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2024年 第57卷 第13期 刊出日期：2024-07-01

  

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2024年第57卷第13期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(13):  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

宁夏引黄灌区春小麦品种（系）抗倒伏相关性状杂种优势及配合力分析

孙伟豪, 刘亭, 桑祎楠, 杨政伟, 张改生, 宋瑜龙, 张双喜

中国农业科学. 2024, 57(13):  2497-2508.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.001

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数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】 小麦常规育种实质是对杂种F₁性状杂种优势连续多代选择和保持的过程，探究宁夏引黄灌区春小麦品种（系）间抗倒伏相关性状的杂种优势、配合力，明确与小麦抗倒伏性状显著相关的农艺性状指标，为宁夏春小麦抗倒伏性状的杂种优势利用及其后代筛选与保持提供一定的理论依据。【方法】 以14份宁夏引黄灌区春小麦品种（系）为亲本，按NCⅡ不完全双列杂交设计配制45个杂交组合，分析亲本及其杂交种F₁株高、秆型指数等13个抗倒伏相关性状杂种优势、配合力及其相关性。【结果】 不同品种（系）间抗倒伏性存在显著差异，杂种F₁代抗倒伏相关性状存在一定的杂种优势。NZ42、M6445和M8887主茎抗推力的一般配合力较高，分别为11.68、8.00和10.67，且其他性状的一般配合力也表现较为优异。主茎抗推力强优势组合有M6445×M8887、M6445×MJ48、NZ42×N2038、NZ42×M7723、NZ42×NZ39、H3015×宁春50号。与此同时，相关性分析发现株高与第一节间长和第二节重成显著正相关，与第二节间长和第四节间长成极显著正相关。其次，主茎抗推力与主茎鲜重、茎粗、弯曲力矩和秆型指数成极显著正相关，与第四节间长成显著负相关，与第二节重和第二节间充实度相关性不显著。【结论】 NZ42、M6445和M8887为本研究的优良亲本，且NZ42×NZ39、M6445×MJ48、M6445×M8887为本研究抗倒伏育种的优良组合。同时，供试材料不同组合倒伏性状间存在杂种优势利用潜力，但超亲优势不突出，且杂交组合的抗倒伏能力既受加性效应影响又受非加性效应影响，其中，受母本遗传背景影响更大。与此同时，第四节间长、弯曲力矩和秆型指数与株高和主茎抗推力相关性较高，可作为抗倒性育种后代选择的重要参考。

玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性种质资源鉴定及抗性基因挖掘

桂翠林, 马亮, 王银莹, 谢富贵, 赵彩宏, 王文淼, 李鑫, 王青, 高夕全

中国农业科学. 2024, 57(13):  2509-2524.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.002

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【目的】 玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一，自然条件下，玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和拟轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）复合侵染的优异玉米种质，鉴定与复合病原引起的茎腐病抗性相关数量性状核苷酸（quantitative trait nucleotide，QTN），挖掘抗性候选基因，为玉米抗复合病原抗性分子育种提供基因资源和理论借鉴。【方法】 以一个玉米自然群体为试验材料，接种F. graminearum和F. verticillioides复合病原菌，鉴定茎腐病表型；利用全基因组关联分析，筛选显著抗性SNP位点，预测抗病候选基因。【结果】 通过田间和室内2个环境下接种复合病原后的茎腐病表型鉴定试验，发现不同来源和亚群的自交系对复合病原侵染的表型差异显著。田间表型鉴定结果表明，收集于中国的自交系普遍抗性较高，而美国的自交系普遍感病性较高；热带及亚热带亚群的自交系抗性较高，混合型亚群的自交系感病性较高。室内表型鉴定结果表明，收集于美国的自交系材料抗性较高，国际玉米小麦改良中心的自交系材料感病性高；硬秆亚群的玉米种质表现较高抗性，混合型亚群的种质表现较高感病性。于田间和室内2个环境下分别筛选出29份和16份对复合病原侵染具有较高抗性水平的种质，2个环境共同筛选到6份抗病种质。基于田间表型GWAS分析，鉴定到18个与复合病原茎腐病抗性显著相关的QTN，挖掘出93个抗病候选基因；有4个基因表现出单倍型变异，且接种后基因表达水平在抗病材料中呈上调趋势。【结论】 利用遗传背景丰富的玉米自然群体，在2个环境中共同鉴定出6份玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性材料，可作为潜在的玉米抗茎腐病育种种质资源；挖掘出4个可能参与复合病原菌抗性的候选基因，为玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性育种提供基因资源。

茉莉酸调控马铃薯离体块茎发育的主要代谢物变化

梁丽娟, 程李香, 袁剑龙, 撒刚, 张峰

中国农业科学. 2024, 57(13):  2525-2538.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.003

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【目的】 茉莉酸（jasmonic acid，JA）是马铃薯块茎发育过程中重要调控激素之一，研究JA调控块茎发育机理将为块茎产量及品质性状形成提供重要理论基础。【方法】 采用马铃薯离体匍匐茎作为供试材料，外源添加JA（0、0.5、5和50 μmol·L^-1）处理，分析JA诱导离体块茎表型形态、组织显微结构、碳水化合物积累及蛋白质组变化。【结果】 随JA处理浓度升高，单个匍匐茎形成块茎数目、块茎直径及干鲜重、环髓区细胞面积、淀粉及可溶性糖含量在0.5和5 μmol·L^-1 JA处理后逐渐增加（P<0.05），而50 μmol·L^-1 JA处理后块茎直径及干鲜重、淀粉含量显著减少（P<0.05）；脂氧合酶活性随JA浓度升高逐渐降低（P<0.05）。采用双向凝胶电泳（2-DE）和MALDI-TOF/TOF-MS质谱技术鉴定到JA调控块茎发育密切相关的35个差异表达蛋白质（P<0.05且差异表达倍数≥2.5倍），主要涉及生物能量与代谢（28.6%）、细胞防御（28.6%）、蛋白质生物合成与贮藏（11.4%）、信号转导（8.6%）、转录（8.6%）、未知功能（8.6%）和混杂（5.6%）。通过聚类分析将这些蛋白质差异表达模式聚为三类：第一类包括17个蛋白质，在0.5 μmol·L^-1 JA处理后下调表达，而在5 μmol·L^-1 JA处理后上调表达，主要参与生物能量与代谢、蛋白质生物合成与贮藏、信号转导、转录；第二类包括10个蛋白质，随JA浓度升高上调表达，主要参与细胞防御、生物能量与代谢、转录；第三类包括8个蛋白质，JA处理后均下调表达，主要参与生物能量与代谢、细胞防御、蛋白质生物合成与贮藏。【结论】 低浓度JA（0.5和5 μmol·L^-1）主要通过诱导块茎环髓区细胞膨大、细胞内蔗糖及多糖积累、细胞防御能力来促进块茎形态建成，而高浓度JA（50 μmol·L^-1）则表现为抑制作用。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

不同产量水平麦田植株氮素转运和籽粒氮素积累的差异

张振, 石玉, 于振文, 张永丽

中国农业科学. 2024, 57(13):  2539-2548.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.004

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【目的】 提高开花后营养器官氮素转运量和开花后氮素积累量，改善籽粒氮素积累特性，有利于提高小麦氮素积累量和产量。为明确不同产量水平麦田植株氮素利用效率差异形成的生理机制，缩小产量差和提高氮素利用率，实现小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】 于2020—2022年连续两年在山东省小孟镇史王村进行大田试验，以烟农1212为种植材料，选择常年冬小麦产量水平在10 500 kg·hm^-2（S）、9 000 kg·hm^-2（H）和7 500 kg·hm^-2（M）左右的3个产量水平麦田，比较分析不同产量水平麦田植株氮素积累与转运、籽粒氮素积累特征和籽粒产量的差异。【结果】 相较于H和M麦田，S麦田显著提高了单位面积穗数和千粒重，籽粒产量比H、M麦田分别高19.64%—27.91%、51.68%—80.87%，从而获得了最高的氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮素收获指数；S麦田开花期营养器官氮素积累量较H、M麦田分别提高14.22—42.11、53.74—103.16 kg·hm^-2，成熟期营养器官氮素积累量表现为S、H>M；与H和M麦田相比，S麦田显著提高了开花前营养器官氮素的转运量和开花后氮素积累量，提高了开花后营养器官氮素积累量对籽粒的贡献率，从而获得最高的成熟期籽粒氮素积累量；S麦田显著提高了开花后旗叶游离氨基酸和可溶性蛋白含量，促进了氮素的源库间转运；Logistic方程拟合可知，S麦田显著提高了籽粒氮素最大积累速率和平均积累速率，延长籽粒氮素积累持续时间，是其获得最高籽粒氮素积累量的主要原因。【结论】 S麦田适宜的土壤环境显著提高了单位面积穗数和千粒重，有利于促进营养器官贮存氮素向籽粒的转运量，提高籽粒氮素积累速率，延长籽粒氮素积累持续期，是其获得最高籽粒产量和氮肥利用效率的主要原因。

绿肥部分替代化肥对玉米干物质积累与产量形成的影响

秦文利, 智健飞, 谢楠, 张立锋, 刘忠宽, 刘振宇, 冯伟, 潘璇, 代云霞

中国农业科学. 2024, 57(13):  2549-2567.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.005

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【目的】 豆科绿肥部分替代化学氮肥是实现化肥减施的一项重要技术措施。通过探讨华北冬小麦季节性休耕区冬闲田种植翻压毛叶苕子和减量施氮对玉米干物质积累与转运、产量形成及花后叶片衰老特征的影响，以期为豆科冬绿肥的氮肥替代及玉米氮素资源的优化管理提供科学依据。【方法】 于2020—2022年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站开展二因素裂区田间试验，主处理为冬闲田（FF）、冬闲田种植并全量还田毛叶苕子（HV）2种模式，副处理为玉米施氮，设不施氮（0 N）、67.5 kg·hm^-2（25%N）、135.0 kg·hm^-2（50%N）、202.5 kg·hm^-2（75%N）、270.0 kg·hm^-2（100%N，常规施氮水平）5个氮肥用量，研究毛叶苕子还田和减量施氮对玉米产量与产量构成、穗部性状、干物质积累与转运、叶片衰老特性及土壤养分、酶活性变化的影响，并进一步分析农田的氮素盈余。【结果】 毛叶苕子还田显著提高玉米产量，可弥补氮肥减施造成的玉米减产。2021—2022年毛叶苕子还田显著提高玉米产量（8.15%—9.21%），可弥补氮肥减施25%—50%所造成的减产。毛叶苕子连续还田明显降低玉米穗部性状秃尖长，显著提高穗长、穗粗和产量构成因素穗行数、行粒数、百粒重。毛叶苕子还田后玉米花前、花后干物质积累量、花后干物质积累率、花后干物质对籽粒的贡献率分别显著增加10.21—12.32 g/plant、39.94—72.37 g/plant、4.67%—4.78%、3.31%—3.99%，能弥补氮肥减施25%—50%对玉米花前干物质积累及花后干物质对籽粒贡献率的负效应。毛叶苕子还田显著延缓玉米花后叶片衰老。2021、2022年HV处理玉米花后绿叶面积分别增加303.44— 1 115.10、266.23—837.62 cm²/plant，相对绿叶面积分别提高1.12%—13.84%、0.56%—9.13%，V_max分别降低0.30%、0.05%，T_max分别延迟6.01、3.56 d。毛叶苕子连续还田后土壤有机质含量、全氮含量、碱解氮含量及脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶活性显著提高。2021、2022年毛叶苕子还田分别增加土壤氮投入量40.92、72.79 kg·hm^-2，降低玉米最佳施氮量40.96、48.90 kg·hm^-2，降低农田氮素盈余7.94、0.14 kg·hm^-2，替代玉米最高产量施氮量15.71%、19.71%，替代常规施氮量15.71%、26.23%。【结论】 毛叶苕子还田能激活土壤酶活性，增强土壤供氮能力，延缓玉米花后叶片衰老，提高花后干物质积累对籽粒的贡献率，改善穗性状，协调产量构成，有利于氮肥减施后玉米的增产稳产。毛叶苕子对土壤氮的输入是其部分替代氮肥、弥补氮肥减施后产量损失的基础。华北冬小麦季节性休耕区利用毛叶苕子替代部分化学氮肥是一种可持续性的减氮施肥措施。

植物保护

黑龙江省88份小麦品种（系）抗秆锈基因鉴定及抗性评价

高福, 王睿, 刘东军, 孙会言, 王子叶, 宋维富, 李天亚

中国农业科学. 2024, 57(13):  2568-2582.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.006

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【目的】 近年来，小麦秆锈菌（Puccinia graminis f. sp. tritici）新小种Ug99、TKTTF和TTRTF相继出现且不断蔓延传播。黑龙江省是小麦秆锈病常发区，论文旨在分析该地区小麦品种所含抗病基因及对国内小麦秆锈菌优势生理小种的抗性，为我国小麦秆锈病抗病基因的区域合理布局和抗病品种的选育提供理论依据。【方法】 基于43个单基因系与88份小麦品种（系）对7个不同毒力的小麦秆锈菌生理小种（21C3CTTSC、21C3CTHQM、34MKQSM、34C3MTGQM、34MKGQM、34MTGSM和RTGRM）的反应型结合系谱分析推导该88个品种（系）中所含有的抗病基因；利用与Sr31、Sr24、Sr25、Sr26和Sr38紧密连锁的分子标记检测供试品种（系）中上述基因的存在情况。同时于2021年和2022年采用我国的两个优势小麦秆锈菌生理小种21C3CTHQM和34MKGQM对供试品种（系）进行成株期抗性评价。【结果】 基因推导结果表明，有37个小麦品种可能含有小麦抗秆锈病基因Sr9e、Sr11、Sr17、Sr23、Sr30、Sr35、Sr37、Sr39、Sr40和SrWld中的一个或多个。此外，分子检测结果证实，有10个小麦品种（垦麦16、龙春204、龙辐麦8171、龙蒙麦2305、龙辐麦7166、龙春218、龙麦95、龙辐麦19-92、克春171286和龙辐麦194）含有抗病基因Sr31，未检测到含有Sr24、Sr25、Sr26和Sr38这4个抗病基因的小麦品种（系）。在2021年和2022年的田间试验中，对小种21C3CTHQM和34MKGQM表现抗性的品种分别有86个（97.7%）和83个（94.3%），其中有62个（70.5%）小麦品种连续两年对两个供试小种均表现良好的抗性，其余品种（系）对单一小种表现出不同程度的感病。【结论】 黑龙江省小麦品种对当前国内两个小麦秆锈菌优势小种21C3CTHQM和34MKGQM具有良好的成株期抗性；有37个品种被推导出可能含有10个小麦抗秆锈病基因（Sr9e、Sr11、Sr17、Sr23、Sr30、Sr35、Sr37、Sr39、Sr40和SrWld）中的一个或多个；有10个品种含有Sr31，未检测到含有Sr24、Sr25、Sr26和Sr38抗性基因的小麦品种（系）。

农药液滴在水稻叶面的动态润湿铺展行为

张建桃, 黄路生, 刘广彬, 兰玉彬, 文晟

中国农业科学. 2024, 57(13):  2583-2598.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.007

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【目的】 探究表面张力、液滴粒径和叶片倾角对农药液滴在水稻叶片近轴面、远轴面动态润湿铺展行为的影响，为通过调控农药液滴在水稻叶面的动态润湿铺展行为实现水稻施药的“减施增效”提供依据。【方法】 通过调节Silwet-408的浓度配制出表面张力为21.4、33.2、43.7 mN·m^-1的Silwet-408溶液代替农药药液，利用液滴发生器生成532、627、746、830、957 μm的单液滴，对其在倾角为40°、65°、85°水稻叶片近轴面、远轴面的动态润湿铺展行为进行全因子试验。【结果】 表面张力、液滴粒径、叶片倾角均显著影响(P<0.05)水稻叶面的液滴接触角变化率，且近轴面、远轴面所受影响的整体趋势基本相同，增大叶片倾角或减小液滴粒径或降低表面张力均能增大接触角变化率，促进液滴润湿铺展。其中，以降低表面张力的效果最显著，当表面张力从33.2 mN·m^-1降至与水稻叶面临界表面张力接近的21.4 mN·m^-1时，叶片近轴面的接触角(前进角和后退角)变化率分别增大7.49、6.22倍，远轴面的分别增大11.13、7.61倍，液滴的润湿性在75 s内从较差或差(80°≤接触角<100°或接触角≥100°)转变成中等或好(60°≤接触角<80°或接触角<60°)；当表面张力比水稻叶面临界表面张力大得多时，接触角变化率随叶片倾角的增大而增大，随液滴粒径的减小而增大，但叶片倾角的影响小于液滴粒径的影响，经过75 s后，几乎所有粒径的液滴仍保持较差或差的润湿性(80°≤接触角<100°或接触角≥100°)。液滴润湿滞后现象分析表明，水稻叶面的粗糙度相对较小，液滴润湿滞后现象并不严重。表面张力与水稻叶面临界表面张力接近的液滴在固-液-气三相体系动态表面张力的驱使下在叶面润湿铺展，接触角随时间的动态变化可使用模型θ=θ_e+Aexp(-Kt)进行拟合；表面张力比水稻叶面临界表面张力大得多的液滴虽能稳定地黏附在叶面上，没有出现滚落现象，但始终未突破叶面的钉扎效应和滞留阻力，无法实现润湿铺展。【结论】 表面张力、液滴粒径、叶片倾角3个因素均显著影响农药液滴在水稻叶面的动态润湿铺展行为，在实际施药场景中，由于叶片倾角无法人为调节，因此可根据施药的目的调节药液的表面张力和液滴粒径进而调控液滴的动态润湿铺展行为。研究结果有助于理解农药液滴在水稻叶面动态润湿铺展的机理，并可为水稻施药场景中合理选择药液表面张力、液滴粒径提供理论支持与指导。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

长期施用化肥对南方稻田土壤酸化和盐基离子损失的影响

冀建华, 吕真真, 刘淑珍, 侯红乾, 刘益仁, 刘秀梅, 李絮花, 蓝贤瑾

中国农业科学. 2024, 57(13):  2599-2611.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.008

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【目的】 利用长期定位试验评估氮、磷、钾化肥配施对土壤酸化程度、交换性铝产生量和盐基离子损失量的影响，为维持土壤健康生产和农田可持续利用提供依据。【方法】 采用始于1984年的肥料长期定位试验，选取不施肥（CK），磷钾肥配施（PK）、氮磷肥配施（NP）、氮钾肥配施（NK）和氮磷钾肥配施（NPK）5个处理，采集每个处理的0—10、10—20、20—40和40—60 cm土层土样，分析土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子总量、交换性盐基离子累积量、酸碱缓冲容量和酸化速率等指标。【结果】 经过连续33年不同施肥处理的定向培育后，CK、PK、NP、NK和NPK处理0—20 cm土层pH较试验前分别下降0.82、0.91、1.13、0.8和1.19个pH单位，导致表层土壤明显酸化，酸化速率分别达到了1.10、1.22、1.46、1.13和1.58 kmol·hm^-2·a^-1。与CK处理相比，NP和NPK处理的0—40 cm土层显著酸化，土壤pH分别下降0.28—0.38和0.35—0.46个单位，土壤交换性酸分别增加了35.5%—110.0%和30.4%—120.5%，特别是交换性铝分别增加56.2%—157.6%和73.7%—189.8%，土壤交换性盐基离子总量分别减少6.3%—14.9%和9.9%—13.2%，盐基饱和度降低2.9—14.9和2.6—15.4个百分点；NK处理的0—20 cm土层略有酸化，土壤交换性酸增加53.5%—55.0%，盐基饱和度降低6.0—7.1个百分点；PK处理的0—60 cm土壤酸化均不明显，土壤交换性酸增加和交换性盐基离子总量减少差异均不显著。【结论】 长期施化肥对土壤酸化程度和盐基离子损失量的影响表现出明显差异。其中， NPK和NP长期处理加剧土壤酸化进程，且酸化深度到达40 cm，盐基离子损失量和交换性铝的产生量大幅增加，初步估算施用化肥导致土壤pH降低1个单位，土壤交换性盐基离子的损失量约是土壤交换性酸增加量的一倍左右；长期磷钾配施、氮钾配施对土壤酸化的影响较小，盐基离子损失量和交换性铝增加量相对较少。

长期施用生物炭对棕壤养分及腐殖质组分的影响

王庆阳, 曹殿云, 王迪, 詹增意, 贺婉莹, 孙强, 陈温福, 兰宇

中国农业科学. 2024, 57(13):  2612-2622.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.009

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【目的】 研究长期施用生物炭对棕壤养分含量及腐殖质组分含量的影响，为评价生物炭在提高土壤肥力水平和调控土壤腐殖质组成及稳定性方面的长效作用提供科学依据。【方法】 以生物炭田间定位试验为基础，采用随机区组设计，设置4个施炭量处理：0（CK）、15.75 t·hm^-2（BC1）、31.50 t·hm^-2（BC2）和47.25 t·hm^-2（BC3），分别测定生物炭施用4年和8年后土壤有机碳（SOC）、氮磷钾速效养分、氮磷钾全量养分以及土壤富里酸（FA）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）含量。【结果】 施用生物炭可提高SOC含量，BC1、BC2、BC3处理SOC含量较CK处理提高了37.35%—72.97%。施用生物炭显著提高了土壤速效钾（AK）含量，与CK处理相比，BC1、BC2和BC3处理土壤AK含量较CK处理分别提高了11.67—14.00、19.33—22.33和12.33—35.33 mg·kg^-1。施用生物炭对土壤全氮（TN）、碱解氮（AN）、全磷（TP）、速效磷（AP）和全钾（TK）含量影响不大（除个别处理）。施用生物炭显著提高了土壤HA、可溶性腐殖质（HE）和HM含量。与CK处理相比，BC1、BC2和BC3处理土壤HA含量分别提高了39.68%—40.91%、30.91%—50.79%和34.55%—57.14%。BC1、BC2和BC3处理土壤HE含量较CK处理分别提高18.02%—29.74%、16.81%—30.48%和15.92%—24.91%。与CK处理相比，BC1、BC2和BC3处理土壤HM含量分别提高了48.39%—58.94%、13.57%—89.23%和82.36%—105.82%。施用生物炭4年后对土壤FA含量无显著影响，但施用生物炭8年后显著提高了土壤FA含量，BC1、BC2和BC3处理较CK处理分别提高了22.01%、30.19%和18.24%。在2016年，各施炭处理提高了土壤HA/HE和HA/FA，但降低了HE/HM，但在2020年，仅BC1处理显著提高了土壤HA/FA，BC3处理显著降低了HE/HM。通过冗余和相关分析表明，SOC、TK、AK、TP和AP与腐殖质组分含量存在显著的正相关关系；SOC和TK与土壤腐殖质的稳定性呈显著正相关关系，但土壤SOC、AK、TP和AP与土壤腐殖质的活性呈显著负相关关系。【结论】 长期施用生物炭可改善土壤养分状况，主要表现在提高SOC和AK含量；长期施用生物炭可提高土壤腐殖质组分的含量，主要表现在提高土壤HA和HM含量，但对土壤腐殖质稳定性的影响会随时间推移被减弱；土壤养分含量与土壤腐殖质组分含量及稳定性存在显著正相关关系。

除臭菌的筛选及其在堆肥中的应用效果

魏启航, 冯瑶, 王晓醒, 朱宏岗, 方昭, 李兆君

中国农业科学. 2024, 57(13):  2623-2634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.010

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【目的】 筛选新型除臭菌，解决以鸡粪为主要原料的有机肥厂的臭气排放问题，为好氧堆肥生物除臭技术提供理论依据和支撑。【方法】 以鸡粪为筛菌样品，利用定性初筛、驯化富集、分离纯化、定量复筛、拮抗试验以及耐药性试验筛选能够满足多重目标的除臭菌，并通过形态观察与16S rDNA测序鉴定菌株。将筛选获得的除臭菌株制成复合菌剂BH并应用于鸡粪堆肥，共设置3个处理，分别为对照CK（原料中不添加菌剂）、DT1（原料中添加1%除臭菌剂BH）、DT2（原料中添加1%的市售商品除臭菌剂）。在堆肥不同时期，分析测定堆体温度、pH、电导率（EC）、庆大霉素（GM）含量以及NH₃排放量等指标，探讨耐药性除臭菌剂BH对堆肥过程的影响。【结果】 初步筛选分离获得15株细菌，命名为BH1—BH15，未筛选到真菌；经复筛发现，菌株BH2、BH5、BH9、BH11、BH12和BH15对NH₃的去除率较高，分别为48.8%、49.4%、45.8%、48.3%、51.0%和51.8%，且各菌株间无拮抗作用。对除臭菌株耐药性研究发现，菌株BH11和BH12对庆大霉素具有较强的耐受性；经形态学特征与分子生物学鉴定，菌株BH11为Bordetella sp.，BH12为Weeksella massiliensis。将菌株BH11和BH12制成复合菌剂BH，其除臭效果显著优于单一菌剂，NH₃去除率高达65.8%。堆肥试验中，各处理高温期均持续9 d以上，实现了鸡粪的无害化处理；堆肥结束时各处理的pH稳定在8.4左右，处于5.5—8.5之间，EC在2.73—3.43 mS·cm^-1之间，低于4 mS·cm^-1，表明物料可用作植物肥料且符合有机肥标准。研究发现，DT2处理的GM降解效率显著高于CK处理，表明商品菌剂能够促进庆大霉素降解。此外，堆肥过程中NH₃的排放主要发生在堆肥升温期与高温期，且高温期的排放量高于升温期；与CK处理相比，菌剂BH显著抑制升温期NH₃的排放，且除臭效果优于商品菌剂；而进入高温期后，商品菌剂除臭效果优于菌剂BH。【结论】 筛选获得2株耐药性除臭菌，对NH₃的去除率分别为48.3%（BH11）和51.0%（BH12），制成的复合菌剂BH对NH₃的去除率高达65.8%。将菌剂BH应用于鸡粪堆肥，可以有效减少堆肥过程中NH₃的排放，且各指标均符合堆肥腐熟标准。

园艺

不同葡萄种质果皮中香气物质含量及基因表达的差异分析

徐梦雨, 王佳洋, 王江波, 唐雯, 陈一恒, 上官凌飞, 房经贵, 卢素文

中国农业科学. 2024, 57(13):  2635-2650.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.011

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【目的】 探究不同葡萄种质成熟期果皮中挥发性香气物质种类、含量及相关基因表达量的差异，为葡萄挥发性香气物质代谢调控机制的解析及香气资源的充分利用提供参考依据。【方法】 本研究采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS），对13个葡萄种质果皮中挥发性香气物质的种类和含量进行鉴定；通过Illumina高通量测序平台，对其全基因组转录水平进行分析。【结果】 13个葡萄种质中共检测出154种挥发性香气物质，主要包括醛类、酯类、萜类等化合物。果皮中挥发性香气物质含量最高的种质是‘巨峰’，最低的种质是‘赤霞珠’。‘巨峰’和‘小味儿多’果皮中挥发性香气物质含量最多的是酯类化合物，而其他种质果皮中含量最多的是醛类化合物。正己醛、辛酸乙酯、芳樟醇等12种特征香气物质对葡萄果皮香气贡献较大。主成分分析结果显示，‘巨峰’‘无核白葡萄’‘红地球’与其他种质果皮中挥发性香气物质差异较大。转录组分析结果显示，不同种质间的差异表达基因数量存在较大差异。差异表达基因在亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢和单萜生物合成等途径上显著富集。脂氧合酶（LOX）、醇酰基转移酶（AMAT）、脱氧-d-木酮糖-5-磷酸还原异构酶（DXS）、乙醇脱氢酶（ADH）等基因的表达与香气化合物的含量高度相关。转录因子WRKY7、WRKY28、ARF4和ARF22是葡萄香气合成的潜在调控因子。【结论】 不同葡萄种质果皮中香气物质含量及相关基因表达量差异较大，多组学联合分析结果可为进一步研究葡萄挥发性香气物质合成机制提供参考。

月季‘月月粉’与野蔷薇U6启动子的克隆及活性分析

覃语祺, 苏健馨, 曹雪敏, 朱婉, 程文翰, 张蔚

中国农业科学. 2024, 57(13):  2651-2661.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.012

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【背景】 U6启动子是CRISPR/Cas9基因编辑系统中驱动sgRNA转录的重要元件，而不同物种的U6启动子转录活性可能存在差异，且物种内源U6启动子相比物种外源U6启动子可能具有更高效的启动效率。迄今对蔷薇属（Rosa）植物的U6启动子少有报道，且尚未获得转录活性强于拟南芥U6的启动子。【目的】 筛选转录活性更高的蔷薇属植物U6启动子，为后续月季和野蔷薇等蔷薇属植物CRISPR/Cas9基因编辑系统的优化和分子育种奠定基础。【方法】 利用拟南芥保守的102 bp U6 snRNA序列，从中国古老月季‘月月粉’（Rosa chinensis Old Blush，OB）基因组中克隆相似性最高的6个OBU6启动子，从野蔷薇（R. multiflora）基因组中克隆相似性最高的7个RmU6启动子，并构建OBU6启动子和RmU6启动子分别驱动LUC和GUS报告基因的融合表达载体，利用农杆菌介导的瞬时转化法转染本氏烟草（Nicotiana benthamiana）叶片和月季‘萨曼莎’（R. Samantha）组培苗，通过双荧光素酶活性检测和GUS组织化学染色对月季和野蔷薇的启动子转录活性分别进行比较。【结果】 ‘月月粉’6个OBU6启动子和野蔷薇7个RmU6启动子均具有影响U6启动子转录活性的两个必要元件USE和TATA box。双荧光素酶活性检测和GUS组织化学染色结果显示，月季‘月月粉’OBU6启动子和野蔷薇RmU6启动子均具有转录活性，但OBU6启动子的转录活性均弱于拟南芥AtU6-1启动子。考虑到过长的U6启动子可能会削弱其转录活性，于是选取其中转录活性相对较高的OBU6-4进行5′端截短（1 507、1 076、574和187 bp），但截短后的启动子未能提高转录活性；而在野蔷薇中，成功筛选到一个长度为630 bp的RmU6-2启动子，其转录活性显著高于拟南芥AtU6-1启动子。【结论】 从月季‘月月粉’中克隆得到6条U6启动子，从野蔷薇中克隆得到7条U6启动子，并筛选出一条转录活性显著高于拟南芥AtU6-1启动子的野蔷薇U6启动子RmU6-2，为构建蔷薇属植物CRISPR/Cas9基因组编辑系统提供了极具应用潜力的启动子。

食品科学与工程

乳酸菌半固态发酵对沙田柚果粉苦味及活性成分的影响

叶佳敏, 张名位, 卢琦, 张瑞芬, 邓梅

中国农业科学. 2024, 57(13):  2662-2673.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.013

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【目的】 探究不同乳酸菌半固态发酵对沙田柚果粉苦味及活性成分的影响，建立沙田柚果粉的脱苦技术，制备富集黄酮和膳食纤维（DF）的低苦味沙田柚果粉，为沙田柚果粉在健康食品中的应用提供理论依据和技术支撑。【方法】 分别对由沙田柚囊衣和果肉匀浆热风干制成的果粉及其中对应含量的主要黄酮糖苷（柚皮苷和melitidin）进行苦味评定，明确沙田柚果粉的苦味物质基础。分别采用植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum GIM 1.1516，LP1.1516）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei GIM 1.411，LC1.411）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus GIM 1.325，LR1.325）和嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus GIM 1.731，LA1.731）发酵沙田柚匀浆，动态监测发酵过程中匀浆的还原糖含量、pH和酸度变化；采用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）分析发酵过程中沙田柚匀浆柚皮苷和melitidin降解率的变化，结合对发酵后匀浆的苦味评定，明确沙田柚匀浆最佳发酵脱苦条件。对发酵后干制的沙田柚果粉进行苦味评定，并分别测定发酵前后果粉总酚、总黄酮、总DF（TDF）、可溶（SDF）及不溶性DF（IDF）的含量，并评价其氧自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）、铁离子还原能力（ferric reducing antioxidant power，FRAP）和ABTS自由基清除能力及持水力（water retention capacity，WRC）、持油力（oil adsorption capacity，OAC）和吸水膨胀力（water swelling capacity，WSC）。【结果】 由沙田柚囊衣和果肉制备的果粉滋味较苦，苦味主要由其黄酮主组分柚皮苷和melitidin共同呈味引起。植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌在发酵沙田柚囊衣和果肉匀浆的前12 h，均可利用匀浆中还原糖并代谢产酸，但发酵12—24 h，只有鼠李糖乳杆菌可持续利用匀浆还原糖并代谢产酸；经鼠李糖乳杆菌发酵12 h沙田柚匀浆的柚皮苷和melitidin总降解率及感官脱苦率均最大，分别为41.1%和66.0%，此时干制成的果粉滋味由发酵前的较苦（苦度值5.64）降低至少许苦和稍苦之间（苦度值2.21），感官脱苦率可达60.8%。与发酵前相比，经鼠李糖乳杆菌发酵12 h后的沙田柚果粉总黄酮含量显著提高19.8%，IDF含量降低9.6%，SDF含量增加19.6%，但TDF含量无显著变化。此外，发酵后果粉的ORAC抗氧化活性提高24.1%，持水力和吸水膨胀力分别提高20.8%和32.0%。【结论】 采用鼠李糖乳杆菌发酵沙田柚匀浆12 h可用于制备富集黄酮和DF的低苦味沙田柚果粉，该果粉可用于相关功能食品的开发。

畜牧·兽医

秦川牛Snail1克隆、表达特性分析及其对牛脂肪细胞增殖的作用研究

朱炳霖, 于嘉莉, 陈嘉玥, 田媛, 万媛, 刘晨阳, 王晓宇, 王苗力, 成功

中国农业科学. 2024, 57(13):  2674-2686.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.014

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【目的】 肉牛肌内脂肪沉积与牛肉的风味、多汁性和嫩度密切相关。脂肪沉积过程表现为脂肪细胞的增殖（数量增多）和分化（脂质生成），受到了多基因协同调控。前人研究发现，小鼠中Snail1可以参与肌肉发育和脂质稳态调控，但其在牛脂肪生成过程中的作用仍未知，有待进一步研究。【方法】 以秦川牛为研究对象，克隆得到Snail1 CDS区序列，构建Snail1时空表达谱，运用生物信息学软件对其功能结构及靶基因进行预测。进一步，通过RNAi干扰结合CCK8、EdU、细胞流式及实时荧光定量PCR等方法探究Snail1对牛脂肪细胞增殖的影响。【结果】 秦川牛Snail1与NCBI公布序列相比存在2处碱基同义突变，其在秦川牛新生牛肺、肾周脂肪、小肠呈现较高丰度表达；而在成年牛中，Snail1在肾周脂肪组织中的表达量最高，背最长肌中的表达量次之，肺脏组织中的表达量最低。生物信息学分析发现，Snail1 启动子区存在1个651 bp CpG岛及C/EBP、PPARα 等与脂肪生成相关的转录因子结合位点。CKⅠ(Ser92/96)、CKⅡ（Ser25/119，Thr89）、CDK1（Ser13/104/112/119/143/183/214/221）、CDK5(Ser105/107）等多个细胞周期相关激酶可能参与了Snail1蛋白的磷酸化修饰。通过对牛已注释基因启动子区提取、靶基因预测及 KEGG 动态网络构建发现，成脂相关的 MAPK、PI3K-Akt、mTOR 等信号通路为Snail1参与脂肪生成相关的潜在节点信号通路。进一步，通过RNAi干扰试验对其功能研究表明，Snail1下调促进了牛前体脂肪细胞的增殖，增加了复制期阳性细胞的比例（P<0.01）且促进了G1/S细胞周期转换。RT-qPCR和Western-blot检测表明，干扰Snail1显著上调了促增殖调控基因CCNB1、CCND2、CDK2、CDK4（P<0.05）和蛋白的表达。【结论】 Snail1在新生牛肾周脂肪及成年牛肾周脂肪和背最长肌中表达量相对较高。干扰Snail1促进了牛前体脂肪细胞的增殖、G1/S细胞周期转变和CCNB1、CCND2、CDK2、CDK4 等增殖相关基因表达；CKⅠ、CKⅡ、CDK1/5等多个细胞周期相关激酶可能通过磷酸化修饰Snail1蛋白进而参与细胞增殖调控，而MAPK、PI3K-Akt、mTOR 等为Snail1影响牛脂肪细胞增殖潜在的关键节点通路。研究结果为进一步探究Snail1参与牛脂肪生成作用机制奠定了基础。

ApiAP2转录因子家族调控弓形虫生长发育的研究进展

胡丹丹, 罗润琪, 梁瑞英, 汪磊, 梁琳, 司红彬, 丁家波, 汤新明

中国农业科学. 2024, 57(13):  2687-2697.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.015

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弓形虫病是世界范围内危害最为严重的人兽共患寄生虫病之一。WHO数据显示，全球人群弓形虫抗体阳性率在25%—50%。孕妇感染弓形虫引起的垂直传播严重危害胎儿及婴幼儿健康，弓形虫感染也是引起免疫缺陷病人死亡的主要因素。在畜牧生产中，弓形虫病引起孕畜流产、死胎，危害严重。弓形虫（Toxoplasma gondii）是一种专性细胞内原生动物寄生虫，属于顶复门原虫，生活史复杂，包括在中间宿主（人类和其他温血动物）的无性增殖和在终末宿主（猫科动物）的有性繁殖。为完成弓形虫在中间、终末宿主复杂的生命周期，其在不同发育阶段的转化及生长需要严格而精准的基因调控，因此揭示弓形虫生长发育的调控机制对治疗性药物和疫苗的研发具有重要意义。ApiAP2转录因子是一类具有AP2结构域和强大调节功能的蛋白家族，在疟原虫、弓形虫等寄生虫的生长发育中发挥核心调控作用，是阐明弓形虫不同生活史阶段发育与转化调控机制的突破口。弓形虫作为顶复门原虫研究的模式生物，有67个含AP2结构域的转录因子被注释，部分转录因子在弓形虫生命周期生长发育和转化过程中发挥核心调控功能，但尚有大部分AP2转录因子的生物学功能未知，尤其是针对有性繁殖阶段发育调控的研究较为匮乏。本文对已报道的弓形虫AP2转录因子的研究手段、生物学功能、调控的互作基因及网络进行系统梳理，旨在挖掘对弓形虫生长发育的重要节点起核心调控作用的基因或分子，在微观分子层面初步勾勒出弓形虫复杂生活史不同生长发育时期的调控机制，并对其在新型药物和疫苗研发中的作用及潜能进行展望。以期为动物弓形虫病的防控提供新的思路和切入点，阻断人弓形虫病的感染源，践行“人病兽防、关口前移”，实现“同一世界、同一健康”。

专家观点

中国急需从大陆农业转型跨海农业¹

任继周, 焦宏, 杨瑞雪, 胥刚, 赵安

中国农业科学. 2024, 57(13):  2698-2702.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.13.016

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中国凭借特殊地理优势，建立了大陆型农业国家。国土面积近千万平方公里，自秦汉至明朝人口从未超过8 000万，号称“地大物博”。但到19世纪乾隆年间，人口骤增至4亿，国土面积已感狭蹙。新中国建国初期，人口为6.5亿，2020年第7次人口普查为 14.4亿。人均水土资源仅为世界水平的1/3到1/4，已属资源贫国。仅靠国内资源求得温饱已属不易，更难得小康水平。尽管科技创新有巨大潜力，但水土资源短缺的困境已迫在眉睫。近一个半世纪以来，中国农业文明与世界工业文明相撞的历史悲剧，提醒我们要突破陆地农业养成的“海内即天下”的思维惯势，要扬帆出海。从“自给自足”的大陆农业转型为“共给共足”的跨海农业，建立以中国为本体，利用世界农业资源的世界农业共同体。中国急需建立将大陆农业转型为跨海农业的长远国策；建设全球农业数据库以应对国际食物市场需求变化；精准适时调整国内农业结构以减少国际贸易风险；尽早作出我国农业的全球战略部署。