中国农业科学

2024年第57卷第24期中英文目录

中国农业科学. 2024, 57(24): 0.

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高温胁迫下芝麻全基因组甲基化差异及关联基因表达分析

苏小雨, 谭政委, 李春明, 李磊, 鲁丹丹, 余永亮, 董薇, 安素妨, 杨青, 孙瑶, 许兰杰, 杨红旗, 梁慧珍

中国农业科学. 2024, 57(24): 4825-4838. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.001

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【目的】探究高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系，以深入理解DNA甲基化在芝麻响应高温胁迫中的调控机制，为芝麻耐热性育种提供理论依据。【方法】选取郑太芝3号（耐热型）和山东白芝麻（敏感型）2个芝麻品种作为试验材料，在高温（41 ℃）和对照（30 ℃）条件下培养10 d。采用纳米孔测序技术（nanopore sequencing）对2种芝麻品种的基因组DNA进行甲基化测序，并通过转录组测序分析关联基因的表达变化。使用Minimap 2软件进行参考基因组序列比对，Tombo软件检测5mC、CpG和6mA甲基化位点，并基于基因组分割方法检测差异甲基化区域（DMRs）。最后，对DMRs关联的差异表达基因（DMR-DEGs）进行GO、COG和KEGG功能注释及通路分析。【结果】在高温胁迫下，郑太芝3号和山东白芝麻的全基因组DNA甲基化模式发生显著变化。郑太芝3号的m6A和胞嘧啶甲基化（mC）含量均有所增加，而山东白芝麻则呈现下降趋势。全基因组范围内共鉴定出621个（郑太芝3号）和374个（山东白芝麻）DMRs，主要分布在启动子和基因间区域。进一步分析发现，这些DMRs与113个（郑太芝3号）和56个（山东白芝麻）差异表达基因（DMR-DEGs）显著相关，且去甲基化的DMRs与基因表达上调密切相关。功能注释结果显示，这些DMR-DEGs主要参与碳水化合物运输和代谢、翻译后修饰、蛋白质转换、信号转导和次生代谢产物生物合成等生物学过程。【结论】揭示了高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系。耐热型芝麻郑太芝3号在高温胁迫下通过增加DNA甲基化水平来调控相关基因的表达，而敏感型芝麻山东白芝麻则表现出甲基化水平下降的趋势。特别是CpG位点的甲基化动态变化在调控芝麻高温胁迫响应中起重要作用。

紫花苜蓿MsCEP基因家族的鉴定及其调控根系生长发育功能的分析

曾祥翠, 杨永念, 李如月, 蒋学乾, 蒋旭, 徐嫣然, 刘忠宽, 龙瑞才, 康俊梅, 杨青川, 李明娜

中国农业科学. 2024, 57(24): 4839-4853. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.002

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【目的】碳末端编码肽CEP（C-terminal encoded peptides）为一种能够编码由根系分泌的激素类多肽基因，是调控植物根系生长发育的关键基因。鉴定紫花苜蓿MsCEP基因家族成员，分析其基本特征、不同组织中表达差异，以及对根系生长的作用，为后续解析紫花苜蓿MsCEP基因在根系生长发育中的功能提供分子理论依据。【方法】根据紫花苜蓿新疆大叶基因组信息，以蒺藜苜蓿MtCEP家族蛋白为参考序列，使用TBtools中的本地BLAST及特征结构域筛选鉴定出紫花苜蓿MsCEP基因家族成员。利用生物信息学方法分别分析苜蓿MsCEP的基因基本特征、蛋白基本特征、系统进化关系等。利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析检测紫花苜蓿MsCEP基因家族成员在不同组织中的表达模式。利用外施试验探究成熟MsCEP肽在根系生长发育中的功能。【结果】在紫花苜蓿新疆大叶基因组中鉴定出35个MsCEP家族成员，分布于18条染色体上，不含有内含子，均具有1个N端信号肽，1个或2个CEP家族保守结构域。MsCEP蛋白氨基酸长度为59—150，分子量为6.7—16.2 kDa，等电点为5.80—10.41，不稳定系数为30.63—89.93，脂肪系数为54.41—134.88，平均疏水指数为-1.110—0.377。亚细胞定位预测显示，MsCEP蛋白主要定位于细胞核、细胞质膜、叶绿体、高尔基体中。系统进化关系分析发现，该家族成员与拟南芥、蒺藜苜蓿的不同成员相互嵌合形成3个分支，其中，最大分支为48个CEP成员。共线性分析发现，紫花苜蓿MsCEP基因与拟南芥和蒺藜苜蓿都存在共线性关系。组织表达分析发现，MsCEP家族成员具有明显的组织特异性，在根中的表达量相对较高，在叶片中的表达量相对较低，甚至不表达，其中有22个在根中的表达量高于其他组织。外施合成的成熟MsCEP2多肽会抑制拟南芥的主根和侧根生长，减少侧根数，降低侧根密度。【结论】在紫花苜蓿新疆大叶中共鉴定出35个MsCEP基因，成员之间具有较高的保守性，MsCEP基因主要在根系中表达，外施合成的成熟MsCEP多肽可调控根系生长，表明MsCEP多肽在紫花苜蓿根系生长发育中发挥重要作用。

我国直播稻栽培技术应用现状与发展建议

廖萍, 翁文安, 高辉, 张洪程

中国农业科学. 2024, 57(24): 4854-4870. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.003

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随着水稻栽培技术的持续优化，近十年我国稻谷产量均保持在2.1亿t左右的高位。直播稻作为一种高效、轻简的栽培技术，受到了广大种植户的青睐。但实际生产中，直播稻较移栽稻在我国的应用仍存在一些争议。为此，本文采用荟萃分析（meta-analysis）方法量化了直播稻和移栽稻对产量、经济效益、稻米品质、倒伏性状及温室气体排放的影响差异。总体来讲，与移栽稻相比，直播稻产量显著下降了6.3%，主要原因是群体总颖花量（-3.8%）和结实率（-1.8%）显著降低。我国不同种植制度下直播稻的产量均显著下降，其中单季稻（-10.9%）和双季晚稻（-13.1%）产量下降的幅度显著高于中稻（-4.8%）和双季早稻（-4.4%）；吉林、辽宁、新疆、宁夏、山东、江苏和浙江直播稻产量的降幅达10%—20%，黑龙江和江西直播稻产量的降幅为5%—10%，其他省份直播稻产量较移栽稻差异不显著。从经济效应来看，种植直播稻能获得与移栽稻相当的净收益（P>0.05）。直播稻显著降低了精米率（-3.1%）和胶稠度（-3.5%），改善了外观品质（垩白粒率和垩白度分别下降了25.3%和22.5%），对营养品质和食味值的影响均不显著。直播稻显著提高了茎秆基部第1节间（+12.4%）和第3节间（+10.3%）的倒伏指数，对第2节间倒伏指数的影响不显著，这表明种植直播稻会增加倒伏的风险。从温室气体排放来看，与移栽稻田相比，直播稻田甲烷排放（-42.8%）、全球增温潜势（-36.2%）和温室气体排放强度（-41.1%）均显著下降，但提高了氧化亚氮排放（+29.1%）。此外，笔者在氮素利用与损失、水分利用效率、能量利用效率和草害发生对直播稻和移栽稻的响应进行了简要综述和比较分析。最后，分别在品种筛选、栽培技术优化、种植区域布局和政策服务方面提出了未来直播稻发展的建议，以期为我国直播稻栽培技术创新与区域化应用提供数据支撑和科学依据。

纳米硅生物矿化沉积赋予水稻根边缘细胞及根尖耐铝性的生理机制

冯英明, 农伟, 陈醒韵, 韩宏祥, 郑雨欣, 田晓, 唐娇, 郭依唯, 黄朝政, 李学文, 石磊, 喻敏

中国农业科学. 2024, 57(24): 4871-4883. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.004

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【目的】探讨硅对植物铝毒害缓解的生理机制，研究在水稻根边缘细胞和根尖上构筑的纳米硅生物矿化结构对铝胁迫的影响，为南方地区酸性土壤矿化缓解植物铝毒提供理论和实践指导。【方法】以水稻品种日本晴（Oryza.Sativa L.）为试验材料，以水稻的根尖和根边缘细胞为研究对象，在100 μmol·L^-1铝胁迫处理下，以聚乙烯亚胺诱导纳米二氧化硅在根尖和根边缘细胞表面形成生物矿化结构。试验共有不加硅不加铝（-Si-Al）、不加硅加铝（-Si+Al）、加硅不加铝（+Si-Al）和加硅加铝（+Si+Al）4个处理，研究根边缘细胞在铝胁迫下的细胞存活率、活性氧水平以及活性铝定位，以及根尖在铝胁迫下的相对伸长率、活性氧水平、胼胝质含量以及活性铝定位。【结果】在铝胁迫条件下，通过比较聚乙烯亚胺诱导纳米硅在水稻根边缘细胞细胞壁上沉积与未诱导纳米硅矿化沉积，台盼蓝染色显示根边缘细胞较好的活性状态，其细胞的存活率提高21.04%，活性氧水平降低87.65%，活性铝Morin染色后相对荧光值增加77.09%，有效提高细胞存活率，降低活性氧的产生，从而保护了根边缘细胞并减缓细胞程序性死亡；通过比较聚乙烯亚胺诱导纳米硅在水稻根尖沉积与未诱导纳米硅矿化沉积，水稻根尖相对生长率提高26.95%，活性氧水平降低27.73%，胼胝质含量提高了55.29%，活性铝Morin染色后相对荧光值增加55.45%，苏木精染色也显示根尖的分生区和过渡区沉积更多的铝，这表明铝胁迫下在水稻根尖诱导纳米硅矿化沉积后，能吸附更多铝离子沉积在根尖的表面，阻止铝离子进入根尖内保护植物根尖，进而缓解铝对根尖的毒害作用。【结论】聚乙烯亚胺诱导纳米硅在细胞壁上的沉积赋予水稻根边缘细胞和根尖耐铝性，并减少水稻铝积累，进而保障了食品安全和人类健康。

基于TMT蛋白质组学技术分析蝗虫微孢子虫感染飞蝗后的差异蛋白

张慧慧, 康晗晔, 刘惠, 张金锐, 霍帆, 郭玮琦, 叶小芳, 季荣, 扈鸿霞

中国农业科学. 2024, 57(24): 4884-4893. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.005

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【目的】通过串联质谱标签（tandem mass tag，TMT）技术测定飞蝗（Locusta migratoria）感染蝗虫微孢子虫（Paranosema locustae）前后蛋白质组变化，筛选差异表达的免疫和代谢相关蛋白，探索蝗虫微孢子虫的致病机制，为今后更好地利用蝗虫微孢子虫治蝗提供科学依据。【方法】采用实验室孵化获得的健康蝗蝻，接种5 µL 1×10⁶孢子/mL蝗虫微孢子虫。未感染的蝗蝻作为对照组与感染组置于相同条件饲养。取飞蝗血淋巴作为样本，利用TMT技术对感染组和对照组的飞蝗血淋巴进行定量蛋白质组学分析，鉴定差异蛋白。通过Gene Ontology（GO）方法，对差异蛋白的生物过程、分子功能和细胞组成进行分析。通过Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）pathway网站对差异蛋白代谢通路进行注释。【结果】感染组和对照组之间共有128个蛋白的丰度存在显著差异。与对照组相比，66个蛋白在感染组上调，62个蛋白在感染组下调。GO分析结果显示，差异蛋白主要参与代谢过程等，且主要分布于细胞。KEGG分析结果显示，有16种蛋白在5条通路上显著富集。在免疫相关蛋白中，6个谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）、1个超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、4个热休克蛋白（heat shock protein，HSP）及2个过氧化物酶（peroxide dismutase，POD）发生了明显含量变化。在代谢相关蛋白中，6个糖代谢相关蛋白、2个氨基酸代谢相关蛋白和1个脂代谢相关蛋白的水平发生改变。【结论】飞蝗感染微孢子虫前后蛋白质组差异显著。筛选出具有不同功能的多个差异表达蛋白，主要分布于细胞。筛选出免疫相关的谷胱甘肽S-转移酶、热休克蛋白、超氧化物歧化酶和过氧化物酶等蛋白显著上调，表明免疫和刺激应答相关蛋白质在蝗虫宿主体内的免疫防御中发挥了重要作用。代谢相关蛋白的显著性提高暗示蝗虫微孢子虫感染促进宿主代谢，为其增殖提供能量。

柑橘大实蝇BminMinusOBP1和BminPlusOBP1的克隆、原核表达及其配体结合特性

汪志雄, 许冬, 田晓丽, 万鹏, 夏根, 宋旭荣, 王福莲, 桂连友, 张国辉

中国农业科学. 2024, 57(24): 4894-4906. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.006

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【目的】分析柑橘大实蝇Minus-C OBP（BminMinusOBP1）和Plus-C OBP（BminPlusOBP1）的分子特征及其异源表达蛋白的配体结合特性，为揭示非Classic OBP在柑橘大实蝇嗅觉识别中的作用提供参考。【方法】基于实验室前期构建的柑橘大实蝇转录组数据，分析、鉴定和克隆BminMinusOBP1和BminPlusOBP1；利用生物信息学软件和RT-qPCR技术分别对BminMinusOBP1和BminPlusOBP1的序列特征和组织表达模式进行分析；构建重组表达载体pET32a/BminMinusOBP1和pET32a/BminPlusOBP1，将重组表达载体转入原核细胞BL21（DE3）中进行异源表达；以1-NPN为荧光探针通过竞争结合实验检测细菌表达的BminMinusOBP1和BminPlusOBP1蛋白对12种寄主植物挥发物组分的结合能力。【结果】序列分析表明，BminMinusOBP1开放阅读框全长426 bp，编码141个氨基酸残基，在其氨基端有一段16个氨基酸残基组成的信号肽。其成熟蛋白预测分子量为14.39 kDa，等电点为4.86。序列中存在Minus-C OBP典型特征，即4个保守半胱氨酸残基。BminPlusOBP1开放阅读框为765 bp，编码254个氨基酸残基，其氨基端的18个氨基酸残基为信号肽序列。其成熟蛋白预测分子量为27.29 kDa，等电点为5.75。序列中包含Plus-C OBP特有的保守半胱氨酸残基和脯氨酸残基。组织表达模式结果显示，BminMinusOBP1和BminPlusOBP1在主要嗅觉器官触角中的表达量并不高，而在去除触角的头部组织中表达量较高。荧光竞争结合实验显示，BminMinusOBP1和BminPlusOBP1均表现出较宽的配体结合谱。BminMinusOBP1可以结合供试12种气味中的8种，分别为丁香酚甲醚、芳樟醇、乙偶姻、α-蒎烯、水杨酸甲酯、苯甲醛、1-辛醇和柠檬醛，K_i值介于9.02—22.13 µmol·L^-1；BminPlusOBP1可结合供试的全部12种气味配体，K_i值介于7.40—16.74 µmol·L^-1。【结论】BminMinusOBP1对芳樟醇、乙偶姻、柠檬醛等7种寄主植物挥发物组分表现出中、高强度的亲和力；BminPlusOBP1对丁香酚甲醚、覆盆子酮、苯乙酸甲酯等12种寄主植物挥发物组分表现出中、高强度的亲和力。这些信息可为全面了解柑橘大实蝇气味结合蛋白家族各成员的功能特征提供重要参考。

长期施肥对红壤双季稻系统氮素盈亏和土壤碱解氮的影响

胡丹丹, 宋惠洁, 段英华, 吴艳, 胡志华, 徐小林, 张文菊, 何小林, 柳开楼, 苏鹏, 黄群招

中国农业科学. 2024, 57(24): 4907-4918. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.007

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【目的】分析不同氮肥管理条件下水稻的产量、氮肥吸收利用率以及氮素表观平衡与土壤碱解氮的量化关系，更全面地了解长期施肥对土壤肥力的影响，为红壤稻田高效生产和科学氮素管理提供理论指导。【方法】依托红壤双季稻长期施肥定位试验（始于1981年，位于江西省进贤县），选取不施肥（CK）、施氮磷化肥（NP）、施氮钾化肥（NK）、施氮磷钾化肥（NPK）、施氮磷钾化肥和有机肥（NPKM）等5个处理，调查分析每季水稻的籽粒和秸秆产量、氮素吸收量，晚稻后分析耕层土壤碱解氮含量，并以10年为一个阶段，计算并分析水稻氮素吸收量、氮肥利用率、氮素表观平衡以及耕层土壤碱解氮的变化。【结果】在试验40年间（1981—2020年），NPKM处理的水稻产量及氮素吸收量均为最高，较CK分别增加65.9%—108.4%和85.1%—132.5%，较化肥处理（NPK、NK和NP）分别增加19.3%—92.1%和19.4%—99.8%，均差异显著。随试验年限的增加，化肥处理的氮肥利用率逐渐降低，NPKM处理在前30年（1981—2010年）也呈降低趋势，但降低速率较化肥处理小，在近10年（2011—2020年）则有所升高，且由前10年（1981—1990年）所有处理中最低，到近10年升为最高，较化肥处理增加25.3%—271.2%。氮素盈余量在试验40年间最高均为NPKM处理，较化肥处理增幅为137.1%—577.2%，但在后30年（1991—2020年）间，其氮素盈余量随着试验年限的增加呈逐渐降低趋势。试验40年间土壤碱解氮含量最高的均为NPKM处理，较CK增加7.1%—24.4%，但前10年差异不显著，较化肥处理增加11.0%—35.2%，而化肥处理与CK则始终无显著差异。相关性分析显示，在后20年（2001—2020年）间，氮素盈余量与土壤碱解氮含量显著正相关。【结论】在红壤双季稻系统，随施肥年限的增加，有机无机肥配施对水稻产量、氮素吸收量、氮肥吸收利用率和土壤碱解氮含量的提升效果最佳，同时，长期施肥导致的氮素盈余量增加也进一步提升了耕层土壤碱解氮含量，且随施肥年限的增加，氮素盈余量对土壤碱解氮的贡献能力逐渐增强。

锡林郭勒盟典型草原区草地开垦及退耕造林对土壤粒径分布和养分的影响

罗玉红, 黄予姝, 珠娜, 李乐, 程延彬, 刘嘉慧, 张敬敏, 包雨凡, 徐诺, 闫玉春

中国农业科学. 2024, 57(24): 4919-4932. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.008

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【目的】深入探讨锡林郭勒盟典型草原区天然草地在历经60年农业耕作后其土壤质地和养分的动态变化，以及评估实施退耕造林18年是否能有效消减长期开垦耕作对土壤粒径分布及养分造成的负面影响，旨在加深对该地区生态恢复进程中土壤质量演变规律的认识，为科学评估生态恢复措施的实际效果提供科学依据。【方法】选取研究区60 km²范围内的5个样点作为重复，调查4种土地利用类型，即天然草地（GL）、农田（CL）以及种植灌木柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii），行距分别为2 m（AL-2）和5 m（AL-5）的退耕造林地，0—30 cm土层中的粒径分布、容重和养分特征。【结果】（1）各用地类型土壤颗粒组成砂粒61%—82%、粉粒16%—35%、黏粒低于4%。农田和林地土壤粉粒（2—50 μm）含量显著低于草地，砂粒（>50 μm）含量则明显高于草地。相较于天然草地，开垦耕作导致≤120 μm颗粒组分减少，>120 μm颗粒组分增加，而退耕造林18年没有减轻因开垦导致细颗粒组分（≤120 μm）减少的情况。（2）在0—30 cm的土层中，各土地利用类型的粒径分布垂直变化不显著，分选性较差，呈现出负偏至极负偏的粒径分布特征，且峰态尖窄。其中草地的平均粒径最小，分形维数最高。（3）土壤容重随土层深度的增加而增加。养分的变化主要集中在0—10 cm的浅层土壤，其中开垦活动显著降低了土壤有机碳、全氮、全磷含量。退耕造林后形成的灌木林地没有显著改变有机碳、全氮含量，但全磷含量却显著降低。（4）≤120 μm的颗粒组分与土壤有机碳、全氮、全磷之间存在极显著的正相关关系，这表明土壤养分的衰减与土壤细颗粒的流失密切相关。【结论】草地开垦为农田后，长期耕作破坏了土壤物理结构，细颗粒组分及土壤养分显著下降，而退耕造林18年在改善土壤质地和恢复养分水平方面的效果不显著。

低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机制

赵猛, 毕焕改, 孟令浩, 姜婷婷, 张晓伟, 艾希珍

中国农业科学. 2024, 57(24): 4933-4944. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.009

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【目的】低温是导致我国北方冬季设施黄瓜产量和品质下降的重要胁迫因子，低温诱导的胁迫记忆作为植物应对环境变化的可塑性行为在其对逆境的适应中发挥重要作用。探讨低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机制，为增强设施黄瓜对低温逆境的适应能力提供技术指导。【方法】以‘津优35号’黄瓜幼苗为试材，在人工气候室内进行处理，设未进行低温诱导处理（C0R0）、低温诱导1次（C1R1：光照8 ℃/黑暗8 ℃处理24 h→25 ℃/18 ℃恢复48 h）、循环诱导2次（C2R2：低温和恢复条件同上，循环2次）和3次（C3R3：低温和恢复条件同上，循环3次）4个处理，然后进行低温处理（8 ℃/5 ℃），以常温下C0R0处理作对照。低温胁迫48—72 h后取样测定相关指标。【结果】与C0R0相比，低温下，经低温循环诱导的黄瓜幼苗冷害症状明显减轻，丙二醛（MDA）、电解质渗漏率（EL）、冷害指数（CI）及过氧化氢（H₂O₂）和超氧阴离子（$\mathrm{O}_2^{\bar{.}}$）积累量显著降低，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性与mRNA表达量显著升高，其中，以C2R2的冷害症状最轻。低温胁迫48 h C2R2黄瓜幼苗的CI比C0R0低30.6%，MDA含量、EL及H₂O₂和$\mathrm{O}_2^{\bar{.}}$积累量分别比C0R0低39.4%、29.8%、34.0%和48.0%，SOD、POD、APX和GR活性分别比C0R0高48.3%、185.1%、34.8%和50.4%，其mRNA表达量分别比C0R0高0.94、3.45、1.76和1.17倍。低温循环诱导还可显著上调冷胁迫响应基因CsICE1、CsCBF1、CsCOR47及热激蛋白基因CsHSPs水平，CsHSP26.5和CsHSP17.6C过表达可显著提高低温循环诱导的黄瓜耐冷性。【结论】低温胁迫记忆可提高黄瓜幼苗耐冷性，循环2次效果最好，其主要作用机理是：（1）增强低温下黄瓜幼苗抗氧化系统活性，减少活性氧（ROS）积累，从而减轻低温胁迫造成的氧化伤害；（2）通过上调低温下黄瓜幼苗叶片冷胁迫响应基因表达和功能激活提高黄瓜耐冷性；（3）CsHSPs参与低温循环诱导的胁迫记忆对黄瓜耐冷性的调控。低温循环诱导2次产生的黄瓜胁迫记忆时间介于14—21 d。

苹果‘金冠’和‘长富2号’正反交F₁代果实品质性状多样性及综合评价

潘静, 孟志浩, 王森, 王海波, 何平, 常源升, 郑文燕, 李林光, 王琛, 王平, 何晓文

中国农业科学. 2024, 57(24): 4945-4963. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.010

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【目的】分析‘金冠’和‘长富2号’正、反交F₁代果实的性状，探究杂交F₁代果实主要性状的遗传表现和遗传规律，为果实性状改良奠定基础。【方法】利用田间调查、数据分析‘金冠’和‘长富2号’F₁代果实11个数量性状（单果质量、果实硬度、果形指数、纵径、横径、可溶性糖、总酚、总黄酮、果实色泽L^*值、a^*值、b^*值）和14个描述性状（成熟期、果皮颜色、果实形状、果实颜色、果面光滑度、果点大小、果点密度、梗洼锈量、萼洼锈量、果实风味、果实香气、果实异味、果肉质地、果实汁液），分析其遗传规律，预测遗传模式并进行主成分分析和综合分析。【结果】正、反交F₁代果实性状表现出丰富的多样性，数量性状和描述性状多样性指数分布范围分别为0.56—2.90和0—2.51。正、反交F₁代单果质量、果实纵径、果实横径、果形指数、L^*值分离广泛，均值小于中亲值；果实硬度、可溶性糖、总酚杂种优势明显，杂种优势率为20.19%—60.73%；果实成熟期、果皮和果肉颜色在正、反交F₁代中存在差异，正交后代成熟较早，果皮和果肉分别以黄绿色（36.67%）和乳白色（56.67%）为主，反交后代果皮和果肉分别以红色（57.14%）和浅黄色（50.00%）为主，其他性状在正、反交F₁代中表现较一致。遗传模型预测表明，正、反交F₁代中果实a^*值最适遗传模型的主基因数目为1对，其他性状均为2对。主成分分析发现‘金冠’×‘长富2号’F₁代8个主成分的累积贡献率为73.05%，‘长富2号’×‘金冠’F₁代9个主成分的累积贡献率为80.48%。建立了‘金冠’和‘长富2号’杂交后代果实品质性状综合评价方法，利用该方法在58个杂交后代中筛选出10个优异单株。【结论】‘金冠’和‘长富2号’F₁代果实性状多存在明显的遗传倾向，果实纵径、横径、果形指数、单果质量和L^*值表现为趋小遗传，可溶性糖、总酚和果实硬度为趋高遗传，以短成熟期亲本‘金冠’为母本，易获得早熟F₁代。以‘长富2号’为母本，F₁代中产生新的高效应组合并出现超亲后代。

中式烹饪羊肉气味指纹差异解析

徐乐, 张德权, 古明辉, 杨琦, 李少博, 陈鹏羽, 李欣, 陈丽

中国农业科学. 2024, 57(24): 4964-4977. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.011

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【背景】中式烹饪加工作为我国传统的饮食加工方式，广受消费者喜爱。然而，中式烹饪菜肴工业化生产过程中产品特征风味容易丢失造成产品品质下降。【目的】基于气味指纹差异开发相应的调控方法，解决中式烹饪菜肴工业化生产中风味丢失的问题。【方法】以烧烤、炖煮、煸炒、涮汆和蒸焖5种中式烹饪的羊肉为研究对象，运用顶空固相微萃取结合气相色谱-嗅闻-质谱联用技术对5种不同中式烹饪羊肉顶空挥发性指纹进行鉴定，通过偏最小二乘判别分析、正交偏最小二乘判别分析等多元统计方法对数据进行分析和可视化。【结果】5种中式烹饪羊肉中共鉴定出63种挥发性风味化合物，其中庚醛、己酸乙烯酯、1-辛烯-3-醇、己醛是中式烹饪加工羊肉中含量最多的挥发性有机化合物，吡嗪类化合物是烧烤羊肉特有的挥发性风味化合物。结合偏最小二乘判别分析，发现己醛、庚醛、己酸乙烯酯、1-辛烯-3-醇、十二烷和壬醛是引起5种中式烹饪加工羊肉气味差异的主要化合物。煸炒羊肉中己醛、庚醛、己酸乙烯酯、十二烷和壬醛显著低于烧烤、炖煮、涮汆和蒸焖羊肉（P<0.05）；烧烤羊肉中己酸乙烯酯、庚醛和1-辛烯-3-醇含量低于炖煮、涮汆和蒸焖羊肉；炖煮羊肉中己醛含量显著低于烧烤、炖煮和蒸焖羊肉（P<0.05），而1-辛烯-3-醇显著高于蒸焖羊肉（P<0.05）。此外，基于热加工过程中化合物相关性，发现羊肉烧烤23种、炖煮16种、煸炒12种、涮汆9种和蒸焖9种特征挥发性风味化合物，这些化合物可用于调控中式烹饪羊肉风味。【结论】提出了调控中式烹饪羊肉产品风味的新策略，成功构建了烧烤23种、炖煮16种、煸炒12种、涮汆9种和蒸焖9种特征挥发性风味化合物的理论调控网络图。

三谱系重组猪繁殖与呼吸综合征病毒株分离鉴定与基因组特征分析

李欣蕾, 孙久英, 杨程, 程宁, 王凯月, 王欢欢, 程雪娇, 赵健, 孙英峰

中国农业科学. 2024, 57(24): 4978-4989. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.012

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【目的】通过对天津地区某疑似猪繁殖与呼吸综合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV）发病断奶仔猪肺脏组织进行病毒分离鉴定以及全基因组分子特征分析，为猪场疫病防控提供基础数据。【方法】采集发病猪肺组织检测并将PRRSV核酸阳性样品接种于猪肺泡巨噬细胞（porcine alveolar macrophages, PAMs），采用有限稀释法纯化分离病毒，对已纯化的病毒进行间接免疫荧光试验（indirect immunofluorescence assay, IFA）鉴定，利用重叠引物RT-PCR分段扩增并克隆测序获得全基因组序列，并通过生物学分析软件分别对分离毒株的核苷酸与氨基酸序列进行同源性、遗传演化与重组事件分析。【结果】成功分离1株PRRSV毒株，将其命名为N1；该毒株全基因组全长大小为15 016 bp（不含polyA尾），核苷酸同源性比对分析显示与谱系8.3代表毒株JXA1全基因组同源性最高，为90.0%，与其他谱系各代表毒株的全基因组同源性为85.0%—90.0%，其中ORF2a、ORF2b、3′UTR区域同源性与谱系3（QYYZ-like）毒株最高达93.7%，与谱系1.8（NADC30-like）毒株在ORF5-ORF7区域同源性最高达96.2%，其余区域均与谱系8.3（JXA1-like）毒株有高度同源性，同时N1毒株的Nsp2区域具有与谱系1.8（NADC30-like）毒株特征一致的131（111+1+19aa）个不连续氨基酸缺失特征；GP5蛋白的预测毒力位点及主要中和抗原表位与谱系1（NADC34-like、NADC30-like）PRRSV毒株相同，但位于N³³、N⁴⁴和N⁵¹的3个N-糖基化位点存在一定程度突变，这些潜在的糖基化位点突变很可能造成病毒致病力差异，并导致病毒免疫逃逸发生；根据ORF5及全基因组序列构建的遗传进化树基因分型显示，基于N1毒株ORF5基因遗传进化树与谱系1.8（NADC30-like）毒株亲缘较近，处于同一分支，但基于N1毒株全基因组遗传进化树与谱系8.3（JXA1-like）毒株处于同一分支，提示该毒株存在重组可能性；通过Simplot和RDP4.0等多种生物信息学软件的重组分析显示，该毒株是1株以谱系8.3（JXA1-like）为亲本毒株，谱系1.8（NADC30-like）和谱系3（QYYZ-like）为次本毒株的多谱系重组毒株，共存在13个重组事件，其中主要亲本毒株JXA1-like与NADC30-like毒株和QYYZ-like毒株可能分别在A（1—421 nt）、B（422—1 735 nt）、C（1 736—3 598 nt）、D（3 599—4 439 nt）、E（4 440—5 762 nt）、F（5 763—6 451 nt）、G（6 502—7 226 nt）、H（7 227—8 295 nt）、I（8 296—9 312 nt）、J（9 313—11 536 nt）、K（11 537—12 854 nt）、L（12 855—13 859 nt）、M（13 860—15 016 nt）处发生了重组，重组断点位于基因组的 Nsp1、Nsp2、Nsp3、Nsp4、Nsp7、Nsp9、Nsp12、ORF3和ORF5中。【结论】试验分离鉴定的PRRSV N1毒株是一株以谱系8.3（JXA1-like）毒株为主要亲本的PRRSV三谱系重组毒株，且存在广泛的、复杂的重组现象，即谱系1.8、谱系3、谱系8.3三个谱系重组，可为天津地区的猪繁殖与呼吸综合征综合防控提供参考。

基于量子点微球和RPA技术的ASFV抗体-核酸快速现场联检方法的建立

赵伊然, 单衍可, 李嘉豪, 何昭群, 王欣艺, 温墩, 王米拉, 储蕊, 赵东明, 刘斐

中国农业科学. 2024, 57(24): 4990-5002. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.013

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【背景】非洲猪瘟（African swine fever，ASF）作为世界动物卫生组织（world organization for animal health，WOAH）规定必须通报的疫病之一，同时也是我国一类动物疫病，因缺乏有效疫苗和治疗方法，早期、有效、快速和敏感的检测对防控ASF至关重要。目前，非洲猪瘟病毒（African swine fever virus，ASFV）常用临床检测方法主要包括荧光定量PCR（quantitative real-time PCR，qPCR）、酶联免疫吸附测定试验（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）等，但这些技术均需要复杂的操作、昂贵的仪器以及较长的检测时间，不适用于现场快速检测。此外，ASFV感染后宿主体内的抗体和核酸含量在不同时间段有明显的差异，因此单独检测ASFV核酸或抗体可能会导致假阴性的存在。【目的】通过研发一种基于量子点微球和重组酶聚合酶扩增技术（recombinase polymerase amplification，RPA）的ASFV抗体-核酸联检试纸条，实现ASFV抗体和核酸的现场同时检测，以提高检测的灵敏度、特异性，降低检测成本，节约检测时间。【方法】通过结合量子点荧光免疫层析技术及RPA技术建立了同时检测ASFV抗体及核酸的侧向流层析试纸条，配套便携式荧光分析仪可实现ASFV抗体-核酸的快速现场联检。本研究优化了量子点偶联蛋白量及检测线包被浓度等条件。在此基础上，确定了该检测方法的cutoff值、敏感性、特异性及重复性，并将所建立的ASFV联检试纸条与市售ELISA试剂盒、qPCR检测试剂盒对临床样品进行检测，比较检测结果，验证该方法的符合率，评价该试纸条的实用性。【结果】联检试纸条使用方便、快速，整个检测过程可在30 min内完成。且与其他6种常见猪传染性病毒之间不存在交叉反应，特异性良好。核酸检测灵敏度可达10 copies/µL，抗体检测灵敏度可达1﹕3 200。抗体和核酸检测批内变异系数均小于10%，批间变异系数均小于15%，重复性良好。经市售ELISA试剂盒、qPCR试剂盒分别验证，符合率均为100%。除此之外，在临床样品检测中发现，有2份抗体检测阳性的样品其对应的猪只核酸检测为阴性，且这2头猪无明显临床症状，该结果进一步证明了通过抗体和核酸联检能够提高检测的准确性，减少假阴性的存在。【结论】核酸-抗体联检单次试验成本与病原核酸抗体分别检测总成本相比有所降低，节约了检测成本和时间，对于ASF急性发作、慢性感染检测均敏感，避免了仅检测单个核酸或单个抗体的局限性。此方法对操作环境要求低，使用的荧光分析仪便于携带，易于操作，整个操作过程无需过多昂贵的实验仪器和专业技术人员，降低了对检测设备的精密要求，适用在偏远地区以及基层中开展ASFV检测工作。因此，该方法有望成为未来猪场ASFV即时检测的可靠方法。

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