当期目录

2025年 第58卷 第4期 刊出日期：2025-02-16

  

封面文件 ⇩ 目录文件 ⇩

目录

2025年第58卷第4期中英文目录

中国农业科学. 2025, 58(4):  0. 

摘要 ( 84 )   PDF (355KB) ( 67 )   收藏

相关文章 | 多维度评价

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

小麦TaGRAS34-5A的克隆及耐热功能研究

刁邓超, 李云丽, 孟祥宇, 季颂涵, 孙玉晨, 马学红, 李杰, 冯永佳, 李春莲, 吴建辉, 曾庆东, 韩德俊, $\boxed{\hbox{王长发}}$, 郑炜君

中国农业科学. 2025, 58(4):  617-634.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.001

摘要 ( 348 )   HTML ( )   PDF (13208KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】GRAS家族是植物特有的一类转录因子，在植物生长发育和响应逆境胁迫中发挥重要作用，明确GRAS家族基因在小麦耐热性中的作用，可为小麦耐热育种提供基因资源和理论支撑。【方法】基于TAM107和中国春苗期高温转录组筛选到一个潜在的热胁迫响应转录因子基因TaGRAS34-5A；对TaGRAS34-5A进行生物信息学分析并构建系统发育树，以明确其分子特征；采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法对TaGRAS34-5A在高温、脱落酸（ABA）、乙烯利（ETH）、水杨酸（SA）处理下的表达模式进行分析；利用小麦原生质体瞬时表达技术明确TaGRAS34-5A蛋白的亚细胞定位；利用酿酒酵母异源表达系统及BSMV:VIGS沉默技术对TaGRAS34-5A的耐热功能进行验证；利用酵母双杂交技术筛选TaGRAS34-5A潜在的互作蛋白，解析其耐热机理。【结果】TaGRAS34-5A含有一个典型的GRAS结构域，属于GRAS转录因子家族，定位于细胞核和细胞质。生物信息学分析表明，TaGRAS34-5A启动子中含有大量的激素响应元件和光响应元件，与TaSCL14、OsGRAS23、AtSCL14在亲缘关系上最近，暗示其潜在的应对氧化应激功能。在高温、ETH、ABA、SA处理下，TaGRAS34-5A均上调表达，分别在4、6、0.5和12 h后达到表达峰值，其中，受热胁迫和SA的诱导最强烈。酿酒酵母的耐热功能试验表明，TaGRAS34-5A的异源表达能够提高酿酒酵母的耐热性。BSMV:VIGS瞬时沉默试验结果显示，42 ℃高温处理后，TaGRAS34-5A沉默植株相较于对照，叶绿素含量下降、POD酶活降低、细胞过氧化程度增加、耐热性降低。初步耐热机理研究表明，TaGRAS34-5A具有强烈的转录自激活活性，TaGRAS34-5A可能通过与bZIP家族HBP-1b转录因子、E3泛素蛋白连接酶hel2等蛋白的相互作用，协同调控小麦的耐热能力。【结论】TaGRAS34-5A受热、ABA、ETH、SA诱导表达，编码的蛋白位于细胞核和胞质中，且具有转录激活活性，异源表达TaGRAS34-5A能够提高酿酒酵母的耐热性，TaGRAS34-5A沉默小麦植株的细胞过氧化程度增加、叶绿素含量下降、耐热性降低，TaGRAS34-5A可能通过调节细胞氧化还原状态和细胞解毒，从而正调控小麦耐热性。

超高油花生种质SW9721-3品质性状的QTL定位

杨永庆, 胡朋举, 宋亚辉, 金欣欣, 苏俏, 王瑾

中国农业科学. 2025, 58(4):  635-646.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.002

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (2716KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】优质是花生育种的重要目标之一，而栽培花生遗传基础狭窄极大地限制了优质花生育种的效率，挖掘与品质相关的优异等位基因资源，为丰富栽培花生种质资源遗传多样性提供依据。【方法】以二倍体A基因组的A.villosa型野生花生种质PI 210553为供体，与栽培花生进行杂交选育，从中筛选具有野生血缘的超高油花生种质，并进一步利用该种质与栽培品种冀花5号构建的重组自交系（RIL）为材料，在3个环境下对花生4个品质性状进行遗传解析和QTL定位分析。【结果】从粤油551×PI 210553组合中筛选获得4份SW9721系列超高油种质，其中，SW9721-3含油量为62.50%，超国家花生高油标准7.5个百分点。RIL群体表型分析结果显示，受环境影响RIL群体品质性状平均值的变异幅度为11.02%—40.80%，它们之间相关系数为0.23—0.97（P<0.001），其中，含油量与蛋白含量、油酸含量与亚油酸含量之间关系密切。此外，品质性状的表型变异率为3.78%—10.61%，遗传率均在0.6以上，偏度和峰度的绝对值均小于1，其表型值分布基本符合正态分布。表明4个品质性状的表型变异主要受遗传调控，属于数量性状。QTL分析在3个环境下共检测到12个QTL位点，LOD值为3.26—17.82，可解释1.97%—24.56%的表型。其中，qPOC_7在所有环境下被稳定检测到，LOD值为6.01—17.82，可解释蛋白含量和含油量4.59%—24.56%的表型变异，含油量增效基因来源于SW9721-3，表明该QTL位点具有重要育种价值。根据qPOC_7双侧分子标记物理位置推测qPOC_7的关键调控基因位于第7染色体末端的426 363—606 659 bp范围内，候选区间大小约为180 kb。在候选区间内共包含22个注释基因，其中2个参与糖代谢的基因Ah.CKCA5J和Ah.805HV8被认为是qPOC_7的重要候选基因。【结论】获得一份超高油花生种质SW9721-3，并从中鉴定出一个具有重要育种价值的主效QTL位点qPOC_7。

耕作栽培·生理生化·农业信息技术

冬闲杂草还田对水稻光合物质生产和产量的影响

陈鸽, 谷雨, 文炯, 傅岳峰, 何兮, 李薇, 周峻宇, 刘琼峰, 吴海勇

中国农业科学. 2025, 58(4):  647-659.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.003

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (600KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究不同有机物料还田对籼型三系杂交稻群体光合物质生产和产量形成的影响，以期为秸秆资源合理利用、提高水稻产量提供理论依据。【方法】于2022—2023年在湖南省岳阳市麻塘镇进行大田试验，以当地生产上推广面积较大的杂交稻品种川种优464为供试材料，设置常规氮肥（N）、水稻秸秆还田+常规氮肥（RN）、油菜秸秆还田+常规氮肥（ON）、紫云英还田+常规氮肥（MN）、冬闲杂草还田+常规氮肥（WN），以不施氮肥不还田为对照（CK），共计6个处理。在不同秸秆还田模式下，测定水稻各生育时期的茎蘖动态、叶面积指数、地上部干物质积累量、齐穗期剑叶SPAD值、净光合速率、产量及产量构成。【结果】与N处理相比，在产量及产量构成方面，WN处理的单位面积有效穗数、总颖花量和产量分别显著提高13.65%、16.85%和9.65%，每穗粒数和粒重略有增加，结实率出现降低，但差异不显著；在光合物质生产特性方面，WN处理茎蘖成穗率显著提高13.08%，齐穗期剑叶SPAD、净光合速率和气孔导度分别显著提高3.57%、9.16%和16.68%，成熟期地上部干物质积累量显著提高13.79%，齐穗至成熟期光合势、群体生长率和地上部干物质积累量分别显著提高9.20%、33.12%和33.21%，收获指数显著提高12.31%。另外，叶面积指数、净同化率、齐穗后叶片和茎鞘的输出量与输出率也呈增加趋势。相关分析结果表明，剑叶SPAD值、净光合速率、气孔导度与有效穗数、每穗粒数、总颖花量、产量呈显著正相关关系。【结论】冬闲杂草还田可改善水稻齐穗期光合特性，增强齐穗后光合物质生产能力，促进花后干物质积累，优化群体质量。同时，通过提高茎蘖成穗率，构建单位面积适宜穗数，增加总颖花量，从而获得高产。

施氮缓解旱地马铃薯花后高温早衰的抗氧化特性研究

苏明, 李翻过, 洪自强, 周甜, 柳强娟, 班文慧, 吴宏亮, 康建宏

中国农业科学. 2025, 58(4):  660-675.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.004

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (3491KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】探明高温胁迫下施氮对宁夏南部山区旱地马铃薯抗氧化特性的影响机制，阐明氮素对其的调控机理，为当地制定有利缓解高温胁迫的施氮措施提供参考。【方法】于2020—2021年在宁夏回族自治区海原县大嘴村开展2年田间原位试验，采用裂区试验设计，共设4个施氮水平为主区，分别为0（N0）、75 kg·hm^-2（N1）、150 kg·hm^-2（N2）和225 kg·hm^-2（N3），同时以2个温度梯度为副区，分别为（35±2）℃（HT）和（30±2）℃（CK）。分析花后高温胁迫对马铃薯叶面积指数（LAI）、相对叶绿素含量（SPAD）、抗氧化特性、膜脂过氧化产物及非酶保护性物质的影响。【结果】2年结果表明，氮、温互作条件下马铃薯LAI、SPAD值、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）及过氧化氢酶（CAT）在花后30—35 d均呈现下降趋势；同时，马铃薯叶片细胞膜透性、丙二醛含量（MDA）和脯氨酸含量（Pro）呈现上升趋势。以花后35 d为例，高温胁迫后，马铃薯LAI较常温下降11.22%—21.20%，SPAD下降23.29%—26.05%，SOD下降12.27%—16.87%，POD下降13.69%—17.71%和CAT下降13.80%—18.39%；而细胞膜透性、MDA含量和Pro含量上升明显。同时高温胁迫后，N2处理下（150 kg·hm^-2）较其他处理显著增加LAI和SPAD，且SOD、POD、CAT以及产量均达到最高，N2还可通过降低细胞膜透性和MDA含量以达到缓解高温危害并提高马铃薯产量的目的。进一步探寻马铃薯产量和施氮量之间的相互关系发现产量与施氮量之间呈现二次函数关系，进而得出相应的参数值推算出经济最佳施氮量为132—142 kg·hm^-2（HT）和185—210 kg·hm^-2（CK）。Pearson相关性分析表明，在高温胁迫下，产量只与叶片的LAI、POD、CAT达到显著正向相关，与MDA、Pro呈显著负相关，而与SOD、SPAD和细胞膜透性未达到显著水平。同时通过主成分分析发现，2年高温胁迫后，不同施氮水平综合得分均表现为N2>N3>N1>N0。【结论】西北天然干旱逆境条件下，施氮量在150 kg·hm^-2可持续改善马铃薯叶片的生理特性，有效优化其产量并且与理论推算2年经济最佳施氮量（132—142 kg·hm^-2）差距甚小。因此，本试验可将施氮量为150 kg·hm^-2作为宁南山区马铃薯安全生产的推荐施氮量，以应对当地夏季短时高温危害。

干旱胁迫下陇中紫花苜蓿对外源精胺的生理响应

王文娟, 师尚礼, 康文娟, 杜媛媛, 殷辰

中国农业科学. 2025, 58(4):  676-691.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.005

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1596KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】精胺（spermine, Spm）可提高植物对非生物胁迫的耐受力，减少非生物胁迫对植物造成的伤害。探究干旱胁迫下外源Spm对紫花苜蓿抗旱性的影响，为外源Spm提高紫花苜蓿抗旱性提供理论依据，进而为利用外源Spm增强植物抗旱性的应用提供科学依据。【方法】以陇中紫花苜蓿（Medicago sativa L. cv. Longzhong）为试验材料，使用聚乙二醇6000模拟干旱胁迫。研究在正常水分和干旱条件下，根施浓度为0.1、0.5和1.0 mmol·L^-1 Spm后陇中苜蓿株高、叶片相对含水量（RWC）、光合色素含量、气体交换参数、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量、超氧阴离子（$O^{\bar{.}}_{2}$）含量、过氧化氢（H₂O₂）含量、丙二醛（MDA）含量和渗透调节物质含量等生理指标的变化特征。【结果】干旱胁迫下，外源Spm可增加陇中苜蓿的株高和叶片RWC，减缓叶绿素a、叶绿素b（Chlb）和类胡萝卜素的降解，提升叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，降低胞间二氧化碳浓度，增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，提高抗坏血酸（ASA）含量、ASA/氧化型抗坏血酸（DHA）比值、谷胱甘肽（GSH）含量和GSH/氧化型谷胱甘肽（GSSG）比值，降低DHA和GSSG含量，增强抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性，减少$O^{\bar{.}}_{2}$和H₂O₂的产生，抑制MDA积累，增加脯氨酸和可溶性糖含量。通过主成分分析及计算各个处理下所有生理指标的平均隶属函数值，结果表明，在正常水分条件下施用Spm对紫花苜蓿的生长没有影响，而干旱条件下施用Spm可提高干旱胁迫下陇中苜蓿的抗旱性，其中0.5 mmol·L^-1 Spm的提升效果最佳。进一步冗余分析表明，0.5 mmol·L^-1 Spm主要通过减缓叶片Chlb的降解，提高ASA-GSH循环和CAT活性来增强陇中苜蓿的抗旱性。【结论】外源Spm能够通过减缓光合色素的降解，改善干旱胁迫对苜蓿叶片的非气孔限制，提高SOD、POD、CAT活性，促进ASA-GSH循环，增加渗透调节物质含量，以减少$O^{\bar{.}}_{2}$和H₂O₂的产生，降低膜脂过氧化程度，从而增加干旱胁迫下陇中苜蓿的株高和叶片RWC，进而增强其抗旱性。外施0.5 mmol·L^-1 Spm是提高干旱胁迫下紫花苜蓿抗旱性的有效方法，可将其应用于提高旱区紫花苜蓿抗旱性的实际生产中。

植物保护

浙江苍南番茄-水稻轮作对连作土壤理化性质和微生物群落的影响

王少骅, 沈年桥, 储天然, 吴永汉, 李康宁, 石延霞, 谢学文, 李磊, 范腾飞, 李宝聚, 柴阿丽

中国农业科学. 2025, 58(4):  692-703.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.006

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1560KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】浙江苍南番茄长期连作导致土壤酸化、次生盐渍化、土壤板结和土传病害严重等一系列土壤连作障碍问题。本论文通过分析番茄-水稻轮作对长期连作土壤理化性质、酶活性、微生物量和微生物群落结构等的影响，旨在提供一种减轻土壤连作障碍、改善土壤环境的方法。【方法】设置番茄连续单作18年（T1）、番茄连作17年后番茄-水稻轮作1年（T2）、番茄连作15年后番茄-水稻轮作3年（T3）3组试验处理，采集土壤样本。采用pH计和电导率仪测定土壤pH和EC值，高温燃烧法、凯氏定氮法、氯化钾溶液浸提法等方法测定土壤总碳、总氮、铵态氮等土壤理化性质。使用酶活性试剂盒测定土壤酶活性，qPCR技术检测微生物总量和有害微生物浓度，选择性培养基平板涂布计数法对土壤可培养微生物进行计数。采用MiSeq PE3000高通量测序平台进行土壤宏基因组测序、拼接组装、序列比对和功能注释。【结果】不同处理土壤理化性质差异显著，番茄-水稻轮作1年和3年分别将土壤pH从单作的5.20提高至6.04和6.73，将EC值从单作的558 μS·cm^-1降至417和445 μS·cm^-1，碳氮比从9.16提高至10.45和10.74。轮作后土壤酶活性提高，过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶活性分别由11.72 μmol·d^-1·g^-1、10.76 μg·d^-1·g^-1和22.67 mg·d^-1·g^-1提高至58.58 μmol·d^-1·g^-1、142.48 μg·d^-1·g^-1和37.10 mg·d^-1·g^-1。轮作后微生物数量和群落结构发生变化，有害微生物减少，土壤可培养放线菌含量增加，真菌/细菌比值降低，绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）等显著增加，放线菌门（Actinobacteria）显著减少；轮作3年土壤中青枯、软腐、枯萎病菌的含量分别降至1.76×10³、7.28×10²和3.07×10³ copies/g。轮作后土壤微生物潜在功能发生变化，碳水化合物代谢、能量代谢等相关基因丰度增加，新陈代谢中碳水化合物代谢相关基因上调。【结论】番茄-水稻轮作可改善长期单作导致的土壤酸化、盐碱化和土壤元素不平衡，提高土壤碳氮比和酶活性，减轻土传病害的发生，使得土壤由真菌型向细菌型转化，并改变了土壤微生物群落结构，促进土壤微生物碳水化合物代谢，对改善土壤连作障碍具有重要作用。

灰葡萄孢HMG家族基因的全基因组鉴定与表达规律分析

张天雨, 李白, 藏金萍, 曹宏哲, 董金皋, 邢继红, 张康

中国农业科学. 2025, 58(4):  704-718.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.007

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6547KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】高迁移率族蛋白（high mobility group protein，HMG）是广泛存在于真核生物中的一种重要蛋白质，在调控真菌的生长发育及对胁迫的响应过程中发挥关键作用。本研究旨在通过对灰葡萄孢（Botrytis cinerea）中HMG家族成员的全基因组鉴定，分析其在病菌生长发育、侵染及对胁迫的响应等过程中的表达特征，为深入探讨该家族基因在灰葡萄孢生长发育及致病机理中的功能提供理论依据。【方法】利用Pfam和HMMER工具的Hmmer search功能，在灰葡萄孢的蛋白数据库中筛选HMG家族蛋白基因，并使用在线SMART软件进行验证，以最终确定灰葡萄孢HMG家族成员。通过使用ProtParam、TBtools、MEME、MEGA、MCScanX等工具，对灰葡萄孢HMG基因家族成员的理化性质、染色体定位、基因结构、系统进化关系及基因间的共线性进行分析。同时，基于灰葡萄孢在分生孢子发育及侵染过程中的转录组数据，利用TBtools软件分析HMG家族基因在这两个过程中的表达规律。此外，通过实时定量PCR（qPCR）技术，观察灰葡萄孢HMG家族基因在NaCl、KCl、H₂0₂等胁迫下的表达变化规律。【结果】在灰葡萄孢基因组中鉴定出9个HMG家族成员，这些成员的编码氨基酸数量在101—1 076个，其分子量在11.48—120.64 kDa。这些HMG家族成员可进一步分为HMGA和HMGB亚家族，并均具有保守的HMG结构域。同时，它们在6条染色体上分布，与禾谷镰孢（Fusarium graminearum）和尖镰孢（Fusarium oxysporum）之间显示出基因共线性。通过表达规律分析发现，HMG家族基因在灰葡萄孢分生孢子发育和侵染过程中表达量呈现明显变化。其中，Bcin01g08840、Bcin07g04610、Bcin11g04340和Bcin11g03320在灰葡萄孢分生孢子发育阶段表现出持续高表达水平，而Bcin07g04610、Bcin11g04340、Bcin11g05790和Bcin01g08840在灰葡萄孢侵染时表现出明显的表达下调。qPCR分析发现，该家族基因在NaCl和KCl胁迫处理后也呈现明显的下调趋势。【结论】灰葡萄孢中包含9个HMG家族成员，该家族成员可被划分为HMGA和HMGB亚家族，分布在6条染色体上，在病菌的分生孢子发育、侵染及胁迫响应过程中具有不同的表达模式，推测该家族基因在灰葡萄孢生长发育、致病性及胁迫响应中发挥重要作用。

土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

有机无机肥配施下旱地麦田土壤有机碳组分含量的变化特征

史帆, 李文广, 易树生, 杨娜, 陈玉萌, 郑伟, 张雪辰, 李紫燕, 翟丙年

中国农业科学. 2025, 58(4):  719-732.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.008

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1048KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】研究长期有机无机肥配施下土壤有机碳组分含量特征及各组分对旱地冬小麦产量的贡献，以期为提高西北旱地小麦产量和培肥土壤提供重要的理论依据。【方法】进行9年长期定位试验，采用裂区设计，主处理为两个有机肥水平（不施有机肥和施有机肥30 t·hm^-2，分别用M0和M1表示），副处理为5个氮水平（施氮量分别为0、75、150、225、300 kg·hm^-2，分别用N0、N75、N150、N225和N300表示）。主要分析有机无机肥配施下冬小麦籽粒产量、土壤有机碳组分（包括溶解性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）、颗粒有机碳（POC）和矿质结合态有机碳（MOC））的含量特征及各组分质量分数的差异，并且量化各有机碳组分对小麦籽粒产量的贡献。【结果】随施氮量的增加，冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。相较于单施化肥，有机无机肥配施冬小麦平均增产4.80%。M1N150处理下冬小麦产量最高（8 143.2 kg·hm^-2），较M0N0处理增加了85.36%，且较当地常规施肥施氮量降低了75 kg·hm^-2。经过9年连续施肥，M1N150处理下的SOC含量相较试验初始（2014年）显著提升了17.9%，即在施氮150 kg·hm^-2的基础上配施有机肥30 t·hm^-2不仅会显著提升土壤的培肥效果，还会在减施氮肥的基础上提高冬小麦产量。通过分析不同施肥处理下土壤有机碳组分发现，与单施化肥相比，有机无机肥配施不同程度地提高了POC、DOC和MBC组分含量，以及POC组分在SOC中的占比。通过SOC与各有机碳组分含量的敏感性指数发现，土壤活性有机碳组分（DOC、MBC、POC）对有机无机肥配施处理均有显著响应，其中POC和DOC组分对农田管理措施的响应最为敏感。通过对土壤各有机碳组分与小麦产量的相关性分析表明，POC、DOC和MBC组分对产量的提高均有积极效果。随机森林分析结果进一步证明，有机无机肥配施下POC和DOC组分对小麦产量的贡献度更高。因此，可以推断有机无机肥配施对作物生产率和土壤肥力的提高，主要是通过增加土壤中有机碳的DOC和POC含量来达到的。【结论】在施氮150 kg·hm^-2的基础上配施有机肥30 t·hm^-2时，更有利于提升西北旱地麦田土壤有机碳和活性有机碳组分含量，进而提高旱地冬小麦产量，其中以DOC和POC组分对小麦产量贡献度最高。

烟草不同轮作模式碳足迹及经济效益评价

郑煜, 陈颐, 遆晋松, 史龙飞, 许校博, 李昱霖, 郭瑞

中国农业科学. 2025, 58(4):  733-747.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.009

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1404KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确不同轮作模式作物的经济效益及碳排放特点，为区域优势轮作模式的筛选提供科学依据。【方法】基于2018—2022年河南省中部许昌市襄城县农户调研数据，采用生命周期评价核算粮菜烟（小麦-辣椒-小麦-辣椒-小麦-辣椒-烟草）、麦玉烟（小麦-玉米-小麦-玉米-小麦-玉米-烟草）、粮豆烟（小麦-玉米-小麦-大豆-小麦-大豆-烟草）和粮薯烟（小麦-玉米-小麦-红薯-小麦-红薯-烟草）4种轮作模式的碳排放量，阐明其构成。结合不同模式投入成本、收获产值等结果对4种轮作模式的经济效益和生态效益进行综合评价。【结果】（1）不同轮作模式产值、利润均表现为粮菜烟>粮薯烟>麦玉烟>粮豆烟。同时，粮菜烟模式总成本显著高于其余3种模式。（2）不同轮作模式单位面积碳排放量表现为麦玉烟>粮薯烟>粮豆烟>粮菜烟，分别为32 391.10、31 042.64、30 583.80、26 524.57 kg·hm^-2。不同轮作模式单位产量碳足迹由高到低依次为粮豆烟、麦玉烟、粮薯烟、粮菜烟，其值分别为0.51、0.51、0.39、0.29 kg·kg^-1；粮豆烟、麦玉烟、粮薯烟、粮菜烟模式单位产值碳足迹分别为0.17、0.17、0.13、0.10 kg/yuan。（3）肥料在粮菜烟、麦玉烟、粮豆烟和粮薯烟模式中的碳排放占比分别为50.6%、56.4%、57.2%和57.0%，是各轮作模式碳排放的主要贡献源。其次为烟草烘烤用电，在上述各轮作模式中分别占比15.2%、14.5%、13.5%和13.0%。【结论】在4种轮作模式中，粮菜烟模式表现出高经济收益兼顾低碳排放，但此模式投入成本最高且烟草产值最低，减少人工投入的同时提升烟草收益是在烟叶主产区推广该轮作模式的关键。粮薯烟模式烟叶产值最高且成本最低，但该轮作模式碳排放较高可能成为推广该轮作模式的制约因素。肥料和烟草烘烤用电是各种轮作模式碳排放的主要贡献源。因此，提高肥料利用率，同时推广清洁能源烤房以降低烟叶烘烤碳足迹是减少各种轮作模式碳排放的关键。

园艺

基于最大熵模型（MaxEnt）和地理信息系统（GIS）的四川省眉山市东坡区晚熟柑橘适宜性评价

姚莉, 邓春秀, 唐彪, 王宏, 吴月颖, 张奇, 李源洪, 刘忠友, 卢昌艾, 林超文

中国农业科学. 2025, 58(4):  748-758.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.010

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (891KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】开展四川省眉山市东坡区晚熟柑橘适宜性评价，可为当地晚熟柑橘合理种植、优化生产空间提供科学参考。【方法】基于14个气候指标、3个地形指标和22个土壤理化性状指标，以及372个晚熟柑橘种植区采样点数据，利用最大熵模型（MaxEnt）和地理信息系统（GIS）结合相关性分析筛选影响四川省眉山市东坡区晚熟柑橘分布的关键环境因子，构建评价晚熟柑橘种植适宜性模型。【结果】MaxEnt模型计算效果非常好，受试者特征工作曲线（ROC曲线）中的下面积值（AUC）达0.843，具有较高的准确性与可靠性。MaxEnt分析表明，年平均气温、海拔、全磷、pH、年平均相对湿度、粉粒量、年降水量、年日照时数、秋季降水量、土壤交换性钙、全钾和有机质是影响晚熟柑橘分布的主要环境因子。影响柑橘分布的气候变量累计贡献率为43.0%，其中，年平均气温（22.9%）、年平均相对湿度（7.0%）和年降水量（4.6%）是影响晚熟柑橘分布的3个最主要的气候因子；影响晚熟柑橘分布的土壤变量累计贡献率为41.3%，其中，全磷（13.8%）、pH（10.4%）和粉粒量（5.7%）是影响晚熟柑橘分布的3个最主要的土壤因子；海拔是影响柑橘分布的地形因子，贡献率为15.7%。通过统计分析各主导环境因子在不同等级分布区的参数值，结合各生态因子响应曲线、实地调查情况以及查阅文献，综合分析得出晚熟柑橘适宜分布的基本气候和地形环境要求为：年平均气温17 ℃左右，年平均相对湿度80%，年降雨量1 300 mm左右，年日照时数1 350 h，秋季降雨量390 mm，海拔400—700 m；土壤pH为4.5—7.5，土壤养分状况受立地条件和栽培管理措施的综合影响。全区34 673.29 hm²的宜园土地中，优势区、适宜区和不适宜区分别占23.51%、61.37%和15.12%。【结论】客观地反映了在气候、地形和土壤因素影响下，东坡区晚熟柑橘种植适宜性变化特征、适宜性面积及分布。

‘皇冠’李果实空腔褐变与木质素积累的关系及其4CL基因家族鉴定

李建昆, 彭超, 张子扬, 梁茜, 魏鸣康, 杨强, 李斌奇, Muhammad Moaaz Ali, Viola Kayima, 陈发兴, 邓红红

中国农业科学. 2025, 58(4):  759-778.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.011

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (9062KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确柰李果实空腔褐变的发生规律，探索柰李果实空腔褐变与木质素积累的关系；并进行木质素生物合成途径的关键基因4CL基因家族鉴定与分析，为后续研究柰李果实空腔褐变的调控、防治和分子机制奠定基础。【方法】以‘皇冠’李盛花后10、25、40、55、70和85 d的果实为试材，研究果实空腔褐变的发生规律。采用石蜡切片观察组织结构变化，气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry）技术明确木质素单体类型，紫外分光光度计测定木质素含量和木质素生物合成相关酶活性，qRT-PCR技术分析基因表达。结合NCBI、TBtools、MEME、MEGA11、SOPMA、SWISS-MODEL和PlantCARE等软件进行4CL基因家族的鉴定与分析。【结果】‘皇冠’李果实空腔始于转色期，成熟期空腔褐变率达到37.73%，转色期和成熟期空腔褐变果的果形指数显著高于非空腔褐变果。石蜡切片结果显示，空腔褐变部位的果肉被番红溶液染成红色，空腔褐变面积随果实发育增大。果肉木质素总量随果实发育逐渐增加，空腔褐变果的木质素总量极显著高于非空腔褐变果（P<0.001）。空腔褐变果的木质素单体主要包括愈创木基丙烷（22.6%）和紫丁香基丙烷（10.8%）。果实发育期，空腔褐变果的4CL和PAL酶活性均显著高于非空腔褐变果。空腔褐变果的8个Ps4CL表达均高于非空腔褐变果，2个PsPAL在空腔和非空腔褐变果的表达趋势基本一致，转色期空腔褐变果的PsPAL表达略高于非空腔褐变果。Ps4CL1、Ps4CL2、Ps4CL7和Ps4CL8可能参与李果肉木质素生物合成，Ps4CL基因家族均含内源激素类响应元件。共线性分析显示，李与拟南芥存在2对4CL同源基因，与桃有8对4CL同源基因。通过构建互作网络，鉴定到核心枢纽基因Ps4CL5、Ps4CL7和Ps4CL8，都分别至少有30个共表达基因。qRT-PCR结果表明，Ps4CL基因表达呈现组织特异性和时空特异性。【结论】‘皇冠’李果实空腔褐变发生的关键时期为转色期，明确了木质素总含量和单体类型、木质素生物合成相关酶活性及关键基因表达的变化，WGCNA鉴定到关键基因参与木质素生物合成途径。

食品科学与工程

不同产区甜瓜果肉6种营养素生物可及性差异及其与土壤元素含量的回归分析

王晓婷, 沈琦, 盘菊秀, 马磊, 何伟忠, 王成

中国农业科学. 2025, 58(4):  779-791.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.012

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (1003KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】明确不同产区甜瓜果肉4种糖、2种维生素生物可及性差异，探讨土壤元素含量对该差异形成的影响，为甜瓜种植与消费者提供建议和饮食参考。【方法】以新疆吐鲁番、哈密、伊宁3个产区30份同品种甜瓜‘纳斯密’果肉及对应根际土壤为研究对象，通过高效液相色谱仪（HPLC）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）等设备，分析甜瓜果肉样品中还原糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、VB₁、VB₂及土壤样品中Fe、Mn、Zn等22种元素的含量，采用体外模拟消化检测相关营养素含量，计算营养素生物可及性；采用相关性分析、正交偏最小二乘回归PLS-DA、多元线性回归分析等统计分析方法，比较3个产区甜瓜果肉上述4种糖、2种维生素生物可及性差异，探讨土壤元素含量对该差异的影响。【结果】吐鲁番甜瓜果肉还原糖、果糖生物可及性分别为118.35%、113.02%，高于其他2个产区；哈密甜瓜果肉葡萄糖生物可及性高于其他2个产区，达195.27%；伊宁甜瓜果肉VB₁和VB₂含量及生物可及性高于其他2个产区。相关性分析结果表明，甜瓜果肉还原糖生物可及性与土壤中Cr、Ni、Sn、Sb、Ba、Tl、Pb 7种元素含量呈显著负相关，与B元素含量呈正相关；葡萄糖生物可及性与土壤Be、Al、Sr、Sn、Sb、Ba、Tl、Pb含量呈负相关，与Ti、V、Co、Cu、As、Se、Mo含量呈正相关；VB₁生物可及性与土壤中Cr、Co、Ni、Cu、B、Sr含量呈正相关；VB₂生物可及性与土壤中Al、Sr含量呈正相关。回归分析结果表明，土壤元素含量是影响甜瓜果肉中4种营养素生物可及性的重要因素，被影响程度大小依次是葡萄糖>VB₁>还原糖>VB₂，土壤Tl、V、Zn、Sn，Al、Zn、Sb，Tl、Fe、Mn、Zn，Al、V、Sr、Cd、Ba含量分别是影响甜瓜果肉葡萄糖、还原糖、VB₁和VB₂生物可及性的重要因子。【结论】可通过调控土壤中Tl、V、Zn、Sn，Al、Zn、Sb，Tl、Fe、Mn、Zn，Al、V、Sr、Cd、Ba等元素含量的方式，探索甜瓜果肉葡萄糖、还原糖、VB₁和VB₂生物可及性提升技术。

畜牧·兽医

自噬在猪繁殖与呼吸综合征病毒感染中的作用机制研究进展

李睿, 梁跃, 白杨, 张桂悦, 王楠楠, 乔松林, 张改平

中国农业科学. 2025, 58(4):  792-801.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.013

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (819KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

猪繁殖与呼吸综合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus，PRRSV）是一种具有囊膜的单股正链RNA动脉炎病毒。PRRSV感染猪后引起猪繁殖与呼吸综合征（porcine reproductive and respiratory syndrome，PRRS），导致妊娠母猪流产、死胎、弱胎和木乃伊胎以及各年龄段猪呼吸系统疾病，对全球养猪业造成巨大的经济损失。全面解析PRRSV感染机制有助于防控PRRS，助力生猪产业高质量发展。自噬是一种依赖于溶酶体对异常蛋白质、受损细胞器、入侵病原微生物等进行降解回收的过程，包括巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy，CMA）3种类型。其中，巨自噬是目前研究最多的自噬类型，可进一步分为非选择性自噬和选择性自噬。自噬在维持细胞稳态、控制细胞器质量、运输胞内物质等生理过程中发挥着重要作用，还影响神经退行性疾病、自身免疫病、癌症等多种疾病的发生和发展。此外，自噬作为一种防御机制，能够清除入侵宿主细胞的病毒；然而，病毒进化出一系列策略拮抗自噬降解甚至利用自噬为自身感染服务。文章通过笔者自身的研究经历和近年来自噬在PRRSV感染过程中的研究报道，系统梳理介绍了自噬在PRRSV感染中发挥的双重作用：一方面，PRRSV非结构蛋白和结构蛋白通过多种途径诱导包括内质网自噬、线粒体自噬、聚集体自噬、脂噬等选择性自噬在内的巨自噬和CMA，随后这些诱导的巨自噬和CMA参与PRRSV复制、拮抗细胞凋亡、抑制宿主免疫反应等过程促进病毒感染；另一方面，宿主细胞通过内质网自噬等选择性巨自噬和CMA降解PRRSV非结构蛋白、激活抗病毒免疫应答等抑制病毒感染，以期从自噬角度深入揭示PRRSV感染机制。另外，文章还通过总结自噬在PRRSV感染中的作用机制，提出该研究领域仍然存在争议或尚未解答的科学问题，为今后研究提供线索；同时通过列举靶向自噬的抗病毒研究，提出自噬可作为抗PRRSV策略研发的潜在靶点，为防控PRRS提供新的思路。

研究简报

过表达VdF3′5′H2对刺葡萄细胞花青素组分积累的影响

郭奥琳, 林俊璇, 赖恭梯, 贺丽媛, 车建美, 潘若, 杨方学, 黄玉吉, 陈桂信, 赖呈纯

中国农业科学. 2025, 58(4):  802-818.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.014

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (12810KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【目的】克隆花青素合成关键基因VdF3′5′H2，分析其调控刺葡萄（Vitis davidii Foëx）细胞花青素生物合成及组分含量比例的作用，为构建高产花青素的刺葡萄细胞和定向调控目标花青素组分生物合成提供技术支撑和理论依据。【方法】以刺葡萄细胞为研究材料，克隆VdF3′5′H2并构建植物表达载体，将其转化刺葡萄细胞，通过抗性筛选结合荧光观察和PCR鉴定阳性细胞系；分析转基因刺葡萄细胞的表型，测定其花青素、黄酮类化合物和原花青素含量，并利用UPLC-MS/MS检测以花青素为主的代谢物组分；使用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析花青素合成相关基因的表达，并利用O2PLS法进行基因和差异代谢物的联合分析。【结果】VdF3′5′H2的ORF为1 527 bp，编码508个氨基酸残基；VdF3′5′H2蛋白与同科植物具有较高的同源性，均包含CYP75保守结构域、血红素结合位点和3个特征保守基序；系统进化分析发现F3′H与F3′5′H聚在同一大分支，显示F3′5′H从F3′H的进化关系，VdF3′5′H2在进化上比VdF3′5′H1更原始；VdF3′5′H2亚细胞定位于细胞质。在过表达VdF3′5′H2的2个转基因刺葡萄细胞中，花青素、黄酮类化合物和原花青素含量显著高于野生型对照。过表达VdF3′5′H2不仅使刺葡萄细胞中花青素组分的数量增加，而且显著促进了VdF3′5′Hs催化支路的花青素合成，2个转基因细胞的飞燕草素类花青素含量比例分别增加到7.82%（T6）和14.32%（T10），矮牵牛素类分别增加到7.30%和10.16%，锦葵色素类分别增加到58.08%和42.30%，而野生型细胞中3类花青素的含量比例分别为1.92%、1.48%和8.49%；同时，2个转基因细胞中矢车菊素类和芍药花素类花青素含量比例大幅度下降。过表达VdF3′5′H2使刺葡萄细胞中PAL、CHS、CHI、F3H等基因表达量下调，而VdF3′5′H1、LDOX和UFGT表达量上调。基因表达与差异代谢物的联合分析表明，过表达VdF3′5′H2是通过调控花青素合成相关基因的表达进而调节不同种类花青素及其组分的合成与积累。【结论】过表达VdF3′5′H2显著促进刺葡萄细胞花青素生物合成与累积，通过调控基因表达改变花青素合成支路代谢流，进而调控刺葡萄细胞中花青素的组成和含量比例。

FGF5和FGF21对绒山羊毛乳头细胞增殖的影响

王妞, 史昕冉, 张卫东, 王昕

中国农业科学. 2025, 58(4):  819-830.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.015

摘要 ( )   HTML ( )   PDF (6578KB) ( )   收藏

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

【背景】绒山羊毛囊周期分为生长期、退行期和休止期。成纤维生长因子5（fibroblast growth factor5, FGF5）和成纤维生长因子21（fibroblast growth factor21, FGF21）是毛囊周期转换的重要调控因子。然而，FGF5和FGF21在皮肤组织中的定位以及调控毛囊周期转换的作用机制仍不清楚，而且FGF21在毛囊发育过程中的作用尚存在争议。毛乳头细胞（dermal papilla cells, DPCs）位于毛囊的毛乳头区域，当其功能缺失时，毛囊不能发育，使毛囊周期停滞在休止期，导致脱发。【目的】通过检测FGF5和FGF21在绒山羊皮肤组织中的表达定位，探究FGF5和FGF21对DPCs增殖的影响，并对其调控机制进行解析，丰富成纤维生长因子家族基因调控毛囊周期转换的机制，为进一步阐明绒山羊毛囊周期转换的分子机制提供理论依据。【方法】利用实时荧光定量PCR（real time quantitative PCR, RT-qPCR）和酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）检测FGF5、FGF21及其受体1（fibroblast growth factor receptor1, FGFR1）在绒山羊生长期和休止期皮肤组织中的表达情况，结合单细胞转录组测序数据分析其在绒山羊皮肤组织中的表达定位，并利用组织免疫荧光技术进行验证；通过构建过表达腺病毒载体在绒山羊DPCs中过表达FGF5和FGF21，利用MTT、EdU、流式细胞周期等方法检测其对绒山羊DPCs增殖的影响，并利用RT-qPCR、细胞免疫荧光和Western blotting检测FGFR1及增殖相关基因的表达情况；进一步利用RT-qPCR、细胞免疫荧光和Western blotting等方法探究FGF5和FGF21影响绒山羊DPCs增殖的作用机制。【结果】FGF5、FGF21及其受体FGFR1在绒山羊生长期皮肤组织中的表达量显著高于休止期（P<0.05）；FGF5、FGF21及其受体FGFR1均定位于绒山羊DPCs，提示FGF5和FGF21可能参与调控绒山羊DPCs的生物学功能；FGF5和FGF21过表达腺病毒在绒山羊DPCs中的过表达效果良好，其处理时间在84 h最佳（P<0.001）；FGF5和FGF21能够显著降低绒山羊DPCs的细胞活力，减少EdU⁺细胞比率。过表达FGF5减少了绒山羊DPCs中S期和G2期的细胞比率，而FGF21仅影响绒山羊DPCs中G2期的细胞比率（P<0.05）；过表达FGF5和FGF21促进其受体FGFR1的表达，并显著抑制增殖相关基因KI67和PCNA的表达（P<0.05）以及Wnt/β-catenin信号通路关键因子β-catenin的表达，其下游转录因子TCF3和JUN的表达也显著下降，而且Wnt/β-catenin信号通路中增殖相关基因MYC和CYCLIND1的表达也受到抑制（P<0.05）。【结论】FGF5、FGF21及其受体FGFR1均定位于绒山羊DPCs中，是调控绒山羊DPCs增殖的重要因子。研究证实FGF21和FGF5在绒山羊皮肤组织中的表达模式相近，通过调控Wnt/β-catenin信号通路抑制绒山羊DPCs的增殖。