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2024年 第57卷 第2期 刊出日期：2024-01-16

  

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2024年第57卷第2期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(2):  0. 

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相关文章 | 多维度评价

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

利用CRISPR/Cas9技术编辑MODD增强水稻休眠性

郭乃辉, 张文忠, 圣忠华, 胡培松

中国农业科学. 2024, 57(2):  227-235.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.001

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【目的】 休眠是水稻重要的农艺性状。适当的休眠可以抑制水稻的穗发芽现象，是确保产量和品质的关键因素。然而，水稻休眠调控的基因及其调控网络仍需进一步研究。已知基因MODD编码未知功能的蛋白，负向调控水稻脱落酸信号和抗旱性，但其调控水稻休眠的功能未知。研究MODD在调控水稻休眠中的功能，有助于完善水稻休眠调控网络，同时为抗穗发芽遗传育种提供新的理论基础和种质资源。【方法】 根据RGAP数据库公布的基因序列，构建MODD的CRISPR-Cas9敲除载体，通过农杆菌介导的遗传转化方法转化中花11（ZH11）愈伤组织，从而获得水稻转基因植株；利用PCR扩增、测序技术及qRT-PCR技术筛选并鉴定MODD敲除纯合系；根据2个突变系（KO-1和KO-2）的CDS得到突变系的氨基酸序列，然后，用DNAMAN对比ZH11和2个突变系（KO-1和KO-2）的蛋白序列；利用Linux系统筛选出MODD在水稻中的同源基因；取开花后35 d的种子，调查ZH11和敲除系的发芽率；利用酵母单杂和LUC试验验证MODD的上游基因。【结果】 查找到水稻中有6个MODD的同源基因，分别为LOC_Os07g41160、LOC_Os03g30570、LOC_Os03g53630、LOC_Os04g35430、LOC_Os03g17050和LOC_Os06g01170；成功构建了敲除载体，并转入ZH11中，获得2个纯合突变系（KO-1和KO-2）；qRT-PCR结果表明，2个突变系（KO-1和KO-2）的MODD表达量显著降低；蛋白序列分析表明，KO-1和KO-2的移码突变造成了蛋白翻译的提前终止；发芽率结果显示，2个突变系（KO-1和KO-2）的发芽率在吸水第3天比ZH11分别显著降低了15%和15%；之后差异逐渐扩大，在第6天差异达到最大，比ZH11分别显著降低35%和35%；2个突变系（KO-1和KO-2）的穗发芽现象显著低于ZH11；酵母单杂试验结果表明，在酵母中，ABI5可以结合MODD的启动子区域，并且进一步把结合范围缩小至300 bp以内；LUC结果显示，加入ABI5的荧光值是单独加NONE空载荧光值的2.6倍，说明ABI5可以激活MODD的表达。【结论】 敲除MODD可以增加种子的休眠，MODD可能通过ABA信号途径调控种子休眠。

吉林省玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的构建及应用

张茗起, 王蕊, 张春宵, 孙擘, 任洁, 李淑芳, 王璐, 朱少喜, 张江斌, 施昕晨, 王海杰, 张云龙, 田红丽, 赵怡锟, 匡猛, 王元东, 易红梅, 李晓辉, 王凤格

中国农业科学. 2024, 57(2):  236-249.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.002

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【目的】 农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状，利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种质资源真实身份，强化种质资源的分类管理。通过深度发掘吉林省玉米种质资源库的优异资源，推动共享利用。【方法】 以吉林省玉米种质资源库中的2 918份玉米种质资源为研究对象，采用玉米品种鉴定检测标准中推荐的40对SSR标记，以及61 214个SNP标记来构建其分子身份证。根据获得的分子身份证信息将种质资源划分为核心、同近源、异质和群体等类进行管理，并进一步针对核心种质进行遗传多样性分析。【结果】 为2 918份种质资源构建了SSR分子身份证，为除异质性种质外的2 502份种质资源构建了SNP分子身份证。分别制定了玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的建设规范。其中，SSR分子身份证由40个SSR位点指纹转化为三位数字和一位字母的编码组合构成，并以二维码形式存储；SNP分子身份证由61 214个SNP位点指纹转化为可视化的条形码。根据样品纯合度和指纹特异性等特征，将样品划分为1 561份核心类、705份同近源类、416份异质类及236份群体类种质资源。遗传多样性分析表明，以旅大红骨群、黄改群为代表的国内种质资源是该库的主要种质资源，占全部核心种质资源的64.38%。【结论】 提出了玉米种质资源分子身份证构建流程，为吉林省玉米种质资源库2 918份种质资源构建了全部的SSR分子身份证和2 502份SNP分子身份证；建立了核心、同近源、异质、群体四类种质资源筛选方案，实现了种质资源的分类管理。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

多源中高分辨率影像协同下时间合成窗口对农作物识别的影响

童婉婷, 魏浩东, 杨靖雅, 金文捷, 宋茜, 胡琼, 尹高飞, 徐保东

中国农业科学. 2024, 57(2):  250-263.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.003

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【背景】 中高空间分辨率（≤30 m）影像是在耕地破碎、种植结构复杂的中国南方开展农作物遥感识别研究的重要数据。然而，要克服中高分辨率传感器重访周期较长以及南方多云雨天气的影响，对影像进行时间窗口合成以协同使用多源中高分辨率遥感数据，是获取时空连续农作物制图结果的必要保障。由于不同卫星影像获取的周期不同，且不同农作物物候季相节律存在较大差异，如何选择影像合成时间窗口是农作物准确识别的关键前提。【目的】 通过探究影像合成时间窗口对于农作物识别的影响机制，为大尺度复杂农作物种植结构制图提供重要参考依据。【方法】 以农作物类型多样且云雨天气频繁的湖北省江汉平原为研究区，通过协同Landsat-8和Sentinel-2A/2B卫星影像，设置7种时间合成窗口（15、20、25、30、40、50和60 d）情景，分别从影像的覆盖度、不同农作物时序光谱特征以及不同农作物分类精度等角度，深入分析影像时间合成窗口对农作物遥感识别的影响。【结果】 在影像20 d时间合成窗口的情景下，江汉平原农作物（冬油菜、冬小麦、水稻、稻虾田和其他作物）的总体分类精度最高，为93.13%。对比而言，在影像较短时间合成窗口（如15 d）的情景下，时间序列密集但高质量影像覆盖度较低，农作物总体分类精度较低（90.91%）；而在影像较长时间合成窗口（如60 d）的情景下，影像覆盖度高但时间序列稀疏，导致农作物识别的关键物候信息丢失，降低了总体分类精度（86.06%）。此外，不同农作物的识别效果受影像时间合成窗口的影响程度不同，依次为其他作物>冬油菜>水稻>冬小麦>稻虾田。其他作物类内时序光谱特征变异性较大，因此对时间窗口极其敏感。油菜准确识别的关键物候期为开花期，该时期长度较短，影像合成时间超过30 d会极大降低其识别效果，主要体现为与小麦的混淆。区分稻虾田与单季稻的关键物候期为稻虾田的稻闲季淹水期，其持续时间较长，受时间合成窗口影响较小。【结论】 影像时间合成窗口20 d时可兼顾高质量影像覆盖度和捕获农作物识别的关键物候特征，但不同作物识别的最优时间合成窗口受到作物关键物候期影响。研究结果可为多源中高分辨率影像协同下时间合成窗口的选择提供理论参考和方法支撑，进而有效服务于宏观尺度农作物高精度遥感制图研究。

种植密度与施肥水平对甜荞光合特性、产量及抗倒伏的影响

雷新慧, 吴怡欣, 王家乐, 陶金才, 万晨茜, 王孟, 高小丽, 冯佰利, 高金锋

中国农业科学. 2024, 57(2):  264-277.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.004

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【目的】 合理密植与施肥，可有效协调个体间的竞争，改善群体光环境，构建高产群体，是提高作物高产的重要途径。探讨不同种植密度和施肥水平对甜荞抗倒性能及产量的影响，为荞麦抗倒高产高效栽培提供技术参考。【方法】 以等花柱甜荞新品种西农D4103为试验材料，黄土高原主栽品种西农9976为对照，采用双因素裂区设计，主因素为2个栽培密度，分别为D1：90万株/hm²、D2：135万株/hm²；副因素为低、中、高3个施肥水平，分别为F1（N：120、P₂O₅：76.8、K₂O：56.4 kg·hm^-2）、F2（N：180、P₂O₅：115.2、K₂O：84.6 kg·hm^-2）和F3（N：240、P₂O₅：153.6、K₂O：112.8 kg·hm^-2），于2021—2022年在西北农林科技大学榆林小杂粮试验站进行。研究不同种植密度和施肥水平对甜荞群体冠层结构及光合特性、产量及产量构成因素、倒伏特性的变化规律。【结果】 2年大田试验表明，提高种植密度，使甜荞群体叶面积指数（LAI）显著增加，光合有效辐射（PAR）和相对叶绿素含量（SPAD）显著下降，并减弱了叶片光合能力。施肥显著提高了甜荞群体LAI、SPAD和光合能力，降低了PAR，中肥水平较低肥水平的LAI、SPAD、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），平均增加14.6%、6.7%、15.3%、15.2%和16.6%，PAR和胞间CO₂浓度（Ci）平均减少4.5%和6.7%。D2较D1处理的株高、重心高度、第2节间长、倒伏率和倒伏指数平均增加9.6%、12.5%、24.7%、19.8%和26.2%，而第2节间粗、充实度、抗折力和整株鲜重减少13.1%、7.4%、18.3%和8.5%。同等密度下增加施肥量，使甜荞株高、重心高度、第2节间长、整株鲜重、倒伏率和倒伏指数逐渐增加，第2节间粗、第2节间充实度、第2节间抗折力呈先增加后减小的趋势。提高种植密度和施肥水平，使甜荞产量显著增加，西农D4103的产量在D2F2处理下达最大值，较D1F1增产15.1%，较对照品种在同等施肥量下增产17.0%。【结论】 构建合理的甜荞群体结构有利于增加群体受光面积，改善光合特性，降低田间倒伏率，从而提高产量。因此，黄土高原地区等花柱甜荞品种西农D4103推荐种植密度为135万株/hm²，肥料施用量为中等施肥水平（N：180 kg·hm^-2、P₂O₅：115.2 kg·hm^-2、K₂O：84.6 kg·hm^-2）。

植物保护

黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病病原比较分析

张亚玲, 付忠举, 李雪, 孙宇佳, 赵羽涵, 顾欣怡, 王艳霞, 靳学慧, 吴伟怀, 华丽霞

中国农业科学. 2024, 57(2):  278-294.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.005

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【目的】 明确中国黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病病原种类及优势致病菌，为水稻穗腐病的精准防控提供参考。【方法】 在黑龙江、四川和海南省的13个水稻主要生产区采集水稻穗腐病样品，通过组织分离和单孢分离法，共分离纯化到568个菌株，对各菌株进行形态学鉴定，结合rDNA-ITS序列分析及科赫氏法则验证，明确13个水稻主要生产区穗腐病病原菌种类，分析其优势菌株及致病特征。【结果】 黑龙江省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、链格孢属和镰孢菌属3类，分别占总病原菌数的1.10%、83.43%和15.47%，链格孢属为该省份的优势菌种。海南省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、镰孢菌属、黑孢霉属、毛色二孢属及蠕孢菌属5类，分别占总病原菌数的1.62%、89.47%、0.81%、1.62%和6.48%，镰孢菌属为该省份的优势菌种。四川省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、链格孢属、镰孢菌属、黑孢霉属、蠕孢菌属5类，分别占总病原菌数的23.57%、13.47%、22.86%、16.43%和23.57%，无优势菌种。根据分生孢子及菌落形态差异筛选出具有代表性的23个菌株，结合rDNA-ITS序列分析及科赫氏法则验证，明确了水稻穗腐病的致病菌有弯孢菌属的新月弯孢（Curvularia lunata），链格孢属的细交链格孢（Alternaria tenuissima）、链格孢（A. alternata）、芸薹链格孢（A. brassicae），镰孢菌属的拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）、新知镰孢（F. andiyazi）、木贼镰孢（F. equiseti）、变红镰孢（F. incarnatum）、厚垣镰孢（F. chlamydosporum），黑孢霉属的稻黑孢（Nigrospora oryzae）、球黑孢霉（N. sphaerica），毛色二孢属的可可毛色二孢（Lasiodiplodia theobromae）及蠕孢菌属的嘴突凸脐蠕孢（Exserohilum rostratum）。分别于孕穗期和抽穗扬花期接种穗腐病致病菌，发现无论是粳稻还是籼稻品种，海南省致病菌在水稻抽穗扬花期接种后平均病情指数均高于孕穗期接种的平均病情指数；黑龙江和四川省的致病菌在抽穗扬花期接种的平均病情指数略低于孕穗期接种的平均病情指数。【结论】 中国黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病致病菌具有多样性，黑龙江省以链格孢属为优势菌种，海南省以镰孢菌属为优势菌种，四川省优势菌种不明显。

解淀粉欧文氏菌噬菌体Kuerle的分离、基因组测定及其裂解功能分析

陈妞, 余成敏, 崔百明, 任彩霞, 杨丽颖, 董钰, 刘琳, 郑银英

中国农业科学. 2024, 57(2):  295-305.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.006

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【背景】 解淀粉欧文氏菌（Erwinia amylovora）是仁果类果树火疫病的病原体，对全球苹果和梨的生产构成严重威胁。随着抗生素耐药菌株的出现，火疫病的防治面临巨大的挑战。【目的】 分离一种新的裂解解淀粉欧文氏菌的噬菌体，并分析该噬菌体裂解相关基因的功能，为火疫病的防治提供新的选择。【方法】 以解淀粉欧文氏菌Ea102为宿主菌，采用双层平板法从流行火疫病的果园土壤中分离噬菌体。通过噬菌斑和透射电镜观察其形态。用PacBio测序技术测定噬菌体基因组，SPAdes组装序列，RAST注释基因组。通过大肠杆菌原核表达系统分析噬菌体Kuerle的裂解机制。【结果】 分离纯化出一株裂解解淀粉欧文氏菌的噬菌体，命名为Kuerle。Kuerle由二十面体衣壳的头部和短尾组成，潜伏期约为50 min，裂解量约为240 pfu/cell。噬菌体基因组全长75 599 bp，GC含量48.0%，末端有393 bp的重复序列，未发现与溶原调控相关的基因。共预测到85个开放阅读框（open reading frame，ORF），其中33个已知功能蛋白中包含一个由3 550 aa组成的巨大病毒颗粒相关的RNA聚合酶（virion-associated RNA polymerase，vRNAP），该vRNAP是Schitoviridae科噬菌体的主要特征之一。病毒粒子和基因结构表明噬菌体Kuerle属于有尾噬菌体类的Schitoviridae科病毒。聚集在DNA晚期表达区的3个裂解相关基因holin、endolysin和spanin组成了“裂解盒”。在大肠杆菌中Kuerle-holin的表达会抑制细胞的生长，而Kuerle-endolysin的表达可裂解细胞。二者共表达时Kuerle-holin会加速Kuerle-endolysin引起的细胞裂解。用叠氮化钠抑制细菌的一般分泌系统（Sec）或Kuerle-endolysin N端信号序列的缺失均会导致endolysin裂解功能丧失。上述结果表明噬菌体Kuerle具有pinholin-SAR endolysin裂解系统。Kuerle-holin（pinholin）使细胞质膜去极化以激活分泌的Kuerle-endolysin（SAR endolysin）降解肽聚糖层。【结论】 Kuerle是一株烈性噬菌体并且Kuerle-endolysin抑菌效果显著，为后续火疫病生防试剂的制备提供了理论依据和研究材料。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

施氮量对谷子产量、氮素利用及小米品质的影响

董二伟, 王媛, 王劲松, 刘秋霞, 黄晓磊, 焦晓燕

中国农业科学. 2024, 57(2):  306-318.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.007

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【目的】 明确不同施氮量下谷子产量、干物质分配和氮素累积转运特征，分析氮用量对小米糊化特性和有益微量元素含量的影响及其与植株氮素累积的关系，探究植株氮素营养对小米品质的影响。【方法】 于2020—2021年在山西省沁县研究4个施氮水平（0、75、120和150 kg·hm^-2）对春播谷子产量、氮素吸收与利用特征及小米品质的影响。【结果】 施氮提高谷子收获穗数、穗粒数和植株的干物质生产能力，增加了氮素由营养器官向籽粒的转运率，促进了干物质及氮素向籽粒的分配，从而提高产量。施氮也提高了小米中铁、锌、钙、镁和硒的含量，其中，施氮75 kg·hm^-2时上述元素含量的增幅最大，氮利用率最高。与不施氮相比，施氮75 kg·hm^-2时谷子收获穗数、穗粒数、产量、地上部生物量、收获指数、氮素累积总量和氮素转运率增幅最高，增幅分别可达7.5%、23.3%、31.0%、21.2%、8.6%、40.3%和9.2%，小米中铁、锌、钙、镁和硒含量的增幅分别为37.2%、43.6%、56.0%、30.5%和16.9%。过量施氮（150 kg·hm^-2）不利于谷子穗粒数和收获指数的提高及氮素由营养器官向籽粒的转运，与施氮量75 kg·hm^-2比较，两年氮素转运率分别降低了23.1%和28.2%；氮素施用过量也降低了小米支链淀粉含量，淀粉形成受限，抑制了小米粉最终黏度、回升值和峰谷黏度，影响糊化品质，同时氮肥利用率低至25%左右。谷子地上部氮吸收量与小米中铁、锌、钙、镁和硒含量呈极显著的正相关，但与小米中支链淀粉含量、小米粉的最终黏度和峰谷黏度呈显著的负相关。【结论】 施氮量在75—120 kg·hm^-2，能促进谷子干物质及氮素向籽粒的分配，实现籽粒产量、小米糊化品质和有益微量元素含量的同步提升。

灌溉水温与施氮量对滴灌棉田土壤水热及棉花生长和产量的影响

何静, 王振华, 刘健, 马占利, 温越

中国农业科学. 2024, 57(2):  319-335.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.008

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【目的】 探究膜下滴灌棉田土壤水热环境和棉花生长对灌溉水温与施氮量的响应机理，旨在确定北疆滴灌棉花合理的灌溉水温和施氮量。【方法】 以新陆早42号棉花为试验材料，设置4个灌溉水温：15 ℃（T0）、20 ℃（T1）、25 ℃（T2）和30 ℃（T3）；3个施氮水平：250 kg·hm^-2（F1）、300 kg·hm^-2（F2）和350 kg·hm^-2（F3），采用双因素完全随机试验设计。分析不同灌溉水温条件下施氮量对棉田土壤水热环境、棉花生长、产量和水氮利用效率的影响。【结果】 常规灌溉水温与低氮处理降低土壤温度，抑制棉花生长，单株铃数降低并导致籽棉产量下降。适宜的灌溉水温和施氮量可以改善土壤水热环境，促进棉花生长发育，提高籽棉产量和水氮利用效率。与15 ℃常规灌溉水温相比，增温灌溉显著提高了土壤温度0.58—3.30 ℃，土壤储水量降低1.2%—7.2%，土壤呼吸速率显著提高5.7%—28.0%；随灌溉水温升高，棉花株高、叶面积指数及地上部干物质积累量先增高后降低，在灌溉水温为25 ℃时达最大。随施氮量增加，土壤储水量降低3.3%—6.7%，土壤呼吸速率显著提高3.6%—9.5%，棉花株高增加3.2%—4.9%，叶面积指数显著增加5.8%—11.0%，地上部干物质积累量显著增加1.2%—2.2%，均在施氮量为350 kg·hm^-2时达最大。水分利用效率、氮肥偏生产力及籽棉产量随灌溉水温升高均先增加后减少，随施氮量增加分别表现为增加、减少、增加的趋势。通径分析表明，土壤温度对籽棉产量直接作用最大，而施氮量通过促进棉花生长对籽棉产量间接作用最大。籽棉产量与水分利用效率均在T2F2处理达到最大值，分别为6 652.3 kg·hm^-2、1.17 kg·m^-3，且T2F2处理的氮肥偏生产力（22.17 kg·kg^-1）显著大于T2F3处理（18.80 kg·kg^-1）。【结论】 综合考虑灌溉水温与施氮量对土壤温度，土壤呼吸速率，棉花生长、产量及水氮利用效率的影响，推荐北疆棉区适宜灌溉水温为25 ℃，施氮量为300 kg·hm^-2。

园艺

葡萄转录因子VvERF2耐盐功能鉴定

代瑛姿, 郭宏扬, 杨志峰, 王宪璞, 许丽丽

中国农业科学. 2024, 57(2):  336-348.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.009

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【目的】 对葡萄转录因子VvERF2进行蛋白质生物信息学分析，利用基因克隆、同源遗传转化技术，探索该转录因子在葡萄愈伤组织盐胁迫下的功能，为进一步研究AP2/ERF超家族对葡萄的作用机理提供参考。【方法】 借助NCBI-Blast（https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）等在线数据库工具对VvERF2蛋白进行生物信息学分析；以‘无核白’葡萄（Vitis. vinifera L.）愈伤组织为材料，构建葡萄VvERF2同源遗传转化体系，结合生长量、总糖、总酸等理化指标鉴定转基因愈伤组织表型；设定不同盐浓度梯度，通过游离脯氨酸、抗氧化酶活性等生理指标鉴定转基因愈伤组织耐盐功能。【结果】 对VvERF2及一致性最高的7个直系同源蛋白序列进行生物信息学分析，发现VvERF2编码240个氨基酸，与番茄、无花果氨基酸序列高度相似，蛋白同源性分别为78%和67%。8种不同物种的氨基酸残基数为240—348个，分子量为26.43—38.60 kDa，理论等电点在5.54—8.68，脂肪氨基酸指数均大于66%，均属于不稳定性蛋白；不同物种氨基酸序列理化性质存在差异较大。此外，VvERF2启动子存在多种与脱落酸等激素及MYB等转录因子相关的顺式作用元件。VvERF2具有组织表达特异性，在愈伤组织中表达水平最低，且受外源盐胁迫诱导显著上调（为对照组的3倍）。转基因结果表明，VvERF2在葡萄愈伤组织中过量表达后，生长量、总酸、总酚含量及DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼，1,1-Diphenyl-2- trinitrophenylhydrazine）等抗氧化活性均显著升高，不同浓度外源NaCl处理后，转基因愈伤组织总蛋白、游离脯氨酸等含量均高于野生型愈伤组织。【结论】 VvERF2过量表达促进葡萄愈伤组织生长量和次生代谢产物相关物如酚类物质的含量积累，从而提高葡萄耐盐性。

土壤质地对菠萝蜜根际微生物碳源利用、线虫群落及果实糖分的影响

苏兰茜, 濮秋婕, 白亭玉, 吴月仙, 吴刚, 谭乐和, 胡雅莉

中国农业科学. 2024, 57(2):  349-362.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.010

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【目的】 研究相同施肥模式下不同质地土壤微环境差异及其与果实关键品质（糖分）的潜在关系，为区域性的果园培肥和增产提质提供理论依据。【方法】 选取施肥方案一致、土壤质地分别为壤土、砂壤土和砂土的‘马来西亚1号’标准菠萝蜜园，采集养树期、花期和果期的菠萝蜜根周土壤和成熟果实，研究土壤微生物群落代谢功能、线虫群落结构、土壤理化性质及果实糖分的变化及潜在关系。【结果】 砂壤土和砂土微生物碳源利用变化趋势均为养树期>花期>果期。壤土微生物碳源代谢强度大小为果期>养树期>花期。土壤微生物主要的碳源利用类型是碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源。砂土各时期的土壤微生物群落结构多样性指数和各营养类群线虫丰度普遍高于其他两种土壤，且在养树期和果期较高。壤土各时期线虫生态指数和土壤pH、有机质普遍高于其他两种土壤。果实中的葡萄糖含量表现为砂壤土>壤土>砂土，其他糖组分在各质地土壤中差异不显著。采样时期对土壤线虫群落多样性有显著的直接效应，土壤质地对菠萝蜜果实糖分有显著的间接效应和总效应。【结论】 有机、无机肥配施对异质土壤的微生态环境影响各异，土壤质地通过直接或间接影响养树期和果期菠萝蜜根际微生物和线虫群落结构及功能，最终影响土壤养分转化和果实品质。

食品科学与工程

基于感官评价的橄榄鲜食品质差异代谢组分析

谢倩, 江来, 丁明月, 刘玲玲, 陈清西

中国农业科学. 2024, 57(2):  363-378.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.011

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【目的】 筛选影响橄榄鲜食品质的关键代谢物，探究橄榄鲜食品质差异的可能代谢机制。【方法】 以4个高接换种橄榄品种（系）果实为试验材料，高接砧木为‘惠圆’，采用感官评价进行鲜食品质评价，通过超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）联用技术进行代谢物鉴定及KEGG通路分析，探究果实成熟过程的代谢变化。【结果】 4个品种（系）橄榄果实鲜食品质的感官评价结果差异显著，‘甜榄1号’‘东山长穗’鲜食品质好，‘惠圆’‘子阳1号’鲜食品质差；4个品种（系）橄榄果实共鉴定到15类651个代谢物，其中初级代谢产物6类277个，次级代谢产物9类365个；基于变量投影重要性与差异倍数筛选出26个影响橄榄鲜食品质的特征差异代谢物，包括氨基酸及其衍生物（6个）、有机酸（2个）、脂质（2个）、酚类化合物（16个），其中酚类化合物包括酚酸（3个）、黄酮（3个）、黄酮醇（2个）、黄烷醇（3个）以及水解单宁（5个），并结合橄榄成熟过程建立了造成鲜食品质差异的代谢网络，鲜食品质好的橄榄在L-天冬酰胺与N,N-二甲基甘氨酸生物合成代谢途径上积累较高，体现在鲜食口感上与回甘度有关；鲜食品质差的橄榄在水解单宁（二酰基诃子酰基葡萄糖、没食子酰没食子酸甲酯、榛子素A）、黄酮醇[桑色素-3-O-木糖苷、槲皮素-3-O-（6′没食子酰）半乳糖苷]、黄烷-3-醇[7-O-没食子酰基特利色黄烷、儿茶素-（7,8-bc）-4α-（3,4-二羟基苯基）-二氢-2-（3H）-酮、儿茶素-（7,8-bc）-4β-（3,4-二羟基苯基）-二氢-2-（3h）-酮]合成途径上积累较高，体现在鲜食口感上与苦涩味有关。【结论】 不同橄榄鲜食品质差异与其成熟过程中氨基酸及其衍生物合成途径和水解单宁、黄酮醇、黄烷-3-醇合成途径的积累差异密切相关。

畜牧·兽医

生猪养殖系统碳足迹评估研究进展

周元清, 董红敏, 朱志平, 王悦, 李南西

中国农业科学. 2024, 57(2):  379-389.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.012

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【目的】 畜禽养殖业是重要的温室气体排放源，我国是生猪养殖大国，科学评估生猪养殖系统碳足迹，能够为畜牧业深入推进减排降碳提供参考借鉴。【方法】 本文中从碳足迹评估模型、评估方法和主要排放源三方面对国内外生猪养殖系统碳足迹评估研究现状进行梳理，围绕系统边界、排放源、核算方法以及单位选择等因素深入分析了评估结果差异性的成因，解析了饲料生产、粪污处理等环节对评估结果的影响。【结果】 目前国外对生猪养殖生产全生命周期的碳足迹评估形成了较为成熟的评估模型。每生产1 kg功能单位的猪肉碳足迹为2.2—10.3 kg CO_2-eq。各研究中，不同评估方法会对评估结果产生较大影响。划定不同的系统边界、采用不同的功能单位，均会导致碳足迹评估结果出现差异。同时，在相同系统边界内，核算的排放源不同、同一排放源选取的参数不同，或者选择不同的分配方法也会影响评估结果。在生猪养殖生产系统中，饲料生产是对生猪生产系统碳足迹贡献最大的环节，占比为49%—83%。粪便管理环节的排放仅次于饲料生产环节，占比为12%—41%。【结论】 为了使我国生猪养殖系统的碳足迹评估更加精准和广泛，应开展针对中国不同区域不同养殖模式下温室气体排放关键参数的监测，根据我国生猪养殖系统发展现状建立适合本国国情的碳足迹评估数据库，统一评估方法，规范评估要求，创建符合地区实践的评估模型，为我国生猪养殖产业的可持续发展提供数据参考。

PLZF的克隆及其对犏牛未分化精原细胞的增殖作用

张鹏, 王明秀, 敬科民, 李雨谦, 田园, 钟金城, 蔡欣

中国农业科学. 2024, 57(2):  390-402.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.013

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【目的】 犏牛作为牦牛与黄牛的种间杂交产物，具有优良的生产性能，但其杂种优势的进一步应用却受限于犏牛雄性不育。通过克隆犏牛PLZF，明确其在犏牛和牦牛睾丸组织和未分化精原细胞中的差异表达，并进一步揭示过表达该基因对犏牛未分化精原细胞活性的影响。为阐明犏牛生精停滞的作用机制提供理论基础。【方法】 以24月龄公麦洼牦牛和F₁代公犏牛为实验动物，通过RT-PCR法克隆得到了犏牛PLZF的CDS序列，并进行了生物信息学分析；通过RT-qPCR法分析PLZF在犏牛和牦牛睾丸组织中的差异表达；采用同源重组的方法构建了PLZF的表达载体，并利用RT-qPCR检测了PLZF过表达效率及其下游靶基因的表达；通过PDT、CCK-8、EdU和免疫荧光检测了过表达PLZF对犏牛未分化精原细胞增殖活性的影响。【结果】 克隆获得了犏牛PLZF的CDS区，并通过生物信息学分析发现该基因编码的蛋白序列不包含跨膜结构域和信号肽序列，其三级结构以α螺旋和无规卷曲为主。系统进化树分析表明犏牛PLZF与黄牛PLZF的亲缘关系更近。三级结构预测发现，虽然犏牛、牦牛和黄牛的PLZF蛋白三级结构高度相似，但牦牛PLZF蛋白在531—540位氨基酸处与犏牛和黄牛有较大差异。RT-qPCR发现，PLZF在犏牛睾丸组织和未分化精原细胞中的表达均显著低于牦牛（P<0.05），而在犏牛未分化精原细胞中过表达PLZF后，该基因的表达上调了13.8倍（P<0.01），且能显著增加犏牛未分化精原细胞的增殖活性（P<0.05），表明PLZF表达下调影响了犏牛未分化精原细胞增殖活性。此外，过表达PLZF后，犏牛未分化精原细胞中与增殖相关的基因（Etv5、Bcl6b、Pcna和c-fos）全部显著上调（P<0.05），与分化相关的基因（Stra8、Kit、Dmrt1和Sohlh2）全部显著下调（P<0.05），表明PLZF通过上调增殖相关基因、下调分化相关基因的表达促进犏牛未分化精原细胞增殖。【结论】 PLZF在犏牛未分化精原细胞中表达异常降低了犏牛未分化精原细胞增殖活性，导致其数量减少，影响了犏牛的精子发生。本试验为进一步阐明犏牛生精停滞的作用机制提供了理论基础，并为解决犏牛雄性不育问题提供了新的思路。

研究简报

不同玉米杂交种及其亲本自交系耐热性的差异比较

徐田军, 吕天放, 李自豪, 张勇, 刘宏伟, 刘月娥, 蔡万涛, 张如养, 宋伟, 邢锦丰, 赵久然, 王荣焕

中国农业科学. 2024, 57(2):  403-415.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.014

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【目的】 近年来，我国黄淮海夏玉米区高温热害不利天气频发重发，已成为威胁玉米生产的重要不利因素。研究并明确高温胁迫对不同基因型玉米品种雌雄穗及产量的影响，为耐高温玉米品种培育和选择提供参考。【方法】 以郑单958（郑58×昌7-2）、先玉335（PH6WC×PH4CV）、京农科728（京MC01×京2416）和MC812（京B547×京2416）及其亲本自交系为供试材料，花期前后（大喇叭口期-吐丝后7 d）进行高温胁迫处理，研究高温胁迫对不同基因型玉米杂交种及其亲本自交系雌雄穗生长发育、散粉吐丝间隔（ASI）、花粉活性、产量及其构成要素的影响。【结果】 （1）花期前后高温胁迫导致参试玉米品种及其亲本自交系的穗粒数减少，进而产量降低，且不同品种和自交系对高温胁迫的响应存在显著差异。与对照相比，高温胁迫下，郑单958、先玉335、京农科728和MC812的穗粒数降幅分别为22.28%、46.79%、6.13%和8.11%，产量降幅分别为9.50%、50.61%、3.18%和5.00%，其中，京农科728和MC812减产不显著，而郑单958和先玉335显著减产；亲本自交系中，京2416的穗行数、行粒数和产量降幅最小且不显著，而PH6WC均显著降低且降幅最大。（2）高温胁迫下，参试品种及其亲本自交系的雄穗分支总数、雄穗长度、总散粉量和花粉活性降低，散粉持续期缩短，ASI延长。与对照相比，高温胁迫下，ASI延长1.6 d。雄穗长度降幅表现为郑单958>先玉335>MC812>京农科728。郑单958雄穗长度降幅最大，但雄穗分支数多，花粉量最大；先玉335雄穗分支少，雄穗长度降幅大，花粉量最少且活性最低；京2416总散粉量大且花粉活力强，降幅最小（仅为4.50%和3.98%）。【结论】 花期前后高温胁迫对参试玉米品种的籽粒产量和花粉活性等影响较大，京农科728和MC812的产量和花粉活性降幅显著低于先玉335和郑单958，耐热性较好。通过比较参试玉米杂交种亲本自交系的耐热性，父本自交系的耐热性要好于母本自交系。其中，京2416的雄穗分支和长度降幅小，花粉量大，花粉活性高，且花丝茸毛多，捕获花粉能力强，单穗产量高，ASI小，耐热性最好。因此，在耐高温玉米品种选育过程中，要重视和加大对耐热种质（如京2416等）的利用与改良创新，组配选育耐高温玉米新品种。

红皮白肉与红皮红肉火龙果植株茎部内生微生物群落结构特征

周信雁, 陈思宇, 魏宇飞, 朱瑜, 冯君茜, 丁点草, 陆贵锋, 杨尚东

中国农业科学. 2024, 57(2):  416-428.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.015

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【目的】 比较分析红皮白肉与红皮红肉火龙果植株茎部内生微生物群落结构特征，旨在探究红肉火龙果果肉颜色形成与植株内生微生物群落的关联性，挖掘与其颜色形成相关的功能微生物。【方法】 以红皮白肉与红皮红肉火龙果植株茎部为试验材料，基于高通量测序技术比较分析茎部内生微生物（细菌、真菌）多样性与丰富度，门、属分类水平的群落结构组成以及优势菌群相对丰度占比；基于LEfSe差异分析探究红皮白肉与红肉火龙果植株茎部中具有显著差异的内生微生物。【结果】 红皮白肉与红皮红肉火龙果植株茎部内生微生物群落结构特征存在显著差异。红皮红肉火龙果植株茎部中特有的细菌、真菌OTU数量均高于相应的白肉火龙果；门分类水平表现为，子囊菌门（Ascomycota）真菌在红肉火龙果植株茎部中的相对丰度占比高于相应的白肉火龙果，其相对丰度占比是白肉火龙果的1.15倍；属分类水平表现为，链霉菌属（Streptomyces）细菌是红肉火龙果植株茎部中相对丰度占比最高的优势细菌属，青霉菌属（Penicillium）真菌是红肉火龙果植株茎部中相对丰度占比最高的优势真菌属，二者相对丰度占比分别是白肉火龙果的1.24倍和4.27倍；另一方面，红肉火龙果植株茎部中还富集了列契瓦尼尔氏菌属（Lechevalieria）、糖霉菌属（Glycomyces）、未分类肠杆菌属（unclassified_f__Enterobacteriaceae）、马杜拉放线菌属（Actinomadura）等优势细菌属以及unclassified_f__Serendipitaceae、unclassified_c__GS13、unclassified_o__Atractiellales、unclassified_o__Auriculariales、篮状菌属（Talaromyces）等优势真菌属。LEfSe差异分析结果显示，原小单孢菌属（Promicromonospora）细菌和木霉菌属（Xylomyces）真菌在红肉火龙果植株茎部中显著富集。【结论】 内生微生物群落组成与红肉火龙果果肉中色素的产生、代谢积累密切相关；链霉菌属、未分类肠杆菌属、原小单孢菌属细菌及子囊菌门、青霉菌属、篮状菌属和木霉菌属真菌可能是红肉火龙果果肉色素合成与代谢积累相关的功能微生物。