中国农业科学

2023年第56卷第6期中英文目录

中国农业科学. 2023, 56(6): 0.

摘要 ( )

PDF (323KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

小麦源库优异种质的鉴定与源库类型的划分

南瑞, 杨玉存, 石芳慧, 张礼宁, 米彤茜, 张立强, 李春艳, 孙风丽, 奚亚军, 张超

中国农业科学. 2023, 56(6): 1019-1034. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.001

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (833KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】筛选源库评价指标，划分试验材料的源库类型，探究源库关系对小麦农艺、产量及品质性状的影响，为小麦源库代谢研究和遗传育种应用提供参考。【方法】以国内外190份小麦种质资源为试验材料，测定其源代谢、库代谢相关性状，利用主成分分析对小麦的源库代谢能力进行评价，根据综合得分对优异小麦材料进行筛选。以源活性综合得分、源大小（叶面积）、库活性综合得分、库数目（穗粒数）为指标进行层次聚类，根据聚类结果总结小麦材料的源库类型，分析不同区域小麦源库特征差异，比较不同源库类群间小麦的农艺性状、产量性状、品质性状的差异。【结果】通过主成分分析将6个与小麦源活性密切相关的指标转化为3个独立指标（光化学淬灭系数、最大光合潜力和叶绿素含量），将5个与库活性密切相关的指标转化为2个独立指标（最大灌浆速率和灌浆持续期），累计贡献率分别为82.80%和92.90%，筛选出源活性、源大小（叶面积）、库活性、库数目（穗粒数）排名前十的小麦品种。根据源库关系，将供试的190份小麦材料划分为三大类八小类：源足库乏型（源中库弱型、源强库中型）、源乏库足型（源中库强型、源弱库中型）和源库平衡型（受限于库活性的源弱库弱型、受限于源活性和穗粒数的源弱库弱型、源中库中型、源强库强型），其中，受限于源活性与穗粒数的源弱库弱型、源中库强型、源强库强型包含了大多数品种，占所有材料的76.84%。国内多数小麦品种源库关系相近，源活性、叶面积、穗粒数处在中等水平，库活性较高，长江中下游冬麦区品种库活性较低。不同类群间，株高、穗下节长、小穗数表现为源足库乏型>源库平衡型>源乏库足型，籽粒蛋白质干基、湿面筋干基、沉降值总体表现为源足库乏型>源库平衡型>源乏库足型，籽粒吸水率表现为库活性越强吸水率越高，单株产量在不同源库类群间表现不一，但在品种较多的三类中单株产量与源活性和穗粒数皆呈正相关。【结论】光化学淬灭系数、最大光合潜力、叶绿素含量可作为评价小麦源活性的主要指标，最大灌浆速率、灌浆持续期可作为评价小麦库活性的主要指标。在实际生产中可通过提高穗粒数和源活性的方式提高小麦产量，源的供应能力相对强于库的吸收能力将促进小麦株高、穗下节长、小穗数、蛋白质干基、湿面筋干基、沉降值的增加，较强的库活性有助于提高小麦籽粒的吸水率。

玉米ZmCCT10耐低氮功能研究

李懿璞, 童丽秀, 蔺雅楠, 苏治军, 包海柱, 王富贵, 刘剑, 屈佳伟, 胡树平, 孙继颖, 王志刚, 于晓芳, 徐明良, 高聚林

中国农业科学. 2023, 56(6): 1035-1044. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.002

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2363KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】土壤氮素缺乏影响玉米的产量和品质，是中国玉米生产面临的重大问题。ZmCCT10编码转录因子，具有一因多效性，ZmCCT10是调控玉米生长发育和响应非生物胁迫重要的调节因子。解析玉米耐低氮的分子机制、聚合抗性基因，为培育耐低氮和氮高效玉米品种奠定基础。【方法】通过比较ZmCCT10近等基因系在低氮胁迫和完全营养水培条件下与耐低氮胁迫相关的性状，分析低氮胁迫后ZmCCT10的表达模式，选择ZmCCT10在近等基因系表达量差异最大的部位与时间点，进行转录组测序。发掘玉米ZmCCT10响应耐低氮反应的特征，探究其参与耐低氮反应的分子机制。【结果】在低氮胁迫条件下，ZmCCT10近等基因系Y331-ΔTE和Y331的根长性状、生物量、氮素生理指标显著差异。其中，ZmCCT10不带有转座子插入的单倍型Y331-ΔTE的总根长、主胚根长、侧根长均显著长于Y331；根干重、地上部干重、氮积累量、硝酸还原酶活性也显著高于Y331。在低氮胁迫后，ZmCCT10在根部和叶片的表达量均显著高于对照处理，且近等基因系间的表达量也具有显著差异，根部和叶片的表达模式也不同。胁迫处理3 h后，ZmCCT10在根部的表达量达到峰值，而在叶片的表达量随胁迫处理时间的增加而持续升高，在胁迫处理后6 h达到峰值。选取0.04 mmol·L^-1低氮胁迫处理3 h的根部样品进行转录组测序，生物学重复间的相关系数达0.9以上。GO富集分析表明，低氮胁迫后，参与胺化物合成过程和细胞氮化物代谢过程的基因在近等基因系间的表达量差异显著。结合差异基因的表达量和表达模式，筛选ZmCCT10调控参与玉米耐低氮反应的候选基因。经qRT-PCR验证，转录组测序获得的与耐低氮相关的ZmMPK5、ZmNS2等基因在近等基因系胁迫前后的表达量差异显著。【结论】ZmCCT10是一个以转录调控的方式参与玉米耐低氮反应的候选基因。

水稻分蘖期干物质积累对大气CO₂浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制

贺江, 丁颖, 娄向弟, 姬东玲, 张向向, 王永慧, 张伟杨, 王志琴, 王伟露, 杨建昌

中国农业科学. 2023, 56(6): 1045-1060. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.003

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (944KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究不同类型水稻品种物质生产响应大气CO₂浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制。【方法】以产量和物质生产对CO₂浓度升高响应有明显差异的水稻品种两优培九（LY）和南粳9108（NJ）为材料，在人工气候室进行水培试验。分别设置对照CO₂浓度（A-CO₂，400 μmol·mol^-1）和CO₂浓度升高（E-CO₂，600 μmol·mol^-1）两个CO₂处理，高氮（HN，1.25 mmol·L^-1 NH₄NO₃）和低氮（LN，0.25 mmol·L^-1 NH₄NO₃）两个氮水平。分析CO₂浓度升高对不同水稻品种根系形态与生理活性、叶片和根系中细胞分裂素（CTKs）含量、氮素同化酶活性、叶片生理特性、光合参数以及干物质积累的影响差异。【结果】（1）E-CO₂显著增加了LY总冠根数、总根长（LN水平除外）、总根表面积和平均直径，提高其根系呼吸速率和维持较高的根系氧化力，而对NJ无显著影响或表现相反；（2）无论氮水平如何，E-CO₂显著提高了LY叶片和根系CTKs含量，但显著降低了HN水平下NJ根系中玉米素核苷（ZR）含量；（3）在LN水平下，E-CO₂显著提高了LY叶片GOGAT、GDH活性，显著降低了NJ叶片NR活性。在HN水平下，LY氮同化酶活性在E-CO₂条件下都表现为提高，NJ仅NR活性提高；（4）在LN水平下，E-CO₂使得LY和NJ净光合速率（P_n）分别提高了28.0%和29.4%。在HN水平下，两品种分别提高了41.0%和28.1%。LY光合响应大幅度提高归因于叶片最大羧化效率（V_c,max）、最大光合电子传递效率（J _max）、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）含量、叶绿素含量、叶片氮含量等显著提高；（5）E-CO₂显著增加了不同氮水平下LY单株叶面积，对NJ无显著影响；（6）E-CO₂显著增加了LY各器官及总生物量，且HN水平增幅明显大于LN水平。E-CO₂并未显著影响不同氮水平下NJ的总生物量，显著降低了HN水平下NJ地下部生物量（-16.7%）。【结论】无论在HN还是LN水平下，LY物质生产和生理特征对E-CO₂的响应幅度与NJ相比更高。生育前期LY较优的根系形态性状和根系活力、较高的CTKs含量、较强的氮素同化能力、较大的绿叶面积以及光合响应能力是其干物质生产对E-CO₂响应幅度较高的重要原因。

白粉病对小麦光合特性的影响及病害严重度的定量模拟

常春义, 曹元, Ghulam Mustafa, 刘红艳, 张羽, 汤亮, 刘兵, 朱艳, 姚霞, 曹卫星, 刘蕾蕾

中国农业科学. 2023, 56(6): 1061-1073. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.004

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1768KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确白粉病胁迫对小麦光合特性的影响规律，构建白粉病胁迫下小麦光合生产的模拟模型。【方法】以小麦为试验材料，分别于拔节期和孕穗期进行不同接种程度的小麦白粉病试验，明确白粉病对小麦光合特性的影响规律；在此基础上构建小麦白粉病严重度预测模型，量化白粉病对小麦的生理影响；基于单叶净光合速率（P_n）和叶面积指数（LAI），实现小麦白粉病严重度预测模型与作物生长模型（WheatGrow）的耦合。【结果】白粉病胁迫下，小麦单叶P_n和LAI均呈现下降趋势，与对照（CK）相比分别平均下降18.81%和23.41%，且与初始接种程度相比，发病时期对小麦P_n和LAI的影响更为严重；小麦白粉病田间病情发展具有明显的平缓期、指数爆发期和稳定期，总的来说各处理下小麦白粉病流行的时间动态变化特征符合Logistic函数，基于白粉病胁迫对小麦影响的拟合结果，构建小麦白粉病病害胁迫因子，用以反映白粉病对小麦生理指标影响的胁迫效应；基于WheatGrow模型的光合生产子模型，结合小麦白粉病病害胁迫因子，提出模拟白粉病对小麦叶片P_n和LAI效应的算法，并利用独立年份的数据资料对改进后的WheatGrow模型进行检验。【结论】耦合白粉病胁迫因子的WheatGrow模型对白粉病胁迫下小麦叶片P_n、LAI、地上部生物量和产量的预测精度均好于原模型，模拟精度较原模型分别提高了53.29%、43.61%、60.09%和67.57%，改进后的模型可为小麦白粉病严重度的预测与小麦产量损失的定量评估等提供数字化工具和技术支撑。

不同轮作模式下氮肥施用对油菜产量形成及养分利用的影响

李小勇, 黄威, 刘红菊, 李银水, 顾炽明, 代晶, 胡文诗, 杨璐, 廖星, 秦璐

中国农业科学. 2023, 56(6): 1074-1085. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.005

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (535KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究施氮量对不同轮作模式下油菜产量形成及养分利用的影响。【方法】以甘蓝型油菜品种‘中油杂19’为材料，在湖北黄冈进行大田裂区试验，设置两个轮作模式（稻油轮作，RO；豆油轮作，SO）为主区，4个施氮量（N0，0；N1，90 kg·hm^-2；N2，180 kg·hm^-2；N3，270 kg·hm^-2）为副区，测定产量构成、干物质积累、农艺性状、养分积累及籽粒品质等相关指标。【结果】（1）豆油轮作油菜籽粒产量显著高于稻油轮作，增加施氮量，不同轮作模式下油菜单株角果数、每角果粒数及千粒重均呈显著上升趋势，与N0相比，在N1、N2和N3处理下，稻油轮作油菜籽粒产量分别增长176.68%、436.49%和835.40%，豆油轮作油菜籽粒产量分别增长123.96%、344.46%和547.25%。豆油轮作较稻油轮作在N0、N1、N2和N3处理下大田籽粒产量分别增长62.09%、31.33%、71.79%和12.21%；（2）成熟期豆油轮作油菜根颈粗、株高、第一有效分枝高度和有效分枝数显著高于稻油轮作，且随施氮量增加不同轮作模式下各农艺性状指标显著增加；各生育期豆油轮作单株油菜根干重及地上部干重显著高于稻油轮作，但根冠比低于稻油轮作，且随施氮量增加，两种轮作模式下苗期后根冠比显著下降；（3）豆油轮作油菜根系、角果壳、茎秆、籽粒氮含量和氮积累量均高于稻油轮作，且随着施氮量增加各部位氮含量和氮积累量显著增加。豆油轮作籽粒氮素表观利用率高于稻油轮作，随施氮量的增加，稻油轮作下氮素表观利用率增加，而豆油轮作氮素表观利用率呈现先上升后下降趋势；（4）与稻油轮作模式相比，相同施氮量下豆油轮作油菜角果壳可溶性糖含量低，而游离氨基酸含量和游离氨基酸含量/可溶性糖含量比值高，随施氮量增加可溶性糖含量降低，游离氨基酸含量和游离氨基酸含量/可溶性糖含量比值增加。因此，豆油轮作油菜籽粒因脂肪酸合成底物受限，含油率低于稻油轮作模式，且随施氮量增加，籽粒含油率在各轮作模式下均显著下降。两年试验结果显示，在270 kg·hm^-2施氮量水平时，产油量在两个轮作模式下均达到最大，稻油轮作两年产油量分别为1 678.60和1 665.33 kg·hm^-2，豆油轮作两年产油量分别为1 684.03和1 687.10 kg·hm^-2，但豆油轮作在180和270 kg·hm^-2施氮量下产油量差异不显著。【结论】稻油轮作油菜氮肥施用可控制在270 kg·hm^-2左右，而豆油轮作氮肥施用可控制在180 kg·hm^-2左右，以保证较高氮肥利用效率，并获得较高产油量。

拟轮枝镰孢与玉米籽粒互作的差异基因筛选及代谢通路分析

渠清, 刘宁, 邹金鹏, 张雅璇, 贾慧, 孙蔓莉, 曹志艳, 董金皋

中国农业科学. 2023, 56(6): 1086-1101. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.006

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (5148KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）引起的玉米穗腐病是我国玉米产区发生严重的病害之一，论文旨在了解病原菌与玉米籽粒互作过程中的基因表达差异，为揭示病原菌的致病机制和玉米抗病机制提供依据。【方法】对拟轮枝镰孢侵染玉米籽粒0、4、12和72 h的样品进行转录组测序，之后采用生物信息学分析，分别以玉米和拟轮枝镰孢基因组为参考，以|log₂FC|≥1，P-adjust<0.05为阈值筛选互作过程中玉米和拟轮枝镰孢的差异表达基因，利用GO和KEGG对其进行功能注释及富集分析。Goatools软件分析植物-病原互作、MAPK途径和植物激素信号转导通路相关差异基因的表达变化，采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法对测序差异基因进行验证。【结果】在互作4、12和72 h后拟轮枝镰孢分别有140、400和1 945个基因上调表达，有9、302和1 784个基因下调表达；玉米分别有293、692 和1 426个基因上调表达，320、482和153个基因下调表达。GO和KEGG富集分析显示，侵染早期拟轮枝镰孢在细胞间隙生长，差异基因主要富集在RNA生物合成、细胞壁结构成分、脂肪酸生物合成、蛋白质代谢、碳水化合物代谢、生物过程和代谢过程等通路中。拟轮枝镰孢早期侵染触发了玉米活性氧（ROS）爆发，差异基因主要富集在对活性氧、过氧化氢的反应，几丁质酶、单加氧酶活性，木质素代谢过程等相关通路中。侵染后期拟轮枝镰孢继续在籽粒中定殖及扩展，差异基因主要富集在碳水化合物和细胞壁多糖分解代谢过程、跨膜转运、氧化还原酶活性等功能通路中。玉米主要通过苯丙素、木质素、类黄酮生物合成，MAPK 信号通路、植物-病原互作和植物激素信号转导等途径差异基因大量表达响应病原菌侵染。随机选取6个玉米和6个拟轮枝镰孢的差异表达基因进行qRT-PCR分析，基因表达规律与转录组测序结果一致，证实了RNA-seq的准确性。【结论】在病原菌侵染早期，拟轮枝镰孢在细胞间隙生长，触发玉米活性氧爆发，相关通路差异基因表达；侵染中后期，病原菌以淀粉为营养素，继续在籽粒中定殖及扩展，玉米通过苯丙素、木质素及几丁质酶的生物合成等方面的相关基因表达响应拟轮枝镰孢侵染，同时植物-病原互作、MAPK途径和激素信号转导等途径参与抗拟轮枝镰孢侵染。

渭北旱塬苹果病虫害全程生物防控技术应用效果评价

孙政, 赖忠晓, 赵晓敏, 江志利, 陈光友, 马志卿

中国农业科学. 2023, 56(6): 1102-1112. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.007

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (555KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】制约我国苹果产业绿色发展的关键问题之一在于对其病虫害绿色防控技术较为欠缺。本研究对已构建的渭北旱塬苹果病虫害全程生物防控技术的应用效果进行综合评价，为该技术体系的推广提供依据。【方法】2019与2020年连续两年在西北农林科技大学旱塬生态农业科技试验示范站（渭南市澄城县）的苹果园，设置生物防控处理区和常规防控处理区，分别采用病虫害全程生物防控技术（自每年3月起至11月底，根据病虫害发生情况，全部采用生物农药处理）和当地现行的以化学农药为主的防治技术，测定苹果的产量、品质并调查果园天敌昆虫发生动态，并由第三方机构检测苹果叶片、果实及果园土壤中的农药残留。【结果】采用全程生物防控技术果园2019与2020年的苹果产量分别为51 585和53 639 kg·hm^-2，与常规防控果园并无显著差异；全程生物防控果园苹果的果型、硬度与可食率等一般物理性状与常规防控果园无显著差异，但其单果质量优于常规防控果园产出的苹果，两年分别达到了342.89和377.89 g；2019年，全程生物防控果园苹果可溶性固形物、pH、Vc含量及可溶性糖含量均显著高于常规防控果园苹果，而可滴定酸含量显著低于常规防控果园苹果，各项指标分别为17.06%、4.69、9.23 mg/100 g、16.60%和0.26%，两年的结果表现出相似性和一致性；两年间全程生物防控果园的苹果果实、苹果叶片和土壤中均未发现农药残留，而在常规防控果园中检测到戊唑醇、高效氯氟氰菊酯、毒死蜱等多种化学农药残留；此外全程生物防控果园天敌昆虫数量显著高于常规防控果园天敌昆虫数量。以七星瓢虫为例，在2019年5月24日，全程生物防控果园七星瓢虫为1.5头/梢，而常规防控果园仅0.5头/梢。且全程生物防控果园天敌昆虫种群存在时间比常规防控果园长。2019年5月3日至7月12日，全程生物防控果园七星瓢虫持续出现71 d，而常规防控果园仅出现50 d。【结论】采用全程生物防控技术果园的苹果产量与常规防控果园并无显著差异，但苹果品质更好，无农药残留，且天敌昆虫（七星瓢虫、异色瓢虫和草蛉）数量更多。该技术体系表现出良好的经济、环境和生态效益，且果品质量达到食品安全的要求，可为有机苹果生产提供技术参考，具有进一步推广应用价值。

不同磷肥对砂姜黑土和红壤磷库转化及冬小麦磷素吸收利用的影响

王箫璇, 张敏, 张鑫尧, 魏鹏, 柴如山, 张朝春, 张亮亮, 罗来超, 郜红建

中国农业科学. 2023, 56(6): 1113-1126. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.008

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (597KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究不同磷肥对土壤磷素形态转化及小麦磷素吸收利用效率的影响，为土壤-磷肥-作物体系磷肥精准匹配及高效利用提供理论依据。【方法】在砂姜黑土和红壤上设置不施磷（CK）、施用过磷酸钙（SSP）、钙镁磷肥（FMP）、磷酸二铵（DAP）、重过磷酸钙（TSP）和聚磷酸铵（APP）6个处理，研究小麦拔节期和开花期根际与非根际土壤中磷库转化特征及其与植株体内磷素累积利用的关系。【结果】砂姜黑土施用磷肥后土壤有效磷含量提高194%—662%，不同磷肥处理小麦根际土壤中有效磷含量为APP>TSP>DAP>FMP>SSP>CK处理。施用磷肥显著提升了小麦拔节期和开花期砂姜黑土中H₂O-P和NaHCO₃-Pi含量，降低Residual-P含量，其中H₂O-P和NaHCO₃-Pi含量与土壤有效磷含量呈显著正相关，TSP和APP处理在小麦拔节期对NaHCO₃-Pi含量提升幅度最大，分别较不施磷提升了41.0和36.0 mg·kg^-1。红壤施用磷肥后根际土壤有效磷含量提高84%—791%，其中DAP和TSP处理的土壤有效磷含量显著高于其他磷肥处理，红壤中根际土壤NaHCO₃-Pi和NaOH-Pi含量与土壤有效磷含量呈显著正相关，施用磷肥后红壤中NaHCO₃-Pi和NaOH-Pi含量分别提高275.2%—848.3%和26.9%—58.3%，其中DAP和TSP处理提升效果最为显著。砂姜黑土和红壤上小麦植株磷素累积量与土壤有效磷含量在小麦拔节期均呈现显著正相关关系，砂姜黑土和红壤小麦植株磷素累积量与土壤有效磷含量在小麦拔节期均呈现显著正相关关系，根际土壤有效磷含量每提高1 mg·kg^-1，小麦植株磷素累积量分别提高0.87和0.37 mg/pot。砂姜黑土施用不同磷肥均可显著提高植株磷素累积量，较不施磷提高15.4%—50.9%，其中APP和TSP处理使小麦植株磷素累积量及磷素利用效率较其他磷肥处理显著提高。红壤中施用不同磷肥使磷素累积量和产量分别较不施磷提高123.7%—643.9%和75.5%—337.2%，其中TSP处理的小麦产量、植株磷素累积量和磷素吸收效率较其他磷肥处理均显著提高。【结论】砂姜黑土施用重过磷酸钙和聚磷酸铵显著提高土壤H₂O-P和NaHCO₃-Pi含量，红壤施用重过磷酸钙和磷酸二铵可显著提高土壤NaHCO₃-Pi和NaOH-Pi含量。因此，从提高磷肥利用效率角度考虑，两种土壤均适合施用重过磷酸钙，种植小麦时，砂姜黑土还可推荐施用聚磷酸铵，红壤可选用磷酸二铵。

典型区域秸秆和有机肥混土填埋后的腐解特征

李德近, 马想, 孙悦, 徐明岗, 段英华

中国农业科学. 2023, 56(6): 1127-1138. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.009

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (600KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】秸秆和有机肥是我国农田主要有机物料来源，翻压旋耕是其主要的还田方式，明确其在我国典型农田土壤中的腐解过程特征和驱动因素，可为更好利用秸秆资源与合理施用有机肥提供科学依据。【方法】在我国典型黑土、潮土和红壤上开展大田有机物料混土填埋试验。设置4种处理：小麦秸秆混土（WS+soil）、玉米秸秆混土（MS+soil）、猪粪混土（PM+soil）和牛粪混土（CM+soil），按土重﹕物料碳=100﹕4.5，称取物料土壤混合物200 g装于尼龙袋填埋于土壤中，填埋后1年内采样6次，之后2—2.5年采样一次，满3年采样一次，共8次采样。分析各混土有机物料的腐解差异，采用双指数方程明确易分解有机碳库和难分解有机碳库比例和腐解速率，阐明各土壤中有机物料的快速腐解速率、慢速腐解速率及积温转折点，并用随机森林模型来量化物料组成和环境因素分别对腐解速率的相对贡献。【结果】秸秆混土的腐殖化系数为22%—43%，有机肥混土的为45%—58%。有机肥混土腐解较秸秆慢，区域间差异不大，从北往南有机物料腐解加快，且秸秆腐解较有机肥快。秸秆的易分解有机碳库比例（70%—87%）高于有机肥的易分解有机碳库比例（57%—83%），且秸秆易分解碳库的腐解速率k₁为（1.0%·a^-1—4.9%·a^-1），高于有机肥的k₁（0.7%·a^-1—1.1%·a^-1）。秸秆在3种土壤上的积温转折点差别不大，积温转折点约为3 700℃，在此积温之前为快速腐解，之后为慢速腐解阶段。而有机肥的快速腐解和慢速腐解积温转折点差异从北往南逐渐增大，且有机肥的积温转折点为秸秆的2—5倍。土壤积温和土壤有机碳含量均是混土秸秆和有机肥腐解的主要驱动因素，对其腐解率贡献了约17%和13%。另外，对混土秸秆腐解的最主要驱动因素为土壤碳氮比，而对混土有机肥来说是时间因素。【结论】秸秆较有机肥腐解快，秸秆的易分解有机碳库比例高和腐解速率快是造成其腐解快的主要原因之一。对于秸秆来说碳氮比是影响其腐解的主要因素，对于有机肥来说则是时间，因此秸秆还田应多考虑土壤和物料自身碳氮比，对于有机肥则应充分考虑其长期效应。

基于转录组分析油菜素内酯对高温胁迫下酿酒葡萄花色苷合成及果实品质的调控机制

汪月宁, 代红军, 贺琰, 魏强, 郭学良, 刘妍, 殷梦婷, 王振平

中国农业科学. 2023, 56(6): 1139-1153. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.010

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (3317KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】分析高温胁迫下参与油菜素内酯调控葡萄花色苷及果实品质合成的相关基因，探讨油菜素内酯调控果实花色苷及品质合成的机制。【方法】以酿酒葡萄‘赤霞珠’为试材，转色前一周利用红外辐射器模拟高温环境，并全树喷施0.6 mg∙L^-1的2,4-表油菜素内酯（2,4-Epibrassinolide，EBR），测定花色苷、总糖及相关品质指标，选择转色中期（花后70 d）的果实进行转录组测序，从分子水平阐述EBR对高温胁迫下花色苷合成的影响。【结果】从转色开始，各处理花色苷含量逐渐升高；成熟时，高温组（HT）花色苷总量显著低于对照组（CK），高温油菜素内酯组（HTE）花色苷含量高于HT组。总糖、还原糖、蔗糖变化规律与花色苷相似，HT组含量均在成熟期时低于CK组，成熟期各种糖含量为CK组>HTE组>HT组。分析3种处理下‘赤霞珠’果实基因水平的差异，通过GO和KEGG富集发现了14个与蔗糖和淀粉代谢途经相关的差异基因，其中HT和HTE处理显著上调了10个基因，显著下调了4个基因；苯丙氨酸代谢途径有11个差异基因，其中有7个参与花色苷合成的基因在HT处理中上调，有4个参与木质素合成的基因在HT处理下表达量显著上调，说明高温可能促进了木质素合成，从而降低了花色苷的积累量；内源激素信号转导途径的差异表达基因11个，其中ABA信号转导受体基因PP2C及激酶SnRK2的表达量在高温胁迫下显著提高，其可能与EBR共同参与调控高温胁迫下葡萄花色苷的合成。对部分差异基因的表达模式进行实时荧光定量（qRT-PCR）验证，证实了转录组数据的准确性。【结论】EBR通过改变糖代谢、花色苷合成及内源激素信号转导过程中相关基因的表达模式，缓解了高温胁迫对葡萄花色苷积累的抑制作用，提高了果实品质。

采后外源脱落酸处理对雾培微型马铃薯周皮木栓化的影响及其机理

张志鹏, 谭芸秀, 李宝军, 李永才, 毕阳, 李守强, 王小晶, 张宇, 胡丹

中国农业科学. 2023, 56(6): 1154-1167. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.011

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2150KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究采后外源脱落酸处理对雾培微型马铃薯周皮木栓化的效果，并进一步探讨其促进木栓化的机理。【方法】以‘通薯1号’雾培马铃薯原原种为试材，在无损伤的条件下，用外源脱落酸（ABA）浸泡10 min，于15℃（RH 86%-88%）黑暗环境中预贮。测定贮藏期间块茎的失重率，观察块茎周皮细胞中软木脂和木质素的积累，分析块茎周皮组织苯丙烷和活性氧代谢的变化。【结果】采后25 mg∙L^-1 ABA处理后15℃预贮能显著降低雾培微型马铃薯块茎的失重率，加速块茎周皮组织处软木脂和木质素的积累。ABA处理后块茎组织中苯丙代谢关键酶活性显著提高，总酚、类黄酮和木质素含量增加，在贮藏21 d时，处理块茎的苯丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonia-lyase,PAL）、4-香豆酸辅酶A连接酶（4-coumarate coenzyme A ligase，4CL）、肉桂酸-4-羟化酶（cinnamic acid 4-hydroxylase，C4H）和肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase，CAD）活性分别较对照提高了79.02%、3.21%、12.99%和11.54%；同时，ABA处理降低了雾培微型马铃薯块茎贮藏期间周皮组织处的细胞膜透率和丙二醛（MDA）含量，提高了$\mathrm{O}_2^{\bar{.}}$和H₂O₂的含量及还原型辅酶Ⅱ（NADPH oxidase，NOX）、超氧化物歧化酶（super oxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase）、过氧化物酶（peroxidase）活性。贮藏21 d时，处理块茎NADPH氧化酶、SOD、CAT和POD的活性分别较对照提高了47.33%、8.61%、27.27%和14.50%。另外，ABA处理还激活了抗氧化体系AsA-GSH循环，有效维持了胞内的氧化还原平衡。【结论】采后ABA处理可通过激活块茎周皮组织处苯丙烷和活性氧代谢促进块茎周皮组织处软木脂积累，加速雾培微型马铃薯块茎采后周皮木栓化进程。

酿酒酵母多糖对葡萄酒果香酯类物质水解呈香的表观基质效应

孔彩琳, 许引虎, 黄杰, 冯林, 严忻怡, 陶永胜

中国农业科学. 2023, 56(6): 1168-1176. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.012

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (722KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究酿酒酵母多糖对葡萄酒果香酯类物质水解呈香的表观基质效应，探究酿酒酵母多糖在稳定产品果香、延长货架期方面的应用潜力。【方法】以酿酒酵母为材料，利用热水浸提法、碱法提取得到酵母多糖，并通过紫外分光光度计、气相色谱以及高效液相色谱解析酿酒酵母多糖的基本组分。配置含有果香酯类物质常规浓度的模拟葡萄酒溶液，并作酵母多糖处理，多糖浓度在0—2.0 g·L^-1范围作梯度设置。酵母多糖对果香酯类物质挥发性的影响采用静态顶空方法分析，随后不同处理模拟酒在4℃下贮藏6个月，定期取样监测果香酯类物质的含量变化。最后通过感官分析评价6个月后不同处理模拟酒的香气特征。【结果】通过仪器分析得到酿酒酵母多糖总多糖含量占比为（72.61±3.29）%，蛋白质含量占比为（11.20±0.02）%，其主要单糖组成为甘露糖和葡萄糖，二者的摩尔比1.790:1；该多糖的高分子量组分为18、163和21 819 kD，低分子量组分为576 Da。静态顶空分析方法表明，多糖处理可以降低模拟酒中乙酸酯的挥发性，以0.8 g·L^-1的多糖处理效果最好；而多糖处理可以提高模拟酒中乙醇酯的挥发性。定期采样数据结果发现，在模拟葡萄酒贮藏6个月期间，乙醇酯的水解速率显著高于乙酸酯；相比于对照组，0.4—0.8 g·L^-1多糖处理可以分别将乙酸酯和乙醇酯的水解率降低10%—40%和3.7%—26.7%。感官分析结果显示，在贮藏6个月后，多糖处理的模拟酒中温带酸果、温带甜果、蜜饯类和花香香气特征值会显著高于对照组。【结论】经模拟体系研究得出，在葡萄酒贮藏期间添加0.4—0.8 g.L^-1酿酒酵母多糖可以减缓果香酯类物质的水解，稳定葡萄酒的果香，对延长产品货架期有潜在的应用价值。

里岔黑猪和巴里杂交猪母猪100kg体重日龄校正方法的比较

崔登帅, 熊三亚, 郑浩, 李龙云, 余乃标, 黄智勇, 肖石军, 郭源梅

中国农业科学. 2023, 56(6): 1177-1188. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.013

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2417KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】比较3种达100 kg体重日龄（D_100kg）的校正系数CF的校正效果，为种猪场根据自身实际情况选择合适的D_100kg校正系数CF提供参考。【方法】以里岔黑猪群体及其与巴克夏杂交1代（巴里1代）和2代（巴里2代）共1 344头猪只为研究对象，利用其生长肥育期体重和日龄的数据，以始测体重≥25 kg、终测体重在80—125 kg、过始测点和终测点直线的斜率在群体平均斜率±2个标准差之内等标准进行质控，然后按照下面描述的三种方法估计里岔黑猪、巴里1代、巴里2代以及它们混合群体达100 kg校正系数CF，并评估它们的校正效果。一是回归校正系数（CF_reg）：利用测定期间个体i的体重和日龄数据，拟合体重对日龄的一元回归方程，把其斜率记b₁_i；然后利用它终测点和原点（日龄和体重均为0）作一条直线，把其斜率记为b₂_i；b₁_i/b₂_i的平均数就是CF_reg。二是两点校正系数（CF_2point）：利用个体i初测点和终测点作一条直线，得到斜率b₁_i，斜率b₂_i及CF_2point计算方法与CF_reg计算方法相同。三是单点校正系数（CF_1point）：拟合所有个体的终测体重对终测日龄的一元回归方程，得到斜率b₁；第二条直线斜率与CF_reg相同；b₁ / b₂_i的平均数就是CF_1point。分别将CF_reg、CF_2point和CF_1point代入校正公式，计算出相应的D_100kg._CF_.reg、D_100kg.2point和D_100kg.1point。根据前面拟合的日龄对体重的一元回归，计算个体达100kg的回归日龄（D_100kg.reg），并计算它与其他D_100kg的相关系数和离差。根据相关系数和离差的大小，评估3种方法的优劣。为比较3种校正系数的群体适用性，用某个群体的CF去校正其他3个群体的D_100kg，并根据其校正日龄与该群体D_100kg.reg相关系数的高低来评估其群体适用性的优劣。通过分析终测体重和校正误差之间的关系，探究终测体重对D_100kg的影响。考虑单点校正误差与终测体重之间存在很强的线性关系，利用终测体重对D_100kg.1point进行二次校正，以提高单点校正的准确性。【结果】质控后共1 181头母猪用于后续分析。在同一群体中，CF_reg和CF_2point的值相近，它们极显著大于CF_1point。D_100kg._CF_.reg和D_100kg.2point与D_100kg.reg很接近，相关系数均大于0.98，说明这两种方法的校正效果很好。D_100kg.1point与D_100kg.reg的差异较大，相关系数仅为0.89，校正效果较差。CF_reg和CF_2point的群体适应性很好，均可用于其他群体D_100kg的校正。CF_1point的群体适应性较差，不宜用于其他群体D_100kg的校正。4个群体中，终测体重离目标体重（100 kg）越远，D_100kg._CF_.reg校正误差越大，D_100kg.2point校正误差没有明显的变化。D_100kg.1point的误差与终测体重均存在极显著的负相关，r分别为-0.9812、-0.9627、-0.9786和-0.9352。经过二次校正后，CF_1point校正效果有显著提升，但与CF_reg校正效果仍有较大差距，优先选择CF_reg。【结论】CF_reg和CF_2point的校正效果和群体适应性都很好，可用于生产实践。单点校正系数（CF_1point）的校正效果不理想，不宜用于生产实践。在校正D_100kg时，可以根据猪只的数据量，采用合适的方法，以提高估计准确性，降低估计误差。

牦牛早期胚胎核旁斑点形成及对后续发育的影响

潘阳阳, 王靖雷, 王萌, 王立斌, 张倩, 陈睿, 张甜甜, 崔燕, 徐庚全, 樊江峰, 余四九

中国农业科学. 2023, 56(6): 1189-1203. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.014

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (4709KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确牦牛早期胚胎发育过程中核旁斑点形成的关键时期，确定其参与形成长链非编码RNA（Long non-coding RNA，LncRNAs），探索核旁斑点形成对后续胚胎发育能力的影响及调控机制。【方法】体外受精生产牦牛胚胎，DAPI染色标记结合核旁斑点结构蛋白1（paraspeckle Protein 1，PSPC1）mRNA实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR，qRT-PCR）检测确定牦牛早期胚胎发育核旁斑点形成关键时期，免疫荧光技术验证胚胎PSPC1蛋白表达水平；qRT-PCR检测核旁斑点形成相关LncRNAs核旁斑点组装转录因子1（encoding nuclear paraspeckle assembly transcript 1，NEAT1）、共激活因子相关的精氨酸甲基转移酶1（coactivator associated arginine methyltransferase 1，CARM1）及54 kD核结合蛋白（non-POU domain containing octamer-binding protein，p54nrb）mRNA在各时期胚胎中表达水平；RNA干扰技术抑制合子PSPC1 mRNA水平，比较后续各阶段胚胎发育率，通过分析囊胚细胞总数、滋养层细胞数（trophoblast cells，TE）、内细胞团数（inner cell mass，ICM）评估囊胚质量；检测对照组和PSPC1 mRNA干扰组囊胚中B-细胞淋巴瘤/白血病-2原癌基因（B-celllymphoma/leukemia-2，Bcl-2）和B细胞淋巴瘤/白血病基因伴随蛋白x（B-cell lymphoma/leukemia associatedx protein，Bax）表达水平。【结果】（1）在不同发育阶段胚胎细胞的细胞核均可观察到核旁斑点，但2-细胞和4-细胞时期胚胎细胞核中核旁斑点更为清晰，2-细胞至桑椹胚阶段PSPC1 mRNA呈现高水平表达，其中4-细胞到桑椹胚阶段PSPC1 mRNA水平最高，PSPC1蛋白荧光强度在此阶段最强。（2）NEAT1、CARM1及p54nrb mRNA均在2-细胞到桑椹胚阶段呈现高水平表达，其中NEAT1和p54nrb在4细胞时期水平最高，CARM1在2-细胞到桑椹胚3个阶段表达水平差异不显著（P>0.05）。（3）PSPC1 mRNA干扰组桑椹胚与囊胚发育率均显著降低，且桑椹胚发育率降低幅度高于囊胚，PSPC1 mRNA干扰组囊胚细胞总数显著低于对照组，其中以ICM细胞数降低为主，TE细胞数在两组之间差异不显著。（4）PSPC1 mRNA干扰处理组囊胚中促细胞凋亡因子Bax mRNA和蛋白均显著增加，抑凋亡相关因子Bcl-2 mRNA和蛋白降低，且囊胚中内细胞团发生裂解。【结论】牦牛早期胚胎发育核旁斑点形成的关键时期为2-细胞至桑椹胚阶段，其中主要集中在4-细胞时期，且PSPC1、NEAT1、CRAM1、p54nrb在核旁斑点形成时期呈高水平表达。干扰牦牛合子PSPC1 mRNA导致后续胚胎发育能力降低，并通过诱导ICM凋亡降低囊胚质量，影响囊胚中细胞命运决定。

内蒙古地区羊源副结核分枝杆菌的分离与基因分型

赵维宏, 韩文雄, 杨波, 孟维康, 柴海亮, 马懿敏, 张占胜, 王利峰, 王艳, 王明圆, 张姗, 丁玉林, 王金玲, 吉林台, 王凤龙, 赵丽, 刘永宏

中国农业科学. 2023, 56(6): 1204-1214. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.06.015

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1318KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】副结核病被世界动物卫生组织（OIE）列入必须报告的《OIE疫病、感染及侵染名录》，我国将其列为二类动物疫病，引起多种反刍动物慢性、增生性肠炎，感染动物通过肠道间歇性排菌而成为养殖场的持续传染源，给养殖业带来了巨大经济损失。其病原体副结核分枝杆菌（MAP）属于胞内寄生的革兰氏阳性菌，为三类动物病原微生物，包括S型（羊型，细分为Ⅰ型、Ⅲ型和骆驼型）和C型（牛型、Ⅱ型，包括B型（野牛型））。有研究表明，各亚型MAP无宿主特异性，但具有地域性，内蒙古作为国内该病的首发地区，获得并准确鉴定内蒙古地区MAP菌株亚型及基因特征，对副结核病的预防控制意义重大。【方法】对内蒙古地区来源的28份MAP阳性的羊源病料进行MAP分离培养，菌落Ziehl-Neelsen染色，染色阳性菌扩繁，提取扩繁菌液基因组DNA，进行IS900基因、IS1311基因和DMC基因扩增、测序和序列分析，同时IS1311基因PCR产物进行Hinf I和Mse I双酶切鉴定。【结果】28份样品经过7—12周培养，共有9支培养基长出菌落，菌落半透明乳白色、表面光滑。挑取单菌落进行抗酸染色，在显微镜下观察到呈不规则（单个或分枝状）、红染的细短杆菌，符合分枝杆菌的形态学特征及抗酸染色特性。9株分离菌IS900、IS1311和DMC基因PCR扩增产物均与目的基因片段预期大小一致。确定了本研究9株分离株均为MAP菌株，分别命名为MAP-NM1至MAP-NM9。DMC基因扩增产物大小为310bp，符合Ⅱ型MAP特征；IS1311基因扩增产物经Hinf Ⅰ和Mse Ⅰ双酶切，本研究9株MAP均得到4条目的条带，与Ⅱ型MAP一致；IS1311基因测序结果与S型、C型、印度野牛型和美国野牛型MAP代表株对照分析显示，9株MAP IS1311基因片段的64、65、68、223、236、422、527、628位碱基位点符合C型和B型MAP特征；IS900基因测序结果序列分析显示，9株MAP IS900基因片段第169位及第216位碱基分别为C（胞嘧啶）和A（腺嘌呤），符合Ⅱ型和Ⅲ型MAP特征；17株来自GenBank数据库的MAP IS900基因参考序列与本研究9株分离株IS900基因系统进化树显示，本研究9株MAP均划分于Ⅱ型MAP分支；3个基因测序结果进行Blast在线分析，与本研究所得分离株同源性最高的参考序列均为Ⅱ型MAP，且同源性均高于98%。综上所述，本研究9株MAP分离株均为Ⅱ型MAP。【结论】首次分离得到内蒙古地区羊源Ⅱ型MAP菌株。

当期目录