中国农业科学

2026年第59卷第16期中英文目录

中国农业科学. 2026, 59(16): 0.

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多抗高产小麦新品种川麦82的遗传构成解析

姚方杰, 杨漫宇, 甘学琴, 杨宁, 曾令芸, 李俊, 杨武云, 杨恩年

中国农业科学. 2026, 59(16): 3465-3475. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.001

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【目的】川麦82是利用国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）持久抗病种质Singh6选育而成的多抗高产小麦新品种。通过构建川麦82基因型图谱，量化双亲对其基因组贡献率，解析其遗传构成，并明确抗病和产量等性状相关遗传位点的亲本来源，为小麦品种改良和亲本精准选配提供科学依据。【方法】利用小麦100K SNP液相芯片技术对川麦82及其双亲进行全基因组扫描，系统分析其遗传构成；结合芯片搭载的与重要农艺性状及产量性状关联的功能标记，对川麦82的等位基因型进行分析，以追溯其抗病及产量相关性状的遗传来源。【结果】全基因组分析结果表明，供体亲本Singh6和轮回亲本川农16对川麦82的遗传贡献率分别为16.36%和83.64%，与回交育种的理论预期相符。贡献率在A、B、D亚基因组间呈现A>B>D的差异。在染色体水平上，Singh6的遗传片段并非均匀分布，其在1B、2D、4B、5D和6A染色体上贡献了49.24%—86.91%的遗传组分，形成了显著的大片段供体区段；而川农16在其余多数染色体上的贡献率超过89%，构成了品种的遗传背景。基于功能标记的溯源分析进一步揭示，川麦82的条锈病、叶锈病和白粉病抗性基因主要源自Singh6，而抗穗发芽和产量相关基因则主要继承自川农16。【结论】在基因组和染色体水平上精准量化了川麦82的遗传构成。尤为重要的是，发现供体亲本Singh6的遗传贡献集中分布于1B、2D、4B、5D和6A等染色体上，形成了大片段供体区段，保留了供体亲本的遗传多样性。结合功能标记分析，部分区段恰好富集了来自Singh6的锈病、白粉病抗性基因。因此，这些大片段供体区段与来自川农16的高产遗传背景的有机结合，很可能是川麦82实现持久抗病与高产协同提升的关键遗传基础。

陕A群、陕B群选育玉米自交系及其杂交种种子活力评价及遗传解析

曹凡, 唐瑶, 王孟玮, 张栋渊, 卫亚博, 吴爽, 朱万超, 徐淑兔, 张兴华, 薛吉全

中国农业科学. 2026, 59(16): 3476-3495. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.002

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【目的】玉米种子活力是决定种子品质的关键因素之一，直接影响出苗率、幼苗生长及群体整齐度，进而影响产量形成。筛选高活力自交系与杂交种，挖掘调控种子萌发的关键基因，为培育高活力玉米品种提供理论依据。【方法】选取陕A群、陕B群2个杂种优势群选育的22份玉米自交系并采用NC-Ⅱ遗传设计组配104份F₁杂交组合。通过标准发芽试验和冷浸发芽试验测定发芽势、发芽率、发芽指数、苗长、根长、苗干重，以及活力指数Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共9个性状，开展种子活力的综合评价。结合基因型数据与表型数据，对主要性状开展全基因组关联分析，筛选与种子活力显著相关的数量性状核苷酸位点，并整合公共转录组数据对潜在候选基因进行挖掘与功能预测。【结果】自交系与杂交种的种子活力相关性状均存在显著遗传变异。相较于标准发芽，冷浸处理显著降低了发芽势、发芽率和发芽指数，同时扩大了表型变异幅度，增强了基因型间的差异表达。多数性状在基因型、处理及其互作效应上达到显著或极显著水平，证实种子活力受遗传因素显著调控。发芽性状与苗期生长性状和活力指数呈显著正相关。并筛选出一批在不同发芽条件下表现稳定、对冷浸处理敏感性较低的优良材料，其中，在冷浸条件下，以陕A群的KA105、KA088、KA085、KA205和陕B群的KB088、KB060、KB168、KB076、KB021为亲本组配的杂交组合仍保持较高种子活力水平。自身活力中等的自交系在特定组合中可显著提升后代表现。全基因组关联分析共检测到43个与种子活力显著相关的QTN位点，其中7个为冷浸条件下的多性状共定位位点。利用公共转录组数据进一步筛选出11个候选基因，其中8个具有功能注释，主要涉及胁迫响应与转录调控等生物学过程。【结论】玉米种子活力为遗传控制的数量性状，基因型变异是其表型差异的主要来源。种子活力受多位点协同调控，低温条件下存在关键遗传区域参与调节。有利等位基因的积累有助于提升杂交种活力，同时杂交种表现还受亲本间特异遗传互作影响。

陆地棉GDSL脂肪酶基因GhGELP23D对植物细胞伸长发育的影响

陈豪华, 陈港, 冯健庭, 解静, 李倩倩, 王斐, 李鸿彬

中国农业科学. 2026, 59(16): 3496-3508. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.003

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【目的】 GDSL脂肪酶（GDSL esterase/lipase，GELP）家族是一类多功能水解酶，具有广泛的底物识别与催化能力，在植物生长发育中具有重要作用。在棉纤维伸长发育中，陆地棉GDSL脂肪酶基因GhGELP23D显著高表达，分析其影响植物细胞伸长发育的功能，为GELP调控植物细胞发育的机制解析提供一定参考。【方法】以陆地棉纤维为材料克隆GhGELP23D。采用生物信息学方法分析GhGELP23D蛋白的理化性质、结构特征及系统进化关系，利用PlantCARE预测其启动子顺式作用元件，结合公共转录组数据和RT-qPCR数据分析基因的表达特征。构建GhGELP23D启动子GUS报告载体，在拟南芥稳定转化体系中检测GhGELP23D的组织表达特异性。通过烟草叶片瞬时表达系统，对GhGELP23D蛋白进行亚细胞定位。利用花序浸染法获得异源表达GhGELP23D的转基因拟南芥株系GhGELP23D-OE，并分析其表型变化。同时，利用病毒诱导基因沉默（VIGS）技术在陆地棉中沉默GhGELP23D，通过RT-qPCR检测其沉默效率，并观察GhGELP23D-VIGS株系纤维长度的变化。【结果】 GhGELP23D编码一个由356个氨基酸组成的稳定、弱碱性、亲水性蛋白，其结构包含典型信号肽。转录组表达和RT-qPCR数据显示，GhGELP23D在纤维伸长期高表达。亚细胞定位结果表明，GhGELP23D蛋白定位在胞外间隙。启动子组成分析显示，GhGELP23D包含光、激素和胁迫等多种顺式作用元件；组织染色结果显示，GhGELP23D启动子在拟南芥多种组织中均可驱动报告基因表达，表明其具有广泛的组织表达特性。在异源表达GhGELP23D拟南芥中显著促进植株生长发育，GhGELP23D-OE拟南芥株系的株高显著增加，主根和根毛的长度显著提升，在突变体背景中回补表达GhGELP23D后，其主根和根毛长度得到明显恢复并基本达到野生型水平。GhGELP23D-VIGS棉花株系的纤维长度较空载对照植株显著降低，平均下降约13.14%。【结论】 GhGELP23D编码一类定位于胞外间隙的GDSL脂肪酶，在棉纤维伸长期高表达，并影响植物细胞伸长发育过程。

乙烯与赤霉素协同调控水稻胚芽鞘伸长生长

吴斌, 葛秉坤, 秦田雨, 肖桂青, 秦华

中国农业科学. 2026, 59(16): 3509-3518. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.004

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【目的】乙烯和赤霉素是调控水稻胚芽鞘伸长的关键激素，但二者在该过程中的交互作用机制尚不明确，本文旨在探究二者在调控胚芽鞘伸长中的分子机制。【方法】利用乙烯和赤霉素信号通路核心组分的相关水稻材料，统计不同激素处理后胚芽鞘的长度，采用qPCR技术检测OsEIN2/OsEIL2下游基因表达，利用酵母双杂和Pull-down技术验证OsSLR1与OsEIL2互作。【结果】乙烯和赤霉素均能促进胚芽鞘的伸长，且二者存在协同效应。赤霉素合成抑制剂多效唑（Paclobutrazol，PAC）处理或过表达赤霉素失活基因OsGA2ox3削弱了乙烯对胚芽鞘伸长的促进作用，外源补充赤霉素也能够部分解除1-MCP（1-Methylcyclopropene）对胚芽鞘的抑制，表明乙烯与赤霉素调控胚芽鞘的伸长存在共同的调控途径。进一步研究发现，赤霉素信号负调控因子OsSLR1与OsEIL2存在相互作用，且OsEIN2/OsEIL2调控的下游基因OsERF63、OsERF73、OsHKT2;1和OsGY1也受到了OsSLR1的调控，OsSLR1功能缺失突变体slr1表现出长胚芽鞘的表型，且乙烯对胚芽鞘伸长的促进作用在slr1中进一步增强，表明OsSLR1参与调控乙烯促进的胚芽鞘生长和信号转导。【结论】 OsSLR1是乙烯和赤霉素协同调控胚芽鞘伸长生长的节点，通过与OsEIL2互作来共同调控下游信号通路和胚芽鞘的伸长生长，这不仅丰富了胚芽鞘生长中的植物激素互作网络，也为直播稻新品种的培育提供了理论依据和有用的基因。

大豆品种产量源流库指标相互关系分析

王柯, 宫浩然, 王玉斌, 张彦威, 王彩洁, 刘鑫, 徐冉

中国农业科学. 2026, 59(16): 3519-3540. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.005

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【目的】评估大豆品种产量源、流、库指标对产量的贡献程度，明确产量形成过程中源、流、库各指标之间的相互关系，揭示影响大豆产量形成的关键生理机制，为大豆育种提供理论依据。【方法】以大豆结荚期和鼓粒期为关键时期，采用¹³C同位素标记技术，系统分析齐黄34、临豆9号、潍豆9号、菏豆12在多生育时期的光合特性、器官物质积累及干物重变化，从源、流、库三方面对品种间生理特征进行综合评价。通过雷达图对各类指标进行整合分析，旨在阐明不同大豆品种产量形成过程中源、流、库关系的差异及其协同特征。【结果】（1）源、流、库各指标与产量的相关性不同，与大豆产量的相关性强弱依次为：叶面积指数>百粒重>净光合速率>栅栏组织厚度>实际光化学效率>谷氨酰胺合成酶活性>谷氨酸合成酶活性>筛管平均直径>气孔导度>主叶脉直径。（2）源、流、库各指标存在互作。源库互作表现为：净光合速率、气孔导度、蒸腾速率与百粒重呈正相关关系；源流互作表现为：栅栏组织厚度与净光合速率、叶片厚度与净光合速率呈正相关关系；库流互作表现为：百粒重与筛管平均直径呈正相关关系。（3）不同大豆品种间源、流、库的表现有差异，齐黄34的叶面积指数、栅栏组织厚度、叶片厚度、净光合速率、实际光化学效率、主茎荚的持续积累能力、产量、百粒重、谷氨酰胺合成酶活性、谷氨酸合成酶活性、3 d主茎荚的转运能力、主茎荚的持续转运能力均高于其他3个品种。菏豆12的主叶脉直径、潍豆9号的株粒数、临豆9号的分枝荚碳吸收能力则高于其他3个品种，表明大豆高产的形成不依赖于单一的指标，而是源、流、库3个系统性指标的协同作用。【结论】在4个供试品种中，齐黄34产量显著高于其他品种，主要优势在于较高的叶面积指数、较强的物质转运能力及较大的百粒重。在大豆育种中，为选育源、流、库协调的大豆高产品种，应基于实际光化学效率、净光合速率和叶面积指数等指标筛选高光效种质资源，再结合叶片与维管束解剖结构评价同化物运输效率，最后综合氮代谢酶活性及库容性状判断产量潜力，实现高产大豆品种的高效选育。

长期连作蔗地土壤养分时空分异特征的产量限制因子识别

邓军, 艾静, 王禹童, 刀静梅, 赵勇, 叶松, 邓燕, 张福锁

中国农业科学. 2026, 59(16): 3541-3555. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.006

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【目的】揭示长期连作蔗地土壤化学性质的分异特征及其与产量的关系，识别制约甘蔗产量提升的关键土壤因子，为蔗地可持续管理提供科学依据。【方法】采用空间代替时间试验，分析不同连作种植年限CK（0 a）、T1（1 a）、T2（10—19 a）、T3（20—29 a）和T4（>35 a）下甘蔗产量及0—60 cm土壤剖面（0—20、20—40、40—60 cm）的化学性质（pH、有机质、速效氮磷钾及全量、有效态微量元素等）演变规律。采用因子分析法、相关系数法及内梅罗指数法评价土壤综合肥力（IFI）。最后，运用极端梯度提升（XGBoost）和随机森林（RF）2种机器学习模型，量化土壤化学指标对甘蔗产量的相对重要性。【结果】（1）长期连作导致甘蔗产量显著下降（P<0.05），连作>35 a处理较CK降幅达13.68%，并引发土壤化学性质的劣化。（2）长期连作导致土壤酸化加剧，且具有显著的土层特异性。与CK比，连作>20 a土壤pH均值降至4.60；土壤亚表层（20—40 cm）酸化最严重，连作20—29 a和>35 a处理下该层pH较CK显著下降。（3）土壤养分呈现明显的“表聚性”和部分元素的累积效应。0—20 cm表层土中有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷显著高于其他层；随连作年限延长，速效钾、有效锌出现显著积累，其中表层增幅分别为320.47%和164.13%。（4）土壤综合肥力指数随土层深度增加而显著递减，虽长期连作提升表层土的平均肥力，但加剧深层土肥力的不稳定性与空间异质性。（5）XGBoost和RF模型分析一致表明，20—40 cm土层的pH是决定甘蔗产量的首要限制因子，其重要性贡献率远超表层速效养分及其他指标。【结论】长期连作下蔗地土壤呈现表层养分富集、亚表层严重酸化的时空分布特征，20—40 cm土层的酸化是制约甘蔗生产力提升的核心障碍因子。生产实践中应从表土层施肥转向针对亚表层土壤酸化的深层改良与调控。

小麦抗病机制研究进展与抗性创新利用策略

吴建辉, 曾庆东, 刘胜杰, 王晓杰, 韩德俊, 康振生

中国农业科学. 2026, 59(16): 3556-3576. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.007

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小麦（Triticum aestivum）对全球粮食安全至关重要，但其生产持续受到各类病原菌的侵害。发掘利用抗病资源是应对病害威胁、实现绿色防控的首选途径。本文在系统梳理小麦抗病分子机制研究进展的基础上，通过比较活体营养与死体营养型病原菌侵染特征，阐明了小麦与病原菌协同进化下的攻防演替策略；重点分析了抗病小体组装与等位基因特异性演变、激酶融合蛋白介导的模块化协作、非经典基因驱动的寄主生理稳态重构等免疫调控机制，并阐释了效应子通过劫持寄主免疫通路或利用超敏反应诱导感病的分子基础。基于上述免疫机制认识，总结了当前抗病资源发掘与精准改良的重要策略，包括构建抗病基因全景导航图、深度发掘野生近缘种资源以及通过关键遗传位点编辑实现免疫受体定向优化等。面对未来病原菌持续演化与多病害复合发生趋势，提出以防御激活与细胞死亡解耦、进化导向的通用免疫受体设计及多界免疫生态屏障构建为代表的新型抗性改良方向，为实现小麦广谱、持久抗性的理性设计提供理论依据与技术参考。

棕榈酰转移酶StPFA5参与调控玉米大斑病菌生长发育及致病力

袁伟, 张图, 董广恩, 石金卓, 李海笑, 曹志艳, 刘宁, 董金皋

中国农业科学. 2026, 59(16): 3577-3590. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.008

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【目的】棕榈酰化修饰是一种动态可逆的蛋白质翻译后修饰，在信号转导、代谢稳态、蛋白定位与运输等生物过程中发挥着关键的调控作用，但在玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）中的功能及其对病菌致病力的影响尚不清楚。研究棕榈酰转移酶StPFA5在玉米大斑病菌生长发育及致病力调控中的作用，为阐明棕榈酰化修饰介导的玉米大斑病菌生长发育与致病过程的分子机制打下基础。【方法】利用同源比对鉴定StPFA5并构建进化树，通过RT-qPCR测定StPFA5在病菌侵染过程中的表达水平。通过同源重组技术创制StPFA5的敲除突变体及回补菌株，针对菌株WT、∆StPFA5、C.∆StPFA5，测定生长速率及致病力，观察菌丝形态和菌丝萌发过程，并通过酸沉碱溶提取菌丝黑色素，RT-qPCR测定黑色素合成相关基因表达水平。此外，将各菌株接种在含刚果红和CFW的PDA平板上，测定StPFA5对病菌细胞壁稳定性的影响。通过蛋白组学和棕榈酰化修饰蛋白组学研究，结合数据库检索，鉴定WT和∆StPFA5中的差异棕榈酰化修饰位点及所属蛋白，进行功能分析。【结果】 StPFA5与异旋孢腔菌（Cochliobolus heterostrophus）PFA5同源性最高，达80.35%。与野生型相比，∆StPFA5的菌落生长速率降低、菌丝形态畸形、致病力显著下降，基因回补后恢复到野生型水平。同时，∆StPFA5的菌丝黑色素含量降低，黑色素合成相关基因表达显著下调，细胞壁胁迫敏感性降低。棕榈酰化修饰组学分析发现，敲除StPFA5导致448个棕榈酰化位点的修饰水平下调，下调位点所属蛋白富集在氨基酸合成代谢、碳代谢、糖酵解、细胞周期、染色体浓缩等通路。综合∆StPFA5表型结果发现，StPFA5可能通过调控这些途径相关蛋白的棕榈酰化水平影响玉米大斑病菌生长发育及致病力。【结论】棕榈酰转移酶StPFA5通过调控蛋白质的棕榈酰化修饰水平，促进玉米大斑病菌的生长发育和黑色素合成，并对该病菌的致病力发挥正向调控作用。

长期单施有机肥和化肥对土壤氮库组分及供氮能力的影响

王方洁, 徐久凯, 张水勤, 许猛, 李燕婷, 韩娟娟, 孟凡龙, 张静, 叶新新, 赵秉强, 袁亮

中国农业科学. 2026, 59(16): 3591-3604. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.009

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【目的】土壤氮库组成是反映土壤可持续生产力的重要指标，通过量化土壤氮库组分变化与有机肥、化肥用量的响应关系，明确有机肥和化肥对土壤中不同氮素组分的培育特征，为土壤培肥和优化农田土壤氮素管理提供理论依据。【方法】以有机肥与化肥不同用量长期定位监测试验（始于2006年）为平台，有机肥和化肥均设置10个施氮肥水平（以N计，每季作物施氮量分别为0、60、120、180、240、300、360、420、500、600 kg·hm^-2）。种植制度为冬小麦-夏玉米一年两熟制。2024年夏玉米成熟期取植株样品，测定玉米生物量、籽粒产量和氮含量。夏玉米收获后，采集0—20 cm土层土样，测定土壤全氮、无机氮含量，采用Bremner法测定土壤有机氮组分含量。【结果】（1）两种肥料处理的土壤全氮含量随施氮量增加均呈线性增长。与不施肥处理相比，施用有机肥和化肥土壤全氮含量提高幅度分别为19.1%—273.5%和8.8%—25.0%。随施氮量增加，施用两种肥料的土壤硝态氮含量均显著增加。等氮量下，有机肥处理土壤硝态氮含量显著高于化肥，为其1.44—5.17倍，但铵态氮差异不显著。（2）对于土壤有机氮组分，有机肥处理的酸解总氮（THN）与非酸解态氮（NHN）含量均随施氮量增加而增加。化肥处理的THN含量亦随施氮量增加而升高，但处理间无显著差异。在酸解氮组分中，酸解铵态氮（AN）、氨基酸态氮（AAN）及氨基糖态氮（ASN）含量在有机肥与化肥处理中均随施氮量增加而增加。然而，酸解未知氮（HUN）含量变化趋势相反，有机肥处理随施氮量增加而上升，化肥处理则呈下降趋势。线性拟合结果表明，化肥处理的NHN与施氮量无显著相关性。两种肥料处理下各有机氮组分含量均与施氮量呈显著线性正相关，其中化肥处理的HUN与施氮量呈显著线性负相关。长期施用有机肥和化肥改变了各酸解氮组分占土壤全氮的比例，化肥处理的占比为AN（28.3%—32.5%）AAN（25.1%—29.5%）>HUN（5.9%—10.0%）>ASN（2.6%—3.5%）；有机肥处理的占比为AAN（23.7%—31.4%）>AN（19.6%—27.6%）>HUN（7.9%—12.6%）>ASN（2.3%—3.2%）。（3）相关性分析表明，AN、AAN和ASN与夏玉米地上部氮吸收量呈极显著正相关（P<0.01）。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系下，与长期单施化肥相比，长期施用有机肥能够显著提高土壤氮库容量；在酸解有机氮中，有机肥处理显著增加了酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮和酸解未知氮含量，从而提高土壤供氮能力。酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮与夏玉米地上部氮吸收呈极显著正相关，是夏玉米吸收利用的潜在有效氮源。

间作绿肥下减氮并配施生物炭降低玉米生产氮足迹

吴佳佳, 刘蕊, 李鑫艳, 张久东, 常单娜, 曹卫东

中国农业科学. 2026, 59(16): 3605-3620. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.010

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【目的】玉米间作豆科绿肥能够实现节肥增效，施用生物炭是减少农田气态氮损失的有效措施。然而，关于间作绿肥下减氮并配施生物炭对氮素气态损失及系统氮足迹的影响尚不明确。为此，本研究通过田间试验，明确该模式对氮素气态损失与系统氮足迹的综合影响，为西北绿洲灌区玉米生产的绿色发展提供技术途径。【方法】于2021年在甘肃武威绿洲农业试验站开始设置田间试验，双因素设计，主因素为施氮制度，包括常规施氮（N100），减氮30%（N70），减氮30%配施田菁生物炭（N70S）。副因素为种植模式，分别为玉米单作（MM）和玉米间作箭筈豌豆（IMC）。共形成6个处理：N100-MM、N100-IMC、N70-MM、N70-IMC、N70S-MM、N70S-IMC。测定2024—2025年玉米产量、氮素吸收及土壤理化性状，同步监测氧化亚氮（N₂O）排放与氨（NH₃）挥发，并采用生命周期评价法量化系统氮足迹。【结果】相比常规施氮，减氮30%玉米籽粒产量、地上部生物量和氮素累积量分别降低7.9%、6.1%和4.7%；而配施田菁生物炭籽粒产量和地上部生物量分别增加8.6%和2.7%。玉米间作绿肥较单作增产3.8%。N70S-IMC较N100-MM处理产量、生物量和氮素累积量分别增加了12.6%、4.3%和4.0%。减氮30%处理的N₂O和NH₃累积排放量分别降低16.0%—25.2%和9.9%—24.7%，配施田菁生物炭处理分别降低24.8%—27.7%和17.6%—43.9%。相比N100-MM，N70-IMC处理的N₂O和NH₃累积排放量分别降低了12.1%—20.1%和11.2%—20.1%，N70S-IMC处理分别降低15.3%—24.3%和20.1%—35.8%。N70-IMC较N100-MM处理土壤铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）和微生物量氮（MBN）分别降低17.6%、15.6%和9.6%，N70S-IMC处理土壤NH₄⁺-N和可溶性有机氮（DON）分别降低15.6%和7.3%，全氮（TN）和MBN分别增加3.9%和25.0%。随机森林分析表明，土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N、MBN和DON是驱动N₂O排放的关键因子，而NH₃挥发主要受NO₃^--N、NH₄⁺-N和全氮驱动。生命周期评价表明，相比N100-MM处理，N70-IMC和N70S-IMC处理的氮足迹分别降低28.9%和39.7%，N70S-IMC较N70-IMC处理氮足迹降低了10.4%。【结论】玉米间作绿肥减氮30%配施田菁生物炭能够增加玉米产量和氮素吸收，改善土壤理化性状，降低N₂O排放、NH₃挥发及系统氮足迹，是西北绿洲灌区玉米绿色可持续生产的有效路径。

减氮控水配施生物炭与硝化抑制剂对设施土壤-番茄体系氮素损失的影响

李津津, 赵宇晴, 刘芮怡, 吉艳芝, 谢建治, 郭艳杰, 张丽娟

中国农业科学. 2026, 59(16): 3621-3639. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.011

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【目的】揭示减氮控水条件下配施生物炭与硝化抑制剂双氰胺（DCD）对设施土壤-番茄体系氮素损失的调控效应，为设施蔬菜氮肥高效利用与绿色发展提供依据。【方法】以设施番茄为研究对象，设置常规滴灌（TD）与控水滴灌(CD)2种灌水方式，在此基础上设不施氮（TDN0、CDN0）、常规施氮（TDN1、CDN1）、减氮（TDN2、CDN2）及减氮配施生物炭与DCD（TDN2+BD、CDN2+BD）共8个处理。采用田间小区试验法，系统监测追肥期内土壤N₂O排放与NH₃挥发、剖面NO₃^--N累积分布及番茄氮素吸收利用、产量与品质指标，定量评估生物炭与双氰胺在减氮控水条件下的协同调控效应。【结果】施氮显著提高了土壤N₂O排放和NH₃挥发，且排放高峰主要出现在追肥后2—3 d。减氮措施可有效抑制气态氮损失，在此基础上配施生物炭与DCD进一步强化了N₂O的减排效应。在NH₃挥发方面，生物炭和DCD施用存在一定升高风险，但控水滴灌能够显著缓解这一不利效应。与常规施氮相比，减氮措施可显著降低气态氮总损失量45.7%—56.6%，土壤0—100 cm剖面硝态氮累积减少13.7%—16.2%。在此基础上配施生物炭与硝化抑制剂DCD，气态氮总损失量进一步降低至49.4%—59.0%，硝态氮累积降幅则扩大至27.4%—30.0%，并有效抑制其深层淋溶。2种灌水方式均能增强水氮协同减损效应，但控水滴灌整体优于常规滴灌。CDN2+BD处理的N₂O排放和NH₃挥发总损失量较CDN1降低30.0%，净损失率由3.3%降至2.5%；同时显著减少硝态氮深层累积，并提高20—40 cm土层NO₃^--N保持能力（增加27.1%）。此外，生物炭与DCD能将控水滴灌下的氮肥表观利用率提升至28.9%，TDN2+BD和CDN2+BD处理较对应的单一减氮处理（TDN2和CDN2）分别显著提高53.0%和30.2%（P<0.05）。控水滴灌配施生物炭与DCD处理（CDN2+BD）在获得最高产量（115.93 t·hm^-2）的同时，还显著提升了果实维生素C（Vc）含量，并促进了可溶性蛋白、可溶性糖及可溶性固形物的积累。【结论】减氮控水配施生物炭与硝化抑制剂双氰胺可显著协同抑制氮素气态损失与淋溶，改善土壤氮分布，提高氮肥利用效率和番茄品质，是设施蔬菜氮素减量增效的优选技术模式。

溶质型与硬质型桃果实香气代谢分化规律及关键调控基因挖掘

姚振豫, 段文宜, 孟君仁, 李昂, 陈明, 岳宗省, 孙世航, 潘磊, 牛良, 崔国朝, 曾文芳

中国农业科学. 2026, 59(16): 3640-3654. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.012

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【目的】明确不同肉质类型桃果实发育过程中香气形成规律，挖掘造成品种间香气品质差异的关键调控基因，为硬质桃风味品质改良提供理论依据。【方法】以溶质型品种‘春美’和硬质型品种‘中桃9号’为试材，在果实发育全周期设置7个关键采样点，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测挥发性物质，结合转录组数据筛选差异表达基因（DEGs），通过Pearson相关性分析鉴定与关键香气物质显著关联的核心基因。【结果】共检测到57种香气化合物，其组成与含量在不同品种及果实发育阶段均表现出显著差异。硬质型桃‘中桃9号’在整个发育过程中未检测到乙烯释放，C6醛类物质（如2-己烯醛）含量在成熟期仍维持较高水平，而内酯与酯类物质几乎未积累；溶质型桃‘春美’在S3到S4转折后出现乙烯跃变峰，内酯物质含量随之增加3.1—3.8倍，C6化合物含量显著下降。转录组分析共鉴定出2 806个DEGs，聚类分析显示两个品种在各发育时期呈现显著差异；KEGG富集分析表明DEGs主要富集在植物激素信号转导、α-亚麻酸代谢和类胡萝卜素生物合成等通路。关联分析筛选出16个与酯类/内酯类合成相关的候选基因，其中BSK2（Prupe.2G110200）、PpYUC11（Prupe.6G157400/6G157500）等基因表达水平分别与乙酸己酯、γ-癸内酯含量呈显著正相关关系。【结论】乙烯是造成两种肉质类型桃果实香气品质差异的核心调控因子，‘中桃9号’乙烯信号通路受阻，导致脂肪酸代谢通路停滞于C6醛类物质积累阶段，无法启动下游酯化反应与内酯类香气物质合成进程。同时，筛选到BSK2、PpYUC11等候选基因，明确植物激素信号通路参与果实香气物质调控。

基于转录组与代谢组解析红肉葡萄及其自交后代果肉类黄酮积累特征

吴培景, 苏玲, 陈迎春, 孟冬, 杨清, 张曼, 周小苗, 陶建敏, 郑焕, 李勃, 宫磊

中国农业科学. 2026, 59(16): 3655-3672. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.013

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【目的】研究红肉葡萄及其自交后代果肉类黄酮的基因表达及代谢组分差异，解析类黄酮生物合成的代谢积累特征并提供转录调控线索，为提高葡萄果实类黄酮含量及培育葡萄新品种提供理论基础。【方法】以红肉葡萄新种质‘钟山红玉’（ZSHY）和自交后代‘南19’（N19）、‘南30’（N30），以及‘玫瑰香’（MGX）为试验材料，设置ZSHY_vs_MGX、N30_vs_ZSHY、N19_vs_MGX和N30_vs_N19四个组别，进行果肉类黄酮靶向代谢组学和转录组学（RNA-seq）检测，通过富集分析鉴定类黄酮代谢物积累、合成关键基因以及转录调控的网络。【结果】基于类黄酮靶向代谢组学技术，检测出104种表达差异的类黄酮代谢物，并鉴定出62种显著差异的核心类黄酮代谢物，其中‘ZSHY’和‘N19’中黄酮醇、黄烷醇等多数代谢物积累量显著高于‘N30’和‘MGX’。KEGG通路富集分析显示差异代谢物显著富集于类黄酮生物合成相关通路，特别是花青素苷、黄酮与黄酮醇生物合成途径。转录组学分析共筛选到758个差异表达基因（DEGs），显著富集于类黄酮、苯丙烷类生物合成等通路。进一步鉴定出30个核心差异表达的类黄酮合成关键结构基因，其表达模式与类黄酮代谢物积累趋势基本一致，即在‘ZSHY’和‘N19’中表达量高，在‘N30’和‘MGX’中表达量低。此外，筛选出22个与类黄酮合成结构基因显著相关的转录因子，主要包括WRKY、MYB、ERF等家族。【结论】红肉葡萄与其自交后代间存在显著的类黄酮代谢差异，‘ZSHY’和‘N19’果肉中类黄酮的较高积累与其合成通路关键结构基因的高表达密切相关，且转录因子可能对类黄酮合成基因具有调控作用。

基于多组学解析B380鸡黑尾与白尾羽色性状的相关候选基因

任敏鹏, 张夕霏, 葛华梁, 耿立英, 李祥龙, 禹保军, 王坤杨, 张传生

中国农业科学. 2026, 59(16): 3673-3686. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.014

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【目的】探究Babcock B380 黑白尾羽颜色形成机制，发掘与尾羽颜色相关关键候选基因及位点。为家禽育种和羽毛颜色相关性状的分子育种提供理论依据。【方法】以80只B380黑尾和白尾母鸡组成的自然群体为材料，通过组织切片（光学显微镜）和透射电镜观察，分析毛囊黑素小体的形态与分布；利用转录组数据分析该材料的差异表达基因，并通过加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）探究与尾羽颜色相关的共表达模块，识别模块核心基因，实时荧光定量 PCR（quantitative real-time PCR，qRT-PCR）方法对差异表达基因进行验证。结合自然群体基因型分析结果，利用全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）方法，挖掘与Babcock B380黑/白尾羽颜色相关的遗传位点，并对其进行群体验证及整合分析，同时分析PMEL mRNA密码子偏好性。【结果】显微镜观察发现，黑素小体主要沉积于鸡毛囊羽轴区域，黑尾鸡黑素小体面积显著高于白尾鸡。转录组分析筛选到373个差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs），通路富集到黑色素合成过程，PMEL、TYR、TYRP1和SLC45A2在黑尾毛囊高表达。WGCNA富集得到25个模块，MEmagenta模块与黑素小体合成密切相关，网络连通性与蛋白互作网络分析挖掘到10个潜在调控核心基因，包括：PMEL、PIAS2、NDEL1、MSRA、HDLBP、GCNT4、FMR1NB、TBLX1、ST3GAL5、RAB11A。qRT-PCR结果显示4个DEGs表达趋势与RNA-seq结果一致。GWAS分析共筛选出968个显著SNP位点，分别位于鸡1、5和34号染色体上，注释到221个基因，7个PMEL SNP与表型显著关联；rs316665588位点与黑白尾羽性状显著关联，密码子偏好性指数（codon bias index，CBI）显示该位点突变导致稀有密码子UGU变为常见密码子UGC。【结论】 Babcock B380 黑尾鸡毛囊中黑素小体分布面积显著高于白尾鸡。转录组筛选出4个羽色关键DEGs，鉴定到10个潜在调控核心基因。PMEL为B380黑尾白尾性状候选基因，rs316665588 T/C 同义突变是Babcock B380黑/白尾形成的重要候选位点。

基于ATAC-seq筛选调控肉牛肌肉发育的关键转录因子

楚洪恩, 刘源, 白雪, 杨梦丽, 刘涛, 李芬, 李兰兰, 马云

中国农业科学. 2026, 59(16): 3687-3698. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.015

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【目的】牛作为反刍动物，肌肉生长发育周期长，但在牛背最长肌发育过程中，染色质可及性的调控机制尚未明确。通过探究安格斯牛和西门塔尔牛背最长肌中染色质可及性的差异，筛选影响牛肌肉生长的关键转录因子，进而构建TF-gene调控网络，为深入研究牛肌肉发育的表观遗传调控机制提供理论依据和新的分子靶点。【方法】采集饲养管理方式相同的24月龄安格斯牛和西门塔尔牛各3头的背最长肌组织，依据国家标准《食品中氨基酸的测定》（GB 5009.124-2016）进行氨基酸含量检测，利用SPSS 9.4软件通过t检验进行组间背最长肌氨基酸含量差异显著性分析；并将采集的背最长肌组织进行ATAC-seq测序，通过识别染色质开放区（peak），进行组间差异peak分析、GO/KEGG功能富集分析、转录因子结合位点（motif）富集分析；并结合前期的RNA-seq测序得到的差异表达基因（DEGs），基于GTRD数据库与基迪奥云平台构建转录因子-基因（TF-gene）调控网络。【结果】结果表明：（1）AGS组背最长肌中赖氨酸（Lys）、丝氨酸（Ser）、精氨酸（Arg）、组氨酸（His）、谷氨酸（Glu）含量显著高于XM组（P<0.05）；而脯氨酸（Pro）含量则相反（P<0.05），说明氨基酸代谢表型在两组间显著差异；（2）染色质可及性在两组间整体保守，共检测到安格斯牛29 140个peak，西门塔尔牛28 781个peak，两组间染色质开放区域主要分布在转录起始位点（TSS）±2 kb，且在内含子区、远端基因间区和启动子区占比超过84.57%。（3）在两组间鉴定出6 185个差异peak，其中5 030个上调，1 155个下调，将差异peak注释到相关基因后，进行GO/KEGG富集分析发现，差异peak相关基因主要富集在解剖结构形态发生、肌肉结构发育、肌动蛋白丝介导过程、Hippo信号通路、MAPK信号通路、钙信号通路、肌动蛋白细胞骨架调控等经典肌肉发育相关通路。（4）Motif富集分析显示，在显著富集的前20个转录因子结合基序中，排名前4位均属于MEF2转录家族，分别是MEF2C、MEF2A、MEF2D与MEF2B；进一步聚焦AGS特异性peak和前期RNA-seq测序得到的差异表达基因交集分析，发现MEF2B与MEF2D结合位点富集程度最高，成功构建以MEF2B与MEF2D为核心转录因子的TF-gene调控网络，共筛选到ACTA1、CKM、CLCN1、SLN、MYOZ3等13个参与肌肉发育调控的靶基因；并利用IGV可视化证实上述靶基因启动子区存在MEF2B和MEF2D结合基序，并与ATAC-seq开放区域高度重合。【结论】本研究通过ATAC-seq和RNA-seq数据联合分析，揭示了安格斯牛和西门塔尔牛在背最长肌发育过程中的染色质可及性差异，并筛选到MEF2B和MEF2D作为调控牛肌肉生长的关键转录因子（TFs），构建以MEF2B与MEF2D为核心转录因子的TF-gene调控网络，为深入解析肉牛肌肉发育表观遗传机制及CRISPR-Cas9功能验证提供了理论基础。

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