中国农业科学

2025年第58卷第19期中英文目录

中国农业科学. 2025, 58(19): 0.

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利用酵母双杂交系统筛选与大豆花叶病毒核内含体蛋白互作的大豆寄主因子

于哲, 周芳雪, 刘润发, 田雅琦, 吉好木哈, 王勇翔, 冯雯蜜, 牟可欣, 井妍, 李海燕

中国农业科学. 2025, 58(19): 3799-3813. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.001

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【目的】由大豆花叶病毒（soybean mosaic virus，SMV）引起的大豆花叶病毒病是大豆最具危害的病毒性病害之一，严重影响大豆的产量和品质。利用酵母文库筛选与SMV核内含体蛋白（NIa-Pro和NIb）互作的寄主蛋白，为深入解析SMV的侵染机制及大豆抗病机制提供理论依据及新思路。【方法】首先，从大豆花叶病毒病株系SMV-HN中分别克隆NIa-Pro和NIb，将其重组至pGBKT7酵母载体以构建诱饵质粒，通过酵母双杂交文库筛选技术鉴定与2个病毒功能蛋白互作的大豆寄主蛋白。其次，克隆编码外膜孔蛋白16（outer envelope pore protein 16-1，OEP16）的寄主蛋白基因GmOEP16，并通过酵母双杂交（Y2H）和荧光素酶互补试验（LCA）明确GmOEP16与NIa-Pro和NIb的互作关系。再次，利用荧光定量PCR分析GmOEP16在SMV侵染和外源激素诱导下的表达模式。最后，采用病毒诱导的基因瞬时沉默技术（VIGS）对GmOEP16在SMV病程反应中的功能进行验证。【结果】成功构建pGBKT7-NIa-Pro和pGBKT7-NIb诱饵质粒，分别筛选到12个与NIa-Pro和NIb互作的大豆寄主蛋白。利用Y2H试验，验证NIa-Pro与GmOEP16和GmDEG5，以及NIb与GmOEP16、GmZC3H18和GmAHP1存在相互作用；进一步通过LCA试验，明确GmOEP16与NIa-Pro和NIb均可发生相互作用。表达模式分析显示，GmOEP16可以响应SMV的诱导，并可在反应初期快速地响应水杨酸和脱落酸的诱导。VIGS试验表明，有效沉默GmOEP16后，相较于对照组，沉默植株叶片没有出现明显的感病症状，且SMV外壳蛋白（coat protein，CP）基因SMV-CP的表达量显著降低，即大豆增强了对SMV的抗性，说明该基因可负调控大豆对SMV的抗性。【结论】成功构建了pGBKT7-NIa-Pro和pGBKT7-NIb诱饵载体，并各筛选得到12个与它们互作的大豆寄主蛋白。其中，GmOEP16与SMV核内含体蛋白NIa-Pro和NIb存在相互作用；GmOEP16可响应SMV的诱导且负调控SMV抗性，促进SMV的侵染。

芝麻叶片抗氧化活性的特征及优异抗氧化种质的筛选

罗自舒, 张怡嘉, 周瑢, 张艳欣, 周婷, 游均, 王林海

中国农业科学. 2025, 58(19): 3814-3824. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.002

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【目的】黄酮和多酚类化合物是植物中主要的天然抗氧化活性成分，在芝麻叶片中含量丰富。分析不同生育时期、不同叶位芝麻叶片总黄酮和总多酚等抗氧化活性成分的含量及抗氧化活性的变化，筛选抗氧化活性成分高的叶用芝麻种质，为芝麻叶片的开发利用提供理论依据和优异材料。【方法】通过单因素试验优化叶片总黄酮和总多酚提取方法，并对不同生育时期、不同叶位芝麻叶片，以及154份芝麻种质叶片的总黄酮、总多酚、抗氧化活性（DPPH清除率）进行测定。【结果】芝麻叶片总黄酮与总多酚提取的最终优化条件为80%乙醇为提取溶剂、料液比1﹕50（g·mL^-1）、振荡时间4 min、振荡频率1 250 r/min、超声时间35 min。随着芝麻生长发育的进程，芝麻叶片总黄酮含量自初花期到盛花期迅速提升，在成熟期达到峰值；总多酚总体呈不断增长趋势，终花期稍有下降，但差异不显著；抗氧化活性总体呈现不断增强趋势。成熟期，不同叶位叶片中总黄酮含量与抗氧化活性呈现中部>下部>上部的梯度分布，总多酚则表现为上部>中部>下部。154份芝麻种质叶片总黄酮含量变化为20.94—57.43 mg CAE·g^-1，总多酚含量为16.04—65.75 mg GAE·g^-1，抗氧化活性（DPPH清除能力）为54.09%—80.45%。通过聚类分析可将154份材料分为4个类群，第Ⅰ类群材料总黄酮和总多酚含量相对较高，且3项指标比较均衡；第Ⅱ类群材料整体抗氧化活性数值较高；第Ⅲ类群材料总黄酮和总多酚含量大多处于中值水平，抗氧化活性较低；第Ⅳ类群材料整体抗氧化指标数值处于低位。从中筛选到5份抗氧化活性指标突出的叶用种质：分别是新疆额敏芝麻、陕西渭南白芝麻、陕西宝鸡白芝麻、尼加拉瓜68·544和几内亚K2。【结论】系统地揭示了不同生育时期和不同叶位芝麻叶片抗氧化活性指标的差异，采自成熟期中部节位的芝麻叶片具有最佳的抗氧化物质含量及抗氧化活性。

111份紫花苜蓿种质资源苗期表型抗旱性鉴定评价

包明芳, 秦燕, 陈彩锦, 张尚沛, 张国辉, 沙晓弟

中国农业科学. 2025, 58(19): 3825-3836. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.003

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【目的】探寻可表征紫花苜蓿核心种质群体苗期抗旱性的理想性状及方法，挖掘优异抗旱种质，为紫花苜蓿苗期抗旱性鉴定及种质创新和育种提供技术支撑和材料基础。【方法】以111份紫花苜蓿核心种质为材料，测定自然干旱胁迫和正常供水（对照）下株高（PH）、地上部鲜重（SFW）、地上部干重（SDW）、主根长（MRL）、根鲜重（RFW）、根干重（RDW）6个性状的单项抗旱系数，结合紫花苜蓿各性状的单项抗旱系数、相关性、主成分、隶属函数、线性逐步回归、聚类等分析方法，评估各紫花苜蓿种质对干旱胁迫的响应差异，筛选其苗期抗旱性鉴定性状与方法，挖掘紫花苜蓿苗期抗旱性优异资源。【结果】单项抗旱系数分析表明，干旱胁迫对紫花苜蓿苗期的6个性状均显著抑制；性状相关性结果显示，6个性状之间存在正相关关系；主成分结果表明，紫花苜蓿6个单项抗旱性状可综合成4个综合抗旱性状，贡献率累计到86.885%；采用单项抗旱系数、相关性、主成分及线性逐步回归等方法综合评判出SFW、SDW、RFW、RDW为评价苗期紫花苜蓿材料的理想性状；利用CDC值和D值分类方法，将111份紫花苜蓿核心种质群体进行苗期抗旱性分类，发现2种抗旱性分类方法对各种质抗旱性划分仅存在细微的差异；对111份紫花苜蓿核心种质的D值进行聚类划分，各种质划分为5类，分属于强抗旱型、较强抗旱型、中等抗旱型、弱抗旱型和干旱敏感型种质。【结论】确定SFW、SDW、RFW、RDW是紫花苜蓿苗期进行抗旱性评价的最佳性状；分别挖掘出苗期紫花苜蓿强抗旱型和较强抗旱型材料6份和25份。

花后高温胁迫对小麦氮素同化利用及产量形成的影响

雷毕欣, 余勇波, 张明通, 崔国际, 洪嘉雯, 胡涛, 犹艾欣, 张文静, 马尚宇, 黄正来, 樊永惠

中国农业科学. 2025, 58(19): 3837-3856. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.004

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【目的】探究花后高温环境下不同耐热型小麦产量的形成过程以及氮素同化能力的变化，为小麦抗逆稳产栽培提供理论支撑。【方法】于2022—2024年，在安徽农业大学国家高新技术农业园开展试验。本试验采用三因素裂区设计，温度作为主区因素，设置高温胁迫（HT）与常温（CK）2个水平；氮肥和品种作为副区因素，其中氮肥设置不施氮（N0）、112.5 kg·hm^-2（N1）和225.0 kg·hm^-2（N2）3个水平；供试材料为6个小麦品种，包括淮麦33（HM33）、龙科1109（LK1109）、安农1589（AN1589）3个耐高温型品种，以及泛麦5号（FM5）、泰农19（TN19）和皖垦1702（WK1702）3个敏感型品种。于小麦花后进行高温胁迫，采用直接称重法测定产量，利用美国LI-6800便携式光合速率测定仪测定光合参数，并通过分光光度法测定氮代谢关键酶活性等指标。【结果】花后高温胁迫对小麦生长发育及生理代谢产生显著抑制效应，导致产量、干物质重量、相对叶绿素含量（SPAD）、叶面积指数（LAI）、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、硝酸还原酶（NR）活性、谷氨酰胺合成酶（GS）活性，以及氮积累量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮肥利用率均显著下降。花后高温胁迫下的产量降幅表现出显著的品种耐热性差异与施氮量效应：耐高温品种HM33、LK1109、AN1589在N0、N1和N2处理下的2年平均产量降幅分别为9.71%—6.13%、9.91%—6.24%和11.87%—6.42%，低于敏感型品种FM5、TN19、WK1702的15.26%—10.38%、12.56%—9.84%和12.93%—11.17%。生理机制方面，花后高温胁迫显著降低各施氮处理中小麦品种的P_n，且降幅随施氮量的增加呈现N0>N1>N2的梯度减小趋势，G_s和T_r的变化规律与P_n一致。同时，花后高温胁迫显著降低各施氮处理中小麦旗叶NR和GS活性，而增施氮肥可有效缓解酶活性下降，N2处理下酶活性较高。花后高温胁迫下小麦氮素利用率的降幅也存在品种间差异：耐热型品种HM33的氮素利用率在N2处理下降幅最小，为20.00%；而敏感型品种FM5在N2处理下降幅最大，为31.55%。【结论】花后高温胁迫显著降低小麦产量，增施氮肥（112.5、225.0 kg·hm^-2）可有效缓解此效应。耐热品种通过维持氮代谢酶活性、优化氮同化与转运，减轻小麦产量损失。适量增氮（225.0 kg·hm^-2）显著提升小麦氮素利用效率与籽粒同化物积累。表明协同利用品种耐热性与氮肥管理可增强小麦高温抗性，为小麦稳产栽培提供理论依据。

基于多模态数据的小麦苗情综合评估研究

邵明超, 安敬威, 刘博睿, 吴建双, 张琪, 姚霞, 程涛, 江冲亚, 曹卫星, 郑恒彪, 朱艳

中国农业科学. 2025, 58(19): 3857-3871. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.005

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【目的】小麦苗情等级反映苗期生长状态和健康水平，是产量预测与田间管理的重要依据。传统依赖人工经验的苗情评估方法在大田应用中存在效率低、主观性强和难以推广的局限。本研究基于无人机搭载RGB传感器，结合地面实测农艺参数，探索融合多模态遥感特征的小麦苗情综合评估方法，为大尺度和跨区域监测提供技术路径。【方法】在江苏省通过设计多站点和多高度航测试验以采集无人机影像，并同步采集分蘖数、冠层覆盖度等农艺参数。基于植被指数和纹理特征提取作物光谱与结构信息，利用信息值（IV）与基尼系数（GINI）实现特征筛选，构建随机森林（RF）、极端梯度提升（XGBoost）和梯度提升决策树（GBDT）等多种机器学习模型，评估苗情等级的分类精度，并基于局部方差系数确定最优图像分辨率以提升应用的稳定性和跨区域适应性。【结果】增强型绿红差异指数（EXGR）对苗期冠层覆盖度的识别精度最优（像素精度（PA）=0.69，特异性（S）=0.83）。绿红比值指数（GRRI）与分蘖数呈现显著相关关系（R²=0.58，相对均方根误差（rRMSE）=0.28）。融合农艺参数与遥感特征的随机森林算法在苗情等级划分方法精度最高（PA=0.85，R=0.86），其中分蘖数和纹理信息（E_energy）对苗情等级划分贡献最大（IV>0.70）,（35±5） m的飞行高度是获得高质量无人机数据的重要参考（local variance=0.17）。【结论】通过构建融合农艺参数与遥感特征的小麦苗情综合评估框架，证明便携式无人机RGB影像结合机器学习方法在跨区域苗情等级监测中的可行性和高效性。本方法可为区域尺度的苗情动态评估、种植管理策略制定及粮食安全保障提供数据支持与方法参考。

不同耕作方式下盐碱地玉米光合物质生产能力对有机肥用量的响应

李月琪, 麻仲花, 苏明, 刘昊, 马风兰, 马小英, 李涛, 李清云, 张丹, 刘吉利, 吴娜

中国农业科学. 2025, 58(19): 3872-3889. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.006

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【目的】针对宁夏引黄灌区盐碱地土壤退化与作物生产力限制等问题，探讨垂直深旋耕配施有机肥对玉米（Zea mays L.）光合物质生产能力的影响，为该地区盐碱地玉米生产提供理论依据。【方法】于2021—2022年在宁夏平罗开展试验，以玉米品种先玉1225为试验材料，采用裂区试验设计，主区为耕作方式（DT，垂直深旋耕；TF，传统耕作），副区为有机肥用量（M0，不施肥；M1，0.75×10⁴ kg·hm^-2；M2，1.50×10⁴ kg·hm^-2；M3，2.25×10⁴ kg·hm^-2），于出苗后10、25、60、75、95、120 d测定各处理下玉米叶片光合参数、荧光参数、干物质积累、转运量以及成熟期玉米产量构成，分析不同耕作方式与有机肥用量互作下玉米光合物质生产相关指标的变化，探究耕作-施肥措施对盐碱地玉米干物质积累、转运特性的影响。【结果】（1）与传统耕作方式配施有机肥1.50×10⁴ kg·hm^-2相比，垂直深旋耕配施有机肥1.50×10⁴ kg·hm^-2能显著提高玉米的叶面积指数（LAI）和光合势（LAD）以及光合、荧光参数，叶片净光合速率（P_n）提高8.4%—35.0%，气孔导度（G_s）提高7.7%—19.8%，PS Ⅱ最大光化学效率（F_v/F_m）提高7.7%—17.1%，PS潜在最大光合能力（F_v/F_o）提高10.0%—30.3%。（2）垂直深旋耕配施有机肥1.50×10⁴ kg·hm^-2能显著提高干物质最大积累速率（G_max）和平均积累速率（G_mean），并将达到最大干物质积累速率的时间（T_max）和积累活跃期（D）控制在合理范围，同时提高花后干物质积累对籽粒的贡献率，对高产形成有利。（3）相关性分析和主成分分析表明，玉米产量和G_mean与LAD、P_n、G_s、F_v/F_m、ABS/RC呈显著或极显著正相关关系；同时，2种耕作方式下不同有机肥用量综合得分均呈现M2>M3>M1>M0。【结论】垂直深旋耕配施有机肥1.50×10⁴ kg·hm^-2能有效提高盐碱地玉米叶片的LAI和LAD，优化其光合、荧光特性，并有效改善干物质积累与转运特性，进而促进作物产量提升，该处理可作为宁夏引黄灌区盐碱地改良的推荐措施。

ToLCNDV广东冬瓜分离物的分子特征及其遗传演化规律

郭孟泽, 张磊, 孙平平, 江彪, 闫晋强, 李正男

中国农业科学. 2025, 58(19): 3890-3904. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.007

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【目的】新德里番茄曲叶病毒（tomato leaf curl New Delhi virus，ToLCNDV）是近年来危害我国瓜类蔬菜最严重的病毒性病原之一。目前，有关中国流行株的基因组序列报道有限，且国内尚未报道ToLCNDV在冬瓜（Benincasa hispida）上的发生。本研究旨在明确ToLCNDV在广东冬瓜中流行规律，分析ToLCNDV中国分离物的序列特异性、致病性、遗传多样性以及时空迁移特征，为ToLCNDV的防控提供理论依据。【方法】通过高通量测序、PCR扩增技术对79份冬瓜样品进行ToLCNDV的检测和全基因组序列扩增，并进行系统发育、序列一致性、遗传多样性、贝叶斯系统发育及谱系地理分析。此外，通过汁液摩擦接种技术对12种ToLCNDV潜在寄主进行致病性验证。【结果】高通量测序结果表明，所采集冬瓜样品中存在ToLCNDV。PCR检测发现79份疑似病毒样本中58份感染了ToLCNDV，检出率高达73.4%；ToLCNDV冬瓜分离物可通过汁液摩擦接种侵染西瓜（Citrullus lanatus）、丝瓜（Luffa aegyptiaca）、西葫芦（Cucurbita pepo）、菜豆（Phaseolus vulgaris）、黄瓜（Cucumis sativus）、瓠瓜（Lagenaria siceraria）、克利夫兰烟（Nicotiana clevelandii）以及本氏烟（N. benthamiana）8种植物；ToLCNDV冬瓜分离物23GD_BeHi1的DNA A片段核苷酸序列全长为2 739 bp，DNA B片段核苷酸序列全长为2 693 bp；序列一致性分析结果显示，ToLCNDV冬瓜分离物与国内已知的ToLCNDV分离物DNA A和DNA B完整序列一致性分别在98.7%—99.7%和98.7%—99.3%；系统发育分析显示，基于ToLCNDV中国分离物DNA A和DNA B序列所重建的系统发育树均被分为两个明显的分支，且本研究所获的分离物均在Clade I分支；ToLCNDV中国分离物之间不存在重组事件；遗传多样性分析结果显示，ToLCNDV中国分离物群体内部遗传多样性相对较低，群体大小保持稳定且未发现重组事件，但江苏和上海分离物之间存在显著遗传分化；贝叶斯系统发育分析结果显示，基于DNA A和DNA B数据集所构建的MCC树的根均为浙江分离物，推断ToLCNDV的出现时间分别为2020年4月25日和2020年11月30日；谱系地理分析结果显示，浙江是我国ToLCNDV的起源中心，在广东发生了种群扩张。【结论】获得了我国ToLCNDV冬瓜分离物的全基因组序列，其DNA A和DNA B片段核苷酸序列全长分别为2 739和2 693 bp。通过摩擦接种证明其亦可侵染西葫芦、西瓜、丝瓜、黄瓜、菜豆、克利夫兰烟、瓠瓜以及本氏烟，并引起卷曲、褪绿等症状。

八角和莪术挥发油对小菜蛾杀虫活性成分及其作用机制

刘浩凯, 丰友娜, 李靖, 梁倩

中国农业科学. 2025, 58(19): 3905-3918. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.008

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【目的】揭示八角（Illicium verum）和莪术（Curcuma phaeocaulis）挥发油的活性成分及其对小菜蛾（Plutella xylostella）体内酶活性的影响,为小菜蛾植物源杀虫剂的开发提供理论依据。【方法】采用水蒸气蒸馏法提取挥发油，浸虫法和浸叶法测定八角和莪术挥发油的触杀和胃毒活性；使用气相色谱-质谱（GC-MS）分析化学成分，紫外可见分光光度计测定双戊烯和蓬莪术环氧酮对小菜蛾体内乙酰胆碱酯酶、Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶、羧酸酯酶和过氧化氢酶活性的影响。【结果】八角挥发油对小菜蛾4 d触杀活性的LC₅₀为54.40 μg·mL^-1；莪术挥发油对小菜蛾4 d胃毒活性的LC₅₀为71.56 μg·mL^-1。通过GC-MS分析，八角挥发油主要成分为茴香脑（85.96%）、草蒿脑（6.23%）、对茴香醛（3.73%）和双戊烯（1.19%）；莪术挥发油主要成分为表蓬莪术烯酮（50.64%）、吉马酮（14.10%）、莪术烯醇（8.22%）、莪术呋喃二烯酮（3.99%）、莪术烯（2.27%）、桉叶油醇（1.99%）、蓬莪术环氧酮（1.94%）、β-榄香烯（1.40%）、β-桉叶醇（1.06%）和α-石竹烯（1.02%）。八角挥发油的主要化学成分双戊烯、草蒿脑、对茴香醛和茴香脑4 d对小菜蛾触杀活性的LC₅₀分别为57.99、205.21、111.76和86.48 μg·mL^-1，莪术挥发油主要化学成分桉叶油醇、β-榄香烯、α-石竹烯、莪术烯、表蓬莪术烯酮、β-桉叶醇、吉马酮、莪术烯醇、莪术呋喃二烯酮和蓬莪术环氧酮4 d对小菜蛾胃毒活性的LC₅₀分别为54.48、350.93、44.75、376.45、497.66、50.94、28.58、7.27、28.36和4.34 μg·mL^-1，蓬莪术环氧酮的胃毒活性高于阳性对照除虫菊酯的胃毒活性。随着双戊烯处理浓度的增加，对小菜蛾体内乙酰胆碱酯酶活性表现为抑制→恢复→激活→恢复作用，Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶和羧酸酯酶表现为持续激活作用，过氧化氢酶表现为先激活再恢复作用。随着蓬莪术环氧酮处理浓度的增加，小菜蛾体内乙酰胆碱酯酶活性表现为先激活再恢复，Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶和过氧化氢酶表现为持续激活作用，羧酸酯酶表现为激活→抑制→激活作用。【结论】八角和莪术挥发油中对小菜蛾具有良好杀虫活性的化合物分别为双戊烯和蓬莪术环氧酮。研究结果可为八角和莪术植物资源的开发利用及小菜蛾种群的防控提供新方向。

施氮对不同轮作模式下油菜和小麦根际土壤中有机氮矿化功能基因的影响

赵剑, 任涛, 方娅婷, 杨昕, 盛倩男, 李小坤, 朱俊, 鲁剑巍

中国农业科学. 2025, 58(19): 3919-3931. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.009

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【目的】土壤氮素转化受微生物活动的调控，并受作物类型和施肥措施的调节。阐明稻油和稻麦轮作模式下施氮对冬季作物根际土壤有机氮矿化作用功能基因丰度的影响，加深对不同作物制度和氮肥投入下根际土壤有机氮矿化过程的理解。【方法】利用定位试验，在第7年采集稻油和稻麦两种轮作模式中不施氮和施氮处理下油菜和小麦根际土壤，分析根际有机质组分和氮的有效性的差异，并利用宏基因组测序分析根际土壤有机氮矿化功能基因的丰度。【结果】与不施氮相比，施氮显著提高了根际土壤中潜在矿化氮（PMN）、有机碳（SOC）、全氮（TN）、溶解性有机碳/氮（DOC、DON）、颗粒态有机碳/氮（POC、PON）和矿物结合态有机碳/氮（MAOC、MAON）的含量。相同施肥处理下，稻油和稻麦两种轮作模式下油菜和小麦根际土壤中有机质组分和氮的有效性之间无显著差异。与不施氮相比，施氮降低了根际土壤中编码蛋白酶（K14645）、几丁质酶（K01183）、脲酶（K01429和K01430）和精氨酸酶（K01476）功能基因的丰度，但提高了编码谷氨酸脱氢酶（K00260）功能基因的丰度。施氮处理，稻油轮作模式的油菜根际土壤编码蛋白酶（K14645）和精氨酸酶（K01476）功能基因的丰度显著高于稻麦轮作模式的小麦根际土壤。参与有机氮矿化功能基因微生物以变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为主。施氮显著影响根际土壤编码蛋白酶功能基因的微生物群落结构，稻油和稻麦两种模式下油菜和小麦根际土壤参与有机氮矿化功能基因的微生物群落结构无显著差异。根际土壤中PMN和SOC是影响根际土壤有机氮矿化功能基因丰度和微生物群落结构的主要驱动因子。编码蛋白酶和精氨酸酶的功能基因丰度与PMN和SOC呈显著负相关。【结论】不同作物制度和氮肥投入都能够改变根际土壤中参与有机氮矿化功能基因的丰度，潜在矿化氮（PMN）和有机碳（SOC）是影响根际土壤中有机氮矿化功能基因丰度的主要因子。

种植大豆促进后茬小麦磷吸收和土壤磷形态转化

李帅兵, 李晨欣, 任丽, 于晓娜, 耿赛男, 盛开, 张银杰, 王宜伦

中国农业科学. 2025, 58(19): 3932-3945. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.010

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【目的】探究玉米-小麦和大豆-小麦轮作系统中后茬小麦的产量、磷吸收利用及土壤供磷潜力，为华北平原小麦种植提供理论依据。【方法】于2023—2024年在河南省原阳基地开展大豆-小麦（SW）和玉米-小麦（CW）轮作田间试验，设置3个施磷水平：不施磷（P0）、推荐施磷量（P1）、农民习惯施磷量（P2），共计6个处理。于后茬小麦收获期采集植株和土壤样品，测定产量及产量构成因子、养分积累量、化学磷形态分级和吸附解吸特性，以及含phoD基因细菌群落结构，探究玉米、大豆种植后小麦产量、磷吸收利用以及土壤磷素转化特征。【结果】施磷处理，种植大豆相较于种植玉米显著提高后茬小麦千粒重、产量，增幅分别为8.2%—9.4%和10.6%—19.7%。在不同施磷量下，与种植玉米相比，种植大豆后均显著增加小麦磷素积累量和磷肥利用率，增幅分别为4.3%—8.3%和31.2%—41.6%。在不同施磷条件下，相较于种植玉米，种植大豆提高后茬土壤活性磷（H₂O-P和NaHCO₃-Pi）、中等活性磷（NaOH-Pi）占比，降低稳定态磷（HCl-P和residual-P）占比。施磷条件下，相较于种植玉米，种植大豆后降低土壤磷最大吸附量（Q_max），提高磷吸附饱和度（DPS），促进磷的解吸。冗余分析结果表明，土壤NO₃^--N、Q_max和吸附亲和力常数（K）均显著影响土壤磷形态分布，分别解释方差总变异的36.9%、20.6%和10.6%。施磷条件下，相较于种植玉米，种植大豆显著提高后茬土壤phoD基因绝对丰度，增幅为17.1%—68.2%，提高链霉菌属（Streptomyces）和游动放线菌属（Actinoplanes）相对丰度，种植大豆后土壤含phoD基因细菌群落网络图复杂度和连接度更高。进一步相关分析发现，小麦产量和磷素积累量与H₂O-P、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi、NaOH-Po、穗数、千粒重、phoD均呈显著正相关关系。【结论】种植大豆能够显著促进后茬土壤磷素转化（稳定性磷向活性磷转化），减少磷吸附固定，提高微生物功能潜力和相互作用，进而促进小麦对磷的吸收利用，提高了磷肥利用率，增加小麦产量。

含腐殖酸增值磷酸二铵生产周期的碳足迹评估

刘若辰, 张水勤, 许猛, 徐久凯, 袁亮, 高强, 李燕婷, 赵秉强

中国农业科学. 2025, 58(19): 3946-3958. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.011

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【目的】对含腐殖酸增值磷酸二铵生产周期的碳足迹进行核算评估与研究分析，以期为增值肥料碳足迹研究提供科学依据和理论支撑。【方法】将产品工业生产过程（从“摇篮”到“大门”）定义为产品生产周期，基于生命周期法采用PAS 2050标准对磷酸二铵和含腐殖酸增值磷酸二铵产品生产周期的碳足迹进行核算研究和评估分析。【结果】（1）以纯养分（P₂O₅）量计，普通磷酸二铵和含腐殖酸增值磷酸二铵产品生产周期的碳足迹分别为3 636.73和3 653.16 kg CO₂-eq·t^-1，含腐殖酸增值磷酸二铵较普通磷酸二铵碳排放仅增加0.45%；以实物量（1 t 肥料产品）计，普通磷酸二铵和含腐殖酸增值磷酸二铵产品生产周期的碳足迹分别为1 672.90和1 660.38 kg CO₂-eq·t^-1，含腐殖酸增值磷酸二铵较普通磷酸二铵碳排放则降低了0.75%。二者碳足迹的差异只与腐殖酸增效剂的添加量相关。（2）合成氨碳足迹分别占磷酸二铵和含腐殖酸增值磷酸二铵产品生产周期碳足迹的67.87%和67.57%，是两种磷肥碳足迹的最大贡献者，而由添加腐殖酸增效剂所增加的碳足迹仅占含腐殖酸增值磷酸二铵产品生产周期碳足迹的0.45%。【结论】添加腐殖酸增效剂对磷酸二铵产品生产的碳排放影响很小，合成氨是磷酸二铵肥料产品生产周期碳足迹高低的最大影响因素。

外源玉米素对低温弱光胁迫下辣椒光合参数、抗氧化系统及玉米素合成相关基因表达的影响

张杰, 胡晨曦, 祁建波, 张永泰, 陈以博, 张永吉

中国农业科学. 2025, 58(19): 3959-3969. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.012

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【目的】探究不同浓度玉米素（zeatin，ZT）溶液外源处理后对低温弱光胁迫下辣椒耐受性及玉米素合成相关基因表达的影响，揭示玉米素调节辣椒低温弱光耐受性的机制。【方法】以‘扬椒2号’辣椒品种为试验材料，待辣椒幼苗长至6片真叶后，外源叶片喷施不同浓度玉米素溶液（0、50、100、150、200、250 μmol·L^-1），连续处理4次之后将其转至人工气候箱模拟的低温弱光环境（温度10 ℃/5 ℃（昼/夜），光照强度100 μmol·m^-2·s^-1，12 h/12 h（昼/夜））下处理，7 d后测定生长指标、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、渗透调节物质含量、电导率、活性氧含量、抗氧化酶活性、玉米素合成基因表达量及内源玉米素含量。【结果】外源玉米素处理显著促进了辣椒株高、茎粗、根长、地上部分鲜重、地下部分鲜重的增加；同时，显著提高了低温弱光胁迫下叶绿素含量、光合参数及叶绿素荧光参数；并显著提升可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质含量以及POD、SOD和CAT等抗氧化酶活性；减缓了活性氧的积累。此外，外源玉米素还诱导玉米素合成基因CaCKX6、CaCYP375A1、CaZOX、CaZOG的上调表达并促进辣椒内源玉米素含量增加，提升了其低温弱光耐受性。以150 μmol·L^-1玉米素浓度处理效果最佳。【结论】外源叶面喷施150 μmol·L^-1玉米素可有效提升辣椒的渗透调节物质含量及抗氧化酶活性，提高低温弱光胁迫下的光合参数及叶绿素荧光参数，同时诱导玉米素合成基因上调表达及内源玉米素产生，通过提高辣椒的低温弱光抗性缓解了低温弱光造成的胁迫损伤。

氯氟吡氧乙酸异辛酯对沃柑留树保鲜品质的影响

秦佳昕, 欧虑索, 许晨郗, 邹运乾, 陆成确, 朱峰, 许让伟, 陈香玲, 秦克锋, 李果果, 程运江

中国农业科学. 2025, 58(19): 3970-3984. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.013

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【目的】研究氯氟吡氧乙酸异辛酯处理对沃柑留树保鲜期果实品质的影响，为寻找柑橘留树保鲜常使用2, 4-D保鲜剂的替代物提供理论依据，为延长晚熟柑橘的市场供应期，助力柑橘高质量发展提供技术支撑。【方法】以广西武鸣沃柑为试验材料，在果实转色期进行喷施清水（CK）、氯氟吡氧乙酸异辛酯（YXZ）和2, 4-D三个处理，共喷施3次，每次喷施的间隔为15 d，最后一次喷施后间隔20 d进行第一次取样，从12月中旬到翌年3月下旬，每15 d取样一次，共分为8个时期。测定落果率、果实可溶性固形物和可滴定酸、出汁率、乙醇和丙酮酸等生理生化指标；并进行代谢组学和RNA-seq分析，通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）对差异表达基因进行验证。【结果】YXZ处理组各项指标变化趋势与2, 4-D一致。与CK相比，YXZ处理组落果率降低0.81—9.76个百分点，出汁率升高0.65%—3.56%，能够有效维持果实内部品质。留树保鲜期间YXZ处理组果实主要异味物质乙醇含量显著降低，丙酮酸含量及乙醇代谢相关的乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）和丙酮酸脱羧酶（pyruvate decarboxylase，PDC）的活性也显著降低，初生代谢物中脯氨酸、GABA等胁迫响应物质含量下降。基于留树保鲜果实各个时期转录组的WGCNA共表达网络分析，共获得9个共表达模块，其中关键模块MEgreen与乙醇和落果率呈显著正相关（P<0.05），KEGG富集分析发现此模块相关基因主要在糖酵解、激素合成、苯丙烷类化合物合成途径相关的通路中富集，如参与乙醇合成的ADH和PDC及参与茉莉酸信号途径中的转录抑制因子茉莉酸ZIM结构域蛋白JAZ。转录组及qRT-PCR证实YXZ和2,4-D处理可以抑制这些基因的表达。【结论】YXZ处理能抑制ADH和PDC及JAZ的表达，降低ADH和PDC酶的活性，从而降低落果率以及乙醇和甲醇的含量，延缓出汁率降低，维持沃柑果实品质的同时降低胁迫响应物质脯氨酸等初生代谢物的含量，表明YXZ可作为沃柑留树保鲜处理时2, 4-D的替代物，延长留树保鲜期30 d左右，可将广西武鸣地区的沃柑果实最晚采收期延迟到3月中旬。

狗枣猕猴桃AkNAC2的克隆及功能研究

邹霈怡, 刘美艳, 王颖, 李然红

中国农业科学. 2025, 58(19): 3985-3999. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.014

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【目的】NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族，在植物抵抗低温等非生物胁迫过程中发挥重要作用。狗枣猕猴桃是最耐寒的猕猴桃之一，基于狗枣猕猴桃转录组数据获得一个响应低温的NAC转录因子家族成员——AkNAC2，通过构建过表达和抑制表达株系进一步研究AkNAC2在低温响应中的功能，为培育猕猴桃抗寒品种提供可用的基因资源。【方法】以狗枣猕猴桃叶片cDNA为模板克隆AkNAC2，利用生物信息学方法分析其序列信息和蛋白结构特征；利用GFP标记技术对AkNAC2进行亚细胞定位；通过转录组数据获得AkNAC2的组织表达特异性信息，qRT-PCR技术检测AkNAC2对低温、盐与水淹胁迫的响应。构建AkNAC2烟草过表达株系和狗枣猕猴桃抑制表达株系，分别比较低温处理后各转基因株系与对照的表型、生理生化指标及CBF通路相关基因表达量变化。【结果】AkNAC2的CDS长为897 bp，具有NAC基因家族保守结构域。AkNAC2编码298个氨基酸组成的亲水性、酸性蛋白，其启动子序列含多个非生物胁迫响应元件。系统进化分析表明，AkNAC2与毛花猕猴桃NAC2蛋白亲缘关系较近。亚细胞定位显示，AkNAC2定位在细胞核内。AkNAC2在狗枣猕猴桃叶中表达量最高，其次为雌花、雄花、果实和茎，根中表达量最低；低温、盐与水淹胁迫均能诱导AkNAC2的表达，其中，AkNAC2对低温胁迫的响应最明显。通过农杆菌介导法获得6个烟草转基因株系，分别命名为OE1—OE6，其中，OE2、OE4与OE6的基因表达量较高，作为后续研究材料。在4 ℃处理下，与野生型相比，3个转基因烟草株系的相对电导率与丙二醛含量显著降低，可溶性糖与可溶性蛋白等保护性物质含量显著增加，过氧化物酶与超氧化物歧化酶活性显著增强，抗氧化能力提高，CBF通路相关基因（NbtICE1、NbtCOR47、NbtCBF1、NbtCBF2、NbtCBF3）表达量显著上调；通过瞬时转化法获得狗枣猕猴桃AkNAC2抑制表达株系，qRT-PCR表明，与野生型和空载组相比，抑制表达株系中AkNAC2的表达量显著降低，在处理第4天时，表达量达到最低，是野生型的0.40倍、空载组的0.34倍。4 ℃低温处理后，抑制表达株系的相对电导率与丙二醛含量显著升高，可溶性糖与可溶性蛋白等保护性物质含量显著降低，过氧化物酶与超氧化物歧化酶活性显著降低，CBF通路相关基因的（AkCBF1.1和AkCBF3）表达量显著下调。【结论】克隆获得1个狗枣猕猴桃低温响应基因AkNAC2，它可能通过影响CBF通路关键基因的表达和降低氧化胁迫而正调控植物的抗寒性。

炒制猪肉理化特性、食用品质和糖基化终产物对火候的响应分析

徐颖, 季文彤, 魏文松, 胡小佳, 姜元荣, 杨平, 张春晖

中国农业科学. 2025, 58(19): 4000-4013. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.015

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【目的】创建可视化方法控制猪肉片在炒制过程中受热均匀性，探究炒肉片理化特性、食用品质和糖基化终产物（advanced glycation end-products，AGEs）对火候的响应规律，为规范肉类炒制菜肴品质和推动传统菜肴工业化加工提供理论支持。【方法】基于红外热成像系统控制肉片在翻炒过程中的受热均匀性，探究不同火候下（小火和大火）肉片在炒制过程中水油含量、脂肪氧化和美拉德反应的变化规律，测定色泽和剪切力以评估炒肉的食用品质，并通过测定T₂弛豫时间和蛋白质二级结构解析肉片嫩度的演变原因；最后通过相关性分析揭示脂肪氧化和美拉德反应与AGEs的关联性。【结果】在相同的炒制时间下，小火组的水分含量和嫩度显著高于大火组，吸油量显著低于大火组。在炒制过程中，大火组肉片的硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）、420 nm吸光度值（absorbance value at 420 nm，A₄₂₀）的变化幅度均高于小火组，说明火候的提高促进了脂肪氧化和美拉德反应。在炒制4 min后，大火组T₂₁弛豫时间下降的幅度是小火组的1.39倍，表明随着火候的提高，肌肉收缩加剧，肌原纤维间距进一步减小。与小火组相比，大火组中更多的有序β-折叠转变为无规则卷曲，说明大火组肉片的蛋白变性程度高于小火组。在相同的时间下，大火组肉片因经历更剧烈的收缩和蛋白变性导致其嫩度低于小火组。结合肉片的中心温度结果，对于加热到相同中心温度的样品，大火爆炒所需要的时间更短，蛋白的热变性程度更低，这使得大火爆炒比小火炒制更容易获得安全的咀嚼友好型炒制肉制品。此外，相关性分析表明脂肪氧化比美拉德反应对AGEs生成的贡献更大。【结论】红外热成像系统的应用解决了炒制过程中同锅不同熟带来的相关研究受限的问题。火候可以从时间和温度两个维度通过调节肉片的水油迁移、脂肪氧化、美拉德反应和蛋白结构来实现对产品食用品质的控制。

紫花苜蓿老化种子吸胀过程中胚根线粒体抗氧化生理及激素响应规律

李若鸿, 马馼, 赵士强, 毛培胜

中国农业科学. 2025, 58(19): 4014-4025. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.016

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【目的】种子在贮藏过程中不可避免发生老化劣变，主要表现为线粒体功能障碍和活性氧（reactive oxygen species, ROS）累积。线粒体作为细胞能量代谢中心，其抗坏血酸—谷胱甘肽（AsA-GSH）循环是清除ROS的关键防线。探究紫花苜蓿（Medicago sativa L.）胚根线粒体AsA—GSH循环响应老化的抗氧化机制和种子吸胀期间胚根内源激素的变化规律，为揭示紫花苜蓿种子胚根细胞代谢与老化种子萌发过程之间的关系奠定基础。【方法】通过控制劣变处理获得中等活力紫花苜蓿种子，以未老化种子作为对照，研究了种子发芽特性、不同吸胀时间（6、12、24和36 h）胚根线粒体抗氧化酶活性、抗氧化物含量以及不同吸胀时间（12、24和36 h）胚根激素含量的变化规律。【结果】控制劣变处理抑制了紫花苜蓿种子的萌发和幼苗的生长，主要表现为降低种子的发芽势、发芽率和幼苗的根长。在吸胀36 h期间，老化种子胚根线粒体中过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）和单脱氢抗坏血酸还原酶（monodehydroascorbate reductase，MDHAR）活性以及抗坏血酸（ascorbic acid，AsA）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量降低；从吸胀24 h开始，老化种子胚根线粒体中过氧化物酶（peroxidase，POD）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase，GR）活性升高。随着吸胀的进行，老化和未老化种子AsA/氧化型抗坏血酸（oxidized ascorbic acid, DHA）比值差距渐小，GSH/氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione，GSSG）比值差距渐大。在吸胀过程中胚根脱落酸（abscisic acid，ABA）、赤霉素（gibberellin，GA₃）、生长素（indole acetic acid，IAA）和油菜素内酯（brassinolide，BR）含量的变化趋势基本一致。【结论】老化种子在吸胀过程中，胚根线粒体内的ROS积累，产生氧化损伤，造成种子萌发延迟。老化种子吸胀24 h后，胚根线粒体中POD和GR活性升高，保持一定抗氧化能力和萌发能力。在紫花苜蓿老化种子吸胀萌发过程中，POD和GR活性的增强对于种子活力水平的保持发挥重要作用，为深入探索AsA—GSH循环在抗氧化反应中的作用机制提供了依据，对优化牧草种质资源库的保存策略、延长种子寿命研究具有参考价值。

内蒙古中部地区饲用燕麦品种筛选及青贮品质评价

任家辉, 孙娟娟, 郝莹璐, 王凤梧, 王靖宇, 张明伟, 李宝涵, 郑成忠, 何竹青, 王照兰

中国农业科学. 2025, 58(19): 4026-4038. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.017

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【目的】随着草牧业的不断推进，内蒙古中部地区优质饲用燕麦品种缺乏，尤其是青贮型饲用燕麦种质资源匮乏，通过对不同燕麦品种营养成分和青贮品质的分析，筛选适宜该地区推广种植的优质饲用燕麦及青贮型饲用燕麦品种。【方法】筛选9个饲用燕麦品种蒙饲燕2号（Mengsi Yan No. 2）、禾王（Dictator）、麦迪逊（Madison）、福星（Fuxing）、黑玫克（Haymaker）、凯撒（Caesar）、甜燕1号（Tianyan No. 1）、大瀑布（Waterfall）、牧乐思（Molasses），种植于中国农业科学院草原研究所农牧交错区试验基地，在乳熟期刈割测定产量，聚乙烯饲料袋装填青贮饲料并抽真空密封，室温贮藏120 d。分析饲用燕麦青贮前后营养成分以及青贮饲料发酵品质、微生物数量。【结果】不同品种饲用燕麦在内蒙古中部地区的产量、营养价值和青贮发酵品质差异显著（P<0.05）。9个饲用燕麦品种的鲜草产量为40.20—59.54 t•hm^-2，蒙饲燕2号鲜草产量最高，为59.54 t•hm^-2；9个饲用燕麦品种原料的干物质含量为31.53%—41.32%，粗蛋白含量最高的福星（13.75%）比最低的麦迪逊（7.04%）高95.31%；可溶性碳水化合物含量均较低，最高的为牧乐思（4.83%）；凯撒和福星的中性洗涤纤维含量显著低于其他品种（P<0.05），禾王的酸性洗涤纤维含量最高为37.07%，与其他品种存在显著差异（P<0.01）。青贮120 d后，品种间营养成分差异仍然显著（P<0.05）；凯撒的干物质含量最高，福星的粗蛋白含量为11.98%，显著高于其他品种（P<0.05）。麦迪逊的可溶性碳水化合物含量最高，福星的中性、酸性洗涤纤维均为最低，显著低于其他品种（P<0.05）；其中福星的粗灰分为7.81%，显著高于其他品种（P<0.05）。不同品种的发酵品质也存在显著差异，福星的pH最低，乳酸含量最高，未检测到丁酸，氨态氮含量最低，乳酸菌数量较高。根据Kaiser评价体系评价，福星级别为1，发酵品质最好，其他品种发酵品质较差。冗余分析结果显示原料营养品质共同解释了青贮发酵品质变异的80.01%。其中粗蛋白贡献率最高，酸性洗涤纤维与青贮品质存在显著差异（P<0.01）。皮尔森相关性结果显示原料营养品质显著影响青贮发酵品质，其中粗蛋白，中性、酸性洗涤纤维和粗灰分是影响发酵品质的主要因素。【结论】综合考虑产量、营养品质和发酵品质，福星可作为内蒙古中部地区春播青贮型饲用燕麦品种。

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