中国农业科学

2024年第57卷第21期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(21): 0.

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OsFWL3调控水稻金属离子转运和积累的研究

刘苡含, 牟青山, 贺响, 陈敏, 胡晋, 关亚静

中国农业科学. 2024, 57(21): 4161-4174. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.001

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【目的】FWL（Fruit Weight2.2-Like）基因是细胞增殖的负调控因子，不仅调控植物器官发生和大小，也参与调控植株金属离子转运积累及信号转导，解析OsFWL3功能，有助于揭示作物体内微量金属元素转运机制，为减少重金属积累、改善作物品质提供理论支持。【方法】通过生物信息学方法，分析OsFWLs家族基因概况、基因组结构及系统进化树，并预测OsFWL3的时空表达分析。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，获得2个Osfwl3敲除株系，在苗期和灌浆期进行ZnSO₄处理，分析处理后的幼苗和籽粒表型，测定Zn等金属元素含量变化，探究OsFWL3对Zn等金属离子转运和积累的影响。【结果】OsFWLs家族基因功能存在一定程度的相似性。OsFWL3在花药和圆锥花序中高表达，暗示其与水稻生殖发育密切相关，突变体Osfwl3的一级枝梗数显著增多，其种子在长度、厚度和百粒重方面显著大于WT。同时，OsFWL3影响水稻幼苗和籽粒中Zn等金属离子的含量和分布，OsFWL3缺失影响Zn、Cd、Mn从植株地下部向地上部、穗下部向穗中部以及稃壳向糙米的竞争性转运。【结论】OsFWL3影响水稻籽粒及植株中Zn等金属元素的积累和转运，对水稻植株生长发育和籽粒大小均起重要调控作用。

玉米氮效率QTL定位和候选基因筛选

韩旭东, 杨传奇, 张擎, 李亚伟, 杨夏夏, 何佳甜, 薛吉全, 张兴华, 徐淑兔, 刘建超

中国农业科学. 2024, 57(21): 4175-4191. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.002

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【目的】实现玉米养分高效利用的遗传改良是保障国家粮食安全的重要途径。挖掘玉米氮高效QTL与相关候选基因可为提高玉米氮肥使用效率，为培育高产高效玉米品种提供理论基础。【方法】通过对KA105/KB024构建的重组自交系群体在不同氮素处理下的籽粒产量以及氮肥偏生产力、耐低氮系数、氮肥农学利用效率进行QTL定位分析，同时，结合亲本KA105在苗期低氮水平下的转录组数据筛选差异表达基因，利用共表达分析挖掘玉米氮效率候选基因，并利用qRT-PCR对筛选到的候选基因进行验证。【结果】通过定位分析，共检测到36个分布在不同染色体上的QTL，可解释1.63%—17.26%的表型变异。其中，鉴定到8个表型变异解释率超过10%的主效QTL，7个在不同性状或环境下共同被鉴定到的遗传稳定QTL。其中，位于第1染色体的qNNGYP1在前人研究中被多次检测到，其表型解释率可达11.73%，不同环境下多个QTL（qNNGYP1和qPFPN1）在此区间内被检测到，可作为重点区段进行更进一步的研究。结合苗期低氮胁迫下转录组数据，在QTL区间内共筛选到39个差异表达基因，进行共表达网络预测后，鉴定到6个节点基因作为候选基因，qRT-PCR结果显示，在2种氮处理下，候选基因的表达趋势与转录组数据相同。其中，GRMZM2G366873参与生长素稳态的调控，可能通过生长素信号转导参与玉米低氮胁迫、干旱胁迫与硼胁迫的响应，并调控玉米穗长；GRMZM2G414192参与光合系统对低氮胁迫的响应，其蛋白含量受油菜素甾醇调控；GRMZM2G414043与玉米粒长及生物量相关；GRMZM2G040642可能参与氮的远距离信号传导。【结论】检测到36个QTL，分布于第1、4、5、7、8和9染色体上，其中，包含8个主效QTL（PVE>10%）。筛选到GRMZM2G366873、GRMZM2G414192、GRMZM2G414043、GRMZM2G040642可作为玉米氮效率候选基因。

青海省青稞主栽品种昆仑14与昆仑15的基因组序列多态性比较

徐金青, 边海燕, 陈同睿, 王蕾, 王寒冬, 尤恩, 邓超, 唐有林, 沈裕虎

中国农业科学. 2024, 57(21): 4192-4204. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.003

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【目的】昆仑14和昆仑15是目前青海省青稞的主栽品种，也是青稞育种工作中重要的骨干亲本。比较昆仑14和昆仑15的基因组序列，为青稞重要性状区间/位点追溯、系谱分析及其二者在分子设计育种方面的利用提供参考。【方法】在田间调查昆仑14和昆仑15的农艺性状和籽粒性状，并进行全基因组重测序（测序深度≥15×）。系统比较2个品种拷贝数变异（CNV）、单核苷酸多态性（SNP）和插入/缺失（InDel）等序列差异。以SNP分布规律为依据，鉴定二者之间的多态性热点区间和序列相似区间。比较分析多态性热点区间和序列相似区间的突变类型。对2个品种的特有CNV变异区间和多态性热点区间内的基因进行富集分析。【结果】除株高和穗下节长度外，二者在其他农艺性状和籽粒性状上存在较高的相似性。与大麦Morex参考基因组相比，2个品种有83 Mb共有CNV变异区间，昆仑14和昆仑15特有的CNV变异区间总长分别为37和38 Mb。昆仑14特有CNV区间内含有564个基因，显著富集在15个GO条目中。昆仑15特有CNV区间内含有519个基因，显著富集在7个GO条目中。在全基因组水平鉴定出昆仑14和昆仑15存在1 706 Mb多态性热点区间和2 411 Mb序列相似区间。多态性热点区间内含有16 768个基因，其功能主要与植物生长发育相关。多态性热点区间和序列相似区间在SNP变异类型、InDel长度分布、突变影响编码功能的比例上差别不大。多态性热点区间和序列相似区间中基因序列上的SNP与InDel变异的类型主要是错义突变，其次是同义突变。【结论】昆仑14和昆仑15的田间表型相似，全基因组水平上，二者之间存在75 Mb的CNV变异区间，差异多态性热点区间主要分布在3H、6H和7H。

高温干旱复合胁迫抑制夏玉米光系统Ⅱ性能降低籽粒产量

郭娅, 任昊, 王洪章, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏

中国农业科学. 2024, 57(21): 4205-4220. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.004

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【目的】探究高温干旱复合胁迫降低玉米光合作用的深层次原因，为缓解高温干旱复合胁迫提供理论依据。【方法】选用登海605为试验材料，设置2个温度水平，分别为正常温度对照（昼（8:00-18:00）/夜（18:00-次日8:00）为30 ℃/22 ℃）和高温处理（昼/夜温度为38 ℃/28 ℃）；2种水分条件,分别为正常供水对照（土壤含水量为田间持水量的70%-80%）和干旱处理（土壤含水量设置为田间持水量的50%-60%）。试验共4个处理，分别为对照（CK）、高温胁迫（H）、干旱胁迫（D）、高温干旱复合胁迫（HD），于开花期（VT）开始处理，分析不同胁迫处理下叶片气体交换参数、PSⅡ性能、光合关键酶活性、植株干物质积累及籽粒产量的变化。【结果】高温、干旱及复合胁迫均导致叶片叶绿素荧光参数F_K占振幅F₀-F_J的比例（W_K）、F_J占振幅F₀-F_P的比例（V_J）升高，损伤PSⅡ供体侧与受体侧，与对照相比，PSⅡ最大光化学效率（φ_P0）、捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过Q_A的其他电子受体的概率（Ψ₀）、用于电子传递的量子产额（φ_E0）、用于热耗散的量子比率（φ_D0）、用于还原PSⅠ受体侧末端电子受体的量子产额（φ_R0）、以吸收光能为基础的性能指数（PI_ABS）显著降低，抑制光能的吸收与传递；单位反应中心吸收的光能（ABS/RC）、捕获的用于还原Q_A的能量（TR₀/RC）及耗散的能量（DI₀/RC）显著增加，而用于电子传递的能量（ET₀/RC）显著降低，影响反应中心能量分配，降低PSⅡ活性反应中心数目，抑制PSⅡ性能。其中复合胁迫通过损伤供体侧和受体侧及活性反应中心加剧对PSⅡ性能的抑制。同时1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）活性降低，抑制光合碳同化。高温、干旱及复合胁迫通过降低PSⅡ性能及光合关键酶活性来降低净光合速率，与对照相比，VT+5 d净光合速率分别降低14.6%、31.4%、39.9%。光合速率降低抑制干物质积累及其向籽粒的转运，高温、干旱及复合胁迫下籽粒产量分别较对照降低80.3%、27.1%、84.0%。【结论】高温干旱复合胁迫主要通过抑制叶片PSⅡ性能来降低净光合速率，阻碍干物质积累，降低籽粒产量。复合胁迫对PSⅡ性能及籽粒产量的影响大于高温、干旱单一胁迫。

种植密度与施氮量互作对不同玉米品种产量和水分利用效率的影响

田龙兵, 沈兆崟, 赵孝天, 张放, 侯文峰, 高强, 王寅

中国农业科学. 2024, 57(21): 4221-4237. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.005

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【目的】合理增密配合适量施氮是玉米丰产增效的重要技术途径，研究氮密互作对玉米生长、生育期内耗水量及水分利用率的影响，可为玉米增密控氮条件下水资源的高效利用提供技术依据。【方法】分别于2022和2023年在吉林省设置田间试验，采用良玉99和德美亚3两个玉米品种，设置5、7、9万株/hm² 3个种植密度和0、100、200、300 kg N·hm^-24个施氮水平，研究种植密度和施氮量对不同品种玉米各生育时期植株干重、土壤含水量、耗水量、水分利用效率和籽粒产量及水分生产力的影响。【结果】种植密度显著影响玉米植株干重和籽粒产量，但品种间响应趋势不同。良玉99在种植7万株/hm²的产量较5、9万株/hm²两年平均分别显著提高11.1%和18.3%，德美亚3种植7、9万株/hm²较5万株/hm²两年平均分别显著提高10.5%和9.3%。施氮显著提高玉米植株干重和产量，且与品种、密度存在显著交互作用。与N0相比，良玉99施氮增产38.0%—60.7%，德美亚3增产24.4%—38.2%，良玉99施氮产量增幅更高。随种植密度的提高，2个品种在低施氮量与高施氮量下产量差距均呈逐渐增大趋势，且良玉的表现更为明显。种植密度和施氮量也显著影响玉米对水分的消耗和利用，且密度与品种间存在交互作用。德美亚3的生育期总耗水量随密度的增加呈持续上升趋势，而良玉99以种植7万株/hm²显著高于其他密度。不同密度条件下，2个品种的耗水量均随施氮量的增加而持续上升。受年际降雨量及分布的影响，玉米不同生育时期的水分利用效率对种植密度和施氮表现出复杂的响应趋势。良玉99在种植5、7万株/hm²的水分生产力较9万株/hm²两年平均增幅为8.6%和10.4%；德美亚3则在种植7万株/hm²的水分生产力最高，较5、9万株/hm²增加5.8%和5.3%。施氮对玉米水分生产力的影响在不同密度下存在差异，总体上低密度下施氮处理间差异较小，而中、高密度下显著增大。相比德美亚3，良玉99的水分生产力在中、高密度施氮后的增幅更高。相关分析表明，氮密互作通过影响玉米植株各生育阶段对水分的利用而显著影响产量和水分生产力。【结论】氮密互作显著影响东北雨养区玉米产量与水分利用，良玉99和德美亚3在适度增密至7万株/hm²配合200 kg N·hm^-2施氮量条件下可获得较高产量和水分生产力。

SlSnRK1.2调控番茄抗灰霉病功能分析

李杰, 梁郅林, 孙燕, 檀根甲, 怀宝玉

中国农业科学. 2024, 57(21): 4238-4247. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.006

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【背景】由灰葡萄孢（Botrytis cinerea）侵染番茄（Solanum lycopersicum）引起的灰霉病严重威胁番茄生产。植物蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶-1（sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 1，SnRK1）参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控，然而，番茄SnRK1是否参与对灰霉病抗性未见报道。【目的】以灰葡萄孢侵染番茄过程中上调表达的SlSnRK1.2为研究对象，克隆并分析其调控灰霉病抗性功能，为番茄灰霉病防治提供理论依据和基因资源。【方法】采用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR，qRT-PCR）技术，分析SlSnRK1.2在灰葡萄孢侵染番茄过程中以及在番茄不同组织中的表达模式；利用农杆菌介导的瞬时表达技术分析SlSnRK1.2的亚细胞定位情况；借助烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus，TRV）介导的基因沉默技术（virus induced gene silencing，VIGS）构建SlSnRK1.2沉默植株，初步分析SlSnRK1.2在番茄与灰葡萄孢互作过程中的作用；利用农杆菌介导的番茄遗传转化体系创制SlSnRK1.2过表达植株，进一步明确SlSnRK1.2在调控番茄对灰霉病抗性中的作用；利用TRV-VIGS技术构建SlSnRK1.2同源基因NbSnRK1.2的沉默植株，分析NbSnRK1.2在烟草与灰葡萄孢互作中的作用。【结果】以Micro-Tom为材料，利用qRT-PCR技术明确SlSnRK1.2的转录表达显著受到灰葡萄孢侵染诱导；亚细胞定位结果显示SlSnRK1.2定位于细胞质和细胞核；qRT-PCR分析表明，SlSnRK1.2在番茄的根、茎、幼嫩叶片、成熟叶片、花蕾和花中均有表达，在茎部的表达量最高；瞬时沉默SlSnRK1.2减弱番茄对灰霉病的抗性，过表达SlSnRK1.2增强番茄对灰霉病的抗性；在此基础上，瞬时沉默SlSnRK1.2的同源基因NbSnRK1.2减弱烟草对灰霉病的抗性。【结论】SlSnRK1.2正调控番茄对灰霉病的抗性，可作为番茄抗灰霉病分子育种的基因资源。

大豆根际促生菌的分离、鉴定及其耐盐促生作用

邵嘉朱, 吕雯, 廖鑫琳, 袁歆瑜, 宋振, 蒋冬花

中国农业科学. 2024, 57(21): 4248-4263. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.007

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【目的】植物根际促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）长期与植物互惠共生，可有效促进植物生长。从大豆根际土壤中筛选鉴定根际促生放线菌并研究其促生机制，以期为微生物菌剂的开发利用打下基础。【方法】采用土壤稀释涂布法、平板划线接种法收集放线菌分离株；利用溶磷、解钾、铁载体检测培养基分析分离株的促生特性；通过显微观察、生理生化试验和多基因序列分析，对目标促生菌进行种类鉴定；设置不同盐浓度（0—10%）对目标分离株进行耐盐性测定；通过盆栽试验检测其对大豆幼苗的促生能力并评估在盐胁迫条件下喷洒该分离株培养液是否可提升大豆植株的抗逆性。【结果】经筛选获得13株PGPR，其中Sg-7分离株不仅具有较强的溶磷、解钾、铁载体和吲哚乙酸（IAA）产生能力，还可有效拮抗丁香假单胞菌大豆致病变种（Pseudomonas syringae pv. glycinea，Psg）。根据形态特征、生理生化、多基因分析将大豆根际促生菌Sg-7鉴定为灰肉色链霉菌（Streptomyces griseocarneus）。灰肉色链霉菌Sg-7最高可耐受7% NaCl，盆栽试验表明该菌株培养液可有效促进大豆种子的萌发以及植株根长、茎粗、鲜重、叶面积等生长指标的提升。在150 mmol·L^-1盐胁迫下，浇灌Sg-7培养液50×稀释液可有效提升大豆叶片SOD活性，为盐胁迫处理组的1.84倍；浇灌培养液100×稀释液可提升CAT活性，为盐胁迫处理组的4.33倍；而浇灌培养液10×稀释液POD活性为盐胁迫处理组的1.10倍。Sg-7菌株培养液还可提高大豆植株根系活力，促进叶片中类胡萝卜素含量的增加以抵御逆境胁迫，分别为盐胁迫处理组的3.05和1.12倍。【结论】灰肉色链霉菌Sg-7是一株潜在的植物根际促生菌，具有广阔的开发潜力与应用价值。

《第三次全国土壤普查暂行土壤分类系统》土类检索系统构建

龙怀玉, 卢昌艾, 冀宏杰, 张认连

中国农业科学. 2024, 57(21): 4264-4275. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.008

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【目的】国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室（简称国务院三普办）2023年下发了《第三次全国土壤普查暂行分类系统（试行）》（简称《三普暂行分类》），但没有建立检索系统。为在土壤调查过程中避免发生同土异名、同名异土问题，特构建土类检索系统。【方法】依据农业重要性优先、确名先易后难、涵义先窄后宽、类型相似集中、体现土壤空间演变和发育规律等检索秩序原则，通过引用已有的诊断层/诊断特性、修改已有的诊断层/诊断特性、简洁化描述性语句、归纳特征土层等方法，从《三普暂行分类》土类划分依据中提炼各个土类的检索指标，构建土类检索系统。【结果】建立了包含《三普暂行分类》中62个土类的检索系统，检索秩序依次为：1工程土、2水稻土、3菜园土、4灌淤土、5灌漠土、6碱土、7寒原盐土、8漠境盐土、9酸性硫酸盐土、10滨海盐土、11草甸盐土、12火山灰土、13寒冻土、14紫色土、15磷质石灰土、16石质土、17粗骨土、18龟裂土、19新积土、20风沙土、21黄绵土、22红黏土、23石灰（岩）土、24白浆土、25灰化土、26棕色针叶林土、27暗棕壤、28棕壤、29黄棕壤、30黄褐土、31灰色森林土、32黑土、33灰褐土、34褐土、35燥红土、36黑钙土、37栗钙土、38栗褐土、39黑垆土、40棕钙土、41灰钙土、42灰漠土、43灰棕漠土、44棕漠土、45山地草甸土、46林灌草甸土、47砂姜黑土、48草甸土、49潮土、50沼泽土、51泥炭土、52砖红壤、53赤红壤、54红壤、55黄壤、56黑毡土、57草毡土、58寒钙土、59冷钙土、60冷棕钙土、61寒漠土、62冷漠土、63类型待定土。【结论】总体上，《三普暂行分类》的土类是可以通过剖面形态、土壤理化性质建立起检索指标的，但是高山土纲的多数土类没有完全遵循整个分类系统的分类原则，彼此之间难以从剖面形态和土壤理化性质上进行区分，需要利用分布区域、海拔等非土壤本身属性才能区分；《三普暂行分类》的土类还需要进一步完善，建议对部分土类要进行适当归并，同时增加一个“性土”土类。

基于多源数据的全国三大主粮生产风险评估研究

赵思健, 聂谦, 张峭, 陈爱莲, 李越

中国农业科学. 2024, 57(21): 4276-4289. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.009

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【目的】“一省、一作物、一费率”的粗放式定价模式带来逆选择、道德风险、经营乱象等问题，严重制约我国农业保险的健康可持续发展。费率定价离不开风险评估，开展全国三大主粮生产风险评估、制作风险地图，为实现我国主粮保险费率精准化、推进主粮保险高质量发展提供依据。【方法】围绕我国三大主粮作物（水稻、小麦、玉米），收集整理长时间序列的三大风险数据源（单产、灾情和保险数据），以单产数据为核心，结合灾情数据和保险数据，开展基于多源数据的风险评估建模，通过县级风险的低估调整和省级风险的秩相关调整，计算全国三大主粮省级和县级的纯风险损失率，采用分位数法开展全国三大主粮风险分区，制作风险地图。【结果】省级风险的秩相关调整以灾情风险结果为主，保险风险结果为次。经调整，水稻秩相关系数由0.610提升到0.766，小麦由0.547提升到0.748，玉米由0.576提升到0.760。调整后，全国三大主粮平均的风险低估系数为20%—40%，说明全国范围内利用县域单产开展风险评估的平均低估程度在2—4成，玉米低估系数要高于水稻和小麦。从省级尺度上看，黑龙江三大主粮生产风险均处于极高水平，内蒙古水稻、小麦，吉林和辽宁水稻、玉米生产风险处于极高水平，山西小麦生产风险处于极高水平；从县级尺度上看，水稻生产的极高风险（纯风险损失率>4.4%）主要集中在东北三省绝大部分种植县域、内蒙古东北部与东北三省接壤的种植县域。小麦生产的极高风险（纯风险损失率>6.3%）主要集中在内蒙古绝大部分种植县域。玉米生产的极高风险（纯风险损失率>6.9%）主要集中在内蒙古与东北三省、山西和陕西接壤的种植县域，辽宁、安徽、江西的大部分种植县域。从全国833个产粮大县上看，玉米极高和高风险县域数量占比最高（28.1%），水稻次之（25.1%），小麦最低（17.2%），说明玉米整体风险水平较高，小麦最低。【结论】研究揭示了我国三大主粮作物生产风险大小与空间差异。从全国平均水平上看，玉米风险最大（平均纯风险损失率为5.0%）、小麦次之（3.1%）、水稻最小（2.6%）；从空间差异上看，东北和中南地区水稻风险较高，华北和华东地区小麦风险较高，华北、东北和华东地区玉米风险较高。水稻、小麦和玉米其他级别风险的空间差异特征也不一致。

双碳目标下中国农食系统温室气体排放结构、发展趋势及国际比较

牛坤玉, 葛若昊, 陈美安, 金书秦, 刘静

中国农业科学. 2024, 57(21): 4290-4307. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.010

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【目的】从全产业链的视角，开展农食系统温室气体排放特征、结构和趋势分析，助力我国低碳战略的有效推进。【方法】基于联合国粮农组织最新的统计数据，利用统计分析法、比较分析法以及情景分析法，分析1990—2020年中国与美国、西欧、印度、巴西等主要经济体以及全球水平的农食系统温室气体排放的趋势特征和结构特征，并分情景（基准情形，温控目标2 ℃情形，温控目标1.5 ℃情形）、分环节对中国2050年农食系统温室气体排放量做出预测，在此基础上提出减排的重点领域和实现路径。【结果】中国是上述主要经济体中人均农食系统温室气体排放唯一增长显著的经济体，但人均排放水平远低于发达经济体。预计未来随着工业化进程的完成、能源行业低碳化的推进以及农业生产环节减排难度的增加，中国农食系统温室气体排放在全社会总排放中的占比将呈先下降后上升的趋势。其中，食品消费环节是中国农食系统温室气体排放增长最快的环节，农业生产环节的排放比重虽然在下降，但仍然是农食系统温室气体排放占比最大的环节。不同于其他主要经济体肠道发酵排放占比明显偏高的特征，中国的农业生产温室气体排放呈现肠道发酵、水稻种植、化肥施用以及能源利用“四分天下”的局面。【结论】未来减排的着力点应放在制定综合性农食系统碳中和战略、能源结构的低碳化、促进食物消费结构转变以及推进市场化减排等方面。

白菜型油菜硫苷含量与组分分析

马雨禾, 蒲媛媛, 王晋雄, 武军艳, 杨刚, 赵彩霞, 马骊, 刘丽君, 王旺田, 缪纯庆, 关周博, 范婷婷, 王兴荣, 马蕊, 廉荫涛, 孙万仓

中国农业科学. 2024, 57(21): 4308-4327. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.011

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【目的】我国是白菜型油菜起源地之一，分析评价其品质对开发利用白菜型油菜资源具有重要意义。【方法】本研究以菜籽为研究对象，经研磨提取和离子交换柱处理后，得到硫苷提取液，采用高效液相色谱（HPLC）法，对323份白菜型油菜的硫苷含量及组分进行测定分析。【结果】参试材料的硫苷总含量为26.19—238.21 µmol·g^-1，均值为137.22 µmol·g^-1。共检测到9种硫苷组分，其中包含了5种脂肪族硫苷，分别为2-羟基-3-丁烯基硫苷、4-甲亚砜丁基硫苷、2-羟基-4-戊烯基硫苷、3-丁烯基硫苷和4-戊烯基硫苷；3种吲哚族硫苷，包括4-羟基-3-吲哚甲基硫苷、3-吲哚甲基硫苷和4-甲氧基-3-吲哚甲基硫苷；检测到1种芳香族硫苷，为苯乙基硫苷。白菜型油菜硫苷以脂肪族硫苷为主，3-丁烯基硫苷为主要成分，平均含量122.68 µmol·g^-1，占脂肪族硫苷含量的93.71%，占总硫苷含量的89.40%。比较不同生态区材料的总硫苷含量发现：长江流域>黄淮区>西藏>甘肃，其中，甘肃材料的4-羟基-3-吲哚甲基硫苷和3-吲哚甲基硫苷含量较其他3个生态区高，但3-丁烯基硫苷含量为4个生态区最低。吲哚族硫苷含量因材料感温性的差异而变化较大，强冬性（11.50 µmol·g^-1）>冬性（7.60 µmol·g^-1）>半冬性（6.77 µmol·g^-1）>春性（3.87 µmol·g^-1）。2-羟基-3-丁烯基硫苷与吲哚族硫苷的含量也因种质不同而有较大变化，筛选到6份高吲哚族硫苷种质（含量为5.86—13.81 µmol·g^-1），3份2-羟基-3-丁烯基硫苷种质（含量为50.14—68.38 µmol·g^-1）。【结论】白菜型油菜的硫苷成分主要是脂肪族硫苷，其中3-丁烯基硫苷为脂肪族硫苷主要组分。同时，硫苷组分的含量也因种质的基因型不同有较大变化，如超高硫苷、高吲哚硫苷及高2-羟基-3-丁烯基硫苷特殊材料等。

基于电子鼻评价中国李种质资源果实气味

赵海娟, 张玉萍, 张玉君, 刘宁, 徐铭, 刘家成, 王碧君, 刘威生, 刘硕

中国农业科学. 2024, 57(21): 4328-4341. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.012

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【背景】李是全球分布和栽培最广泛的果树之一，中国李（Prunus salicina L.）起源于中国，美丽、芳香、多汁且营养丰富，具有十分突出的遗传异质性和果实性状多样性。近年来，人们对李果实气味的感官品质要求不断提高，育种者也越来越重视鉴定和筛选具有特殊气味的种质。果实气味的常规检测方法存在预处理过程复杂、测试成本高、操作技术要求高等问题。此外，这些方法缺乏快速响应和高检测速度的优势，也难以实现无损检测，从而无法准确模拟消费者的嗅觉感受。【目的】利用电子鼻技术对中国李种质资源的气味构成开展多样性评价，为我国李育种研究和生产实践提供重要的材料和数据支撑。【方法】通过电子鼻技术，利用10个气味传感器对94份中国李种质资源的果实不同气味进行鉴定，并根据K-means聚类结果进行分组评价。【结果】整体上不同气味通道之间存在明显的差异。其中，W1W的气味响应值最大，而W1C的气味响应值最小。此外，针对不同气味通道的方差分析发现，W1W的气味响应值离散程度最高，W5S次之，W1C、W3C、W5C和W3S的离散程度则较低且分布相对集中。94份中国李果实的气味数据通过K-means聚类分析被划分为6个组，每个分组代表了具有特定气味特征的李果实。分组1为富含芳香烷烃成分的李种质，分组2为富含乙醇类和氮氧化物类成分的李种质，分组3为缺乏氢气类成分的李种质，分组4是含有中等量氢气类和芳香烷烃类成分的李种质，分组5为芳香烷烃类成分较低的李种质，而分组6则是硫化氢类成分含量较高的李种质。这些分组为中国李果实的气味成分和感官品质进一步研究提供了重要线索。各分组间不同气味的最大响应值、最小响应值、中位数存在显著差异。进一步的相关性分析发现，部分气味间存在着显著的正相关或负相关关系。采用主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）、均匀流形近似和投影（UMAP）3种方法对气味数据进行降维和可视化分析，结果显示这些方法可以不同程度地区分供试李种质并对应其聚类分组结果，在特征提取和数据可视化方面具有不同程度的优势和劣势。根据特定气味物质敏感性的研究，筛选出了一批气味性状突出的李资源，包括‘五香李’‘早熟李’‘李水红’‘龙南李’和‘香蕉李（复县）’。【结论】本研究利用电子鼻技术对中国李种质资源的气味构成和分布进行了分析，揭示了果实气味中W1W、W1S和W5S的响应值较高，这些通道主要对硫化氢类、甲烷类和氮氧化物类挥发性物质敏感。6组中国李具有不同的气味特征，分组6与其他组之间的平均值差异显著，表明分组6在这些响应值方面具有独特的特征。

干红葡萄酒涩感质量的多维表征及其效果分析

谭方岱, 何英霞, 刘葭玥, 李爱华, 陶永胜

中国农业科学. 2024, 57(21): 4342-4355. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.013

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【目的】综合考虑涩感的时间依赖性、口腔感觉的亚品质属性以及品评员即时面部表情，设计干红葡萄酒涩感分析方法，为涩感质量的多维表征提供方法学支撑。【方法】干红葡萄酒的涩感时间依赖性采用时间强度法表征涩感的最大强度（Imax）、感知速率（Vi）、消解速率（Vd）、整体响应强度（AUC）和感知持续时间（Ttot）；涩感的干燥、粗糙和褶皱等亚品质通过选择合适项分析法（CATA）和动态主导型感官属性法（TDS）表达；饮用愉悦度试验基于面部表情分析技术表征。以甘肃、宁夏和新疆产区27款‘赤霞珠’干红葡萄酒样品为试材,表征涩感的强度、亚品质特征以及感知愉悦度差异。【结果】3个产区酒样的涩感差异主要体现在涩感Imax、Vd以及AUC上，相比甘肃和新疆，宁夏酒样的涩感Imax、AUC和Vd最大。干燥、麻木、粗糙、褶皱、生青和颗粒6种亚品质的选择频率超过50%，是供试酒样涩感的主要属性。涩感多元指标的相关性分析得出，3个产区的干红葡萄酒涩感亚品质差异主要体现在粗糙、褶皱和干燥感上。干红葡萄酒涩感过高的Vi、Vd，过高的粗糙和麻木感会降低品评员的积极情绪，而颗粒感通常会导致高兴和惊讶的表情出现。供试酒样涩感多元数据的主成分分析得出，本研究设计的涩感多维表征技术方法具有较强的酒样涩感区分能力。宁夏酒样有较高的Imax、AUC、Vi和Vd，粗糙、褶皱、干燥和麻木感更明显；新疆酒样的颗粒感较强，Imax、AUC、生青和麻木感较弱，饮用的舒适度较好；甘肃酒样拥有最强的生青感和最弱的粗糙优势率。【结论】本研究设计的干红葡萄酒多维表征方法能够具象、细致地表征产品涩感的多样性，较为科学地评价涩感的差异，具有应用推广价值。

基于一步法全基因组关联分析解析蛋黄比率遗传结构

郭军, 曲亮, 邵丹, 马猛, 窦套存, 卢建, 胡玉萍, 王星果, 王强, 李永峰, 郭伟, 童海兵

中国农业科学. 2024, 57(21): 4356-4366. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.014

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【目的】利用全基因组关联分析（genome-wide association study, GWAS）解析60周龄蛋鸡蛋黄比率遗传结构，旨在挖掘地方鸡种优异基因资源，进而为培育适应市场需求的特色蛋鸡品种奠定基础。【方法】数据采集自江苏省家禽科学研究所蛋鸡资源群体。依据F₂设计构建试验群体，分别以东乡绿壳蛋鸡、白来航鸡为亲本，经正反交获得F₁、F₂代。表型数据组包括开产日龄、胫长、体重、蛋重、哈氏单位以及蛋黄比率。收集F₂代产蛋鸡血液样本，以600K基因芯片对1 534只试验鸡进行基因型分型。对SNPs数据进行质量控制、基因型数据填充。表型数据经去除离群值等清洗步骤后，以单因素方差分析检验影响性状表型值的因素，确定列入固定效应的因子。以系谱数据构建遗传关系矩阵，以多性状动物模型分析资源群体方差组分及遗传参数；作为对比，以系谱数据加基因型分型数据构建杂交遗传关系矩阵，用单性状动物模型计算遗传力，用双性状动物模型计算遗传相关系数。利用BLUPF90软件获得SNP效应值，以postGSf90获得SNP对应的P值以及权重，从而获得蛋黄比率关联的基因组显著水平SNP。针对蛋黄比率性状，计算染色体遗传力和单倍型片段长度。【结果】东乡绿壳蛋鸡蛋黄比率高于白来航鸡蛋黄比率，品种-批次效应对表型值影响显著，将其列入统计模型固定效应。应用杂交遗传关系矩阵分析，蛋黄比率、蛋重遗传力分别为0.348±0.041、0.500±0.038，蛋黄比率与蛋重、哈氏单位遗传相关系数分别为-0.463±0.075、-0.165±0.111；应用系谱遗传关系矩阵分析，蛋黄比率、蛋重遗传力分别为0.387±0.052、0.465±0.052，蛋黄比率与蛋重、哈氏单位遗传相关系数分别为-0.405±0.091、-0.166±0.121。蛋黄比率关联分析的膨胀系数为1.007，表明蛋鸡资源群体未检测到层化结构。鸡22号染色体存在与蛋黄比率显著关联的遗传座位，在显著性SNP之下有8个支持位点超过基因组潜在水平线。显著性以及潜在水平SNP可解释2.18%的表型方差，单倍型片段长度达到71 kb。此外，鸡2号染色体也检测到基因组潜在水平SNP。染色体遗传力分析表明，蛋黄比率受微效多基因控制，染色体遗传力与该染色体容纳的基因数呈正比例。【结论】应用加权一步法GWAS解析了蛋黄比率遗传结构，筛选得到ADAM9基因与60周龄蛋黄比率密切相关；相比于系谱遗传关系矩阵，杂交遗传关系矩阵减少孟德尔抽样误差，获得的遗传参数更准确。

高效除氨菌的筛选及条件优化研究

董晴, 宋连杰, 张洪伟, 苏东遥, 张澳, 张璐, 张会文, 李伯森, 高玉红, 孙新胜

中国农业科学. 2024, 57(21): 4367-4375. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.015

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【目的】当前,养殖业的臭气污染已成为行业的痛点和难点，氨气（NH₃）作为臭气污染贡献率高的重要有害气体，其减排已成为亟待解决的首要问题。通过筛选高效除氨菌株并对其进行条件优化，为除臭菌剂的研发提供优良菌种。【方法】选择养殖场排污口沉积的粪污作为菌株分离来源，采用NH₃富集培养基进行富集、分离和纯化，并采用NH₃降解培养基对已纯化菌株进行降解能力测定，筛出高效降解菌株，再通过形态学（菌落形态和革兰氏染色）和16S rRNA测序对高效菌株进行鉴定，然后进一步研究不同pH（5.0、6.0、7.0、8.0和9.0）、碳源（葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖和木糖）、盐度（0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%）和接种量（1.0%、5.0%、10%、15%和20%）对高效除氨菌株生物量的影响，确定其最优生长条件。【结果】（1）通过富集培养共分离出12株疑似NH₃降解菌株（命名C1-C12），其中菌株C5具有较高的NH₃降解能力，该菌株的对数生长期为2—20 h，降解率随菌体生长而增加，培养24 h时降解率达60.70%，48 h高达75.49%，显著高于同时期的其他11株菌（P<0.05）。通过形态学和16S rRNA鉴定，菌株C5呈粗短杆状，两端钝圆，无夹膜，革兰氏染色阴性，结合基因测序结果和系统发育树，确定该菌株为肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）。（2）不同pH、碳源、盐度和接种量对菌株C5培养48 h的菌液浓度产生不同的影响。初始pH为7.0时，菌液浓度高于pH5.0、pH6.0和pH9.0，差异达显著水平（P<0.05）；相比其他碳源，葡萄糖作为碳源的条件下，培养8—48 h的菌液浓度最高；不同盐度和接种量条件下，菌液浓度组间均表现出显著性差异（P<0.01），1.5%盐度的菌液浓度最高，培养40 h时，菌液浓度达峰值，另外，该菌接种量为1.0%时，菌株生长最快，菌液浓度最高。可见，菌株C5生长的适宜条件：pH 7.0、碳源葡萄糖、盐度1.5%和接种量1.0%，此条件下菌株生长最快，生物量最大。【结论】粪污中分离的肺炎克雷伯氏菌（菌株C5）具有高效除NH₃能力，在粪污处理领域具有潜在的利用价值。

利用酵母双杂交系统筛选花生AhSAP1的互作蛋白

朱艳婷, 党浩, 牛思杰, 林婧怡, 杨华, 杨强, 张冲, 蔡铁城, 庄伟建, 陈华

中国农业科学. 2024, 57(21): 4376-4390. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.016

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【目的】种子大小直接影响花生的产量。前期通过QTL定位获得调控花生种仁大小的关键转录因子AhSAP1，构建花生胚酵母双杂交cDNA文库，并以AhSAP1为诱饵进行酵母双杂交筛选互作蛋白，分析候选互作蛋白基因的时空表达特征，为深入研究AhSAP1调控花生种仁发育的分子机制奠定基础。【方法】用SMART（switching mechanism at 5′ end of the RNA transcript）法构建花生胚大肠杆菌cDNA文库并进行鉴定；构建诱饵载体pGBKT7-AhSAP1，并鉴定其对酵母细胞的毒性以及自激活性。将花生胚cDNA文库质粒与诱饵质粒pGBKT7-AhSAP1共转Y2H Gold酵母菌株，筛选长势较好且呈蓝色的阳性菌落，测序比对，获得候选互作蛋白基因序列，预测生物学功能。利用RNA-seq明确候选互作蛋白基因在花生不同组织器官、受外源植物激素诱导及低钙胁迫诱导下的表达特征。根据功能注释结果，选取可能参与植物种子发育的候选因子，扩增其CDS全长序列，构建到靶标载体pGADT7后，分别与pGBKT7-AhSAP1共转化酵母细胞进行点对点酵母双杂交互作验证。【结果】花生胚大肠杆菌次级cDNA文库滴度为1.05×10⁸ cfu/mL，重组率为98%，平均插入片段大小约1 000 bp，文库质量较高；成功构建酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-AhSAP1，在酵母细胞中没有自激活性且对酵母菌没有毒性；筛选得到68个酵母阳性克隆，经序列相似性比对，去除重复，共获得60个候选互作蛋白，主要参与能量产生与代谢、翻译、核糖体结构和生物发育、转录、信号转导机制、翻译后修饰、无机离子运输和代谢、染色质结构等。选取12个候选互作蛋白与AhSAP1进行一对一酵母双杂交验证，有8个候选互作蛋白与AhSAP1发生互作。【结论】成功构建了花生胚发育不同时期的混合cDNA文库，筛选出60个与AhSAP1互作的候选互作蛋白，主要涉及能量产生与代谢、翻译、核糖体结构和生物发生、转录、信号转导机制、翻译后修饰、无机离子运输和代谢、染色质结构等，这些候选互作蛋白基因在花生根、茎、叶、花序、果针、果皮、种皮及胚中均有表达，明确了8个候选互作蛋白与AhSAP1的互作关系。

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