中国农业科学

2025年第58卷第2期中英文目录

中国农业科学. 2025, 58(2): 0.

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基于机器学习的玉米自交系杂种优势类群研究

曹士亮, 张建国, 于滔, 杨耿斌, 李文跃, 马雪娜, 孙艳杰, 韩微波, 唐贵, 单大鹏

中国农业科学. 2025, 58(2): 203-213. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.001

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【目的】优化玉米杂种优势类群划分与判别分析方法，为玉米育种提供指导和参考。【方法】采用固相芯片对60份糯玉米自交系进行基因分型，通过质量控制获得不同密度的SNP标记，采用群体结构分析和遗传距离聚类的方法对60份糯玉米进行类群划分，比较不同密度分子标记和分群方法的差异。在此基础上，分别采用随机森林和支持向量机对类群划分结果进行抽样和交叉验证，比较玉米自交系类群判别的预测精度。【结果】通过不同的质量控制标准分别获得11 431和4 022个分子标记，基于2种分子标记密度，分别将60份材料分成5个类群和4个类群，其中，以11 431个SNP标记为基础，通过群体结构分析和遗传距离聚类结果发现，类群内样本一致性为63.33%，以4 022个SNP标记进行分群，发现2种类群划分方法的群内样本一致性为90.00%；比较玉米自交系类群判别的预测精度结果为：基于4 022个标记，随机森林和支持向量机预测精度的平均值（91.43%）高于11 431个标记的预测精度的平均值（86.25%），其中，预测精度最高的是采用4 022个标记的随机森林预测，预测精度为94.17%。【结论】聚类分析法最终将60份玉米糯自交系分为4个类群，运用随机森林和支持向量机对类群划分结果进行抽样和交叉验证，发现随机森林法比支持向量机法能获得更高的预测精度。

耐旱甘薯种质资源的筛选与鉴定

陈永先, 陈瑞江, 都艺芝, 术钧捷, 陈晚霞, 赵梓含, 王季春, 杜康, 张凯

中国农业科学. 2025, 58(2): 214-237. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.002

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【目的】寻求可精确指征甘薯耐旱性的关键指标和方法，筛选并鉴定耐旱甘薯种质资源，为耐旱甘薯种质资源的快速、准确鉴定提供有效方法，为优质耐旱甘薯品种选育提供材料基础和理论依据。【方法】以54份甘薯种质资源为材料进行干旱胁迫试验。设置干旱胁迫和对照2个处理，结合干旱池栽试验和大田试验，探究干旱胁迫对不同甘薯种质资源的生长发育、生理生化、抗氧化代谢、光合特性及产量等方面的影响，分析不同甘薯种质资源对干旱的响应特点，筛选甘薯耐旱性评价的有效指标；综合主成分分析、相关性分析、耐旱系数直接评价法和隶属函数计算综合耐旱性度量值（D值）法进行耐旱性评价，筛选鉴定耐旱甘薯种质资源。【结果】干旱池栽试验结果表明，干旱处理对不同甘薯种质资源的主茎长、地上部鲜重、地下部干重、块根鲜重的影响均达到极显著水平（P<0.01）；通过D值聚类分析筛选出耐旱种质资源8份。大田试验中，与对照相比，不同供试种质资源主茎长、茎粗、分枝数、叶面积指数、叶片相对含水量、叶绿素总量、气孔导度、净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MAD）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）指标在干旱胁迫下呈现极显著差异（P<0.01）。通过建立回归模型，初步确定了叶面积指数、根尖数、叶片POD、叶片APX、块根Pro、块根SOD、块根CAT、产量8个指标可作为甘薯耐旱性的鉴定指标。根据产量耐旱系数法分级，XN18111-1、20XN18-1、XN1834-11、XN17104-46为耐旱种质资源；根据综合耐旱性评价，XN18111-1、20XN18-1、XN1862-61的D值>0.6，耐旱性强。【结论】通过干旱池栽试验综合耐旱性评价、大田试验综合耐旱性评价和产量评价，最终确定XN18111-1、20XN18-1为耐旱种质资源，可作为耐旱品种育种材料或研究甘薯耐旱机制的理想资源材料。

华北平原多样化作物与小麦-玉米轮作对土壤质量的影响

张斯佳, 杨杰, 赵帅, 李莉威, 王贵彦

中国农业科学. 2025, 58(2): 238-251. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.003

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【目的】通过位于华北平原的长期定位轮作试验，探究不同作物与小麦-玉米两熟轮作后土壤养分和团聚体养分分布差异，并进行土壤质量指数的综合评价，为改善华北粮田土壤耕层质量和产能提升提供科学理论依据。【方法】基于多样化作物轮作长期田间定位试验，以冬小麦-夏玉米（WM-WM）两熟复种连作为对照，设置春甘薯—冬小麦-夏玉米（Psw-WM）、春花生—冬小麦-夏玉米（Pns-WM）和春高粱—冬小麦-夏玉米（Ps-WM）3种两年三熟轮作模式。于2022年小麦开花期和收获期取土壤样品，测定土壤酶、团聚体稳定性及土壤和团聚体各粒级（>2.00、0.50—2.00、0.25—0.50、<0.25 mm）有机质、氮、磷、钾养分含量，综合评价不同轮作模式土壤养分分布特征和土壤质量指数（SQI）。【结果】与WM-WM相比，3种轮作模式都显著提高了0—40 cm土层无机态氮含量；Psw-WM显著提高了0—20 cm土壤有机质含量和团聚体>2.00 mm粒级全氮（0—10 cm）、速效钾（10—20 cm）和有机质（0—10 cm，>2.00和0.50—2.00 mm）含量及纤维素酶、过氧化氢酶和碱性蛋白酶活性；Pns-WM提高了20—40 cm土壤有机质含量和团聚体0.25—0.50和>2.00 mm（10—20 cm）粒级速效钾、团聚体有机质（0—10 cm，>2.00 mm；10—20 cm，>0.50 mm）含量及蔗糖酶、脲酶和碱性蛋白酶活性；Psw-WM提高了0—10 cm土壤团聚体稳定性，Pns-WM则提高了0—30 cm土壤团聚体稳定性。Pns-WM和Psw-WM都显著提高了SQI，并且Pns-WM显著高于Psw-WM；路径分析结果表明团聚体的平均质量直径是SQI提升的直接显著因子，而且还通过影响无机态氮含量间接对SQI具有显著正向调控作用，而有机质含量增加导致大团聚体比例增大是提高SQI的显著间接调控路径。【结论】豆科（花生）和块根（甘薯）作物与小麦-玉米轮作能够为改善华北粮田土壤耕层质量、提升土壤养分供应能力发挥重要作用。

基于高光谱的辣椒叶片氮素含量反演

刘静, 汪泓, 张磊, 肖玖军, 吴建高, 龚明冲

中国农业科学. 2025, 58(2): 252-265. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.004

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【目的】氮素是植物生长和发育的必需营养元素之一，对加强农作物叶绿素合成、增强植物抗逆性以及提升产量和品质起到重要作用。通过高光谱技术对辣椒生长期间叶片氮素含量进行快速、准确且非接触性监测，研究辣椒叶片氮素含量（LNC）与光谱反射特性之间的联系，以期提高农业生产效率与精准性，实现智能化管理与精准施肥。【方法】以采集自贵州省农业科学院辣椒研究所官庄示范基地2021年的辣椒种植区叶片高光谱数据为研究对象，基于4个辣椒品种（黔椒8号、红辣18号、辣研101号和红全球）和施用5种不同氮肥用量（0、120、240、360、480 kg·hm^-2），对辣椒叶片原始光谱进行多元散射校正（MSC）、Savitzky-Golay（SG）平滑和一阶导（FD）预处理后，结合Pearson相关系数、连续投影（SPA）和竞争性自适应重加权（CARS）筛选敏感波段。利用偏最小二乘回归（PLSR）、随机森林（RF）和径向基神经网络（RBFNN）3种机器学习算法构建辣椒叶片氮素监测模型。【结果】原始光谱经预处理后，相关性系数均有较大提升，其中SG处理后的光谱数据模型反演效果最好，效果排序为SG>FD>MSC>原始光谱。对比不同波段筛选方法：使用Pearson相关系数法进行波段筛选会导致波段过于集中出现信息冗余或信息提取不全的情况；CARS算法筛选波段范围广、数量多，但包含较多冗余信息和噪声，其效果不如SPA；SPA筛选的氮素含量特征波段可有效减少共线性和冗余信息，建立的模型R²最优，RMSE最小。不同建模方法的辣椒LNC估算模型结果表现为：RBFNN最佳，PLSR次之，RF最差，其中SG-SPA-RBFNN组合模型反演精度最佳，建模结果R²为0.98，RMSE为0.62，验证结果R²为0.98，RMSE为1.21，RPD为3.08。RBFNN模型在处理高维度光谱数据时表现出色，优于传统的PLSR和RF模型。【结论】利用高光谱反射率特征建立的氮素含量预测模型，能够有效监测辣椒叶片的氮素水平，提高农作物管理效率，可为辣椒生长的精准管理和变量施肥工作提供技术支撑。

两种高通量测序技术鉴定苹果病毒效果评价及两种新病毒的鉴定

潘媛, 王德, 刘楠, 孟祥龙, 戴蓬博, 李波, 胡同乐, 王树桐, 曹克强, 王亚南

中国农业科学. 2025, 58(2): 266-280. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.005

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【目的】宏转录组测序（macro-transcriptome sequencing）与小RNA测序（small RNA sequencing）是病毒鉴定中常用的高通量测序技术（high-throughput sequencing technique）。本文旨在评价两种高通量测序方法检测不同类型的组织样本对苹果新发病毒鉴定的效率，为苹果病毒病的准确诊断提供依据。【方法】2022年8月自衡水深州市采集带有新病毒症状的‘鲁丽’苹果果皮和枝皮，提取总RNA后，分别构建宏转录组文库和小RNA文库进行高通量测序，利用生物信息学技术和软件分析数据。首先，比较高通量测序结果的各项指标，然后，采用层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）和5级分级评分法综合比较各项指标的加权值，评价不同测序方法的效果。最后，利用RT-PCR方法验证高通量测序结果，对新发病毒进行基因组特性和系统进化关系分析。【结果】从拼接效果来讲，采用相同的组织材料，宏转录组优于小RNA测序技术，采用相同的技术，果皮的拼接效果优于枝皮。从检出的病毒种类数量来讲，宏转录组测序技术检测枝皮检出的病毒种类最多，包括苹果褪绿叶斑病毒（apple chlorotic leaf spot virus，ACLSV）、苹果茎痘病毒（apple stem pitting virus，ASPV）、苹果茎沟病毒（apple stem grooving virus，ASGV）、苹果坏死花叶病毒（apple necrotic mosaic virus，ApNMV）、苹果胶质木病毒-2（apple rubbery wood virus 2，ARWV-2）、苹果绿皱果相关病毒（apple green crinkle associated virus，AGCaV）、柑橘囊胶相关病毒（citrus concave gum-associated virus，CCGaV）、柑橘碎叶病毒（citrus tatter leaf virus，CTLV）8种病毒；小RNA测序技术检测枝皮，检出病毒种类最少，小RNA测序技术检测果皮与枝皮病毒种类存在差异，采用果皮作为检测对象，两种方法检测出病毒种类数量相同。比较各项指标的综合评分，宏转录组检测枝皮分数最高。高通量测序结果与RT-PCR检测结果一致。ARWV-2、CCGaV在河北省为首次发现，分别命名为ARWV-2河北分离物（ARWV-2-HB）、CCGaV河北分离物（CCGaV-HB）。ARWV-2-HB CP GenBank登录号为PQ095583，CCGaV-HB MP和CP GenBank登录号分别为PQ095581、PQ095582，两种病毒基因序列与代表性分离物一致性均在96%以上，以ARWV-2和CCGaV CP氨基酸序列为基础构建系统发育树，ARWV-2-HB与LYXS（MZ819711）亲缘关系最近；CCGaV-HB与Mishima（MK940543）、Gala（MK940542）、Gala-BJ（OP820577）、Fuji-BJ（OP556109）和AC1（MH038043）亲缘关系相对密切。【结论】利用宏转录组测序与小RNA测序技术对相同‘鲁丽’果树疑似病毒病样本的果皮和枝皮分别进行测序，宏转录组测序技术检测苹果枝皮测序效果最好，检出病毒种类最多，获得相对完整的病毒基因组序列。采用小RNA测序，果皮和枝皮只能揭示部分病毒种类，检出的病毒种类存在差异，建议两种组织材料同时检测。在河北省报道了ARWV-2与CCGaV，揭示了ARWV-2-HB和CCGaV-HB的部分基因组序列，丰富了ARWV-2和CCGaV基因序列信息，明确了这两种病毒与其他代表性分离物的系统进化关系。

柑橘木虱黏液样蛋白DcMucin-like抗体制备及应用

蒋丽琴, 苏巧灵, 李猷, 魏太云, 宾羽

中国农业科学. 2025, 58(2): 281-290. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.006

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【目的】黏液样蛋白（mucin-like protein）参与半翅目昆虫取食过程中唾液鞘的形成。本研究旨在制备柑橘木虱（Diaphorina citri）黏液样蛋白DcMucin-like特异性抗体并对木虱取食孔进行免疫荧光标记，为DcMucin-like生物学功能研究提供依据。【方法】通过解剖柑橘木虱唾液腺、中肠、卵巢和精巢组织，根据木虱DcMcuin-like序列设计特异性引物，利用实时荧光定量PCR检测分析各组织中DcMcuin-like在转录水平的差异；扩增无信号肽的DcMucin-like序列并插入pET-28a中构建重组质粒，测序验证后转化Rosetta表达菌株，以终浓度0.5 mmol·L^-1 IPTG在37 ℃下振荡培养8 h诱导重组蛋白表达，SDS-PAGE凝胶电泳检测重组蛋白表达情况；扩大培养后裂解菌体，裂解液上清经Ni-NTA纯化作为抗原免疫家兔5次，纯化血清IgG获得DcMucin-like多克隆抗体，Western blot检测抗体特异性；利用实时荧光定量PCR和Western blot比较健康木虱和感染黄龙病菌（Candidatus Liberibacter asiaticus，CLas）木虱中DcMucin-like在转录水平和蛋白水平的差异；利用交联荧光素（FITC）的DcMucin-like多克隆抗体标记木虱取食后的柑橘叶片，在共聚焦显微镜下观察柑橘木虱取食孔和唾液鞘。【结果】实时荧光定量PCR检测显示DcMcuin-like在木虱唾液腺中大量表达，且表达量显著高于中肠、卵巢和精巢组织。携带有pET28a-DcMucin的Rosetta表达菌株经IPTG诱导后在菌体裂解液的上清中获得大量表达的重组蛋白。重组蛋白免疫家兔后取抗血清纯化IgG，Western blot结果表明获得特异性好的DcMucin-like多克隆抗体。实时荧光定量PCR和Western blot分析结果显示DcMucin-like在木虱响应黄龙病菌侵染时上调表达。DcMucin-like（FITC）荧光抗体标记木虱取食后的柑橘叶片组织切片，共聚焦显微镜下观察到木虱的取食孔，并在取食孔周围检测到特异的FITC荧光信号，表明DcMucin-like随木虱取食释放到植株组织中参与唾液鞘形成。【结论】DcMucin-like在柑橘木虱唾液腺中高表达并响应黄龙病菌侵染上调表达；成功制备了特异性好的柑橘木虱DcMucin-like多克隆抗体；验证了DcMucin-like随木虱取食分泌到柑橘植株组织中。研究结果可为深入探究DcMucin-like在黄龙病菌-木虱-柑橘三者互作中的作用打下基础。

影响我国主要麦区小麦籽粒和面粉锌含量的产量构成要素与土壤肥力因素

孙蕊卿, 党海燕, 佘文婷, 王星舒, 褚宏欣, 王涛, 丁玉兰, 罗一诺, 徐隽峰, 李小涵, 王朝辉

中国农业科学. 2025, 58(2): 291-306. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.007

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【目的】明确我国主要麦区小麦籽粒和面粉锌含量差异，研究作物与土壤因素对小麦籽粒和面粉锌含量的影响，为提升我国小麦籽粒锌营养提供依据。【方法】于2020—2021和2021—2022年两个小麦生长季，在我国17个小麦主产省/区采集421份小麦植株和土壤样品，研究小麦籽粒、面粉和麸皮锌含量与小麦产量及产量构成的关系，以及与土壤pH、有机质、硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾、有效态微量元素含量和施肥量的关系。【结果】我国小麦籽粒、面粉和麸皮锌的平均含量分别为28.1、10.8和60.6 mg·kg^-1，94.8%的籽粒和89.5%的面粉样本的锌含量未达到营养学家推荐含量（40和15 mg·kg^-1）。麦区间小麦籽粒锌含量存在差异，稻麦区最高，麦玉区和旱作区次之，春麦区最低。稻麦区，较低的土壤pH促进了土壤锌活化，有效锌含量显著高于其他麦区，较低的施磷水平也有利于锌吸收和向地上部转移，小麦籽粒和面粉锌平均含量分别为31.5和12.2 mg·kg^-1。麦玉区，土壤肥力较高，产量显著高于其他麦区，导致小麦籽粒与面粉锌含量相对降低，分别为27.1和10.3 mg·kg^-1。旱作区，较高的土壤pH影响了土壤锌的有效性和小麦对锌的吸收，籽粒与面粉锌含量较低，分别为26.5和10.1 mg·kg^-1。春麦区，土壤有效锌含量显著低于其他麦区，不利于小麦吸收累积锌，籽粒与面粉锌含量最低，分别为24.6和9.4 mg·kg^-1，且随千粒重增加锌含量显著降低。【结论】提高小麦籽粒与面粉锌含量，不仅需要适宜的土壤pH、较高的有效锌水平及合理的氮磷肥调控，还需优化产量构成要素，协同提升小麦产量和籽粒、面粉锌含量。

长期施用新鲜与腐熟畜禽粪肥土壤溶解性有机质与微生物群落的特征及其关联性

袁慧琳, 李雅莹, 顾文杰, 徐培智, 卢钰升, 孙丽丽, 周昌敏, 黎婉玲, 仇荣亮

中国农业科学. 2025, 58(2): 307-325. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.008

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【目的】研究新鲜与腐熟鸡/猪粪长期施用下土壤溶解性有机质（DOM）的光学组分特征及其与微生物群落多样性和组成间的内在联系，为红壤区绿色循环农业实施策略的制定提供土壤生态方向的理论依据。【方法】基于国家土壤质量广州红壤观测试验站连续11年（2011—2022）的玉米-玉米-包菜轮作定位试验，包括5个处理，分别为不施肥对照、腐熟鸡粪、新鲜鸡粪、腐熟猪粪和新鲜猪粪。采集表层土壤样品，利用Illumina MiSeq高通量测序测定微生物群落，同时分析土壤DOM紫外-吸收特征及荧光吸收特征，测定相关化学性质，基于多元分析解析主要影响因子。【结果】腐熟粪肥显著提高了土壤有机质含量（122.5%—354.8%），腐熟鸡粪能有效提高土壤速效磷（1 697.2%—3 455.3%）和全磷（587.5%—812.5%）含量，腐熟猪粪主要提高土壤碱解氮（286.6%—311.3%）和全氮（326.4%—373.6%）含量。畜禽粪肥施用均显著提高了土壤DOM含量（60.3%—227.8%），其中猪粪处理对有色溶解性有机质（CDOM）含量提升效果最佳（118.1%—231.7%），鸡粪处理则增加土壤荧光溶解性有机质（FDOM）含量（293.4%—834.9%），且腐熟粪肥效果更佳（834.9%）。FDOM特征指标中，施肥处理的自生源指数均低于对照组（33.2%—39.2%），但腐殖化指数均高于对照组（40.3%—43.3%）。经平行因子分析拆分出4个荧光组分，施肥处理均主要富集C3（含富里酸和胡敏酸的中分子类腐殖质）和C4组分（含类色氨酸的大分子类腐殖质），促进FDOM类蛋白质成分转化为类腐殖质物质，且腐熟粪肥处理土壤C3与C4组分的最大荧光强度更高。腐熟鸡粪处理土壤具有更高微生物群落丰富度（Chao 1指数：19 065.6）和多样性（Shannon指数：5.6—6.0），在提高微生物群落α多样性方面更具优势。不同处理对土壤微生物群落组成的影响存在差异，鸡粪处理以富营养类群Proteobacteria（31.2%—33.0%）、Gemmatimonadetes（4.1%）为主，猪粪处理以寡营养高效碳利用类群Acidobacteria（21.0%—21.6%）和硝化细菌类群Nitrospirae（2.6%—3.4%）为主。门与科水平共线性网络均以正关联为主，其中关联数最多的菌属为Rhodobacteraceae。冗余分析及随机森林模型预测均显示微生物群落主要受速效钾和DOM中C3组分影响，其中氮循环相关微生物类群的响应较为明显。【结论】长期施用不同来源粪肥主要带来养分和有机物输入介导的腐熟成分差异，腐熟粪肥可更好地提升土壤DOM腐殖化程度，其中土壤速效养分和DOM腐殖化组分是影响土壤微生物群落结构的主要影响因素，氮循环相关微生物类群对其响应尤为明显，在长期施用畜禽粪肥的土壤中应加以关注。

新疆土桃果皮纯色形成与PpMYB10.1启动子变异的关系

郭天发, 吴金龙, 仇倩倩, 马新超, 王力荣, 吴翠云

中国农业科学. 2025, 58(2): 326-338. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.009

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【目的】探究新疆土桃资源果皮纯色形成的分子机理，为选育果皮纯色桃新品种提供理论依据。【方法】通过对85株新疆土桃实生后代和3个栽培品种的果皮颜色进行表型调查，利用GUS染色检测不同长度PpMYB10.1启动子活性，在PlantCARE（https://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）网站上预测不同材料PpMYB10.1启动子的作用元件，用PCR克隆鉴定88份材料PpMYB10.1启动子上5 243 bp转座子插入和483 bp缺失的基因型，利用双荧光素酶试验验证Pp.4G186800对PpMYB10.1的激活转录。【结果】根据果皮颜色，将85株新疆土桃实生后代分为纯色和红色两类，多数单株表现为纯色（绿色、浅黄色），果皮不积累或极少积累花色苷，与全红品种‘中桃金蜜’相比，其果皮花色苷含量和PpMYB10.1表达量明显降低。通过GUS染色检测启动子变异对其活性的影响，结果显示，当PpMYB10.1启动子上存在5 243 bp插入时，果盘蓝色变浅，表明活性减弱；而携带483 bp缺失后，果盘蓝色加深，表明启动子活性增强，启动子上插入/缺失影响了其活性；新疆土桃实生后代的PpMYB10.1启动子均不存在5 243 bp插入和483 bp缺失。克隆了土桃PpMYB10.1启动子序列，并将启动子顺式作用元件分为4类：光响应元件、植物激素响应元件、非生物胁迫和生长发育响应元件及一些未知功能的元件。由于土桃实生后代成熟较晚，鉴定了成熟期调控基因Pp.4G186800的基因型，均为0 bp/0 bp；通过双荧光素酶试验发现Pp.4G186800能够结合PpMYB10.1启动子，当PpMYB10.1启动子存在483 bp缺失时，Pp.4G186800（+9 bp）与PpMYB10.1启动子形成“强强联合”，可能促进早熟桃果皮花色苷积累。而在晚熟桃中，Pp.4G186800（-9 bp）对PpMYB10.1启动子无促进作用；反之，若PpMYB10.1启动子无483 bp缺失时，其本身活性弱，尽管Pp.4G186800对PpMYB10.1启动子有作用，但影响甚微。【结论】新疆土桃果皮纯色与PpMYB10.1启动子上的插入和缺失变异无直接关系，在早、中熟品种中，Pp.4G186800可激活PpMYB10.1的转录，有助于花色苷合成；而晚熟桃中Pp.4G186800对PpMYB10.1的作用减弱或消失。

基于表型性状分析蕙兰种质资源遗传多样性

唐桂梅, 李卫东, 周宇霞, 孔佑涵, 肖晓玲, 彭颖姝, 张力, 符红艳, 刘洋, 黄国林

中国农业科学. 2025, 58(2): 339-354. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.010

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【目的】研究蕙兰种质的表型性状变异规律和遗传多样性关系，探讨可靠的种质资源综合评价方法，筛选蕙兰优异种质，为蕙兰种质创新与新品种选育提供重要依据。【方法】以102份蕙兰种质为供试材料，对其38个表型性状进行测定，综合运用遗传多样性指数、主成分分析，结合隶属函数法、聚类分析和相关性分析等多元统计方法，对蕙兰种质进行表型遗传多样性分析和综合评价，并根据综合评价F值及目标性状筛选出蕙兰优异种质。【结果】102份蕙兰种质数量性状变异系数为13.18%—28.28%，遗传多样性指数为1.52—1.97，花数、萼片形状等性状的遗传多样性指数较高；各花部表型性状间的相关系数中达到显著或极显著的有46对性状，多数营养器官性状与生殖器官性状间呈极显著正相关；主成分分析结果表明，蕙兰种质资源表型性状累计贡献率达到74.52%时，共提取出12个主成分；利用隶属函数法计算综合评价F值，综合评价F值变化范围为-0.45—1.26，获得排名前10的综合性状优异的蕙兰种质资源；通过系统聚类将蕙兰表型性状和种质资源分别聚为3类，R型聚类结果直观展示了蕙兰不同数量、质量性状指标之间的关联性，与相关性分析结果一致；Q型聚类结果揭示了不同蕙兰种质之间的亲缘关系和遗传背景，综合评价F值排名前10的种质资源有9个位于第Ⅲ大类群。【结论】蕙兰种质资源在数量性状和质量性状上均表现出极为丰富的多样性；采用多元统计分析方法综合评价蕙兰种质是可行的；隶属函数法结合主成分分析法计算表型综合值可量化蕙兰种质资源的综合性状，筛选出‘大一品’‘金奥素’‘程梅’‘宝蕙素’‘江南新极品’‘郑孝荷’‘大陈字’‘绣蕙牡丹’‘蕙兰虎斑’‘端蕙梅’等性状优良的种质资源；株型、花色、萼片及花瓣姿态可作为蕙兰种质评价的关键性指标，以供蕙兰育种亲本材料筛选以及种质资源创新利用。

基因工程抗体功能修饰及其在农业食品安全中的应用策略

徐重新, 沈建兴, 金嘉凤, 何鑫, 谢雅晶, 张霄, 朱庆, 刘媛, 刘贤金

中国农业科学. 2025, 58(2): 355-386. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.011

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基因工程抗体是抗体人工定向设计的巨大飞跃，其以重组抗原结合片段、单链抗体、纳米抗体等形式，广泛渗透应用到农业和食品安全中的各个领域；相关创新探索研究还在竞先推进，发展极为迅速。本文总结了当前基因工程抗体主要衍生形式及其依托的噬菌体、酵母、细菌、核糖体、哺乳动物细胞等抗体库搭载展示平台和相应配套的抗原特异性抗体靶向筛选体系；分析它们借助定点突变、链置换、易错PCR、DNA改组以及同源或异源抗体功能片段甚至与其他功能蛋白融合等策略，在体外开展亲和力成熟乃至提升环境胁迫稳定性等特性功能修饰的关键技术特点；概述它们采用昆虫和动物细胞、植物组织、酵母、大肠杆菌以及其他微生物等表达体系制备相应抗体蛋白状况和潜在优化策略。着重梳理基因工程抗体在产地环境危害物、农兽药投入品、真菌毒素、食源性致病微生物及其有毒代谢物、食源性过敏原等农业食品安全危害物免疫分析上的应用研究现状；同时结合笔者团队近年以Ab2β抗独特型抗体具备模拟抗原结构乃至生物活性功能的特性为理论依据，在模拟Bt Cry毒素结构及抗虫功能的Ab2β抗独特型基因工程抗体和模拟万古霉素抗金黄色葡萄球菌功能的Ab2β抗独特型基因工程抗体等方面创新研发的系列最新成果和相关研究经验，进一步探讨了基因工程抗体在农业食品安全危害物绿色检测和绿色防控创新应用策略研究上的未来发展动向和可行捷径，为基因工程抗体在农业食品安全乃至营养品质评估等领域相关应用研究提供最新最全面的具有参考价值的文献资料和潜在启发思路。

不同耐冻性荣昌猪精子冻后质量及靶向脂质组学分析

高小平, 潘红梅, 郭宗义, 张军杰, 林燕, 张亮

中国农业科学. 2025, 58(2): 387-400. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.02.012

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【背景】荣昌猪是我国优良地方猪种之一，但随着外种猪的引入以及市场需求的转变，纯种荣昌猪的数量正不断下降，这一趋势严重威胁到了我国生猪遗传资源的多样性和养猪业的可持续发展。在地方猪冷冻精液制作过程中，不同公猪精子冻后质量的差异都与其耐冻性有关，而精子脂质组成是影响其耐冻性的关键因素之一。【目的】通过深入分析不同耐冻性荣昌猪精子的质量特征及其脂质组成，筛选出精子耐冻性的候选标志物。为猪精液冷冻保存研究提供依据。【方法】采集14头荣昌猪精液进行冷冻保存后检测其冻后活力，以相对活力（冻后活力/冻前活力）为耐冻性标准，对荣昌猪精子进行高、低耐冻性筛选并分组。检测冻后不同耐冻组精子的质膜完整性、线粒体膜电位、活性氧水平、凋亡水平和体外卵母细胞穿透能力，并通过扫描电镜和透射电镜观察精子表面和内部微观结构的冷冻损伤程度。通过靶向脂质组学技术检测不同耐冻组新鲜精子的中长链脂肪酸组成，筛选出差异脂肪酸。【结果】通过相对活力筛选出具有高耐冻性精子荣昌猪5头，具有低耐冻性精子荣昌猪5头；冷冻后高耐冻组精子的质膜完整性、线粒体活性和体外穿卵率显著高于低耐冻组精子（P<0.05）；冷冻后高耐冻组精子凋亡率显著低于低耐冻组精子（P<0.05）。冷冻后高耐冻组精子表面和内部结构完整性均高于低耐组精子。靶向脂质组学显示，荣昌猪精子中含有36种脂肪酸。高、低耐冻组精子间棕榈酸、十五烷酸等11种脂肪酸含量存在显著差异（P<0.05），且均在高耐冻组中更丰富。【结论】荣昌猪高耐冻性精子在生理状态、形态结构以及体外卵母细胞穿透功能方面都显著优于低耐冻性精子，且脂肪酸组成存在显著差异。本研究筛选出的差异脂肪酸如棕榈酸、十五烷酸、花生四烯酸等可作为荣昌猪精子耐冻性的候选标志物。这些发现不仅为深入理解精子冷冻损伤的生物学机制提供了新视角，也为开发高效、安全的冷冻保护剂奠定了理论基础。

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