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2024年 第57卷 第16期 刊出日期：2024-08-16

  

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2024年第57卷第16期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(16):  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

长三角地区半糯粳稻外观品质的评价

范鹏, 杨天乐, 朱少龙, 王志杰, 张明月, 魏海燕, 刘国栋

中国农业科学. 2024, 57(16):  3105-3115.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.001

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数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】由于半糯米具有云雾状半透明的外观特性，目前行业中缺乏行之有效的评价方法，因此，构建半糯米外观品质评价方法，并对半糯米外观品质进行等级分类，为半糯米产业的规范与发展提供技术支持。【方法】参照GB/T 15682—2008《粮油检验 稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》，利用人工评价方式获取半糯粳稻的外观品质评分，同时，测定半糯米的各类外观指标，包括垩白、透明度、粒型、色空间相关指标。使用皮尔森相关性系数、最大相关性最小冗余性、竞争自适应重加权采样、交集特征选取方法分析垩白、透明度、粒型、色空间相关指标与半糯米外观感官评分的关系，筛选出能决定半糯米外观品质的核心指标用于构建半糯米外观评分估测模型，并进行验证。最后使用此模型估测长三角地区半糯米外观品质的整体情况并按照估测分数的优劣进行等级划分。【结果】通过比较4种模型的估测精度与稳定性，发现交集特征选取方法筛选出的垩白米透明度（X₄）、整体透明度（X₆）、垩白度（X₉）、L*(X₁₀)这4个指标构建的半糯米外观评分估测模型Y=5.68＋0.17X₄＋0.19X₆-0.03X₉-0.12X₁₀的准确度与稳定性最高，同时，此模型包含的指标数最少，其模型验证的决定系数（R²）为0.86，模拟均方根误差（RMSE）为0.32。在使用此模型估测长三角地区3个稻作区绝大部分半糯米的外观分后，发现长三角地区半糯米材料前20%、20%—50%、50%—90%、最后10%的外观评分范围分别是大于0.23、-0.48—0.23、-1.68—-0.48、小于-1.68，在实际应用中可以代表半糯米外观品质的4个等级：一级、二级、三级、等外。同时发现不同外观等级半糯米的粒型指标、垩白指标、透明度指标、色空间指标存在显著梯度差异，但其数值范围之间存在不同程度的交叉。【结论】利用垩白米透明度（X₄）、整体透明度（X₆）、垩白度（X₉）、L*(X₁₀)这4个指标可以建立有效的半糯米外观估测模型：Y=5.68＋0.17X₄＋0.19X₆-0.03X₉-0.12X₁₀。参照长三角地区半糯米各外观等级的外观评分范围，可以快速通过外观估测评分确定单个半糯米材料外观的优劣情况。通过外观估测模型对半糯米进行综合评价，有利于兼顾半糯米不同外观表型，能够准确反映半糯米外观的实际情况。

1BL·1RS染色体对小麦产量和品质相关性状的遗传效应分析

赵卓超, 曹昊天, 周子昕, 曲佳乐, 李泽, 许明杨, 杨琪薇, 张斌, 王宁泽, 吴永振, 孙晗, 秦冉, 赵春华, 崔法

中国农业科学. 2024, 57(16):  3116-3126.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.002

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【目的】1BL·1RS易位系在小麦育种中应用广泛。解析不同背景下1BL·1RS染色体对小麦产量和品质相关性状的遗传效应，并分析其在生产中的应用情况，可为高产优质小麦的选育提供参考。【方法】244份自然群体和科农9204、京411为亲本构建的188个重组自交系（KJ-RIL-F₈）为试验材料，利用1RS特异性分子标记对其进行基因型鉴定，结合表型数据分析，明确1BL·1RS易位系对产量和品质遗传效应。通过分析1BL·1RS易位系在不同年代审定品种中的占比，明确其在生产中的选择利用情况。【结果】188份KJ-RILs试验材料中有74份为1BL·1RS易位系，其产量相关性状分析表明，1BL·1RS易位系在高低氮条件下均显著延长小麦抽穗期，增加籽粒含氮比、旗叶长和旗叶面积，显著降低穗粒数，而对单株穗数、千粒重和旗叶宽3个性状的影响均不显著；其品质相关性状分析表明，1BL·1RS易位系在高低氮条件下均显著提高小麦的吸水率、湿面筋含量、蛋白质含量和籽粒硬度，而对容重、延展性和沉降值3个性状的影响均不显著。244份自然群体试验材料中，有76份为1BL·1RS易位系，其产量性状效应分析表明，1BL·1RS易位系可以显著增加穗粒数、穗长和小穗数，显著降低株高，而对单株穗数、千粒重、旗叶长、旗叶宽、旗叶面积5个性状的影响均不显著。将244份自然群体试验材料按照不同麦区和品种审定时间进行分类，对1BL·1RS易位系在生产中的应用情况进行分析，结果表明，不同麦区1BL·1RS易位系的占比差异较大，从20世纪90年代开始，1BL·1RS易位系在生产中的选择利用比例开始增加。【结论】高低氮对1BL·1RS易位系的效应影响不明显。1BL·1RS易位系在KJ-RIL群体和自然群体中对产量性状的效应不一致，这可能由于两者遗传背景不同所致。

苦荞bHLH93转录因子响应铝胁迫的功能研究

刘桐, 王志荣, 李伟, 刘洋, 王祥儒, 赖弟利, 何毓琦, 张凯旋, 赵振军, 周美亮

中国农业科学. 2024, 57(16):  3127-3141.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.003

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【目的】荞麦是一种重要粮食和经济作物。与其他作物相比，荞麦具备较高的耐铝性。实验室前期研究，在铝离子胁迫下的苦荞转录组中发现一个可能与铝离子响应密切相关的转录因子FtbHLH93，探究FtbHLH93的功能，为解决土壤酸化引致铝毒害的问题及耐铝植物的选育提供思路与线索，并为荞麦耐铝性的分子机理解析奠定基础。【方法】以品苦1号的cDNA为模板克隆FtbHLH93，通过qRT-PCR检测其在苦荞不同组织和铝离子处理不同时间段的表达量；酵母系统鉴定转录激活活性；亚细胞定位确定其表达部位。检测过表达材料的黄酮类物质含量，在未处理和铝离子处理条件下测定SOD和POD活性。运用转录组分析差异表达基因，筛选潜在的下游靶基因，对其进行启动子预测，并利用双荧光素酶报告基因试验进行验证。【结果】FtbHLH93转录因子编码区长度为573 bp，编码190个氨基酸残基，预测蛋白分子量为21.759 kDa，等电点为8.64。qRT-PCR结果显示，FtbHLH93在苦荞根中表达量高，铝胁迫下基因表达定量分析表明，FtbHLH93在24 h时表达量最高。转录因子活性鉴定显示，FtbHLH93在酵母系统中无转录激活活性。亚细胞定位显示其定位在细胞核上。在铝离子处理下，过表达FtbHLH93植株的毛状根具有耐铝性，并且SOD和POD活性均显著高于对照组，过表达材料的黄酮类代谢物的检测结果显示，芦丁、儿茶素、烟花苷含量明显高于对照组。通过对转录组数据进行GO和KEGG富集分析，发现GO富集分析中，其与金属离子转运和镉锰离子条目有关，KEGG富集分析中，其与ABC转运蛋白有关，且挖掘出3个铝响应的候选下游靶基因，共表达分析发现其中2个候选下游靶基因与FtbHLH93的表达模式相似。【结论】FtbHLH93转录因子可能通过促进黄酮类物质的累积、SOD和POD活性的提高来缓解铝毒害，FtbHLH93可能靶向调控与铝响应有关的FtPinG0100930100.01、FtPinG0303102000.01和FtPinG0403996200.01。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

中国北部冬小麦安全种植的农业气候因子及其阈值

陈实, 黄银兰, 金云翔, 徐成林, 邹金秋

中国农业科学. 2024, 57(16):  3142-3153.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.004

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【背景】基于农业气候指标判定冬小麦安全种植界线，是科学合理利用资源、避免冷冻灾害、保障冬小麦稳产高产等重要参考依据。然而，地处冬小麦种植敏感地带的中国北部，由于全球气候变化导致的极端气候事件增多，加剧了冬小麦安全种植的波动性，亟需在大区域尺度明晰影响冬小麦安全种植的农业气候因子，并确定其阈值范围。【目的】开展冬小麦安全种植的农业气候因子及其阈值研究，为冬小麦适应气候变化的可持续生产及布局提供科学依据。【方法】以冬小麦安全种植敏感性较强的中国北部为研究区，基于中高空间分辨率冬小麦空间分布和地面气象观测数据，运用核密度估计、地理探测器等方法模型，揭示实际冬小麦种植北界空间格局特征，定量分析农业气候因子对实际冬小麦种植北界形成的影响，并探测关键气候因子的影响阈值。【结果】（1）全长约2 200 km的实际冬小麦种植北界，由西南向东北波动变化，而农业气候因子在正宁—旬邑—铜川—白水—合阳—韩城—稷山一线的波动变化较为剧烈；（2）越冬期负积温、最冷月平均气温、年极端最低气温和越冬前积温是影响实际冬小麦种植北界形成的关键因子（q>0.45），农业降水因子对冬小麦种植的影响较小（q<0.19），但与气温因子之间的交互影响力较强（q>0.57）；（3）明确越冬期负积温≥-620 ℃·d、最冷月平均气温≥-8 ℃、年极端最低气温≥-22 ℃和越冬前积温≥529 ℃·d，作为中国北部冬小麦安全种植北界气象参数；（4）潜在冬小麦种植北界相较于实际冬小麦种植北界向北移动了约107 km，两者存在约23.39×10³ km²的冬小麦扩种空间。【结论】确定影响中国北部冬小麦安全种植的关键农业气候指标和阈值，可较好判定冬小麦潜在安全种植区。研究成果可为冬小麦种植如何韧性应对气候变化，合理调整农业种植布局提供理论参考和技术支撑。

融合无人机光谱与纹理信息的玉米氮素营养估测

运彬媛, 谢铁娜, 李虹, 岳翔, 吕明玥, 王佳琦, 贾彪

中国农业科学. 2024, 57(16):  3154-3170.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.005

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【目的】作物氮素营养状况是表征玉米冠层绿色程度和健康状态的关键指标，为比较玉米氮素营养估测模型中单一光谱指数模型与融合纹理信息模型精度的差异，探究基于无人机多光谱与纹理信息融合的玉米氮素营养估测模型的精准性与可靠性。【方法】采用Matrice 300 RTK多旋翼飞行器搭载MS600 Pro多光谱传感器，获取2年间6个氮素水平下玉米抽雄-吐丝期的多光谱影像数据，提取植被指数和纹理特征信息，综合分析植被指数、单纹理特征、组合纹理指数及植被指数和纹理指数融合的相关性，优选信息量最大的植被指数、归一化差值纹理指数（NDTI）及其组合信息，利用多元逐步回归（MSR）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）和灰狼优化的卷积神经网络（GWO-CNN）对比估测玉米叶片氮含量（LNC）、植株氮含量（PNC）、叶片氮积累（LNA）和植株氮积累（PNA）4个氮素营养参数。【结果】（1）不同氮素处理下玉米原始光谱反射率之间存在差异，红波段R（660 nm）、蓝波段B（450 nm）和近红外波段NIR（840 nm）波段差异较为显著。（2）基于无人机多光谱影像提取的植被指数（EVI、GARI、REOSAVI、SIPI和MCARI）、单纹理特征（var₄₅₀、var₆₆₀、mean₈₄₀、dis₇₂₀和hom₈₄₀）和组合纹理指数NDTI均可用于VT-R1阶段玉米LNC、PNC、LNA及PNA估测，其中基于植被指数的GWO-CNN模型对LNC、PNC、LNA和PNA的估测效果优于单纹理特征和纹理指数模型，R ²分别为0.831、0.761、0.826和0.770。（3）融合植被指数和纹理指数的GWO-CNN模型对LNC、PNC、LNA和PNA估测精度明显高于植被指数和纹理指数，R ²分别为0.921、0.901、0.917和0.892，较单一光谱信息最优估测模型精度R ²分别提高了9.77%、15.54%、9.92%和13.68%。【结论】融合多光谱的植被指数和纹理指数能够有效提高玉米氮素营养估测精度，较好地评估玉米氮素分布情况，为田块尺度下基于无人机平台的玉米氮肥精准管理提供新思路。

植物保护

蚜虫危害与玉米果穗镰孢菌组成及毒素污染关系分析

柴海燕, 潘艺元, 白雪, 孟玲敏, 张伟, 吴宏斌, 王义生, 高月波, 贾娇, 苏前富

中国农业科学. 2024, 57(16):  3171-3181.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.006

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【目的】明确玉米蚜虫危害与玉米穗腐病发生及籽粒中真菌毒素污染水平的关系，为建立完善的玉米穗腐病综合防治体系及探寻主要镰孢菌毒素的有效控制技术提供参考。【方法】通过组织分离和分子生物学方法对2021年在吉林省46个市（县）采集的105份蚜虫危害的玉米果穗上的蚜虫、苞叶和籽粒进行病原菌的分离鉴定，统计蚜虫、苞叶和籽粒分离获得镰孢菌的种类和数量，分别计算不同镰孢菌在每种样品上的分离频率，以及不同样品组合分离相同镰孢菌数量在蚜虫危害样品中的占比，分析病原菌在吉林省不同区域的分布情况及蚜虫、苞叶和籽粒携带镰孢菌种类的相关性；利用超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）检测无蚜虫危害籽粒和蚜虫危害籽粒中镰孢菌毒素的种类和含量，统计伏马毒素（fumonisin，FB）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON）和玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEA）超标样品的检出率，分析蚜虫危害对病原菌在籽粒中分泌毒素的影响。【结果】对105个蚜虫危害果穗进行镰孢菌检测，发现蚜虫带菌率为57.14%，苞叶和籽粒带菌率分别为81.90%和82.86%。经过单孢分离纯化共获得1 394株镰孢菌，共16个致病镰孢种，其中在蚜虫、苞叶和籽粒上分离到镰孢种数量分别为8、13和12个。蚜虫、苞叶和籽粒上分离到的优势镰孢均为拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）和层出镰孢（F. proliferatum）。新知镰孢（F. andiyazi）、变红镰孢（F. incarnatum）和温带镰孢（F. temperatum）在吉林省玉米籽粒上首次检出。蚜虫危害玉米果穗的毒素检出率均高于无蚜虫危害玉米果穗，出现毒素含量超标的玉米样品均为有蚜虫聚集危害的果穗。在检出毒素的果穗上绝大多数能检测到产生相应毒素的菌株。【结论】蚜虫、苞叶和籽粒上分离到的优势镰孢菌均为拟轮枝镰孢和层出镰孢；同一果穗上蚜虫、苞叶和籽粒分离到的主要镰孢菌种类一致；蚜虫危害显著增加了玉米籽粒毒素的积累，且毒素类型与检出镰孢菌种类高度相关。

发根农杆菌介导的柑橘黄龙病抗性快速评价体系优化及应用

曹鹏, 周金环, 王新亮, 李楚欣, 李佳欣, 姜培, 刘金香, 宋震

中国农业科学. 2024, 57(16):  3182-3191.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.007

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【目的】黄龙病（Huanglongbing，HLB）是一种毁灭性柑橘病害，主要由韧皮部杆菌属亚洲种（Candidatus Liberibacter asiaticus，CLas）侵染引起。本研究旨在探究侵染初期CLas在柑橘毛状根中的增长规律，优化发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的黄龙病抗性快速评价体系并应用于抗菌肽的抗性评价。【方法】基于植物表达载体pGNGM1300，通过发根农杆菌K599介导的毛状根转化体系转化不同柑橘品种，筛选毛状根诱导快、转化率高的品种；接种CLas后，利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR，qPCR）对毛状根中的CLas进行定期检测，揭示其增长规律；在优化黄龙病抗性评价体系的基础上，通过CLas和相关基因的（RT-）qPCR、胼胝质含量检测、显微结构观察和症状观察等开展抗菌肽的黄龙病抗性评价。【结果】供试的11个柑橘品种中，香橼（Citrus medica）的毛状根诱导最快（15 d）、诱导率最高（73.75%），并且毛状根中转基因阳性率高（53.54%）。qPCR定期监测结果显示，在接种后第20—30天（days post inoculation，dpi），CLas开始在根中定殖；在30—50 dpi，CLas含量呈显著上升的趋势；CLas含量在60—120 dpi时略有波动，但与50 dpi时差异不显著。抗菌肽MaSAMP（stable antimicrobial peptide）、HBD-4（homo sapiens defensin beta 4）和CB（cecropin B）的抗性评价结果分析显示，在50—120 dpi，MaSAMP和CB表达植株中CLas含量均低于对照，且差异显著，除90 dpi外HBD-4表达植株中CLas含量也显著低于对照。3种抗菌肽表达植株中的胼胝质含量均显著低于对照（60 dpi），韧皮部细胞壁增厚不明显，未出现明显的淀粉粒和胼胝体沉积，并且均未发现根部死亡等现象（90 dpi）。【结论】揭示了侵染早期CLas在柑橘毛状根中的增长规律；优化了发根农杆菌介导的黄龙病抗性快速评价体系；明确转基因过表达抗菌肽MaSAMP、HBD-4和CB可显著抑制CLas的增殖，减少胼胝质沉积，减轻黄龙病症状，具有用于黄龙病防控实践的潜力。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

不同降水年型磷肥对旱地冬小麦产量及磷素吸收利用的影响

贾兵丽, 李艳行, 杨文杰, 于杰, 苑爱静, 李宁娜, 邱炜红, 王朝辉

中国农业科学. 2024, 57(16):  3192-3206.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.008

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【目的】探究不同降水年型及夏闲期降水量下磷肥对旱地小麦产量及磷素吸收利用的影响，为优化管理旱地冬小麦磷肥施用及稳产增产提供理论依据和实践指导。【方法】基于陕西渭北旱塬2018年7月开始的冬小麦磷肥定位试验，设置优化施磷（+P）和不施磷处理（-P），在不同降水年型下分析磷肥施用对冬小麦产量、降水利用效率、土壤贮水量、磷肥利用效率、冬小麦磷素吸收和土壤磷盈余的影响。【结果】干旱年和平水年小麦产量分别为3 432和4 549 kg·hm^-2，而丰水年冬小麦产量可达7 634 kg·hm^-2。与-P处理相比，+P处理显著提高小麦产量5.8%。冬小麦产量与年降水量、夏闲期降水量均呈线性加平台相关关系。干旱年，+P处理年降水利用效率和夏闲期降水利用效率显著低于-P处理，分别降低9.5%和8.0%，但在丰水年，+P处理年降水利用效率和夏闲期降水利用效率显著高于-P处理，分别提高13.1%和12.9%。平水年，1 m土层贮水量显著低于干旱年和丰水年，分别降低了10.8%和10.5%；在丰水年，磷肥施用对0—3 m土层贮水量无显著影响；在干旱年和平水年，+P处理表层土壤速效磷含量较-P处理显著增加了29.1%和17.8%；磷肥利用效率随着年降水量和夏闲期降水量的增加而增大，其中丰水年磷肥偏生产力和磷肥农学效率较干旱年分别显著提高74.0%和176.3%。此外，丰水年，+P处理土壤磷盈余最少，与干旱年和平水年相比，分别显著降低了67.9%和62.9%。-P处理土壤磷均亏缺，且丰水年的土壤磷亏缺量显著高于干旱年和平水年。【结论】冬小麦产量及磷素吸收利用在不同降水年型有不同效应，故旱地冬小麦生产中施用磷肥时需要考虑降水量变化。夏闲期降水量和年降水量对小麦产量的影响有相似的规律，因此应当更关注夏闲期降水量，以此来预测目标产量和优化磷肥施用量，保证合理施用磷肥和作物稳产增产。

不同有机肥对煤矿复垦区土壤养分及细菌群落结构的影响

栗海鹏, 杜武焰, 吴涵茜, 张杰, 孟会生, 洪坚平, 徐明岗, 郝鲜俊, 高文俊

中国农业科学. 2024, 57(16):  3207-3219.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.009

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【目的】探明在煤矿复垦区施用不同有机肥下土壤养分及细菌群落与功能的变化特征，为复垦区土壤的培肥改良和健康管理提供理论依据。【方法】依托定位培肥试验基地（山西省孝义市偏城村采煤塌陷区），分析连续3年施用不同有机肥（鸡粪、猪粪、牛粪）和化肥处理对煤矿复垦区土壤养分、细菌群落结构与功能以及玉米产量的影响。【结果】（1）连续3年定位培肥后，施用有机肥较化肥显著降低土壤pH（降低0.03—0.08单位），而显著增加了土壤有机碳（11.0%—15.5%）、全氮（14.9%—19.1%）、碱解氮（20.3%—43.4%）和速效钾（12.3%—13.6%）含量，其中鸡粪处理对土壤有机碳和碱解氮含量提升最大；施用化肥和有机肥均显著增加作物产量（16.7%—21.1%），其中猪粪对作物产量的提升最大。（2）施用有机肥显著提高复垦区土壤细菌丰富度，并影响细菌群落结构组成。在门水平上，施用有机肥显著增加变形菌门和厚壁菌门的相对丰度，其中猪粪和鸡粪处理下厚壁菌门的相对丰度显著高于牛粪处理。在属水平上，不同有机肥处理均显著增加了列契瓦尼尔氏菌属、鞘氨醇单胞菌属和芽孢杆菌属等有益菌属相对丰度。（3）复垦区土壤细菌生态功能以化能异养、好氧化能异养为主。施用有机肥显著提高化能异养和发酵作用种群的相对丰度，其中猪粪处理下发酵作用种群丰度显著高于鸡粪和牛粪处理。（4）Mantel检验分析结果表明，土壤细菌多样性和功能均与土壤有机碳、全氮、全磷含量呈显著正相关。【结论】施用不同有机肥均可以提高复垦区土壤养分含量，改善土壤细菌群落结构与功能，进而增加玉米产量。但不同有机肥对土壤养分、细菌功能菌群及玉米产量的影响存在差异，其中鸡粪对土壤养分的提升幅度最大，猪粪对有关碳素功能菌群和玉米产量提升幅度最大，而牛粪对土壤养分和产量的提升幅度较低。

镁肥用量对花生养分吸收和光合特性的影响

胡家钰, 高兵阳, 高怡帆, 袁世仑, 齐欣, 黄玉芳, 闫军营, 赵亚南, 叶优良

中国农业科学. 2024, 57(16):  3220-3233.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.010

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【目的】探明镁肥适宜用量对花生养分吸收运转和光合特性的影响，为花生高产高效提供理论支持。【方法】于2021和2022年在河南新乡开展田间试验，设置施MgSO₄ 0、20、40、60 kg·hm^-2等4个镁肥用量，研究镁肥用量对花生生长发育、养分吸收、光合特性、光合限速酶及抗氧化酶的影响。【结果】合理施镁显著影响花生株高，各生育时期均以施镁肥40 kg·hm^-2花生株高达到最大值；对分枝的影响最主要发生在花针期，施镁处理与不施镁相比平均增加分枝数8.8%；施镁显著影响花生干物质积累，成熟期施镁与不施镁相比增加3.5%—15.1%；施镁对产量、单株果数、百果重、百仁重提升有显著影响，其产量、单株果数、百果重、百仁重增幅分别为7.6%—15.5%、2.4%—18.1%、1.5%—11.1%、3.5%—10.9%，且均以施镁肥40 kg·hm^-2时达到最大值。成熟期4个处理花生平均氮素吸收量分别为197.3、206.8、217.9、204.8 kg·hm^-2；磷素吸收量为37.1、40.1、42.3、39.4 kg·hm^-2；钾素吸收量为75.6、79.7、81.1、78.5 kg·hm^-2；钙素吸收量为38.5、45.4、46.8、42.3 kg·hm^-2；镁素吸收量为20.9、25.4、26.6、23.6 kg·hm^-2。施镁肥40 kg·hm^-2时氮、磷、钾、钙和镁的吸收量均达到最大，比不施镁分别提高10.4%、14.0%、7.3%、21.6%、27.3%。合理施镁能显著提高花生叶片SPAD值、净光合速率、Rubisco酶活性和抗氧化酶活性。各生育时期的SPAD值均在施镁肥40 kg·hm^-2时达到最大；施镁对花生上中部叶片光合性能的改善明显，结荚期净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO₂浓度（Ci）的变化分别为2.7%—10.3%、-3.7%—15.8%、-6.6%—5.9%、-8.2%— -3.0%；结荚期Rubisco酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性分别提高2.7%—9.1%、0.6%—5.3%、2.1%—7.3%，脯氨酸含量（PRO）降低3.3%—10.3%。【结论】合理施用镁肥可以促进花生的生长，提高养分吸收和产量，改善花生光合特征，延缓叶片衰老。在本试验土壤交换性镁243 mg·kg^-1条件下施镁肥40 kg·hm^-2效果最好。

园艺

不结球白菜GST基因家族的全基因组鉴定及花青素相关基因BcGSTF6的功能分析

尹雨钦, 徐欢欢, 唐丽萍, 王欣雅, 胡春梅, 侯喜林, 李英

中国农业科学. 2024, 57(16):  3234-3249.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.011

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【背景】花青素是紫色不结球白菜中重要的营养成分之一，谷胱甘肽转移酶（glutathione S-transferase，GST）在花青素转运中发挥着重要功能。【目的】鉴定不结球白菜中编码GST的基因，并通过转录组和分子生物学手段揭示BcGSTF6在不结球白菜花青素转运中的作用，解析不结球白菜花青素积累的分子机制。【方法】通过生物信息学方法，鉴定GST基因家族成员并分析其在染色体上的位置和基序；在紫色和绿色的不结球白菜中进行转录组分析，筛选不结球白菜中参与花青素转运的基因，并通过表达模式分析、亚细胞定位、拟南芥突变体tt19的异源回补试验进一步验证BcGSTF6和BcTT19的功能；通过将BcGSTF6和BcTT19与其他物种中参与花青素转运基因的氨基酸序列进行比较，分析BcGSTF6存在的差异；并通过BcGSTF6蛋白与矢车菊素（Cya）的体外结合和基因沉默试验验证BcGSTF6是否为参与不结球白菜花青素转运和积累的重要基因。【结果】从不结球白菜中鉴定得到83个GST基因家族成员，分为8个亚家族，分布在10条染色体上。转录组分析结果表明BcGSTF6和BcTT19可能是参与不结球白菜花青素转运的基因，进一步利用qRT-PCR发现BcGSTF6与BcTT19都在不结球白菜花青素积累阶段高度表达；亚细胞定位结果表明BcGSTF6和BcTT19都定位于内质网和液泡膜中。氨基酸序列多重比较发现BcTT19与其他物种中参与花青素转运的蛋白存在高度同源性，而BcGSTF6则在保守结构域中存在较大差异。在拟南芥突变体tt19中对BcGSTF6和BcTT19进行过表达均可恢复拟南芥幼苗tt19积累花青素的表型，但不能恢复其种皮棕色的表型，表明BcGSTF6和BcTT19都参与了花青素的转运但不能转运原花青素（PAs）。体外结合试验发现BcGSTF6蛋白在室温下可增加Cya的可溶性；对BcGSTF6在不结球白菜中进行基因沉默发现叶片中花青素含量显著下降，同时也导致参与花青素合成与调控相关基因表达量降低。证明BcGSTF6参与了花青素的转运和积累，在不结球白菜叶片着色过程中发挥重要功能。【结论】本研究鉴定了不结球白菜GST基因家族，并进一步解析了BcTT19和BcGSTF6在不结球白菜花青素转运和积累中的功能，阐明了BcGSTs在不结球白菜中花青素转运调控的部分机制。

基于广靶代谢组学分析胡萝卜萜类代谢产物差异

齐晓雨, 孔小平, 周红伟, 严湘萍

中国农业科学. 2024, 57(16):  3250-3263.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.012

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【目的】萜类代谢物是评价胡萝卜风味品质的主要指标，对胡萝卜口感风味品质的形成具有重要作用。通过比较甜味浓烈组（-3）和苦味浓烈组（3）两组不同品种胡萝卜成熟期肉质根风味成分的代谢谱，为胡萝卜风味特征成分鉴定及优异资源的开发利用提供参考。【方法】建立高效的、具有高灵敏度和高通量的代谢组学分析平台和方法：采用UPLC-MS/MS方法对胡萝卜萜类代谢物进行分析测定，鉴定影响胡萝卜风味品质的萜类代谢物。采用OPLS-DA结果的VIP值、log₂FC值筛选差异性代谢物（设置阈值：VIP>1、fold change≥2和fold change≤0.5）。【结果】利用UPLC-MS/MS技术对胡萝卜成熟期肉质根进行广泛靶向代谢组学测定，共筛选出50种显著差异的萜类代谢物，12个上调，2个下调。其中，显著上调的分别是京尼平（0.754）、粳米素B（0.936）、氧叶烯A（1.03）、乙酸香芹酯（1.04）、3-(3'-羟基丁基)-2,4,4-三甲基环己烷-2,5-二烯酮（0.662）；显著下调的是脱氢地芰普内酯（0.617）。从含量来看，苦味胡萝卜中萜类代谢物含量综合较高的分别是甲黑素甲苷A（16.98）、莪术醇（17.57）、京尼平（15.32），甜味胡萝卜中萜类代谢物含量综合较高的分别是甲黑素甲苷A（17.61）、异香附醇（16.01）、莪术醇（18.73）。根据P值来看，排名前5的分别是薇甘菊内酯（0.994）、寥二醛（0.991）、甲基(E)-5,11-二羟-4-((Z)-2-甲基丁-2-烯酰氧基）-3,10-二亚甲基-2-氧代-2,3,3a,4,5,8,9,10,11,11a-十氢环癸并[b]呋喃-6-羧酸酯（0.978）、(3R)-3-羟基-紫罗兰酮（0.974）、布卢门醇A（0.969）。采用聚类分析方法对两组胡萝卜肉质根中的差异代谢物进行分析，其中，分组3中的代谢物含量要明显高于分组-3中的代谢物含量。利用KEGG进行差异代谢物注释和富集分析。【结论】萜类代谢物是影响胡萝卜风味的主要化合物，其中，京尼平、粳米素B、氧叶烯A、乙酸香芹酯、甲黑素甲苷A、莪术醇、异香附醇、脱氢地芰普内酯、薇甘菊内酯等萜类代谢物可能是影响胡萝卜风味的关键成分。

食品科学与工程

戴尔有孢圆酵母与酿酒酵母细胞间接触对‘赤霞珠’葡萄酒风味品质的影响

周得刚, 徐彬艳, 王青霞, 祝霞, 杨学山

中国农业科学. 2024, 57(16):  3264-3282.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.013

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【目的】利用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和非酿酒酵母（Non-Saccharomyces yeasts，NS）混菌发酵可以改善葡萄酒的香气复杂性和浓郁度。深入分析混合发酵剂中酵母细胞之间的接触作用对酒精发酵及代谢产物的调节效应，更好地控制混菌发酵进程。【方法】以预处理的‘赤霞珠’葡萄汁为试材，分别接种戴尔有孢圆酵母（Torulaspora delbrueckii）及S. cerevisiae进行纯种发酵、混菌发酵和双室发酵，分析其发酵动力学及挥发性香气化合物差异；并探究不同接种时间模式下混菌和双室发酵对‘赤霞珠’葡萄酒酿造学参数和风味品质的影响。【结果】T. delbrueckii菌株纯种发酵组的最终还原糖含量为89.00 g∙L^-1，不能独立完成酒精发酵；S. cerevisiae在纯种发酵、混菌发酵和双室发酵组中均保持较高的生长活力，能顺利完成酒精发酵；但混菌发酵过程中的酵母细胞间接触显著降低了T. delbrueckii菌株的生存能力。与S. cerevisiae纯种发酵相比，混菌发酵组和双室处理组的乙醇含量均有所降低，pH显著下降，总酸显著增加（P<0.05）；各处理酒样中检测到挥发酸含量均在0.2—0.7 g∙L^-1。与S. cerevisiae纯种发酵和双室发酵组相比，混菌发酵组的挥发酸及花色苷含量显著降低。气相色谱-质谱联用技术检测结果显示，T. delbrueckii菌株纯种发酵组香气物质含量最低；相比S. cerevisiae纯种发酵组，混菌发酵和双室发酵组的酯类物质含量均显著增加，高级醇和C₆化合物含量明显降低。混菌发酵组中乙酸异戊酯、乙酸己酯、己酸乙酯和辛酸乙酯等酯类化合物含量较双室发酵组显著增加，高级醇和苯衍生物含量明显降低。此外，在混菌发酵过程中，S. cerevisiae的接种时间对乙酸异戊酯和乙酸己酯的生成也有显著影响。感官分析结果表明，与S. cerevisiae纯种发酵相比，同时接种（0 h）混菌发酵处理组显著降低葡萄酒中的生青味，酒样呈现较为浓郁的果香和花香味。【结论】在葡萄酒的混菌酒精发酵过程中，酵母细胞间接触不仅降低T. delbrueckii的生存能力，也显著影响‘赤霞珠’葡萄酒的香气特征和感官品质。

畜牧·兽医

猪增生性肠病间接ELISA抗体检测试剂盒的研制与应用

张从钺, 周红, 蔺辉星, 范红结

中国农业科学. 2024, 57(16):  3283-3293.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.014

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【目的】研制一种检测胞内劳森菌（Lawsonia intracellularis，LI）抗体的间接ELISA试剂盒，为LI的监测和疫苗评价提供工具。【方法】表达并纯化LI的外膜蛋白Omp2，以其为包被抗原建立检测LI抗体的间接ELISA方法，优化ELISA反应条件；用建立的ELISA方法检测稀释的LI阳性血清来评价试剂盒的敏感性，检测其他病原的阳性血清来评价试剂盒的特异性；试制3批试剂盒，制定试剂盒的敏感性和特异性检验标准，测定试剂盒在4 ℃的保存期；用试制的试剂盒检测LI阴性和阳性质控血清，研究试剂盒的成立条件；通过对不同时间和猪场采集的1 000份临床猪血清样本的检测来评价该试剂盒的实用性；用本试剂盒与进口商品化试剂盒平行检测LI阳性和阴性血清各50份以评价试剂盒的符合率。【结果】成功表达并纯化了Omp2蛋白，蛋白纯度为90.31%，在Western blot试验中可以与LI阳性血清发生反应。ELISA最佳反应条件为：Omp2以200 ng/孔4 ℃包被12-16 h；血清1﹕50稀释，37 ℃孵育30 min；羊抗猪IgG-HRP 1﹕20 000稀释，37 ℃孵育30 min；TMB底物37 ℃显色15 min，用0.5 mol·L^-1的硫酸终止反应。该试剂盒检测LI阳性血清的最高检出倍数为8，敏感性较好；试剂盒检测E. coli、App、Mhp、SS2、PRRSV、PRV的结果均为阴性，特异性较好。制定了试剂盒的敏感性和特异性检验标准。试剂盒在4 ℃可保存15个月。试剂盒的成立条件为：阳性标准血清OD_450nm≥1.25，阴性标准血清OD_450nm<0.3。试制的试剂盒批内、批间重复性试验变异系数均小于10%。与国外商品化ELISA检测试剂盒对比的符合率达86 %。用试制的ELISA试剂盒检测1 000份华东部分地区临床猪血清样品，其中LI阳性检出率为59.90%，表明LI在华东地区猪群中普遍存在。【结论】本研究开发的LI间接ELISA抗体检测试剂盒特异性高，灵敏度高，与商品试剂盒符合率高，可用于临床LI抗体的检测。

STM2503调控鼠伤寒沙门菌的生物被膜形成和压力适应性

王南威, 李莉莉, 陈凯风, 周洲平, 潘鹏, 关晋, 徐成刚, 廖明, 张建民

中国农业科学. 2024, 57(16):  3294-3304.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.015

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【目的】通过揭示c-di-GMP通路基因STM2503调控鼠伤寒沙门菌生物被膜形成，进而影响其环境应激能力的机制，以期挖掘调控鼠伤寒沙门菌压力适应性的关键因子，为防控策略的制定提供理论依据。【方法】以λ-Red同源重组方法构建STM2503缺失株，并利用质粒PBAD表达STM2503来构建相应的基因回补株。然后通过检测不同STM2503表达水平菌株中信号分子c-di-GMP的含量揭示STM2503对菌株胞内c-di-GMP水平的影响。接下来，利用细菌运动性检测、结晶紫染色等试验检测了STM2503对菌株运动性和生物被膜形成能力的影响，并利用实时荧光定量PCR从基因层面揭示其对菌株运动性和生物被膜形成的调控机制。最后，通过抗生素处理、氧化应激、消毒剂应激等试验探究了STM2503对鼠伤寒沙门菌压力适应性的影响。【结果】与野生株（WT269）相比，STM2503的缺失使菌株胞内c-di-GMP含量升高了37.51%（P<0.001），且不影响菌株的正常生长。另外，STM2503的缺失提高了菌株各胞外基质合成基因的表达水平，使缺失株胞外多糖、胞外DNA和胞外蛋白质含量分别增加了10.30%（P<0.01）、33.59%（P<0.001）和27.60%（P<0.01），最终使菌株的生物被膜形成能力显著增强了1.63倍（P<0.01）。并且，269ΔSTM2503通过降低鞭毛合成相关基因fliA与flhC的表达使其在6 h的运动直径较野生株相比下降了17.22%（P<0.01）。这些变化最终导致269ΔSTM2503菌株对头孢噻肟、头孢吡肟、阿莫西林等β-内酰胺类抗生素的敏感性降低1—3倍，且在氧胁迫和SDS消毒剂胁迫下表现出了更强的适应能力。【结论】STM2503参与信号分子c-di-GMP的降解，并通过抑制胞外基质的合成降低鼠伤寒沙门菌的生物被膜形成能力，通过上调鞭毛合成基因的表达增强菌株的运动性，进而降低菌株的耐药性和环境压力适应能力，本研究为鼠伤寒沙门菌关键防控靶点的挖掘提供了理论基础。