中国农业科学

2024年第57卷第15期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(15): 0.

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陆地棉棉籽相关性状的QTN挖掘及候选基因筛选

白冰楠, 乔丹, 葛群, 栾玉娟, 刘小芳, 卢全伟, 牛皓, 龚举武, 巩万奎, ELAMEER ELSAMMAN, 闫浩亮, 李俊文, 刘爱英, 石玉真, 王海泽, 袁有禄

中国农业科学. 2024, 57(15): 2901-2913. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.001

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【目的】挖掘控制棉籽大小性状相关的遗传位点和相关基因，为研究棉籽大小性状形成的分子机理奠定基础。【方法】以陆地棉构建的含有300个家系的重组自交系（recombinant inbred line，RIL）群体为研究对象，对4个环境的棉籽籽指、面积、周长、长度、宽度、长宽比、圆度7个性状进行表型鉴定，利用液相芯片对RIL群体进行基因分型，得到的高质量单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）位点和表型数据进行全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS），挖掘控制棉籽大小相关性状的数量性状遗传位点（quantitative trait nucleotides，QTN），对数量性状遗传位点进行遗传效应分析，筛选候选基因。【结果】7个棉籽大小相关性状在4个环境中均表现为连续正态分布，且具有明显的表型变异，变异系数的范围为1.82%-10.70%，性状的影响基本表现为基因型>环境>基因型×环境，适用于GWAS分析。相关分析表明，籽指与面积、周长、长度、宽度显著相关，长宽比与圆度显著相关，表明可能存在一因多效位点。利用3VmrMLM模型进行全基因组关联分析，共定位到47个与棉籽大小性状相关的数量遗传位点。A07染色体上共定位到11个数量遗传位点，其中，A07：71993462、A07：72067994和A07：72198802的位点物理位置接近，在4个环境中稳定存在，与棉籽籽指、面积、周长、长度和宽度关。这3个数量遗传位点位于A07染色体71.99-72.87 Mb区间，标记间R²的平均值>0.8（P<0.001），呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现，该区段存在2种单倍型，在棉籽大小的相关性状中，单倍型Ⅱ与单倍型Ⅰ差异性显著，表明该位点直接影响棉籽大小性状，可用于分子标记辅助选择。利用TM-1转录组数据对区间内的基因进行表达模式分析，发现Gh_A07G1767在棉籽发育阶段优势表达，Gh_A07G1766在棉籽发育阶段特异性表达，推测其在棉籽生长发育过程中发挥重要的作用。【结论】鉴定了47个QTN，筛选了2个与棉籽发育相关的候选基因。

利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因

陈文杰, 陈渊, 韦清源, 汤复跃, 郭小红, 陈淑芳, 覃夏燕, 韦荣昌, 梁江

中国农业科学. 2024, 57(15): 2914-2930. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.002

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【目的】南方大豆皱叶症（southern soybean crinkle leaf disease，SSCLD）严重时可导致大豆减产40%左右，利用高世代分离群体转录组测序技术（high-generation segregating populations RNA-seq，HGRNA-seq）挖掘控制SSCLD的候选基因，为揭示SSCLD发生的分子机制提供数据支撑。【方法】以2个南方皱叶症症级差异材料及其衍生的F_2:7株系为研究材料，对双亲进行重测序，对12个F_2:7单株（7个皱叶，5个正常叶）进行单个样本转录组测序，利用转录组及亲本的SNP/InDel数据进行混池法定位分析，利用转录组表达量差异数据进行GO和KEGG功能注释和富集分析，并在定位区间附近开发7个KASP分子标记，利用230个F₂群体构建局部连锁图谱，对转录组数据定位结果进行验证。联合基因定位和转录组分析结果，筛选控制SSCLD的候选基因。【结果】利用混池法把控制皱叶症的基因位点CL12定位在大豆第12染色体末端39 231 651-40 705 115 bp的1 473 464 bp区间内，利用F₂群体将控制皱叶症的基因定位于39 743 275-40 948 295 bp的1 205 020 bp区间内，与混池法定位结果基本一致。GO注释结果显示，代谢过程包括免疫系统过程，以及对刺激的反应等，细胞组分主要与膜等相关，KEGG注释结果显示，生物系统通路中主要包括植物-病原菌互作和环境适应等通路。GO富集的表达差异基因主要同跨膜受体蛋白活性、蛋白磷酸化及信号受体活性等方面相关，KEGG富集到的最多差异表达基因（differently expressed genes，DEGs）主要在植物-病原菌互作和植物MAPK信号通路上。结合南方大豆皱叶症诱因特点，选择定位候选区间内与抗病等相关且在外显子上存在非同义突变或表达量有差异的基因作为候选基因，结合qRT-PCR验证，最终确定GLYMA_12G223100、GLYMA_12G223900、GLYMA_12G224100、GLYMA_12G231800和GLYMA_12G233000等5个基因为控制南方大豆皱叶症的候选基因。【结论】HGRNA-seq实现了RNA-seq和BSA-seq相结合，成功挖掘了控制SSCLD的候选基因。

23份老挝糯玉米早代系品质性状配合力分析及育种潜力评估

朱春桃, 任丹丹, 柳政岑, 刘长闯, 刘瑞琪, 郑洪建, 胡尔良, 林海建, 李静威, 卢艳丽, 汪青军

中国农业科学. 2024, 57(15): 2931-2945. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.003

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【目的】优异品质是鲜食糯玉米育种的首要目标性状，筛选品质性状一般配合力高的早代系和优异糯玉米组合，明确老挝糯玉米材料的育种潜力，为优质鲜食糯玉米新品种的培育奠定基础。【方法】利用Maize6H-60K芯片，获得33份糯玉米材料的高质量基因型数据用于聚类分析。结合碘染试验和糯质基因分子检测，明确老挝糯玉米早代系糯质基因的类型。通过不完全双列杂交试验，对组配的439个组合的品质等性状进行表型鉴定和配合力分析，明确老挝糯玉米早代系的育种潜力。对筛选出的优势组合开展品质性状多人品鉴试验，鉴定出最有潜力的优质糯玉米组合。【结果】利用56 626个高质量SNP进行聚类分析，结果表明，老挝材料与国内材料属于不同的分支，可以被区分开来。供试的23份老挝早代系均为糯质玉米，且其中16份属于wx-D10型，3份属于wx-D7型，另外4份为未知类型。老挝糯玉米材料品质性状的遗传力均较低，介于0.14-0.35，宜在高世代进行选择。组配的439个不完全双列杂交组合蒸煮品质的均值极显著高于对照京科糯2000和石糯2号，与渝糯7号没有显著差异。老挝糯玉米早代系F02、F22、F25和F28的所有品质性状一般配合力效应值均为正值，可用于国内糯玉米品质性状的改良。优异组合M02×F02和M22×F22在多人品鉴试验中，约86%的人评价为等级优。【结论】老挝糯玉米地方种遗传变异丰富，与国内糯玉米自交系有一定的遗传距离，可能存在新的糯质基因等位变异，在糯性和果皮厚度等品质性状上有明显的优势，可用于国内糯玉米材料品质性状的改良。

弱光下烯效唑对杂交籼稻茎秆形态、解剖特征和抗倒伏性的影响

张巫军, 段秀建, 李茂瑜, 罗夏, 刘强明, 唐永群, 李经勇, 姚雄

中国农业科学. 2024, 57(15): 2946-2963. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.004

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【目的】研究弱光胁迫下外源喷施烯效唑对杂交籼稻植株内源激素、茎秆解剖和形态特征及抗倒伏性的调控效应，为四川盆地弱光环境下杂交籼稻丰产稳产及应急化控栽培提供理论依据和技术支撑。【方法】于2018-2019年，以四川盆地主推品种渝香203（三系杂交籼稻）和C两优华占（两系杂交籼稻）为材料，设置光照、烯效唑和品种的三因子互作大田裂裂区试验，遮阴为主区，设置正常光照（NL）和遮阴处理（S，遮光率为50%）；以叶面喷施烯效唑为副区，设置烯效唑溶液梯度分别为0（U₀）、40 mg·L^-1（U₄₀）和80 mg·L^-1（U₈₀），以品种为副副区，分别为渝香203和C两优华占，比较不同处理茎秆倒伏指数，并从茎秆形态、解剖结构和内源激素等方面剖析植株抗倒伏性差异的原因。【结果】遮阴和烯效唑对两杂交籼稻品种茎秆形态解剖结构、内源激素和抗倒伏性均具有显著的调控作用。较正常光照，遮阴处理显著提高杂交籼稻茎秆倒伏指数，归因于折断弯矩显著降低，尽管弯曲力矩亦显著降低，品种渝香203差异较明显。基节横切面茎秆机械组织、大小维管束面积显著降低，纵切面茎秆细胞宽度减小，导致细胞长宽比增加，茎壁厚度减小，从而显著降低了遮阴胁迫下茎秆机械强度。遮阴下，烯效唑处理显著降低杂交籼稻茎秆倒伏指数，归因于弯矩力矩显著降低及折断弯矩显著提高，渝香203变幅较大。一方面，烯效唑处理通过缩短基部节间长度，进而降低株高和重心高，使得弯曲力矩降低；节间形态建成期内源GA₁₊₃和IAA含量减少，使得细胞长度和长宽比降低，是基部节间长度缩短的重要原因。另一方面，烯效唑提高了内源Z+ZR和IP+IPA含量，细胞变小且排列致密，机械组织细胞层数和维管束鞘细胞数量增加，使得大、小维管束数目和面积、机械组织厚度增大，进而提高了茎秆折断弯矩。相关分析表明，细胞长度、细胞长宽比、机械组织厚度和大、小维管束面积与倒伏指数显著负相关，与折断弯矩显著正相关，两品种趋势一致。【结论】遮阴下，烯效唑通过降低内源生长素和赤霉素，使得基部节间长度缩短，提高内源细胞分裂素，减小细胞大小和长宽比，增加细胞致密程度，机械组织细胞层数和维管束鞘细胞数目，大、小维管束数目和面积、机械组织厚度相应增加，从而改善了弱光胁迫下杂交籼稻茎秆机械强度和抗倒伏性。

播期调整对华北北部冬小麦、夏玉米产量和品质的影响

赵花荣, 周广胜, 齐月, 耿金剑, 田晓丽

中国农业科学. 2024, 57(15): 2964-2985. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.005

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【目的】基于田间分期播种试验，研究华北北部冬小麦、夏玉米播期调整，其生长发育、光合生理特性、籽粒灌浆和产量形成及品质对气候变暖的不同响应，为华北平原农业生产采取措施应对气候变化提供科学依据。【方法】采用分期播种方法，于2017-2023年在华北北部的河北固城农业气象国家野外科学观测研究站开展冬小麦和夏玉米的大田分期（早播10 d、正常播期、晚播10 d、晚播20 d）播种试验，获取冬小麦和夏玉米的生育进程、地上干物质累积和分配、叶片光合特性、籽粒灌浆速率以及产量农艺性状和籽粒营养成分等资料。【结果】冬小麦全生育期随播期推迟而缩短，主要原因在于冬前幼苗期缩短；夏玉米全生育期与播期呈抛物线关系，播期每推迟10 d，幼苗期缩短1.3 d，花粒期和籽粒形成-灌浆期分别延长1.5和1.6 d。冬小麦、夏玉米籽粒灌浆过程对播期调整的响应完全不同，冬小麦籽粒灌浆特征在播期间反应并不敏感，夏玉米籽粒灌浆速率在播期间差异较小，但籽粒形成期、灌浆结束日期和峰值日期因播期推迟顺次延后，且灌浆持续日数因播期每推迟10 d，灌浆持续日数缩短4 d。北方麦区在秋暖和冬暖背景下，冬小麦播种期界限延宽，播期对产量的影响明显减弱，播期推迟配套增加播种量，产量不减且会小幅增产；夏玉米产量随播期推迟明显递减，理论产量播期每推迟10 d递减率1 381.50 kg·hm^-2，但冬小麦和夏玉米晚播20 d产量都凸显跳跃变小。播期每推迟10 d，冬小麦籽粒分配率递增1.67%，夏玉米则递减1.57%，冬小麦收获指数提高0.017，而夏玉米降低0.016。冬小麦和夏玉米叶片光合速率（Pn）对播期的响应亦不同，冬小麦播期间的Pn较为相近，而夏玉米播期每推迟10 d Pn递减率1.21 μmol·m^-2·s^-1。播期调整对华北北部冬小麦、夏玉米籽粒品质不会产生明显影响。【结论】气候变暖背景下我国北方冬小麦延迟播种，延宽适宜播种期是适应气候变暖的积极有效措施，华北平原夏玉米适期早播可避免高温热害影响，有助于稳产增产。

利用酵母双杂交系统筛选与辣椒轻斑驳病毒126 kDa蛋白互作的辣椒寄主因子

何勇, 范晓珠, 陈新月, 段书静, 胡婷婷, 谢如雪, 王宇晴, 陈静

中国农业科学. 2024, 57(15): 2986-2996. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.006

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【目的】辣椒轻斑驳病毒（pepper mild mottle virus，PMMoV）是世界范围内危害辣椒的主要病毒之一。126 kDa蛋白是PMMoV编码的重要致病因子，但致病机制目前仍不清楚。本研究旨在筛选与126 kDa蛋白互作的辣椒寄主因子，为解析PMMoV的致病机制提供理论依据。【方法】首先，通过同源重组法构建诱饵载体pGBK-126 kDa；并以辣椒叶片为试验材料，利用Trizol法提取辣椒叶片总RNA，制备辣椒酵母cDNA文库；之后，使用pGBK-126 kDa对cDNA文库进行筛选，并通过NCBI和Uniprot等对筛选结果进行序列比对和生物信息学功能分析，根据比对分析结果，选取可能参与到植物抗病通路的寄主因子，克隆其全长CDS构建到pGADT7载体，酵母双杂交（Y2H）、双分子荧光互补（BiFC）和荧光素酶互补（LCI）进一步验证126 kDa与寄主因子之间的互作；最后，通过瞬时过表达寄主蛋白分析其在PMMoV侵染过程中的作用。【结果】提取获得高质量辣椒RNA，无降解；获得高质量酵母cDNA文库，成功构建诱饵质粒pGBK-126 kDa，筛选得到与126 kDa蛋白互作的辣椒寄主因子18个；生物信息学分析结果显示，18个寄主因子广泛参与到植物酶系统、物质及能量代谢调节过程、DNA结合转录过程、激素合成过程以及防御响应等多个通路；选取的其中3个寄主因子（LA2、PDHE1、BXL1）在一对一酵母双杂交互作验证中均存在与126 kDa的相互作用，表明初筛的结果可靠；通过BiFC和LCI进一步验证了126 kDa与BXL1之间体内外互作；瞬时过表达BXL1发现PMMoV的侵染受到了显著抑制。【结论】成功构建了pGBK-126 kDa诱饵质粒，基于该质粒对酵母cDNA文库进行筛选得到18个互作的寄主因子，广泛涉及植物生命活动过程中的多个通路，筛选结果验证可靠，其中，BXL1存在与126 kDa的体内外相互作用，并能够抑制PMMoV的侵染。研究结果可为深入探究PMMoV的侵染机制提供良好的理论和材料基础。

氟吡菌酰胺纳米纤维剂的研制及其对南方根结线虫的生物活性

凌文政, 曹海潮, 余佳敏, 宗浩, 王凯, 冯超, 陈丹

中国农业科学. 2024, 57(15): 2997-3009. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.007

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【目的】根结线虫病已成为制约我国设施农业发展的重要影响因素，其中以南方根结线虫（Meloidogyne incognita）危害最为严重，目前我国杀线虫剂类型较少，为实现新剂型创制，本研究基于静电纺丝技术制备氟吡菌酰胺纳米纤维剂，评价其对南方根结线虫的生物活性，以丰富作物根结线虫病高效防治药剂剂型类别，拓展纳米纤维剂应用场景。【方法】采用同轴静电纺丝技术，以不同生物可降解材料为壳材，以溶剂化氟吡菌酰胺为芯材，制备两种氟吡菌酰胺纳米纤维剂（Flu@NF）。利用SEM、EDS、TEM、FTIR、TGA等，表征Flu@NF的形貌结构、元素组成、官能组分与热稳定性能；以41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂为对照药剂，评价Flu@NF对南方根结线虫2龄幼虫（J2）与卵的生物活性。【结果】在高压+15 kV，芯-壳溶液流速比1﹕4，与接收器边距24 cm的条件下，成功制备了以聚乙二醇（PEG）/聚己内酯（PCL）与醋酸纤维素（CA）为壳材的PEG/PCL-Flu@NF与CA-Flu@NF，平均直径分别为316与440 nm，且两种载药纤维符合芯-壳的内外微观结构，壳层厚度分别为71.15和24.84 nm，载药量分别为15.32%与20.37%，经壳材包覆后，氟吡菌酰胺的热稳定性显著提高。相较于氟吡菌酰胺悬浮剂，载药纤维的缓释性能显著提高，在不同浓度下，随处理时间的延长线虫死亡率显著提高，于高浓度（25 mg·L^-1）处理24 h后，两种纤维剂对2龄幼虫的致死率均高于98%，于低浓度（4 mg·L^-1）处理24 h后，两种纤维剂对2龄幼虫的致死率分别为91.4%和79.6%；PEG/PCL-Flu@NF与CA-Flu@NF对线虫卵孵化均具有较好的抑制作用，于高浓度（25 mg·L^-1）下处理3 d后卵未孵化率分别为71.8%和89.2%，于低浓度（4 mg·L^-1）下处理3 d后卵未孵化率分别为59.4%和76.2%。【结论】基于同轴静电纺丝技术，以PEG/PCL与CA分别为壳材制备的纳米纤维对氟吡菌酰胺具有优异的包覆效果，纤维剂通过缓释作用保护作物根系，对南方根结线虫具有较高生物活性，其在防控根结线虫病的应用方面具有巨大潜力。

土膜耕作法的土壤与作物效应研究

杨世琦, 颜鑫, 韩钰

中国农业科学. 2024, 57(15): 3010-3022. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.008

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【目的】探索土膜耕作法对农田土壤水分、温度和养分变化的影响，揭示土膜对作物根系生长及产量效应，明确土膜的农业生产价值，为其应用提供理论依据与技术。【方法】在宁夏引黄灌区通过喷施1.0%浓度羧甲基纤维素铵（carboxymethyl cellulose ammonium，CMC-NH₄）水溶液促使土膜产生。设CMC-NH₄用量0（CK）、50.0（T1）、100.0（T2）、200.0（T3）和300.0 kg·hm^-2（T4）5个处理，开展春小麦-夏玉米复种下的土壤水分、温度、养分、微生物、作物根系及产量效应研究。【结果】喷施CMC-NH₄的各处理春小麦和夏玉米田土壤日均含水量提高3.3%-7.0%（P<0.05，下同）和1.9%-6.1%，日平均温度提高7.9%-12.6%和5.6%-11.7%，土壤积温增加88.98-141.94 ℃和60.25-136.65 ℃；0-30 cm土层根长提高37.5%-17.1%和11.2%-1.7%，根表面积提高15.3%-4.5%和12.5%-9.2%，土层根系干重增加17.0%-41.5%和30.9%-36.7%；提高春小麦籽粒产量7.3%-18.8%和夏玉米地上部干重33.6%-49.0%，提高土壤氮磷钾含量和促进土壤微生物多样性增加。【结论】喷施CMC-NH₄形成的土膜具有农田覆盖功能，能够改善土壤水热环境，促进作物养分吸收利用、根系生长、提高产量；土膜耕作法为构造“表实上虚下实”良好耕层结构提供了技术方法，对作物产能提升、农田土壤改良及农业高质量发展有支撑作用。宁夏引黄灌区CMC-NH₄推荐喷施量为100.0 kg·hm^-2。

不同水稻品种和施锌方式对水稻产量及籽粒锌有效性的影响

苏素苗, 康天恺, 邹家龙, 汪本福, 张洋洋, 廖世鹏, 李小坤

中国农业科学. 2024, 57(15): 3023-3034. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.009

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【目的】明确不同水稻品种对锌肥的响应效果以及锌肥不同施用方式对水稻产量及籽粒锌有效性的影响差异。【方法】分别于2019和2020年进行田间试验。具体如下：2019年开展第1个田间试验，旨在探究不同水稻品种对施用锌肥的响应效果。选取了虾稻一号、虾稻二号、润香玉和隆两优3463等4个水稻品种，设置不施锌（CK）和施锌（+Zn）两个处理，以探究不同水稻品种对施用锌肥响应效果的差异。2020年开展第2个田间试验，旨在探究锌肥不同施用方式对水稻产量及籽粒锌有效性的影响。在2019年试验基础上，选择虾稻一号和隆两优3463两个产量较高的水稻品种继续开展后续研究，设置不施锌（S0F0）、土壤施锌15 kg·hm^-2（S1F0）、土壤施锌30 kg·hm^-2（S2F0）、开花期叶面喷施0.5% ZnSO₄（S0F1）、土壤施锌15 kg·hm^-2+开花期喷施0.5% ZnSO₄（S1F1）、土壤施锌30 kg·hm^-2+开花期喷施0.5% ZnSO₄（S2F1）6个处理，以探究不同施锌方式对两种水稻产量及籽粒锌有效性的影响差异。【结果】试验1中，不同品种水稻对施用锌肥的响应程度存在显著差异。施锌后，虾稻一号、虾稻二号、润香玉和隆两优3463等4个水稻品种的产量分别增加4.4%、11.6%、7.9%和4.8%，其增产效果主要表现为有效穗数和结实率的提高。与CK相比，4个水稻品种施锌处理的有效穗数分别平均增加了19.8%、3.9%、9.9%和24.0%，结实率分别平均增加了5.4%、9.7%、6.7%和4.0%。此外，4个水稻品种施锌处理的糙米植酸与锌摩尔比分别平均降低了24.3%、30.9%、21.3%和37.2%，精米植酸与锌摩尔比分别平均降低了29.5%、32.4%、33.9%和35.3%。试验2中，不同施锌方式对虾稻一号和隆两优3463产量和籽粒锌有效性的影响效果存在显著差异。土壤施锌的增产效果显著优于叶面喷锌，且在土壤施锌的基础上配合叶面喷锌可进一步提高水稻产量。与S0F0相比，S0F1、S1F0、S1F1、S2F0和S2F1处理的虾稻一号产量分别提高了12.1%、14.1%、17.2%、22.2%和29.3%，隆两优3463的产量分别提高了2.0%、10.1%、15.2%、28.3%和31.3%。不同施锌方式对籽粒锌有效性的影响效果有所不同，且两个水稻品种的籽粒锌有效性存在显著差异。叶面喷施对籽粒的锌强化效果明显优于土壤施用，隆两优3463籽粒锌的生物有效性高于虾稻一号。【结论】筛选高产富锌的水稻品种（隆两优3463），并采用合理的锌肥施用方式（土施30 kg·hm^-2+开花期叶面喷施0.5% ZnSO₄），可实现水稻增产和稻米锌营养强化的目的，助力水稻增收提质。

芍药响应细极链格孢侵染的转录组分析

蔚书涵, 秦小杰, 吴其超, 李玲, 臧德奎, 马燕

中国农业科学. 2024, 57(15): 3035-3052. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.010

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【目的】芍药在生长发育过程中容易遭受病原菌侵染，感染病害，由细极链格孢（Alternaria tenuissima）引起的红斑病是其主要叶部病害，严重影响品质和产量，目前对芍药红斑病的抗病机理尚未清晰。本研究运用生理学和转录组学手段，探究芍药响应细极链格孢侵染的生理变化及分子途径。【方法】以芍药‘大富贵’为试验材料，取A. tenuissima接种后12、24和96 h的芍药叶片，测定其相关生理指标并进行转录组测序分析，以未接种叶片为对照。【结果】病原菌接种后，芍药叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性增强，可溶性糖与可溶性蛋白以及丙二醛（MDA）含量升高，脯氨酸含量降低。在A. tenuissima侵染芍药12、24和96 h后，芍药分别有5 045、5 961和2 748个差异表达基因上调，有4 284、5 665和3 536个差异表达基因下调。GO富集分析发现差异基因主要富集到部分生物合成和代谢过程、光合作用、信号转导和节律相关条目中。KEGG富集分析显示差异基因主要富集到碳代谢、氨基酸的生物合成、植物-病原菌互作、植物激素信号转导、MAPK信号等通路中。3条抗病通路（植物-病原菌互作、MAPK信号和植物激素信号转导）中共同富集到53个差异基因，这些差异基因中包括1个MPK6、2个PR1、4个MKK4/5和46个BAK1。随机选取9个芍药响应细极链格孢侵染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RNA-seq的准确性。AP2/ERF-ERF、WRKY、bHLH和MYB-related转录因子家族是芍药响应A. tenuissima侵染的关键转录因子家族。【结论】A. tenuissima侵染芍药后，芍药通过提高SOD、POD、CAT和PAL的活性提升抗氧化能力，清除病害胁迫所产生的大量活性氧，通过增加可溶性糖与可溶性蛋白的含量、降低脯氨酸的含量进行渗透调节保持细胞水分。BAK1、PR1、MKK4/5和MPK6在芍药响应A. tenuissima侵染过程中起到重要作用，推测PlERF20、PlERF1b、PlWRKY41、PlMYC4和PlMYB62是芍药响应A. tenuissima侵染的抗病相关转录因子。

基于WGCNA鉴定全缘叶绿绒蒿类黄酮合成途径关键基因

陈晓涓, 王海菊, 王富敏, 雍清青, 黄顺满, 屈燕

中国农业科学. 2024, 57(15): 3053-3070. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.011

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【目的】黄酮类化合物具有抗炎、抗癌、抑菌等多种功效，是全缘叶绿绒蒿的主要药用成分之一。通过分析全缘叶绿绒蒿不同部位的空间代谢组与转录组信息，挖掘调控黄酮类化合物合成的关键基因，为研究全缘叶绿绒蒿类黄酮合成机制提供理论参考，并为提高类黄酮含量遗传育种奠定分子基础。【方法】以全缘叶绿绒蒿的根、茎、叶和花瓣为材料，对不同部位进行转录组测序，并通过空间代谢组数据分析黄酮类化合物在不同部位中的分布情况，利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定出与黄酮类化合物合成密切相关的关键模块和关键基因。另外，挑选12个基因进行qRT-PCR，验证转录组数据的可靠性。【结果】全缘叶绿绒蒿中黄酮类化合物在不同部位呈现差异积累，花瓣是黄酮类化合物积累的主要部位，同时明确了8种主要黄酮类化合物。转录组测序共获得20 085个表达基因，仅在花中表达的基因有286个，是仅在其他部位中表达基因数量的3.6-4.2倍。利用WGCNA对过滤后的高表达差异基因进行划分，共获得14个共表达模块，确定了关键模块MEturquoise和MEgreen与8个主要黄酮类化合物显著相关（P<0.05）。KEGG分析发现这两个模块基因主要在代谢相关的通路中富集，在黄酮类化合物合成相关通路上也有基因富集，两个模块分别包含了18个和6个与黄酮类化合物合成相关的基因，并从模块中筛选到14个核心结构基因（5个CHS、2个HIDH、2个CCoAOMT以及FLS、CYP75B1、CHI、HCT和CYP73A）和1个转录因子HB2，这些基因多在花瓣或是茎中高表达。qRT-PCR所测基因表达变化趋势与转录组基本一致，表明利用该转录组数据所得出的分析结果可信。【结论】全缘叶绿绒蒿黄酮类化合物积累和基因表达在不同器官间具有显著差异，联合分析筛选到与黄酮类化合物积累密切相关的14个核心结构基因和1个转录因子，这些基因可能在调控全缘叶绿绒蒿不同器官黄酮类化合物的合成和差异积累过程中起到关键作用。

添加不同比例番茄对炖制牛肉食用品质和氧化效应的影响

游敏, 陈劲松, 陈俨俨, 杨平, 张春晖, 黄峰

中国农业科学. 2024, 57(15): 3071-3082. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.012

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【目的】明确不同比例番茄添加对炖制牛肉食用品质的影响，揭示番茄直接添加是否对炖制牛肉脂质和蛋白氧化具有抑制作用，为番茄和牛肉成分互作机理与标准化生产提供依据。【方法】向炖制牛肉中按比例添加0、50%、100%、150%、200%番茄后继续炖制20 min，评估不同番茄添加比例对牛肉的pH、色泽、嫩度的影响；测定牛肉中氨基酸和核苷酸含量，对番茄炖牛腩的滋味进行评价；并对牛肉的脂质和蛋白氧化程度进行探究。【结果】随着番茄添加比例增大，牛肉的pH显著下降、亮度值下降且红度值上升、剪切力值下降且肌原纤维小片化指数（myofibril fragmentation index，MFI）上升，说明添加番茄炖制可赋予牛肉深红色、改善嫩度。在牛肉炖制过程中添加番茄显著提高了汤汁中天冬氨酸、谷氨酸和脯氨酸等鲜味和甜味氨基酸含量，牛肉中谷氨酸、组氨酸等游离氨基酸的含量也显著提升；同时，牛肉中5′-AMP、5′-GMP和5′-IMP的含量下降。在炖制过程中添加番茄降低了牛肉硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS），降低了总巯基，提高了游离巯基含量，对羰基值无显著影响，并抑制了牛肉中席夫碱的生成，说明在炖制过程中添加番茄可显著抑制牛肉的脂质氧化程度。番茄添加对炖制牛肉品质改善和氧化消减在一定比例范围内具有浓度效应，结合感官分析，添加比例为100%、150%和200%时牛肉感官评价无显著差异，但结合牛肉及汤汁中氨基酸、核苷酸含量和牛肉脂质及蛋白氧化相关指标发现，在牛肉炖煮过程中添加200%的番茄具有更佳的食用品质和较高的氧化抑制作用。【结论】添加番茄炖煮可赋予牛肉鲜艳的色泽，提高牛肉嫩度和鲜味、甜味氨基酸含量，加速了牛肉核苷酸的释放，番茄直接添加炖制可抑制牛肉的脂质氧化和蛋白氧化，番茄炖制对牛肉具有品质改善和氧化消减作用。

miRNA-424-5p靶向VEGFA对胎衣不下奶牛胎盘胶原蛋白降解的影响

刘炳琦, 罗春海, 姚伟佳, 王薇, 刘佳金, 李丹阳, 付世新

中国农业科学. 2024, 57(15): 3083-3092. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.013

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【目的】通过探究miRNA-424-5p对奶牛母体胎盘组织胶原蛋白降解的影响，进而明确miRNA-424-5p对奶牛胎衣不下（retained fetal membranes，RFM）发生的调控作用及机制。【方法】检测胎衣正常排出与胎衣不下奶牛母体胎盘组织miRNA-424-5p表达水平，采用qRT-PCR和Western blot方法进行胎衣正常排出与胎衣不下奶牛的母体胎盘组织VEGFA、MMP-2、MMP-9、COL-IV的表达水平检测。应用生物信息学分析对miRNA-424-5p进行靶基因预测，并通过双荧光素酶试验验证miRNA-424-5p与VEGFA的靶向关系。在奶牛子宫内膜上皮细胞中转染miRNA-424-5p mimics和miRNA-424-5p inhibitor进行过表达和沉默miRNA-424-5p。采用免疫荧光技术观察VEGFA在奶牛子宫内膜上皮细胞的表达变化，qRT-PCR和Western blot检测VEGFA、MMP-2、MMP-9、COL-IV的mRNA与蛋白表达水平的变化。【结果】与健康组相比，RFM组母体胎盘组织中的miRNA-424-5p mRNA表达水平显著升高（P<0.01)，VEGFA、MMP-2、MMP-9 mRNA与蛋白表达水平极显著降低（P<0.01)，COL-IV mRNA与蛋白表达水平极显著升高（P<0.01)。miRNA-424-5p的潜在靶基因共有152个，并经双荧光素酶试验结果证实VEGFA是miRNA-424-5p的靶基因。过表达和沉默miRNA-424-5p后，免疫荧光结果显示，与对照组相比miRNA-424-5p mimics组VEGFA的表达较低，而miRNA-424-5p inhibitor组VEGFA表达较高；qRT-PCR和Western blot结果显示，过表达miRNA-424-5p，靶基因VEGFA mRNA与蛋白表达水平极显著降低，基质金属蛋白酶MMP-2、MMP-9 mRNA与蛋白表达水平极显著降低（P<0.01)，胶原蛋白COL-IV mRNA与蛋白表达水平极显著升高（P<0.01)，而沉默miRNA-424-5p时VEGFA、MMP-2、MMP-9 mRNA与蛋白表达显著升高（P<0.01)，COL-IV mRNA与蛋白表达水平极显著降低。【结论】miRNA-424-5p可靶向VEGFA调控MMPs表达、胶原蛋白的分解从而引起细胞外胶原降解障碍，是引起胎衣不下发生的重要因素。

口蹄疫病毒O型东南亚拓扑型抗原变异研究

王莉, 李坤, 黄书伦, 李凤娟, 王省, 卢曾军, 刘在新

中国农业科学. 2024, 57(15): 3093-3104. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.014

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【目的】O型口蹄疫病毒（foot-and-mouth disease virus，FMDV）不断变异，易导致现用疫苗与流行毒株的抗原匹配性下降引起免疫效果不佳，疫情零星散发。近年来，O型FMDV中SEA（东南亚）拓扑型流行活跃且不断变异，持续对口蹄疫防疫产生压力。系统解析O型FMDV毒株特异性抗原位点以及不同拓扑型毒株的序列差异，明确抗原变异的关键氨基酸，可为FMD抗原分子设计提供依据，为FMD防控提供指导。【方法】利用10株（SEA拓扑型）毒株特异性牛源单克隆中和抗体，对毒株O/GSLX/2010（O/Mya/98谱系）进行抗体压力筛选逃逸突变株，鉴定这10株抗体所识别表位的关键氨基酸。利用牛源多抗血清样本（32份）与逃逸突变毒株进行病毒交叉中和试验，分析SEA拓扑型毒株的免疫优势表位；通过序列比对分析不同拓扑型毒株在该抗原表位上的差异。利用反向遗传技术将差异性抗原表位引入O型FMDV经典疫苗株O/HN/CHA/93（Cathay拓扑型），对拯救的点突变毒株测序分析后进行间接免疫荧光试验鉴定，并通过病毒蚀斑测定与一步生长曲线检测病毒的复制动力学。利用SEA拓扑型毒株特异性单克隆中和抗体，通过中和试验分析拯救突变株的抗原性，确定影响病毒抗原性的关键氨基酸，评估毒株特异性位点氨基酸的改变对抗原谱的影响。【结果】SEA拓扑型特异性抗原表位主要集中于结构蛋白VP1的B-C/C-D环，属于抗原位点3。10株抗体中多数抗体（8/10）识别的抗原表位在VP1上，其中有6株单抗（A19、B55、B74、C5、F53和F166）识别的关键氨基酸位于VP1 B-C环（T43、K45）及C-D环（P58），另外2株单抗（B66和F41）识别的关键氨基酸位于VP1 C末端。病毒交叉中和试验结果表明，VP1上43位和VP3上131位氨基酸的改变显著降低了牛源多抗血清的抗体效价。对O型FMDV不同谱系毒株（26株）序列进行分析，发现三种拓扑型毒株VP1 B-C/C-D环的28、47、56和58位氨基酸不同。利用反向遗传技术成功将毒株特异性抗原表位引入Cathay拓扑型毒株（O/HN/CHA/93），拯救出6 株FMDV的点突变株：POZ-GSLX-M58、POZ-GSLX-M56/58、POZ-GSLX-M28/58、POZ-GSLX-M47/58、POZ-GSLX-M28/58/47和POZ-GSLX-M47/56/58。微量中和试验结果表明，VP1上56/58位对毒株抗原性起到关键作用；然而，进一步增加28位和47位突变会降低抗体B83的中和作用，影响毒株自身的抗原性。因此，VP1上56和58位氨基酸的改变可以扩展SEA拓扑型特异性中和mAbs对O/HN/CHA/93毒株的中和效力与广度。【结论】O型FMDV结构蛋白VP1上56和58位氨基酸是引起SEA拓扑型毒株抗原变异的关键位点，引入这些抗原决定簇可以拓展FMDV O/HN/CHA/93的抗原谱。研究为FMD防控及疫苗设计提供参考。

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