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2025年 第58卷 第1期 刊出日期：2025-01-01

  

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2025年第58卷第1期中英文目录

中国农业科学. 2025, 58(1):  0. 

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相关文章 | 多维度评价

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

水稻落粒性研究进展

吕树伟, 唐璇, 李晨

中国农业科学. 2025, 58(1):  1-9.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.001

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数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

落粒性是限制水稻产量的重要因素之一，培育落粒性适中的水稻新品种是全球水稻育种面临的重要挑战。水稻作为我国最重要的粮食作物之一，为国家粮食安全提供了重要保障。落粒性是水稻驯化过程中最重要的性状之一，离层是控制水稻落粒性的重要部位。与野生稻相比，栽培稻的离层发育不完整，导致其落粒性降低。落粒性不仅会影响粮食产量，同时也影响其对机械化收割的适应性。因此，培育落粒性适中的水稻新品种成为解决这一问题的主要方法。在生产上，为了培育落粒性适中的水稻品种，需要对重要落粒基因进行挖掘与利用，并将其导入优良水稻品种中进行遗传改良，从而获得适应于机械化收割的水稻新品种。前人通过图位克隆等方法克隆了多个落粒基因，如SH4/SHA1、qSH1、OsSh1/ObSH3等，并对其功能机制进行了解析。同时，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术、γ射线诱变技术和基因导入等方法，成功创制了一批落粒性适中的水稻新材料。落粒性对粮食产量和水稻的收获方式有重要影响。本文从水稻落粒性的鉴定方法、生理基础、落粒性基因的克隆，以及落粒性遗传调控网络等方面进行了综述，同时，提出通过在优异的水稻种质资源中对落粒基因进行利用，为探索水稻落粒性的遗传机制和选育适用于水稻机械化收获的水稻新品种提供参考。

大豆LOX基因家族的全基因组鉴定及GmLOX15A1基因等位变异对百粒重的影响

王伟, 吴传磊, 胡晓渝, 李佳佳, 白鹏宇, 王郭伋, 苗龙, 王晓波

中国农业科学. 2025, 58(1):  10-29.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.002

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【目的】基于全基因组鉴定分析大豆LOX基因家族成员，了解各成员的分类进化关系，研究各基因成员在不同组织中的表达特异性以及对非生物胁迫的响应，为进一步研究LOX基因家族的分子特征、进化历程以及功能研究提供理论基础。【方法】基于Ensembl数据库中水稻和拟南芥物种LOX蛋白序列，在大豆全基因组数据库中BLASTP比对同源LOX蛋白序列，使用MEGA X软件构建系统进化树；采用网站MEME进行蛋白保守基序分析；运用在线软件GSDS 2.0分析基因结构；运用TBtools进行染色体定位绘制；用McscanX分析大豆LOX家族复制基因；利用PlantCARE网站预测大豆LOX基因家族启动子元件；通过TBtools绘制不同组织及非生物胁迫下大豆基因表达热图，并对与百粒重显著相关的优异等位变异位点GmLOX15A1^-G/A进行分子标记开发。【结果】大豆中共鉴定到43个LOX基因，不均匀地分布在13条染色体上。共线性分析表明，GmLOX基因在进化过程中经历了广泛的复制。同时，在LOX基因启动子中检测到39种不同类型的顺式调控元件，表明它们可能参与了不同的生长发育、光反应、应激反应与激素诱导等途径。表达模式分析发现LOX基因在大豆不同组织中具有不同的表达程度，表明该家族成员具有组织和时空表达特异性。干旱胁迫条件下，GmLOX基因在大豆根系和叶片中表达差异显著（P<0.05），其中，GmLOX3A3、GmLOX7A1、GmLOX20B1、GmLOX13A1和GmLOX20A2在根系和叶片中均显著上调或下调表达，推测GmLOX基因可能在逆境胁迫响应中发挥重要作用。同时，发现GmLOX15A1在籽粒组织中高表达且在该基因编码区第七外显子存在一处G/A优异等位变异，对该变异位点开发分子标记，并利用来自不同生态区1 200份大豆种质资源2年的百粒重数据，分析GmLOX15A1不同单倍型与百粒重的相关性，结果表明，相较于GmLOX15A1^-A基因型，携带GmLOX15A1^-G等位基因大豆种质的平均百粒重提高2.33 g（P<0.001）。【结论】在大豆中共鉴定到43个LOX家族成员，可分为3个亚家族。GmLOX基因启动子区存在大量激素和胁迫响应的顺式作用元件，在干旱胁迫响应中发挥不同的作用。其中，GmLOX15A1在籽粒组织中高表达且该基因编码区第七外显子存在一处G/A优异等位变异，相较于GmLOX15A1^-A基因型，携带GmLOX15A1^-G等位基因大豆种质的平均百粒重显著提高2.33 g，该位点可作为大豆籽粒大小遗传改良的优异单倍型。

粒用高粱幼苗期耐苏打盐碱综合评价与指标鉴选

乔钲岩, 于淼, 唐玉劼, 石贵山, 刘新宇, 刘晓涵, 王新鼎, 李扬, 王鼐, 陈冰嬬

中国农业科学. 2025, 58(1):  30-42.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.003

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【目的】筛选苏打盐碱胁迫液浓度和耐盐碱测定指标，建立大批量耐盐碱鉴定方法；对粒用高粱核心种质的耐盐碱特性进行综合评价，筛选耐盐碱种质，为进一步培育耐盐碱亲本和杂交种提供种质基础。【方法】松嫩平原盐碱土的主要成分是Na₂CO₃和NaHCO₃。采用50 mmol·L^-1 NaHCO₃﹕Na₂CO₃=9﹕1为胁迫液模拟松嫩平原中度盐碱土环境，胁迫液的pH为9.19、含盐量为0.21%。以苗高、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重、根冠比鲜重、根冠比干重8个性状为测定指标，鉴定285份粒用高粱核心种质苗期的耐盐碱特性。采用主成分分析筛选粒用高粱苗期耐盐碱鉴定指标并建立幼苗期耐盐碱评价数学模型，采用聚类分析将285份高粱种质的耐盐碱特性分级，筛选出耐盐碱性较强的种质。【结果】50 mmol·L^-1盐碱胁迫对285份高粱种质的8个指标均表现出抑制作用，8个性状的平均耐盐碱系数分别为0.794、0.785、0.565、0.554、0.802、0.638、0.978和0.841，并且盐碱胁迫下各指标之间均呈现出显著正相关性；主成分分析筛选出苗高、根鲜重可作为高粱幼苗期苏打盐碱胁迫鉴定评价的指标；采用多元线性回归分析归纳出高粱幼苗期耐盐碱特性评价模型Y=0.097X4+0.171X2+ 0.201X6+0.157X1+0.105X3-0.147，可用于多个指标的综合评价；聚类分析将285份粒用高粱核心种质耐盐碱特性划分为强耐盐碱、耐盐碱、中间型、敏感型、极敏感型5个等级，其中，强耐盐种质8份、耐盐碱种质8份、中间型种质112份、敏感型种质134份、极敏感型种质23份。将耐盐碱种质和极敏感型种质种植在吉林省西部苏打盐碱地中度盐碱土（pH 8.5—9.5、含盐量0.3%）进行验证，强耐盐碱种质平均出苗率为45.4%、平均苗高为23 cm；耐盐碱种质平均出苗率为31.3%、平均苗高20.9 cm；极敏感型种质平均出苗率为20%、平均苗高12.3 cm。【结论】以50 mmol·L^-1苏打盐碱浓度（NaHCO₃﹕Na₂CO₃=9﹕1）从285份高粱种质资源中筛选出8份强耐苏打盐碱的种质，8份耐盐碱种质，筛选出苗高和根鲜重2个性状作为高粱幼苗期大批量耐盐碱筛选的鉴定评价指标。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

一次灌溉和氮肥运筹对旱地小麦籽粒产量和品质的影响

王荣荣, 徐宁璐, 黄修利, 赵凯男, 黄明, 王贺正, 付国占, 吴金芝, 李友军

中国农业科学. 2025, 58(1):  43-57.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.004

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【目的】研究一次灌溉和氮肥运筹对旱地冬小麦（简称小麦）籽粒产量和加工品质的影响。【方法】于2020—2022年，在黄土高原和黄淮海平原交汇处典型旱作麦区的河南省洛阳市孟津、伊川和洛宁县设置裂区试验，灌溉水平为主处理，分别为全生育期不灌溉（I0）和返青后基于土壤水分一次灌溉（I1，小麦返青后0—40 cm土层土壤含水量第一次低于田间持水量的60%时，补灌至田间持水量的85%，全生育期仅灌溉一次）；氮肥运筹为副处理，设置N0、N120、N180和N240 4个水平，其氮肥用量分别为0、120、180和240 kg·hm^-2，施氮时期I0下全部基施，I1下50%基施、50%随灌溉追施。测定小麦籽粒产量、锌含量、蛋白质及其组分含量和主要加工品质指标。【结果】与I0相比，I1使小麦籽粒产量显著增加11.5%—73.0%，蛋白质产量显著增加9.1%—57.0%，增幅多随氮肥用量的增加而增加，且2020—2021年度高于2021—2022年度；除2020—2021年度伊川试验点球蛋白含量无显著影响外，小麦籽粒锌含量、蛋白质及其组分含量以及加工品质多表现为显著下降，其中，锌含量降低5.0%—13.8%，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量分别降低4.5%—14.1%、6.4%—17.3%、2.3%—24.8%和8.0%—13.9%，面团形成时间、稳定时间、湿面筋含量、沉降值、延伸性和最大阻力分别降低5.3%—23.2%、8.5%—51.1%、2.0%—13.3%、4.5%—18.1%、4.6%—12.2%和3.3%—10.6%。随着氮肥用量的增加，I0下小麦产量先增加后降低、蛋白质产量先增加后稳定，I1下产量先增加后稳定、蛋白质产量持续增加；2种灌溉水平下小麦品质指标多表现为先增加后稳定，N240和N180无显著差异，但多显著高于N120，N120亦多显著高于N0。从互作效应看，灌溉水平和氮肥运筹互作对小麦产量和蛋白质产量均具有显著影响，但在多数品质指标上并无交互作用。I1N180处理的小麦产量和品质总体表现较优，其中与I1N240相比籽粒产量无显著差异，而蛋白质产量显著降低3.9%—4.9%，但二者均显著高于其他处理。虽然I1N180的籽粒蛋白质及其组分含量、加工品质多显著低于I0N180和I0N240，但其较I1N240均无显著降低。【结论】返青后基于土壤水分一次灌溉配施氮肥180 kg·hm^-2且50%氮肥随灌溉追施的I1N180组合，能在提高产量和蛋白质产量的同时兼顾品质，适宜在高标准农田建设后满足一次灌溉条件的旱作区小麦生产中推广应用。

基于棉花公证检验数据的新疆原棉品质区域分布规律

李培松, 陆永迪, 郭郁, 张启鹏, 刘韬奋, 王天合, 杨明凤, 向导, 田景山, 张旺锋

中国农业科学. 2025, 58(1):  58-74.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.005

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【目的】新疆棉区跨越幅度大，气候生态类型多样，具有形成不同品质类型纤维的资源条件。研究新疆原棉品质的区域差异及其分布规律，明确影响原棉品质分布的气候因素，为用棉企业选择多类型、多档次的优质专用棉及优化棉花优质产区提供理论依据。【方法】基于2016—2020年中国棉花质量公证检验数据，通过加权平均方式分析新疆不同植棉县（市）的原棉品质情况，采用线性倾向斜率方法明确原棉品质的年际间变化趋势，依据原棉品质各指标所占权重对新疆原棉品质进行综合评价。【结果】北疆产棉区原棉纤维长度和断裂比强度较南疆和东疆产棉区显著高0.24—0.31 mm和0.62—1.17 cN/tex；新疆兵团原棉品质明显优于新疆地方，原棉纤维长度和断裂比强度分别增加了0.22 mm和0.44 cN/tex。纤维长度在28.9—29.0 mm的区域主要集中在北疆产棉区第七师胡杨河市（车排子垦区）、第八师石河子市（下野地垦区）、第十师北屯市（一八四团）；北疆产棉区的断裂比强度最好，为28.4—29.9 cN/tex，南疆产棉区则偏低；马克隆值A级主要集中在北疆产棉区第六师五家渠市（五家渠垦区）、第十师北屯市（一八四团）和昌吉市。高品质地区数量呈逐年增加趋势，纤维长度以每年0.01—0.07 mm递增，呈现增加趋势的县（市）为东疆产棉区的吐鲁番高昌区、南疆产棉区的新和县、麦盖提县、温宿县、莎车县、疏勒县、第三师图木舒克市（小海子垦区）；断裂比强度年均增加0.21—0.40 cN/tex，主要集中在南疆产棉区的新和县、温宿县和第三师图木舒克市（小海子垦区）。原棉综合品质较好的区域主要集中在北疆产棉区的玛纳斯县、第六师五家渠市（五家渠垦区）、第八师石河子市（下野地垦区、安集海垦区、石河子垦区、莫索湾垦区）和南疆产棉区的温宿县、阿瓦提县，其原棉长度在28.6—29.0 mm、断裂比强度在28.4—29.9 cN/tex。【结论】新疆原棉品质具有区域性差异，主要受>35 ℃持续天数的影响；品种更替和轻简化、规范化栽培是提升棉花质量和保障优质原棉有效供给的重要途径。

植物保护

整合转录组和代谢组学分析揭示玉米对层出镰孢茎腐病的响应机制

曹言勇, 程泽强, 马娟, 杨文博, 朱卫红, 孙新艳, 李慧敏, 夏来坤, 段灿星

中国农业科学. 2025, 58(1):  75-90.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.006

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【目的】玉米茎腐病严重威胁玉米的产量与品质，其致病菌复杂，层出镰孢（Fusarium proliferatum）近年来逐渐成为主要病原之一。本研究旨在通过多组学联合分析，深入探究玉米对层出镰孢茎腐病的响应机制，明确差异基因和差异代谢物富集的信号通路在玉米抗病过程中的关键作用，为玉米抗茎腐病育种和病害防控提供理论依据。【方法】选择对层出镰孢具有不同抗性的玉米自交系ZC17（抗病）和CH72（感病）作为研究材料。在玉米9叶期，对其进行接种处理，接种组注射层出镰孢菌液，模拟接种组注射等量的PDB，随后用凡士林封闭伤口。接种后7 d，采集接种区域上下茎段中间位置的组织样本，分别用于转录组测序和非靶向代谢组学检测。同时对接种后的植株进行茎腐病症状评估，计算茎腐病平均评分（SRS_A）和病情指数（DSI）。利用多种生物信息学工具对转录组测序数据和代谢组学数据进行分析，并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）对差异基因进行验证。【结果】表型和生理数据显示，接种层出镰孢后，CH72发病程度显著高于ZC17，其SRS_A增加2.48倍，DSI增加35.36%。转录组和代谢组的PCA结果显示，各组内样本的重现性很高，ZC17和CH72相互分离，FP组和MK组相互分离。转录组分析表明，接种后CH72的差异表达基因数量多于ZC17，但二者近50%的差异基因表达趋势相同。功能注释和富集分析发现，差异基因和差异代谢物主要富集于植物次生代谢产物生物合成、苯丙氨酸代谢、植物激素生物合成及植物-病原体相互作用等途径。转录组和代谢组联合分析证实，苯丙氨酸代谢以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成在玉米抗层出镰孢过程中起关键作用。此外，多个转录因子家族（如MYB、bHLH、NAC和WRKY等）在接种层出镰孢后被显著激活，表明这些转录因子在玉米抗病分子调控网络中可能发挥重要作用。qPCR与转录组测序结果在4个组中的表达趋势一致，Spearman相关分析也显示转录组测序数据和qPCR结果之间高度一致（r=0.75，P=7.5e-05）。【结论】苯丙氨酸代谢相关途径在玉米响应层出镰孢茎腐病中至关重要；C4H、PAL、ADT、GOT等关键酶以及显著上调的代谢物如2-香豆酸、3-羟基肉桂酸、吲哚、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸在植物抗病中起重要作用。本研究挖掘出的潜在抗病相关转录因子、基因和代谢物可为深入解析玉米对层出镰孢茎腐病的分子响应机制提供重要依据。

河南省冬小麦田杂草群落分布现状及其变化原因分析

高兴祥, 孔媛, 张耀中, 李美, 李健, 金岩, 张国福, 刘帅帅, 刘明平, 曾艳, 柏连阳

中国农业科学. 2025, 58(1):  91-100.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.007

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【目的】过去10年，河南省6个冬小麦种植区杂草群落结构发生了明显变化，明确河南省6大冬小麦种植区域杂草群落演替规律，并分析其演替原因，为制定冬小麦田杂草精准防控策略提供理论依据。【方法】于2023年11—12月，采用倒“W”型九点取样法，调查河南省17市共计378个地块的冬小麦田杂草种类和株数，明确河南省6大冬小麦种植区杂草群落现状，并与2013年调查结果比较，分析10年来的杂草群落变化规律。【结果】河南省冬小麦田杂草群落现状及变化有以下特点：（1）禾本科杂草发展迅速，节节麦（Aegilops tauschii）、多花黑麦草（Lolium multiflorum）、雀麦（Bromus japonicus）和大穗看麦娘（Alopecurus myosuroides）从局部区域逐步向全省扩散蔓延，目前几乎覆盖全省的各大种植区域，其中节节麦和雀麦主要发生在旱茬麦田。2013年这4种杂草的相对优势度排序分别是第14、15、27和35位，2023年相对优势度分别位居第2、5、8和15位。（2）猪殃殃（Galium aparine）和波斯婆婆纳（Veronica persica）是河南省冬小麦田主要的阔叶杂草，2023年相对优势度分别高达26.89%和10.68%。其中猪殃殃相对优势度10年来均居于第1位，且在旱茬麦田和稻茬麦田均能造成巨大危害，波斯婆婆纳从第6位上升为第3位。（3）猪殃殃、节节麦、波斯婆婆纳和播娘蒿（Descurainia sophia）目前成为河南省冬小麦田的绝对优势杂草。2013年相对优势度超过10%的只有猪殃殃和荠菜（Capsella bursa-pastoris），分别为17.38%和10.92%；2023年相对优势度超过10%的有猪殃殃、节节麦、波斯婆婆纳和播娘蒿，分别为26.89%、13.45%、10.68%和10.65%。（4）宝盖草（Lamium amplexicaule）、野芥菜（Raphanus raphanistrum）、牛繁缕（Malachium aquaticum）、泽漆（Euphorbia helioscopia）、麦家公（Lithospermum arvense）、野老鹳草（Geranium carolinianum）等杂草在局部区域危害大，此外稻槎菜（Lapsana apogonoides）、通泉草（Mazus japonicus）、看麦娘（Alopecurus aequalis）等区域性危害杂草主要分布于稻茬麦田。【结论】耕作制度变化、恶性杂草传播入侵和杂草抗药性发展是造成河南省冬小麦田杂草群落变化的主要因素，联合收割机跨区作业和人类无意识携带传播也是推动杂草群落变化的重要因素。在河南省冬小麦田杂草防控中，应推广土壤封闭处理除草剂和苗后茎叶处理除草剂与农艺措施相结合、根据不同种植区域田间草相精准选择除草剂以及不同机理除草剂轮换使用等区域杂草综合防控策略。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

有机肥替代化肥与丛枝菌根真菌互作对砂姜黑土和潮土N₂O排放的影响

杜嘉琪, 张紫薇, 王若飞, 黎星, 郭红艳, 杨硕, 冯成, 何堂庆, Giri Bhoopander, 张学林

中国农业科学. 2025, 58(1):  101-116.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.008

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【背景】有机肥替代化肥（organic fertilizer substitution：OF）是一种有效的农田化肥减量策略，可以改变土壤有机碳与无机氮的比例，调节土壤氧化亚氮（N₂O）排放。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）通过与大多数陆生植物共生增加植物对土壤养分的吸收，调控N₂O排放。【目的】探索不同土壤类型有机肥替代化肥比例及其与丛枝菌根真菌互作对土壤N₂O排放的影响，分析其作用机制，为农田化肥减施提供技术支撑。【方法】选用砂姜黑土和潮土两种土壤类型，在玉米生育期设置有机肥替代化肥（仅施化学氮肥180 kg N·hm^-2，0%OF；等氮有机肥替代25%化学氮肥，25%OF；等氮有机肥替代50%化学氮肥，50%OF）和AMF（不接种丛枝菌根真菌：M-；接种丛枝菌根真菌：M+）双因素试验，并设不施肥对照（CK），于玉米生育期测定植株生物量、氮素累积量、籽粒产量、土壤无机氮和N₂O排放通量，同时测定砂姜黑土反硝化相关功能基因nirK和nirS的丰度。【结果】砂姜黑土上有机肥替代化肥不同比例之间玉米产量无显著差异，而潮土的玉米产量随替代比例增加呈降低趋势。与0%OF处理相比，砂姜黑土25%OF和50%OF处理N₂O累积排放量分别减少17.6%和18%；而潮土分别减少13.5%和3.9%。与M-相比，M+处理能够增加玉米籽粒硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和籽粒产量，同时减少N₂O排放量，砂姜黑土N₂O累积排放量减少26.5%—28.2%，潮土减少2.7%—13.5%，其中砂姜黑土和潮土的25%OFM+处理N₂O累积排放量分别减少34.6%和22.5%，而根系总长度、根系表面积、根体积、根直径均显著增加。相关分析表明，砂姜黑土和潮土N₂O排放均与土壤NH₄⁺-N、NO₃^--N呈正相关，与AMF侵染率呈负相关；砂姜黑土N₂O排放与nirK和nirS基因拷贝数呈正相关。【结论】不同土壤类型有机肥替代化肥并接种AMF均能降低N₂O排放，这种影响主要通过AMF侵染扩大玉米根系氮素吸收范围和调控土壤反硝化关键功能微生物表达而实现。其中有机肥替代 25%化肥（25%OF）并接种AMF是实现玉米稳产、减肥、减排较为合理的施肥方式。

不同降水强度的草原生态系统凋落物分解特征

李澳归, 陈亚茹, 彭子洋, 茹靖益, 刘卫星

中国农业科学. 2025, 58(1):  117-126.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.009

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【目的】探究凋落物在不同降水下的分解动态，了解草原生态系统碳和养分循环过程及其生态系统功能。【方法】采用土块移植的方式，沿自然降水梯度选择3种类型的温带草原（荒漠草原、典型草原和草甸草原），开展为期两年的糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）凋落物分解试验。连续监测分解过程中的质量损失，并分析氮和磷残留率，以及β-葡萄糖苷酶（BG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和酸性磷酸酶（AP）的活性，旨在揭示长期历史降水对凋落物分解速率的影响及分解过程的动态特征。【结果】糙隐子草在典型草原中分解最快，分解常数（k值）为（0.32±0.01）a^-1，而在荒漠草原和草甸草原中的分解速率没有显著差异；分解两年后凋落物的氮和磷残留率在典型草原最低，分别剩余（53.0±2.4）%和（58.6±3.9）%，氮元素在整个分解过程中主要表现出矿化模式，而磷元素呈现分解早期固定，分解后期矿化的模式，其在荒漠草原中的累积量最高。分解过程中所有酶活性呈现出动态波动，综合整个分解周期，碳获取酶（BG）和氮获取酶（LAP和NAG）活性在典型草原最高，而磷获取酶（AP）活性在草甸草原较高；结合酶化学计量学的结果，典型草原凋落物分解呈现出碳限制，草甸草原凋落物分解则呈现出磷限制，3种草原生态系统的凋落物质量损失率随整个分解阶段的BG和NAG酶活性的增强而增大。【结论】草原凋落物的质量损失率、养分释放速率以及酶活性并不是随着降水梯度的升高而增加。受水分限制的草原生态系统中，凋落物的分解需要从环境中固定较多的磷。本研究揭示了凋落物分解过程对不同历史降水的响应特征，这有助于更好地理解植物-土壤-微生物的碳和养分循环。

河南省典型农区近地表大气氨时空分布特征及主要影响因素

吕金岭, 尤克, 王小非, 肖强, 李文峰, 马进, 杨清, 张金平, 孔海江, 常运华

中国农业科学. 2025, 58(1):  127-140.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.010

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【目的】农田氨挥发是大气颗粒物中铵盐的主要来源之一，对城市和农村空气质量有密切影响。对河南省典型农区近地表大气氨浓度时空变化特征及关键影响因素进行系统研究，为农田区域大气颗粒污染物的针对性治理提供科学依据。【方法】选取河南省10个代表性农田区域（小麦-玉米轮作区），利用被动法，开展为期两年的近地表大气氨浓度监测与驱动因素研究。【结果】从时间上（季节性）来看，不同季节近地表大气氨浓度差异较大，其中夏季近地表大气氨平均浓度最高，为12.0 μg N·m^-3，其次为春季和秋季，均值分别为10.8和8.9 μg N·m^-3，冬季最低，均值仅为6.7 μg N·m^-3。从空间上来看，豫东开封农田区域氨浓度最高，其年平均氨浓度可达14.7 μg N·m^-3，其次为豫北新乡和安阳，其年均大气氨浓度分别为12.5和11.0 μg N·m^-3，再次为豫中郑州和豫北的焦作，其近地表大气氨浓度分别为10.9和10.6 μg N·m^-3，而豫西的洛阳、平顶山、豫南许昌、漯河和黄泛区（周口）的近地表大气氨浓度较低，其数值介于7.9—9.6 μg N·m^-3之间。从土壤类型来看，不同土壤类型近地表大气氨浓度存在明显不同，其中潮土近地表大气氨浓度最高，为11.0—14.7 μg N·m^-3，褐土和黄褐土区其氨浓度介于9.0—9.6 μg N·m^-3之间，砂姜黑土和黄棕壤农田区域氨浓度较低，为8.06—8.11 μg N·m^-3。不同区域的近地表大气氨浓度高低是多重因素共同作用的结果，其中氮肥施用量和土壤pH与近地表大气氨浓度存在显著的正相关关系，降雨量与近地表大气氨浓度存在显著的负相关关系，几种因素的交互作用导致河南省农田系统近地表大气氨浓度差异较大。【结论】基于以上研究结果，降低施氮量有助于系统性降低河南省农田区域近地表氨浓度；豫北和豫东农田区是重点关注区域。

园艺

基于分子感官技术解析‘广东香水’柠檬香气品质

张思凝, 张兴蕊, 吴东轩, 康婧博, 陈晓琳, 耿丽君, 殷光敏, 陈嘉景, 高俊燕, 蔡中虎, 刘园, 徐娟

中国农业科学. 2025, 58(1):  141-155.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.011

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【目的】以‘广东香水’柠檬为原料制作的茶饮深受消费者喜爱，但其果实香气轮廓、主要香气活性成分及生物合成关键基因尚需解析。本研究采用代谢组学结合感官评价的分子感官技术对‘广东香水’柠檬香气品质形成的物质基础及关键基因进行探究，为‘广东香水’柠檬香气品质研究奠定基础。【方法】使用GC-MS对云南巍山、广东云浮及广西梧州3个不同产地的‘广东香水’柠檬挥发性物质进行检测，并组织感官评价小组对不同产地样品香气品质进行评估。利用气相色谱-嗅闻-质谱联用（GC/O-MS）结合香气提取物稀释分析（AEDA）、香气活性值（OAV）分析和香气重构的方法对‘广东香水’柠檬香气活性物质进行鉴定，进一步确定其特征香气化合物。并基于基因家族分析，挖掘呈香物质合成相关基因。【结果】在‘广东香水’柠檬的黄皮层、果肉和切片中分别鉴定到了40、21和33种挥发性物质，黄皮层、果肉组织中含量最高的样品分别来自云南巍山、广东云浮。香气感官属性方面，来自云南巍山和广东云浮的‘广东香水’柠檬切片香气强度显著高于广西梧州的样品，更受消费者喜爱；而广西梧州的样品整果香气品质比其他地区样品更佳。采用溶剂辅助风味蒸馏萃取（SAFE）等方法对云南巍山‘广东香水’柠檬的精油进行了提取，在‘广东香水’柠檬精油中共鉴定出25种香气活性物质，结合OAV分析和香气重构试验，进一步确定香茅醛和柠檬醛是其特征香气化合物，并构建其香气风味轮。基于保守结构域鉴定和Blast比对，在‘广东香水’柠檬基因组中鉴定到52个可能参与呈香物质合成的萜烯合酶（TPS）基因。【结论】挥发性物质谱和感官评价表明云南巍山的‘广东香水’柠檬切片香气品质较优，以该地区样品为研究材料，共鉴定到25种香气活性物质，其中香茅醛和柠檬醛为‘广东香水’柠檬的特征香气化合物，d-柠檬烯为其提供背景香味。结合定量描述性分析和GC/O-MS收集的气味特性，构建了以“果香”“木香”“药香”“辛香”“花香”和“青草味”6大类包含15个香气描述词的‘广东香水’柠檬香气风味轮，挖掘到可能参与呈香物质合成的52个TPS基因。

葡萄自噬基因ATG8f的克隆及其功能分析

葛艺, 郑秋玲, 陈梦霞, 夏家欣, 方项, 唐美玲, 房经贵, 上官凌飞

中国农业科学. 2025, 58(1):  156-169.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.012

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【目的】通过对葡萄自噬基因ATG8f的克隆与功能分析，探讨其在植物铜胁迫耐受调控中的作用，为植物耐铜机制解析与调控网络构建奠定基础。【方法】基于本课题组铜胁迫下‘阳光玫瑰’葡萄多组学测序分析结果，筛选获得细胞自噬基因VlATG8f，并分析其序列特征，克隆CDS序列，构建VlATG8f过表达载体。通过烟草瞬时表达试验研究VlATG8f蛋白的亚细胞定位，利用花序浸染法使其在拟南芥中异源表达，观察和测定野生型和转基因株系的种子发芽率及根长，比较其在铜胁迫处理下的生长发育状况。利用实时荧光定量PCR技术分析相关抗氧化基因的表达水平，并采用酵母双杂交技术和双分子荧光互补试验初步筛选VlATG8f的互作蛋白。【结果】‘阳光玫瑰’ATG8f的CDS为393 bp，编码130个氨基酸。生物学信息分析发现，拟南芥、番茄、苹果、白梨、桃和葡萄ATG8f的蛋白序列较为保守，都含有一个Ubl_ATG8保守结构域，可能具有相似的功能。亚细胞定位发现，VlATG8f蛋白定位于细胞核和细胞膜。正常条件下，野生型和过表达VlATG8f株系生长状态良好，叶片青翠，但在铜胁迫下株系矮小，甚至出现了黄化、叶片卷曲、根毛细短和侧根增多的现象。但与野生型相比，过表达VlATG8f的拟南芥幼苗在铜处理后生长受限较小，种子发芽率和根长受抑制作用较轻，过氧化氢（H₂O₂）积累较低，表明VlATG8f的过表达增强了转基因株系对铜的耐受性。此外，VlATG8f过表达植株在铜胁迫下抗氧化基因AtCSD1和AtCCS1表达量增加，参与ROS合成的关键基因RbohB表达量降低，促进了对ROS的清除。通过酵母双杂交技术筛选到23个与VlATG8f可能互作的蛋白。BiFC进一步验证发现PYL8、MnSOD、AUX22D、bZIP17和COT44与VlATG8f之间存在较强的互作。【结论】过表达VlATG8f可能通过增强抗氧化系统能力、降低ROS合成和促进植物激素合成等途径，提高转基因株系的耐铜性，减轻铜毒性对植物的伤害。

食品科学与工程

碱性蛋白酶水解对藜麦分离蛋白结构、聚集行为及凝胶性的影响

冯潇, 魏建锋, 付丽霄, 武朝升, 杨玉玲, 汤晓智

中国农业科学. 2025, 58(1):  170-181.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.013

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【目的】研究碱性蛋白酶对藜麦分离蛋白结构、理化性质及聚集行为的影响，并探究碱性蛋白酶水解对藜麦分离蛋白凝胶性的作用。【方法】通过碱提酸沉法于4 ℃下提取藜麦分离蛋白，使用碱性蛋白酶在不同酶底比条件下对藜麦分离蛋白进行处理。分析藜麦分离蛋白的组成、粒径、Zeta电位、溶解度、表面疏水性（S₀-ANS）的变化及其与蛋白热聚集体的Th T荧光强度、形貌的关联性。进一步提高蛋白浓度，将藜麦分离蛋白加热制成凝胶，通过对凝胶的微观结构、质构及凝胶中蛋白质二级结构的分析，探讨酶水解处理与聚集行为和凝胶性之间的关系，揭示酶水解促进凝胶性改变的原因。【结果】随着酶底比（E/S）的上升，藜麦分离蛋白溶液（2%，w/v）的蛋白粒径逐渐减小，其电负性呈现先上升后下降的趋势，藜麦分离蛋白的表面疏水性逐渐上升。同时，藜麦分离蛋白聚集体的Th T荧光强度在酶底比为0—0.08%时呈现上升趋势，而当酶底比继续升高（0.08%—0.14%）则下降。通过透射电子显微镜（TEM）观察，在酶底比为0.05%和0.08%时分别形成了较短的纤维（145—306 nm）和较长的纤维（217—406 nm），继续增大酶底比则纤维的长度缩短并且无定型聚集增加。另外，藜麦分离蛋白的不同聚集行为对其凝胶性有显著影响（P<0.05）。在有纤维聚集体形成的条件下，藜麦分离蛋白凝胶具有更高的硬度、储能模量以及更致密的凝胶网络结构。与短纤维相比，长纤维的形成对凝胶硬度、储能模量及凝胶网络的增强效果更加明显。此外，碱性蛋白酶水解显著影响藜麦蛋白凝胶中蛋白质的二级结构，β-折叠和无规则卷曲含量随酶底比的增加呈现出先上升后下降的趋势。【结论】限制性碱性蛋白酶水解有助于藜麦分离蛋白形成有序的纤维聚集体，进而改善其凝胶性。当E/S为0.08%时，藜麦分离蛋白热诱导形成的纤维最长，蛋白凝胶硬度最大，黏弹特性最好，凝胶中蛋白质二级结构有序、微观结构致密。但是，更高的水解程度会增加无定型聚集并降低凝胶强度。因此，碱性蛋白酶限制性水解可以通过促进纤维聚集体形成而显著改善藜麦蛋白凝胶性弱的问题。

畜牧·兽医

禽流感、新城疫二联五价灭活疫苗的免疫效果研究

于晴晴, 周祥瑜, 李文昕, 刘艳晶, 王燕, 和新文, 何晨, 邓国华, 施建忠, 田国彬, 包红梅, 曾显营, 陈化兰

中国农业科学. 2025, 58(1):  182-191.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.014

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【背景】H5、H7、H9亚型禽流感病毒（avian influenza virus, AIV）和新城疫病毒（Newcastle disease virus, NDV）是严重危害禽业的重要病原，接种油乳剂型灭活疫苗是预防禽流感和新城疫的主要手段。当前养殖场预防这些传染病至少需要2种以上疫苗，导致家禽接种疫苗次数多，免疫负担重；另外，制备油乳剂型灭活疫苗的白油主要依赖进口，存在“卡脖子”风险。【目的】为了减少疫苗接种次数，降低免疫负担，对比国产和进口白油佐剂效果，本研究制备并评估了同时预防禽流感（H5+H7+H9）、新城疫的不同白油佐剂二联五价灭活疫苗，以期达到“一针防多病”的免疫效果，并为实现动物疫苗进口白油佐剂国产化替代提供数据支撑。【方法】将已构建的禽流感H5-Re13、H5-Re14、H7-Re4、H9-GX11583株和新城疫ND rLa-VII株共5株疫苗株分别接种鸡胚，收获尿囊液，经浓缩灭活后，按照1份抗原3份佐剂的比例加入不同的矿物油佐剂（Total、Marcol 52和HTM70），混合乳化，制成二联五价灭活疫苗，并分别以2 mL/只和0.5 mL/只的剂量通过肌肉注射接种3周龄SPF鸡，评价疫苗的安全性和有效性。【结果】免疫效力试验结果显示，3种白油佐剂制备的二联五价灭活疫苗对鸡均具有良好的安全性；3种白油佐剂疫苗接种鸡或免疫后均可产生针对H5-Re13株、H5-Re14株、H7-Re4株、H9-GX11583株和ND rLa-VII株有效的HI抗体，均可获得对效力检验毒株攻击的完全免疫保护。HI抗体持续期结果显示，3种白油佐剂灭活疫苗均可持续诱导高水平抗体半年以上，与进口白油（Total、Marcol 52）相比，国产白油HTM70诱导的HI抗体水平与进口白油Total差异不显著，高于进口白油Marcol 52，且国产白油佐剂HTM70批次间无明显差异。【结论】制备的禽流感（H5+H7+H9）、新城疫二联五价灭活疫苗对SPF鸡具有良好的免疫效果，且有望实现进口白油佐剂国产化替代。

京津冀地区肉鸡不同生产环节沙门菌的流行和传播

刘芳琴, 崔明全, 张璐, 陈玉, 王鹤佳, 张纯萍

中国农业科学. 2025, 58(1):  192-202.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.015

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【背景】沙门菌是重要的人畜共患病原菌和食源性病原菌，目前已发现2 600多种血清型，不同血清型的沙门菌对动物和人的致病性不同。肉鸡是沙门菌流行传播的重要宿主之一，其污染状况直接关系着肉鸡的健康养殖和公共卫生安全，肉鸡生产链是肉鸡感染沙门菌的主要来源，主要涵盖了种鸡养殖、肉鸡孵化和肉鸡养殖等环节，研究沙门菌在肉鸡不同生产环节中的流行和传播情况对肉鸡沙门菌的防控和公共卫生安全具有重要意义。【目的】以京津冀地区肉种鸡养殖场、肉鸡孵化场和商品化肉鸡养殖场为切入点，系统研究肉鸡不同生产环节沙门菌的流行性、血清型分布和分子分型情况，为肉鸡生产中沙门菌流行和传播情况的研究提供参考。【方法】从北京、天津和河北地区肉鸡不同生产环节（包括同一养殖集团内部）的28个养殖场共采集样品2 572份，其中肉种鸡养殖场、肉鸡孵化场和商品化肉鸡养殖场分别采集324份、747份和1 501份样品。首先对采集样品进行沙门菌的增菌培养，然后用显色培养基和聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）进行沙门菌的分离与鉴定；其次应用丹麦血清对已鉴定的沙门菌进行血清分型，并用脉冲场凝胶电泳（pulsed field gel electrophoresis，PFGE）方法对沙门菌进行分子分型；最后对不同生产环节养殖场肉鸡的带菌状况、血清型分布和分子分型结果进行分析比较。【结果】从肉鸡不同生产环节共分离沙门菌335株，总体分离率为13.0%，其中肉种鸡养殖场、肉鸡孵化场和商品化肉鸡养殖场沙门菌的分离率分别为3.4%、30.3%和6.5%。同一养殖集团内部不同生产环节共分离沙门菌32株，分离率为8.6%，其中肉种鸡养殖场、肉鸡孵化场和商品化肉鸡养殖场的沙门菌分离率分别为2.0%、14.0%和9.2%。沙门菌分离株共有11种血清型分布，优势血清型为肠炎，其次为田纳西、鸡白痢和爪哇纳。肉鸡不同生产环节沙门菌的优势血清存在差异，其中肉种鸡养殖场为肠炎和尼特拉；肉鸡孵化场为肠炎、田纳西和鸡白痢；商品化肉鸡养殖场为肠炎、爪哇纳和鸡白痢。除从饲料中分离出5株埃施魏勒沙门菌外，同一养殖集团内部不同生产环节分离的沙门菌血清型均为肠炎。肉鸡不同生产环节沙门菌分离株的PFGE分型结果显示，不同血清型沙门菌的PFGE同源性较低，而同一血清型的同源性相对较高；多数肠炎沙门菌的PFGE条带谱型属于聚类I群，相似度93.1%；同一养殖集团内部不同生产环节分离的肠炎沙门菌存在完全相同的PFGE谱型。【结论】京津冀地区肉鸡各生产环节沙门菌的分离率差异较大，主要以肠炎沙门菌流行传播为主，肉鸡不同生产环节之间存在肠炎沙门菌的垂直克隆传播，种鸡是肉鸡沙门菌的重要感染来源，养殖场环境和饲料也是肉鸡沙门菌感染的来源之一，因此，必须加强种鸡沙门菌的净化，同时做好其他生产环节沙门菌的防控，以保障肉鸡的健康养殖和公共卫生安全。