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1. 中国家禽分离获得同时存在mcr-1.1和mcr-8.1且产ESBLs的ST15型肺炎克雷伯菌
Dong’an Cui, Panpan Liu, Ling Wang, Jiongjie He, Yuzhang Yan, Mengke Ru, Baocheng Hao, Yan Sun, Shengyi Wang
Journal of Integrative Agriculture    2025, 24 (1): 403-407.   DOI: 10.1016/j.jia.2024.09.025
摘要50)      PDF    收藏

多粘菌素是治疗耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌感染的最后一道防线,MCR的可移动性传播将对肺炎克雷伯菌感染的治疗造成巨大威胁。在对宁夏某地方保种品种蛋鸡病原菌的耐药性检测中发现一株多粘菌素耐药且产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)的多药耐药肺炎克雷伯菌,命名为K. pn NXQY01。为探究K. pn NXQY01β-内酰胺类抗生素与多粘菌素耐药性传播风险,对K. pn NXQY01进行全基因组测序与生物信息学分析,探究MCR耐药基因在质粒中的水平传播机制,并通过质粒结合转移验证其水平转移。全基因组测序分析显示,K. pn NXQY01属于ST15型,携带6个质粒,pNXQY01-1227,409 bp)、pNXQY01-2110,028 bp)、pNXQY01-371,848 bp)、pNXQY01-471,087 bp)、pNXQY01-566,252 bp)和pNXQY01-78,159 bp),质粒携带了K. pn NXQY0190%的耐药基因。更重要的是,质粒同时携带了mcr-1.1, mcr-8.1, blaCTX-M-55, blaCTX-M-65耐药基因,具有极大的潜在水平传播风险。质粒序列分析显示,pNXQY01-2可能由质粒pKP4pPK45_NDM1重组形成。pNXQY01-2携带mcr-8.1,并可能同时携带了编码AmpC β-内酰胺酶的ampC1ampC2基因。mcr-8.1侧翼序列分析表明其与IS903B元件形成的复合转座子有关。pNXQY01-5pHNSHP45具有高度相似性,携带mcr-1.1blaCTX-M-55pNXQY01-5中耐药基因mcr-1.1blaCTX-M-55可能是通过外源DNA序列插入获得,与插入序列ISApl1ISEc9有关。oriTfinder分析显示,pNXQY01-2pNXQY01-3pNXQY01-5具有完整的结合转移模块,显示水平转移风险。结合转移试验表明,mcr-1.1mcr-8.1blaCTX-M-55blaCTX-M-65可能通过pNXQY01-2pNXQY01-3pNXQY01-5发生了水平转移,同时接合子对β-内酰胺类抗生素、多粘菌素B和庆大霉素的药物敏感性均升高至与K. pn NXQY01相当。本研究首次报告了mcr-8.1mcr-1.1同时存在于ESBLs的多药耐药肺炎克雷伯菌分离株的质粒,标志着质粒介导新抗生素耐药性特征。

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2. 小火蚁入侵我国的早期阶段监测:预测气候变化下的地理分布格局
ZHAO Hao-xiang, XIAN Xiao-qing, GUO Jian-yang, YANG Nian-wan, ZHANG Yan-ping, CHEN Bao-xiong, HUANG Hong-kun, LIU Wan-xue
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (9): 2783-2795.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.12.004
摘要194)      PDF    收藏

外来入侵蚂蚁是世界范围内最具侵略性、竞争性和广泛的外来入侵物种之一。小火蚁Wasmannia auropunctata是太平洋地区最具威胁性的外来入侵蚂蚁,被列入 "世界100种恶性外来入侵物种",已经在全世界许多国家和岛屿上建立了种群。最近在我国东南地区发现了小火蚁的野生种群,对我国的农业、经济、环境、和公共健康构成了巨大的潜在威胁。识别小火蚁在我国的潜在地理分布可以明确可能面临入侵风险的地区。因此,我们根据小火蚁的全球分布记录和生物气候变量,利用集合模型预测了气候变化下其在我国的地理分布格局。我们的研究结果表明,在八个物种分布模型中,ANNFDAGBMRFCTAGLMSREMaxEnt更准确。ANNFDAGBMRF的平均TSS值分别为0.8200.8100.8430.857,平均AUC值分别为0.9460.9540.9680.979。集合模型的平均TSSAUC值分别为0.8820.972,表明集合模型的预测结果比用单一模型的预测结果更可靠。在现代和未来气候条件下,小火蚁在我国的潜在地理分布主要位于南部地区。在气候变化情景下,小火蚁的地理分布有着向高纬度地区转移的趋势。小火蚁在我国的地理分布格局主要受温度变量影响,温度年较差(bio7)和最热季度平均温度(bio10)是影响小火蚁地理分布的重要环境变量。小火蚁在我国南部地区有着广泛的潜在入侵风险区域,因制定小火蚁在我国南方地区的的早期预警、监测、预防和控制策略。

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3. 硝铵混合供氮增强氮素吸收和同化能力是促进苗期玉米生长的驱动力
WANG Peng, WANG Cheng-dong, WANG Xiao-lin, WU Yuan-hua, ZHANG Yan, SUN Yan-guo, SHI Yi, MI Guo-hua
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (6): 1896-1908.   DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.037
摘要202)      PDF    收藏
与单独供硝(NO3-)或者单独供铵(NH4+)相比,混合供氮能够促进苗期玉米的生长。前期研究表明,混合供氮不仅可以提高玉米的光合效率,还可以促进地上部生长素的合成来增强叶片生长,进而为碳和氮的利用构建一个较大的库。然而,该过程是否依赖于氮的吸收还尚不清楚。在此,将玉米幼苗在具有三种供氮形态(单独供硝,75/25硝铵比和单独供铵)的水培实验中进行生长。结果表明,在0-3天,混合供氮下玉米生长速率和地上部含氮量与单独供硝处理间无显著差异,在6-9天,混合供氮下玉米生长速率和地上部含氮量显著高于单独供硝处理。于此同时,虽然混合供氮条件下15NO3-与15NH4+的瞬时吸收速率较单独供硝和单独供铵相比皆有所下降,但混合供氮在6-9天具有最高的总氮吸收速率。QRT-PCR结果表明,长期混合供氮条件下根系N吸收的增加可能与长期处理下NO3-转运蛋白基因(例如ZmNRT1.1AZmNRT1.1BZmNRT1.1CZmNRT1.2ZmNRT1.3)的高表达或铵转运蛋白基因(例如ZmAMT1.1A)的高表达有关,尤其是后者。此外,与单独供硝处理相比,混合供氮处理下植株地上部与根系中具有较高的谷氨酰胺合酶(GS)活性以及氨基酸含量。硝酸还原酶酶(NR)和GS酶抑制剂实验进一步证明了混合供氮情况下氮的同化能力对于玉米生长促进是至关重要的。该研究证明了混合供氮能够促进氮素吸收并进一步促进了氮的同化,而该过程可能是促进玉米上生长的主要驱动力。
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4. 二斑叶螨抗阿维菌素近等基因系的构建及其遗传模式与适合度代价分析
ZHANG Yan, TIAN Tian, ZHANG Kun, ZHANG You-jun, WU Qing-jun, XIE Wen, GUO Zhao-jiang, WANG Shao-li
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (6): 1809-1819.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.10.012
摘要146)      PDF    收藏

二斑叶螨Tetranychus urticae Koch对阿维菌素高水平抗性中国及其他国家田间种群中普遍存在。为阐明中国二斑叶螨田间种群对阿维菌素抗性的遗传模式、交互抗性和适合度代价本研究将采集到的田间抗性种群经过多代与室内敏感品系IPP-SS的回交、孤雌生殖和阿维菌素筛选过程,最终将田间二斑叶螨对阿维菌素高抗性的特征导入到敏感品系IPP-SS,构建了一个抗阿维菌素的近等基因系NIL-Aba。与IPP-SS品系相比,NIL-Aba品系对阿维菌素的抗性为25,147倍,对联苯菊酯呈现高水平交互抗性(288.17倍),对甲维盐中等水平交互抗性(42.57倍),对联苯肼酯、虫螨腈、丁氟螨酯、腈吡螨酯和乙唑螨腈为3.18-9.31倍的低交互抗性,对丙溴磷无交互抗性。NIL-Aba品系对阿维菌素抗性遗传模式为常染色体不完全显性遗传,且受多基因控制。基于两性生命表参数分析NIL-Aba品系存在适合度代价。建立二斑叶螨NIL-Aba品系后续对阿维菌素抗性的深入研究提供可靠基础,毒理学参数及适合度代价相关数据将有助于二斑叶螨田间种群阿维菌素抗性治理。

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5. 已知Sr基因的小麦单品系和69个小麦品种对3个中国小麦秆锈菌新小种的有效性分析
WU Xian-xin, ZANG Chao-qun, ZHANG Ya-zhao, XU Yi-wei, WANG Shu, LI Tian-ya, GAO Li
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (6): 1740-1749.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.125
摘要209)      PDF    收藏

由禾柄锈菌(Puccinia graminis f. sp. tritici)引起的小麦秆锈病是小麦生产中最为严重的真菌病害之一,严重威胁着全球小麦的安全生产。种植抗病品种是防治该病害最为经济有效的方法,而抗病品种的选育要以小麦秆锈菌种群毒力变化为依据。为此,我们持续不断的开展小麦秆锈菌种群毒力变异监测工作,在鉴定中发现了3个来自于小麦秆锈菌转主寄主小檗上产生的锈孢子的新小种34C0MRGQM34C3MKGQM34C6MTGSM,特别是发现小种34C0MRGQM34C6MTGSM对我国小麦抗病育种中广泛使用的抗病基因Sr5Sr11具有联合毒力,在我国鉴定的13310个菌株中尚未发现对Sr5Sr11具有联合毒力的菌株。为此,本研究利用42已知小麦秆锈病抗病基因(Sr)的小麦品系对这3个小种的毒力特征进行了分析,同时鉴定了69份我国主要小麦品种对这3个小种在苗期和成株期的抗性水平。结果表明含有Sr9eSr17Sr21Sr22Sr26Sr30Sr31Sr33Sr35Sr36Sr37Sr38Sr47SrTmpSrTt3的单基因系在苗期和成株期对34C0MRGQM34C3MKGQM34C6MTGSM均具有良好的抗性。相反,含有Sr5Sr6Sr7bSr9aSr9dSr9fSr9gSr9bSr16Sr24Sr28Sr39的单基因系在苗期和成株期都对这些小种高度感病。含有Sr8aSr10Sr11Sr13Sr14Sr15Sr18Sr20Sr19Sr23Sr25Sr27Sr29Sr32Sr34单基因品系对供试小种中的一个或2个表现抗性。在供试的69份小麦材料中,有41份小麦品种对供试小种在苗期和成株期都表现出良好的抗性,占59.4%。进一步分子检测表明,有20个品种可能含有抗病基因Sr319个品种含有Sr384个品种含有Sr2,没有检测到含有Sr24Sr25Sr26的品种。研究结果开展兼抗高致病性的Ug99及我国小麦秆锈菌抗病基因的合理利用与抗病育种提供理论依据

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6. miR-27b-5p通过靶向IRS2抑制PI3K/AKT信号通路调控鸡肝脏疾病
ZHAO Jing, WU Ya-mei, ZHANG Yao, TANG Shu-yue, HAN Shun-shun, CUI Can, TAN Bo, YU Jie, KANG Hou-yang, CHEN Guang-deng, MA Meng-gen, ZHU Qing, YIN Hua-dong
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (11): 3500-3516.   DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.010
摘要220)      PDF    收藏

肝脏是鸡最重要的器官之一,具有储存肝糖原、合成蛋白质、解毒和脱氧等生理功能。肝脏的代谢和生长是一个复杂过程,受到环境、饮食和遗传等因素的调控。microRNAs (miRNAs) 作为转录后调控因子可参与多种生理过程。越来越多的证据表明,miR-27b-5p在不同物种的肝脏发育和代谢中发挥着至关重要的调控作用。但是miR-27b-5p在鸡肝脏中的潜在作用尚未被探索。在本次试验中,我们首先发现脂肪肝鸡血清中TGTC的含量显著高于正常鸡,而VLDL和血清激素(FSHLHE2)含量较正常组鸡显著降低。随后的研究发现miR-27b-5p在鸡脂肪肝中表达量较高,表明miR-27b-5p可能参与调节鸡肝脏的发育和代谢。接下来,我们探索了miR-27b-5p在鸡肝脏中的潜在功能,发现miR-27b-5p促进脂肪合成、增加细胞内氧化应激水平和炎症反应,并最终导致肝细胞发生凋亡。之后,我们又构建了miR-27b-5p与其靶基因间的调控机制,发现miR-27b-5p通过吸附IRS2来调控PI3K/AKT信号通路。此外,我们又探索了IRS2在鸡肝脏细胞中的效应,结果表明干扰IRS2与外源性过表达miR-27b-5p具有相同的作用。最终,我们的研究揭示miR-27b-5p通过结合IRS2来抑制PI3K/AKT信号通路,从而导致鸡肝脏脂肪变性、氧化应激,炎症反应和细胞凋亡。

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7. JIA-2021-1935 鸡源大肠杆菌共存blaCTX-M-3blaKPC-2blaTEM-1B耐药基因IncN型质粒的特性
WANG Wen-jing, WANG Yi-fu, JIN Ya-jie, SONG Wu-qiang, LIN Jia-meng, ZHANG Yan, TONG Xin-ru, TU Jian, LI Rui-chao, LI Tao
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (1): 320-324.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.075
摘要338)      PDF    收藏

目的:分析我国鸡源重要致病菌大肠杆菌耐药性及耐药基因,解析潜在的水平扩散风险。方法:规模化养鸡场棉拭子泄殖腔取样,麦康凯培养基分离单菌,Phoenix-100 全自动细菌鉴定/药敏系统鉴定细菌种类,K-B纸片法检测目的细菌药物敏感性,牛津纳米孔测序技术构建细菌基因组精细图,生物信息学软件及平台解析基因环境及水平转移元件,细菌结合实验验证耐药基因扩散风险。结果201910-202010月,共采集671个泄殖腔样本,分离出302株大肠杆菌单菌,鉴定出一株广泛耐药(An extensively drug-resistant, XDR)大肠杆菌(命名为258E)。MLST分析结果表明,大肠杆菌258E属于ST602型,该分型目前仅见于国外文献报道。K-B纸片法检测结果显示,258E菌株对磷霉素、四环素、β-内酰胺类、氨基糖苷类、喹诺酮类、利福霉素、甲氧苄啶、大环内酯类和头孢菌素类药物均表现出高度耐药。全基因组测序结果表明,大肠杆菌258E染色体全长4,715,664 bp,含有三个质粒(pEC258-1、pEC258-2、pEC258-3,其中pEC258-1和 pEC258-2不含有常见耐药基因,而pEC258-3除了含有常见耐药基因,如qnrS1、 dfrA14、 arr-3acc (6')-Ib等,还含有blaCTX-M-3、 blaKPC-2blaTEM-1B三个重要的耐药基因。质粒分型结果表明,pEC258-3为ST7型,属于质粒不相容群N (incompatibility group N, IncN)。同源性分析结果显示pEC258-3序列与人源肺炎克雷伯菌质粒pCRKP-1-KPC同源性高达99.96%,其不同之处在于:相对pEC258-3,pCRKP-1-KPC质粒在31kb-32kb位点缺失了一个整合酶TinR蛋白编码框。细菌结合实验证实,pEC258-3可使得宿主菌显著提高药物敏感性。同时,流行病学溯源分析结果显示,大肠杆菌258E与英国菌株具有相近的亲缘关系。结论:本研究第一次报道了一株动物源ST602型广泛耐药大肠杆菌,其所含有的质粒可介导宿主菌对多种抗生素产生耐药性,暗示其潜在的耐药性水平扩散风险,也间接证明动物源细菌是耐药性基因的重要储存库和风险传播源头之一。

创新性:本论文是我国第一例动物源ST602型广泛耐药大肠杆菌的报道,丰富和充实了“同一健康” 框架下细菌耐药性对人类公共健康的风险研究。

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8. JIA-2022-0700 面向多粒度柑橘品质分级的视觉学习图卷积方法
GUAN Zhi-bin, ZHANG Yan-qi, CHAI Xiu-juan, CHAI Xin, ZHANG Ning, ZHANG Jian-hua, SUN Tan
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (1): 279-291.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.09.019
摘要212)      PDF    收藏

柑橘品质取决于其外观优劣和横径大小。外观指果皮的光滑度和清洁度;横径指柑橘的横向直径大小。柑橘的外观和横径均属于视觉属性特征,能够被视觉感知技术自动识别。然而,目前柑橘品质分级任务中有两个问题亟待解决:1缺少可用于柑橘品质分级的图像数据集;2)从多角度有效地学习柑橘的细粒度和差异化视觉语义具有较高挑战性。对于多粒度品质分级任务,我们收集了源于2087个柑橘的12522张图像此外,我们提出了一种用于多粒度柑橘品质分级的视觉学习图卷积方法,包括骨干网络和图卷积网络。骨干网络中的目标检测、数据增强和特征提取能够剔除柑橘图像中无关的视觉信息图卷积网络被用于学习柑橘特征映射的拓扑语义。最后,评估结果显示横径大小、外观和

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9. 饲粮添加铜调节肉山羊生长性能及脂肪代谢
ZHANG Yan-mei, AO De, LEI Kai-wen, XI Lin, Jerry W SPEARS, SHI Hai-tao, HUANG Yan-ling, YANG Fa-long
Journal of Integrative Agriculture    2023, 22 (1): 214-221.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.066
摘要324)      PDF    收藏

选取体重(12.09±1.70 kg)及年龄 (60±5d) 相近的48头雄性乐至黑山羊研究肉山羊饲粮中添加铜(试剂级五水硫酸铜)对其生长性能、血清脂类代谢以及脂肪代谢相关的基因表达的影响。肉羊按照完全随机试验设计分为4个处理组。每个处理组12个重复(以栏为重复单位),每个重复1头羊羔单栏单饲对照组肉羊饲喂不含铜的基础饲粮其它3个处理组肉羊饲粮为基础饲粮基础上分别添加10 mg kg-1, 20mg kg-130mg kg-1各组饲粮为高精颗粒饲料,试验期60天。试验结果表明,饲粮不同铜添加水平对肉山羊的平均日增重、平均日采食量以及料重比没有影响P>0.05;肉羊血清总胆固醇、甘油三酯高密度脂蛋白胆固醇的浓度也未受到饲粮铜浓度的影响P>0.05,但随着饲粮铜浓度增加血清低密度脂蛋白胆固醇的度线性降低(P=0.01)。随着饲粮铜浓度增加最长肌肌内脂肪含量呈二次曲线上升(P=0.002)肝脏铜浓度呈线性上升(P<0.001)。与对照组相比,饲粮添加20mg kg-1降低了背最长肌中脂肪酸结合蛋白4 (P=0.01)脂蛋白脂酶 (P=0.05)mRNA表达,肉碱棕榈酰转移酶ImRNA表达呈现下降的趋势(P=0.06);肝脏中过氧化物酶体增殖物激活受体α (P<0.001)、肉碱乙酰转移酶(P=0.001)和肉碱棕榈酰转移酶I(P=0.001) mRNA表达也随着饲粮添加铜降低。以上结果表明,肉山羊饲粮中添加铜可通过增加肌脂肪降低血清低密度脂蛋白胆固醇调节脂质代谢而这种调节可能与肉山羊肌肉和肝脏中长链脂肪酸氧化基因的mRNA表达的降低有关。本研究结果将有助于进一步理解微量元素铜在肉山羊脂类代谢中的作用,为铜添加剂在肉山羊中的应用提供理论基础。

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10. Integrative analysis of hypothalamic transcriptome and genetic association study reveals key genes involved in the regulation of egg production in indigenous chickens
WANG Dan-dan, ZHANG Yan-yan, TENG Meng-lin, WANG Zhang, XU Chun-lin, JIANG Ke-ren, MA Zheng, LI Zhuan-jian, TIAN Ya-dong, Kang Xiang-tao, LI Hong, LIU Xiao-jun
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (5): 1457-1474.   DOI: 10.1016/S2095-3119(21)63842-X
摘要320)      PDF    收藏

本研究首先通过对产蛋前期(15周龄)和产蛋高峰期(30周龄)卢氏绿壳蛋鸡(LS)下丘脑比较转录组分析,鉴定差异表达基因(DEGs);然后利用Gene Ontology (GO)富集分析,筛选DEGs中参与繁殖调控生物学过程(BP)的基因;进而通过蛋白质互作网络(PPI)分析,筛选调控繁殖过程的潜在核心候选基因(PCCGs)。在此基础上,利用qRT-PCR对PCCGs在两个地方鸡品种产蛋前期(15周龄)和产蛋高峰期(30周龄)下丘脑中表达水平的变化趋势进行分析,进而对基因表达量与30周龄产蛋数(EN30w)和血液繁殖激素水平的相关性分析,筛选影响地方鸡产蛋性能的关键基因;最后,从这些关键基因中筛选单核苷酸多态性位点(SNPs),并与不同时期产蛋数进行关联分析,进一步确定这些关键基因中影响产蛋的潜在SNP位点。产蛋前期和产蛋高峰期LS下丘脑比较转录组分析共鉴定出518个DEGs。对这些DEGs功能富集分析发现,10个BP中包含的64个DEGs可能通过神经内分泌过程参与鸡繁殖调控。进一步的PPI分析发现,64个DEGs中有16个高连接度(Degree≥12)的基因,即PCCGs。对这16个PCCGs在LS和固始鸡(GS)产蛋前期和产蛋高峰期下丘脑中的表达模式检测发现,其中的11个PCCGs在两品种两个时期下丘脑的表达水平差异显著(P<0.05),且变化趋势相同。在上述11个基因中,有8个基因的表达量与EN30w和血清生殖激素浓度呈显著相关(P<0.05)。8个基因中筛选的SNP位点与产蛋性状的关联分析表明,这8个基因与不同阶段的产蛋量存在显著相关(P<0.05),是调控地方鸡产蛋性能的关键基因。本研究鉴定出参与地方鸡产蛋调控的8个关键基因,包括CNR1AP2M1NRXN1ANXA5PENKSLC1A2SNAP25TRH。这些发现为进一步理解鸡产蛋性能调控机制提供了新见解,并为地方鸡繁殖性能选育提供了可能的分子标记


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11. The expression, function, and coding potential of circular RNA circEDC3 in chicken skeletal muscle development
WEI Yuan-hang, ZHAO Xi-yu, SHEN Xiao-xu, YE Lin, ZHANG Yao, WANG Yan, LI Di-yan, ZHU Qing, YIN Hua-dong
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (5): 1444-1456.   DOI: 10.1016/S2095-3119(21)63826-1
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本研究旨在探讨circEDC3对鸡骨骼肌卫星细胞SMSCs增殖、分化和凋亡的调控功能,从而揭示circEDC3在鸡骨骼肌发育中的作用。我们构建了circEDC3的小干扰RNA (siRNA) 及过表达载体(pCD2.1-circEDC3)来调控体外培养的鸡原代骨骼肌卫星细胞中circEDC3的表达水平,通过运用Quantitative Real-Time PCR (qPCR),Western Blot (WB),Cell counting kit 8 (CCK-8),5-Ethynyl-2’-Deoxyuridine (EdU),flow cytometry,以及immunofluorescence等功能分析方法,检测发现circEDC3能抑制SMSCs增殖、分化相关基因的表达,阻滞细胞周期进程,降低增殖细胞比率,抑制分化相关蛋白的表达,抑制肌管形成,但对SMSCs的凋亡没有明显影响。circRNA通常可以通过靶向微小RNA (miRNAs) 来调控靶基因的表达,然而我们发现circEDC3并未直接靶向肌肉发育相关的miRNAs。此外有研究表明,circRNA可通过直接编码蛋白来调节骨骼肌发育,为了进一步探索circEDC3调控鸡骨骼肌发育的潜在机制,我们对circEDC3的编码能力进行了预测。通过对circEDC3序列信息进行分析,我们发现circEDC3在物种间 (鸡、人、小鼠、大鼠、猪) 保守,且具有不同的开放阅读框、内部核糖体进入位点 (IRES) 和N6-甲基腺苷 (m6A) 基序,表明circEDC3满足编码蛋白质的前提条件,具备一定程度的编码能力,但这仍需进一步的研究论证。总的来说,我们的研究发现了一个在物种间保守的环状RNA circEDC3,通过分析circEDC3的序列信息,预测该circRNA具有一定的蛋白质编码潜力,通过功能分析试验证明circEDC3是一种新的鸡肌肉发育的负调节因子,提示circEDC3可作为肉鸡分子育种的一个重要候选靶标,为肉鸡的育种改良提供新的切入点


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12. Systematical regulation involved in heterogeneous photosynthetic characteristics of individual leaf in pima cotton
ZHANG Yu-jie, HAN Ji-mei, LEI Zhang-ying, MENG Hao-feng, ZHANG Wang-feng, ZHANG Ya-li
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (4): 995-1003.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63565-1
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叶片的光照异质性可引起其结构与生理功能的异质性。对于单个叶片来说,其叶片不同部位的受光往往存在较大的异质性。然而,单个叶片不同部位的异质性光照如何影响其所在部位的结构与生理功能尚未明确。本研究以具有叶片翘曲特性的海岛棉为材料,开展田间原位测定和遮荫模拟试验。田间试验测定了东西南北四个方向叶片主脉两侧的光合特性和形态结构。研究表明,各方向叶片主脉两侧的光合能力的差异与光照日辐射量(DPI)密切相关。这表明叶片主脉两侧的光合异质性受其自身的光照日辐射量的影响。进一步通过叶片局部遮荫模拟试验验证了这一结论。同时,局部遮荫叶片未遮荫侧的光合能力和叶片厚度等显著低于未遮荫叶片。因此,单个叶片的不同部位间存在光合性能的系统调控


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13. 过表达苹果类扩展蛋白基因MdEXLB1加速番茄果实质地软化
CHEN Yan-hui, XIE Bin, AN Xiu-hong, MA Ren-peng, ZHAO De-ying, CHENG Cun-gang, LI En-mao, ZHOU Jiang-tao, KANG Guo-dong, ZHANG Yan-zhen
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (12): 3578-3588.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.030
摘要285)      PDF    收藏

果实硬度是苹果果实质地的重要品质性状,采收前成熟期是苹果果实质地形成的关键时期。扩展蛋白是一个细胞壁松弛蛋白家族,有四个亚家族:α-扩展蛋白(EXPA)、β-扩展蛋白(EXPB)、类扩展蛋白AEXLA)和类扩展蛋白BEXLB)。在本研究中,我们从果实纵径、横径、硬度、组织结构、呼吸强度、乙烯释放速率和扩展蛋白活性等方面研究了金冠苹果采前质地形成的关键时期。在收获前10天内,发现果实达到成熟。半定量RT-PCR显示,大多数扩展蛋白在收获前的成熟阶段表达。进一步鉴定了EXLB亚家族基因MdEXLB1的生物学功能,并通过瞬时转化实验证实了其亚细胞定位于细胞壁上。与野生型(WT)相比,过表达MdEXLB1的转基因番茄株高较低,结果期较早,果实成熟所需天数较少,果实成熟度较高,果实硬度较低,果实扩展蛋白活性较高,果肉细胞结构更离散,果实成熟过程加快。总的来说,这是首次提出苹果EXLB亚家族基因MdEXLB1具有生物学功能,并在促进果实成熟和软化方面发挥重要作用。

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14. JIA-2021-0603 玉米单倍体雄花育性恢复的细胞学研究
YANG Ji-wei, LIU Zong-hua, QU Yan-zhi, ZHANG Ya-zhou, LI Hao-chuan
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (11): 3158-3168.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.07.055
摘要254)      PDF    收藏

玉米单倍体育种技术主要取决于单倍体基因组加倍,并已广泛应用于商业育种之中。单倍体基因组自然加倍(SHGD)是一种简单、快捷的方法,并在育种者中越来越受欢迎。但目前SHGD的细胞学机制仍不清楚。为此,我们利用诱导系YHI-1与两个极端SHGD能力的重组自交系RL36RL7进行杂交,得到单倍体籽粒。对单倍体植物中花药减数分裂过程中花粉母细胞(PMC)与对应的二倍体花粉母细胞进行了比较。结果表明:早期加倍、第一次减数分裂中期染色体偏分离及第二次减数分裂异常三个主要的途径与SHGD有关。此外,对单倍体和二倍体植株的叶片及PMC利用流式细胞仪进行倍性分析,结果表明:单倍体植株体细胞染色体加倍和生殖细胞染色体加倍是相对独立的过程。这些结果为进一步研究SHGD的可能机制提供了基础,将有助于单倍体育种技术在玉米育种实践中应用。

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15. JIA-2021-0715 小麦转录因子家族基因TaNF-YB11通过调节渗透物积累和活性氧稳态增强植株耐旱能力
ZHAO Ying-jia, ZHANG Yan-yang, BAI Xin-yang, LIN Rui-ze, SHI Gui-qing, DU Ping-ping, XIAO Kai
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (11): 3114-3130.   DOI: 10.1016/j.jia.2022.07.058
摘要268)      PDF    收藏
转录因子(TFs)调控多种逆境防御相关的生理过程和植物逆境响应。本研究中,作者鉴定了小麦NF-YB转录因子家族基因TaNF-YB11介导植物抵御干旱逆境能力的特征。TaNF-YB11含有NF-YB家族特有的保守结构域,该基因编码蛋白经内质网分选后靶向细胞核内。酵母双杂交分析表明,TaNF-YB11分别与NF-YA家族成员TaNF-YA2和NF-YC家族成员TaNF-YC3在蛋白水平上相互作用。这些结果表明,上述TF蛋白通过组建异源三聚体对下游基因进行转录调控。在27 h干旱条件下,根和叶中TaNF-YB11转录本数量较正常生长对照增多。此外,干旱上调的TaNF-YB11表达水平随正常恢复处理进程逐渐下调,表明该基因参与了植物对干旱逆境的响应过程。TaNF-YB11具有赋予植株抵御抗旱逆境的能力; 干旱处理下,过表达TaNF-YB11株系植株表型和生物量均高于野生型对照,这主要与该基因促进气孔关闭、增强渗透物质积累能力和改善细胞活性氧(ROS)稳态有关。调控脯氨酸生物合成P5CS家族基因TaP5CS2TaNF-YB11株系中呈上调表达模式,干旱胁迫下下调表达TaP5CS2株系脯氨酸积累量减少。与此类似,编码超氧化物歧化酶(SOD) TaSOD2和过氧化氢酶(CAT)基因TaCAT3在过表达TaNF-YB11株系中上调表达,上述细胞保护酶基因通过调节SOD和CAT活性在改善干旱处理下细胞ROS稳态中发挥重要作用。RNA-seq分析结果显示,与“细胞过程”、“环境信息处理”、“遗传信息加工”、“代谢”和“机体系统”相关的众多基因受到TaNF-YB11转录调节。本研究结果表明,TaNF-YB11通过在转录组水平上对干旱逆境响应相关的不同生物学过程基因进行调控,增强植株抵御干旱逆境的能力。综上,TaNF-YB11在介导植株抵御干旱逆境中发挥重要作用,该基因可作为小麦抗旱分子育种的重要基因资源。
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16. 小麦DnaJ家族的全基因组鉴定及其对小麦黄花叶病毒侵染的调控分析
LIU Ting-ting, XU Miao-ze, GAO Shi-qi, ZHANG Yang, HU Yang, JIN Peng, CAI Lin-na, CHENG Ye, CHEN Jian-ping, YANG Jian, ZHONG Kai-li
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (1): 153-169.   DOI: 10.1016/S2095-3119(21)63619-5
摘要258)      PDF    收藏

DnaJ蛋白最初是在大肠杆菌中鉴定的一种大小约为41kDa的热休克蛋白,其蛋白家族是分子伴侣中最多样化的家族,在蛋白质折叠和各种生理活动的调节中扮演了重要角色,且在植物发育和胁迫应答中发挥重要作用。DnaJ家族蛋白已在许多物种中广泛研究,例如人类,果蝇,蘑菇,西红柿和拟南芥等,但在小麦中的作用以及其与植物病毒之间的相互作用机制却鲜少有研究。在这篇文章中,我们鉴定了236TaDnaJs,并对其保守结构域,基因结构蛋白质基序蛋白质结构染色体定位和共线性以及顺式作用元件进行了全基因组分析。根据分析结果,我们将这些TaDnaJs按其结构域分DJADJBDJC三组,并从分组中随机选择了6个基因进行组织特异性分析和激素胁迫下的基因表达谱分析,结果表明TaDnaJ基因在不同组中存在组织差异表达,DJA组的基因表达集中顶部叶片,对ABAGA更为敏感;DJB组的基因表达水平在根和种子中最高,对ABA更为敏感;DJC组中的基因表达在小麦叶片中最高,其次是根和种子,对SAGA最敏感。另外我们随机选择了17个基因分析植物病毒侵染后基因表达水平的变化,结果显示,在测试的17TaDnaJ基因中,有16个基因在小麦黄花叶病毒(WYMV染后呈现上调表达,这表明TaDnaJ家族可能参与了植物防御反应。随后我们通过酵母两杂交实验验证了WYMV NIaNIb7KD蛋白与WYMV染后表达水平变化最显著的TraesCS7A02G506000相互作用。在这篇文章中,我们探究了DnaJ蛋白介导的胁迫耐受性和敏感性的分子机制,DnaJ基因可能参与了植物对非生物和生物胁迫的抗性。本研究提高了对TaDnaJ基因表达谱认识,并且为TaDnaJ家族与植物防御机制之间的研究提供了一定的研究基础。

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17. 基于iTRAQ的水稻纹枯病菌侵染响应蛋白鉴定与分析
FENG Zhi-ming, GAO Peng, ZHAO Jian-hua, WANG Guang-da, ZHANG Hui-min, CAO Wen-lei, XUE Xiang, ZHANG Ya-fang, Ma Yu-yin, Hua Rong, CHEN Zong-xiang, CHEN Xi-jun, HU Ke-ming, ZUO Shi-min
Journal of Integrative Agriculture    2022, 21 (1): 139-152.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63499-2
摘要180)      PDF    收藏

死体营养型病原菌立枯丝核菌是造成各种作物产量损失的破坏性真菌之一。在水稻上,该病原可侵染水稻叶鞘叶片引起纹枯病的发生,造成严重的产量损失和品质下降。目前,人们对植物如何应对该病原菌入侵的防御机制还知之甚少为了探索水稻响应纹枯病菌侵染的分子机制,本研究纹枯病水稻品种YSBR1为材料,采用蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量技术(iTRAQ),筛选和分析纹枯病菌侵染前后的差异积累蛋白differentially accumulated proteins, DAPs)通过比较分析,总计鉴定到319DAPs,其中161个上调积累、158个下调积累。GO和KEGG功能富集分析结果显示,这些DAPs涵盖了多种功能途径,其中部分位于细胞氧化还原稳态糖酵解过程、三羧酸循环、苯丙烷生物合成、光合作用、叶绿素生物合成过程病程相关蛋白这七个信号途径。进一步采用荧光定量PCR方法,对从7个信号途径中各随机选择的2DAPs基因进行转录水平验证,结果不仅证实本研究中筛选到的DAPs具有较高的可靠性,而且进一步证明这些途径确实参与水稻对纹枯病菌的侵染响应。结合这7个信号途径中的相关基因或蛋白的功能信息,认为其在水稻抵御纹枯菌侵染过程中具有重要作用另外,我们发现所有参与光合作用和叶绿素生物合成途径的DAPs及部分参与苯丙烷生物合成途径的DAPs在受到纹枯病菌侵染后均显著下调积累暗示纹枯病菌侵染时可能优先攻击水稻的光合系统加速细胞死亡,进而通过抑制水稻体内苯丙烷的生物合成等信号削弱寄主防御反应,帮助其快速侵染扩展研究结果为进一步解析水稻-纹枯病菌间的互作机制提供更多有价值的数据信息和新的视角

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18. Bioinformatic analysis and functional characterization of CFEM proteins in Setosphaeria turcica
WANG Jian-xia, LONG Feng, ZHU Hang, ZHANG Yan, WU Jian-ying, SHEN Shen, DONG Jin-gao, HAO Zhi-min
Journal of Integrative Agriculture    2021, 20 (9): 2438-2449.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63342-1
摘要263)      PDF    收藏

本研究在引起北方玉米叶枯病的半活体性营养真菌——玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组中鉴定了13个StCFEM蛋白。CFEM结构域的序列比对和WebLogo分析表明,StCFEM氨基酸高度保守,除StCFEM1、2、3和6外,整体上含有8个典型的半胱氨酸;系统发育分析表明,根据有无跨膜结构域的存在,13个蛋白(StCFEM1-13)可分为2个分支,其中6个有信号肽且无跨膜结构域的StCFEM蛋白(StCFEM3, 4, 5, 10, 12, 13)被假定为候选效应蛋白;对蛋白三级结构进行预测,发现候选效应蛋白的CFEM结构域可以形成螺旋结构,与白色念珠菌(Candida albicans)Csa2同源;进一步利用pSuc2t7M13or酵母分泌系统验证效应蛋白的分泌功能,结果发现6个候选效应蛋白均具有分泌能力,鉴定为分泌蛋白;转录组分析表明,6个候选基因在真菌侵染过程中不同时期均表达,其中SCFEM3、4、5和12在附着胞形成时期高度表达;我们还发现StCFEM3、4和5对BAX/INF诱导的本氏烟草程序性细胞死亡(PCD)没有影响,而StCFEM12可以抑制INF诱导的PCD,但对BAX诱导的PCD没有影响。本研究发现玉米大斑病菌(S. turcica )CFEM蛋白家族共有13个成员,鉴定StCFEM12为候选效应子,为阐明CFEM蛋白在植物原发病过程中的作用奠定了基础。


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19. Effects of rearing system (floor vs. cage) and sex on performance, meat quality and enteric microorganism of yellow feather broilers
WANG Lai-di, ZHANG Yang, KONG Ling-ling, WANG Zhi-xiu, BAI Hao, JIANG Yong, BI Yu-lin, CHANG Guo-bin, CHEN Guo-hong
Journal of Integrative Agriculture    2021, 20 (7): 1907-1920.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63420-7
摘要189)      PDF    收藏

为了探究黄羽肉鸡的高效饲养模式,本研究以雪山草鸡为研究素材,按照2×2完全随机试验探究2种饲养方式以及性别对雪山草鸡生长性能、肉品质以及肠道微生物的影响。本试验将200只体重相近的雪山草鸡公母各半,按照性别和饲养方式随机分为四组,饲养方式分为笼饲和平养。结果表明,雄性肉鸡和笼养肉鸡比雌性肉鸡和平养肉鸡表现出更好的生产性能(P<0.001)和更高的全净膛率(P<0.001)。饲养模式和性别的交互作用对胸肌率和腿肌率有影响(P<0.05),雌性平养肉鸡胸肌率和腿肌率最高(P<0.02)。无论是雌鸡还是雄鸡,在笼养模式下肉鸡腹脂率均高于平养模式(P<0.01)。相比于其他组,雌性笼养肉鸡的胸肌肉品质较好(P<0.05)。雄性肉鸡的胸肌pH值低于雌性肉鸡,且与腿肌pH值的结果趋势一致,笼养肉鸡胸肌pH值高于平养肉鸡,而腿肌的pH值与此相反。肉品质指标的差异与肉鸡活动量差异有一定的关系。福利指标结果显示,平养模式下肉鸡的羽毛质量优于笼养肉鸡(P<0.01),步态得分无显著影响(P>0.05)。基于16S rRNA扩增测序的肠道菌群结果显示,各组肠道菌群中以厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门为主,盲肠菌群组成相对稳定。平养模式下鸡只肠道菌群的多样性较笼养模式更为丰富,但alpha多样性在各组间无显著差异(P>0.06)。肠道中拟杆菌门与厚壁菌门的比例、幽门螺杆菌和罗姆布茨菌的丰度等可能影响肉鸡的生产性能。综合看来,笼养模式以及雄性雪山鸡的选择可获得高效的生产性能,这可能与相关肠道菌群丰度差异有一定的关系,而平养模式下鸡只羽毛质量更好,肠道微生物群种类更为丰富,生产中可根据具体市场需求进行选择。


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20. Response of grain-filling rate and grain quality of mid-season indica rice to nitrogen application
ZHANG Jing, ZHANG Yan-yan, SONG Ning-yuan, CHEN Qiu-li, SUN Hong-zheng, PENG Ting, HUANG Song, ZHAO Quan-zhi
Journal of Integrative Agriculture    2021, 20 (6): 1465-1473.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63311-1
摘要145)      PDF    收藏

氮素是水稻取得高产的重要因素之一。除高产外,优质已成为当前水稻生产的又一迫切要求。灌浆期是水稻产量和品质形成的关键时期。而氮素对籼稻籽粒灌浆特性的影响及其与稻米品质的关系仍不清楚。通过大田栽培试验,研究了施氮条件下籽粒灌浆的关键特性与稻米研磨品质、外观品质和蒸煮食味品质的变化。结果表明,施氮延长了强、弱势粒灌浆的持续时间。弱势粒的平均灌浆速率(Gmean)和最大灌浆速率(Gmax)与垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量呈正相关关系。弱势粒达到最大灌浆速率的时间(Tmax G)与糙米率、精米率和整精米率呈正相关关系。垩白粒率、垩白度与最高黏度、崩解值呈负相关关系。2016年和2017年两优培九和Y两优2号两个品种均在施氮后出现直链淀粉含量下降,粗蛋白含量增加。相关性分析说明,直链淀粉含量较低的Y两优2号蒸煮食味品质较好,可能是其弱势粒的最大灌浆速率(Gmax)和平均灌浆速率(Gmean)高于两优培九所引起的。施氮后弱势籽粒灌浆时间的延长和达到最大灌浆速率时粒重的增加可以提高中籼稻的碾磨品质、外观品质和蒸煮食味品质。


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21. An improved scheme for infectious bursal disease virus genotype classification based on both genome-segments A and B
WANG Yu-long, FAN Lin-jin, JIANG Nan, GAO Li, LI Kai, GAO Yu-long, LIU Chang-jun, CUI Hong-yu, PAN Qing, ZHANG Yan-ping, WANG Xiao-mei, QI Xiao-le
Journal of Integrative Agriculture    2021, 20 (5): 1372-1381.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63424-4
摘要141)      PDF    收藏

传染性法氏囊病(Infectious bursal disease, IBD)是一种严重危害养禽业健康发展的传染病,该病的病原是传染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virus, IBDV)。IBDV的基因组由双节段双股RNA组成,即A节段和B节段。传统上,依据致病性和抗原性,IBDV可分为经典株、变异株、超强毒株和弱毒株。近年来,随着IBDV的不断变异,具有新的基因特征的IBDV毒株不断出现。传统的IBDV分类方法已不能涵盖这些新出现的毒株。因此,亟需建立一种新的IBDV基因型分类方法用于IBDV的流行病学研究。近年来,A节段基因序列常被用于IBDV的基因分类。然而,对于基因组分节段的IBDV来讲,A节段和B节段在病毒的遗传演化中都很重要,仅基于A节段基因序列的基因分类方法是不全面的。而且,原有的分类方法已经不能涵盖不断出现的IBDV节段重配病毒和最新出现的IBDV新型变异株。因此,本研究率先建立了一种兼顾IBDV基因组双节段特征的新的IBDV基因分型方法。在该分型系统中,基于A节段编码的VP2高变区核苷酸序列特征,IBDV被分为9个基因群(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和AII);基于B节段编码的B-maker的核苷酸序列特征,IBDV被分为5个基因群(B1、B2、B3、B4和BII);A2又被进一步分为4个亚群(A2a、A2b、A2c和A2d)。利用新的基因分型方法,传统的经典株、变异株、超强毒株和弱毒株分别被归类于基因群A1B1、A2B1、A3B2和A8B1。本研究中鉴定的IBDV新型变异株被归类为基因群A2dB1。本研究建立的IBDV基因分型方法,是一个灵活多样的开元系统,可用于现有毒株和新出现毒株的明确鉴定,将极大地方便IBDV的分子流行病学研究。


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22. In situ measurements of winter wheat diurnal changes in photosynthesis and environmental factors reveal new insight into photosynthesis improvement by super-high-yield cultivation
MA Ming-yang, LIU Yang, ZHANG Yao-wen, QIN Wei-long, WANG Zhi-min, ZHANG Ying-hua, LU Cong-ming, LU Qing-tao
Journal of Integrative Agriculture    2021, 20 (2): 527-539.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63554-7
摘要120)      PDF    收藏
In past 30 years, the wheat yield per unit area of China has increased by 79%. The super-high-yield (SH) cultivation played an important role in improving the wheat photosynthesis and yield. In order to find the ecophysiological mechanism underneath the high photosynthesis of SH cultivation, in situ diurnal changes in the photosynthetic gas exchange and chlorophyll (Chl) a fluorescence of field-grown wheat plants during the grain-filling stage and environmental factors were investigated. During the late grain-filling stage at 24 days after anthesis (DAA), the diurnal changes in net CO2 assimilation rate were higher under SH treatment than under high-yield (H) treatment. From 8 to 24 DAA, the actual quantum yield of photosystem II (PSII) electron transport in the light-adapted state (ΦPSII) in the flag leaves at noon under SH treatment were significantly higher than those under H treatment. The leaf temperature, soil temperature and soil moisture were better suited for higher rates of leaf photosynthesis under SH treatment than those under H treatment at noon. Such diurnal changes in environmental factors in wheat fields could be one of the mechanisms for the higher biomass and yield under SH cultivation than those under H cultivation. ΦPSII and CO2 exchange rate in wheat flag leaves under SH and H treatments had a linear correlation which could provide new insight to evaluate the wheat photosynthesis performance under different conditions.
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23. UBE2I stimulates female gonadal differentiation in chicken (Gallus gallus) embryos
JIN Kai, ZHOU Jing, ZUO Qi-sheng, LI Jian-cheng, Jiuzhou SONG, ZHANG Ya-ni, CHANG Guo-bing, CHEN Guo-hong, LI Bi-chun
Journal of Integrative Agriculture    2021, 20 (11): 2986-2994.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63486-4
摘要112)      PDF    收藏

该研究报道了一个新的雌性特异表达基因UBE2I,鉴定了其在鸡两性组织器官中的表达模式,并通过体内实验(干扰和过表达)研究了UBE2I在鸡胚性腺发育中的生物学功能。研究发现,UBE2I在鸡早期胚胎性腺中的PGCs(原始生殖细胞)中高表达,并在新生鸡卵巢组织中表现出高表达。与此同时,研究团队结合慢病毒和鸡胚血管注射技术建立了在鸡胚体内长期稳定干扰或过表达UBE2I表达的有效方法,并发现在UBE2I过表达的情况下,雌性的性别相关基因(FOXL2CYP19A1HINTW)被上调,而雄性的性别相关基因(SOX9DMRT1WT1)在干扰UBE2I后被下调,其对应的鸡胚性腺的组织也出现了对应的结构变化。与此同时,UBE2I表达的变化与雌二醇及其受体(ARESR)的水平有关,这些结果表明UBE2I是启动雌性鸡胚卵巢发育的关键因素。该研究结果有力的证明了UBE2I在鸡胚胎性别发育和分化过程中发挥了关键的作用。这是第一次报道UBE2I基因在鸡胚性别分化过程中发挥的功能,而UBE2I作为泛素化修饰过程中的重要调控因子,为进一步研究家禽性别决定的分子机理提供了新的思路。


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24. The circulation of unique reassortment strains of infectious bursal disease virus in Pakistan
Altaf HUSSAIN, WU Tian-tian, FAN Lin-jin, WANG Yu-long, Farooq Khalid MUHAMMAD, JIANG Nan, GAO Li, LI Kai, GAO Yu-long, LIU Chang-jun, CUI Hong-yu, PAN Qing, ZHANG Yan-ping, Asim ASLAM, Khan MUTI-UR-REHMAN, Muhammad Imran ARSHAD, Hafiz Muhammad ABDULLAH, WANG Xiao-mei, QI Xiao-le
Journal of Integrative Agriculture    2020, 19 (7): 1867-1875.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63183-5
摘要177)      PDF    收藏
传染性法氏囊病(Infectious bursal diseaseIBD)是由传染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virusIBDV)引起的。IBD是危害养禽业的最重要的免疫抑制病之一,是影响全球养禽业可持续发展的重要限制因素。IBD在巴基斯坦也是危害养禽业的重要疫病,然而该国IBDV优势流行毒株尚不明确。本研究针对巴基斯坦主要养禽地区(旁遮普省信德省俾路支省和首都伊斯兰堡),开展了IBDV的流行病学研究。之前报道的巴基斯坦IBDV毒株仅显示了A节段编码的VP2基因,在GenBank上未见到过其B节段编码的VP1基因。然而,IBDV的基因组分为AB两个节段,单独的VP2基因是无法科学地反映IBDV的真实特征的。在本研究中,运用RT-PCR技术,对覆盖29个肉鸡场的36IBDV进行了VP1VP2基因代表区段的扩增、测序和分析。基因遗传进化树和同源率比较研究结果显示,本研究的全部36株巴基斯坦IBDV毒株的VP2基因属于IBDV超强毒(very virulent IBDVIBDV),而VP1基因则独立于超强毒和非超强毒之外形成了独特分支,这类毒株属于独特型节段重组IBDV毒株(vv-A/Uniq-B)。与流行于中国、印度等国家的vv-A/Uniq-BIBDV相比,巴基斯坦IBDV毒株形成一个独立的亚群,具有明显的地域特点。本研究首次证明,具有地域特点的独特的节段重组毒株(vv-A/Uniq-B)是巴基斯坦IBDV的重要流行毒株。本研究揭示了巴基斯坦IBDV毒株的分子特征,这对于IBD疫苗的科学选择和该病的有效防控具有重要意义。
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25. The effects of water and nitrogen on the roots and yield of upland and paddy rice
ZHANG Ya-jie, XU Jing-nan, CHENG Ya-dan, WANG Chen, LIU Gao-sheng, YANG Jian-chang
Journal of Integrative Agriculture    2020, 19 (5): 1363-1374.   DOI: 10.1016/S2095-3119(19)62811-X
摘要109)      PDF    收藏
It is of great significance to study the root characteristics of rice to improve water and nitrogen (N) use efficiency and reduce environmental pollution.  This study investigated whether root traits and architecture of rice influence grain yield, as well as water and N utilization efficiency.  An experiment was conducted using the upland rice cultivar Zhonghan 3 (a japonica cultivar) and paddy rice cultivar Huaidao 5 (also a japonica cultivar) using three N levels, namely, 2 g urea/pot (low amount, LN), 3 g urea/pot (normal amount, NN), and 4 g urea/pot (high amount, HN), and three soil water potentials (SWPs, namely, well-watered (0 kPa), mildly dried (–20 kPa) and severely dried (–40 kPa).  The results showed that with decreasing SWP, the percentage of upland rice roots increased in the 0–5 cm tillage layer, and decreased in the 5–10 and 10–20 cm tillage layers, whereas paddy rice roots showed the opposite trend.  With increasing amounts of N, the yield of upland and paddy rice increased, and the percentage of root volume ratios of the two rice cultivars in the 0–5 and 5–10 cm tillage layers increased, whereas that in the 10–20 cm tillage layer decreased.  The roots of upland rice are mainly distributed in the 10–20 cm tillage layer, whereas most paddy rice roots are in the 0–5 cm tillage layer.  These results indicate that the combination of −20 kPa SWP and NN in upland rice and 0 kPa SWP and LN in paddy rice promotes the growth of the root system during the middle and late stages, which in turn may decrease the requirements for water and N fertilizer and increase rice yield. 
 
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26. Effects of palm fat powder and coated folic acid on growth performance, ruminal fermentation, nutrient digestibility and hepatic fat accumulation of Holstein dairy bulls
ZHANG Zhen, LIU Qiang, WANG Cong, GUO Gang, HUO Wen-jie, ZHANG Yan-li, PEI Cai-xia, ZHANG Shuan-lin
Journal of Integrative Agriculture    2020, 19 (4): 1074-1084.   DOI: 10.1016/S2095-3119(19)62752-8
摘要135)      PDF    收藏
This study evaluated the effects of palm fat powder (PFP) and coated folic acid (CFA) on growth performance, ruminal fermentation, nutrient digestibility, microbial enzyme activity, microflora, hepatic lipid content and gene expression in dairy bulls.  Forty-eight Chinese Holstein bulls ((362±12.4) days of age and (483±27.1) kg of body weight (BW)) were assigned to four groups in a completely randomized design with a 2×2 factorial arrangements.  Supplemental PFP (0 or 30 g PFP kg–1 dietary dry matter (DM)) and CFA (0 or 120 mg FA d–1 as CFA) were mixed into the top one-third of a total mixed ration.  The study included a 20-day adaptation period and followed by a 90-day collection period.  The lower (P<0.01) feed conversion ratio with PFP or CFA addition resulted from the constant DM intake and the higher (P<0.05) average daily gain.  The higher (P<0.05) ruminal pH, ether extract digestibility, microbial α-amylase activity, Butyrivibrio fibrisolvens copy, and expression of peroxisome-proliferator-activated receptor α (PPARα) and carnitine palmitoyl transferase-1 (CPT1), and lower ruminal total volatile fatty acids (VFA) concentration, acetate to propionate ratio, neutral detergent fibre (NDF) digestibility, copies of total protozoa and Ruminococcus flavefaciens, and expression of sterol regulatory element binding protein-1 (SREBP1) and acetyl-coenzyme A carboxylase α (ACACA) were observed for PFP addition.  Supplementation with CFA increased (P<0.05) ruminal total VFA concentration, acetate to propionate ratio, digestibility of DM, organic matter, crude protein and NDF, activity of cellobiase, pectinase and α-amylase, copies of selected microbial except for total protozoa, as well as expression of PPARα, but decreased (P<0.05) ruminal pH, and expression of SREBP1 and ACACA.  The PFP×CFA interaction (P<0.05) was observed for ammonia N, hepatic TG content, and mRNA expression of CPT1 and FAS.  There had no significant difference in hepatic TG content when CFA was supplemented in the diet without PFP addition, the lower (P=0.001) hepatic TG content was observed when CFA was supplemented in the diet with PFP addition.  The higher (P<0.05) mRNA expression of CPT1, and the lower (P<0.05) mRNA expression of FAS and ammonia N concentration were observed when CFA was supplemented in diet either without or with PFP addition.  The results indicated that supplementation of CFA in PFP diet was more effective on increasing hepatic CPT1 expression, and decreasing ammonia N, hepatic TG content and FAS expression than in diet without PFP.  Supplementation with PFP or CFA improved growth performance of dairy bulls by promoting nutrient utilization, microbial enzyme activity, microflora, and hepatic gene expression.
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27. Molecular detection of the powdery mildew resistance genes in winter wheats DH51302 and Shimai 26
QU Yun-feng, WU Pei-pei, HU Jing-huang, CHEN Yong-xing, SHI Zhan-liang, QIU Dan, LI Ya-hui, ZHANG Hong-jun, ZHOU Yang, YANG Li, LIU Hong-wei, ZHU Tong-quan, LIU Zhi-yong, ZHANG Yan-ming, LI Hong-jie
Journal of Integrative Agriculture    2020, 19 (4): 931-940.   DOI: 10.1016/S2095-3119(19)62644-4
摘要122)      PDF    收藏
Resistance to powdery mildew is an important trait of interest in many wheat breeding programs.  The information on genes conferring resistance to powdery mildew in wheat cultivars is useful in parental selection.  Winter wheat breeding line DH51302 derived from Liangxing 99 and cultivar Shimai 26 derived from Jimai 22 showed identical infection patterns against 13 isolates of Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt) that causes wheat powdery mildew.  DH51302 and Shimai 26 were crossed to a powdery mildew susceptible cultivar Zhongzuo 9504 and the F2:3 families were used in molecular localization of the resistance genes.  Fourteen polymorphic markers, which were linked to Pm52 from Liangxing 99, were used to establish the genetic linkage maps for the resistance genes PmDH51302 and PmSM26 in DH51302 and Shimai 26, respectively.  These genes were placed in the same genetic interval where Pm52 resides.  Analysis of gene-linked molecular markers indicated that PmDH51302 and PmSM26 differed from other powdery mildew resistance genes on chromosome arm 2BL, such as Pm6, Pm33, Pm51, MlZec1, MlAB10, and Pm64.  Based on the results of reaction patterns to different Bgt isolates and molecular marker localization, together with the pedigree information, DH51302 and Shimai 26 carried the same gene, Pm52, which confers their resistance to powdery mildew.
 
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28. The expression of Lin28B was co-regulated by H3K4me2 and Wnt5a/β-catenin/TCF7L2
ZHANG Ya-ni, HU Cai, WANG Ying-jie, ZUO Qi-sheng, LI Bi-chun
Journal of Integrative Agriculture    2020, 19 (12): 3054-3064.   DOI: 10.1016/S2095-3119(20)63441-4
摘要121)      PDF    收藏
Lin28A and Lin28B are homologous RNA-binding proteins that participate in the development of primordial germ cells.  The mechanisms underlying expression and regulation of Lin28A have been well documented, but such information for Lin28B is limited.  In this study, a fragment of the Lin28B promoter was cloned, the pEGFP-pLin28B vector was constructed.  DF-1 chicken fibroblasts were transfected and the expression of green fluorescent protein (GFP) was measured.  Furtherly, Lin28B promoter of different lengths fragments was cloned using the chromosome-walking method and the fragments were ligated into the PGL3-Basic vector, and transfected into DF-1 cells.  Results of dual-luciferase reporter assay showed that the core of the Lin28B promoter was included in the sequence from –1 431 to –1 034 bp.  The binding sites of the transcription factor TCF7L2 was showed within this sequence by bioinformatics analysis.  The promoter activity of Lin28B was downregulated (P<0.05) when the TCF7L2 binding site was mutated.  Further experiments suggested that Lin28B promoter activity responded to the activation or inhibition of Wnt signaling.  Results of chromatin immunoprecipitation and quantitative PCR showed that β-catenin-TCF7L2 may be enriched in the Lin28B promoter core area.  In vivo and in vitro activation or inhibition of Wnt signaling significantly up- or down-regulated (P<0.05) Lin28B expression.  H3K4me2 enriched in the promoter of Lin28B, which affected the regulation of Wnt signaling to Lin28B.  In conclusion, our results showed that H3K4me2 and Wnt5a/β-catenin/TCF7L2 were the positive regulators of Lin28B expression.  Findings of this study may lay a theoretical foundation for illuminating the mechanism underlying Lin28B expression.
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29. Reduction in cadmium accumulation in japonica rice grains by CRISPR/Cas9-mediated editing of OsNRAMP5
YANG Chang-hong, ZHANG Yang, HUANG Chao-feng
Journal of Integrative Agriculture    2019, 18 (3): 688-697.   DOI: 10.1016/S2095-3119(18)61904-5
摘要237)      PDF(pc) (625KB)(195)    收藏
Cadmium (Cd) intake is harmful to human health and Cd contamination in rice grains represents a severe threat to those consuming rice as a staple food.  Knockout of Cd transporters is a promising strategy to reduce Cd accumulation in rice grains.  OsNRAMP5 is the major transporter for Cd and manganese (Mn) uptake in rice.  Nevertheless, it is uncertain whether knockout of OsNRAMP5 is applicable to produce low Cd rice without affecting plant growth and grain yield.  In this study, we adopted CRISPR/Cas9-based gene editing technology to knock out OsNRAMP5 in two japonica varieties.  We generated three independent transgene-free osnramp5 mutants and investigated the effect of osnramp5 mutations on Cd accumulation and plant growth.  Hydroponic experiments showed that plant growth and chlorophyll content were significantly reduced in osnramp5 mutants at low Mn conditions, and this defective growth in the mutants could be fully rescued by supply of high levels of Mn.  Cd and Mn accumulation in both roots and shoots was markedly reduced in the mutants compared to that in wild-type plants.  In paddy field experiments, although Cd in flag leaves and grains was greatly reduced in osnramp5 mutants, some agronomic traits including plant height, seed setting rate, and grain number per panicle were affected in the mutants, which ultimately caused a mild reduction in grain yield.  The reduced plant growth in the mutants can be attributed to a marked decrease in Mn accumulation.  Our results reveal that the manipulation of OsNRAMP5 should be treated with caution: When assessing the applicability of osnramp5 mutants, soil pH and soil water content in paddy fields need to be taken into consideration, since they might affect the levels of available Mn in the soil and consequently determine the effect of the mutation on grain yield.
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30. Kiwifruit (Actinidia chinensis) R1R2R3-MYB transcription factor AcMYB3R enhances drought and salinity tolerance in Arabidopsis thaliana
ZHANG Ya-bin, TANG Wei, WANG Li-huan, HU Ya-wen, LIU Xian-wen, LIU Yong-sheng
Journal of Integrative Agriculture    2019, 18 (2): 417-427.   DOI: 10.1016/S2095-3119(18)62127-6
摘要313)      PDF(pc) (7925KB)(224)    收藏
Kiwifruit is an important fruit crop that is highly sensitive to environmental stresses, such as drought, heat, cold, water logging and phytopathogens.  Therefore it is indispensable to identify stress-responsive candidate genes in kiwifruit cultivars for the stress resistance improvement.  Here we report the isolation and characterization of a novel kiwifruit R1R2R3-MYB homolog (AcMYB3R) whose expression was induced by drought, salinity and cold stress.  In vitro assays showed that AcMYB3R is a nuclear protein with transcriptional activation activity by binding to the cis-element of the kiwifruit orthologue of G2/M phase-specific gene KNOLLE.  The Arabidopsis transgenic plants overexpressing AcMYB3R showed drastically enhanced tolerance to drought and salt stress.  The expressions of stress-responsive genes such as RD29A, RD29B, COR15A and RD22 were prominently up-regulated by ectopic expression of AcMYB3R.  Our study provides a valuable piece of information for functional genomics studies of kiwifruit and molecular breeding in improving stress tolerance for crop production.
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