当期目录

2023年 第56卷 第20期 刊出日期：2023-10-16

  

目录

2023年第56卷第20期中英文目录

中国农业科学. 2023, 56(20):  0. 

摘要 ( )   PDF (318KB) ( )   收藏

相关文章 | 多维度评价

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

小麦穗长主效QTL—qSl-2D的遗传和育种选择效应解析

董继梓, 陈林渠, 郭浩儒, 张梦宇, 刘志霄, 韩磊, 田赵飒爽, 徐宁浩, 郭庆杰, 黄振洁, 杨傲宇, 赵春华, 吴永振, 孙晗, 秦冉, 崔法

中国农业科学. 2023, 56(20):  3917-3930.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.001

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1330KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】通过对小麦穗长稳定主效QTL进行遗传及育种选择效应分析，明确其对产量性状的遗传效应，评价其未来育种应用潜力，为后续基因挖掘和小麦分子育种提供依据。【方法】利用科农9204×京411构建的重组自交系（recombinant inbred lines derived from the cross of Kenong 9204 and Jing 411，KJ-RIL）群体定位到一个多环境稳定表达的穗长主效QTL，命名为qSl-2D;利用双亲靶区间序列差异InDel位点开发出2个与该QTL紧密连锁的分子标记;结合分子标记及55K芯片基因型数据，分别进行基于KJ-RIL、MY-F₂、NILs及自然作图群体的产量相关性状遗传效应分析;基于自然作图群体基因分型，分析qSl-2D单倍型在各麦区及不同年代的育种选择效应。【结果】QTL定位结果表明，qSl-2D可在7/10组环境数据中被检测到，可解释4.02%—10.10%的表型变异。其中，5/10组环境数据的LOD峰值均位于608.75 Mb处。遗传效应分析结果表明，qSl-2D增效等位基因型在4个群体遗传背景下均能显著增加穗长。此外，其在大部分群体背景下对穗粒数、株高有正向效应，而对千粒重、穗粒重和单株产量有负向效应。对KJ-RIL群体株高进一步分析发现，qSl-2D增效等位基因型对株高效应未达到显著水平的原因在于其对除穗下节间长以外的各节间长都有降秆效应;qSl-2D单倍型分析结果表明，长穗单倍型Hap-AA-GG在不同麦区中选择利用率差异较大，在北部冬麦区中选择利用率最高，占比24%;而短穗单倍型Hap-CC-CC在大部分麦区中占比30%以上。此外，随着年代的递进，qSl-2D长穗单倍型选择利用率逐渐降低，而短穗单倍型一直保持较高的选择利用率。【结论】定位到一个稳定主效的穗长QTL——qSl-2D，其增效等位基因型可在不同遗传背景下显著增加穗长，同时对其他产量相关性状有一定的遗传效应。靶区段开发的紧密连锁分子标记可用于小麦穗长及相关产量性状的遗传改良。

谷子苗期耐低氮相关性状的QTL分析

秦娜, 付森杰, 朱灿灿, 代书桃, 宋迎辉, 魏昕, 王春义, 叶珍言, 李君霞

中国农业科学. 2023, 56(20):  3931-3945.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.002

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (750KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】分析谷子（Setaria italica L.）耐低氮性状相关的QTL，为耐低氮基因的精细定位、克隆及功能研究奠定基础，同时，也为揭示谷子耐低氮遗传机理和培育耐低氮谷子品种提供技术支撑。【方法】以耐低氮品种豫谷28和低氮敏感品种七叶黄为亲本构建的包含120个家系的重组自交系（RIL）群体为试验材料，在谷子苗期进行低氮和正常氮处理，并对处理21 d的水培幼苗的苗长、主根长、根干质量、苗干质量、总干质量、叶绿素相对含量、植株含氮量7个性状进行分析。同时，采用复合区间作图法（composite interval mapping，CIM）对耐低氮相关性状进行QTL定位与分析，并对QTL置信区间内的候选基因进行预测。【结果】在低氮和正常氮水平下，RIL群体的耐低氮相关性状均表现为连续正态分布，且呈双向超亲分离现象，符合典型的数量性状遗传特点，适于QTL分析。相关分析表明，苗长与主根长、根干质量、苗干质量、总干质量、叶绿素相对含量呈极显著正相关，主根长与植株含氮量呈显著负相关。共定位到低氮和正常氮水平下与苗长、主根长、根干质量、苗干质量、总干质量、叶绿素相对含量及植株含氮量相关的34个QTL，分布于第1—9染色体，单个QTL表型贡献率为5.15%—52.42%。其中，2种氮水平下共同定位到10个QTL，低氮和正常氮单一环境下分别定位到11和13个QTL。15个为主效QTL，qRDW3、qMRL1.1、qMRL1.2、qSL5和qSPAD1 5个主效QTL在2种氮水平下均被定位到。共检测到5个QTL重叠区，聚集了2种氮水平下多个性状的QTL，通过基因预测与功能注释，筛选出5个QTL置信区间内6个与氮代谢相关的候选基因，表明氮同化、吸收和利用相关基因极有可能控制了这些基因的表达。【结论】34个QTL分别聚集于9条染色体上的16个QTL簇，基于基因注释，共筛选了6个与谷子氮代谢相关的候选基因，表明不同性状参与到了共同遗传机制，并可通过分子标记辅助选择进行耐低氮有利等位基因的聚合育种。

芥菜型油菜苗期氮效率相关性状全基因组关联分析

曾健, 王茹梦, 龚盼, 杨潇, 尹晓奇, 李江鹤, 陈世龙, 姚蕾, 宋海星, 康雷, 张振华

中国农业科学. 2023, 56(20):  3946-3959.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.003

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2886KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】通过对芥菜型油菜苗期氮效率相关性状进行全基因组关联分析，挖掘与油菜氮效率相关性状显著关联的SNP位点，预测相关候选基因，为揭示油菜氮高效分子机制和创制氮高效种质提供理论依据。【方法】以153份芥菜型油菜品系作为关联群体，设置低氮和正常氮2个处理，每个处理设置3个重复，并在2年（2021和2022年）进行2次完全重复的营养液培养试验。计算植株根冠比和地上部氮含量的相对值（低氮/正常氮），以此作为氮效率相关性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS），挖掘氮效率相关候选基因。【结果】芥菜型油菜氮效率相关性状表现出丰富的变异，变异幅度为0.21—2.44，变异系数为22.92%—26.19%。全基因组关联分析检测到45个显著关联的SNP位点，其中，第一次根冠比相对值（relative root-shoot ratio 1，RRSR1）和第二次根冠比相对值（relative root-shoot ratio 2，RRSR2）共同关联到的显著SNP位点有16个，这些位点可解释的表型变异率为10.69%—15.39%。第一次地上部相对氮含量（relative shoot nitrogen concentration 1，RSNC1）和第二次地上部相对氮含量（relative shoot nitrogen concentration 2，RSNC2）共同关联到的显著SNP位点共有29个，可解释的表型变异率为13.22%—23.96%。在显著SNP位点上下游200 kb范围内共筛选出15个与氮效率相关候选基因，包括5个与硝酸盐转运相关的基因（BjuNPF5.8、BjuNRT2.7、BjuNPF2.3、BjuCLCb和BjuNRT1.3）、3个与氮代谢相关的基因（BjuASN3、BjuGLU2和BjuADCS）、4个与生长发育相关的基因（BjuCOBL8、BjuPYL6、BjuSAUR72和BjuUP3）和3个与逆境响应相关的基因（BjuNTP7、BjuJUB1和BjuPYL6）。【结论】共检测到45个与氮效率相关性状显著关联的SNP位点，筛选出15个可能与芥菜型油菜氮效率相关的候选基因。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

机插杂交稻制种异交结实特性研究

黄帮超, 陶有凤, 秦琴, 李卉, 周中林, 郭金岳, 邓田田, 雷小龙, 孙博腾, 周高子, 贾媛丽, 任万军

中国农业科学. 2023, 56(20):  3960-3974.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.004

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2838KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确机插制种不育系的穗部结实特性，探究机插制种模式杂交水稻种子产量较低的原因，为提高杂交水稻机插制种异交结实率及产量提供理论依据。【方法】选用雅恢2115×宜香1A、成恢727×蜀21A为材料，于2020—2021年在崇州开展大田试验，设置机插和人工移栽2种方式;抽穗开花时通过调查恢复系和不育系的抽穗情况来判断花遇状态，成熟期考察不育系穗部结实情况，统计分析2种栽插方式下不育系各行、各穗位及不同枝梗结实特性。【结果】（1）以人工移栽花期相遇设置播栽期情况下，2个组合机插恢复系和不育系花期偏移分别为3—4 d和6—8 d，花遇指数介于33.33%—55.56%，花遇程度较差;人工移栽恢复系和不育系花期完全重合，花遇指数为100%。（2）不同栽插方式整体结实率表现为机插<人工移栽，与人工移栽相比，机插结实率降低33.45%。（3）不育系第1—6行穗部结实率呈逐渐降低趋势，同行不育系花期相遇程度高的处理结实率更高。（4）不育系穗上部授粉姿态好，叶片和穗对花粉的遮挡作用小;正常授粉条件下，不育系穗位结实率均表现为上部>中部>下部，而空粒率则为下部>中部>上部，且各穗位间差异极显著。（5）不同栽插方式下，不育系一次枝梗结实率均显著高于二次枝梗，机插处理降低了不育系一、二次枝梗结实率。机插处理不育系一、二次枝梗黑粉病籽粒数无显著差异，人工移栽处理二次枝梗黑粉病籽粒显著高于一次枝梗。（6）2个组合机插处理连续2年亲本花遇程度均较差，制种实际产量表现为机插<人工移栽，2年分别降低39.34%与41.48%。【结论】不育系较恢复系花期偏移长3—4 d，导致花遇状态差是机插制种结实低于人工移栽的第一要素，而远离恢复系的不育系和穗中下部的结实率低是机插整体结实率低的主要原因，秕粒与病粒对结实率和产量的影响相对较小。不育系穗部结实特性不仅影响制种产量，同时能指导花期调节。通过安排机插亲本盛花期相遇的播差期提高亲本花遇程度、规范赶粉操作提高授粉效果、加强田间管理减少秕粒和病粒的发生来调节结实率进而提高产量。

不同降雨年型施氮量对延迟收获夏玉米产量、强弱势粒形态与粒重的影响

刘梦, 张垚, 葛均筑, 杨永安, 吴锡冬, 侯海鹏

中国农业科学. 2023, 56(20):  3975-3995.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.005

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2260KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】华北平原热量资源有限，夏播玉米收获期籽粒含水率高，影响机械粒收质量，限制了该项技术在该区域的应用。延迟收获条件下，施氮量差异对夏玉米籽粒产量、强弱势粒形态、粒重等关键产量性状的影响尚不明确。通过对不同施氮水平强弱势粒形态、灌浆及脱水过程的系统观测，明确氮肥调控效应，为区域机械粒收夏玉米稳产减氮增效栽培提供支持。【方法】2020—2021年选用粒收夏玉米品种京农科728为材料，采用收获时期和施氮量二因素区组试验设计，收获时期设正常果穗收获（NH）和延迟籽粒收获（DH），6个纯氮施用水平分别为0（N₀）、120（N₁₂₀，2021）、180（N₁₈₀）、240（N₂₄₀）、300（N₃₀₀）、360（N₃₆₀）和450 kg hm^-2（N₄₅₀，2020），测定产量（GY）、籽粒鲜体积（GFV）、鲜重（GFW）、干重（GDW）、含水率（GMC）及其变化速率。【结果】与干旱年型（2020年）相比，多雨年型（2021年）弱势粒的GFV、GFW和GDW的最大变化速率（G_max）、生长量（W_max）和起始势（R₀）显著降低，到达最大变化速率时间（T_max）推迟，活跃期（P）延长，导致弱势粒的GFV、GFW和GDW显著降低15.4%—50.6%、25.4%—62.0%和31.2%—57.3%，而强势粒不显著，GY显著降低3.03×10³—5.44×10³ kg·hm^-2。多雨年型条件下，弱势粒的GDW_Gmax、GDW_Wmax和GDW_R0比强势粒显著降低55.1%—258.1%、13.4%—143.0%和12.0%—126.6%，GDW_Tmax推迟4.2—20.7 d，强势粒的GFV、GFW和GDW比弱势粒显著提高56.8%—69.6%、67.0%—80.4%和54.1%—92.1%。与NH相比，延迟收获籽粒的G_max和R₀提高，强、弱势粒的P显著延长;在干旱年型和多雨年型下，GFV、GFW显著降低2.1%—8.1%和12.2%—17.1%、4.0%—5.2%和15.7%—19.5%，GDW自25.1—28.2 g/100 grains提高到28.0—34.4 g/100 grains，GMC降至22.6%—26.0%，降幅达31.3%—40.4%，产量提高0.02×10³—1.67×10³ kg·hm^-2。干旱年型施氮水平间的GFV、GFW、GDW无显著差异;多雨年型N₂₄₀-N₃₆₀处理的GDW_Gmax、GDW_Wmax比N₁₈₀提高，GDW_Tmax推迟，GDW_P延长，差异均达显著水平，且对弱势粒影响强于强势粒。DH处理下，N₂₄₀-N₃₆₀弱势粒的GFV、GFW和GDW比N₁₈₀显著提高25.7%—85.3%、59.4%—83.6%和17.9%—43.9%。多雨年型下氮肥的增产效应（74.4%—169.5%）显著高于干旱年型（51.5%—99.1%），N₂₄₀ GY比N₁₂₀-N₁₈₀显著提高12.6%—54.5%。【结论】华北平原热量资源限制区小麦-玉米种植制度，将冬小麦变为春小麦，夏玉米延迟收获23—33 d，显著提高弱势粒库容与粒重，籽粒含水率降低至籽粒机收含水率标准，实现周年机械化粒收。优化施氮247.2—248.6 kg·hm^-2，实现不同降雨年型下产量稳定在7.0×10³—12.0×10³ kg·hm^-2的稳产减氮增效的生产目标。

中国玉米百千克籽粒地上部吸氮量的空间差异及驱动因素

王丹丹, 陈焕轩, 张翀, 巨晓棠

中国农业科学. 2023, 56(20):  3996-4009.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.006

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1061KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】定量中国不同农业生态区和不同产量水平条件下的玉米百千克籽粒地上部吸氮量（N₁₀₀），分析气候、土壤、品种和施肥因素对玉米N₁₀₀的影响，为确定合理施氮量提供科学依据。【方法】将中国分为东北、西北、华北平原、长江中下游平原、西南和东南6大农作区，搜集1980—2022年发表的349篇符合要求的文献，通过数据统计分析不同区域和不同产量水平条件下的玉米N₁₀₀，并分析采用统一和区域化的N₁₀₀计算出的理论施氮量差异，采用皮尔逊相关系数（pearson correlation coefficient）、随机森林（random forest）模型和整合分析（Meta-analysis）方法分析气候、土壤和施肥因素对玉米N₁₀₀的影响，揭示导致中国玉米N₁₀₀空间差异的原因。【结果】优化处理条件下，中国春玉米N₁₀₀显著低于夏玉米，分别为2.21和2.46;不同农业生态区玉米N₁₀₀存在显著差异，分别为2.19（东北春玉米）、2.12（西北春玉米）、2.54（西北夏玉米）、2.45（华北夏玉米）、2.77（长江中下游春玉米）、2.38（长江中下游夏玉米）和2.39（西南玉米区）。依据本研究全国玉米平均N₁₀₀（2.34）计算的理论施氮量与采用区域化的N₁₀₀计算得到的理论施氮量相差-22—31 kg N·hm^-2。地上部吸氮量、产量、年均气温是影响玉米N₁₀₀的最重要因素;N₁₀₀随产量增加呈显著二次曲线降低的趋势（P<0.01），籽粒产量可以很好地预测N₁₀₀;品种显著影响玉米N₁₀₀，中国常见的玉米品种郑单958、先玉335和登海605的N₁₀₀分别为2.42、2.12和2.39，新品种玉米N₁₀₀显著低于老品种。施用氮肥显著增加了玉米N₁₀₀，且在施氮量200—300 kg N·hm^-2时，施氮肥引起的N₁₀₀增加效应最大。单施缓控释肥、深施氮肥、减少氮肥基施比例以及增加施氮次数均显著增加了玉米N₁₀₀。【结论】在利用N₁₀₀进行合理施氮量计算时，需要考虑不同农业生态区N₁₀₀的显著差异，以得到更加准确的推荐施氮量，玉米N₁₀₀的驱动因素主要为作物地上部吸氮量、产量和年均气温的变异。

植物保护

我国甘薯E病毒全基因组序列特征及荧光定量检测技术的建立

唐伟, 张成玲, 杨冬静, 马居奎, 陈晶伟, 高方园, 谢逸萍, 孙厚俊

中国农业科学. 2023, 56(20):  4010-4020.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.007

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1108KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】甘薯E病毒（sweet potato virus E，SPVE）是甘薯上新发现的一种病毒。本研究对我国甘薯E病毒江苏徐州分离物（SPVE-XZ）的全基因组序列进行测定，分析该病毒基因组序列特征，并建立针对SPVE的荧光定量（quantitative PCR，qPCR）检测技术，为监测SPVE发生分布、检测种薯种苗中SPVE带毒情况并及时防控该病毒提供理论依据和技术支持。【方法】采用small RNA深度测序，结合RT-PCR和RACE技术，获得SPVE-XZ的全基因组序列，利用MegAlign、MEGA11等软件对获得的全基因组序列进行序列比对、系统发育关系分析。设计SPVE荧光定量检测引物，并通过对退火温度及引物浓度的优化，建立针对SPVE的qPCR检测方法，测定其特异性和灵敏度，应用于江苏省和山东省田间甘薯样品的检测。【结果】除ploy(A)外，所获得的SPVE-XZ全基因组序列全长为10 919 nt，包含1个长为10 560 nt的开放阅读框（open reading frame，ORF），编码3 519 aa的多聚蛋白。5′非翻译区（5′ untranslated region，5′UTR）和3′非翻译区（3′UTR）分别为129和230 nt。在P1和P3蛋白内分别包含由移码产生的PISPO和PIPO蛋白。全基因组序列分析表明，SPVE-XZ与韩国SPVE GS分离物（SPVE-GS）全基因组核苷酸一致率最高，为98.6%，多聚蛋白氨基酸一致率为98.5%。利用邻接法基于cp基因核苷酸序列和多聚蛋白氨基酸序列构建的系统进化树发现，SPVE-XZ与SPVE-GS均聚类在一起。建立的SPVE荧光定量检测体系可检测到SPVE，而甘薯病毒2（sweet potato virus 2，SPV2）、甘薯C病毒（sweet potato virus C，SPVC）、甘薯G病毒（sweet potato virus G，SPVG）、甘薯羽状斑驳病毒（sweet potato feathery mottle virus，SPFMV）、甘薯褪绿矮化病毒（sweet potato chlorotic stunt virus，SPCSV）、甘薯潜隐病毒（sweet potato latent virus，SPLV）、甘薯褪绿斑病毒（sweet potato chlorotic fleck virus，SPCFV）、黄瓜花叶病毒（cucumber mosaic virus，CMV）均未能检测到;灵敏度可达3.12×10² copies/μL，是常规PCR 100倍。应用建立的qPCR检测方法，在山东省采集的6个样品和江苏省采集的52个样品中，分别在1个样品和13个样品中检测到SPVE。【结论】SPVE-XZ的全基因组大小为10 919 nt，与韩国SPVE-GS基因组结构一致;建立的qPCR检测体系对SPVE灵敏度高、特异性强，可用于对SPVE的快速检测。

喜旱莲子草AP2/ERF基因家族的鉴定及其在除草剂胁迫下的表达模式

韩晓文, 韩硕, 胡义锋, 王梦如, 陈中义, 朱永兴, 尹军良

中国农业科学. 2023, 56(20):  4021-4034.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.008

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (5623KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）是一种极难防除的恶性入侵杂草，给我国生态环境造成了严重危害。AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）家族是植物中最大的转录因子家族之一，不仅参与植物体内多种信号网络的调控，还在植物响应除草剂胁迫中发挥重要作用。【目的】系统分析喜旱莲子草ApAP2/ERF家族成员的基本特征，揭示其在除草剂胁迫下的表达模式，明确ApAP2/ERF潜在的生物功能，挖掘抗除草剂的潜在靶标基因，为精准、合理地选择除草剂提供依据。【方法】利用本地BLASTp从喜旱莲子草基因组数据库中对AP2/ERF家族成员进行鉴定，运用MEME、ExPASyServer10、Plant-mPLoc、SWISS-MODEL、NCBI SRA数据库和psRNA Target在线网站获取保守基序（Motif）、蛋白理化性质、亚细胞定位、三级结构、转录组、靶向miRNA信息。通过GFF3基因组注释文件获取基因结构信息。利用MEGA 11、TBtools和R语言绘制系统发育树、表达模式热图和miRNA靶向关系图等。采用RT-qPCR法分析ApAP2/ERF家族成员在5种除草剂和不同时间点（0—7 d）处理下的表达模式。【结果】从喜旱莲子草中共鉴定出96个ApERF、9个ApAP2和4个ApRAV，并根据其在基因组中的位置分别命名为ApERF1—ApERF96、ApAP2-1—ApAP2-9和ApRAV1—ApRAV4。鉴定到的ApAP2/ERF均为亲水蛋白，位于细胞核和细胞质中;ApAP2/ERF表达模式受地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控。41%草甘膦处理中，ApERF7/74/94在3—7 d内被高度诱导;50%异丙隆处理中，6个ApERF均在特定的时间被高度诱导;10%乙羧氟草醚处理中，ApERF7/13/49/94表达量呈现先升高后下降再上升的趋势;20%氯氟吡氧乙酸处理中，ApERF7/13/49/54/94在0.5 d时被高度诱导;13%噁草酮处理中，ApERF13/49/54/74在短时间内显著下调表达。【结论】鉴定出109个喜旱莲子草AP2/ERF家族成员，位于同一亚组的成员具有相似的motif。ApAP2/ERF的表达受到地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控，同时也受除草剂的诱导，推测其通过影响乙烯信号通路以响应除草剂胁迫。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

秸秆还田与施氮对耕层土壤有机碳储量、组分和团聚体的影响

郭戎博, 李国栋, 潘梦雨, 郑险峰, 王朝辉, 何刚

中国农业科学. 2023, 56(20):  4035-4048.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.009

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (599KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】秸秆还田配施氮肥的固碳研究结果存在争议，为此展开本研究，旨在揭示秸秆还田配施氮肥对农田土壤固碳能力的影响以及固碳机理，为秸秆还田配施氮肥固碳研究提供依据。【方法】依托11年的长期定位试验，采用裂区设计，主处理为秸秆处理方式（还田与不还田），副处理为3个施氮水平，分别为不施氮（N0）、施氮 168 kg·hm^-2（N168）、336 kg·hm^-2（N336，过量施氮）。【结果】施用氮肥较不施氮肥小麦增产14.4%—19.5%，秸秆还田对产量影响不显著。秸秆还田显著提高土壤碳累积投入量70.8%（P<0.05），但对土壤有机碳储量影响不显著。与不施氮相比，施用氮肥分别显著提高土壤碳累积投入量和土壤有机碳储量7.7%—8.5%（P<0.05）和4.7%—8.1%（P<0.05）。施用氮肥显著提高土壤固碳速率32.7%—56.1%（P<0.05），过量施氮（N336）显著提高土壤固碳效率51.8%（P<0.05）;秸秆还田显著降低了土壤固碳效率30.9%（P<0.05）。施氮和秸秆还田均能提升土壤碳库容量，N0和N168处理已经达到碳饱和状态。秸秆还田后土壤可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（EO）含量分别提高4.6%、11.2%、4.5%。与不施氮（N0）相比，施氮（N168）和过量施氮（N336）的DOC分别提高14.1%、29.5%;MBC分别平均降低14.0%、28.0%;EO分别提高8.2%和11.5%。秸秆还田有利于土壤DOC/SOC、微生物熵的提高。施用氮肥有利于DOC/SOC的提升，但降低了微生物熵。秸秆还田与施用氮肥均对土壤EO/SOC没有影响。秸秆还田和施氮均有利于大团聚体（>0.25 mm）的提升，秸秆还田显著提升了大团聚体的有机碳含量5.2%。秸秆不还田下团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）随着氮水平增加表现出先提高后降低的趋势，还田下则表现为随氮水平的增加而增加，秸秆还田分别提升团聚体MWD和GMD 8.8%和7.5%，施用氮肥相较不施氮对MWD和GMD分别提升14.1%—22.7%和16.8%—23.4%。秸秆还田和施氮均能提高有机碳在大团聚体的分布。【结论】秸秆还田配施氮肥可以通过增加碳投入量，提高活性有机碳含量，降低微生物活性，提高团聚体对有机碳的保护来提高耕层碳储量。

我国农业碳排放的时空演化、脱钩效应及绩效评估

孟庆雷, 殷宇翔, 王煜昊

中国农业科学. 2023, 56(20):  4049-4066.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.010

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2752KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】科学分析我国农业碳排放的时序特征、空间格局、演变模式、脱钩关系和绩效评估等问题，为助力我国实现“双碳”目标、加强建设农业强国提供依据。【方法】构建我国农业碳排放和农业碳排放绩效评估的指标体系，基于2007—2020年我国省域农业碳排放的系统测度指数，采用核密度估计和标准化椭圆可视化分析农业碳排放的区域分布特征和时空演化趋势，选用Tapio模型考察农业碳排放与经济增长之间的脱钩关系，构建非期望产出的超效率SBM模型报告我国和七大经济区的农业碳排放绩效及分解效率。【结果】2007—2020年，我国农业碳排放整体呈现先上升后下降的“倒U型”曲线，区位差异明显，等级分布稳定。东部地区减排效果最优，中部地区出现“两极化”分布，西部地区减排压力较大。空间格局整体以东北-西南方向为主导，并向东北和西北方向趋向分散化。我国农业碳排放和农业经济发展之间已保持在弱脱钩水平并向强脱钩水平突破，可划分为平稳期（2007—2016年）和突破期（2017—2020年）两个阶段。农业碳排放绩效呈现出“迅速上升-缓慢下降-平稳改善”趋势，其中大西北经济区和北部沿海经济区分别居于首位和末位，农业生产技术变化（TC）相较于技术效率变化（EC）贡献更为突出。【结论】以2017年为拐点，我国农业碳排放整体呈现下降趋势，农业经济发展整体上逐渐摆脱对农业碳排放的依赖。各区块与各省份农业基础各异、减排目标不同，需因地制宜合理规划农业比较优势产业的规模和内部结构，合理选择区域内产业的资源禀赋生产特征，同时重视技术迭代与更新在农业经济发展与节能减排之中的推动作用，兼顾地区生态效益与经济效益。

“稻薯猪”生态循环农业的设想

樊自尧, 李奎, 李家洋, 黄三文

中国农业科学. 2023, 56(20):  4067-4071.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.011

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (377KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在杂交马铃薯育种技术已获突破和水稻育种进入分子设计育种阶段的背景下，笔者提出“春夏种稻、冬闲种薯、薯糠喂猪、粪尿肥田”的“稻薯猪”新型生态循环种养模式，以期缓解我国饲粮进口压力，助力破解种养脱节导致的资源浪费、效益不高、环境危害等问题。文中分析了“稻薯猪”模式利用水稻冬闲田种植马铃薯并用于动物蛋白生产的可行性，探讨了该模式的运行特点和落地形式。按照农业系统工程设计原理，“稻薯猪”全系统可分为大田种植管理、马铃薯贮藏、马铃薯主饲化和猪饲养、粪尿处理和还田等4个子系统。通过对子系统进行分头优化、集成和建模，探索在我国南方地区开展因地制宜、规模适中的“稻薯猪”生态循环种养模式的推广。

园艺

桃生长势相关基因PpSAUR73功能鉴定

杨丽, 曹洪波, 张学英, 翟含含, 李辛淼, 彭佳伟, 田义, 陈海江

中国农业科学. 2023, 56(20):  4072-4086.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.012

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4518KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】克隆桃树势相关基因PpSAUR73，分析其对多种激素的响应，鉴定其在调控拟南芥生长势中的作用，为科学合理调控树势提供分子依据。【方法】以‘中油蟠9号’为材料进行激素处理，利用实时荧光定量分析PpSAUR73在24 h内的动态响应;以桃品种‘久艳’为材料克隆PpSAUR73;构建PpSAUR73过量表达载体，将其转化拟南芥;对转基因拟南芥进行表型观察，对同时播种的转基因与野生型拟南芥进行萌芽率统计，对萌发一致的生长7 d拟南芥进行根长及下胚轴的测量，对萌发一致的拟南芥进行不同浓度的激素处理;取7 d大小的两个转基因株系及野生型拟南芥材料进行转录组测序，对差异表达基因进行功能分析、KEGG通路富集分析，并分析调控基因。【结果】PpSAUR73能够对激素处理做出快速响应。过表达PpSAUR73能够影响拟南芥种子萌芽，转基因拟南芥幼苗下胚轴及根长较野生型长，莲座大，整体长势好于野生型，且降低了对生长素的敏感性。过表达PpSAUR73的转录组分析结果显示，在两个对比组中均表达的差异基因有128个，其中有84个上调基因，44个下调基因，并对20个表达量较高的差异基因进行了描述。对过表达PpSAUR73产生的差异表达基因进行GO功能显著性富集分析，结果表明差异表达基因在细胞组分方面富集的基因最多，定位在细胞质、细胞膜、细胞器和细胞外区域。对差异表达基因进行KEGG通路富集分析，结果表明差异表达基因主要富集到苯丙氨酸生物合成通路、植物激素信号转导通路、淀粉蔗糖代谢通路等代谢通路。在苯丙氨酸生物合成通路中，PpSAUR73能够调控编码过氧化物酶基因AT1G05260、AT3G01190、AT3G32980、AT5G15180表达上调，过氧化物酶与木质素合成相关，木质素含量与植株长势呈显著相关，暗示过表达PpSAUR73可能参与调控拟南芥木质素合成从而调控长势。在植物激素信号转导通路中，生长素信号转导中的一些生长素响应基因AtSAUR41、AtSAUR71、AtSAUR51、AtSAUR72和AtSAUR1等表达下调，脱落酸信号转导途径中磷酸酶蛋白AtPP2CA表达上调，而脱落酸信号通路基因AtPYL5表达下调。PpSAUR73能够调控拟南芥长势，参与多种激素信号转导。【结论】PpSAUR73能够快速对激素做出响应，且能够调控转基因拟南芥长势;PpSAUR73过量表达导致的差异基因主要富集到苯丙氨酸生物合成通路、植物激素信号转导通路、淀粉蔗糖代谢通路等代谢通路;PpSAUR73调控IAA、ABA信号转导，推测其在桃树的生长发育过程中起到了重要作用。

基于转录组测序筛选与柚裂果相关的基因

卢艳清, 林燕金, 王贤达, 卢新坤

中国农业科学. 2023, 56(20):  4087-4101.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.013

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1114KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】柑橘类果实生长季节内出现的裂果现象是一类生理失调病害，然而目前尚未完全揭示柑橘类果实裂果的分子机理。本研究通过对文旦柚抗裂和易裂品种果皮转录组的比较分析，筛选果实抗裂相关基因。【方法】以抗裂品种（‘度新1号文旦柚’）的正常果（此品种无裂果），以及易裂品种（‘度尾文旦柚’）的正常果和裂果为材料，果实均取自两个时期（时期A：2021年8月3日;时期B：2021年8月20日，裂果敏感期）。取果实果顶部位的果皮（以果顶为中心，30 mm半径范围内的果皮）用于转录组测序。【结果】将易裂品种裂果果皮与两品种正常果果皮转录组进行比较分析，在时期A共筛选到1 660个差异基因，易裂品种裂果果皮与两品种正常果果皮间相同的差异基因104个;在时期B共筛选到1 972个差异基因，易裂品种裂果果皮与两品种正常果果皮间相同的差异基因82个。对易裂品种裂果果皮与两品种正常果果皮间所有差异基因的GO富集分析结果显示：在生物学过程分类中，两个时期均富集到差异基因的主要亚类包括代谢过程、细胞过程、单生物过程、生物调控、刺激响应和信号。对易裂品种裂果果皮与两品种正常果果皮间所有差异基因的代谢通路分析结果显示：两个时期均富集到差异基因的主要代谢途径包括碳代谢、植物MAPK信号途径、植物激素信号转导和内质网蛋白过程，这些代谢途径富集的差异基因也最多。发现了一些与果实抗裂能力相关的重要基因：两品种正常果果皮扩张蛋白-A1基因表达量均显著高于易裂品种裂果果皮，两个时期结果一致;在时期A，两品种正常果果皮类钙调磷酸酶蛋白B亚基基因表达量显著高于易裂品种裂果果皮，但在时期B无显著差异;易裂品种裂果果皮热激转录因子、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、生长素响应蛋白和脱水响应元件结合蛋白基因表达量显著高于两品种正常果果皮，两个时期结果一致。【结论】与果皮弹性、水分运动、高温和水分亏缺逆境响应相关的基因是调控文旦柚果实抗裂能力的关键基因。

食品科学与工程

燕麦麸粉和苦荞皮粉的添加对小麦面条结构、蒸煮品质及消化特性的影响

彭湃, 王晓龙, 马兰, 邹晓阳, 马倩莹, 张心语, 李小平, 胡新中

中国农业科学. 2023, 56(20):  4102-4114.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.014

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2182KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究燕麦麸粉和苦荞皮粉的添加对小麦面条结构、品质及消化特性的影响，明确二者在面制品加工中的应用价值。【方法】本研究制备了3种复配粉面条：30%燕麦麸粉+70%小麦面粉、30%苦荞皮粉+70%小麦面粉、15%燕麦麸粉+15%苦荞皮粉+70%小麦面粉，并以纯小麦面条为对照，测定4种面条的蒸煮品质、感官品质、消化特性;使用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、体积排阻高效液相色谱、台式扫描电子显微镜、激光共聚焦扫描显微镜等对面条蛋白和淀粉结构进行分析比较。【结果】添加燕麦麸粉和苦荞皮粉的面条蒸煮损失增大，感官评分降低，血糖生成指数（glycemic index，GI）降低，其中添加30%燕麦麸粉的面条GI值最低（GI=47.9），是一种低GI食品。面条在蒸煮过程中发生蛋白质的解聚和重组，促进了蛋白质-蛋白质、蛋白质-淀粉、蛋白质-其他组分的结合。添加燕麦麸粉的面条在蒸煮后具有较高的α-螺旋和较低的β-折叠，导致蛋白质聚集体向高聚合度的松散链状网络结构转化，增强了蛋白对淀粉的包裹作用。煮后面条中淀粉的晶体结构被破坏，有序程度降低。添加燕麦麸粉和苦荞皮粉的面条中淀粉-脂肪互作增强，促进了面条中抗性淀粉的形成。与荞麦皮粉相比，添加燕麦麸粉更有利于维持淀粉的短程有序结构，促进V型晶体的形成。此外，燕麦麸粉中β-葡聚糖的存在进一步促进了淀粉与其他组分的互作。【结论】添加燕麦麸粉和苦荞皮粉对小麦面条的蒸煮和感官品质有负面影响，但可以有效降低面条的GI值，其中添加30%燕麦麸粉的面条是低GI食品。添加燕麦麸粉和苦荞皮粉的面条，淀粉在糊化过程中与蛋白质和脂肪等互作产生抗性淀粉。燕麦麸粉有助于维持面条中蛋白网络的热稳定性，可通过增强淀粉与蛋白、脂肪等分子的互作提高淀粉的抗消化性。

畜牧·兽医

地塞米松诱导肉鸡脂肪肝模型的构建及效果分析

王超慧, 孙喜, 王强刚, 刘芮兵, 李妮, 杨小军, 刘艳利

中国农业科学. 2023, 56(20):  4115-4124.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.015

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (884KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】腹脂沉积过多和脂肪肝综合征是家禽养殖中面临的重要脂代谢紊乱产业问题，肝脏是家禽体内从头合成脂肪酸的主要部位，也在物质代谢、胆汁生成、解毒等的调节中发挥重要作用。因此解析脂代谢紊乱机理将为家禽产业的健康发展提供参考依据，但畜禽动物发病机理的探究往往需要模型为前提。【目的】通过试验评价地塞米松诱导肉鸡脂肪肝的效果，为家禽脂代谢紊乱相关模型的构建提供参考。【方法】选用体重相近的35日龄AA肉鸡16只，随机分为对照组和地塞米松组，每组8个重复，地塞米松组连续7 d颈部皮下注射地塞米松磷酸钠溶液（4.5 mg·kg^-1体重），对照组注射同体积的生理盐水，7 d后观测肉鸡肝脏病理性变化并对其进行油红O染色，同时检测血清生化与机体抗氧化指标，采用实时荧光定量PCR方法检测肝脏中与脂质代谢和炎症反应相关的基因表达。【结果】与对照组相比，地塞米松组肉鸡肝脏指数显著提高（P<0.05），油红O切片显示肉鸡肝组织有大量红色脂滴出现，且肝脏中TG和TC含量均高于对照组（P<0.05）。血清生化结果显示地塞米松组谷草转氨酶（AST）、总胆红素（TBIL）、尿酸（UA）、总蛋白（TP）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-c）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）、总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平显著高于对照组（P<0.05），但谷丙转氨酶（ALT）、葡萄糖（GLU）含量无显著变化（P>0.05）。地塞米松注射显著提高了肉鸡肝脏ACC、FAS、SCD1、PPARγ、ChREBP、SREBP-1c、IGF2、GR等脂质合成相关基因的表达（P<0.05），但ELOVL6基因的表达量无显著变化（P>0.05）;降低了脂质分解代谢相关基因CPT1、LPL、PPARα的mRNA丰度（P<0.05）;但地塞米松组与脂质水解相关的ATGL基因以及与脂质转运相关CETP、MTTP基因表达量显著高于对照组（P<0.05）;除此之外，地塞米松注射显著提高了肉鸡肝脏MyD88、NFκB、IL-6、TNF-α等与炎症发生相关的基因表达（P<0.05）。另一方面，抗氧化的检测结果显示肉鸡肝脏和血清的总抗氧化能力无显著变化（P>0.05），但地塞米松组血清中的丙二醛含量显著高于对照组（P<0.05）。【结论】颈部皮下注射地塞米松可以诱导肉鸡产生脂代谢紊乱，并引发机体氧化应激和肝脏炎症反应，与脂肪肝疾病特征相似，可用来较快速地建立肉鸡脂肪肝模型。

外源性马立克氏病病毒荧光定量PCR检测方法的建立

苏佳, 赵炜, 刘丹, 王嘉, 白洪旭, 吴华伟, 薛青红, 陈晓春

中国农业科学. 2023, 56(20):  4125-4136.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.016

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (4484KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】为解决现有兽用生物制品外源性马立克氏病病毒（Marek’s disease virus, MDV）检验方法灵敏度低、检测时间长、鉴别性不强的问题，研究分别建立MDV血清1型（MDV serotype 1，MDV 1）和MDV血清3型（MDV serotype 3，MDV 3）毒株的实时荧光定量PCR检测方法，用于禽用生物制品纯净性控制。【方法】从NCBI下载MDV 1、MDV血清2型（MDV serotype 1，MDV 2）和MDV 3各毒株UL19序列，进行核苷酸和氨基酸序列比对分析;分别针对MDV 1 CVI988毒株、MDV 3 FC126毒株的UL19设计特异性引物和相应的Taqman探针，建立实时荧光定量PCR检测方法;分别构建相应的重组质粒作为阳性标准品，建立标准曲线，并评价所建立方法基因拷贝数检测的灵敏度;分别对其他禽用病毒类生物制品、毒种、MDV 2 SB-1毒株UL19的全长质粒及生产原材料（SPF鸡胚尿囊液、胚体、尿囊膜、鸡胚成纤维细胞）进行检测，评价检测方法的特异性;分别对600、60、6、0.6、0.06、0.006、0.0006 PFU的CVI988毒株和FC126毒株进行检测，评价所建立方法检测活病毒粒子的灵敏度;分别以不同稀释度的阳性标准品质粒为模板，进行3次重复性检测，计算变异系数，分析所建立检测方法的可重复性。【结果】MDV UL19在同一血清型内核苷酸和推导的氨基酸同源性达99.99%，具有很高的保守性，在不同血清型间核苷酸同源性只有约75%，推导的氨基酸同源性只有约85%;分别建立了MDV 1和MDV 3两种实时荧光定量PCR检测方法;MDV 1检测方法标准曲线的扩增效率E=98.8%，相关系数R ²=0.992，标准曲线方程Y=-3.351X+38.828（Y=Ct，X=lg（拷贝数）），MDV 3检测方法标准曲线的扩增效率E=95.0%，相关系数R ²=0.998，标准曲线方程Y=-3.447X+36.496（Y=Ct，X=lg（拷贝数））;所建立的两种检测方法特异性好，MDV 1或MDV 3毒株扩增曲线良好，其他禽用病毒类生物制品、毒种、MDV 2 SB-1毒株UL19的全长质粒及生产原材料未出现特异性扩增曲线;灵敏度高，MDV 1基因拷贝数检出限度为32.8拷贝/μL，至少可检出0.006 PFU的CVI988毒株，MDV 3基因拷贝数检出限度为10 拷贝/μL，至少可检出0.006 PFU的FC126毒株;重复性好，MDV 1检测方法重复性试验的变异系数小于1%，MDV 3检测方法重复性试验的变异系数小于1.5%。【结论】所建立的实时荧光定量PCR检测方法可分别用于禽用生物制品中外源性MDV1、MDV3毒株的检测。