中国农业科学

2024年第57卷第18期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(18): 0-0.

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冬小麦淀粉糊化性状的全基因组关联分析

商航, 程宇坤, 任毅, 耿洪伟

中国农业科学. 2024, 57(18): 3507-3521. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.001

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【目的】淀粉是小麦籽粒的主要成分，在加工过程中起着重要作用。而淀粉的糊化特性则是评估其品质的重要指标。深入研究淀粉糊化特性的遗传变异，为提升小麦的品质提供依据。【方法】通过对205份冬小麦品种（系）的糊化温度、峰值时间、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、衰减值和回生值7个淀粉糊化性状进行表型测定，利用90K芯片进行全基因组关联分析，并对挖掘出的稳定且显著的位点进行单倍型分析。【结果】糊化温度等7个性状在不同环境间均表现出丰富的变异，衰减值的变异系数最大（29.31%—31.14%）。各性状在基因型、环境、基因型×环境间均呈现出极显著差异，广义遗传力为0.69—0.86。通过全基因组关联分析，共发现198个位点，这些位点与7个性状呈现出显著的关联，分布在除6D染色体外的其他20个连锁群。在2个及2个以上的环境中均稳定存在的位点有58个，涉及糊化温度（10个）、峰值时间（5个）、峰值黏度（12个）、低谷黏度（10个）、最终黏度（7个）、衰减值（4个）和回生值（10个）等所有7个性状，能解释遗传变异的5.54%—22.21%，发现新位点有21个。通过对多环境下存在且表型贡献率高的多效应位点进行单倍型分析，位于4A染色体的Kukri_c17417_407位点发掘到与峰值黏度和衰减值等性状显著相关的Hap1（占比66.84%）、Hap2（16.84%）、Hap3（9.70%）和Hap4（6.63%）等4个单倍型，其中，Hap2是高峰值黏度和高衰减值单倍型（P<0.0001）。含有单倍型Hap2的品种（系）在不同生态区中分布频率由高到低为黄淮冬麦区>国外品种>西南冬麦区>长江中下游冬麦区>北部冬麦区。有11个位点为一因多效位点，其中，最终黏度、回生值、峰值时间和低谷黏度等性状相关联的多效应位点均有3个。对位于1B、2A、3A、3B、4A、4B、5B和6B上的Jagger_c4026_328等11个稳定遗传的位点进行候选基因的挖掘，筛选到11个可能与小麦淀粉糊化性状相关的候选基因。【结论】RVA参数具有较高的遗传力，不同环境间的小麦淀粉RVA参数均表现较大差异。检测到58个与淀粉糊化性状显著关联的稳定位点，在4A染色体鉴定到与峰值黏度和衰减值等性状显著相关的4个不同单倍型，筛选出11个与淀粉糊化相关的候选基因，可为分子标记辅助优质小麦育种提供帮助。

玉米EIN3/EIL家族基因ZmEIL9调控籽粒发育

朱俊杰, 张鑫悦, 潘梦影, 张静雯, 郑琦, 李玉玲, 董永彬

中国农业科学. 2024, 57(18): 3522-3532. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.002

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【目的】玉米籽粒大小和粒重是影响其产量的重要因素。EIN3/EIL基因家族是乙烯信号转导途径中的关键转录因子，解析EIN3/EIL家族基因ZmEIL9在玉米籽粒发育中的生物学功能。【方法】利用生物信息学和RT-qPCR分析ZmEIL9在玉米籽粒发育中的表达特征，对ZmEIL9及其同源基因进行多序列比对，利用邻接法构建其系统进化树，分析ZmEIL9编码蛋白序列特征，对目的蛋白进行亚细胞定位。筛选ZmEIL9的玉米Mu转座子插入突变体和CRISPR/Cas9编辑突变体，鉴定突变体和对照的农艺性状表型，分析籽粒灌浆速率，测量淀粉粒、蛋白含量等籽粒储藏物质。【结果】根据玉米中EIN3/EIL家族成员，系统进化树分析显示，ZmEIL9编码蛋白与ZmEIL1、SbEIL1亲缘关系较近。玉米自交系B73籽粒转录组数据库中，ZmEIL9在籽粒发育早期和晚期表达量较高，但在自交系N04籽粒发育中期和晚期表达量较高。在自交系丹232和N04中ZmEIL9编码644个氨基酸，自交系B73中编码642个氨基酸；亚细胞定位表明，ZmEIL9编码蛋白定位于细胞核中。获得不同Mu转座子插入位点的ZmEIL9突变体，以及发生氨基酸移码突变的CRISPR/Cas9编辑突变体，表型分析表明，ZmEIL9的Mu转座子突变体和编辑突变体的株高、籽粒粒长和百粒重均比对照显著降低。对不同发育时期玉米籽粒干重进行分析，显示Zmeil9突变体的籽粒灌浆速率小于野生型。扫描电镜观察显示，Zmeil9突变体比野生型成熟籽粒中的淀粉粒明显变小，并表现不规则形态；进一步分析表明，Zmeil9编辑突变体籽粒中总淀粉含量和醇溶蛋白浓度均显著低于野生型。【结论】ZmEIL9在玉米籽粒发育过程中起重要调控作用。

谷子不同发育时期株高性状的变化及动态QTL定位

刘得隆, 李世如, 王传星, 郭淑青, 马智秀, 武泳江, 韩慧冰, 李玉洁, 张盼盼, 杨璞

中国农业科学. 2024, 57(18): 3533-3550. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.003

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【目的】株高是对谷子产量提升具有重要作用的性状。研究不同生育时期谷子株高的动态变化，鉴定控制株高QTL位点及效应，为谷子株型育种提供理论依据。【方法】以1个含有215份家系的重组自交系群体YRRIL为研究对象，于2023年5月分别在陕西榆林和陕西米脂2个环境下种植YRRIL群体并分别在苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期等5个时期测定各家系的株高性状表型值，结合YRRIL群体的遗传连锁图谱，对谷子株高性状在不同生育时期进行遗传分析和动态QTL定位，鉴定控制谷子株高的非条件QTL和条件QTL。在此基础上，以基因本体论（GO）富集和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析方法对重要QTL进行候选基因预测。【结果】在整个生育期谷子株高增长趋势呈“S”型曲线，拔节期至孕穗期，株高生长速度较快，是株高发育的关键阶段。2个环境下，不同时期群体各家系株高均表现连续分布。2个环境5个时期共检测到86个与株高相关的QTL，分布在谷子基因组全部9条染色体上。包含48个非条件QTL和38个条件QTL，非条件QTL表型贡献率为1.13%—17.49%，其中6个能够在2个生育时期重复检测到，其余均只在一个生育时期检测到；条件QTL表型贡献率为1.97%—14.69%，其中1个能够在2个生育阶段重复检测到，其余均只在一个生育阶段检测到。非条件QTL和条件QTL分析中均不存在能够在3个及以上时期均能检测的QTL。2个环境下非条件QTL和条件QTL分析共检测到12个主效QTL，其中6个QTL为本研究新发现的主效位点。对主效QTL区间内的基因结合同源基因功能注释预测分析，筛选出14个可能与谷子株高相关的候选基因，其中Seita.1G242300.1、Seita.6G110200.1和Seita.7G143300.1等均能直接调控株高发育。【结论】2个环境下，谷子整个生长发育过程中检测到大量QTL参与株高性状的表型调控，79个（91.86%）在其中1个时期起作用，7个（8.14%）在其中2个时期起作用，不存在3个及以上时期均检测到的QTL，有12个主效QTL。利用非条件和条件分析方法检测到的QTL各占55.81%和44.19%，16个（18.60%）既是非条件QTL又是条件QTL。不同时期控制株高发育的QTL效应不同，其中苗期较小，拔节期至抽穗期普遍较大。

稻蟹共生系统稻田水-土界面微生物群落结构特征

李伟晶, 王洪媛, 徐洋, 李浩, 翟丽梅, 刘宏斌

中国农业科学. 2024, 57(18): 3551-3567. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.004

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【目的】稻蟹共生是中国北方稻作区主要稻田立体生态种养模式。水-土界面是稻田系统物质循环热区。研究稻蟹共生系统水-土界面微生物群落多样性及群落结构，旨在深入了解该模式下的水土界面微生态环境演变特征，为稻蟹共生系统水体和土壤生态健康研究提供理论依据和数据支撑。【方法】在辽宁省盘锦市典型稻蟹共作区选择8个长期水稻单作系统和8个长期稻蟹共生（>20年）系统，基于稻田水土理化指标测定和16S rRNA基因高通量测序技术，比较2种水稻种植系统对稻田田面水和界面土壤（0—2 cm）理化性质与细菌群落结构的影响。【结果】（1）河蟹引入减少了水土界面特有微生物群落，田面水和界面土壤特有OTUs数量分别降低27.0%和71.2%，对田面水alpha多样性无显著影响，但显著降低了界面土壤细菌群落丰富度。（2）河蟹引入显著改变了水土界面细菌群落结构组成（P<0.05），增加了田面水变形菌门（Proteobacteria）（30.4%）的相对丰度，降低了酸杆菌门（Acidobacteria）（39.9%）相对丰度；同时增加了界面土壤球菌门（Planctomycetes）（21.1%）的相对丰度，降低了绿菌门（Ignavibacteriae）（15.1%）与硝化螺旋菌门（Nitrospirae）（21.7%）的相对丰度。（3）Proteobacteria和Bacteroidetes既是2种稻田系统水土界面的核心物种，又是共现网络的关键物种，在稳定微生态网络方面发挥着重要作用。（4）河蟹引入降低了田面水细菌共现网络复杂度和稳定性，但增强了稻田界面土壤细菌共现网络复杂度和稳定性。（5）线性回归分析表明，田面水NO₃^--N浓度和界面土壤pH分别是影响田面水和界面土壤细菌群落结构多样性和稳定性的主要驱动因素。【结论】河蟹引入显著改变了稻田水土界面微生物群落结构和多样性，田面水中营养盐的增加有减弱水体微生物群落稳定性的风险，但稻蟹共生塑造了更加稳定的界面土壤细菌群落，有助于界面土壤的养分物质循环，提高作物养分利用效率。

冬麦播前耕作方式对麦玉轮作体系中玉米季土壤水分、籽粒灌浆特征及产量的影响

刘水苗, 关小康, 赵志恒, 王景辉, 刘世龙, 高培萌, 王艳丽, 吴鹏年, 高晨凯, 李煜铭, 邵京, 于昊琳, 王同朝, 温鹏飞

中国农业科学. 2024, 57(18): 3568-3585. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.005

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【目的】黄淮海平原是我国典型的冬小麦-夏玉米周年轮作区，研究小麦季播前耕作对夏玉米产量形成的影响，为麦玉轮作模式下优化耕作模式以促进夏玉米高产稳产提供理论依据。【方法】基于6年长期定位试验，设置3种冬小麦播前耕作模式，连年深耕（deep tillage，DT）、连年免耕（no-tillage，NT）和一年深耕两年免耕的轮耕（rotation tillage，RT）。【结果】RT、DT处理较NT处理显著提高夏玉米灌浆期耕作扰动的0—40 cm土层贮水量，RT处理较DT处理高4.89%—11.02%（2022年）和4.43%—6.06%（2023年），RT处理较NT处理高8.16%—16.69%（2022年）和6.78%—17.23%（2023年）。RT处理在玉米灌浆期仍能维持较高叶面积指数，灌浆期前中期RT处理叶面积指数较DT处理增加1.41%—14.28%（2022年）和9.03%—14.46%（2023年），较NT处理增加14.80%—27.56%（2022年）和21.25%—29.39%（2023年）。RT处理花后干物质转移对籽粒贡献率较DT、NT处理提高3.77%、40.36%（2022年）和7.26%、19.91%（2023年）。Logistic方程模拟结果表明3个灌浆阶段的参数大体表现为速增期>渐增期>缓增期，其三粒位表现下部籽粒>中部籽粒>上部籽粒，3个处理各参数变化均表现为RT>DT>NT，其中RT处理提前达到最大灌浆速率，且平均灌浆速率较DT、NT分别增加6.35%、8.06%（2022年）和6.34%、9.84%（2023年）。RT、DT处理百粒重较NT处理显著提高2.71%、6.03%（2022年）和9.02%、12.56%（2023年），RT处理产量较DT、NT处理显著提高8.92%、14.15%（2022年）和6.25%、19.45%（2023年）。分析产量形成结构方程模型可知，0—40 cm土层贮水量对产量的直接效应和间接效应分别为0.420和0.551，0—40 cm土层贮水量不仅能直接促进产量形成，还能通过地上部生物量以及平均灌浆速率影响产量。【结论】土壤贮水量是提高产量的重要驱动因子，RT能够提高夏玉米灌浆期土壤贮水量，从而增加叶面积指数，延缓叶片衰老时间，增加干物质积累，优化籽粒灌浆特性，促进干物质和籽粒灌浆速率的提高，最终提高夏玉米产量。

基于生态位模型的地理标志农产品种植适宜性评价研究——以上高县紫皮大蒜为例

邹恒宇, 郭熙, 江叶枫, 李小毛, 陈琳, 白家奇

中国农业科学. 2024, 57(18): 3586-3600. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.006

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【目的】构建与地理标志农产品相契合的种植适宜性评价方法，弥补由于地理标志农产品独特的生长环境导致传统作物种植适宜性评价方法上存在的不足，为优化地理标志农产品种植提供重要科学参考。【方法】以江西省上高县为研究区，利用MaxEnt模型预测各指标因子的适宜范围及最适宜值，同时运用生态位适宜度模型计算各评价单元的生态位适宜度值，通过结合MaxEnt模型和生态位适宜度模型，建立基于生态位理论的适宜度指数综合模型，并从气候、土壤、立地和耕作条件4个方面分析研究区地理标志农产品—紫皮大蒜的种植适宜性。【结果】通过MaxEnt模型预测的各指标适宜范围与当前上高县紫皮大蒜种植现状数据相近，表明预测结果具有较高的可信度。此外，运用自然断点法划分各评价单元适宜等级，包括高度适宜区、比较适宜区、勉强适宜区和不适宜区4个等级。其中，高度适宜区面积为627.03 hm²，集中分布于塔下乡、蒙山镇和南港镇；比较适宜区面积为1 434.93 hm²，主要分布在泗溪镇、墨山乡和徐家渡镇；勉强适宜区面积为1 908.86 hm²，主要分布在野市乡和新界埠镇；不适宜区面积为1 381.43 hm²，主要分布在芦洲乡、镇渡乡、敖山镇和新界埠镇。【结论】建议将天山、江南等村作为种业种植村，马岗、梅沙等村作为推广种植村。MaxEnt模型预测的结果减少了生态位适宜度模型中各指标适宜范围及最适宜值的主观性，提高了预测结果的可信度。结合生态位适宜度模型与MaxEnt模型构建的生态位模型有效地预测了上高县地理标志农产品紫皮大蒜的适宜种植区域，为相似区域地理标志农产品的种植适宜性评价研究提供新思路。

脂肪酸类天然产物2E,4E-癸二烯酸对烟草根际微生物群落的影响

彭治鑫, 张希芬, 韩小斌, 司国栋, 徐康文, 张成省

中国农业科学. 2024, 57(18): 3601-3611. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.007

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【目的】脂肪酸类化合物2E,4E-癸二烯酸（2E,4E-decadienoic acid，DDA）为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）Tpb55与棘孢木霉（Trichoderma asperellum）HG1共培养发酵产物，对疫霉具有特异性抑制作用。论文旨在评价DDA防治烟草疫霉（Phytophthora nicotianae）引起的烟草黑胫病的效果及其对根际土壤微生物群落的影响，为该类天然产物在植物疫霉病害防治上的应用提供依据。【方法】通过温室盆栽试验测定DDA对烟草黑胫病的防治效果，采用实时荧光定量PCR技术检测处理后根际土壤中烟草疫霉DNA拷贝数，利用Illumina Hiseq高通量测序分析烟草根际土壤细菌、真菌和卵菌群落结构，基于冗余分析和Mantel检验研究土壤养分因子与微生物群落结构的相关性。【结果】与对照（0.5% DMSO）处理相比，1.25 g·L^-1的DDA溶液灌根处理组烟草黑胫病病情指数和烟草根际烟草疫霉DNA拷贝数分别降低77.06%和84.35%，土壤pH由6.72增至6.82，电导率增加102.11%，有机质含量则降低13.05%。DDA灌根处理对烟草根际土壤真菌和细菌多样性和丰富度无显著影响，但卵菌的OTU水平、香农指数、Chao1指数和ACE指数显著增加，辛普森指数显著降低。主坐标分析结果显示，DDA处理显著影响烟草根际卵菌群落结构（r=0.667，P=0.028），对真菌（r=0.259，P=0.305）和细菌（r=0.593，P=0.098）则无显著影响。DDA处理组烟草根际土壤Phycicoccus、地杆菌属等革兰氏阳性细菌菌属的相对丰度显著增加，德沃斯氏菌属、鲍特氏菌属、假黄单胞菌属等革兰氏阴性细菌菌属丰度显著降低，曲霉属、Albifimbria、Arcopilus、树粉孢属等植物有益真菌菌属得到显著富集，疫霉属相对丰度显著下降、腐霉属丰度显著上升。Mantel检验结果表明，施用DDA引起的土壤理化性质变化对根际微生物群落无显著影响。【结论】2E,4E-癸二烯酸（DDA）作为一种新型天然脂肪酸化合物，能够有效防治烟草黑胫病、降低烟草根际黑胫病菌数量，并特异性调控烟草根际卵菌群落结构，具有防治作物卵菌病害的应用潜力。

蛾类性信息素生物合成研究进展

付楠霞, 刘栩菲, 罗宗秀, 蔡晓明, 李兆群, 边磊, 修春丽, 周利, 陈宗懋

中国农业科学. 2024, 57(18): 3612-3625. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.008

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昆虫性信息素特异性强、使用方便且绿色安全，利用性信息素防治农林害虫符合我国农林绿色发展的需求，应用前景广阔。解析蛾类性信息素的生物合成路径，明确其关键催化酶，可为利用合成生物学手段生产蛾类性信息素提供重要的理论依据。按照化学结构和生物合成途径的不同，蛾类性信息素可分为Type-I、Type-II、Type-III和Type-0四大类，且以前两类为主，分别占已鉴定种类的75%和15%左右，而Type-II类环氧化烯烃性信息素中，约54%为单环氧化烯烃。上述两类性信息素合成部位不尽相同，其中Type-I类性信息素在雌蛾的性腺中合成，Type-II类性信息素中的多不饱和烯烃是在绛色细胞中合成的，而环氧化反应是在性腺中进行的。在合成路径和关键催化酶方面，Type-I类性信息素是由脂肪酸代谢途径从头合成的，目前报道较多的合成相关的催化酶为去饱和酶、脂肪酰基辅酶A还原酶、醇氧化酶和乙酰基转移酶；Type-II类性信息素以食物源的亚油酸或亚麻酸为起点合成，已鉴定的关键催化酶有末端脱氢酶、载脂转运蛋白和P450环氧化酶。此外，文中还阐述了利用植物和酵母细胞生成Type-I类蛾类性信息素研究现状，探讨了目前利用合成生物学技术合成蛾类性信息素方面尚待解决的问题，提出了未来研究仍需关注的重点，为深入开发蛾类性信息素生物合成工厂提供参考。

轮耕促进豫北潮土区小麦根系生长和产量增加

李连燚, 王世纪, 姜桂英, 李洋, 杨锦, 朱宣霖, 朱长伟, 王仁卓, 刘芳, 介晓磊, 刘世亮

中国农业科学. 2024, 57(18): 3626-3641. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.009

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【目的】基于耕作定位试验，探索适宜豫北潮土地区的耕作模式。【方法】试验基于始于2016年的耕作定位试验，试验3年一个轮耕周期，选择5个典型处理：（1）连续旋耕（RT-RT-RT）；（2）深耕-旋耕-旋耕（DT-RT-RT）；（3）深耕-旋耕-浅旋耕（DT-RT-SRT）；（4）深耕-条旋耕-浅旋耕（DT-SRT-SRT）；（5）深耕-浅旋耕-旋耕（DT-SRT-RT），于2021年测定并分析不同轮耕模式下小麦各生育时期根系性状、光合特性、小麦养分含量、产量，以及土壤孔隙性、土壤团聚体分布。【结果】相较于RT-RT-RT，其他轮耕模式均促进了小麦根系生长，其中以DT-SRT-RT处理的效果最为显著。在拔节期各根系性状增幅最高，其中总根长（RL）提高了80.8%，根表面积（SA）提高了54.1%，根体积（RV）增大了51.5%，根直径（RD）增大了21.9%。随着生育时期推进，各根系性状增幅逐渐下降，其中RL增幅为39.0%—28.8%，SA为21.7%—10.8%，RV为12.4%—17.8%，RD为17.5%—24.5%。与RT-RT-RT处理相比，轮耕处理的小麦光合特性均有所改善，净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）以DT-SRT-RT 处理较为明显，在拔节期涨幅分别为25.7%、41.5%和20.5%；在开花期分别提高了55.4%、21.7%和17.4%，但在灌浆期只有Pn和Gs分别提高了9.7%和13.6%，而Tr则降低了6.7%。与RT-RT-RT处理相比，不同轮耕处理不同程度上提高小麦各器官内全量养分含量，其中DT-SRT-RT处理叶、茎和根中氮含量分别提高了66.2%，80.1%和61.1%；叶和茎中的磷含量提高了31.2%和38.4%；根系钾含量提高达50.0%。相较于RT-RT-RT，DT-SRT-RT处理显著提高了20—30 cm土层土壤孔隙度，最高提高了27.1%；轮耕处理显著降低了0—30 cm土壤容重。轮耕处理有助于提高>0.25 mm土壤大团聚体的占比，其中DT-SRT-SRT处理显著提高了0—20 cm土层>0.25 mm大团聚体的占比；但轮耕处理降低了<0.053 mm黏粉粒的占比。此外，不同轮耕模式的小麦根冠比、穗数、穗粒数、千粒重和产量均高于RT-RT-RT处理，其中DT-SRT-RT处理根冠比增加了55.6%，穗数提高了45.3%，产量提高了20.7%。由相关性分析可得知，根长、净光合速率、气孔导度和产量均呈正相关关系。【结论】在豫北潮土小麦玉米轮作区，轮耕模式改善了土壤孔隙性及小麦根系构型，提高了小麦光合速率、植株全量养分含量和产量，其中以深耕-浅旋耕-旋耕效果最佳。

不同氮素管理模式对黄土旱塬春玉米产量及N₂O排放的影响

鲁科丹, 路远, 王蕊, 党廷辉

中国农业科学. 2024, 57(18): 3642-3653. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.010

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【目的】探讨不同氮素管理模式对玉米产量、N₂O排放的影响，为黄土旱塬区合理施用氮肥和减缓温室气体排放提供理论依据。【方法】依托中国科学院长武黄土高原农业生态试验站，以春玉米先玉335为研究对象，开展为期2年的田间定位试验。试验共设置5种不同氮素管理模式：不施氮（no fertilizer）、传统施氮（Con，250 kg N·hm^-2）、减量施氮（Opt，200 kg N·hm^-2）、减量施氮+缓控释肥（Opt+SR，200 kg N·hm^-2）、减量施氮+硝化抑制剂（Opt+DCD，200 kg N·hm^-2）。用静态箱-气相色谱法监测N₂O排放通量，并计算全球增温潜势和N₂O气体排放强度，分析不同氮素管理模式对春玉米产量和N₂O排放的影响。【结果】（1）氮肥施用后N₂O排放迅速升高，在施肥后2 d左右达到峰值，维持10 d后快速下降。减量施氮模式显著降低N₂O排放量（P<0.05）。与Con处理相比，Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理N₂O排放量降低幅度分别为21.4%、27.6%和26.0%。Con、Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理的N₂O增温潜势依次为425.01、334.01、307.83、314.57 kg CO₂-eq·hm^-2。与Con处理相比，Opt+DCD显著降低了N₂O排放强度，降幅为30.1%（P<0.05）。（2）N₂O排放量与表层土壤NH₄⁺-N含量呈极显著正相关（P<0.01），而与土壤水分、温度无明显相关性。（3）与Con处理相比，Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理能显著提高氮肥农学效率（增幅依次为25.5%、25.7%、22.2%）及氮肥偏生产力（增幅依次为29.9%、28.7%、25.4%）（P<0.05），但对春玉米的产量无显著影响。【结论】在黄土旱塬地区，适当减量施氮、缓控释肥及添加硝化抑制剂均能取得N₂O减排和玉米增产的效果，其中减氮20%并添加硝化抑制剂在保证玉米产量的同时，N₂O减排效果最好。

基于多目标综合评价的苹果水氮综合调控

周罕觅, 马林爽, 孙旗立, 陈佳庚, 李纪琛, 苏裕民, 陈诚, 吴奇

中国农业科学. 2024, 57(18): 3654-3670. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.011

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【目的】探寻滴灌水氮综合调控对北方半干旱地区苹果树生长生理、水肥利用效率、产量和果实品质的综合影响，以确定最优水氮调控制度。【方法】试验设置灌水与施肥两个调控因素，灌水设3个调控水平，分别为田间持水量（θ_f）的75%—90%（W1）、60%—75%（W2）、45%—60%（W3）；施肥设4个调控水平，施用的N-P₂O₅-K₂O分别为：18-12-6 g/株（F1）、15-12-6 g/株（F2）、12-12-6 g/株（F3）、9-12-6 g/株（F4），分析不同水氮处理对苹果树的生长生理、水肥利用效率、干物质量、产量、果实品质等的影响，以节水节肥、高产高品质为目标，建立基于AHP-CRITIC组合赋权与TOPSIS耦合模型。【结果】水肥交互对植株生长量、叶绿素含量（SPAD）、灌溉水利用效率（IWUE）、肥料偏生产力（PFP）、单果重和产量产生了极显著影响，对基茎生长量产生了显著影响。在不同水肥耦合处理下，适度亏缺的灌水和施氮处理更有利于提高苹果树植株生长量、基茎生长量、叶面积、干物质量、产量、水分利用效率（WUE）、水分生产率（WP）、IWUE、FPP和单果重，其最大值均出现在F2W2处理，SPAD、净光合速率和蒸腾速率随灌水量和施氮量的增加呈增加趋势，但轻度亏缺的灌水和施氮处理对生理指标的影响并不大，F1W2和F2W1处理与F1W1相比，分别仅降低了3.5%、3.1%、7.7%和3.5%、3.1%、3.8%。采用AHP-CRITIC组合确定指标组合权重，其中产量的权重最大，为0.406，其次为维生素C；采用TOPSIS算法构建苹果多目标综合评价体系，评选出F2W2处理下的综合评分最高，为0.8974，F1W2和F2W1处理次之，而F4W3处理评分最低，仅为0.0177。由建立的苹果生长水肥耦合交互响应模型可得出，灌水量和施肥量对苹果生长综合评分的效应均为开口向下的抛物线，苹果生长综合评分随灌水量或施肥量的增加表现出了先增后减的趋势，符合报酬递减效应，即灌水量和施氮量超过一定的范围后再继续增加会导致综合评分下降，对苹果综合生长改善不明显；当施肥量编码值X₁为0.681、灌水量编码值X₂为0.488时，苹果综合评分最高，为0.923，即施肥量为34.56 g/株（N-P₂O₅-K₂O：16.56-12-6 g/株）、灌水量控制在82.32%田间持水量，此灌水施肥处理对苹果生长最为理想。【结论】应用AHP-CRITIC-TOPSIS法构建的综合评价体系，可以有效确定苹果最佳水氮调控制度，为北方半干旱地区苹果园实际生产提供理论与实践依据。

169份番茄种质资源表型性状遗传多样性分析及综合评价

李玉姗, 肖菁, 马越, 田超, 赵连佳, 王帆, 宋羽, 蒋程瑶

中国农业科学. 2024, 57(18): 3671-3683. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.012

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【目的】分析来自世界各地的栽培番茄和野生种质资源表型遗传多样性，并进行聚类分析和口感表现综合评价，筛选特异、优质的番茄资源，为番茄优异基因挖掘及番茄育种提供种质和理论支撑。【方法】以国内外收集的169份番茄资源为研究对象，测定全生育期38个表型性状，通过遗传多样性指数、主成分分析、权重、系统聚类、隶属函数等多元统计分析方法，对番茄种质表型进行遗传多样性分析、聚类分析及口感综合评价。【结果】169份番茄表型性状变异系数在18%—368%、遗传多样性指数在0.036—2.302，遗传多样性指数>1的性状有26个，其中成熟果色的遗传多样性指数最高（2.302），说明本研究中的169份番茄类型多样、遗传多样性丰富。相关性分析表明株高较高、单花序花数多、果实小的番茄糖酸比更高。主成分分析表明16个表型性状（单果重、心室数、果肩形状、果肩棱沟、商品果纵横径、糖酸比、可溶性固形物、木栓化大小、生长习性、株高、第二花序节位、花序类型、成熟果色、花序花数、株型）对资源变异的贡献率比较大，可作为聚类分析的主要指标；聚类分析结果表明：169 份番茄资源在欧氏距离5.0处划分为10大类群，第Ⅰ、Ⅱ类群为奇斯曼尼番茄，第Ⅲ、Ⅹ类群为不同果实大小的直立番茄，第Ⅳ、Ⅴ类群为无限生长的普通大果型番茄，第Ⅵ类群是直立型的大果番茄，第Ⅶ、Ⅷ类群多为樱桃番茄、少部分醋栗番茄，第Ⅸ类群为有限生长型的大果番茄。利用隶属函数法和权重对番茄果实口感风味进行综合评价，根据综合评价D值排名筛选了10份风味甜酸、口感好的醋栗番茄、樱桃番茄，5份口感甜、肉质沙软的大果番茄资源。【结论】研究结果明确了169份番茄种质资源表型特异性和丰富的遗传多样性，聚类分析筛选出各类群特异的番茄资源，利用果实口感相关指标筛选了表现较好的樱桃番茄和普通大果番茄资源，可为优异番茄资源的遗传改良提供参考，并为新品种选育提供物质基础。

不结球白菜叶片皱缩性状的遗传分析

叶雪莲, 陈靖雯, 姚祥坦, 权新华, 黄鹂

中国农业科学. 2024, 57(18): 3684-3694. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.013

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【背景】不结球白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis (L.) Makino）属十字花科（Cruciferae）植物，是我国南方地区广泛栽培的叶菜类蔬菜作物。在叶片性状中，叶面的皱缩是不结球白菜的一个重要农艺性状，不仅决定不结球白菜的外观商品性，还因影响叶片的光合作用而对其产量、营养品质、抗逆性等产生显著影响。但是，目前对该性状的遗传和形成机制尚无清晰认识，从而限制了对该性状的高效遗传改良。【目的】对不结球白菜的叶片皱缩性状进行数量化描述，探究不结球白菜叶片皱缩性状的遗传和形成机制，提高对该性状的高效选择和调控，从而指导不结球白菜的育种工作。【方法】以不结球白菜中叶片皱缩明显的塌菜（Brassica campestris ssp. chinensis var. rosularis Tsen et Lee）为亲本之一构建6个不同F₂群体，通过指标“最大叶叶面凸起数量”在莲座期对F₂植株进行叶片皱缩性状的量化，运用数量性状主基因-多基因遗传分离分析方法对这一性状的遗传规律进行分析。【结果】F₂群体单株间叶片皱缩性状变异幅度较大，呈现连续性变化，拟分布曲线呈现正态分布或偏正态分布。通过主基因+多基因遗传模型计算方法对叶片皱缩性状进行遗传分析，显示不结球白菜叶片皱缩性状的最佳遗传模型为2对加性-显性-上位性主基因模型（2MG-ADI），主基因遗传率为99.08%，第1主基因的显性效应使皱缩程度减弱，而第2主基因的显性效应使皱缩程度加强，2对主基因的加性效应均导致叶片皱缩程度加深。两主基因加性×加性互作效应、加性×显性互作效应对叶片皱缩程度起到减效作用，显性×加性、显性×显性互作效应对性状呈现增益效果。【结论】不结球白菜叶片皱缩性状是由2对主基因控制的数量性状，且主基因在该性状的形成调控中发挥主要作用。

豆粕替代比例对其代谢能和肉鸡氮代谢的影响

郭诚诺, 韩明霞, 姜亭亭, 王钰明, 赵峰, 解竞静, 萨仁娜

中国农业科学. 2024, 57(18): 3695-3703. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.014

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【目的】探讨豆粕替代比例对其代谢能评价及肉鸡氮代谢的影响，进一步分析尿酸及可消化氮与豆粕代谢能（AME）的关系，为精确测定饲料原料代谢能提供科学依据。【方法】采用单因素完全随机设计，试验饲粮中豆粕的添加水平作为单一变量。选取216只22日龄体重相近的AA肉公鸡，随机分为6个处理组，其中待测豆粕替代比例分别设置为10%（SM10）、20%（SM20）、30%（SM30）和40%（SM40），同时设置基础饲粮组1和基础饲粮组2。每个处理设6个重复，每个重复6只鸡。在肉鸡22—28日龄开展代谢试验，以重复为单位收集全部排泄物，分别测定饲料和排泄物中的总能、粗蛋白质以及排泄物中的尿酸含量，分析尿酸与豆粕表观代谢能（AME）和氮校正表观代谢能（AMEn）的关系。【结果】（1）豆粕替代比例对肉鸡总能摄入量无显著性影响（P>0.05），但显著影响肉鸡的排泄物总能（P<0.05）。随着豆粕替代比例的增加，试验饲粮AME、AMEn、代谢能利用率显著降低（P<0.05）。（2）随着豆粕替代比例的增加，肉鸡粗蛋白质摄入量、粗蛋白质排泄量、尿酸排泄量以及沉积氮和可消化氮均显著升高（P<0.05）。（3）随着豆粕替代比例的增加，以单位蛋白摄入量为基础的尿酸排泄量（UAO/PI，g·g^-1，%）和以单位可消化氮为基础的尿酸氮排泄量（UAN/DN，g·g^-1，%）均显著升高（P<0.05）。随着豆粕替代比例的增加，豆粕表观代谢能（AME）和氮校正表观代谢能（AMEn）呈线性显著降低（P<0.05）。（4）单位蛋白摄入量的尿酸排泄量（UAO/PI）和单位可消化氮的尿酸氮排泄量（UAN/DN）与豆粕AME（AMEn）均呈显著的负相关关系（R²>0.90, P<0.05）。【结论】待测豆粕替代比例显著影响肉鸡氮代谢及其代谢能测定，尿酸排泄量与代谢能存在显著的负相关关系，尿酸氮可以作为优化家禽代谢能体系的指标。

共培养体系下牛骨骼肌细胞对脂肪细胞的调控作用研究

杨东梅, 张久盘, 宋雅萍, 宋小雨, 姜超, 马云, 魏大为

中国农业科学. 2024, 57(18): 3704-3718. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.015

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【目的】大理石纹是衡量肉品质的重要指标之一，由牛骨骼肌细胞与牛脂肪细胞共同发育形成。通过最大程度模拟体内肉质形成过程中牛骨骼肌细胞和脂肪细胞互作效应，建立体外两种细胞共培养体系，探究共培养体系下牛骨骼肌细胞分泌和代谢因子对脂肪细胞的调控作用。【方法】采用组织块法和酶消化法分别分离牛脂肪细胞和骨骼肌细胞。利用表型鉴定法和标志基因表达谱鉴定法共同鉴定所分离细胞的纯度和分化潜能，进一步构建牛骨骼肌细胞和牛脂肪细胞条件培养基交换共培养体系以及Transwell共培养体系，通过实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR，qPCR）、EdU染色和油红O染色等方法检测共培养条件下牛骨骼肌细胞分泌和代谢产物对脂肪细胞增殖和分化的影响。【结果】成功构建了两种牛骨骼肌细胞与脂肪细胞的共培养体系。条件培养基交换共培养下，牛脂肪细胞增殖标志基因PCNA、CDK2、CCNE2和CCND1的表达极显著下调（P<0.01）；此外，成脂标志基因FABP4和PPARγ的表达显著下调（P<0.05）；LPL的表达极显著下调（P<0.01）。另一方面，在Transwell共培养条件下，牛脂肪细胞增殖标志基因CCND1的表达显著下调（P<0.05）；PCNA、CDK1和CCNE2的表达极显著下调（P<0.01），且成脂标志基因FABP4的表达显著下调（P<0.05），PPARγ、C/EBPβ和LPL的表达极显著下调（P<0.01）。【结论】牛骨骼肌细胞分泌和代谢产物可通过抑制脂肪细胞增殖标志基因PCNA、CDK1、CDK2、CCNE2和CCND1以及成脂标志基因PPARγ、FABP4、C/EBPβ和LPL的表达抑制牛脂肪细胞的增殖与分化。以上研究结果可为进一步探究肉牛肌内脂肪沉积的分子机制提供技术支撑。

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