录调控预测分析结果显示，MYB、DOF和WRKY类转录因子对其进行转录调控，结合转录组数据和共表达关系确定WRKY20、DOF1.5和MYB59为关键候选转录因子。【结论】葡萄VlCKX4受到细胞分裂素CPPU的诱导，VlCKX4启动子受到WRKY20、DOF1.5和MYB59转录因子的调控，参与促进葡萄坐果过程。

肉中猪源性成分Real-time PCR定量检测技术

翟晓虎,李翎旭,陈小竹,蒋怀德,贺卫华,姚大伟

中国农业科学. 2023, 56(1): 156-164. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.012

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【目的】建立一种快速、准确的肉中猪源性成分定量检测方法。【方法】首先从GenBank数据库中筛选猪特异性的微卫星DNA，根据微卫星DNA核酸序列设计引物，对常见10种动物基因组DNA进行PCR扩增，通过有无扩增产物判断筛选的微卫星DNA对猪源性成分的特异性。然后根据微卫星DNA核酸序列，设计特异性引物和探针，建立猪源性成分Real-time PCR检测方法，采用双标准曲线分别对猪源性成分和总动物源性成分进行定量，计算猪源性成分的百分含量。【结果】筛选到猪特异性微卫星DNA（Accession EF172428），根据其序列设计的引物SEQ-sus2-F/R只能从猪基因组DNA中扩增出目的条带，其他动物的基因组均无目的条带扩增。建立的Real-time PCR检测方法灵敏度为0.02 ng/25 μL反应体系。该方法能够准确检测出混合DNA样品中猪源性成分和混合肉样品中猪源性成分，百分误差分别约为1.32%和1.06%—7.12%。【结论】本研究利用Real-time PCR技术建立的定量猪源性成分的检测方法可以用来检测猪源性成分在混合样品中的百分含量。

m⁶A甲基化酶相关基因在牛骨骼肌生成中的表达

杨昕冉,马鑫浩,杜嘉伟,昝林森

中国农业科学. 2023, 56(1): 165-178. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.013

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【目的】近年来，RNA m⁶A甲基化修饰在肌肉发育中的作用不断被发现，通过探究m⁶A甲基化酶相关基因，包括METTL3，METTL14，WTAP，FTO和ALKBH5，在牛肌肉组织以及骨骼肌卫星细胞（skeletal muscle satellite cells, SMSCs）增殖和分化过程中的表达，同时分析体外成肌分化过程中m⁶A甲基化水平的变化，为阐明m⁶A修饰在骨骼肌发育中的作用及机制提供参考。【方法】使用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术检测m⁶A甲基化酶相关基因在新生和成年牛不同部位骨骼肌中的表达。随后在秦川牛肉用新品系背最长肌中分离SMSCs，通过生长曲线、免疫荧光和RT-qPCR技术验证SMSCs的增殖和成肌分化功能，使用RT-qPCR检测m⁶A甲基化酶相关基因在SMSCs增殖期24、36、48、60、72 h和分化第0、2、4、6、8天中的时序表达谱。最后利用LC-MS/MS和Dot blot技术检测SMSCs分化过程中m⁶A甲基化水平的变化。【结果】METTL3、METTL14和WTAP等m⁶A甲基化转移酶基因在成年牛背最长肌、前腿肌和后腿肌中的表达量均显著低于新生牛（P<0.01）。FTO和ALKBH5等m⁶A去甲基化酶基因在成年牛后腿肌中的表达更高（P<0.01），ALKBH5在成年牛背最长肌中的表达也较高（P<0.01）。分离的SMSCs具有良好的生长状态且可正常成肌分化。在SMSCs增殖期，METTL3表达逐渐下降，但在增殖后期时明显提高。METTL14在增殖期的表达变化差异不明显，WTAP则在增殖48 h后表达逐渐降低。而FTO和ALKBH5在增殖期的时序表达类似，60 h之前变化不显著，但在72 h时显著提高。在SMSCs成肌分化过程中，METTL3、METTL14和WTAP的表达模式基本一致，分化前期上升，随后下降，在分化末期表达增加。而FTO的表达随分化进行逐渐增加，ALKBH5则在分化前4天表达上升，随后不断下降。此外，在SMSCs分化过程中，mRNA的整体m⁶A水平下降（P<0.01）。【结论】m⁶A甲基转移酶和去甲基化酶在新生牛和成年牛骨骼肌中的表达变化存在较为明显的差异，表明m⁶A修饰可能对秦川牛骨骼肌的发育具有重要作用。同时，这些m⁶A相关甲基化酶可能参与调控牛骨骼肌卫星细胞的增殖和分化。这一发现为研究m⁶A甲基化修饰调控骨骼肌生成的作用及机制提供理论依据。

猪腹泻病毒一步法多重TaqMan荧光定量RT-PCR检测法的建立及应用

王一丹,杨发龙,陈弟诗,向华,任玉鹏

中国农业科学. 2023, 56(1): 179-192. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.014

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【目的】建立一种可同时检测猪流行性腹泻病毒（PEDV）野毒株、猪A群轮状病毒（GARV）、猪德尔塔冠状病毒（PDCoV）、猪阿尔法冠状病毒（SADS-CoV）及猪捷申病毒（PTV）5种猪腹泻病毒的一步法多重TaqMan荧光定量RT-PCR检测法。为猪腹泻病的快速诊断和流行病学调查提供高效灵敏的工具。【方法】对 PEDV 多个基因型毒株ORF3基因比对分析，以PEDV野毒株为模板，对疫苗株ORF3基因稳定缺失区域设计特异性探针，并在两端保守区域设计上下游引物；在靠近GARV G3、G4、G5和G9型 NSP5基因5′端保守碱基区域设计引物及探针，并加入简并碱基。同时，分别选择PDCoV M基因、PTV 5′UTR序列、SADS-CoV N基因等保守基因设计特异性引物及探针，用于多重荧光定量PCR方法的建立。对引物、探针浓度和退火温度进行优化；用RStudio参照代码绘制ROC曲线，确定检测方法的敏感度值、特异度值及曲线下面积AUC，并计算Youden指数，最终确定检测临界值；从阳性核酸中扩增靶基因，并克隆至pEASY-T1载体。通过体外转录，获得5种标准品分别命名为：cRNA-PEDV、cRNA-GARV、cRNA-PDCoV、cRNA-PTV和cRNA-SADS-CoV。对检测方法的敏感性、特异性和重复性等进行评估；并与同类方法对临床样本的检测符合率进行比较。【结果】得到了5种病原检测的最佳引物、探针浓度和最佳退火温度。根据ROC曲线确定PEDV、GARV、PDCoV、PTV和SADS-CoV临界CT值分别为：35.78、34.25、34.98、34.60和35.70；5种病原的检测下限均可达到1×10² copies/μL，标准曲线线性关系良好，扩增效率在96.3%—104%之间；该方法对PEDV CV777疫苗株、PEDV AJ1102疫苗株、猪传染性胃肠炎病毒（TGEV）、猪瘟病毒（CSFV）、猪伪狂犬病毒（PRV）、猪繁殖与呼吸障碍综合征病毒（PRRSV）、猪霍乱沙门氏菌（S.choleraesuis）、多杀性巴氏杆菌（P.multocida）、大肠杆菌（E.coli）、猪链球菌（S.suis）和葡萄球菌（S.aureus）等多种菌毒株均不检出，具有良好的特异性；经重复性检验，组内变异系数在0.22%—3.08%之间，组间变异系数在0.89%—4.0%之间；对242份临床样本检测并与同类方法的检测结果进行比较，符合率分别为：PEDV 97.9%、GARV 98.8%、PDCoV 100%、PTV98.3%和SADS-CoV100%，Kappa值均大于0.9。对PEDV野毒株的检测准确性高于同类方法。此外，对临床样本检测结果显示，当前四川省腹泻猪群中尚无SADS-COV检出；但PEDV、GARV、PDCoV和PTV仍持续流行，其总体阳性率分别达到：10.7%（26/242）、13.6%（33/242）、18.2%（44/242）和14.5%（35/242），且各腹泻病原之间存在不同形式和程度的混合感染，使感染猪腹泻病情加剧。故需进一步加强几种猪腹泻病毒在本地区猪群中流行情况调查和遗传变异规律研究，为制定更具针对性的防控措施提供依据。【结论】本研究成功建立了一种同时检测PEDV野毒、PDCoV、SADS-CoV和 GARV、PTV多基因型的一步法多重TaqMan荧光定量RT-PCR，为猪腹泻病的快速鉴别诊断和流行病学调查提供了一种高效灵敏的工具。

芒果MiZAT10A和MiZAT10B功能分析

莫文静,朱嘉伟,何新华,余海霞,江海玲,覃柳菲,张艺粒,李雨泽,罗聪

中国农业科学. 2023, 56(1): 193-202. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.01.015

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【目的】锌指蛋白（zinc finger protein，ZFP）在植物非生物胁迫应答中起重要的作用，研究两个锌指蛋白基因MiZAT10A和MiZAT10B转入拟南芥对盐、干旱、重金属以及外源激素等非生物胁迫的应答，为抗逆育种提供理论依据。【方法】利用在线软件PLACE和MEME分别对芒果MiZAT10A和MiZAT10B进行启动子顺式作用元件以及motif预测和分析，并利用TBtools软件和‘四季蜜芒’基因注释文件（GFF文件，未公开）绘制染色体定位图；通过实时荧光定量分析MiZAT10A和MiZAT10B的组织表达模式；构建芒果MiZAT10A和MiZAT10B超量表达载体，采用农杆菌花序浸染法转化模式植物拟南芥，观察并记录转基因拟南芥开花表型以及在盐、干旱、重金属以及外源激素脱落酸和赤霉素处理下的根生长情况。【结果】启动子顺式元件分析显示，两个基因的启动子区域都有许多光响应元件、激素响应元件和非生物胁迫响应元件。表达模式分析显示，MiZAT10A与MiZAT10B在芽和花中表达水平最高。MiZAT10A和MiZAT10B分别获得了9株和14株转基因拟南芥，开花表型分析显示，MiZAT10A和MiZAT10B转基因拟南芥提早开花。在盐胁迫、干旱胁迫和重金属胁迫以及GA₃和ABA激素处理下，两个超量表达转基因拟南芥的根长显著长于WT。【结论】超量表达的MiZAT10A与MiZAT10B可使转基因拟南芥提前开花并提高其对盐、干旱、重金属及外源激素GA₃和ABA的抗性。

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