中国农业科学

2024年第57卷第19期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(19): 0.

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基于矮败小麦分子育种策略培育黄淮抗赤霉病小麦新品种轮选20

买春艳, 刘易科, 刘宏伟, 李洪杰, 杨丽, 吴培培, 周阳, 张宏军

中国农业科学. 2024, 57(19): 3719-3729. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.001

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【目的】针对黄淮冬麦区抗赤霉病小麦品种短缺问题，开展产量与赤霉病抗性协同改良，为该麦区培育高产抗赤霉病小麦新种源。【方法】以苏麦3号为供体亲本（抗源），以矮败周麦16、周麦16、轮选136和轮选6号为受体亲本，利用骨干亲本矮败小麦结合Fhb1分子标记辅助选择和双单倍体（double haploid，DH）技术（简称矮败小麦分子育种策略）快速获得DH系，并对这些稳定品系进行株高、抽穗期和产量等主要农艺性状评价和赤霉病抗性鉴定。【结果】共获得51份半冬性、矮秆、白粒且携带Fhb1的DH系。在2个环境（2020河南和2020北京）下，51份DH系平均病小穗数分别为5.7和7.3，平均严重度分别为27.7%和35.2%，与中感对照淮麦20无显著差异；平均每公顷产量为8.3 t，略低于对照品种周麦18（8.5 t）。结合赤霉病抗性和主要农艺性状综合评价结果，选择DH116（轮选20）作为重点系进一步进行赤霉病抗性和农艺性状鉴定。单花滴注接种鉴定发现，轮选20在4个环境下均达到中抗-高抗对照抗性水平；每公顷产量在2个环境下均高于对照品种周麦18，每穗小穗数和千粒重显著高于对照（P<0.05），且比对照抽穗更早、植株更矮（P<0.05）。轮选20两年区试分别比对照百农207增产4.6%和1.7%，生产试验比对照增产3.5%；区试利用喷雾和单花滴注2种接种方法综合评价轮选20为中感-中抗赤霉病。分子标记检测发现，轮选20携带半矮秆基因Rht-D1b；在已知春化基因Vrn-A1、Vrn-B1和Vrn-D1位点均携带隐性等位基因。通过小麦660K SNP芯片分析显示，轮选20与4个亲本有64.7% SNP是一致的，亲本周麦16、轮选136、轮选6号和苏麦3号对轮选20的直接遗传贡献率分别为69.8%、12.6%、6.1%和11.5%。【结论】利用矮败小麦分子育种策略，实现了小麦高产和赤霉病抗性协同提高，培育出符合黄淮冬麦区生态类型的高产抗赤霉病小麦品种轮选20。

环青海湖地区不同饲用燕麦品种生产性能和营养品质综合评价

王小军, 王金兰, 琚泽亮, 梁国玲, 贾志锋, 刘文辉, 马祥, 马金秀, 李文

中国农业科学. 2024, 57(19): 3730-3742. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.002

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【目的】探讨10个燕麦品种在环青海湖地区的适应性，筛选适宜该区种植的高产、优质燕麦品种，为该区及类似区域高产、优质饲草生产提供数据支撑。【方法】以青海地区普遍种植的青海444（Avena sativa cv. Qinghai No.444）、白燕7号（A. sativa cv. Baiyan No.7）、青燕4号（A. sativa cv. Qingyan No.4）、青莜3号（A. nuda cv. Qingyou No.3）、青引2号（A. sativa cv. Qingyin No.2）、青燕3号（A. sativa cv. Qingyan No.3）、林纳（A. sativa cv. Lena）、青海甜燕麦（A. sativa cv. Qinghai）、青燕1号（A. sativa cv. Qingyan No.1）和陇燕1号（A. sativa cv. Longyan No.1）10个燕麦品种为材料，采用随机区组试验设计，各品种3个重复，共30个小区，小区面积3 m×5 m，小区间距1 m，区组间距3 m。人工条播种植，行距为25 cm，播深为3—4 cm。根据各品种的千粒重、纯净度和发芽率，按675万株/hm²保苗数计算各品种的播量。以150 kg·hm^-2磷酸二铵和75 kg·hm^-2尿素作基肥。大田试验分别于2022年5月16日和2023年5月19日播种，分别于2022年9月23日和2023年9月26日进行野外观测及样品采集。分析不同燕麦品种的生产性能和营养品质，采用分段结构方程模型探讨品种、种植年份及其交互作用对燕麦营养品质的影响过程及其路径系数，并采用TOPSIS-多准则决策模型对供试品种的生产性能和营养品质进行综合评价。【结果】青燕3号的株高（89.4—92.5 cm）显著最高，酸性洗涤纤维（34.8%—34.9%）和中性洗涤纤维含量（51.8%—53.4%）均显著最低；青燕4号的分蘖数（2.7—3.6枝/株）显著最高，粗灰分（10.9%—11.3%）含量显著最低；青燕4号和青燕3号干草产量、粗蛋白含量、相对饲用价值显著最高，而茎叶比显著最低；青燕1号粗脂肪含量（3.8%—3.9%）显著最高。皮尔森相关性分析结果显示，燕麦饲草产量与粗蛋白含量和相对饲用价值均呈显著正相关，与酸性洗涤纤维和粗灰分均呈显著负相关；茎叶比与酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量均呈显著正相关，与粗蛋白及相对饲用价值均呈显著负相关。结构方程模型分析表明，品种、种植年份及其交互作用对燕麦的营养品质形成均有直接效应，还通过影响株高、分蘖数、茎叶比和草产量间接影响燕麦的营养品质，其中，茎叶比的总效应值最高，为-0.37。【结论】青燕4号和青燕3号既能维持较高的生产性能，又具有较好的营养品质，是环青海湖地区的理想种植燕麦品种。

丘陵山地不同种植模式下甘蔗主栽品种生产的潜力

赵勇, 艾静, 王禹童, 张仲富, 杨洪岂, 李加群, 郭兆建, 刘海俊, 覃伟, 邓军, 张跃彬

中国农业科学. 2024, 57(19): 3743-3757. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.003

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【目的】以丘陵山地不同种植模式甘蔗主栽品种生产潜力为研究对象，探索品种和机械适应关系，筛选宜机化（适宜机械作业）种植的甘蔗品种并明确其主要特征，为推动丘陵山地蔗区全程机械化提供理论支撑。【方法】选择云南丘陵山地2种不同生态类型蔗区，对桂柳05-136、云蔗05-49、云蔗05-51和云蔗08-1609 4个主栽品种进行全程机械化和全程人工2种种植模式下生产潜力研究。【结果】甘蔗产量和蔗糖分受品种和种植模式影响，其中产量影响显著，机械化种植模式下，云蔗08-1609产量显著高于人工种植模式（P<0.01），云蔗05-51表现相反（P<0.01）；机械化种植模式下，云蔗08-1609蔗糖分略高于人工种植（P>0.05），桂柳05-136和云蔗05-49略降低（P>0.05）。甘蔗下种量和出苗率同时受品种特性和种植模式影响，机械化种植模式下下种量普遍高于人工种植，而出苗率普遍低于人工种植模式；云蔗05-51机械化种植条件下出苗率显著降低（P<0.05），云蔗08-1609出苗率相对较稳定（P>0.05）。甘蔗主要农艺性状同时受品种和种植模式影响，机械化种植模式下，云蔗08-1609有效茎显著高于人工种植模式（P<0.05）；工艺品质性状主要受品种影响。云蔗08-1609在甘蔗机械种植条件下生长潜力更高，表现为产量和有效茎显著高于人工种植，甘蔗蔗糖分略高；云蔗05-51在人工种植模式条件下生长潜力更高，表现为人工种植模式下的产量更高。【结论】不同甘蔗品种对机械种植的适应程度不同，存在宜机化种植和宜人工种植甘蔗品种，在推进机械化种植模式过程中应充分考虑品种的适应性；总之，宜机化种植甘蔗品种应具备在机械化种植模式下的甘蔗产量更高和有效茎更多，且蔗糖分受种植模式影响较小甚至略高于人工种植模式的特征。

玉米穗型与种植密度对玉米花生间作种间竞争的协调效应

刘涵, 丁迪, 汪江涛, 郑宾, 王笑笑, 朱晨旭, 刘娟, 刘领, 付国占, 焦念元

中国农业科学. 2024, 57(19): 3758-3769. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.004

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【目的】针对玉米（Zea mays L.）花生（Arachis hypogaea L.）间作（玉米||花生）共处后期种间竞争抑制间作优势进一步提高的问题，探究玉米穗型与种植密度对玉米||花生种间竞争的协调效应及机理，确定合理的间作玉米品种与种植密度，为玉米||花生高产提供理论依据和技术支撑。【方法】试验于2022—2023年在河南科技大学农场进行，采用大田随机区组试验，选用中穗型玉米品种‘郑单958’和大穗型玉米品种‘MC4520’，在间作玉米5.00万株/hm²（D1）和4.55万株/hm²（D2）2个种植密度下，研究玉米穗型与种植密度对玉米||花生种间竞争和间作优势的影响。【结果】2年试验结果均表明，与D1密度下中穗型玉米‘郑单958’花生间作（M_D1ZD||P）相比，D2密度下中穗型玉米‘郑单958’花生间作（M_D2ZD||P）和D2密度下大穗型玉米‘MC4520’花生间作（M_D2MC||P）均能增强共处后期花生冠层日均光照强度，提高花生叶面积指数和最大生长速率；M_D2MC||P促进玉米和花生群体干物质积累，尤其在玉米籽粒和花生荚果中分别提高26.41%—30.11%和8.06%—8.25%；M_D2ZD||P和M_D2MC||P均能提高花生种间竞争力，在M_D2MC||P共处后期花生种间竞争力指数A_p、CR_p和K_p分别提高7.55%—19.10%、4.23%—9.12%和9.05%—9.60%；M_D2ZD||P中玉米产量降低8.09%—8.19%，其间作体系产量和间作优势分别降低2.23%—2.58%和7.55%—13.29%，M_D2MC||P能提高玉米和花生产量，其间作体系产量和间作优势分别显著提高6.28%—7.45%和11.85%—27.18%（P<0.05）。【结论】在该试验区，相比中穗型玉米品种‘郑单958’以密度5.00万株/hm²与花生间作，大穗型玉米品种‘MC4520’以密度4.55万株/hm²与花生间作，可充分发挥玉米个体生产潜力，确保玉米产量不降低，关键更有利于协调玉米||花生共处后期种间光竞争，增强花生种间竞争力，提高花生产量，从而提高间作体系产量和间作优势。

玉米抗寒性及其在低温条件下优化糖组分能力的相关性研究

顾银河, 赵文青, 史代伟, 胡伟, 王珊珊, 周治国, 王友华

中国农业科学. 2024, 57(19): 3770-3783. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.005

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【目的】玉米苗期低温会导致幼苗光合、磷等多种养分吸收受抑，物质代谢、分配改变，生长发育迟缓甚至死亡。探究不同耐冷型品种在低温下光合碳的变化、磷吸收及其与耐低温能力的关系，阐明玉米幼苗耐冷性的形成机理，为玉米抗逆栽培提供理论依据。【方法】以前期筛选的近等表型品种德美亚3号（DMY3，耐冷品种）和红单6号（HD6，冷敏感品种）为试验材料，采用盆栽试验，设置低温（15/8 ℃,昼/夜）和对照（28/22 ℃,昼/夜）2个处理，分别于低温处理0、1、3、5、7 d后分析植株生物量等表型、叶片碳水化合物含量、磷吸收速率以及叶片花青素含量等生长相关指标的变化及其在不同品种中的差异。【结果】（1）低温处理后两品种株高、根长、鲜重等形态指标均显著低于对照，根冠比增加，处理3—5 d后不同耐低温品种出现显著差异。（2）低温显著增加叶片中蔗糖、葡萄糖、淀粉等碳水化合物含量，低温敏感品种HD6多种糖含量的增幅高于耐低温品种DMY3，但葡萄糖含量增幅低于耐低温品种。（3）低温后，糖分积累形式有向非还原性糖分配增加的趋势，可溶性糖/氨基酸（C/N）、淀粉/可溶性糖比值增加。耐低温品种DMY3的临时性存储糖含量比例（淀粉/蔗糖）、单糖/二糖比例（葡萄糖/蔗糖）要高于低温敏感品种HD6。（4）低温处理后，根系磷吸收速率显著下降，低温敏感品种HD6吸收速率弱于耐低温品种DMY3。（5）随着处理天数延长，磷（Pi）含量逐渐减少，而花青素含量不断增加，同时Pi含量与花青素含量之间存在负相关关系，低温敏感品种比耐低温品种线性关系更强。（6）蔗糖含量增加或淀粉含量减少会影响生物量的积累，也会诱导次生代谢物花青素的生成。【结论】低温导致玉米幼苗磷吸收受抑，叶片中碳水化合物含量及光合碳在主要糖类物质上的分配比例发生显著改变。低温下蔗糖含量的增加是花青素积累的重要因素，淀粉、葡萄糖的升高可能是植株适应低温的主动反应，而蔗糖、可溶性糖、果糖、花青素升高及多形态指标值和Pi含量的降低则是低温下幼苗的不利胁变，低温下前述指标的变化幅度差异均与品种耐低温能力密切相关。

咸淡水轮灌对设施番茄光合特性及叶片超微结构的影响

辛朗, 宋嘉雯, 付媛媛, 唐茂淞, 敬凌琨, 王兴鹏

中国农业科学. 2024, 57(19): 3784-3798. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.006

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【目的】阐明咸淡水轮灌对设施番茄叶片超微结构及光合特性的影响机理，有利于优化设施番茄咸水灌溉调控策略。【方法】以当地常规番茄品种“明珠”为材料，2022—2023年在南疆地区温室内开展为期两年的番茄咸淡水轮灌试验，试验设置4个处理，分别为W1（咸水、淡水，轮灌4次），W2（2次咸水、2次淡水，轮灌2次），W3（2次淡水、4次咸水、2次淡水，轮灌1次），全淡水灌溉为对照处理（CK），3种咸淡水轮灌模式的灌水量与CK一致。主要探讨咸淡水轮灌产生的盐碱胁迫对设施番茄叶片超微结构、叶绿素含量、气孔特征、气体交换参数及产量的影响。【结果】在咸淡水轮灌条件下，番茄叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）等光合参数，以及叶片水分利用效率（WUE）均显著下降，气孔因素和非气孔因素在限制叶片气体交换过程中起关键性作用；番茄叶片不仅通过减小单个气孔开度来快速适应盐碱胁迫，且能经过长期的气孔分化和发育过程调控气孔密度和气孔形状，以此提高气体交换效率。与CK处理相比，W1、W2及W3处理的叶片气孔密度，分别增加22.8%、43.07%和13.8%，气孔宽度分别减小54.6%、77.8%和13.7%。受土壤盐分胁迫影响，相较于CK处理，W1、W2处理番茄叶片叶绿体基粒片层结构被破坏，叶绿素含量分别减少6.2%、11.8%，净光合速率降低16.3%、26.2%，产量降幅达45.3%、52.5%，且最大叶面积指数比同期CK处理分别低20.8%、27.5%。W3处理的番茄叶片叶肉细胞结构相对完整，叶绿素含量和光合作用效率维持在较高水平，产量及其构成因素与CK差异不显著，其中平均单果质量增加6.5%、果茎增大6.0%、产量略提高0.7%。【结论】综合番茄生理变化和产量分析，在番茄开花结果期—果实膨大期灌溉咸水，其他生育阶段采用淡水灌溉，减缓了咸水灌溉对番茄生长造成的不利影响，W3处理可推荐可作为南疆地区设施番茄咸淡水协同利用的灌溉方式。

油菜BnJAZ7通过调控抗氧化途径促进核盘菌侵染

杨浩蓉, 贾凡, 胡徐, 穆蓉, 刘维娜, 刘昌云, 王善之, 孙现超, 马冠华, 陈国康

中国农业科学. 2024, 57(19): 3799-3809. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.007

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【目的】由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的油菜菌核病是危害油菜生产的第一大病害。通过分子克隆获得甘蓝型油菜BnJAZ7，利用生物信息学、细胞生物学以及分子生物学手段，明确甘蓝型油菜BnJAZ7的表达特征及其在核盘菌侵染过程中的作用，为油菜抗菌核病分子育种打下理论基础。【方法】利用分子克隆技术扩增BnJAZ7全长，并分析其生物信息学特征，利用MEGA X构建BnJAZ7的亲缘关系树。利用实时荧光定量PCR技术测定BnJAZ7在油菜中的组织表达以及核盘菌侵染过程中的表达特征；构建BnJAZ7与GFP的融合表达载体，在激光共聚焦显微镜下观察融合蛋白的亚细胞定位。在本氏烟叶片中瞬时表达融合蛋白，并接种核盘菌，分析BnJAZ7的表达对核盘菌侵染的影响。构建BnJAZ7-OE过表达转基因油菜，在其T2代叶片上接种核盘菌，观察其对核盘菌侵染的影响。利用生化技术检测核盘菌侵染BnJAZ7-OE后抗氧化酶SOD、POD、CAT以及PAL活性；通过实时荧光定量PCR技术分析核盘菌侵染BnJAZ7-OE油菜后相关基因BnSOD、BnPOD、BnPAL和BnCAT的转录水平。【结果】BnJAZ7全长801 bp，编码266个氨基酸，由TIFY和CCT_2两个结构域组成，分子式为C₁₂₄₄H₂₀₀₀N₃₅₈O₃₈₄S₁₃，等电点为9.57，理论分子量为28.53 kDa，不具跨膜结构域。BnJAZ7与油菜TIFY 7的亲缘关系最近，在油菜茎中表达量最高，并且核盘菌侵染后6、12、24、48 h其表达量持续上升。亚细胞定位显示eGFP:BnJAZ7定位于细胞膜和细胞核。在本氏烟叶片中异源瞬时表达eGFP:BnJAZ7促进核盘菌侵染；BnJAZ7过表达的BnJAZ7-OE转基因油菜也促进核盘菌侵染。核盘菌在BnJAZ7-OE植株中侵染后显著降低了BnPOD、BnSOD和BnPAL的转录水平，显著增加了BnCAT的转录水平，从而降低POD、SOD和PAL活性，增加CAT活性。【结论】甘蓝型油菜BnJAZ7的表达受到核盘菌侵染诱导，且BnJAZ7过表达显著加快了核盘菌的侵染速度。核盘菌通过诱导BnJAZ7上升后降低抗氧化酶编码基因BnPOD、BnSOD和BnPAL转录水平、增加BnCAT转录水平，从而调控抗氧化酶活性来进一步加快侵染。

梅病毒A新疆蟠桃分离物的全基因组序列分析与侵染性克隆构建

任彩霞, 刘琳, 刘升学, 卜方迪, 向本春, 郑银英, 崔百明

中国农业科学. 2024, 57(19): 3810-3822. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.008

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【目的】梅病毒A（mume virus A，MuVA）是新发现的感染桃树的病毒，其全基因组序列分析研究甚少，国内尚无报道。本研究旨在探明MuVA在我国新疆蟠桃中的感染情况，分析MuVA pp分离物的基因组、系统进化及致病性，为MuVA的防治提供科学依据。【方法】使用RT-PCR方法对田间蟠桃样品进行MuVA检测，采用5′/3′ cDNA末端快速扩增（RACE）技术确定MuVA pp分离物的全基因组序列，并运用生物信息学软件分析MuVA pp分离物的基因组序列特征和系统进化关系。利用Gibson组装策略构建该分离物的基因组全长cDNA克隆，并通过农杆菌介导的方法对其侵染性进行接种测试。【结果】RT-PCR检测结果表明，30份疑似病毒病样本中有10份感染了MuVA，不同蟠桃品种感染率由高到低分别为‘七月蟠’（4/9）、‘八一蟠桃’（5/13）、‘中熟八一’（1/8）；MuVA pp分离物基因组全长为7 647 nt，基因组由5′非翻译区（5′ UTR）、3′ UTR和两个重叠的开放阅读框（ORF）组成，编码甲基转移酶（Met）、RNA解旋酶（Hel）、RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）、外壳蛋白（CP）和运动蛋白（MP）；序列分析结果显示，MuVA pp分离物与已报道的MuVA pm14分离物基因组的核苷酸和多聚蛋白氨基酸序列一致性分别为80.8%和82.7%，两者的多聚蛋白存在406个氨基酸残基的差异，分布在Met（21个）、Hel（29个）、RdRp（19个）、CP（18个）和其他（319个）。与MuVA pm14分离物显著不同的是5′ UTR，核苷酸序列一致性仅为74.6%，编码的蛋白质中，MP变异最大，氨基酸一致性为80.9%，RdRp最保守，氨基酸一致性最高，为94.0%；系统发育分析结果显示，MuVA pp分离物与MuVA pm14分离物的亲缘关系最近，且MuVA有宿主和地理特异性的趋势，李子分离物与梅分离物聚集成簇，而桃分离物单独成支；构建的pCB301-MuVA侵染性克隆可以系统侵染苋色藜，并未引起症状，导致三生烟接种叶产生过敏性坏死，但不能引起系统侵染，也不能侵染昆诺藜、心叶烟、西方烟、本氏烟、番茄、黄瓜和南瓜。【结论】成功获得了蟠桃MuVA pp分离物的全基因组序列，其基因组为单链正义RNA，大小为7 647 nt，不含3′端poly（A）尾，编码两个ORF；通过摩擦接种证实MuVA不能侵染草本植物；构建了具有侵染活性的MuVA pp分离物的全长cDNA侵染性克隆载体pCB301-MuVA，可系统侵染苋色藜，且无明显症状，导致三生烟接种叶产生过敏性坏死，未引起系统侵染，这为进一步研究MuVA的致病分子机理提供了参考依据。

黑土与潮土铁氧化物结合态有机碳对长期秸秆还田的响应

孙悦, 任科宇, 邹洪琴, 高洪军, 张水清, 李德近, 李冰洁, 廖楚芊, 段英华, 徐明岗

中国农业科学. 2024, 57(19): 3823-3834. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.009

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【目的】旨在探究不同旱地土壤中不同类型铁氧化物结合态有机碳含量和性质的差异及其对长期秸秆还田的响应。【方法】基于1990年开始位于我国吉林公主岭和河南郑州的黑土和潮土长期定位施肥试验，选择长期定位试验中的不施肥对照（CK）、单施化肥（NPK）和化肥+秸秆还田（NPKS）3个处理进行。通过连续浸提法获取土壤中络合铁（Fe_PP）、非晶型铁氧化物（Fe_HH）及晶型铁氧化物（Fe_DH），探究不同形态铁氧化物及其结合态有机碳的含量差异；结合紫外可见光谱分析，探究铁氧化物结合态有机碳的性质差异。【结果】与CK及NPK处理相比，NPKS处理下黑土有机碳含量显著提高了18.1%和14.9%，潮土有机碳含量显著提高了46.1%和13.3%。两种土壤中Fe_PP含量均低于Fe_HH及Fe_DH含量，但络合铁结合态有机碳（OC_PP）含量明显高于非晶型铁氧化物结合态有机碳（OC_HH）及晶型铁氧化物结合态有机碳（OC_DH）含量，可占总铁氧化物结合态有机碳含量的71.4%—93.2%，说明OC_PP是铁氧化物结合有机碳的主要存在形态。与NPK相比，NPKS处理黑土中Fe_PP含量显著降低了65.6%，Fe_HH含量显著降低了17.8%，Fe_DH含量没有显著变化；潮土中Fe_PP含量显著增加了15.9%，Fe_HH含量没有显著变化，Fe_DH含量显著提高了24.6%。NPKS较NPK处理显著降低了黑土中总铁氧化物结合有机碳的含量，其中OC_PP降低了11.3%，OC_DH增加了53.7%，OC_HH没有显著变化，而对潮土中总铁氧化物结合有机碳含量没有显著影响。进一步对每克铁氧化物结合有机碳含量的分析发现，与NPK相比，NPKS处理显著增加了黑土中3种铁氧化物结合有机碳的能力，而对潮土中结合有机碳的能力没有显著影响。Fe_PP主要与疏水性较强、芳香性较弱的大分子有机碳结合，Fe_HH主要与疏水性、芳香性均较强的小分子有机碳结合，而Fe_DH主要与一些疏水性及芳香性均较差的大分子化合物结合。【结论】与单施化肥相比，长期秸秆还田后黑土和潮土中晶型和非晶型铁氧化物结合有机碳的含量均显著增加，而络合铁结合有机碳在黑土中显著降低，在潮土中无变化。这是秸秆还田后土壤有机碳水平提升且在土壤类型中存在差异的重要机制之一。

长期施肥对黑土和棕壤团聚体稳定性的影响及驱动因素

李天娇, 张乃于, 申文艳, 宋天昊, 刘红芳, 刘晓燕, 张秀芝, 彭畅, 杨劲峰, 张淑香

中国农业科学. 2024, 57(19): 3835-3847. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.010

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【目的】比较长期不同施肥措施对两种典型土壤（黑土和棕壤）团聚体分布和稳定性的影响，探究影响团聚体稳定性的关键因素，为缓解土壤结构退化提供理论支撑。【方法】依托34年黑土和45年棕壤长期定位试验，选取两定位点共有的不施肥（CK）、化肥（NPK）、化肥配施有机肥（NPKM）处理，以及黑土特有的化肥配施秸秆（NPKS）处理、棕壤特有的有机肥——猪厩肥（M）处理，采集0—20 cm土层土壤样品，测定土壤化学性质，采用湿筛法对土壤团聚体进行筛分。【结果】相比于CK，NPK处理下黑土和棕壤大团聚体（>0.25 mm）比例显著降低8.6%和11.3%，团聚体平均重量直径（MWD）分别显著减少18.6%和10.7%，说明单施化肥导致黑土和棕壤团聚体稳定性显著降低；NPKM和M处理下棕壤的MWD分别显著增加44.2%和17.9%，而NPKM处理下黑土MWD未发生显著变化，但NPKS处理下黑土MWD显著提高11.8%，说明在棕壤中施用猪厩肥，黑土中秸秆还田是提高团聚体稳定性的重要措施。土壤团聚体的稳定性主要受土壤化学性质的影响。长期施用化肥（NPK）导致黑土和棕壤的pH和交换性钙、镁离子（Ca²⁺、Mg²⁺）降低，阻碍了大团聚体的形成和稳定。施用有机物料（M、NPKM、NPKS）抑制了土壤pH的降低，提高土壤颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）的含量，促进有机碳与铁铝氧化物、钙镁离子的结合，推动了黑土和棕壤颗粒的团聚过程，进而维持和提高了团聚体的稳定性。综合分析表明，影响黑土团聚体稳定的因素从大到小依次为络合态氧化铝（Al_p）、Ca²⁺、POC、pH、MAOC，其中黑土团聚体稳定性与Al_p显著负相关，与其余因素显著正相关。影响棕壤团聚体稳定性的关键因素从大到小依次为POC、络合态氧化铁（Fe_p）、pH、Mg²⁺、Ca²⁺、无定形态氧化铝（Al_o）、Al_p、无定形态氧化铁（Fe_o），其中棕壤团聚体稳定性与Al_o和Fe_o显著负相关，与其他因素显著正相关。【结论】化肥配施有机物料（猪厩肥、秸秆）可以抑制土壤酸化，通过增加土壤POC和Ca²⁺含量，提高黑土和棕壤团聚体的稳定性，是延缓土壤结构退化的重要施肥措施。

生姜NHX基因家族成员鉴定及其在硅缓解盐胁迫中的表达特征

尹军良, 李婧怡, 韩硕, 杨培华, 马佳伟, 刘奕清, 胡海骏, 朱永兴

中国农业科学. 2024, 57(19): 3848-3869. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.011

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【目的】系统分析生姜NHX基因家族成员的基本特征，探究其在生姜不同组织、处理下的表达模式，为进一步研究ZoNHXs功能提供理论基础。【方法】以拟南芥NHX蛋白序列为参考序列，与生姜基因组进行BLAST比对，筛选出包含Na⁺/H⁺ exchange保守结构域的蛋白序列，得到生姜ZoNHX家族成员。使用MEGA 7.0构建拟南芥和生姜NHX家族成员的系统发育树，利用ExPASy ProtParam、GSDS、MEME、PHYRE2、SOPMA和TBtools对ZoNHXs的理化性质、基因结构、保守基序、二级结构和三级结构、染色体定位、基因共线性及表达模式进行分析。借助RT-qPCR分析ZoNHXs在对照（CK）、盐胁迫（NaCl）、盐胁迫+纳米硅（NaCl+SiNP）处理的生姜根系和叶片中的表达特征，并测定生姜各个组织内的Na⁺、K⁺离子含量。【结果】从生姜基因组中共鉴定出15个ZoNHX基因家族成员，根据其染色体位置分别命名为ZoNHX1—ZoNHX15。根据系统发育关系和亚细胞定位分析，将ZoNHXs归为液泡膜（vacuole，Vac）、核内体膜（endosome，Endo）和质膜（plasma membrane，PM）3个亚组。蛋白质特征分析结果表明，ZoNHXs的相对分子量介于26.01—163.59 kDa，氨基酸序列长度介于231—1 459 aa。亚细胞定位分析发现，11个ZoNHXs定位在液泡，ZoNHX14定位于细胞膜和细胞核，ZoNHX1、ZoNHX7和ZoNHX9分别定位于细胞质、细胞膜和叶绿体。信号肽预测发现，只有ZoNHX1为含有信号肽的分泌蛋白，其余均为非分泌蛋白。顺式作用元件分析显示，ZoNHXs启动子区域包含生长发育响应元件、激素响应元件和胁迫响应元件。转录组数据分析表明，15个ZoNHXs在生姜叶片和根系中均有表达；其中，ZoNHX12在生姜各组织和各非生物胁迫下表达水平相对较高，ZoNHX14在生姜各生长时期及低温下表达量显著上调。RT-qPCR结果显示，与CK相比，除ZoNHX8、ZoNHX11外，其余基因在盐胁迫后的根系和叶片中表达量均显著上调。同单独盐胁迫相比，NaCl+SiNP100处理后，除根系和叶片ZoNHX8、ZoNHX11的表达水平显著上调外，其余基因的表达水平均下调，表明ZoNHXs参与生姜对盐胁迫的响应过程，且ZoNHXs的表达受外源SiNP的调控。Na⁺、K⁺离子含量、K⁺/Na⁺比值及运输选择系数S_K⁺_/Na⁺结果表明，盐胁迫处理下生姜根茎、茎、叶中的Na⁺含量较CK上升，K⁺/Na⁺比值及运输选择系数下降，NaCl+SiNP100处理的根、根茎、茎、叶中的Na⁺含量显著下降，K⁺/Na⁺比值及运输选择系数上升。表明ZoNHXs可能参与生姜各组织的Na⁺、K⁺转运调控，缓解盐胁迫损伤。【结论】生姜基因组中15个ZoNHXs可分为3个亚组，分布在6条染色体上；ZoNHX1—ZoNHX15的表达均受盐胁迫诱导；SiNP100预处理可调控ZoNHXs的表达，降低植株体内Na⁺含量，提高生姜根、根茎、茎和叶片中的K⁺/Na⁺比值和K⁺、Na⁺运输选择性系数，从而缓解植株盐胁迫。

采前施用苯并噻二唑对‘蛇龙珠’葡萄果实发育过程中色泽和香气的影响

王建峰, 韩雨岐, 王凯, 赵曼, 李霁昕, 冯丽丹, 张波, 赵勇, 蒋玉梅

中国农业科学. 2024, 57(19): 3870-3893. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.012

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【目的】分析施用苯并噻二唑（benzothiadiazole，BTH）对葡萄成熟过程中叶绿素、类胡萝卜素、花色苷及相关基因表达量的影响，明确BTH对葡萄成熟过程中游离态和结合态香气种类和浓度的影响，初步探讨BTH调控葡萄果实花色苷和香气合成的机制。【方法】以酿酒葡萄‘蛇龙珠’为试材，果实膨大期整株喷施含0.1%吐温80的 0.37 mmol∙L^-1 BTH水溶液，以仅喷施含0.1%吐温80的水溶液为对照组（CK）。通过测定葡萄果皮中的叶绿素、类胡萝卜素、总花色苷、总原花青素和花色苷合成相关基因表达量，表征游离态和结合态香气浓度和组成的变化，评估BTH处理对葡萄品质的影响。【结果】BTH处理显著降低葡萄成熟过程中叶绿素a、叶绿素b和总类胡萝卜素的积累，显著提高总原花青素、总花色苷和红葡萄颜色指数，促进葡萄着色。此外，BTH还显著上调VvCHS1、VvF3H1、VvDFR、VvLDOX、VvUFGT和VvMYBA1等花色苷合成相关基因的表达量。BTH处理显著降低游离态和结合态C₆/C₉化合物、游离态直链脂肪族、游离态支链脂肪族含量，显著提高结合态直链脂肪族、游离态和结合态芳香族、结合态支链脂肪族、游离态和结合态萜烯、游离态和结合态降异戊二烯浓度。通过定义葡萄成熟阶段的定性标记物和定量标记物发现，成熟过程中两个相邻发育期葡萄中香气物质的演变差异较大，BTH能显著影响‘蛇龙珠’葡萄成熟过程中的游离态和结合态香气演变趋势，BTH处理能显著改变花后9周和11周的游离态以及11周的结合态香气积累趋势。此外，游离态C₆/C₉化合物、直链脂肪族和萜烯，结合态C₆/C₉化合物、直链脂肪族、萜烯六大类香气是区分CK和BTH葡萄呈香表现的主要贡献组分。以气味活性值>0.1为阈值，共筛选出包括3-己烯醛和β-紫罗兰酮在内的23个活性香气成分。BTH处理主要减弱葡萄的植物香和脂肪香，增强花卉香和水果香气味。【结论】BTH通过改变叶绿素、类胡萝卜素、花色苷和合成相关基因的表达模式，促进葡萄着色，改变香气含量和组成，进而提高葡萄品质。

贵州大树茶形态学特征及生化成分综合分析

杨春, 杨代星, 李燕, 梁思慧, 邓小强, 乔大河, 陈娟, 郭燕, 林开勤, 陈正武

中国农业科学. 2024, 57(19): 3894-3916. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.013

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【目的】阐明不同地域贵州大树茶种质形态学特征及生化组成特性，为贵州特色大树茶种质保护及开发利用提供科学依据。【方法】以121份来源于贵州7个县（市）的大树茶种质为研究对象，测定其形态学性状及生化性状，运用相关性分析、主成分分析和聚类分析等多元统计分析方法，综合评价贵州大树茶种质。【结果】贵州大树茶生化性状的遗传多样性较形态学性状高，7个形态学性状的变异系数为11.30%（长宽比）—145.61%（子房茸毛），平均变异系数为41.12%，遗传多样性指数（H ′）为0.47（腋芽茸毛）—2.07（长宽比），平均遗传多样性指数为1.43；14个生化性状的变异系数为23.15%（儿茶素总量）—99.54%（没食子酸），平均变异系数为54.71%，遗传多样性指数（H ′）为1.36（表儿茶素，EC）—2.07（儿茶素总量），平均遗传多样性指数为1.89。多数贵州大树茶的形态学特征为腋芽有毛，子房无毛，大叶或中叶，叶形长椭圆形或椭圆形。贵州大树茶生化成分含量分布相对均匀，咖啡碱、茶叶碱、儿茶素（C）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、生物碱总量、非酯型儿茶素、酯型儿茶素和儿茶素总量等8个生化性状呈平缓且对称的正态分布趋势。贵州大树茶形态学性状和生化性状大多与地理信息及气候指标间存在显著或极显著相关，随着海拔、纬度的上升及年平均气温的下降，贵州大树茶叶片越阔圆，咖啡碱、可可碱和茶叶碱等嘌呤生物碱类物质含量越高。通过正交偏最小二乘法判别分析（orthogonal partial least squares discrimination analysis，OPLS-DA），筛选出10个VIP（variable importance in projection）大于1的关键性状：儿茶素总量、没食子酸、生物碱总量、酯型儿茶素、EC、咖啡碱、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、EGCG、可可碱和腋芽茸毛，可用于区分不同县（市）大树茶种质。基于10个生化组分可将121份贵州大树茶分为4个类群，第Ⅰ类为20份来自惠水的大树茶种质，其EC和ECG含量极显著高于其他3类；第Ⅱ类包括16份大树茶种质，其ECG含量显著低于其他3类；第Ⅲ类包括9份大树茶种质，多数来自惠水，其表没食子儿茶素（EGC）含量极显著高于其他3类；第Ⅳ类包括76份大树茶种质，主要来自习水、桐梓、道真和务川，其咖啡碱、可可碱、茶叶碱、EGCG、C和没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）含量显著或极显著高于其他3类。以14个生化性状开展主成分分析，共提取了3个主成分，累计贡献率达80.94%，第1主成分中的决定生化因子EGCG、生物碱总量和酯型儿茶素是评价贵州大树茶生化品质的关键。【结论】贵州大树茶种质形态学性状及生化性状均具有丰富的遗传多样性；来自黔南的惠水大树茶种质与黔北6县（市）大树茶种质形态表型及生化表型均差异较大；GT-XS-08、GT-TZ-11、GT-DZ-06、GT-DZ-13和GT-TZ-03是生化品质综合评价较优且生化成分含量优异的大树茶种质，可作为高潜力育种材料以选育茶树新品种。

基于miRNA测序数据解析苏博美利奴羊毛囊发育分子机制

何军敏, 毛静艺, 魏晨, 任一帆, 张果平, 田可川, 刘桂芬

中国农业科学. 2024, 57(19): 3917-3935. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.014

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【背景】羊毛由毛囊（hair follicle，HF）产生并控制，HF结构功能和形态发生是一个复杂的生物过程。细毛羊胚胎期HF发育过程决定了羊毛的产量和品质。苏博美利奴羊是我国自主培育的羊毛细度达17—19 μm的精纺用超细毛羊新品种。超细毛羊HF形态发生过程中miRNA及其调控机制有待更为深入的研究。【目的】解析超细毛羊早期HF发育中miRNA的分子调控机制对于更好地理解HF形态发生过程以及对细毛羊的育种工作具有重要的指导意义，为解析超细毛羊HF发育分子调控机制和选育优质超细毛羊提供可参考的分子标记。【方法】对相同饲养条件下的苏博美利奴羊进行同期发情和人工授精，授精日被指定为胚胎第0天（E0）。在胚胎期第65天（E65）、85天（E85）、105天（E105）和135天（E135）将妊娠母羊安乐死后进行剖宫产收集胚胎的皮肤组织；在羔羊出生后第7天（D7）和30天（D30）采集左侧肩胛部皮肤组织，每个时期采3个样本。运用miRNA-Seq鉴定毛囊发育不同时期的保守miRNA和Novel miRNA，并构建苏博美利奴羊HF发育不同时期的皮肤组织miRNA文库。对差异表达miRNA（DE-miRNA）进行靶基因预测及生物信息学分析，筛选参与超细毛羊HF发育的关键miRNA和候选基因，并构建miRNA-靶基因调控网络。运用RT-qPCR和双荧光素酶报告基因检测方法验证miR-433-3p与NOTCH1的靶向关系。【结果】构建了苏博美利奴羊HF发育不同时期18个皮肤组织miRNA文库，并筛选出87个DE-miRNA和446个Novel DE-miRNA。对DE-miRNA聚类分析可知毛囊诱导分化阶段（E65、E85、E105）有21个DE-miRNA，其中有5个（oar-miR-23b、oar-miR-133等）是关键候选miRNA；毛囊成熟阶段（E135、D7、D30）有28个DE-miRNA。SOM分析结果表明DE-miRNA可聚为10个Cluster，每个Cluster中miRNA有相似功能。对DE-miRNA和Novel DE-miRNA进行混合预测靶基因并进行功能富集发现靶基因主要富集通路有AMPK、Notch、hedgehog。将DE-mRNA与靶基因结合生物信息学分析构建了与HF发育相关的miRNA-靶基因调控网络。在293T细胞中将NOTCH1野生型和突变型载体与miR-433-3p mimics和mimics-NC共转染，结果表明NOTCH1为miR-433-3p的靶基因。【结论】构建了苏博美利奴羊毛囊发育不同时期miRNA表达谱，分析了miRNA及其靶基因的表达调控关系，并构建了miRNA-靶基因调控网络，进一步了解了miRNA在毛囊发育不同时期的作用及分子机制；为解析超细毛羊毛囊发育分子调控机制和选育优质超细毛羊提供可参考的分子标记。

非洲猪瘟病毒p54蛋白单克隆抗体的制备及其抗原表位鉴定

冯春莹, 张朝霞, 刘云飞, 黄丽, 翁长江

中国农业科学. 2024, 57(19): 3936-3944. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.19.015

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【目的】获得可溶性非洲猪瘟病毒（African swine fever virus, ASFV）p54蛋白和抗p54蛋白的单克隆抗体（monoclonal antibodies, mAb），并分析其识别的线性抗原表位，为p54蛋白结构和功能的研究及血清学诊断试剂的研发奠定基础。【方法】构建了重组原核表达质粒pET-21a-E183L，将其转化至大肠杆菌BL21（DE3）感受态细胞中，表达并利用Ni2+柱和分子筛纯化得到p54重组蛋白。以该蛋白为抗原免疫5周龄SPF级BALB/c小鼠，每两周免疫一次，共免疫3次，首免时将p54蛋白与弗氏完全佐剂混匀乳化（150 μg/只），二免、三免使用弗氏不完全佐剂。三免7 d后对小鼠进行尾部采血，使用ELISA方法测定小鼠血清抗体效价，选取效价高的小鼠进行加强免疫。3 d后取小鼠脾细胞与SP2/0细胞进行融合，利用重组p54蛋白作为包被抗原,间接ELISA筛选阳性杂交瘤细胞,有限稀释法进行克隆纯化,直至筛出能够稳定分泌抗体的mAb细胞株，并制备腹水。以pCAGGS-Flag-E183L质粒转染的HEK293T细胞和ASFV Pig/HLJ/18株感染的猪肺泡巨噬细胞（PAMs）为抗原，以筛选得到的mAb为一抗，进行Western blot鉴定和间接免疫荧光试验（IFA）。使用单抗亚类鉴定试剂盒检测该mAb重链和轻链类型。随后，将p54蛋白逐步截短并与GST标签融合表达后进行Western blot检测，鉴定该mAb识别的抗原表位。【结果】将构建的原核表达质粒pET-21a-E183L（54-183aa）转化至BL21（DE3）感受态细胞中，使用IPTG进行诱导后，p54重组蛋白大部分以可溶的形式在上清中表达，分子量约为17 kDa。以纯化得到p54重组蛋白免疫小鼠，三免后7 d的血清效价为1﹕409 600，可进行细胞融合，经四次筛选和亚克隆后，获得能够稳定分泌p54蛋白mAb的细胞株，命名为5B11，成功制备腹水并纯化。Western blot和IFA试验结果显示，制备的mAb能够特异性识别HEK293T细胞中表达及ASFV感染PAMs中的p54蛋白。mAb亚类鉴定结果显示重链类型为IgG1型，轻链类型为κ链。该mAb识别的抗原表位序列为⁸⁰VTPQPGTSKPA⁹⁰。【结论】利用原核表达体系可溶性表达了ASFV p54蛋白的第54-183位氨基酸,并以纯化的蛋白为抗原制备了抗p54蛋白的mAb，并对其识别的抗原表位进行鉴定，丰富了p54蛋白的抗原表位信息，为ASFV血清学检测提供了基本材料。

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