鸡传染性法氏囊病（Infectious Bursal Disease， IBD）是一种由鸡传染性法氏囊病毒（Infectious Bursal Disease Virus， IBDV）引起的急性、高度传染性疾病，主要危害雏鸡。新型变异株的出现，加剧该疾病对家禽业可造成巨大的经济损失，但现无针对新型变异株的商品化疫苗。目前，免疫预防是控制该疾病的主要手段。本研究比较了用白油佐剂、Montanide™ ISA 78 VG、Montanide™ Gel P和氢氧化铝佐剂以及无佐剂制备的新型变异株IBDV VP2亚单位疫苗的安全性和有效性，通过组织解剖、病理切片观察、抗体水平检测、组织病毒载量检测等试验，评估对各种佐剂制备的疫苗的保护作用。结果表明，本研究制备的IBDV VP2亚单位疫苗能够诱导特异性抗体的产生，抑制法氏囊萎缩并抵抗病毒攻击。在抗原量（IBDV）相同的条件下，Montanide™ ISA 78 VG、Montanide™ Gel P和氢氧化铝佐剂制备的疫苗保护明显优于其他佐剂和无佐剂组，其中Montanide™ ISA 78 VG和氢氧化铝佐剂制备的疫苗效果最好，Montanide™ ISA 78 VG佐剂疫苗最稳定，Montanide™ Gel P佐剂疫苗最容易制备。综上所述，在安全性优先的情况下，使用Montanide^TM ISA 78 VG、Montanide^TM-Gel P和氢氧化铝佐剂可以提高雏鸡疫苗免疫的安全性和有效性，为后续IBDV的防治提供实验参考和理论依据。

禽偏肺病毒（Avian metapneumovirus，aMPV）为副黏病毒科肺病毒亚科偏肺病毒属家族的成员，其主要引起火鸡鼻气管炎（Turkey rhinotracheitis，TRT）和肉鸡肿头综合征（Swollen head syndrome，SHS）。目前，B亚型aMPV是我国鸡群中主要的优势流行毒株，由于缺乏aMPV反向遗传操作技术，有关该病毒的致病与致弱机制及是否可作为病毒载体的研究相对较少。为此，本研究将B亚型aMPV弱毒株LN16-A株全长分为5个cDNA片段进行扩增，并在基因组的3′端和5′端分别添加了T7启动子和丁型肝炎核酶序列，构建了全长cDNA感染性克隆质粒pOKLN16-A。将pOKLN16-A与4个辅助质粒pCAGGS-N、pCAGGS-P、pCAGGS-M21和pCAGGS-L共转染至表达T7 RNA聚合酶的BSR-T7/5细胞中，拯救出了病毒，成功建立了基于T7 RNA聚合酶的aMPV反向遗传操作系统。为进一步探究aMPV作为疫苗载体的潜力，利用反向遗传操作技术将增强型绿色荧光蛋白基因（Enhanced green fluorescent protein，EGFP）插入aMPV基因组的不同位点，并比较了其表达水平，结果显示，EGFP在B亚型aMPV的G和L基因之间的表达水平显著高于另外两个插入位点（前导基因和N基因之间及替换SH基因），因此确定外源基因表达的最佳插入位点为G和L基因之间。为进一步验证该插入位点的可用性，以鸡传染性法氏囊病病毒超强毒株（Very virulent infection bursal disease virus，vvIBDV）为模式病毒，利用反向遗传操作技术在该位点插入了其保护性抗原VP2基因，成功拯救了稳定表达vvIBDV VP2蛋白的重组B亚型aMPV，命名为rLN16A-vvVP2株。将rLN16A-vvVP2株以5000 TCID₅₀/只的剂量免疫SPF鸡，免疫3周后使用B亚型aMPV LN16-F4强毒株及vvIBDV HLJ0504强毒株进行攻毒。结果显示，单次免疫rLN16A-vvVP2株可同时诱导机体产生针对B亚型aMPV及vvIBDV两种病毒的中和抗体，免疫3周后的中和抗体效价分别为8.7及8.2 log2。此外，单次免疫rLN16A-vvVP2株对B亚型aMPV强毒及vvIBDV强毒的攻毒保护率均为100%，并能有效预防vvIBDV攻击后引起的法氏囊损伤。本研究成功建立了B亚型aMPV的反向遗传操作系统并鉴定了外源基因表达的最佳插入位点，首次评价了B亚型aMPV作为疫苗载体的潜力，研究结果为进一步研究aMPV的致病机制和安全有效的新型载体疫苗提供了技术支撑。

在模式昆虫中，已有研究证明蜕皮激素诱导的转录因子E93在昆虫的变态发育过程中，如幼虫组织重塑和成虫组织形成等，发挥多种作用。敲低E93基因后，可导致昆虫无法完成变态发育过程，表明E93是害虫防治的潜在靶标基因。在本项研究中，首次鉴定了棉铃虫HaE93基因，发现HaE93基因在棉铃虫卵期、预蛹期和蛹期均高表达。注射dsHaE93后，约为60%的棉铃虫在幼虫到蛹期死亡。约30%的棉铃虫可以化蛹，但化蛹时间延迟，且羽化后翅和卵巢畸形，这些结果表明干扰HaE93基因导致约90%的个体不能繁殖后代。干扰HaE93基因后，qRT-PCR测定显示蜕皮激素响应基因、几丁质合成相关基因、翅发育和卵巢发育相关基因的表达水平显著下调。这些结果表明HaE93通过调控发育相关基因的表达参与调控棉铃虫的变态以及表皮、翅和卵巢的发育。最后，通过饲喂棉铃虫dsHaE93，结果显示棉铃虫死亡率和表型与注射dsHaE93的相似，这表明HaE93可作为RNAi方法的靶基因来防控棉铃虫。

烟粉虱Bemisia tabaci寄主植物广泛，是一种世界性的重要害虫，已对多种杀虫剂产生高抗性。双丙环虫酯是近年商品化的丙烯类杀虫剂，其作用方式新颖，选择性强，被用于烟粉虱的防治。我们前期对一个烟粉虱田间种群进行抗性筛选，获得了双丙环虫酯高抗性种群（HD-Afi种群）。本研究发现在HD-Afi种群中，双丙环虫酯和其他常见化学剂交互抗性小, 但HD-Afi种群的P450酶活性是敏感种群HD-S的2.18倍；在12个候选P450基因中，CYP6DW3和CYP4C64基因在HD-Afi种群中显著上调。RNA干扰CYP6DW3和CYP4C64基因可显著增加烟粉虱成虫对双丙环虫酯的敏感性，证实两个基因与烟粉虱对双丙环虫酯的抗性相关。同源性建模和分子对接分析表明，双丙环虫酯与CYP6DW3和CYP4C64的结合稳定，结合自由能分别为-6.87和-6.11 kcal mol^-1。本研究结果表明CYP6DW3和CYP4C64基因的诱导促进了烟粉虱对双丙环虫酯的解毒代谢，造成烟粉虱抗性的发展。

大豆孢囊线虫（Soybean cyst nematode, SCN; Heterodera glycines）是世界范围内最具破坏性的大豆病原物之一。研究大豆-SCN互作机制对提出新的病害防控策略、培育抗大豆孢囊线虫病的大豆新品种具有重要实践意义。SCN侵染可诱导大豆的多个差异基因上调或下调表达。然而，差异基因表达变化的调控机制在很大程度上仍未被探索。N⁶ -甲基腺苷（m⁶A）甲基化是最广泛存在的mRNA修饰之一，在植物响应病原物侵染过程中发挥重要的转录重编程的调控作用。然而，在大豆对SCN的亲和性和非亲和性反应中是否也存在m⁶A甲基化对差异基因的表达调控作用尚未明确。为此，本研究首先明确了大豆品种Williams 82 对SCN race 3具有敏感性（亲和性反应），但对SCN_T（大豆孢囊线虫烟草群体）存在非寄主抗性（非亲和性反应）；其次通过液相色谱-串联质谱法检测了m⁶A/A比率。结果表明，与亲和性反应相比，m⁶A甲基化整体水平在非亲和性反应中显著升高；在此基础上，通过N⁶-甲基腺苷(m⁶A)全转录组比较了大豆对SCN的亲和性和非亲和性反应的差异。在非亲和性反应中，差异修饰m⁶A峰（differentially modified m⁶A peaks, DMPs）和差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）的数量均显著增多；在亲和反应和非亲和反应中，分别存在133和194个差异表达基因的m⁶A甲基化修饰水平也表现出差异显著性 (我们将这些基因称为DMDs)。亲和反应中的DMDs显著富集在玉米素生物合成、植物-病原互作、糖酵解/糖异生和醚脂质代谢途径，且与植物-病原互作途径相关的DMDs表达量下调最多；而与SCN_T侵染的非亲和反应中仅叶酸生物合成通路被显著富集，且该通路的DMDs表达量上调最多。综上所述，本研究首次明确了大豆-SCN互作中存在m⁶A甲基化修饰，且m⁶A全转录组在大豆和SCN的亲和和非亲和反应中存在差异。研究结果为大豆-SCN的非寄主抗性反应在转录后修饰水平上的调控机制提供了新的见解，对提高大豆抗SCN育种有重要应用价值。

玉米根系在地上植物的发育中起着至关重要的作用，并通过吸收田间的水分和养分来决定产量。然而，由于玉米根系构造复杂，而且其根系构型受环境影响较大，所以目前人们对玉米根系的遗传结构知之甚少。本研究利用研究组自主开发的高通量半自动水培系统对518个玉米核心材料进行了玉米根系的表型鉴定和遗传研究。研究发现，不同自交系材料之间主根和苗期根系发育进程都存在较大的差异；群体结构分析表明该群体具有分层性，其连锁不平衡衰减距离平均小于50Kb。利用600 K 高密度SNP芯片，我们对这518个核心材料进行了基因分型，并对24个根系性状进行了全基因组关联分析（GWAS），通过显著位点区间分析，最终确定了9个显著相关的SNP和7个候选基因。其中候选基因GRMZM2G400533位于主效SNP位点（AX-91771718）上游5Kb范围内，与主根长度变异显著相关，并优先在主根和冠根中表达。表达分析发现该候选基因表达随着主根的发育而升高，但与主根伸长呈负相关。基于GRMZM2G400533的候选基因分析，我们还鉴定了三种功能变异和八种等位基因单倍型。本研究将深化我们对玉米根系发育的理解，为玉米根系优化改良提供理论依据。

在乡村旅游蓬勃发展之际，农田作画已成为吸引游客观光和提升农民收入的关键策略。然而，在我国重要的油料作物——花生中，缺少可供花生田作画使用的紫叶品种。因此，开发紫叶花生品种势在必行。甜菜碱是一种源自氨基酸酪氨酸的植物天然色素，呈现红紫色，并且具备抗氧化功能对人体健康有益。甜菜碱的生物合成途径相对简单，仅通过三个酶反应便可将酪氨酸转化为甜菜碱。RUBY基因是由编码甜菜碱合成所需的P450 加氧酶（CYP76AD1）、二羟基苯丙氨酸双加氧酶（DODA）和糖基转移酶的三个基因组成的人工开放阅读框，可利用酪氨酸合成甜菜碱。本研究采用农杆菌介导的转化方式，在 35S 启动子的驱动下，在花生中异源表达RUBY 基因。在转基因植株的愈伤组织、再生芽以及根、叶、茎、花、豆荚和种子中均观察到了紫色组织存在。与野生型植株相比，紫色叶片中转基因植株含有显著更高量级的甜菜碱。综上所述，我们成功创制出了具备观赏植物潜力的带有紫色叶片特征的花生新种质，为培育紫叶花生品种提供了理论和材料基础。此外，RUBY在花生转化过程中展现出了作为可见报告基因的潜力，可用于高效筛选转化植株。

南方稻田冬季种植绿肥可通过构建微生物群落有效改善土壤性状和水稻产量。然而，不同冬种绿肥土壤中丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)群落对土壤性状和水稻产量的影响尚不清楚。本研究探讨了冬闲、冬种黑麦草和冬种紫云英三种常见的华南地区冬季种植模式下稻田土壤AMF群落对后作水稻生产的影响。与冬闲相比，冬种黑麦草和冬种紫云英能缓解土壤酸化，显著增加土壤AMF孢子密度，改善土壤AMF群落结构。在灭菌土壤中，与未接种AMF孢子的处理相比，接种冬种紫云英土壤AMF孢子后的水稻千粒重、理论产量、稻米直链淀粉和总糖含量等指标提高了6.68-53.57%；接种冬种黑麦草土壤中AMF孢子后的水稻穗重、结实率和理论产量提高了15.38-22.71%，稻米蛋白质、直链淀粉和总糖含量分别为14.92、104.82和802.23 mg kg^-1，比未接种AMF孢子的处理分别高出31.31、14.25和34.47%。冬种紫云英土壤中的AMF优势属无梗囊霉属（Acaulospora）和球囊霉属（Glomus）对水稻产量的提高有更积极的作用。而冬种黑麦草土壤中的AMF优势属球囊霉属（Glomus）更有利于稻米品质的提高。研究结果揭示了冬种绿肥土壤AMF群落对水稻生产的关键作用，为促进南方冬季农业的可持续发展奠定了理论基础。

众所周知，施用腐秆剂可以加速秸秆分解，但在不同条件下，秸秆还田配施腐秆剂对土壤有机碳影响的潜在机制尚不清楚。本研究对公开发表86项研究的226组文献数据进行整合分析，以此来揭示相比秸秆还田，秸秆还田配施腐秆剂对土壤有机碳的影响。结果表明，相比秸秆单独还田，秸秆还田配施腐秆剂在初始碳氮比 (ICNR) > 25时，能显著提高1.51%的土壤有机碳储量（P < 0.05），而在ICNR ≤ 25时作用效果不显著。特别地，当ICNR > 25时，秸秆还田配施腐秆剂在温带大陆性气候条件、土壤pH > 7.5下对土壤有机碳储量的影响要显著高于在亚热带季风气候土壤pH ≤ 7.5下的影响。在农业管理措施方面，秸秆还田配施腐秆剂在旱地、翻耕还田、还田年限 ≥ 1年、秸秆还田量 > 6000 kg ha-1、腐秆剂用量> 30 kg ha-1下能显著土壤有机碳储量。当ICNR ≤  25时，仅在不同的秸秆还田方式下，秸秆还田配施腐秆剂才对土壤有机碳的影响存在显著差异。通过相对重要性分析，当ICNR > 25时，秸秆还田年限、腐秆剂用量、年均降雨量是秸秆还田配施腐秆剂对土壤有机碳储量的重要影响驱动因子。总的来说，秸秆还田配施腐秆剂在ICNR > 25时能显著提高土壤有机碳储量，且与还田年限呈正相关关系，与年均降雨量呈负相关关系。本研究结果为在区域性或更大范围内，通过秸秆还田配施腐秆剂改变土壤有机碳储量的管理提供了科学的依据。

秸秆还田可以有效促进土壤有机碳和全氮的积累，对团聚体形成及其孔隙结构具有显著影响。本研究通过连续9年秸秆还田试验，设置了4个秸秆还田量：6000、9000、12000和15000 kg hm^-2，探究了团聚体不同密度组分中碳氮含量的变化，并通过X射线计算机断层扫描（CT）技术阐明了秸秆还田对土壤孔隙形态和分布特征的影响。结果表明，秸秆还田量在12000和15000 kg hm^-2处理下显著增加了团聚体不同密度组分中的碳氮含量，提升了大团聚体比例和稳定性，并改变了孔隙结构。秸秆还田后，土壤团聚体内大孔隙（>100 μm）数量、孔隙度及其形态特征得到了显著增加和改善，但总孔隙数显著减少（P<0.05）。团聚体密度组分中碳氮含量的增加是改善团聚体孔隙形态和分布的主要原因，同时孔隙网络的重构也有利于团聚体内部碳氮的积累。本研究结果为秸秆还田下土壤团聚体中碳氮储存与孔隙特征之间的关系提供了理论基础和科学依据。

中黑盲蝽Adelphocoris suturalis是一种重要的杂食性农业害虫。由于转Bt抗虫棉花商业化种植以及Bt棉田化学杀虫剂使用的减少，中黑盲蝽作为次要害虫发生日益加重。因此，研究新的可持续防控中黑盲蝽的有效方法迫在眉睫。本研究通过注射雷帕霉素靶蛋白（TOR）信号通路抑制剂，发现TOR信号通路在中黑盲蝽的生殖调控中起着关键作用。基因沉默（RNAi）在病虫害防控中具有较大的应用潜力。本研究进一步通过基因克隆、RNAi、实时荧光定量PCR（qPCR）等技术发现，分别沉默TOR信号通路基因TOR、脑Ras同源蛋白（Rheb）和S6蛋白激酶（S6K）能够显著降低该虫的繁殖力。此外，将TOR基因的双链RNA（dsRNA）通过纳米递送系统处理中黑盲蝽成功抑制了该虫的卵巢发育。这些结果为了解中黑盲蝽的生殖调控奠定了理论基础，并为了高效防控中黑盲蝽提供了新的思路与RNAi靶标。

前人的研究结果证明了m⁶A去甲基化酶在协调植物胁迫反应中的关键作用；然而，苹果m⁶A去甲基化酶在热胁迫和固定碳饥饿条件下的功能尚不清楚。本研究鉴定了苹果RNA去甲基化酶基因家族，并选择了苹果RNA去甲基化酶基因MdALKBH1A进行进一步研究。通过LC-MS/MS分析方法证明了MdALKBH1A是苹果的m⁶A去甲基化酶。过表达MdALKBH1A的转基因‘Micro Tom’番茄植株对高温更为敏感，这可能与抗氧化能力降低、膜脂过氧化作用增加、质膜稳定性降低有关。此外，过表达MdALKBH1A的番茄植株通过提高质膜稳定性、光合速率和自噬活性增强其对碳饥饿胁迫的抗性。综上所述，本研究阐明了苹果MdALKBH1A在应对高温胁迫和碳饥饿胁迫中的关键作用。

食用菌发育受阻会影响子实体的生产周期和产量。苯丙氨酸解氨酶（PAL，EC 4.3.1.5）是一种催化苯丙氨酸脱氨生成反式肉桂酸的酶。前期研究结果发现，糙皮侧耳pal1基因的转录降低能够延缓子实体发育。因此，我们以野生型（WT）和RNA干扰（RNAi）菌株为材料，利用转录组测序和农杆菌介导的遗传转化方法，研究了pal1基因的分子调控机制。结果表明，干扰pal1基因导致PAL酶活性和总酚含量下降胞内H₂O₂含量增加。RNA-Seq数据表明，KEGG通路显著富集在过氧化物酶体途径、MAPK信号途径-酵母和另外三条途径，编码过氧化氢酶的基因cat1参与了上述显著富集的多个通路。外源H₂O₂能够显著增强cat1基因的转录，提高CAT总酶活性。添加H₂O₂清除剂后，RNAi-pal1菌株的cat1基因转录水平和CAT酶活性显著高于野生型菌株，表明pal1通过影响胞内的H₂O₂含量来调节cat1的表达。过表达糙皮侧耳的cat1基因导致了生长迟缓，尤其是在原基形成过程中。综上所述，本研究阐明了PAL1通过信号分子H₂O₂影响cat1基因的表达从而调控了糙皮侧耳的发育。研究结果深化了对食用菌分子发育机制的理解。

地上生物量（AGB）是反映小麦群体生命活动的重要指标，对小麦生长监测和产量预测具有重要意义。传统的生物量统计方法主要通过人工取样调查来完成。尽管这些方法具有很高的估算精度，但该方法需要破坏性取样，操作耗时长，且难以大规模监测。本研究在传统遥感估测生物量的基础上进行方法优化，基于改进的卷积特征（CFs）来估算小麦AGB。研究通过低成本的无人机（UAV）作为主要数据采集设备，获取了两种小麦品种在五个关键生长期的RGB和多光谱（MS）影像数据。同时进行了田间测量，以获得实际的小麦生物量数据用于验证。基于遥感指数（RSIs）、结构特征（SFs）和卷积特征（CFs），本研究提出了一种新的特征AUR-50来估算小麦AGB。结果表明，AUR-50比RSIs和SFs更能准确地估算小麦AGB，平均R²超过0.77。在越冬期，AUR-50_MS具有最高的估算精度（R²为0.88）。此外，通过增加CFs，本文提出的方法降低了由于生育后期光谱饱和对生物量估算精度的影响，在开花期的最高R²为0.69。本研究结果为高通量估测小麦AGB提供了一种有效方法，并为其他作物的表型参数研究提供了参考。

淀粉的生物合成是一个的复杂的过程依赖于多种酶的协调作用。抗性淀粉在小肠中不被消化，从而可以阻止了血糖指数的快速上升。淀粉合成酶2a（SS2a）是支链淀粉生物合成中的关键酶，对淀粉结构和性质有重要影响。本研究中，我们从大麦EMS突变体库中鉴定出了ss2a缺失突变体（M3-1413）。在突变体中，诱变产生的单碱基突变位于SS2a第一内含子的3'端的RNA剪接受体（AG），导致RNA不能正常剪辑，并产生两个异常ss2a转录本，导致ss2a基因失活。表型分析表明突变体M3-1413的淀粉结构和性质发生显著变化，具体为总淀粉含量降低，直链淀粉和抗性淀粉含量升高。本研究揭示了大麦ss2a突变机制及其对淀粉特性的影响，有助于推动大麦淀粉功能食品的开发应用。

The agricultural sector, encompassing agriculture, forestry, and land use, significantly contributes to global greenhouse gas (GHG) emissions, accounting for 23% of the total (IPCC 2019).  It faces substantial challenges due to population growth and the urgent need to reduce its GHG emissions.  Livestock husbandry, a crucial component of agriculture, accounts for a significant proportion of agricultural GHG emissions (Nugrahaeningtyas et al. 2024).  Reducing emissions from livestock is essential not only for addressing climate change but also for protecting the ecological environment and achieving sustainable development.  This is a critical task for the future of our planet and the well-being of future generations.

In recent years, China has made significant strides in reducing GHG emissions (MEE 2024), particularly in mitigating emissions from livestock (He et al. 2023).  This Special Focus of the Journal of Integrative Agriculture (JIA) explores innovative strategies proposed by Chinese researchers with practical potential for reducing livestock GHG emissions while maintaining productivity and cost efficiency.  The Focus comprises nine papers covering strategies such as optimizing livestock production systems, selecting animal genetics, and formulating balanced diets.  We hope these articles provide readers with detailed insights into China’s efforts to reduce livestock-related GHG emissions and offer valuable perspectives for policymakers, researchers, and industry professionals.

Section 1: Livestock production systems

This section examines the characteristics of GHG emissions from various livestock production systems, including dairy farms, grassland grazing systems, and silage-based feeding.  The studies analyze how these systems influence GHG emissions, nutrient utilization, and animal performance.

Abdul et al. (2025) assessed the contribution of cattle farms to methane emissions globally, identifying strategies such as modifying feed quantity and quality and altering gut microflora to reduce emissions.  This research introduces a novel method for estimating GHG emissions, which could also be applied to other livestock species.

Shi et al. (2025) investigated the effects of stocking rates on growth performance, energy and nitrogen utilization, and methane emissions in grazing systems.  Their results indicate that higher stocking rates may lead to lower methane emissions, underscoring the importance of optimizing grazing management based on the nutritional value of grasses.

Tian et al. (2025) analyzed the impact of different silages on gas production, including CO₂, CH₄, and N₂O, and examined the effects of adding Lactiplantibacillus plantarum (LP) or corn meal (CM) on reducing emissions.  Their findings reveal that triticale silage produced more gas than oat silage, while LP and CM significantly reduced gas production.  The study also identified Lactococcus and Enterobacter as bacterial biomarkers for assessing gas emissions from silage.  These findings contribute to reducing GHG emissions in silage production.

The findings from these studies highlight potential strategies for mitigating GHG emissions in both extensive farming and grazing systems.

Section 2: Animal genetics

This section explores the influence of animal genetics on GHG emissions, focusing on species-specific characteristics.  The studies analyze how genetic factors affect GHG emissions and feed efficiency in different ruminants.

Zhang et al. (2025) conducted a genome-wide association study on Hu lambs and identified two single nucleotide polymorphisms positively associated with feed efficiency, providing promising molecular markers for genetic selection in sheep.  These findings offer valuable reference data and key genetic variants for breeding feed-efficient sheep.

Wang et al. (2025) examined the effects of different ratios of yak to cattle inocula on methane production and fiber digestion.  Their findings indicate that increasing the proportion of yak inoculum reduces methane production while enhancing fiber digestibility and volatile fatty acid production.  The results suggest that yaks produce less methane than cattle, providing valuable data for genetic selection among ruminants.

These findings highlight species-specific methane production characteristics.  Genome-wide association studies may serve as valuable tools for identifying potential genetic markers for future breeding programs aimed at reducing methane emissions.

Section 3: Diet components and feed additives

This section examines the impact of diet composition and feed additives on GHG emissions.  The studies analyze how these factors influence nutrient metabolism, GHG emissions, and the ruminal microbial community.

Li et al. (2025) investigated the effect of dietary fat on nitrogen metabolism efficiency in lambs.  Their findings suggest that a high-fat diet may enhance body weight gain, energy utilization, and nitrogen efficiency by promoting rumen propionate fermentation through Succinivibrio enrichment.

Biao et al. (2025) examined the impact of feeding steers sorghum grain rich in condensed tannins.  Their results show that while nitrogen utilization efficiency remained unchanged, urinary nitrous oxide emissions increased.  These findings suggest that high levels of tannin-rich sorghum grain may not be an effective feed component for reducing GHG emissions.

Ma et al. (2025) studied the effects of cordycepin on methane emissions in vitro.  Their results indicate that cordycepin significantly reduces methane production by shifting rumen fermentation from acetate to propionate formation and decreasing the relative abundance of Methanobrevibacter.

Liu et al. (2025) reviewed the effects of seaweed, particularly Asparagopsis taxiformis, on methane emissions from ruminants in vitro and in vivo.  They found that the seaweed has significant potential for mitigating enteric methane emissions, primarily due to its bromoform content.

These findings underscore the importance of diet composition and feed additives in reducing livestock GHG emissions.  Optimizing dietary components and supplementing feed additives could be a practical and effective strategy for lowering emissions in the near future.

This Special Focus contributes to the advancement of green, low-carbon, and sustainable livestock production.  By addressing livestock production systems, animal genetics, and diet optimization, these studies provide valuable knowledge and practical strategies for reducing GHG emissions while improving feed efficiency.  However, further research is needed to refine management practices in both extensive and intensive systems, identify additional genetic markers for targeted breeding, optimize feed formulations, enhance nutrient digestibility, and develop more effective, economical, and environmentally friendly feed additives.  We hope this collection will attract increasing attention from researchers and industry professionals interested in sustainable livestock production.

苹果再植病（ARD）主要由生物因素引起，严重制约了苹果产业的发展。采用生物防治措施缓解 ARD 对苹果产业的可持续发展至关重要。以平邑甜茶幼苗和嫁接苗（Fuji New2001/M9T337）为试验材料，在盆栽和大田条件下研究了生氨基酸粉和哈茨木霉菌肥对植株生物量、叶片指标、根系指标、土壤理化性质、土壤酶活性和土壤真菌群落的影响。我们发现，施用两种物质显著促进了植物生长，提高了叶片光合作用、叶绿素含量、根系呼吸速率、根系抗氧化酶活性和土壤酶活性，显著降低了土壤中镰刀菌数量，显著提高了有益菌的丰度。综上所述，生氨基酸粉与哈茨木霉菌肥混施是防治ARD的有效方法。

防御素在植物的生长发育和抵御病原菌侵染过程中发挥重要的作用，然而苹果中防御素对苹果树腐烂病菌抗性的作用尚不清楚。本研究中，共鉴定出29个苹果防御素蛋白，它们具有保守的序列特征。基于表达分析，发现苹果防御素在苹果各组织中均有分布，5个防御素基因的表达受到苹果壳囊孢的显著诱导。构建5个防御素的转基因愈伤，过表达防御素基因均能增强对苹果壳囊孢的抗性。其中，MdDEF30表达受苹果壳囊孢菌强烈诱导并显著提高愈伤抗性。进一步的体外活性实验证实MdDEF30能抑制壳囊孢的生长。MdDEF30能够促进活性氧积累和激活防卫相关基因PR4，PR10，CML13及MPK3的表达。通过构建MdDEF30共表达网络，发现转录因子MdWRKY75可能调控MdDEF30的表达。利用酵母单杂、荧光酶素报告基因和染色质免疫共沉淀荧光定量实验证实MdWRKY75能够与MdDEF30启动子直接结合。接种实验表明MdWRKY75正调控对苹果树腐烂病抗性，并且激活MdDEF30的表达。这些结果阐明苹果树通过MdWRKY75正向调控具抗菌活性和诱导抗性的MdDEF30表达抵御壳囊孢菌侵染的分子机理。

Ogura细胞质雄性不育(Ogura CMS)最初在野生萝卜中被鉴定，其特征为花粉完全败育。但Ogura CMS在大白菜中的分子机制尚不清楚。细胞学分析证实，细胞核降解发生在花粉发育的单核后期，在三核期几乎消失，而绒毡层细胞从四分体时期开始异常增大并出现空泡化。花粉壁存在严重的发育缺陷。在花粉发育早期，与细胞色素c和程序性细胞死亡(PCD)相关的基因在Ogura CMS系中上调表达。相反，与花粉壁有丝分裂相关的基因表达下调。在花粉发育后期，Ogura CMS系中过氧化物酶体和自噬相关基因上调表达。线粒体orf138基因突变刺激绒毡层细胞PCD过程，导致其内容物异常增大和降解，直至三核期绒毡层细胞空泡化。由于绒毡层缺陷，其不能为小孢子提供足够的孢粉素和营养物质，从而导致花粉壁发育异常和小孢子有丝分裂异常。综上所述，核弥散与自噬发生在花粉发育后期导致大白菜Ogura CMS系不能产生功能性花粉，表现出雄性不育。

果刺密度是黄瓜重要的商品性状，然而种植面积较大的华北型黄瓜品种大都是密刺表型，这直接影响了黄瓜的外观品质、储藏和运输。在本研究中，我们通过EMS诱变，从华北型密刺品种WD1中鉴定到一个新的少刺突变体（few spines, fs2）。遗传分析发现fs2的少刺表型是由单基因调控的。利用1802株F₂和420株BC₁群体对fs2位点进行精细定位，发现FS2的候选基因Csa4G652850编码一个ARID-HMG转录因子，包含一个A/T-rich interaction domain (ARID)结构域和一个high mobility group box (HMG)结构域。FS2候选基因编码区域的一个SNP (C to T)和一个Indel (40 bp deletion)分别导致fs2突变体中氨基酸变异和翻译提前终止。FS2候选基因在顶芽和幼嫩的子房中高表达。此外，我们发现FS2通过激活Tril基因的表达参与黄瓜果刺起始调节。本研究不仅为阐释黄瓜果刺发育的分子机制提供了重要参考，也为黄瓜果实外观品质育种提供了重要资源。

长雄野生稻（Oryza longistaminata）是一种来源于非洲且具有优良性状的野生稻，是多年生稻多年生性的供体。植物内生细菌对寄主的健康、适应性进化和胁迫耐受能力具有重要作用。然而，长雄野生稻内生细菌的群落结构及其对衍生后代多年生稻的促生作用目前还未知。本研究利用16S rRNA扩增子测序技术分析了长雄野生稻根、茎、叶组织中内生细菌的多样性、物种组成和网络结构。结果表明，长雄野生稻为内生细菌提供了不同的组织生态位，其中根部内生细菌群的结构和功能相较于茎部和叶部内生细菌群更为复杂且功能多样化。不同组织中的内生细菌群具有代表性的生物标记细菌属，如根部内生细菌生物标记为Paludibaculum、Pseudactinotalea、Roseimarinus等；茎部内生细菌生物标记为Blautia；叶部内生细菌生物标记为Lachnospiraceae NK4A136。长雄野生稻内生细菌网络包括了多种代谢功能，主要为生物降解与利用、解毒、代谢产物前体和能量的产生、甘氨酸途径、大分子修饰和代谢等。通过对长雄野生稻内生细菌的分离、筛选和功能鉴定，共发现163株内生细菌菌株具有解钾、溶磷、固氮、铁载体、产吲哚乙酸和1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶的促生功能。其中，鉴定为阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）、路氏肠杆菌（Enterobacter ludwigii）、嗜麦芽窄食单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）、居泉沙雷氏菌（Serratia fonticola）和贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）的11个菌株对苗期的多年生稻具有较强定殖能力和促生效果。接种以上菌株的多年生稻形成了强壮的根系，并提高了光合效率、生物质量和营养吸收能力。另外，2株阴沟肠杆菌菌株对多年生稻表现出了基因型依赖的促生作用。本研究结果揭示了长雄野生稻的内生细菌微生态及其作用，表明长雄野生稻具有丰富的内生细菌资源，可开发为微生物菌肥，契合多年生稻绿色、可持续性的栽培模式。

当前，将生态风险（Ecological risks, ERs）和生态系统服务（Ecosystem services, ESs）纳入实践应用和政策制定的研究日益增加。然而，综合考量ESs和ERs并运用于实际决策中的研究依旧缺乏。本研究利用InVEST模型和景观生态风险模型，通过CMIP6不同情景下气候变化和土地利用变化驱动，模拟了2000-2100年黄河上游生态系统服务（碳储量、产水量、生境质量，和土壤保持）和生态风险的时空动态变化，并梳理了它们之间的关系。主要研究结果表明，2000-2020年，该区域ERs面积减少了27673 m²，但在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下，预计ERs将分别增加13273 m²、438 m²和68 m²。在过去和未来情景中ESs和ERs均存在显着的空间差异。其中，黄河源区的ESs高，ERs低（p<0.001），而黄河上游东北部ESs低，ERs高 （p<0.05）。总结而言，提出的关于提高生态系统服务和降低生态风险的空间优化框架，可为区域可持续发展提供理论支持。

围封禁牧是退化高寒草原传统而有效的自然恢复方式，可有效促进植物生长和提高土壤碳储量。丛枝菌根真菌（AMF）是草地中不可或缺的重要微生物，在植物碳向土壤碳转化过程中发挥着重要作用。然而，围封对AMF群落的影响及其对土壤碳固存的贡献尚不清楚。本研究在藏北高寒草原选择了三种不同的围封禁牧时期（自由放牧、5-6年的中期围封和10年以上的长期围封），探讨了围封禁牧对AMF群落的影响及其在土壤固碳中的作用。结果表明，中期和长期围封都能显著增加植物地上生物量和土壤有机碳（SOC）含量。在不同的围封时期，AMF群落组成发生显著变化，随着围封时间的增加，Glomus的相对丰度显著增加，但Diversispora的相对丰度显著下降。中期围封显著增加了AMF的丰富度和香农-维纳指数。同时，围封还能显著提高菌丝密度（HLD）、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）和土壤大团聚体（250-2000 μm）的比例，这些指标都对土壤碳固存有着积极的作用。结构方程模型显示：围封禁牧对HLD和AMF群落组成有积极影响，进而影响T-GRSP，而T-GRSP与SOC紧密相关。我们的研究结果表明，AMF对有机碳固存具有重要贡献，在高寒草原围封禁牧过程中应更多地关注AMF，尤其是在提高退化草地恢复效率的相关方面。

研究普遍认为当植物群落中的优势物种适口时，大型食草动物可以减少优势物种，并提高先前被抑制物种的比例。然而，这种观点可能并不总是成立的。我们在青藏高原开展了一项为期4年的牦牛放牧试验，追踪记录了期间轮牧和禁牧草地的植物群落组成。结果表明，在没有牦牛的情况下，植物群落由两个适口物种，即高山嵩草和针茅所主导，这与它们的小叶面积和快速生长策略有关。牦牛的出现显著抑制了针茅和超过一半的杂草，而高山嵩草的比例增加，成为绝对优势物种，这与大型食草动物抑制适口物种比例的观点相矛盾。年际间，轮牧草地的高山嵩草在干旱年份优势度下降，导致其他8个物种的优势度上升；禁牧草地高山嵩草的优势度在干旱年份显著下降，针茅和其他7种杂草的优势度显著增加。这些结果表明高山嵩草是耐牧的，但不耐旱，而其他8个物种是耐干旱的，但并不耐牧。群落水平，禁牧后演替引起的群落组成变化超过了干旱引起的变化，干旱倾向于导致群落物种更替，而放牧倾向于导致物种丰度变化。这些结论提醒牧场管理者，在衡量牲畜对植物群落组成的影响时，他们应该考虑当地的条件和气候变化，而不能简单地认为牲畜会抑制适口物种。