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2023年 第56卷 第13期 刊出日期：2023-07-01

  

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2023年第56卷第13期中英文目录

中国农业科学. 2023, 56(13):  0-0. 

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

小麦类黄酮的遗传基础与功能性小麦育种应用

陈杰, 陈伟

中国农业科学. 2023, 56(13):  2431-2442.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.001

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随着人们生活水平的提高，对食物的要求逐渐由“吃饱”向“吃好”以及“吃入营养”“吃出健康”等方向转变。小麦是我国以及世界最重要的粮食作物之一，育种家们认为小麦育种也要从“产量育种”向“品质育种”转变，即产量基本不变的前提下使得小麦籽粒具有特定有益人体健康的“功能性”成分，这些成分一般是小分子代谢物。与之相对应，还进一步提出了“功能性小麦品种”的概念。黄酮类代谢物是目前受到广泛关注的一类物质，由于它能够影响植株表型以及人类健康，该类物质含量也是“功能性小麦”育种的范畴之一。为了更好地促进“功能性小麦”育种，需要使用多种手段解析影响特定“功能性”代谢物含量的分子机理和遗传基础。代谢组学手段与遗传学设计相结合能够高效鉴定影响代谢物含量的基因，然而由于小麦参考基因组信息公布较晚，小麦中这类研究进展相对滞后，导致对于代谢物的遗传基础揭示不足，从而限制其在“功能性小麦”育种中的应用。本文以黄酮类物质为例，概述了解析这类代谢物遗传基础的研究进展，相关研究结果将为以提高黄酮类物质含量为主要目标的“功能性小麦”育种提供分子资源和理论基础，以及为研究其他“功能性”代谢物提供借鉴。与此同时，还初步构想了在相关基础研究积累不足的前提下直接使用代谢组学手段辅助育种的方式，有望在获得育种中间材料的同时“顺便”解析关键遗传因子或者候选基因，从而有效推动“功能性小麦”育种。

抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5转化体特异性定量PCR检测方法的建立及其标准化

李允静, 肖芳, 武玉花, 李俊, 高鸿飞, 翟杉杉, 梁晋刚, 吴刚

中国农业科学. 2023, 56(13):  2443-2460.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.002

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【目的】抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5已获得中国进口加工原料安全证书，建立一种特异、准确、灵敏的抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5转化体特异性实时荧光定量PCR（qPCR）检测方法，为抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5在中国的安全监管提供精准测量技术。【方法】首先利用Beacon designer 8.0软件对抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5转化体5′端旁侧序列设计18对引物探针，结合1对罗萨里奥农业生物技术学院公司提供的引物探针，随后采用qPCR技术对引物探针进行特异性筛选，遴选出1对候选引物探针；设置实时荧光定量PCR的引物/探针浓度梯度，优化qPCR方法的反应体系；设置不同类型的特异性测试样品测试方法的特异性；以纯合抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5基因组DNA作为标准样品，梯度稀释成标准溶液模板，绘制标准曲线，考察qPCR方法的线性动态范围，配置拷贝数比值为5%、1%和0.1%的测试样品，评价定量方法的准确性；配置拷贝数比值为0.05%和0.025%的样品，测试方法的检出限；拷贝数比值为0.1%的样品经16次定量测试，确定方法的定量限；最终确定抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5转化体特异性实时荧光定量PCR检测方法的关键技术参数。8家有资质单位对该定量PCR方法的特异性、检出限、定量限、准确性等进行验证，采用柯克伦法和格拉布斯法评估qPCR方法的重复性和再现性，利用线性最小二乘法对准确性样品测试结果的测量不确定度进行预评定。【结果】通过特异性筛查确定RBORD-F1/RBORD-R1/RBORD-P1引物探针为候选组合，建立了抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5转化体特异性qPCR方法，扩增片段为138 bp，优化的反应体系引物终浓度为0.4 μmol·L^-1、探针终浓度为0.2 μmol·L^-1；IND-ØØ41Ø-5和Lectin标准曲线的线性动力学范围为33—83 190 copies的基因组DNA，该方法可准确定量5%、1%和0.1%含量的IND-ØØ41Ø-5测试样品，偏差和相对标准偏差（RSD）均小于25%；确定检出限为0.05%、定量限为0.1%。8家实验室间联合验证该方法稳定性好、特异性强，检出限为0.05%，定量限为0.1%，且具备良好的实验室间重复性和再现性，经测量不确定度预评定后，获得5份抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5测试样品的测量结果分别为（0.10±0.02）%、（0.53±0.09）%、（1.05±0.18）%、（2.05±0.34）%和（5.18±0.87）%，结果准确可靠。【结论】成功建立了抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5转化体特异性实时荧光定量PCR检测方法，能够实现抗逆大豆IND-ØØ41Ø-5转化体成分的精准定量检测。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

绿洲灌区宽幅匀播和传统条播春小麦产量对水氮减量的适应性研究

陈桂平, 程辉, 范虹, 樊志龙, 胡发龙, 殷文

中国农业科学. 2023, 56(13):  2461-2473.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.003

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【目的】针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、春小麦生产化肥投入量大等问题，研究不同种植方式下水氮减投对春小麦地上干物质积累及产量形成的影响，为试区春小麦节水节肥高效生产提供理论和实践依据。【方法】2016—2018年，在宽幅匀播（W）和传统条播（C）2种种植方式下，设2个灌水梯度为传统灌水（I2，2 400 m³·hm^-2）、减量灌水20%（I1，1 920 m³·hm^-2）和3个施氮梯度为传统施氮（N3，225 kg·hm^-2）、减施氮肥20%（N2，180 kg·hm^-2）、减施氮肥40%（N1，135 kg·hm^-2），研究宽幅匀播和传统条播下春小麦产量对水氮减量的适应性。【结果】宽幅匀播较传统条播增大了春小麦地上干物质最大增长速率（V_max）、干物质平均增长速率（V_mean）和抽穗期之后地上干物质积累速率，延迟了地上干物质最大增长速度出现的时间（T_m）。宽幅匀播种植方式下减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理春小麦V_max和V_mean分别提高13.0%—23.4%和11.0%—16.9%，T_m延迟3.3—3.7 d，宽幅匀播可有效调控春小麦生长发育动态。宽幅匀播较传统条播春小麦籽粒与生物产量分别增加11.0%—17.3%与4.3%—9.6%，收获指数提高6.3%—6.9%。与传统条播传统灌水与施氮处理相比，宽幅匀播减水减氮20%增加春小麦籽粒与生物产量分别为16.0%—22.5%与5.6%—13.2%，提高收获指数8.2%—10.9%，宽幅匀播种植方式下减水减氮20%与减水20%传统施氮春小麦产量与收获指数差异不显著。宽幅匀播减水减氮20%春小麦增产主要归因于穗粒数及千粒重的协同提升，较传统条播传统灌水与施氮处理依次提高3.9%—7.1%与18.4%—22.7%，以千粒重的提高幅度较大。通径分析表明，宽幅匀播减水减氮20%主要通过提高收获指数、增大千粒重进而提高籽粒产量。【结论】宽幅匀播可实现春小麦生产的水氮同步减量20%，是绿洲灌区春小麦水氮节约稳产高产的可行措施。

协同多源国产高分影像和面向对象方法的南方农作物遥感识别

王佳玥, 蔡志文, 王文静, 魏浩东, 王聪, 李泽萱, 李秀妮, 胡琼

中国农业科学. 2023, 56(13):  2474-2490.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.004

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【目的】中国南方地区云雨频繁且农业景观破碎，是我国农作物遥感监测最具挑战的区域之一。我国自主研发的高分系列卫星具有高时空分辨率和高质量成像的特点。本研究挖掘多源高分系列卫星的时间和空间双重优势，实现多云雨及景观异质区作物精细化识别。【方法】基于国产高空间分辨率高分二号（GF-2）影像表征农田空间几何特征，协同中空间分辨率高分一号（GF-1）和高分六号（GF-6）加密影像观测时间序列，充分表征农作物光谱季相节律。通过构建光谱-时相-空间三维分类特征，基于随机森林进行农作物分类并计算不同特征的重要性。同时，设置不同影像组合和不同分类单元下的多种分类场景，进一步分析不同高分数据协同利用在农作物识别上的表现差异。【结果】基于GF-1、GF-2和GF-6影像和面向对象的农作物分类在湖北省潜江市研究区的总体精度为95.49%，Kappa系数为0.94；在枣阳市的总体精度为93.78%，Kappa系数为0.92。协同GF-2和GF-6进行农作物分类精度优于协同GF-2和GF-1。此外，基于GF-2进行面向对象的农作物分类效果优于面向像元，其中潜江总体精度提升了1.4%，枣阳提升了1.32%。相比GF-1和GF-2对应的光谱和空间特征，GF-6光谱波段对农作物遥感识别的贡献度最大，累计重要性得分占全部光谱波段的82%（潜江）、77%（枣阳）。其中GF-6新增的红边Ⅰ波段（B5）、红边Ⅱ波段（B6）、紫波段（B7）和黄波段（B8）4个光谱波段对作物识别的贡献度分别为47%（潜江）和33%（枣阳）。【结论】协同发挥不同国产高分数据各自光谱-时间-空间优势，不仅缓解了农业景观破碎导致的“混合像元”问题，同时一定程度上降低了多云多雨气候对农作物识别影响的不确定性，为我国南方地区农作物精准识别提供了巨大潜能。

植物保护

稻纵卷叶螟转录因子CncC对杆状病毒CnmeGV感染的响应及功能

张楠, 韩光杰, 刘琴, 李传明, 祁建杭, 陆玉荣, 夏杨, 徐健

中国农业科学. 2023, 56(13):  2491-2503.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.005

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【目的】研究稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）转录因子CncC（Cap‘n’Collar Isoform C）及其调控的抗氧化酶基因在抗稻纵卷叶螟颗粒体病毒（Cnaphalocrocis medinalis granulovirus，CnmeGV）感染中的作用，进一步丰富昆虫抗杆状病毒感染的免疫调控机制研究。【方法】使用RT-PCR克隆得到稻纵卷叶螟CncC（CmCncC）cDNA全长序列并分析其蛋白结构；以10⁶ OB/mL浓度的CnmeGV或同浓度的CnmeGV和1 mmol·L^-1 CncC抑制剂——ML385混合液饲喂稻纵卷叶螟3龄幼虫，感染后6—48 h取样，分析ML385对CnmeGV诱导的稻纵卷叶螟丙二醛（MDA）含量变化的影响，同时采用RT-qPCR分析病毒DNA复制水平、稻纵卷叶螟CmCncC、谷胱甘肽过氧化物酶-3（glutathione peroxidase-3，GPx-3）、锰超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，Mn-SOD）和硫氧还蛋白过氧化物酶（thioredoxin peroxidase，TPx）等基因的表达水平，并每隔24 h统计幼虫死亡数，绘制10 d内幼虫的Kaplan-Meier生存曲线。使用1 mmol·L^-1 ML385或1 mmol·L^-1 ML385和200 μg·mL^-1抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）混合液饲喂感染的幼虫，使用RT-qPCR分析不同时间病毒DNA复制水平。【结果】CmCncC cDNA全长为3 404 bp，包括321 bp的5′-UTR，847 bp的3′-UTR和2 211 bp的ORF，编码一个长度为736 aa的蛋白，预测蛋白质分子质量为75.8 kDa。稻纵卷叶螟感染CnmeGV后丙二醛含量在感染的前12 h内显著上调，随后在24 h恢复到正常水平，而在48 h低于对照组。病毒感染导致CmCncC在12、24和48 h显著上调表达，分别为对照组的1.56、2.16和2.63倍，NAC处理显著降低了CnmeGV诱导的CmCncC表达上调的倍数，分别降低至对照组的48.12%、59.83%和56.32%。ML385处理导致病毒基因拷贝数在12和24 h分别增至对照组的1.79和1.76倍，同时导致稻纵卷叶螟感染CnmeGV 10 d后的死亡率显著升高，从单CnmeGV处理组的73.33%升至94.14%，而NAC处理能够减轻由于CncC抑制导致的病毒基因拷贝数的上调。CnmeGV感染分别导致GPx-3表达量在感染后48 h上调至对照组的3.68倍，Mn-SOD表达量在12、24和48 h分别上调至对照组的1.73、2.62和2.77倍，TPx表达量在12和24 h分别上调至对照组的1.76和2.10倍，但48 h恢复至对照组水平。使用NAC或CncC抑制剂处理感病幼虫发现，GPx-3、Mn-SOD和TPx对CnmeGV感染的响应被显著削弱。【结论】CmCncC介导了CnmeGV感染诱导的GPx-3、Mn-SOD和TPx上调表达，降低CnmeGV感染导致的氧化应激，从而限制病毒在其体内的复制并降低氧化损伤。

二化螟味觉受体基因鉴定、克隆与表达模式分析

黄玉萱, 沈忱, 鞠佳菲, 杨磊, 罗光华, 方继朝

中国农业科学. 2023, 56(13):  2504-2517.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.006

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【背景】二化螟（Chilo suppressalis）是我国水稻上的重要害虫之一，味觉受体（gustatory receptor，GR）基因在昆虫取食、产卵等过程中发挥重要作用。【目的】基于组学数据鉴定并克隆二化螟GR基因序列，明确其在不同发育阶段和成虫不同组织中的表达特性，为后续深入研究二化螟GR基因的功能打下基础。【方法】结合二化螟转录组数据和其他昆虫的GR基因序列，通过多重序列比对，鉴定二化螟GR基因。利用RT-PCR方法克隆获得二化螟GR基因的完整开放阅读框（open reading frame，ORF）序列，运用生物信息学分析工具对二化螟GR基因编码的氨基酸序列进行分子生物学特征、结构域等分析；基于最大似然法构建二化螟GR基因蛋白序列与其他昆虫GR基因的系统进化树；利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）方法分析GR基因在二化螟不同发育阶段（1—6龄幼虫和雌、雄成虫）和成虫不同组织（雌、雄成虫的触角、头、翅、腹、足）中的表达模式。【结果】鉴定并克隆得到5个二化螟GR基因，分别命名为CsupGR1—5，ORF长度为1 122—1 428 bp，编码氨基酸序列长度为373—475 aa，其中CsupGR2、CsupGR4、CsupGR5具有7个跨膜结构域，CsupGR1、CsupGR3具有8个跨膜结构域。系统进化分析显示，CsupGR1、CsupGR2与黑腹果蝇DmelGR63a及小菜蛾PxylGR7、PxylGR8亲缘关系较近，属于CO₂受体家族；CsupGR3与黑腹果蝇DmelGR43a及家蚕BmorGR9、BmorGR10亲缘关系较近，属于果糖/肌醇受体家族；CsupGR4、CsupGR5与黑腹果蝇DmelGR64及家蚕BmorGR5—8亲缘关系较近，属于糖受体家族。发育期表达谱分析表明，二化螟5个GR基因在不同发育时期均有表达，其中CsupGR1、CsupGR4均在雄成虫中高表达，CsupGR2在1龄幼虫和雄成虫中表达量最高，CsupGR3在成虫中高表达，CsupGR5在4龄幼虫中表达量最高；组织表达谱分析表明，5个GR基因在雌、雄成虫的各组织均有表达，其中CsupGR1、CsupGR5在成虫头部表达量高，CsupGR2—4在成虫触角部位高表达。【结论】鉴定克隆的5个二化螟GR基因均具有昆虫味觉受体基因的典型特征，且在成虫触角或头部高表达，推测这5个基因可能与二化螟识别和适应寄主植物有关。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

不同形态秸秆还田下乌栅土耕层土壤有机质含量与组成变化

陈硕桐, 夏鑫, 丁元君, 冯潇, 刘晓雨, Marios Drosos, 李恋卿, 潘根兴

中国农业科学. 2023, 56(13):  2518-2529.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.007

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【目的】基于田间试验，探讨不同形态秸秆还于稻田后耕层土壤有机质含量及其分子组成的动态变化，为秸秆资源化利用和稻田土壤固碳提供依据。【方法】选择江苏省常熟市某村的乌栅土稻田，选用新鲜未处理（CS）、过腹处理（CM）和炭化处理（CB）的玉米秸秆，于2015年6月以等碳量（10 t C·hm^-2）一次性还田，并以未还田处理作为对照（CK），分别于2015、2017和2019年水稻收获时采集耕层（0—15 cm）土样测定有机碳含量，并采用¹³C同位素丰度和生物标志物提取-GC/MS鉴定探析有机质组成变化。【结果】与CK相比，还田当年和2年后所有还田处理都显著提高了耕层土壤有机碳含量（8%—36%），但还田4年后，仅CB处理有机碳含量显著增加（24%），且增加的碳来源于施入的生物质炭。还田2年后，CS和CM处理土壤有机质中木质素酚丰度达到峰值，分别比CK增加了115%和66%；还田4年后，所有还田处理的植物源脂类的丰度均显著提高，相应地，植物源与微生物源脂类的丰度比（PL/ML）和生物标志物组分的多样性指数（H’）也显著提升。【结论】分子组成的变化可以用来判明不同形式秸秆还田下土壤有机质质量的变化；秸秆炭化还田比直接还田和过腹还田有利于稻田土壤固碳，且增强了植物源有机组分在土壤中的持留，提升了土壤有机质的分子多样性。

绿色肥料缘起、现状与发展趋势

武志杰, 张丽莉, 石元亮, 魏占波, 李东坡, 宫平, 李杰, 张蕾, 王玲莉, 武开阔, 薛妍, 宋玉超, 崔磊

中国农业科学. 2023, 56(13):  2530-2546.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.008

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“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念是“十四五”乃至更长时期内我国发展思路、方向和着力点的集中体现。农业的绿色发展是贯彻新发展理念的重要环节，对形成人与自然和谐共生、保障食品安全和营造宜居环境均具有重要的作用。肥料作为最大的外源投入品和生产资料，对农产品数量、质量和农业生态环境作用巨大，影响深远，在农业绿色发展中具有举足轻重的地位。然而传统肥料的不合理施用造成了土壤质量退化、环境污染、农产品品质下降等问题，迫切需要肥料产品的转型和升级，绿色投入品的研制应运而生，而“绿色肥料”也在这个大背景下被提出。绿色肥料概念或定义：应用质量安全原料，低碳环保工艺，采用物理-化学-生物改性增效技术生产和使用的，具有养分高效均衡、减排环保、培肥地力沃土功能的一类肥料。绿色肥料种类主要分为以下五类：养分高效型绿色肥料；固碳培肥型绿色肥料；增效及提高养分转化效率型绿色肥料；养分均衡型绿色肥料；增值型绿色肥料。如何实现化肥的绿色转型、有机肥资源高效低成本利用，主要有四方面建议。（1）依靠市场机制，加强顶层设计，构建肥料绿色制造新体系；（2）以养分资源综合管理为核心，促进有机-大量元素-中微量元素肥料平衡协调发展；（3）充分发挥科研平台作用，大力发展智能化绿色肥料产品；（4）融合现代传感和信息技术，全面推进绿色高效的精准施肥。本文就绿色肥料提出的背景、概念和内涵、种类、特征进行概述，并对未来发展方向进行探讨，以期对今后我国肥料产业的绿色转型和农业的绿色发展提供借鉴。

我国农村能源碳排放时空格局、影响因素及空间溢出效应

田云, 尹忞昊, 张蕙杰

中国农业科学. 2023, 56(13):  2547-2562.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.009

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【目的】基于当前“双碳”战略的大背景，厘清农村能源碳排放现状特征、时空格局及其影响因素，为有效推进农村低碳发展提供重要支撑。【方法】利用碳排放因子法对我国农村能源碳排放进行有效测度并分析其时空特征；而后运用自相关模型对其空间关联格局进行探讨；最后通过STIRPAT扩展模型的引入剖析影响其强度变化的主要因素并分析空间溢出效应。【结果】我国农村能源碳排放总量整体处于持续上升态势，2019年比2005年增加了77.55%，从成因来看主要归结于农村居民生活能源消费量的增加；农村能源碳排放强度在考察期内略有上升，虽存在一定年际起伏但总体波动较小。2019年农村能源碳排放量存在明显的省际差异且以河北居首宁夏最末，相比2005年仅有5个省（市、区）整体处于下降趋势；2019年农村能源碳排放强度以北京居首而海南处于最后一位，后者甚至不及前者1/10。2008年以来我国农村能源碳排放既表现出明显且稳定的空间依赖性，同时也存在局部空间聚类现象，其中高-高集聚型省份数量较少且相对稳定，而低-低集聚型省份数量较多,且处于增长态势。在社会层面因素中，农村富裕程度提升会导致农村能源碳排放强度增加,而农业技术进步与农村劳动力结构变量却能起到抑制作用，其中仅农村富裕程度表现出了空间溢出效应且作用方向为负。在经济层面因素中，农村金融集聚度与农业发展水平的提升均导致了农村能源碳排放强度的增加，同时二者都具有空间溢出效应且前者作用方向为正后者为负；而农业财政投资虽不存在直接效应但却表现出了负向的空间溢出效应。在产业层面因素中，农业产业集聚度提升会导致农村能源碳排放强度增加，但同时却也呈现出了负向的空间溢出效应。【结论】我国农村能源碳排放总量、强度整体均呈上升趋势，同时省际差异明显；我国农村能源碳排放表现出了明显的空间依赖性与空间异质性；农村能源碳排放受社会、经济以及产业等三个层面因素的共同影响。

园艺

苹果幼树根际和根内细菌丰度及根际酶活性对土壤紧实胁迫的响应特征

李佳琦, 荀咪, 石钧元, 宋建飞, 石宇佳, 张玮玮, 杨洪强

中国农业科学. 2023, 56(13):  2563-2573.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.010

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【目的】明确引起紧实胁迫下苹果根系微域环境中细菌丰度变化的主要因子，揭示土壤胁迫下苹果根际生物学特征，为果园土壤管理提供参考。【方法】以砧木分别为平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd.）和八棱海棠（Malus robusta Rehd.）的2年生‘红富士’苹果（Malus domestica Borkh.cv. Red Fuji）盆栽幼树为试材，通过镇压土壤设置紧实胁迫，检测根际矿质养分含量和土壤酶活性以及根际细菌和根系内生细菌丰度。【结果】无论是红富士/平邑甜茶还是红富士/八棱海棠，土壤紧实胁迫均明显提高苹果根际速效磷和有效钾含量，提高根际过氧化氢酶活性；显著降低根际碱解氮含量和根际蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性，以及根系内生细菌的丰度，并改变根际微生物组成结构。土壤紧实胁迫下，根际细菌数量和丰度、根际荧光素二乙酸酯（fluorescein diacetate，FDA）水解酶活性的变化因砧木而不同，它们在红富士/平邑甜茶中显著降低，降低幅度分别为46.88%、50.50%和29.13%；在红富士/八棱海棠中则显著升高，升高幅度分别为51.41%、20.22%和13.76%。土壤紧实胁迫下，红富士/平邑甜茶根际碱解氮含量、水解酶（蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶）活性以及根内细菌丰度的下降幅度大于红富士/八棱海棠；红富士/八棱海棠根际比红富士/平邑甜茶具有更强的FDA水解酶活性。冗余分析显示，土壤紧实胁迫下，根际有效钾、碱解氮和FDA水解酶活性对苹果根际和根内细菌丰度变异的解释率最高。【结论】土壤紧实胁迫显著影响苹果根际微生物组成，进而改变根际土壤酶活性和根际有效性矿质养分的含量。根际细菌和FDA水解酶活性的变化因砧木而不同，其在红富士/平邑甜茶中受到土壤紧实胁迫的抑制程度较高。土壤紧实胁迫下，苹果根际有效钾和碱解氮磷含量以及FAD水解酶酶活性的改变与根际和根内细菌丰度的变化存在更密切的关系。

梅花PmABCG9在苯甲醇挥发中的功能分析

郝瑞杰, 邱晨, 耿晓云, 贾浩田, 张雅静, 常珺, 冯新新

中国农业科学. 2023, 56(13):  2574-2585.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.011

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【目的】挖掘与梅花重要芳香成分跨膜运输相关的基因，进一步完善梅花芳香成分转运机制。【方法】以梅花‘彩枝舞粉’为试材，在分析梅花不同开花时期苯甲醇的挥发量与内源含量基础上，通过加权基因共表达网络（WGCNA）、系统进化树、表达量分析，筛选与苯甲醇跨膜运输相关的ABC转运蛋白（ATP-binding cassette transporter）。利用亚细胞定位、转基因技术和底物孵育试验，验证PmABCG9参与转运苯甲醇的功能。【结果】将梅花品种‘彩枝舞粉’的开花进程分为7个时期，苯甲醛、苯甲醇和乙酸苯甲酯在各个时期的挥发物中都能检测到，进入初花期后，这3种成分的总相对含量超过80%，是‘彩枝舞粉’的主要芳香成分。定量分析各主要芳香成分的挥发量和内源含量，苯甲醛内源含量最高，但挥发量最高仅有13.17 ng·g^-1·h^-1，苯甲醇内源含量和挥发量最高时期为末花期，挥发量达到82.28 ng·g^-1·h^-1，乙酸苯甲酯挥发量最高时期为盛花期，挥发量为280.21 ng·g^-1·h^-1。利用WGCNA方法联合分析不同开花时期花朵转录组与芳香成分挥发量数据，获得与苯甲醇挥发量相关性高的turquoise模块，在该模块中鉴定到11个ABCG亚家族基因。通过不同部位、不同时期的表达模式分析，推测PmABCG9与梅花中苯甲醇跨膜转运相关。克隆PmABCG9，分析结果表明该基因具有典型的NBD-TMD结构域，亚细胞定位结果证实其能在细胞膜上表达。构建PmABCG9过表达载体并转化本氏烟草，利用苯甲醇溶液孵育转基因及野生型烟草叶片，顶空分析各株系苯甲醇挥发量，发现转基因烟草挥发量显著高于野生型，证明PmABCG9具有转运苯甲醇的功能。【结论】苯甲醛、苯甲醇、乙酸苯甲酯是梅花‘彩枝舞粉’花期主要的芳香成分。梅花PmABCG9属于ABCG亚家族的半分子转运蛋白类型，PmABCG9的表达与苯甲醇挥发量相关，其能有效地将苯甲醇通过细胞膜转运到空气中。

食品科学与工程

SDE-GC-MS结合OPLS-DA分析不同生态区谷子品种香气特征

李少辉, 赵巍, 刘松雁, 李朋亮, 张爱霞, 刘敬科

中国农业科学. 2023, 56(13):  2586-2596.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.012

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【背景】我国谷子产地分为4个地区，包括东北平原地区、华北平原地区、内蒙古高原地区和西北地区，谷子区域试验旨在筛选具有良好遗传性状的种质资源。但是，良好的生长遗传性状和米粒外观表型未必具有良好的烹饪品质和香气特征，特别是香气特征在很大程度上影响了其生产和下游产业。蒸馏萃取（simultaneous distillation extraction，SDE）是一种预处理手段，可模拟煮粥的过程，适合于谷子的香气分析。【目的】明确不同生态区谷子种质资源香气特征，推动感官导向型育种-加工产业实践。【方法】采用同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用法（simultaneous distillation extraction-gas chromatography-mass spectrometry,SDE-GC-MS）结合香气活性值法（odor activity value，OAV），分析我国华北、东北、西北和内蒙古4个生态区谷物香气成分差异。【结果】SDE-GC-MS分析结果表明4个生态区12个谷子品种共检测出81种挥发性物质，包括醛类25种，醇类6种，酚类4种，酮类11种，碳氢11种，含苯衍生物13种，酸类4种，其他7种。对比检测结果发现，不同地区中挥发性物质的种类基本相似，但各成分相对含量有所不同。对37种挥发性成分特征进行了香气描述，并结合香气活性值确定了12个谷子品种有23个OAV>1的有贡献的香气化合物。通过正交偏最小二乘法判别分析（orthogonal partial least squares discrimination analysis，OPLS-DA）建立谷子区试的有效判别模型，将12个谷子品种划分为3类，筛选出18种VIP（variable importance in projection）大于1的化合物：2,4-癸二烯醛、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮、2-(2-丙烯基)-呋喃、己醛、2-戊基呋喃、2-乙酰基噻唑、庚醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、3,5-辛二烯-2-酮、(E)-3-壬烯-2-酮、苯甲醛、十四酸、2-戊基呋喃、(Z)-2-庚烯醛、庚醇、2-甲氧基-苯酚、乙基苯、十六酸甲酯，可用于区分不同样品之间的差异。【结论】SDE-GC-MS结合OAV鉴定分析了我国不同生态区谷子风味成分及关键香气特征化合物，OPLS-DA模型筛选了区分不同样品及生态区谷子风味差异的18种VIP化合物，研究结果为了解我国不同地区种植谷子风味特征的差异，以及以此为基础开展风味导向型谷子品种选育与种植加工提供了数据参考。

畜牧·兽医

Smad7介导TGF-β信号通路对绵羊卵泡颗粒细胞增殖的影响

郭泽媛, 杜张胜, 张雅琦, 陈春路, 马晓燕, 成颖, 王锴, 吕丽华

中国农业科学. 2023, 56(13):  2597-2608.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.013

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【目的】卵泡发育是一个复杂的调控过程，其中绵羊卵泡颗粒细胞（granulosa cells, GCs）的增殖，分化会直接影响卵泡的发育状况。TGF-β信号通路在绵羊卵巢发育和卵泡生长过程中起着重要作用，Smad7作为TGF-β信号通路关键性的抑制基因也发挥重要作用，通过探究Smad7介导TGF-β信号通路对绵羊卵泡 GCs增殖凋亡的影响，为进一步研究Smad7在卵泡GCs增殖凋亡过程中的调控作用提供依据。【方法】选取4—6月龄未怀孕的晋中健康杜湖杂交母羊20只，屠宰后采集双侧卵巢组织，分离培养卵泡颗粒细胞，FSHR细胞免疫荧光鉴定，Smad7细胞免疫荧光的表达定位，CCK8法测定细胞增殖情况，绘制生长曲线；细胞传代后外源添加不同浓度Smad7激动剂积雪草苷（asiaticoside，AS）（0、100、200、400、600 ng·mL^-1）培养绵羊卵泡GCs，选择AS最佳作用浓度处理二代颗粒细胞，采用实时荧光定量PCR和Western blotting检测TGF-β信号通路中关键基因及细胞凋亡和周期相关基因表达水平；合成3个siSmad7，转染至卵泡GCs中，选择干扰效果最佳的，采用实时荧光定量PCR和Western blotting检测TGF-β信号通路中关键基因及细胞凋亡和周期相关基因表达水平。【结果】 Smad7在绵羊卵泡GCs中有表达；200 ng·mL^-1 AS能极显著上调Smad7在GCs的表达（P <0.01），siSmad7-1对绵羊卵泡GCs的转染效果最佳（P<0.01）；Smad7上调能显著增加TGF-β信号通路Smad4，TFDP-1和EP300的表达量（P<0.05），极显著增加TGF-β信号通路SP1的表达（P<0.01），显著增加凋亡相关基因Caspase8的表达量（P<0.05），极显著增加凋亡相关基因Caspase3和Bim的表达量（P<0.01），显著升高细胞周期相关基因P21和P27的表达量（P<0.05），极显著升高细胞周期相关基因CCND2的表达量（P<0.01），而CCND1的表达量显著降低（P<0.05）；Smad7 siRNA显著降低TGF-β信号通路Smad4，TFDP-1和EP300的表达量（P<0.05），极显著降低TGF-β信号通路SP1的表达量（P<0.01），显著降低凋亡相关基因Caspase8的表达量（P<0.05），极显著降低凋亡相关基因Caspase3和Bim的表达量（P<0.01），极显著降低细胞周期相关基因P21，P27和CCND2的表达量（P<0.01），极显著升高CCND1的表达量（P<0.01）；CCK8分析显示，Smad7上调，GCs的增殖率在24和48 h显著下调（P<0.01），Smad7 siRNA在24和72 h显著升高GCs的增殖率（P<0.05），在48 h极显著升高GCs的增殖率（P<0.01）。【结论】Smad7介导TGF-β信号通路抑制绵羊卵泡GCs增殖和促进细胞凋亡。

不同笼养方式对鸡蛋蛋黄风味的影响

高丽冰, 陈刚, 王晶, 齐广海, 张海军, 邱凯, 武书庚

中国农业科学. 2023, 56(13):  2609-2619.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.014

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【目的】采用感官评价、电子鼻和电子舌检测、质构仪分析，确定传统叠层笼养和栖架福利笼养下鸡蛋蛋黄风味的差异，为鸡蛋蛋黄风味研究提供基础数据。【方法】以传统叠层笼养和栖架福利笼养的55周龄健康京粉蛋鸡所产鸡蛋为试验对象，通过感官评价、电子鼻和电子舌检测、质构仪检测蛋黄的气味、滋味和质感，运用线性判别分析（linear discriminant analysis, LDA）分析、支持向量机（support vector machine, SVM）分析、K-最近邻法（K-nearest neighbor method, KNN）分析和决策树（decision tree）分析对两种笼养方式的蛋黄风味进行判别，探究不同笼养模式对鸡蛋蛋黄风味的影响。【结果】与栖架福利笼养相比，传统叠层笼养的蛋黄颜色评分显著增加（P<0.05）。感官评价中，栖架福利笼养组蛋黄的奶香味滋味评分显著高于传统叠层笼养组（P<0.05），海苔味滋味和糊口性评分低于栖架福利笼养组（P<0.05）。相关性分析结果表明，蛋黄整体喜好度评分与滋味喜好度和质感喜好度评分显著正相关（P<0.05）。蛋香味滋味评分与滋味喜好度评分显著正相关（P<0.05），蛋香滋味与鱼腥滋味和甜味滋味显著负相关（P<0.05），鱼腥滋味与甜味滋味显著正相关（P<0.05）。蛋黄颗粒感与蛋黄粘牙度呈显著正相关（P<0.05）。仪器检测中，栖架福利笼养组蛋黄在电子鼻传感器W2W（芳香有机硫成分）、W2S（甲醇、乙醇）、W1W（对硫化物灵敏）和W1S（对甲基类灵敏）响应程度显著大于传统叠层笼养组（P<0.05），在电子舌传感器SRS（酸味）、STS（咸味）和UMS（鲜味）响应程度显著小于传统叠层笼养组（P<0.05），蛋黄质构特性的硬度和咀嚼性显著大于传统叠层笼养组（P<0.05）。判别分析可知，K-最邻近法判别方法可依据电子鼻响应值判别两种笼养方式下的蛋黄气味差异，准确率为94.5%。支持向量机算法、K-最邻近法和决策树判别方法可依据电子舌响应值判别两种笼养方式下的蛋黄滋味差异，准确率为100.0%。【结论】栖架福利笼养下鸡蛋蛋黄奶香味滋味增强、海苔味滋味和糊口减弱，电子鼻硫化物传感器响应值增强，电子舌鲜味和咸味传感器响应值减弱。基于电子鼻和电子舌检测，采用K-最邻近法、支持向量机算法和决策树方法能够判别传统叠层笼养和栖架福利笼养下蛋黄风味差异。

H3N2亚型犬流感病毒实验感染模型的建立

黄程, 杨龙峰, 孙鹏, 程慧敏, 杨志远, 林健, 祝洪伟, 刘立新, 孙厚民, 李加凤, 赵际成, 段会娟, 潘洁, 刘月焕

中国农业科学. 2023, 56(13):  2620-2628.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.015

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【目的】建立H3N2亚型犬流感病毒（canine influenza virus, CIV）实验感染模型，了解犬流感的发病特征，为疫苗效力评价奠定基础。【方法】6—13月龄CIV血凝抑制（haemagglutination inhibition, HI）抗体阴性（HI<1﹕10）比格犬26只，其中3只鼻腔喷雾PBS作为阴性对照，另23只分5组（10、10³、10⁵、10⁶、10⁷ EID₅₀/只），分别为3、5、5、5、5只/组，每只犬各鼻腔喷雾H3N2亚型CIV（A/canine/China/Huabei-170607/2017(H3N2)，简称HB株）病毒液1mL。观察临床症状、肺脏病变和肺脏组织病理学变化，计算肺实变率，检测病毒和HI抗体效价。【结果】10 EID₅₀剂量感染组，3只犬均未出现明显临床症状，肺脏均无明显眼观病变，肺脏实变率0%，无组织病理学变化，病毒检测均为阴性，HI抗体效价几何平均值（geometric mean titer, GMT）为1﹕15.9；10³ EID₅₀剂量感染组，5只犬中有4只喘息、流鼻汁和咳嗽，1只犬未表现出临床症状，2只犬肺脏出现轻微实变，实变率平均为1.4%，4只犬病毒分离阳性，HI抗体效价GMT为1﹕320；10⁵ EID₅₀剂量感染组，5只犬在攻毒后5 d开始出现流鼻汁和咳嗽等临床症状，肺脏均有实变，实变率平均为4.2%，肺泡间隔增宽，病毒分离均为阳性，HI抗体效价GMT为1﹕2 940.7；10⁶ EID₅₀剂量感染组，5只犬在攻毒后4 d体温升高、流鼻汁、咳嗽，临床症状出现较10⁵ EID₅₀剂量感染组早1 d，肺脏实变程度增加，实变率平均为17.9%，肺泡间隔增宽，病毒分离均为阳性，HI抗体效价GMT为1﹕2 228.7；10⁷ EID₅₀剂量感染组，5只犬在攻毒后3 d表现出体温升高、流鼻汁、咳嗽等严重的临床症状，症状出现较10⁶ EID₅₀剂量感染组早1 d，肺脏严重实变，实变率平均为29.0%，肺泡间隔增宽，病毒分离均为阳性，HI抗体效价GMT为1﹕2 940.7；对照犬均未出现明显临床症状，肺脏均无明显眼观病变，无组织病理学变化，病毒检测均为阴性，HI抗体效价均<1﹕10。【结论】10⁶ EID₅₀剂量病毒是能引起犬明显发病的最小病毒接种剂量，建立起H3N2亚型CIV实验感染模型。