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2023年, 第22卷, 第4期
刊出日期：2023-04-01 上一期   

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多维组学推动新型天然橡胶作物研发 YANG Ning, YANG Dan-dan, YU Xu-chen, XU Cao 2023, 22(4): 959-971.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.03.007 摘要 ( )   PDF   天然橡胶（Natural rubber）是一种生物高分子聚合物，由于具有独特的理化性质而成为重要的工业原料及不可替代的战略物资。巴西橡胶树（Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg.）是目前商业化天然橡胶的唯一来源，主要生长在东南亚热带及亚热带地区的种植园中。然而，目前巴西橡胶树的产量难以满足急剧增长的全球工业对天然橡胶的迫切需求。以石油为加工原料的合成橡胶（Synthetic rubber）部分补充天然橡胶产量的不足，但其工业性能无法比拟天然橡胶。因此，亟需开发具有更广泛环境适应性的天然橡胶新作物。本文综述了园艺植物-橡胶草（Taraxacum kok-saghyz Rodin）和莴苣（Lactuca L. species），木本植物-银胶菊（Parthenium argentatum A. Gray）和杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）以及其它有生产天然橡胶潜力的植物的研究进展。本综述以基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多维组学研究，以及天然橡胶生物合成分子机制为重点，讨论了基于现代生物技术的多维整合策略在解析天然橡胶生物合成机制方面的广阔前景，为加速天然橡胶新作物的培育提供借鉴。

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JIA-2022-0204 OsPPR9编码一个DYW类型PPR蛋白，影响多个叶绿体RNA编辑位点的编辑效率，对叶绿体发育至关重要 CHEN Chang-zhao, WANG Ya-Liang, HE Meng-xing, LI Zhi-wen, SHEN Lan, LI Qing, RE De-yong, HU Jiang, ZHU Li, ZHANG Guang-heng, GAO Zhen-yu, ZENG Da-li, GUO Long-biao, QIAN Qian, ZHANG Qiang 2023, 22(4): 972-980.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.026 摘要 ( )   PDF   叶片的光合作用主要发生在叶绿体中，叶绿体的发育受核基因编码蛋白调控。其中，PPR蛋白参与细胞器RNA编辑。在水稻中虽然鉴定出了约450个PPR蛋白家族成员，但只有少数被证明影响水稻叶绿体RNA编辑。利用基因编辑技术创造了新的水稻种质资源和突变体，能够用于水稻育种和基因功能研究。本研究鉴定了一个DYW类型PPR蛋白OsPPR9在水稻叶绿体RNA编辑中的功能。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了Osppr9突变体，该突变体叶片黄化和致死表型；在突变体中，叶绿体发育相关基因表达量降低，光合作用相关蛋白的积累减少。此外，OsPPR9蛋白功能的缺失降低了叶绿体中rps8-C182, rpoC2-C4106, rps14-C80和ndhB-C611 RNA编辑位点的编辑效率，影响水稻叶绿体的生长发育。OsPPR9在水稻叶片中表达量最高和编码一个定位于叶绿体的PPR蛋白。此外，通过酵母双杂验证OsPPR9与OsMORF2和OsMORF9相互作用。总之，我们的研究为探明PPR蛋白在水稻叶绿体发育中的作用提供了线索。

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JIA-2022-0028  miR164-TaNAC14模块调节小麦幼苗根系发育和非生物胁迫耐性 CHI Qing, DU Lin-ying, MA Wen, NIU Ruo-yu, WU Bao-wei, GUO Li-jian, MA Meng, LIU Xiang-li, ZHAO Hui-xian# 2023, 22(4): 981-998.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.016 摘要 ( )   PDF   前人研究已经揭示出水稻和拟南芥中 miR164家族和mir164靶向的转录因子基因在发育过程和胁迫应答中扮演着多种角色。我们在小麦中发现的9个tae-miR164遗传位点(tae-mir164a to i)能生成两个miR164成熟序列，它们通过切割各自靶标mRNA的方式使新鉴定的靶基因TaNACs (TaNAC1, TaNAC7, TaNAC11, and TaNAC14)下调表达。小麦tae-miR164或其调控靶基因TaNAC14过表达表明，miR164-TaNAC14模块对小麦幼苗的根系生长发育和非生物胁迫 (干旱和盐碱)耐性有显著影响，TaNAC14促进小麦幼苗根系生长发育，增强耐旱性；而miR164通过下调TaNAC14的表达抑制小麦幼苗根系发育，降低耐旱性和耐盐性。我们研究发现的miR164-TaNAC14模块以及其它tae-miR164调控靶基因，为抗旱小麦育种提供了新的遗传资源。

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JIA-2022-0120 具有优异面团品质特性的小麦-粘果山羊草1Uk(1A)代换系的创制及鉴定 JIANG Yun, WANG De-li, HAO Ming, ZHANG Jie, LIU Deng-cai 2023, 22(4): 999-1008.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.020 摘要 ( )   PDF   从野生近缘种中发掘新的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）是改良小麦加工品质的有效途径。本研究旨在鉴定一份小麦-粘果山羊草渐渗系N124的染色体组成，并评价其对小麦品质相关性状的影响。荧光原位杂交（FISH）核型分析表明，N124是一个1Uk(1A)二体代换系。十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和反相高效液相色谱（RP-HPLC）发现N124表达了两个源自粘果山羊草的HMW-GS。PacBio RNA测序和系统发育分析证实了这两个HMW-GS分别为Ukx和Uky。与其小麦亲本相比，N124除穗粒数较少外，无明显农艺性状缺陷，同时多项主要品质指标均有提高，表明N124可作为小麦品质改良的桥梁材料加以利用。

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JIA-2022-0113 华中地区双季稻双直播模式下超短生育期品种在不同氮肥和密度下的农艺表现 WANG Xin-yu, YANG Guo-dong, XU Le, XIANG Hong-shun, YANG Chen, WANG Fei, PENG Shao-bing 2023, 22(4): 1009-1020.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.019 摘要 ( )   PDF   氮肥和密度是影响水稻产量和资源利用效率的重要因素，通过合理调控密度可以在不减产的前提下降低氮肥投入并提高氮肥利用效率。不过，对于传统的移栽稻模式，增加种植密度意味着需要投入更多的劳动力。在当前农村劳动力短缺的背景下，这种措施无疑会加剧劳动力的供需矛盾。双季稻双直播模式是一种省工、节本的轻简化栽培措施，在该模式下调整播种密度简单易行。然而，目前关于不同氮肥和密度调控对双季稻双直播模式下超短生育期品种的产量和氮肥利用效率的影响尚不明确。因此，本研究旨在揭示氮肥和密度对产量和氮肥利用效率的影响，并探明这些影响在早、晚季之间的差异。大田试验于2018和2019年分别在湖北省武穴市和蕲春县进行，设置四个氮肥和三个播种密度处理，选用超短生育期水稻品种湘早籼6号为供试材料。结果表明，在施氮处理下，早、晚稻生育期和产量的变化范围分别为85-97天和6.32-8.23 t ha-1。水稻产量对氮肥的响应高于对播种密度的响应。早、晚稻的最适施氮量分别为100-150 kg N ha-1和70-120 kg N ha-1。此外，在双季稻双直播模式中，早稻产量对氮肥的响应比晚稻更大，这主要由于早稻土壤背景氮的供应能力低于晚稻。因此，考虑早、晚季间土壤背景氮供应能力的差异对于优化双季稻双直播模式的氮肥管理策略、提高氮肥利用效率有重要的意义。

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JIA-2022-0087 膜侧播种——一种传统地膜覆盖的替代技术，提高半干旱地区玉米产量稳定性和经济效益 ZHANG Bing-chao, HU Han, GUO Zheng-yu, GONG Shuai, SHEN Si, LIAO Shu-hua, WANG Xi, ZHOU Shun-li, ZHANG Zhong-dong 2023, 22(4): 1021-1034.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.017 摘要 ( )   PDF   膜下栽培具有保水和增温效果，因而在干旱、冷凉地区春玉米生产中被广泛应用。为了解决春玉米生产中地膜残留和膜下播种“放苗”环节耗费人力的问题，我们研发了一种膜侧播种（PSS）技术并配套了作业机械。在我国西北半干旱地区7年的试验结果表明，与传统膜下播种（PM）相比，PSS每公顷增加6547株有效植株，增产1686公斤。为了进一步探究PSS对（i）土壤水分和温度，（ii）玉米生长发育、产量、水利用效率（WUE），以及（iii）经济收入和地膜残留的影响，我们在半干旱地区两个点进行了为期两年的试验。土壤温湿度连续监测结果表明，与露地平作（CK）相比，PSS显著提高了玉米生长早期播种带0-20厘米土壤的温度和湿度，提高了籽粒产量（884-1089千克/公顷）和水分利用效率，其效应与PM类似。在经济效益上，PSS的人工投入与CK相当，而PM在释放地膜下的幼苗时需要额外花费960元/公顷的人工费。总体而言，与CK和PM相比，PSS分别增加了5.83%（547元/公顷）和8.16%（748元/公顷）的经济收益。在环境方面，PSS实现了近100%的残膜回收，相比之下，连续PM处理3和5年，因回收困难没有采取地膜回收的田块分别有96与130千克/公顷的残膜残留。综上所述，我们认为PSS是一种可以提高产量稳定性和收入，实现半干旱地区玉米的可持续生产的生态友好型技术。

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JIA-2022-0672 优化缓释肥施用量通过影响淀粉理化特性改善莲藕品质 ZHAO Shu-ping, DENG Kang-ming, ZHU Ya-mei, JIANG Tao, WU Peng, FENG Kai, LI Liang-jun 2023, 22(4): 1045-1057.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.01.005 摘要 ( )   PDF   为了实现高产优质、环境成本低的双重目标，缓释肥作为新型肥料取代传统氮肥被广泛应用于莲藕栽培。然而，优化的缓释肥施用量如何改善莲藕品质的机制尚不清楚。本研究旨在研究6个缓释肥水平（CK、S1、S2、S3、S4、S5）下对莲藕的光合特性和淀粉合成、积累和理化性质的影响。与CK（0 kg∙ha-1 SRF）相比，缓释肥处理下莲藕叶片的Pn和SPAD值保持较高水平。进一步研究表明，缓释肥提高了莲藕产量、直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量和淀粉粒数量。在6个缓释肥水平中，S3（1035 kg∙ha-1 SRF）与CK相比差异最大，并保持在最高水平。随着缓释肥水平的升高，峰值、热浆和最终粘度先降低，后增加，但消减值和糊化温度升高。为了在分子水平上解释这一变化，我们分析了淀粉积累相关酶的活性和淀粉积累相关酶基因的相对表达量，结果表明缓释肥处理下均增加，特别是S3处理下增加最多。总体来说，缓释肥，特别是S3（1035kg∙ha-1 SRF）作为莲藕种植的适宜肥料比，可以通过影响淀粉积累相关酶和基因来提高莲藕品质。这些结果将有助于低环境成本的优质莲藕的生产。

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甜菊SrUGT76G1上游负调控因子SrMYB1的克隆与功能研究 2023, 22(4): 1058-1067.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.03.001 摘要 ( )   PDF   SrUGT76G1对于合成优质甜菊糖苷至关重要，也是目前甜菊中研究最为深入的糖基转移酶基因，但是关于它的转录调控机制目前还不甚了解。本研究通过酵母单杂交手段鉴定得到了一个SrUGT76G1的上游调控因子SrMYB1。SrMYB1属于典型的R2R3类型的MYB类转录因子，其定位在细胞核并且具有转录激活活性。SrMYB1在花中的表达量较高而在叶片中较低。酵母单杂（Y1H）和凝胶阻滞（EMSA）实验证实SrMYB1可以结合在SrUGT76G1启动子的+50～-141区域即F4-3区段。进一步研究发现在烟草表皮细胞和甜菊愈伤组织中SrMYB1均可显著抑制SrUGT76G1的表达。综上所述，本研究不但发现了一个SrUGT76G1的潜在上游调控因子并且丰富了甜菊中糖苷代谢途径的调控网络。

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JIA-2022-0082 玉米大斑病菌转录调控次级代谢和细胞自噬应激DNA损伤胁迫反应 2023, 22(4): 1068-1081.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.07.002 摘要 ( )   PDF   玉米作为我国第一大粮食作物，可用于人类食品、动物饲料，工业燃料等领域，是重要的经济和粮食作物。玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）引发的玉米大斑病（Northern corn leaf blight， NCLB）是严重威胁玉米粮食安全的重要植物病原真菌。该病菌在侵染过程中需要借助于特殊的侵染结构-附着胞。利用膨压和物理机械力穿透寄主植物表皮，完成其侵染过程。虽然，实验室前期已经证实玉米大斑病菌在应对基因损伤胁迫时，通过激活ATR介导的S期检验点，关闭附着胞介导的侵染寄主的能力，同时促进黑色素合成进行自我保护。但是，在响应DNA损伤应激反应中是否还存在其他的调控途径尚未明确。为解析该调控过程，本研究利用DNA损伤药物羟基脲（HU）处理玉米大斑病菌分生孢子并进行转录组测序。通过对转录组数据中显著差异基因进行注释聚类分析，qPCR表达模式分析，经典分子生物学验证以及生物信息学分析，最终鉴定到一些列基因参与DNA损伤应激反应。结果显示，玉米大斑病菌在应对DNA损伤胁迫时，大量次级代谢和黑色素生物合成相关基因在附着胞形成过程中被阻断。次级代谢生物合成基因包括醇脱氢酶类、多铜氧化酶、ABC蛋白转运家族、细胞色素P450和含FAD结构域的单加氧酶等植物病原体感染有关的基因。此外，研究发现一系列细胞自噬基因在HU处理后显著上调。其中包括StATG3、StATG4、StATG5、StATG7和StATG16等细胞自噬基因。并且研究结果表明该细胞自噬调控途径受到ATR介导的S期检查点调控。因此，本研究首次提出玉米大斑病菌在应对基因损伤胁迫时，关闭附着胞侵染寄主的能力，同时激活ATR介导的S期检验点促进细胞自噬的发生，这可能是除黑色素外的另一种自我保护机制，并且该调控过程在进化过程中是保守的。

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JIA-2022-0138 再植桃园土壤微生物群落变化 LI Wei-hua, CHEN Peng, WANG Yu-zhu, LIU Qi-zhi 2023, 22(4): 1082-1092.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.121 摘要 ( )   PDF   以不同年份再植桃园根系土壤为材料，探究再植桃园微生物群落结构的变化情况，并进一步揭示不同年份的再植桃园微生物群落和土壤养分之间的关系，以期为桃树再植病调控提供理论依据。分别收集非再植（NRS）和再植（RS）(再植1年RS1、再植3年RS3、再植5年RS5、再植7年RS7、再植9年RS9、再植11年RS11)桃园桃树的根际土壤，利用高通量测序技术测定土壤细菌和真菌群落的多样性，同时采用RDA分析土壤微生物群落与土壤环境因子之间的关系。结果显示，RS早期（1-5年）的土壤养分含量低于NRS，但随着桃树种植年限的增加，它们之间的差异逐渐缩小，直至达到相近的水平。细菌和真菌群落的alpha多样性指数表明，RS比NRS含有更高丰度的细菌和真菌OUT含量。NMDS和ANOSIM分析表明，土壤细菌和真菌群落显著受种植年限影响（p<0.01），其变化主要发生在种植1年和9年。从目的分类水平看，再植桃园土壤中，Sphingobacteriales, Burkholderiales 和 Actinomycetales显著发生变化。一些与生物修复相关的细菌，如Burkholderiales目 和 Intrasporangiaceae纲，以及一些有害的病原真菌，如Penicillium属 和 Ophiostomatales纲,在再植桃园中显着增加（LDA> 3.0）。此外， RDA结果表明微生物群落的组成与环境各因子（pH、AP、AN 和 AK）间存在密切相关。从细菌门的分类水平看，这些环境变量与Acidobacteria, Chloroflexi, 和 Actinobacteria呈正相关，与Proteobacteria 和 Firmicutes呈负相关。在真菌门水平中，Basidiomycota门在 pH、AP 和 AN 增加的环境中增强，而Ascomycota, Chytridiomycota 和 Zygomycota门与 AK 呈正相关。RS的细菌和真菌群落多样性高于NRS，桃树再植病害的发生与土壤微生物群落的变化密切相关。我们的研究结果详细阐明了不同年份的 NRS 和 RS微生物群落的变化情况以及两者之间土壤理化和微生物群落变化之间的关系。这些结果使人们更加深入的了解再植桃园微生物群落的变化，为桃树再植病的解决提供思路。

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JIA-2022-0465 中国新疆地区亚洲玉米螟性腺性信息素分析与田间诱捕试验 DENG Jian-yu, LAN Chen-yi-hang, ZHOU Jun-xiang, YAO Yu-bo, YIN Xiao-hui, FU Kai-yun, DING Xin-hua, GUO Wen-chao, LIU Wen, WANG Na, Fumin WANG 2023, 22(4): 1093-1103.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.042 摘要 ( )   PDF   许多蛾类的两性化学通信通常具有显著的地理差异性，因此进一步明确特定地理种群的性信息素系统有益于提高害虫防治效果。本研究系统分析了中国新疆地区亚洲玉米螟种群的性信息素产生与行为反应。已知该雌蛾性腺中可合成(Z)-12-tetradecenyl acetate (Z12-14:Ac)，(E)-12-tetradecenyl acetate (E12-14:Ac)和n-tetradecyl acetate (14:Ac)三种主要成分，且三组分的比例呈现显著的地理性差异。前两种组分一般认为是该物种的性信息素，而14:Ac在不同地理种群中的行为调控功能不同。对新疆种群的性信息素鉴定定量分析表明雌蛾腺体中Z12-14:Ac与E12-14:Ac的平均比例以及14:Ac在三组分中的平均占比分别为60.46% (SD=5.26) 和25.00% (SD=7.37)，且两种比例数据呈正态或近正态分布。玉米田中的诱捕试验表明诱芯中添加近似腺体比例的双组分(Z12-14:Ac和E12-14:Ac)与三组分诱捕量均最大，而偏离腺体比例诱捕量均降低。最佳比例三组分的诱捕量显著高于最佳比例的双组分，因此14:Ac为本地种群的性信息素成分。此外，诱芯中最佳比例的三组分剂量在200 到 350 μg之间活性较高。本研究为亚洲玉米螟性信息素通信的地理差异提供了更多信息，并为提高新疆种群的性信息素监测与防治效果提供依据。

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JIA-2022-0402 唑硒脲破坏了小菜蛾的中肠并导致其畸形发育 GUO Xue-ying, HUANG Zi-hao, XIONG Lan-tu, DONG Li, HUANG Yue-kun, WEI Lin-hao, TANG Ri-yuan, WANG Zhi-lin, XU Han-hong 2023, 22(4): 1104-1116.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.09.001 摘要 ( )   PDF   以小菜蛾（Plutella xylostella）的消化系统为靶标的化学杀虫剂至今尚未报道。创制一款具有新型作用机制的用于小菜蛾防控的杀虫剂仍然是一个巨大的挑战。为了探索以小菜蛾中肠为靶标的新型杀虫剂，设计并合成了一系列以二氟甲基和硒修饰的新型氟唑硒脲（FASU）化合物。室内杀虫测试结果表明，化合物B4对小菜蛾的杀虫活性最高，3龄和2龄小菜蛾幼虫72 h的半致死浓度LC50值分别为32.33，4.63 μg mL-1。化合物B4导致小菜蛾中肠严重受损，诱发产生众多的红色斑点。超微结构显示小菜蛾中肠围食膜降解，上皮组织肿胀，微绒毛断裂及细胞消融解体。化合物B4亚致死浓度（LC10，LC25 和LC50）处理后，幼虫发育缓慢，幼虫历期显著延长，蛹重，化蛹率，羽化率均显著下降。此外，化合物B4可诱发畸形蛹，导致成虫不能破茧或翅膀畸形不能飞翔。以上结果表明，氟唑硒脲化合物对对小菜蛾具有较好的杀虫活性，在亚致死浓度下，可以降低小菜蛾的种群数量。值得注意的是，氟唑硒脲是首次报道的可诱导小菜蛾中肠损伤的合成杀虫剂先导化合物，其作用机理与现有商品化杀虫剂均不同。

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JIA-2022-0425 MRUNet:一种复杂环境下昆虫小目标的两阶段分割模型 WANG Fu-kuan, HUANG Yi-qi, HUANG Zhao-cheng, SHEN Hao, HUANG Cong, QIAO Xi, QIAN Wan-qiang 2023, 22(4): 1117-1130.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.09.004 摘要 ( )   PDF   田间害虫在线自动识别是农田害虫防治的重要辅助手段。在实际应用中，由于目标小、物种相似性高、背景复杂等因素，昆虫在线识别系统往往无法对目标进行准确定位和识别。为方便昆虫幼虫的识别，本研究提出了一种两阶段分割方法MRUNet。在结构上，MRUNet借鉴了Mask R-CNN在进行语义分割之前先进行目标检测的做法，并且使用改进的轻量级UNet进行语义分割。为了可靠地评价所提出模型的分割结果，除了常用的语义分割评价指标外，本研究还引入了统计方法来衡量模型在样本间性能的稳定性。实验结果表明，所提出的两阶段图像分割策略能有效处理复杂背景下的小目标。与现有的语义分割方法相比，MRUNet在相同条件下具有更好的稳定性和细节处理能力。本研究可以为昆虫幼虫识别提供高质量的图像数据。

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MicroRNA-370-5p通过靶向抑制绵羊黑色素细胞丝裂原激活蛋白激酶8的表达抑制黑色素生成和细胞增殖 JI Kai-yuan, WEN Ru-jun, WANG Zheng-zhou, TIAN Qian-qian, ZHANG Wei, ZHANG Yun-hai 2023, 22(4): 1131-1141.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.018 摘要 ( )   PDF   microRNAs（miRNAs）是广泛存在于哺乳动物中的一种微小、非编码RNA，可以通过靶向吸附调节下游基因的表达，参与多种生物学过程。虽然关于 miRNAs 调控哺乳动物毛色的研究取得了一定的成果，但其调控网络尚不完善，仍需要不断深入研究。前期测序发现，miR-370-5p在白色绵羊皮肤中的表达水平显著高于黑色绵羊，推测其可能参与绵羊皮肤黑色素生成。本研究以绵羊黑色素细胞为研究对象，探究miR-370-5p在绵羊黑色素细胞中的作用。表型检测发现，高表达的miR-370-5p可以显著抑制（P=0.001）酪氨酸酶活性，从而显著降低（P<0.001）黑色素的产生；CCK 8实验检测发现，黑色素细胞转染miR-370-5p后的第4天至第5天，细胞的增殖速率显著降低（P<0.01）。靶基因预测发现，丝裂原活化蛋白激酶8（Mitogen-activated protein kinases, MAP3K8）的3'非翻译区（Untranslated Region, UTR）存在miR-370-5p的靶向结合位点，推测两者可能存在靶向调控关系。双荧光素酶报告载体实验结果显示，miR-370-5p可以靶向吸附MAP3K8-3’UTR。原位杂交实验显示，MAP3K8广泛表达于黑素细胞的细胞质。定量RT-PCR和Western blot结果显示，miR-370-5p显著抑制（P<0.01）MAP3K8的表达。以上结果表明，miR-370-5p可以靶向结合MAP3K8-3’UTR，抑制其表达。siRNA干扰结果显示，黑素细胞中干扰MAP3K8的表达可以显著抑制（P<0.01）细胞增殖，降低（P<0.001）黑色素生成，影响趋势与过表达miR-370-5p一致。靶基因拯救实验结果显示，黑色素细胞中共转染miR-370-5p和MAP3K8-cDNA（含有miR-370-5p靶向结合位点）载体，可以显著上调（P≤0.001）MAP3K8的表达，显著促进细胞增殖（P<0.001）和黑色素产生（P<0.01）。以上结果表明， miR-370-5p通过靶向抑制MAP3K8表达，抑制绵羊黑色素细胞增殖、降低黑色素产量。本研究通过miRNA过表达探明了miR-370-5p对黑色素细胞增殖、酪氨酸酶活性及黑色素产量的影响；通过靶基因干扰、拯救实验解析了miR-370-5p抑制黑色素细胞增殖、酪氨酸酶活性及黑色素生成的分子机制，有助于丰富miRNAs参与毛色形成的调控机制，为后续毛用动物毛色改良提供参考。

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JIA-2021-2085LPA对绵羊体外受精及胚胎干细胞建系的作用 2023, 22(4): 1142-1158.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.111 摘要 ( )   PDF   溶血磷脂酸( Lysophosphatidic acid, LPA)是一种小分子甘油磷脂，在多种动物细胞中具有生长因子和激素样活性。LPA通过结合G蛋白偶联受体,激活下游信号通路，产生促卵母细胞成熟，提高胚胎发育率，促进细胞增殖等生物学效应。绵羊是我国重要的家畜之一，其体外受精效率较其他物种偏低,且目前仍未建立真正的绵羊胚胎干细胞。本研究通过在绵羊体外受精过程及囊胚接种细胞培养过程中添加LPA，以探究LPA对绵羊体外受精以及囊胚接种细胞培养的影响。首先，我们对绵羊的体外受精体系进行了筛选，选取了两种成熟液与两种SOF液进行组合，通过比较不同体系间的成熟率、卵裂率和囊胚率，最终找到最优的体外受精的体系，即IVM Ⅱ and SOF Ⅱ。然后，在绵羊体外受精过程中添加不同浓度的LPA，探讨LPA浓度对绵羊体外受精的影响。结果显示，当LPA浓度为0.1 μmol L-1 - 10 μmol L-1之间时，随着LPA浓度的增加，绵羊卵母细胞体外成熟率、囊胚率逐渐上升(P < 0.05)，卵裂率无显著变化(P > 0.05),囊胚形态正常；当LPA浓度达到15 μmol L-1时，成熟率、卵裂率、囊胚率均出现显著下降 (P < 0.05)，且囊胚形态发生异常，胚胎内细胞团聚集不正常，囊胚内部出现分区，不能发育成为优质的囊胚。另外，随着LPA浓度在0.1 μmol L-1- 10 μmol L-1范围内逐渐增大，LPAR2、LPAR4、TE相关基因CDX-2和多能性相关基因OCT-4在绵羊早期体外受精胚胎中的mRNA表达量也逐步增加。而15 μmol L-1 LPA处理组中，早期胚胎LPAR2、LPAR4、CDX-2和OCT-4的表达量均显著低于LPA - 10 μmol L-1处理组(P<0.05)。最后，我们将绵羊体外受精囊胚接种在不同培养体系,尝试建立胚胎干细胞。 结果表明，LPA使接种后的囊胚细胞向TSC样细胞生长。随着LPA浓度从0 μmol L-1增加到10 μmol L-1, OCT-4和CDX-2的蛋白免疫荧光强度和mRNA丰度增强(P < 0.05)，而15 μmol L-1 LPA则显著降低OCT-4和CDX-2在囊胚接种细胞中的表达(P < 0.05)。同时，10 μmol L-1的LPA处理后，LPAR2和LPAR4蛋白表达显著增加。综合上述实验结果，LPA可促进绵羊体外受精早期胚胎发育,并促进囊胚接种细胞向TSC方向生长，为大动物体外受精及胚胎干细胞建系提供参考。

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JIA-2021-1813 SHAN Yan-ju, JI Gai-ge, ZHANG Ming, LIU Yi-fan, TU Yun-jie, JU Xiao-jun, SHU Jing-ting, ZOU Jian-min 2023, 22(4): 1159-1171.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.067 摘要 ( )   PDF   调节鸡肌纤维类型特异性和维持性的机制还很不清楚。在哺乳动物中，CSRP3在维持典型的肌肉结构和功能方面起着非常重要的作用。本研究探讨了CSRP3在鸡骨骼肌中的作用。首先，制备了鸡CSRP3抗体，比较了四种不同肌纤维组成的鸡骨骼肌中CSRP3基因的mRNA和蛋白表达水平。然后分析CSRP3沉默后对鸡成肌细胞转录组表达谱的影响。结果表明，鸡骨骼肌中CSRP3基因的mRNA和蛋白表达水平均与其肌纤维类型组成相关。以Q<0.05，差异倍数大于1.5为筛选条件，共鉴定出650个差异基因。CSRP3沉默后，255个基因表达上调，395个基因表达下调。功能富集分析结果表明，心肌细胞肾上腺素能信号、脂肪细胞因子信号和apelin信号等多种通路在差异表达基因和所有表达基因中均显著（P<0.05）富集。共表达基因网络结果表明，CSRP3沉默后引起与肌原纤维组装、肌肉分化和收缩相关基因的代偿性上调（Q<0.05）。同时，CSRP3沉默后，两个快速肌球蛋白重链基因（MyH1B和MyH1E）表达上调（Q<0.05）。这些结果表明，CSRP3在鸡肌纤维组成中发挥着重要作用，并可能通过调节MyH1B和MyH1E的表达从而影响鸡肌纤维类型的分布。

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植物乳杆菌对藤茶副产物青贮品质影响的研究 WANG Yuan, ZHOU Hong-zhang, GAO Yu, WANG Ning-wei, LIU Han, YANG Fu-yu, NI Kui-kui 2023, 22(4): 1172-1183.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.10.001 摘要 ( )   PDF   本文研究目是探究青贮技术以及植物乳杆菌在藤茶副产物贮藏中的应用。实验分为两组，包括对照组和植物乳杆菌处理组。在室温（23-30°C）条件下贮藏7、14和30天后，分析藤茶副产物青贮发酵品质、营养成分、抗氧化活性以及细菌群落。结果显示，与对照组相比，植物乳杆菌组具有较低（P<0.05）的pH值和氨态氮，以及较高（P<0.05）的乳酸含量。虽然总酚在青贮过程中变化较小，但乳酸菌处理组具有较高（P<0.05）的ABTS自由基清除能力。青贮30天后，Firmicutes取代Proteobacteria成为优势菌门，Lactobacillus成为优势属。Spearman相关性结果显示乳酸与乳杆菌呈正相关关系（P<0.01）。总之，用植物乳杆菌来青贮藤渣副产物可以有效地改善青贮发酵品质和减少营养物质损失，为藤渣副产物饲料化利用提供了新的研究思路。

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JIA-2022-0857 根区穴施通过减少潜在的氮损失和增加矿质氮的积累来提高玉米产量和氮利用 SHI Wen-xuan, ZHANG Qian, LI Lan-tao, TAN Jin-fang, XIE Ruo-han, WANG Yi-lun 2023, 22(4): 1184-1198.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.09.018 摘要 ( )   PDF   减少环境影响和提高氮利用率对确保中国的粮食安全至关重要。根区施肥已被认为是提高氮肥利用率（NUE）的有效策略，但在根区施肥条件下，控释尿素（CRU）与普通尿素掺混对夏玉米田的影响仍不清楚。因此，本研究进行了为期3年的田间试验，以不施氮为对照，采用两种施肥模式（FF：人工开沟条施，即农民施肥习惯；HF：人工点播的根区穴施），每公顷施氮量为210 kg hm-2（控释尿素与普通尿素的混合比例为5：5），同时进行了一年的原位微区试验。研究了不同施肥模式下的玉米产量、氮肥利用率和潜在氮损失。结果表明，与FF相比，HF处理在三年内使平均产量和氮素回收效率分别提高了8.5和22.3%。相比之下，HF具有更大的应用潜力，且显著提高了干物质积累、总氮吸收、SPAD值和LAI。此外，相比于FF，HF使来自肥料的15N积累提高了17.2%，且15N的潜在损失减少了43.8%。收获时，HF处理较FF增加了土壤耕层中矿质氮的积累，以便在下一季使用。因此，HF可以满足夏玉米对氮的需求，维持产量，提高NUE，同时减少环境中的氮损失。总的来说，根区穴施条件下控释尿素掺混普通尿素是一种有效且有前景的施肥模式，有助于实现华北平原的环境完整性和粮食安全，值得进一步应用和研究。

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JIA-2022-0537  绿肥施用促进了后茬烟草不同区室间细菌群落的迁移 LIANG Hai, FU Li-bo, CHEN Hua, ZHOU Guo-peng, GAO Song-juan, CAO Wei-dong 2023, 22(4): 1199-1215.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.043 摘要 ( )   PDF   绿肥-作物轮作作为一项可持续农艺措施，具有增强作物抗病、提升作物产量的效果。 然而，绿肥施用对作物相关微生物群落构建的调控机制尚不清楚。 本研究通过烟草与紫云英、黑麦草、肥田萝卜和冬闲（不施绿肥）四种轮作方式的田间试验，研究烟草不同区室（非根际土、根际土、根表及根内）细菌群落水平构建过程。 结果表明：与冬闲处理相比，绿肥各处理相邻区室构建的共现网络具有更多的边，表明其土壤-根界面存在显著的微生物相互作用。绿肥施用提高了土壤各区室间的扩散-生态位连续指数，促进了微生物的水平扩散。 对于不同的绿肥处理，中性群落模型对细菌出现频率的解释为24.6-27.6%，且每种处理至少有一个区室的归一化随机率高于50%边界，表明确定性和随机过程共同塑造了烟草微生物群落。综上所述，绿肥施用促进了不同区室间细菌群落的扩散，增强了相邻区室潜在的相互作用。本研究为了解绿肥-作物轮作条件下微生物群落的构建过程提供了经验依据。

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JIA-2022-0706 基于无人机高光谱遥感的水稻缺氮量诊断方法研究 YU Feng-hua, BAI Ju-chi, JIN Zhong-yu, GUO Zhong-hui, YANG Jia-xin, CHEN Chun-ling 2023, 22(4): 1216-1229.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.12.007 摘要 ( )   PDF   快速、大面积获取水稻缺氮状况对实现水稻精准施肥具有重要意义。而现有的研究大都集中于利用无人机遥感对水稻进行氮营养诊断，对水稻缺氮程度的定量描述研究较少，同时很少探究临界氮浓度对水稻光谱变化的影响。因此，本研究基于无人机高光谱遥感获取冠层光谱数据、通过田间采样获取水稻氮素含量，研究水稻临界氮浓度曲线构建方法，在此基础上确定水稻缺氮量；以临界氮浓度状态下光谱为标准光谱，分别对光谱反射率数据进行比值与差值变换，并通过连续投影法SPA（successive projections algorithm）对光谱数据进行特征提取，最后以二者提取的特征波段为输入变量，缺氮量为输出变量，分别构建基于多元线性回归MLR（Multivarate Linear Regression）、长短期记忆网络LSTM（Long Short-Term Memory）、极限学习机ELM（Extreme Learning Machine, ELM）与第三代非支配遗传算法优化极限学习机NSGA-III-ELM（The Non-dominated Sorting Genetic Algorithm III Extreme Learning Machine）三种算法的水稻缺氮量反演模型。结果分析表明：1）缺氮量数据与原始光谱的相关性较差，但差值变化与比值变换均能提升其与缺氮量的相关性；2）基于比值光谱与NSGA-III-ELM算法的反演结果最佳，训练集与验证集的R2分别为0.852、0.810，RMSE为0.291、0.308；从光谱数据层面看，比值光谱的反演精度明显优于原始光谱与差值光谱；从算法层面看，基于LSTM算法的模型反演结果过拟合现象严重，反演效果较差；而基于NSGA-III-ELM算法的反演精度明显优于MLR算法与ELM算法的反演精度。因此，基于比值光谱与NSGA-III-ELM算法的反演模型可以对水稻缺氮量进行有效反演，为基于水稻氮营养状况的精准追肥提供了重要的技术支持。

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粮食安全和低碳能否同时实现？—灌区马铃薯和玉米种植碳足迹影响机制的实证分析 NIU Kun-yu, GUO Hui, LIU Jing 2023, 22(4): 1230-1243.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.010 摘要 ( )   PDF   1950年以来，全球灌溉农业的面积增长了两倍。灌溉农业对于粮食安全意义重大，仅占全球耕地面积的20%，却提供了全球40%的粮食产量。灌溉农业在保障安全的同时，也对全球气候变化产生了重要影响。以往的大多数研究从工程学视角利用生命周期评估法计算灌溉农业的碳足迹，而基于微观农户视角的碳足迹驱动机理研究较为缺乏。本文基于生命周期评估法与计量经济学模型(如多线性回归和结构方程模型)相结合的方法，通过调查2019年-2020年中国西南地区6个村庄(2个灌溉农业试点村和4个周边村庄作为对照)345个农户的852份玉米和马铃薯生产情况，分析了灌溉改革试点地区农作物种植碳足迹的影响因素和内在影响机制。结果显示，灌溉农业试验区的作物碳足迹显著低于非试验区。灌溉改革主要通过工程效应(实施田间灌溉渠道)、技术效应(提高新灌溉技术的采用)、管理效应(适当的灌溉运行和维护)和产量效应(灌溉改革促进了产量的提高)四个中介路径对作物碳足迹产生影响。其中，除工程效应外，其它三个中介效应都对作物种植碳足迹产生了抑制作用。其中，产量效应对降低碳足迹的影响最大，其次是管理效应，最后是技术效应。此外，研究发现种植方式、农户的个体特征和土地质量对作物碳足迹均有显著影响。这项研究对于理解农业生产中粮食安全与气候之间的关系具有重要的政策意义。

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JIA-2022-1385 水资源调配与农业生产：来自中国的证据 YANG Rui, XU Hang 2023, 22(4): 1244-1257.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.03.006 摘要 ( )   PDF   水资源调配是一个缓解水资源短缺问题的潜在途径。众所周知，中国的南水北调工程是世界上最大的水资源调配工程，该工程将水资源从南方输送到了北方。本文利用中国黄淮海平原2000-2020年的地级市面板数据，采用双重差分法实证分析了南水北调对农业生产的影响。估算结果表明，南水北调可以显著提高农业增加值。在考虑混淆政策、替代变量、子样本估计和更换估计方法时，基准模型的估计结果依然稳健。本文的实证分析进一步发现，潜在的作用机制可能是南水北调增加了经济作物，但减少了粮食作物。异质性分析表明，在平均气温较高或农田生产潜力较大的地区，南水北调对农业增加值的影响较小，而在日照时间长或坡度大的地区，南水北调对农业增加值的影响较大。由于粮食作物附加值低，为进一步保障粮食安全，政府需要通过粮食生产的供水补贴来保障粮食安全。

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JIA-2022-0016 小伞山羊草条锈病抗性、抽穗期、微量元素铁、锌以及面筋蛋白的含量调查 SONG Zhong-ping, ZUO Yuan-yuan, XIANG Qin, LI Wen-jia, LI Jian, LIU Gang, DAI Shou-fen, YAN Ze-hong 2023, 22(4): 1258-1265.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.08.014 摘要 ( )   PDF   小伞山羊草二倍体 (Ae. umbellulata, 2n=2x=14, UU) 是对普通小麦遗传改良具有潜在利用价值的小麦近缘植物。本研究报道了46份小伞山羊草的条锈病抗性、抽穗期、微量元素铁、锌含量以及“面筋蛋白”含量的调查结果。在四个环境下，42份小伞山羊草表现抗小麦条锈病，4份感条锈病。小伞山羊草的平均抽穗期 (180.9天) 显著晚于3个普通小麦对照 (137.0天)，但1份材料PI226500除外，为138.9天。小伞山羊草材料间的铁、锌含量有广泛的变异，变幅分别为69.74–348.09 mg/Kg和49.83–101.65 mg/Kg。PI 542362, PI 542363和PI 5543993份这3份材料的铁、锌含量高于其他小伞山羊草，分别为230.96–348.09 mg/Kg和92.46–101.65 mg/Kg。小伞山羊草的铁含量与顶芒山羊草 (Ae. comosa, 2n = 2x =14, MM) 和尾状山羊草 (Ae. markgrafii, 2n = 2x =14, CC) 的相当，但高于节节麦 (Ae. tauschii, 2n = 2x =14, DD) 和普通小麦对照。小伞山羊草的锌含量高于节节麦、顶芒山羊草和普通小麦对照，但低于尾状山羊草。用高效液相色谱分析了小伞山羊草以及作为对照的其他山羊草二倍体的面筋蛋白含量。与其他物种相比较，小伞山羊草具有独特的洗脱峰，如41-42分钟的低分子量谷蛋白以及大约57分钟时的γ-醇溶蛋白。在所研究的物种中，小伞山羊草的γ-醇溶蛋白含量是最高的 (小伞山羊草vs. 其他物种，平均含量: 72.11%% vs. 49.37%，变异幅度 55.33–86.99% vs. 29.60–67.91%)。这些研究结果表明，小山羊草在这些性状上有很大遗传变异，是可供用于普通小麦相关性状遗传改良利用的潜在基因库。

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JIA-2022-1167 Gulzhan N. YESSEMBEKOVA, XIAO Shuang, Assem ABENOV, Talgat KARIBAEV, Alexandr SHEVTSOV, Amirgazin ASYLULAN, Yersyn Y. MUKHANBETKALIYEV, SHUAI Lei, BU Zhi-gao, Sarsenbay K. ABDRAKHMANOV 2023, 22(4): 1266-1275.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.11.011 摘要 ( )   PDF