中国农业科学

2024年第57卷第20期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(20): 0.

摘要 ( )

PDF (329KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

2000—2020年四川小麦育成品种产量增益分析

罗江陶, 郑建敏, 邓清燕, 刘培勋, 蒲宗君

中国农业科学. 2024, 57(20): 3945-3956. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.001

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (672KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】分析2000—2020年四川小麦品种的产量及产量相关性状变化趋势，为四川小麦品种的产量遗传改良提供参考。【方法】2019—2022年，采用小区试验设计，测定2001—2016年以来145份四川省审定小麦品种及2000—2020年以来的60份高产小麦品种（四川省历年区试中产量位于前列的品种）的产量及产量相关性状，进而分析2000—2020年来四川小麦育成品种的产量及产量相关性状的变化趋势。【结果】145份2001—2016年四川小麦品种产量年均遗传增益为37.20 kg·hm^-2或0.66%，穗粒数和单位面积有效穗数呈增加趋势，千粒重和株高呈降低趋势。相关分析表明，单位面积有效穗数和产量呈极显著正相关，通径分析表明，单位面积有效穗数的持续增加（年均增加0.42×10⁴/hm²或0.13%）是145份2001—2016年四川小麦品种产量潜力提升的主要因素；60份2000—2020年四川高产小麦品种产量年均遗传增益为61.10 kg·hm^-2或0.89%，单位面积有效穗数呈增加趋势，株高呈降低趋势，穗粒数和千粒重几乎无变化。相关分析表明，产量与单位有效面积穗数呈显著正相关，通径分析表明，单位面积有效穗数的持续增加（年均增加1.80×10⁴/hm²或0.51%）也是60份2000—2020年四川高产小麦品种产量潜力提升的主要因素。【结论】近20年来，四川省小麦产量遗传改良育种取得一定进展，尤其是高产育种产量改良效果显著，四川省小麦品种产量水平正在逐步提升，单位面积有效穗数的持续增加是四川小麦品种产量潜力提升的主要因素。在产量要素中，高穗粒数和千粒重是四川小麦高产的重要基础，但其遗传改良处于瓶颈期。在此基础上，增加单位面积有效穗数是四川小麦产量进一步提升的关键。

基于主成分-聚类分析芝麻盛花期耐高温评价及品种筛选

戎亚思, 李丰, 张鹏钰, 王东勇, 苏小雨, 田媛, 高桐梅

中国农业科学. 2024, 57(20): 3957-3973. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.002

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1972KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确芝麻盛花期高温胁迫对植株农艺性状、产量及其构成因素和籽粒品质的影响，精确评价不同芝麻品种在盛花期的耐高温水平，筛选耐高温芝麻品种。【方法】以24份芝麻品种作为试验材料，设置常温对照（CK）和盛花期高温胁迫（H）2个处理，盛花期高温处理7 d，于成熟期取样进行考种，测定株高、始蒴部位、单株蒴果数、每蒴粒数、千粒重、单株产量等农艺性状指标，并测定其含水量、含油量和蛋白质含量等品质指标。运用主成分分析和聚类分析方法，综合分析评价不同芝麻品种盛花期的耐热性。【结果】不同的品种、温度处理及互作对芝麻的各项指标均具有显著影响。盛花期高温胁迫后，芝麻的单株产量、千粒重、单株蒴果数、每蒴粒数、始蒴部位、果轴长度和株高分别较对照（CK）下降了33.47%、13.62%、7.76%、5.75%、2.61%、1.64%和1.40%，其中，千粒重和单株产量下降幅度最大，差异均达显著水平；黄稍尖和蛋白质含量分别较对照（CK）下降了13.43%和1.55%，差异不显著。含水量和含油量分别较对照（CK）增加了0.90%和0.17%，差异不显著；不同品种和各项指标的耐高温系数之间存在着一定的相关性，将农艺性状及籽粒品质等11个指标的耐高温系数进行主成分分析，建立5个相互独立的综合指标，贡献率分别为30.74%、25.82%、13.18%、10.12%和8.33%，反映了88.19%的原始信息。通过成分矩阵和特征值计算各指标的权重，构建出高温胁迫生理综合指标模型（HTSPCI）。根据各单项指标的耐高温系数进行聚类热图分析，将24个品种划分为4个等级，分别为耐高温型、中度耐高温型、中度热敏感型和热敏感型；6个耐高温型品种单株产量损失率X6≤9.50%；6个中度耐高温型品种的单株产量损失率为9.50%<X6≤30%；10个中度热敏感型品种的单株产量损失率为30%<X6≤70%；2个热敏感型品种的单株产量损失率X6>70%。【结论】盛花期高温胁迫显著影响芝麻的生长发育。采用主成分-聚类分析将植株的农艺性状指标与品质指标相结合，构建高温胁迫综合指标模型，筛选出6个耐高温品种，可用于评价不同芝麻品种耐高温程度。

基于双输出回归卷积神经网络的燕麦株高估测研究

张建龙, 邢文文, 叶绍波, 张超, 郑德聪

中国农业科学. 2024, 57(20): 3974-3985. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.003

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (5012KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】株高影响燕麦的单株生产力，并与种植密度共同作用影响单位面积产量。探索大田环境下燕麦株高参数的自动、实时、精准获取方法，以期为燕麦田间自动化管理提供技术参考。【方法】首先基于Intel RealSense D435型深度相机和LabVIEW软件开发平台搭建燕麦深度图像采集系统，以‘品燕4号’燕麦为研究对象，获取生长全程26 376组建模数据和2 205组测试数据，每幅深度图像中燕麦所对应的平均株高和最高株高使用量尺测得。建模数据和测试数据在燕麦各株高区间内的数量相对均衡，并对图像进行高度还原、灰度化和缩放的简单预处理，随之给每张图像打2张标签，分别为图像中燕麦的平均株高和最高株高。基于8种经典卷积神经网络模型，将各网络模型的最后一层（分类层）去除，添加2个单节点且没有激活函数的全连接层后，分别构建双输出回归卷积神经网络估测模型，模型使用均方差函数（mean square error，MSE）评价各模型估测燕麦株高时的准确率。最终基于TensorFlow深度学习平台，采用建模数据经5折交叉验证选取Modified EfficientNet V2 L为估测模型。【结果】采用未参与模型训练的测试数据考察了Modified EfficientNet V2 L模型估测燕麦株高的泛化性能，该模型估测燕麦平均株高时平均绝对误差（mean absolute error，MAE）、均方根差（root mean square error，RMSE）和平均相对误差（mean relative error，MRE）分别为2.30 cm、2.90 cm和4.4%，估测最高株高时分别为2.24 cm、2.82 cm和4.1%，模型平均估测时间为52.14 ms。使用该方法估测作物株高时的精度与已有方法相近，平均估测时间可以满足作物株高获取的实时性要求。燕麦平均株高和最高株高估测时的相对误差随着作物株高的增加呈总体下降趋势，可能是由于作物株高较低时，估测结果受土壤起伏度影响较大。模型特征图可视化的结果表明，模型根据深度图像中燕麦的高度及轮廓对株高进行估测。最终基于LabVIEW软件开发平台构建了燕麦株高估测系统，系统在获取燕麦深度图像后，可以在0.1 s内精准估测出燕麦平均株高和最高株高，整个过程无需人为干预。【结论】使用深度图像和双输出回归卷积神经网络可以估测燕麦株高，其精度可以满足生产需求，该方法可为燕麦等作物的田间管理提供依据。

迁飞性害虫发生与防控

唐斌, 罗炎琳

中国农业科学. 2024, 57(20): 3986-3988. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.004

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (262KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

褐飞虱求偶鸣声的振动传播规律及感知行为

魏琪, 单瑶, 冯泽霖, 何佳春, 赖凤香, 万品俊, 王渭霞, 姚青, 边磊, 傅强

中国农业科学. 2024, 57(20): 3989-3997. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.005

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1846KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究褐飞虱（Nilaparvata lugens）求偶鸣声振动传播规律，为研发和优化害虫物理防治新技术提供理论依据和实践指导。【方法】模拟稻田应用场景，以均方根值（RMS）作为振动强度的衡量指标，利用PDV-100型激光测振仪测试分析不同类型扬声器（振源）发射的振动波在水和空气中的传播衰减规律以及在稻株上的振动传导特点；根据昆虫基质传导振动原理，通过钢针点触方式回放异性鸣声信号来测试求偶活跃期雄虫对不同振动强度雌声的求偶鸣叫应答比例，并确定其振动强度感知范围。【结果】当扬声器置于水或空气中时，正弦波信号在10—500 cm范围内稻株上的振动强度均随着距离增加而降低，且除了距振源10 cm处外，两种振动传播方式条件下的其他位置（60—500 cm）振动强度无显著差异，而60 cm处相比于10 cm处在水和空气中分别衰减了84.87%和73.08%；进一步测试更高功率的定向扬声器时发现，正弦波信号在空气中的传播距离显著延长，20和30 W的声源分别在15和20 m处衰减87.27%和66.72%。回放预录制的雌、雄求偶信号在稻株上的振动强度无显著差别，均随振源信号强度的增加而增大，并呈指数函数关系。此外，褐飞虱雄虫对不同强度的雌声音频信号的求偶鸣声应答比例差异明显，当振速范围为782.2—835.9 μm·s^-1时，有超过83%的雄虫具有鸣声应答行为；当振速范围为335.2—425.4 μm·s^-1或更低时，仅有不到47%的试虫有应答反应。【结论】振动干扰信号可通过气传方式传播到稻株上，且振源强度越大，传播距离越远；不同生育期水稻的振动传导特征相似，但稻茎比叶片更易传导振动。褐飞虱成虫对不同振动强度的应答反应测试结果可作为未来评判振动干扰信号防控稻飞虱有效性的依据。

水稻品种对褐飞虱趋向二化螟危害株习性的影响

蔡玉彪, 张坤杰, 王雅宣, 赖凤香, 何佳春, 万品俊, 傅强

中国农业科学. 2024, 57(20): 3998-4006. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.006

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2287KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】褐飞虱（Nilaparvata lugens）具有趋向二化螟（Chilo suppressalis）危害水稻的习性，但此现象是否受到褐飞虱虫态以及水稻品种的影响尚不清楚。论文旨在探究水稻品种和褐飞虱虫态对褐飞虱趋向二化螟危害水稻习性的影响，以及植物挥发物如何介导这一行为，从而为制定绿色防控策略提供科学依据。【方法】通过室内选择试验，观察3种虫态（3—4龄若虫、初羽化雌虫和怀卵雌虫）褐飞虱对二化螟危害及未被危害的中浙优8号等9个水稻品种植株的趋向性；在此基础上，针对具有明显趋向性差异的代表性品种，运用RT-qPCR技术检测中浙优8号、9311和明恢63共3个水稻品种在害虫危害后挥发物合成相关基因的表达变化。【结果】在9个水稻品种下，不同虫态褐飞虱均倾向选择二化螟危害的水稻植株，但这种选择性在水稻品种间有所差异，如褐飞虱初羽化雌虫对明恢63的选择率显著高于甬优538。基因表达分析显示，二化螟的取食显著提高了与植物挥发物合成相关的基因OsCAS、OsLIS、OsHPL3和OsRCI-1的表达量。然而，不同虫态的褐飞虱与二化螟共同取食时，这些基因的表达水平与二化螟单独危害时相比，会出现升高或抑制的情况，具体的影响因虫态而异。【结论】褐飞虱趋向二化螟危害株的习性在所测定的9个水稻品种中普遍存在，但不同虫态在不同水稻品种下的趋向程度有明显差异，不同虫态间主要表现在褐飞虱初羽化雌虫对水稻品种甬优538、中浙优8号与明恢63的选择上；二化螟单独取食或与褐飞虱共同取食均可提高OsCAS、OsLIS、OsHPL3和OsRCI-1的表达水平，表明害虫危害水稻可以调控水稻挥发物的合成，进而影响褐飞虱的寄主选择行为。

三种稻飞虱Toll受体基因家族比较分析

钟梓春, 吴洪鑫, 张杰, 郭玉静, 何柳燕, 许小霞, 金丰良, 庞锐

中国农业科学. 2024, 57(20): 4007-4021. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.007

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (4932KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】Toll受体（Toll receptor）是昆虫先天免疫系统中Toll信号通路中的关键效应因子之一。本文旨在鉴定3种稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera、灰飞虱Laodelphax striatellus）的Toll受体基因，探索Toll受体在3种稻飞虱中的潜在功能及其种间差异，为稻飞虱免疫发育研究以及稻飞虱的防控提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法从3种稻飞虱的基因组中鉴定出Toll受体基因，分析其基因结构和特征、编码蛋白的理化性质及其结构域、染色体定位及系统发育进化关系。利用人工智能软件AlphaFold 3预测Toll受体的三维结构，并与目前已知结构和功能的其他物种Toll受体进行比较，预测其潜在功能及种间功能分化。通过转录组数据定量分析Toll受体基因在不同组织和不同发育阶段的表达情况。【结果】分别在褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱基因组中鉴定出6、7和6个Toll受体基因，均分布在1、4、7号染色体上，且分布规律明显，3种稻飞虱的Toll受体基因家族均在1号、4号染色体上分布一个基因，其余分布在7号染色体上。3种稻飞虱Toll受体基因编码序列长度为2 676—4 158 bp，外显子数量1—7个，编码蛋白序列长度891—1 385 aa，分子量大小为103.31—158.25 kDa，理论等电点范围为5.42—6.54。系统发育分析表明，3种稻飞虱的Toll受体基因家族可以分为6个亚家族，分别与其他昆虫的Toll、Toll6、Toll7、Tollo（Toll8）以及Toll9同源。使用AlphaFold 3预测得到的胞外结构与其他物种Toll受体胞外结构比较分析结果显示，在白背飞虱的Toll受体基因家族中预测分析出2个Toll受体与病毒互作潜在相关，在灰飞虱中有1个Toll受体与病毒互作潜在相关，而在褐飞虱中没有匹配出相关的Toll受体。转录组定量结果表明，3种稻飞虱的Toll受体基因在不同组织和不同发育阶段间均有表达，推测其可能拥有不同功能，参与不同分工。【结论】在3种稻飞虱中鉴定出19个Toll受体基因，并分析预测了其相关结构和功能，发现3种稻飞虱的Toll受体在昆虫机体的发育和免疫，尤其是对病毒的免疫应答中发挥的功能可能存在差异。

miRNA对褐飞虱鞘脂质代谢基因表达的影响及沉默NlSPT1和NlSMase4的small RNA分析

王妮, 施哲逸, 尤元政, 张超, 周文武, 周瀛, 祝增荣

中国农业科学. 2024, 57(20): 4022-4034. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.008

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (4551KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】鞘脂质是第二大类膜脂，作为信号转导物质参与细胞生长发育、繁殖及凋亡等过程。鞘脂质代谢酶调控鞘脂质代谢以维持生物体内代谢的稳态。【目的】以重要水稻害虫褐飞虱（Nilaparvata lugens）为研究对象，通过RNA干扰（RNA interference，RNAi）技术检测微小RNA（microRNA，miRNA）生物合成通路核心组分NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha沉默后褐飞虱鞘脂质代谢通路相关基因的相对转录水平，结合small RNA测序分析沉默丝氨酸棕榈酰转移酶1（serine palmitoyltransferase 1，SPT1）和鞘磷脂酶4（sphingomyelinase 4，SMase4）基因的差异miRNA，探究miRNA在褐飞虱鞘脂质代谢中的作用，为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】利用RNAi技术，分别对羽化后第1天（1 PAE，post adult eclosion）的雌成虫NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha进行dsRNA注射，以dsGFP为对照；分别解剖羽化后第5天的卵巢组织，以β-actin作为内参基因，采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法检测NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha沉默后鞘脂质代谢通路相关基因的表达量变化；根据已有的小RNA文库联合miRNA-靶基因预测软件对可能调控NlSPT1和NlSMase4表达的miRNA进行预测；通过small RNA测序技术对沉默NlSPT1和NlSMase4的差异miRNA进行鉴定和靶基因富集性分析。【结果】与对照组相比，沉默NlAgo1、NlDicer1或NlDrosha显著上调卵巢中NlSPT1和NlSMase4等鞘脂质代谢通路相关基因的表达；靶基因预测结果显示，有6条miRNA能与NlSPT1结合，13条miRNA能与NlSMase4结合；沉默NlSPT1和NlSMase4的差异miRNA的靶基因显著富集在细胞核和蛋白质结合等生物学过程以及内吞作用、内质网加工、MAPK信号通路、TOR信号通路、凋亡、脂质代谢等代谢通路。【结论】NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha依赖性的miRNA通过影响鞘脂质代谢相关基因的表达影响鞘脂质代谢。NlSPT1和NlSMase4沉默引起褐飞虱卵巢miRNA表达水平的改变。研究结果可为基于鞘脂质代谢基因为靶标的害虫防治提供理论依据。

大豆-玉米带状复合种植模式下草地贪夜蛾的生存适应性和危害性

夏杨, 韩光杰, 李传明, 刘琴, 张楠, 黄立鑫, 陆玉荣, 徐彬, 徐健

中国农业科学. 2024, 57(20): 4035-4044. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.009

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (777KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）对大豆和玉米的取食代谢特性和迁移扩散行为，明确草地贪夜蛾在大豆-玉米带状复合种植模式下的取食规律和潜在危害风险。【方法】供试寄主植物为江苏省大豆-玉米带状复合种植推荐品种徐豆18和江玉877，室内测定大豆叶片和玉米叶片对草地贪夜蛾的取食趋性、生长发育、产卵量、产卵选择性、消化酶活性及消化代谢的影响。田间接种卵块并调查玉米-大豆“2+4”模式间作下草地贪夜蛾随时间的迁移距离和范围，根据迁移动态评估其在该种植模式下的潜在危害风险。【结果】草地贪夜蛾对玉米叶片表现出明显的取食趋向性，选择取食玉米叶片个体占63.89%，为选择取食大豆叶片个体数的1.77倍，差异显著。草地贪夜蛾取食大豆叶片和玉米叶片均能完成世代发育，但取食玉米叶片的草地贪夜蛾幼虫发育历期为14.82 d，较取食大豆叶片的幼虫发育历期缩短2.54 d，单雌产卵量为679.50粒，较取食大豆叶片增加26.58%，差异显著。成虫产卵主要选择玉米叶片，平均卵块数和单雌着卵量为5.67块和521.67粒，分别为大豆的1.70和2.04倍，差异显著。取食大豆叶片的草地贪夜蛾脂肪酶活性为9.84 U·g^-1，较取食玉米叶片的脂肪酶活性6.47 U·g^-1显著提高，而两者的蛋白酶和淀粉酶活性无显著差异。取食大豆叶片的草地贪夜蛾近似消化率为63.40%，较取食玉米叶片的近似消化率69.26%显著降低，但两者在食物利用率、食物转化率和相对生长率方面无显著差异。田间接种卵块后调查发现玉米-大豆“2+4”模式间作下，草地贪夜蛾主要在玉米上扩散，于玉米种植行内“纵向迁移”，未扩散到相邻的大豆植株上。【结论】草地贪夜蛾对大豆和玉米的取食适应和产卵选择具有一定的差异，相较于大豆，草地贪夜蛾对玉米表现出较强的选择趋向性和利用能力，在玉米-大豆“2+4”带状种植模式下，草地贪夜蛾以危害玉米为主。因此，在实际生产中，应加强对草地贪夜蛾的监测和防治工作，特别是在玉米生长的关键时期采取有效的防治措施，以降低其危害风险。

温度升高通过小麦根际微生物加快禾谷缢管蚜和麦长管蚜的种群增长

姜亚楠, 亓方剑, 李维维, 陈巨莲, 谭晓玲

中国农业科学. 2024, 57(20): 4045-4056. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.010

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (3147KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】气候变暖可影响小麦（Triticum aestivum）蚜虫发生和危害，禾谷缢管蚜（Rhopalosiphum padi）和麦长管蚜（Sitobion avenae）作为我国黄淮海小麦的主要害虫，其种群发育与繁殖受气候变暖的影响。本文旨在探究气候变暖是否会改变小麦根际微生物，从而间接影响禾谷缢管蚜和麦长管蚜的发育和繁殖。【方法】在河南原阳试验基地悬挂红外辐射加热器模拟温度升高2 ℃，待小麦返青后调查小麦蚜虫发生数量。在小麦拔节期收集根际微生物，并带回室内获得小麦根际微生物混合菌液。用混合菌液浇灌小麦开展两种蚜虫种群动态、年龄-龄期两性生命表试验。浇灌根际微生物混合菌液，后接种蚜虫，连续观察5次，记录蚜虫的数量。将两种麦蚜用生态盒单头固定于小麦第2片叶片上开展生命表试验，每天观察记录若蚜蜕皮、龄期、死亡等情况；同时，记录成蚜产蚜量及死亡数。【结果】不同处理下，禾谷缢管蚜和麦长管蚜的种群动态均呈持续增加趋势。随着调查次数的增加，浇灌增温田根际微生物相比常温田根际微生物，蚜虫的增加量逐渐增大。增温田根际微生物显著增加禾谷缢管蚜和麦长管蚜总平均发生量，相较于麦长管蚜，禾谷缢管蚜增加量更大，为麦长管蚜的4.49倍。种群生命表结果表明，增温田根际微生物显著缩短了禾谷缢管蚜的平均世代周期、种群加倍时间、若蚜发育历期及产蚜历期，同时显著增加了其内禀增长率、周限增长率和产蚜量。此外，增温田根际微生物显著提高了麦长管蚜各阶段种群存活率。【结论】温度升高分别通过影响根际微生物而促进禾谷缢管蚜的生长发育和繁殖，提高麦长管蚜的存活率，加速禾谷缢管蚜和麦长管蚜的种群增长，这些影响可导致蚜虫迁飞行为的变化。研究结果初步解析了气候变暖条件下麦蚜暴发机制，可为预测和评估未来气候变暖下的麦蚜发生提供重要参考。

豌豆修尾蚜水通道蛋白特征及响应高湿度胁迫表达变化

孙思思, 马伍, 司惠茹, 王贤忠, 柳强, 罗炎琳, 陈孝玉龙, 唐斌

中国农业科学. 2024, 57(20): 4057-4070. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.011

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (5981KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】当前农作物害虫对高湿等逆境环境适应能力增强，水通道蛋白（aquaporin，AQP）是一种膜蛋白，是昆虫维持体内水分平衡的必要蛋白。本研究通过高湿度胁迫豌豆修尾蚜（Megoura crassicauda），经转录组测序筛选出两条McAQP序列结构，结合实时荧光定量PCR（qRT-PCR）验证，明确豌豆修尾蚜AQP特征及响应高湿度胁迫表达变化，为深入挖掘AQP基因功能提供理论依据。【方法】设置环境相对湿度（RH）为60%、75%和90%，培养豌豆修尾蚜。观察其生长发育情况并检测体内相关物质含量及基因相对表达量，基于从豌豆修尾蚜比较转录组测序中获得的两条McAQP序列（分别命名为McAQP X1、McAQP X2），通过生物信息学方法分析其理化性质和序列结构，以及与其他昆虫间的同源性。最后采用qRT-PCR技术测定长期稳定高湿度胁迫和24 h紧急高湿度胁迫下AQP X1、AQP X2、Vg、VgR的相对表达量。【结果】与RH 60%和RH75%相比，RH 90%条件下豌豆修尾蚜繁殖力极显著降低，发育历期与存活率却无显著差异。随着相对湿度的升高，豌豆修尾蚜体内含水率下降，同时出现体色变化、长翅等特殊表型现象。McAQP X1、McAQP X2序列分子量分别为33.89和28.94 kDa，理论等电点为5.36和5.32，蛋白长度分别为308、272 aa。在多级结构上，McAQP由6个长α螺旋经逆时针旋转排布形成一个桶状通道，而4个单体形成一个四聚体行使功能。qRT-PCR分析表明，McAQP X1和McAQP X2均随相对湿度升高而表达水平上调，与转录组测序结果基本一致。在长期稳定高湿度胁迫下豌豆修尾蚜的Vg和VgR均在RH 75%表达水平上调，在RH 90%表达水平下调。在24 h紧急高湿度胁迫下Vg表达水平随湿度升高呈现下调，而VgR在RH 90%表达水平上调。【结论】高湿度环境影响豌豆修尾蚜的繁殖、含水率、体型及体色；定位于亚家族Ⅱ的水通道蛋白序列结构相对保守，没有形成差异性强烈的物种特异分化；NPA位点对于水通道蛋白的功能至关重要，其中的天冬酰胺残基对于水分子在中心通道的通过起着结构性的作用；McAQP表达量变化可能是豌豆修尾蚜应对湿度变化的重要手段。

两种诱虫灯下亚洲玉米螟种群动态及迁飞状态分析

王丽丽, 栾炳辉, 王洪涛, 王培松, 高兴祥, 刘保友

中国农业科学. 2024, 57(20): 4071-4081. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.012

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (539KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）是我国玉米生产中最具毁灭性的鳞翅目迁飞害虫之一，严重威胁玉米安全生产，比较和评价地面灯和探照灯诱集的玉米螟种群动态和迁飞状态，为玉米螟精准防控技术制定和迁飞监测预警提供科学依据。【方法】2019—2023年连续5年在山东烟台利用地面灯和高空探照灯对玉米螟进行监测，每年4月1日至10月31日逐日检查并统计两种诱虫灯下的玉米螟数量，通过绘制监测曲线分析玉米螟的种群动态；根据每日诱虫量占全年诱虫量的百分比研究分析玉米螟的上灯规律；根据迁飞性昆虫种群数量“突增突减”现象，以及探照灯和地面灯诱虫数量比值，分析玉米螟的迁飞状态。【结果】玉米螟发生数量在年度间和月份间呈差异变化，且探照灯对玉米螟的诱集量高于地面灯，经Pearson相关分析，两种诱虫灯年诱虫总量之间不存在相关性；地面灯和探照灯监测的玉米螟种群动态基本一致，但探照灯诱虫高峰明显，且开始时间早，结束时间晚；地面灯和探照灯下玉米螟上灯规律一致，只有高峰日、一般发生日和不发生日3种类型，且高峰日均以7月中旬为分界点呈现前后两个高峰阶段；迁飞状态分析显示，玉米螟总体上分为两个迁飞过程，5月下旬至6月下旬为第一个迁飞过程，虫量少、历期短，7月下旬至9月中旬为第二个迁飞过程，虫量多、历期长。【结论】地面灯和探照灯下玉米螟种群动态一致，两种灯均可用于监测玉米螟发生动态，但探照灯诱虫数量多、诱虫高峰明显、第一个高峰日早、高峰历期长，在监测玉米螟早期迁飞状态方面更具优势，可及时监控玉米螟发生情况，并做好防控准备；地面灯和探照灯下玉米螟上灯规律一致，其高峰日均分前后两个高峰阶段，且高峰日状态明显，均可用于监测玉米螟上灯规律；玉米螟5月下旬至6月下旬经烟台从南往北迁飞，7月下旬至9月中旬往南回迁，可提前在玉米螟迁飞路径上加强监测预警，并开展精准防控工作控制玉米螟迁飞种群数量。

长期施肥黑土phoD微生物群落特征及其对有机磷组分的影响

申文艳, 张乃于, 李天娇, 宋天昊, 张秀芝, 彭畅, 刘红芳, 张淑香, 段碧华

中国农业科学. 2024, 57(20): 4082-4093. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.013

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1359KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】通过分析长期施肥对黑土有机磷组分和phoD微生物群落特征的影响，探究土壤有机磷组分对微生物关键群落特征的响应，为黑土磷高效利用和制定科学的施肥策略提供理论依据。【方法】依托吉林省公主岭市始于1989年的黑土长期施肥试验，选取5个施肥处理：不施肥（CK）、施氮钾肥（NK）、氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾+秸秆（NPKS）和氮磷钾+有机肥（NPKM）。以2018年采集的0—20 cm土层的土壤样品为研究对象，采用化学连续浸提法，定量分析不同活性的有机磷组分；采用Illumina Miseq高通量测序平台和实时荧光定量（Real-time PCR）技术，定性和定量分析土壤中phoD微生物群落特征；通过相关分析及方差分解分析，综合探究phoD微生物群落组成、土壤有机磷组分与土壤性质之间的关系。【结果】（1）除NPKM处理外，各施肥处理间总有机磷含量无显著差异，但有机磷组分含量及其占总有机磷的比例差异较大。与CK相比，NK与NPKM处理均显著增加了活性有机磷（LOP）和中活性有机磷（MLOP）含量，NK处理LOP与MLOP分别增加了108.7%和27.5%；NPKM处理LOP与MLOP分别增加了446.6%和38.1%。与NPK处理相比，NPKS处理下LOP和MLOP含量显著降低了57.7%和24.0%。（2）化肥配施有机物料（NPKS、NPKM）改变了phoD微生物的群落组成，而对其多样性无显著影响。NPKS处理显著提高Pseudomonas丰度；NPKM处理显著提高Gemmatimonas的丰度。同时，NPKS处理还显著提高了phoD基因的绝对丰度和碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性。（3）相关性分析表明，phoD微生物群落组成与LOP和MLOP之间有显著的关系。方差分解分析表明，对有机磷组分含量和比例变化而言，phoD微生物群落组成单独解释率分别为12.1%和10.2%，而其与ALP活性共同的解释率分别为58.5%和58.7%，与有机碳（SOC）共同的解释率分别高达67.5%和64.7%。由此可见，群落组成与土壤性质（ALP活性、SOC）共同影响有机磷组分，且影响效果优于单独指标。【结论】长期施肥改变了phoD微生物群落组成，其与ALP活性、与SOC分别共同解释有机磷组分的变化。化肥配施秸秆通过改善phoD微生物群落特征，显著提高碱性磷酸酶活性，从而促进有机磷矿化，提高黑土磷素的利用效率。

基于直方图的手机玉米冠层数字图像氮素诊断方法

齐欣, 汪洋, 黄玉芳, 叶优良, 郭宇龙, 赵亚南

中国农业科学. 2024, 57(20): 4094-4106. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.014

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2845KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】便捷准确地诊断作物氮素营养状况是实现作物精准施肥和氮肥资源合理利用的关键。近年来应用数码相机等工具进行作物营养诊断的研究受到广泛关注。本研究采用智能手机相机获取玉米冠层图像，建立完善的基于手机相机的氮素营养诊断技术，并比较传统的图像均值方法和直方图方法对氮素营养诊断的可靠性，以探明夏玉米氮素营养诊断的最佳适用模型。【方法】基于田间氮肥用量试验，采用智能手机相机获取夏玉米拔节期冠层图像，提取夏玉米冠层图像的G/R、G/B、NRI [R/(R+G+B)]、NGI [G/(R+G+B)]、NBI [B/(R+G+B)]和(G-R)/(R+G+B) 6种颜色指数均值及直方图敏感区间，分别建立冠层图像色彩参数均值模型与直方图模型，分析其与玉米叶片含氮量和产量的关系。利用决定系数（R²）、均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）对比不同指数模型模拟估算玉米叶片含氮量和产量的稳定性和准确性，建立基于手机相机获取夏玉米冠层图像的氮素营养诊断模型。【结果】施氮量显著影响玉米叶片含氮量、产量及冠层图像色调和植被覆盖度。直方图波峰b随叶片含氮量的增加而发生变化，相较于冠层图像色彩参数指数均值方法，指数直方图法适用于不同品种的氮素诊断。色彩参数(G-R)/(R+G+B)直方图可以更好地反映作物覆盖率及整体颜色信息，指数直方图与玉米叶片含氮量和产量也呈现较好的相关性。基于神经网络模型验证数据集精度评价指标，指数直方图模型中玉米叶片含氮量和产量的MAPE值和RMSE值均低于指数均值模型，R²达到0.753，大于指数均值模型。指数直方图模型验证结果MAPE值达到5.80%，RMSE值为0.07，估算精度高，泛化性强。结果表明，冠层图像色彩参数指数直方图在估算叶片含氮量和产量时具有更高精度和更强鲁棒性，能够有效利用玉米叶片覆盖度、颜色等特点，具有较好的稳定性。【结论】bbbbb利用智能手机相机获取玉米冠层数字图像，结合冠层图像色彩参数直方图方法建立的神经网络模型具有较好的应用效果，提高了估测精度，作为一种新方法在玉米氮素营养快速无损诊断和精准施肥中具有较好的应用潜力。

牛粪与化肥配施比例对苹果园土壤有机碳库和酶活性的影响

张毅, 刘颖, 程存刚, 李燕青, 李壮

中国农业科学. 2024, 57(20): 4107-4118. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.015

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (1974KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究牛粪化肥配施比例对苹果园土壤活性有机碳组分和酶活性的影响，揭示不同配施比例对土壤碳库的影响，为苹果园牛粪与化肥的科学配施及土壤质量改善提供理论支撑。【方法】选取中国农业科学院果树研究所砬山施肥试验平台中不施肥（CK）、100%化肥（CF100）、25%牛粪配施75%化肥（CM25CF75）、50%牛粪配施50%化肥（CM50CF50）、75%牛粪配施25%化肥（CM75CF25）、100%牛粪（CM100）6个处理，分别测定施肥区（F）与非施肥区（NF）土壤活性有机碳组分（颗粒有机碳，POC；微生物量碳，MBC；易氧化有机碳，ROC）和酶活性（α-D-葡萄糖苷酶，AG；β-D-葡萄糖苷酶，BG；纤维素酶，CBH；过氧化物酶，PER；脲酶，UR）等相关指标。【结果】（1）牛粪化肥配施后施肥区土壤SOC、POC和ROC的含量随着牛粪施入比例的增加而增加；CM50CF50处理的MBC含量最高，比CK提高了139.7%。非施肥区，CF100、CM25CF75、CM50CF50、CM75CF25处理与CK相比土壤POC含量分别下降了32.8%、28.4%、21.6%、14.7%，CM50CF50和CM75CF25处理ROC含量分别下降了31.5%和17.4%。同一处理施肥区活性有机碳组分含量明显高于非施肥区。（2）CM25CF75、CM50CF50、CM75CF25、CM100处理施肥区土壤α-D-葡萄糖苷酶活性较CK分别提高了87.7%、68.4%、278.1%、331.6%；CM25CF75处理β-D-葡萄糖苷酶活性最高（39.00 µg·g^-1·h^-1）；脲酶活性随牛粪施入比例的增加先升高后降低。牛粪化肥配施非施肥区土壤α-D-葡萄糖苷酶和脲酶活性也显著提高。（3）牛粪化肥配施显著提高了施肥区土壤POC/SOC和碳库管理指数（CPMI），CM25CF75、CM50CF50、CM75CF25、CM100处理的碳库管理指数分别提高了19.7%、38.3%、56.2%、103.5%。非施肥区牛粪化肥配施碳库管理指数显著下降。同一处理施肥区土壤碳库管理指数明显高于非施肥区。（4）相关分析和主成分分析表明，施肥区土壤中活性有机碳组分与α-D-葡萄糖苷酶活性呈显著正相关，牛粪比例的提高对土壤活性有机碳的提高贡献较大。【结论】牛粪化肥配施对于苹果园施肥区土壤的改善效果大于非施肥区。高比例的牛粪（配施比例在50%以上）能够提高土壤有机碳各组分含量和促进土壤酶活性增强，是苹果园科学施肥的较好的配施比例。

沙田柚果肉可溶和不溶性膳食纤维对肠道菌群的影响

王璐璐, 张名位, 叶佳敏, 张瑞芬, 邓梅

中国农业科学. 2024, 57(20): 4119-4129. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.016

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (4325KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探究沙田柚果肉可溶和不可溶膳食纤维（dietary fiber，DF）对肠道菌群调节作用的差异，旨在丰富果蔬DF调节肠道菌群的理论基础，为指导果蔬精准营养加工提供理论依据。【方法】采用体外粪便菌群酵解模型，分别酵解沙田柚可溶性DF（SDF）、不溶性DF（IDF）和总DF（TDF，即IDF和SDF按其在沙田柚中占比混合）24 h，采用气相色谱分析各酵解液中短链脂肪酸（SCFAs）含量，采用16S rRNA测序技术分析各酵解组粪便菌群结构，采用扫描电镜分析沙田柚DF微观结构及其酵解后的菌群附着状态，采用Pearson相关性分析探讨菌群相对丰度与酵解液SCFAs含量的相关性。【结果】沙田柚果肉IDF、SDF和TDF经粪便菌群酵解24 h均能提高酵解液中乙酸和丙酸含量，其中IDF和TDF组乙酸和丙酸含量显著高于SDF组，此外，IDF还能提高酵解液丁酸含量。经粪便菌群酵解24 h后，IDF和TDF组菌群结构在OTU水平上相近，但与SDF组明显不同。SDF组中大量杆状细菌聚集在其表面裂缝处，但IDF组中大量球形或椭球形细菌聚集在其表面缝隙和褶皱处。进一步LEfSe分析显示，SDF特异性诱导了Veillonellaceae、unclassified_k_norank_d_Bacteria、Butyricicoccus等菌群的富集，IDF特异性诱导了Streptococcus、Faecalibacterium、Paraprevotella、Lachnospira等菌群的富集，而TDF则特异性诱导了Prevotella、unclassified_p_Firmicutes、Lactobacillus、Turicibacter等菌群富集；此外，IDF组和TDF组特征菌群丰度与酵解液中SCFAs含量显著正相关。【结论】不同于传统观点认为IDF主要在促进肠道蠕动中发挥作用，沙田柚果肉IDF也是肠道菌群重要能量来源，其在调节肠道菌群产SCFAs方面效果优于沙田柚果肉SDF，是用于调节肠道微生态相关健康食品的潜在功能配料。

基于垂体全长转录组测序分析鸡睾丸性状相关基因

马荆鄂, 熊信威, 周敏, 吴斯琪, 韩甜, 饶友生, 王樟凤, 许继国

中国农业科学. 2024, 57(20): 4130-4144. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.017

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (2973KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】睾丸是雄性动物重要生殖器官，具有产生精子和分泌雄激素的功能，睾丸质量与繁殖性能有直接联系。睾丸性状受下丘脑-垂体-性腺轴多基因共同调控，其分子机理尚不清楚。宁都黄鸡睾丸性状变异系数大，繁殖性能一致性差。【目的】通过对不同睾丸性状个体垂体组织进行全长转录组测序，挖掘候选基因以及关键信号通路，探究影响睾丸性状的遗传基础，以期为发展地方鸡种睾丸性状的选种选育提供依据。【方法】以70只22周龄宁都黄公鸡为研究对象，分为大睾丸组和小睾丸组，从两组中分别选取3个个体，构建垂体组织的全长转录本表达谱，筛选高表达量及两组个体差异表达基因或转录本，对差异基因或转录本进行功能富集分析。随机选取6个基因，进行基因表达水平验证。参考已知垂体细胞的标记基因，筛选与8种细胞标记基因对应的差异表达基因或转录本，并分析这些差异基因或转录本以及高表达量基因或转录本与睾丸性状相关性。【结果】在6个宁都黄鸡垂体组织中，检测到21 834个基因，29 355个全长转录本。其中，332个基因及229个转录本在两组个体中差异表达。KEGG通路分析结果显示，这些差异基因或转录本主要富集于Apelin信号、甘油磷脂代谢等通路。一共发现5个促性腺细胞标记基因或其对应转录本与部分睾丸性状显著相关，包括NFASC（neurofascin）及其对应转录本 XM_015298904.2、TESC（tescalcin）及其对应转录本XM_025155510.1、FSHB（follicle stimulating hormone beta）转录本 ONT.20974.4、RLN3（relaxin 3）、NDUFB2（NADH: ubiquinone oxidoreductase subunit B2）转录本ONT.1176.4。1个催乳素细胞标记基因EGR1（early growth response 1），2个滤泡星状细胞标记基因TMSB4X（thymosin beta 4, X-linked ）、C1H12ORF57（chromosome 1 open reading frame），1个促甲状腺细胞标记基因CHGB（chromogranin B）均与部分睾丸性状显著相关。2个高表达量基因TMSB4X、HSP90AA1（heat shock protein 90 alpha family class A member 1）与部分睾丸性状显著相关。FSHB、EGR1均为基因互作网络中节点基因。【结论】经初步功能分析，EGR1、TMSB4X、FSHB、RLN3为睾丸性状调控的关键基因。MAPK信号通路、神经活性配体-受体相互作用、GnRH信号通路为睾丸性状调控的关键基因通路。

黄曲霉毒素B1对仔猪体内流感病毒复制、器官损伤和肠道菌群的影响

赵文硕, 张金龙, 姚兆然, 宋宇琪, 吕顺, 刘迎雪, 袁聪聪, 孙雨航

中国农业科学. 2024, 57(20): 4145-4160. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.018

摘要 ( )

HTML ( )

PDF (3429KB) ( )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】黄曲霉毒素B1（AFB1）是由寄生曲霉菌产生的次级代谢产物，广泛存在于世界各地受污染的食品和饲料中，被认为是影响人类和动物健康的主要风险因素之一。猪流感病毒（SIV）是目前世界上传播最为广泛的病毒之一，其复制易受环境和营养等多种因素影响。然而，饲料中AFB1污染与SIV感染的关系尚不明确。【目的】探究AFB1暴露对SIV感染的仔猪体内SIV复制、器官损伤和肠道菌群的影响，为研究霉菌毒素中毒机制奠定基础，也为探讨其他感染性疾病易感性增加原因提供参考。【方法】选取保育期雄性仔猪32头，随机分为4组（每组8头），在试验开始第1和第4天分别滴鼻接种低致病性SIV病毒稀释液，建立SIV感染仔猪（本体动物）模型。每天新鲜稀释AFB1，按照0、10、20和40 μg·kg^-1（饲料）浓度灌服给仔猪，持续21 d。分别在第7、14和21天饲喂前对仔猪进行称重，然后应用多种技术手段检测各组仔猪器官脏器指数、剖检变化和病理特征，并在此基础上，进一步使用免疫印迹分析肺部SIV的核衣壳蛋白（NP）的表达情况以及16S rRNA检测肠道菌群变化，阐明AFB1暴露对SIV感染、脏器损伤和肠道菌群的影响。【结果】暴露于40 μg·kg^-1 AFB1的仔猪较对照组仔猪（无AFB1）体增重显著降低（P<0.01），NP蛋白表达以及肺脏指数显著升高（P<0.01），而脾脏指数显著降低（P<0.01）。剖检结果显示，暴露于40 μg·kg^-1 AFB1仔猪的脾脏、肝脏和肺脏损伤严重。H.E染色也表现出相似的结果，与SIV对照组相比，40 μg·kg^-1 AFB1处理组仔猪脾脏出现淤血，红白髓界限不清；肝组织出血、炎症细胞浸润；肺脏小肺泡融合成形态不规则的大肺泡，肺泡间质增厚，炎性细胞浸润增多；此外，肠绒毛形状不规则，结缔组织松散，有淋巴细胞浸润。16S rRNA测序结果显示，暴露于40 μg·kg^-1 AFB1显著提高了仔猪肠道放线菌门和梭状芽孢杆菌的相对丰度，降低了乳酸菌属和拟杆菌属的丰度。【结论】AFB1暴露降低了SIV感染仔猪的体增重，促进SIV复制，加剧了肺组织等器官损伤，并引起肠道菌群紊乱，该发现为研究AFB1的毒性作用机制提供理论参考依据。

当期目录