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2023年, 第22卷, 第9期
刊出日期：2023-09-20 上一期   

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普通小麦科农9204高产潜力关键区段的解析 ZHAO Chun-hua, ZHANG Na, FAN Xiao-li, JI Jun, SHI Xiao-li, CUI Fa, LING Hong-qing, LI Jun-ming 2023, 22(9): 2603-2616.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.013 摘要 ( )   PDF   骨干亲本在改良小麦产量和品质利用方面发挥重要作用。研究骨干亲本中某些有益性状的遗传基础将为分子育种提供理论参考。科农9204是具有理想株型、产量潜力高、氮肥利用率高的候选骨干亲本。为了更好地了解其高产潜力的遗传基础，我们对KN9204和它的亲本及其衍生品系进行了高通量全基因组重测序（10×）。通过鉴定双亲本定位群体中优良的产量相关数量性状位点（QTL），构建了KN9204的高分辨率遗传组成图谱，显示了有利基因组片段的亲本来源。小偃693是小麦-偃麦草部分双二倍体，对KN9204的高产潜力贡献很大。本研究对来源于小偃693的4个主要稳定QTL进行了精细定位，并阐述了KN9204关键基因组片段在其衍生品系中的的传递，表明含有有益基因组合的单倍型块和育种者的定向选择都是保守的，选择育种在本研究中被证实。本研究为利用分子设计方法育种高产小麦品种提供了理论参考。

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通过关联分析剖析普通小麦籽粒颜色与收获前穗发芽抗性的遗传基础 YAN Sheng-nan, YU Zhao-yu, GAO Wei, WANG Xu-yang, CAO Jia-jia, LU Jie, MA Chuan-xi, CHANG Cheng, ZHANG Hai-ping 2023, 22(9): 2617-2631.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.017 摘要 ( )   PDF   收获前穗发芽对小麦的品质和产量产生不利影响。籽粒颜色与小麦穗发芽抗性密切相关。然而，两者的遗传关系尚不清楚。本研究采用90K芯片对168个籽粒颜色和穗发芽抗性差异显著的小麦品种进行基因分型。基于混合线性模型的全基因组关联分析显示，67个SNP标记（分布于29个位点）与籽粒颜色显著关联，其中包括17个潜在的新位点，解释1.1-17.0%的表型变异。另外，100个SNP标记（分布于54个位点）与穗发芽抗性显著关联，其中包括31个潜在的新位点，解释1.1-14.7%的表型变异。随后，对籽粒颜色和穗发芽抗性的共定位位点Qgc.ahau-2B.3/Qphs.ahau-2B.4（2B）和穗发芽抗性位点Qphs.ahau-5B.4（5B）分别开发CAPS标记2B-448和5B-301。利用171份中国微核心种质进一步验证了上述2个CAPS标记与籽粒颜色和穗发芽抗性的相关性。此外，基于小麦公共表达数据库、转录组测序数据以及基因等位变异分析结果，将编码谷氧还蛋白glutaredoxin的TraesCS5B02G545100基因确定为Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因。进一步基于TraesCS5B02G545100基因CDS区域的SNP (T/C)变异，本文开发了一个CAPS标记CAPS-356。利用京411/红芒春21重组自交系（RILs）的高密度遗传连锁图谱检测到CAPS-356标记与一个新的穗发芽抗性QTL共定位，进一步支持了TraesCS5B02G545100是Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因的假设。本文结果为Qphs.ahau-5B.4的图位克隆和白皮抗穗发芽品种的培育提供了有价值的参考信息。

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1167份中国大豆种质类胡萝卜素和叶绿素含量的自然变异和地理分布分析 Berhane S. GEBREGZIABHER, ZHANG Sheng-rui, Muhammad AZAM, QI Jie, Kwadwo G. AGYENIM-BOATENG, FENG Yue, LIU Yi-tian, LI Jing, LI Bin, SUN Jun-ming 2023, 22(9): 2632-2647.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.10.011 摘要 ( )   PDF   厘清大豆种质籽粒中的类胡萝卜素组分和含量对大豆种质营养品质评价具有重要意义。本研究针对遗传多样性丰富的中国大豆种质的类胡萝卜素和叶绿素含量进行了系统分析，并揭示了不同营养品质组分间的相关性。结果显示基因型、种植年份、种质类型、子叶色和生态区来源显著影响籽粒中类胡萝卜素和叶绿素含量，其平均类胡萝卜素总含量变化范围为8.15-14.72 µg g-1。大豆农家种的类胡萝卜素含量是栽培种的1.2倍，特别是绿子叶种质的类胡萝卜素和叶绿素含量显著高于黄子叶种质。需要指出的是单一组分中叶黄素的含量是最高的，其变化范围为1.35-37.44 µg g-1。类胡萝卜素和叶绿素含量与其他品质组分显著相关，这有利于育种者在强化类胡萝卜素含量同时而不影响其他品质组分。我们结果证明了大豆籽粒中的类胡萝卜素含量是丰富的，但其积累宜受遗传因素、种质类型和种质来源的显著影响。我们还鉴定了一批高类胡萝卜素含量的大豆新种质，可以为大豆育种、食品加工和化妆品行业利用。

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基于TNGS的蚕豆SNP遗传图谱构建及重要农艺性状基因定位 LI Meng-wei, HE Yu-hua, LIU Rong, LI Guan, WANG Dong, JI Yi-shan, YAN Xin, HUANG Shu-xian, WANG Chen-yu, MA Yu, LIU Bei, YANG Tao, ZONG Xu-xiao 2023, 22(9): 2648-2659.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.01.003 摘要 ( )   PDF   蚕豆（Vicia faba L.）基因组较大（约13 Gb），尚无参考基因组，与其他豆类相比，蚕豆遗传研究落后很多。鉴于此，本研究选择三个蚕豆纯系（云豆8137、H0003712和H000572）作为亲本，构建了两个F2群体，其中群体1（云豆8137×H0003712）包含167个单株，群体2（H000572×云豆8137）包含204个单株；利用Targeted next-generation sequencing（TNGS）基因分型平台，对两个F2群体进行基因分型，构建了两个高密度的蚕豆SNP遗传连锁图谱。基于群体1构建的图谱包含5103个SNP标记，长度1333.31 cM，平均标记密度0.26 cM；基于群体2构建的图谱包含1904个SNP标记，覆盖长度1610.61 cM。利用上述两个遗传连锁图谱及两个F2群体，挖掘了与蚕豆花、荚、株型和籽粒相关的14个农艺性状的98个QTLs。此外，本研究对上述两个遗传连锁图谱进行整合，构建了一张包含6895个SNP标记，覆盖长度3324.48 cM的整合图谱。本研究不仅为蚕豆相关基因的图位克隆奠定了基础，还有助于推动蚕豆分子标记辅助育种的发展。

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氮效应和代谢组学联合揭示玉米对氮胁迫的响应机制和氮肥减施的潜力 LU Yan-li, SONG Gui-pei, WANG Yu-hong, WANG Luo-bin, XU Meng-ze, ZHOU Li-ping, WANG Lei 2023, 22(9): 2660-2672.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.03.002 摘要 ( )   PDF   不同氮（N）水平下玉米的生理和代谢差异是田间合理氮素营养管理的基础，对提高氮肥利用率和减少环境污染具有重要作用。本文在明确长期不同氮肥处理下玉米氮效率和产量响应的前提下，利用非靶代谢组学方法分析了相应的差异代谢物及其代谢途径的差异。结果表明，氮胁迫（包括缺乏和过量），通过调节碳代谢产物（包括糖醇和TCA循环中间体）和氮代谢产物（包含各种氨基酸及其衍生物）影响碳氮代谢的平衡。缺氮胁迫时，L-丙氨酸、L-苯丙氨酸、L-组氨酸和L-谷氨酰胺显著下调，而过量氮时，L-缬氨酸、脯氨酸和L-组氨酸显著上调。除了上述碳氮代谢中的糖醇和氨基酸外，在该实验条件下，一些次生代谢物如黄酮类化合物（包括山奈酚、木犀草素、芸香素和香叶木素）和激素类（包括吲哚乙酸、反式玉米素和茉莉酸）可以初步被筛选作为氮胁迫诊断的指标。本研究还表明，N2处理（120 kg·ha-1 N）和N3处理（180 kg·ha-1 N）的叶片代谢水平相似，这与12年试验中两处理之间生理指标和产量的变化趋势一致。本研究在代谢水平上验证了氮肥减施即施用量从180 kg·ha-1（当地推荐）减少到120 kg·ha-1的可行性，为不降低产量条件下减少氮肥施用，进而提高氮肥利用率和保护生态环境提供了理论基础。

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microRNAs与mRNAs联合揭示不同施氮量下玉米中激素的合成和信号转导机制 YUE Kai, LI Ling-ling, XIE Jun-hong, Zechariah EFFAH, Sumera ANWAR, WANG Lin-lin, MENG Hao-feng, LI Lin-zhi 2023, 22(9): 2673-2686.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.016 摘要 ( )   PDF   氮肥对玉米籽粒发育的影响还未得到充分研究。microRNAs与mRNAs联合分析有助于加深我们对氮素调控玉米籽粒发育的理解。在本研究中，我们分析了不同施氮量（0 kg ha-1、100 kg ha-1，200 kg ha-1和300 kg ha-1）下玉米籽粒的形态、生理和转录组变化。结果表明，增加施氮显著增加了玉米籽粒的鲜重和干重，但施氮量超过200 kg ha-1时，籽粒的鲜重和干重没有显著增加。总体来说，生长素、细胞分裂素和赤霉素的含量随着施氮量的增加而增加，而乙烯的含量降低。我们在激素合成和传导过程中获得了31个差异表达基因（DEGs），其中9个DEGs由14个差异表达microRNAs（DEMIs）调节，共形成26个表达对。本研究中候选的DEGs和DEMIs为不同施氮量下的玉米籽粒发育提供了有价值的见解。

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PcERF5通过激活并与PcMYB互作促进红肉梨花青苷合成 CHANG Yao-jun, CHEN Guo-song, YANG Guang-yan, SUN Cong-rui, WEI Wei-lin, Schuyler S. KORBAN, WU Jun 2023, 22(9): 2687-2704.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.007 摘要 ( )   PDF   红皮梨因鲜艳的果皮色泽受消费者喜爱，对其果皮花青苷生物合成分子调控机制已有较多的研究；而红肉梨仅存在于少数西洋梨中，目前对红肉梨中花青苷合成的分子调控机制知之甚少。本研究基于红肉与白肉西洋梨的转录组比较分析，鉴定到一个在果肉中表达趋势与花青苷含量变化显著相关的乙烯响应因子PcERF5。进一步通过瞬时转化梨果皮和稳定转化苹果愈伤组织，验证了候选基因PcERF5调控花青苷生物合成的功能。研究表明，PcERF5可通过不同途径调控花青苷的生物合成。一方面，PcERF5激活了花青苷生物合成途径中结构基因(PcDFR、PcANS和PcUFGT)以及PcMYB10和PcMYB114关键转录因子的表达。另一方面，PcERF5与PcMYB10互作形成ERF5-MYB10蛋白复合体，增强了PcERF5对其靶基因的转录激活。因此，本研究揭示了PcERF5作为转录激活子促进西洋梨果肉中花青苷合成的功能，研究结果不仅为花青苷生物合成的调控机制提供了新的见解，也为红肉梨的分子育种提供了理论指导

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两种不同类型苹果品种在果实发育和成熟过程中细胞壁变化的比较 LI Xiang-lu, SU Qiu-fang, JIA Rong-jian, WANG Zi-dun, FU Jiang-hong, GUO Jian-hua, YANG Hui-juan, ZHAO Zheng-yang 2023, 22(9): 2705-2718.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.019 摘要 ( )   PDF   果实的发育和成熟是一个复杂的过程（Malus×domestica Borkh.）许多因素都可以影响该过程，如细胞结构、细胞壁成分和细胞壁水解酶等。本文研究了硬脆和松脆两种不同类型苹果品种果实发育过程中果实硬度、细胞壁形态和成分、细胞壁水解酶活性及相关基因表达模式的变化，旨在找出不同类型品种间质地变化的原因。细胞壁物质（CWMs）、半纤维素和纤维素含量与果实硬度的变化密切相关。4个品种的水溶性果胶（WSP）和共价结合型果胶（CSP）含量逐渐升高，而离子型果胶（ISP）含量变化趋势不一致。4个品种的多聚半乳糖醛酸酶（PG）、β-半乳糖苷酶（β-gal）、纤维素酶（CEL）和果胶裂解酶（PL）活性逐渐升高。随着果实发育，‘富士’和‘蜜脆’果实中PG、β-gal和CEL的活性较高，而‘富士’和‘蜜脆’果实中PL的活性低于‘爱妃’和‘魔笛’。随着果实的发育，四个品种的果实细胞逐渐变大，细胞排列更松散，细胞间隙更大。qRT-PCR结果显示MdACO1和Mdβ-gal的相对表达量明显升高。研究表明，两种不同类型的苹果品种在ISP和半纤维素含量、PL活性和Mdβ-gal相对表达量上存在较大差异，这些差异可能是造成4个品种质地差异的原因。

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基于SSR分子标记的安徽省茶树遗传多样性分析及核心种质构建 TAO Ling-ling, TING Yu-jie, CHEN Hong-rong, WEN Hui-lin, XIE Hui, LUO Ling-yao, HUANG Ke-lin, ZHU Jun-yan, LIU Sheng-rui, WEI Chao-ling 2023, 22(9): 2719-2728.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.020 摘要 ( )   PDF   茶树是中国主要经济作物之一，安徽省茶树栽培历史悠久具有丰富的种质资源和遗传多样性。茶树的高度杂合性导致其种质资源收集、管理及保护等方面工作进展缓慢，并且长期保存管理成本高，因此提高安徽省茶树种质资源的管理质量和效率，构建核心种质迫在眉睫。本研究从安徽省6个主要产茶地区收集了573份有代表性的茶树，基于60对SSR分子标记进行系统发育关系、群体结构和主坐标分析。聚类结果显示，安徽省573份茶树被分为5个类群，这些类群分布地区与收集样品的地理位置相关，聚类结果与PCoA的分群结果也基本一致。最后，我们构建了一个由115份茶树品种组成的核心种质，占原始种质的20%。核心种质中观察到的等位基因数(Na)具有90.9%的保留率，并且核心种质和原始种质的香农信息指数(I)及其他遗传多样性参数之间没有显著性差异。所有代表性茶区均保留了部分代表性品种，其中黄山地区保留了39份茶树，占核心种质的33.9%；金寨县保留了10份茶树，占核心种质的8.9%。PCoA结果表明构建的核心种质均匀的分布在收集的安徽省茶树种质中，说明构建的核心种质能够代表安徽省茶树种质的遗传多样性。本研究对安徽省茶树种质资源的高效保存和利用具有一定的参考价值。

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变栖克雷伯氏菌FH-1的定殖可诱导大豆生长并缓解核盘菌胁迫 ZHAI Qian-hang, PAN Ze-qun, ZHANG Cheng, YU Hui-lin, ZHANG Meng, GU Xue-hu, ZHANG Xiang-hui, PAN Hong-yu, ZHANG Hao 2023, 22(9): 2729-2745.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.01.007 摘要 ( )   PDF   由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的菌核病是一种毁灭性的土传大豆病害，会造成巨大的产量损失。我们以前报道过变栖克雷伯氏菌FH-1可以降解莠去津除草剂，并且可以增加莠去津敏感作物(如大豆)的营养生长。我们发现FH-1可以促进大豆生长并诱导对菌核病菌的抗性，为了证明FH-1对大豆菌核病菌的生防机制并评价其生防能力，我们在体外培养基试验中证明菌株FH-1可以固定培养基中的氮，溶解无机磷和钾，并产生吲哚乙酸和铁载体，具有促进植物生长的潜力。盆栽试验结果表明，变栖克雷伯氏菌FH-1能促进大豆植株发育，显著提高株高、鲜重和根长，并诱导大豆叶片对菌核病的抗性。用菌株FH-1治疗的疾病进展曲线下面积(AUDPC)显著低于对照，并且在48小时内减少了高达42.2%。(P < 0.001)。此外，紫外分光光度计法测量结果表明菌株FH-1可以增强参与大豆植物防御的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶的酶活性，并减少了叶片中丙二醛的积累。定量实时PCR检测了可能参与大豆抵抗核盘菌胁迫的相关基因的转录水平，结果表明诱导抗性的机制似乎主要是由于变栖克雷伯氏菌FH-1诱导PR10、PR12、AOS、CHS和PDF1.2基因转录水平的提高。利用结晶紫染色法测定了菌株FH-1具有生物膜形成能力，用共聚焦荧光显微镜和扫描电镜观测菌株FH-1在大豆根上的定殖情况，菌株FH-1可以定殖在大豆根表面、根毛和外皮层上形成生物膜。综上所述，变栖克雷伯氏菌FH-1在大豆根部的定殖有助于诱导参与植物保护的防御酶和相关防御基因的表达，诱导大豆对菌核病菌的抗性表现出生物防治潜力。这对大豆的种植和生长具有重要意义。此外，本研究有助于理解变种芽胞杆菌FH-1、大豆植株和核盘菌之间相互作用的有价值的第一步，这为绿色防控提供了新的思路。

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生防菌深绿木霉T23对敌敌畏的降解作用 SUN Jia-nan, SI Gao-yue, LIU Hong-yi, LI Ya-qian, WANG Xin-hua, CHEN Jie 2023, 22(9): 2746-2758.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.01.009 摘要 ( )   PDF   工农业生产中有机磷杀虫剂敌敌畏的大量使用对人类健康和环境生态安全构成了威胁。微生物降解有机磷农药残留是生物修复环境的重要途径。前期工作表明：木霉作为生防菌同时可以用来降解环境中的化学农药，但亟需阐明木霉降解敌敌畏的作用机制。试验表明：深绿木霉T23对敌敌畏的降解能力取决于敌敌畏的初始诱导作用、培养基养分和pH值的变化。敌敌畏胁迫下T23产生的不同初级和次生代谢产物可以为菌株提供能量和作为抗氧化剂来耐受敌敌畏的胁迫。结果表明：深绿木霉T23可以产生大量的胞内酶降解敌敌畏，T23产生的胞内酶活性随着时间、初始敌敌畏浓度、培养基中硫酸铵和磷酸盐含量的变化而变化。研究阐明了敌敌畏诱导的生防深绿木霉T23降解敌敌畏的酶动力学特点和作用机理，为环境中有机磷农药残留的微生物降解提供了理论依据。

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新型18β-甘草次酸酰胺衍生物在控制植物细菌性病害中的双重作用：基于ROS介导的抗菌活性和激活植物防御响应 SONG Ying-lian, LIU Hong-wu, YANG Yi-hong, HE Jing-jing, YANG Bin-xin, YANG Lin-li, ZHOU Xiang, LIU Li-wei, WANG Pei-yi, YANG Song 2023, 22(9): 2759-2771.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.10.009 摘要 ( )   PDF   长期以来，天然产物为新型农用化学品的发现提供了重要的来源及灵感。在众多的天然产物中，18β-甘草次酸具有广谱的生物活性，更为新药发现提供了重要的活性骨架。为了拓展18β-甘草次酸的农业用途，制备了一系列新型18β-甘草次酸酰胺衍生物，并评价其抗菌性能。以水稻黄单胞菌、柑橘溃疡病菌、猕猴桃溃疡病菌为测试菌株，采用浊度法测试了目标化合物的离体抗菌活性；采用盆栽实验，评估了目标化合物对水稻白叶枯病的防治效果；采用透射电镜对细菌的表型进行了初步验证；借助活性氧实验验证化合物对病原菌活性氧的干扰效果；结合防御酶实验探究化合物对植物防御酶活性的调控性能。通过抗菌活性实验表明，化合物5k对水稻白叶枯病菌(Xoo)具有较好的离体抑菌活性(EC50 = 3.64 mg L-1)和优异的活体保护活性(54.68%)。进一步通过活性氧实验和表型验证，化合物5k能造成病原菌体内活性氧的过量产生和积累，并进一步破坏病原菌的细胞膜。更值得注意的是,化合物5k能提升包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶在内的植物防御酶的活性。实验结果表明，制备的18β-甘草次酸酰胺衍生物能通过破坏病原菌的氧化还原平衡并激活植物的防御系统共同发挥其控制植物细菌性病害的潜力。

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光照强度对橘小实蝇性行为的调控作用 REN Cong, ZHANG Jie, YUAN Jin-xi, WU Yun-qi-qi-ge, YAN Shan-chun, LIU Wei, WANG Gui-rong 2023, 22(9): 2772-2782.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.025 摘要 ( )   PDF   橘小实蝇（Bactrocera dorsalis (Hendel)）是柑橘类水果的毁灭性虫害。雌虫在成功交配后将卵产入成熟果实，导致其发霉腐烂失去经济价值，从而严重危害柑橘产业。自然条件下的橘小实蝇交配时间发生于黄昏时段，此时下降的光照强度是诱发其交配的关键条件。本研究首先通过设置0-30000lux共10种光照强度，从而确定何种光强能够明显调控橘小实蝇的交配行为。进一步选择了三种明显调控其行为的光照强度，测试了这些光照强度对雄虫求偶（振翅）及雌虫对性信息素2,3,5-三甲基吡嗪(2,3,5-trimethylpyrazine TMP)趋向性的影响。最后，在实验室中将强光和黑暗条件人工组合，测试其是否可以阻止橘小实蝇的交配，以期待为未来橘小实蝇的行为调控提供理论基础。结果表明，橘小实蝇成虫能在较低光照（<1000lux）正常交配，光强越强其交配数量越低，在光强达到20000lux以上时几乎无交配。较强光强明显减弱并推迟了雄虫的振翅行为与雌虫对TMP的趋向行为，不同的是雄虫在10000lux下仍有一定程度的振翅，而雌虫在此光强下对TMP几乎无趋向行为。成虫在无光情况下无交配行为，在此过程中雄虫无振翅行为而雌虫则对TMP失去趋向行为。进一步模拟不利光照条件，在强光10000lux一小时后持续无光，橘小实蝇成虫不进行交配。因此，光照条件是对橘小实蝇求偶交配的重要条件，未来可通过人工改变光强或其他手段干扰橘小实蝇成虫感弱光的分子靶标调控其求偶交配行为，从而开发新型绿色的橘小实蝇防控技术。

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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 2023, 22(9): 2783-2795.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.12.004 摘要 ( )   PDF   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，ANN、FDA、GBM和RF比CTA、GLM、SRE和MaxEnt更准确。ANN、FDA、GBM和RF的平均TSS值分别为0.820、0.810、0.843和0.857，平均AUC值分别为0.946、0.954、0.968和0.979。集合模型的平均TSS和AUC值分别为0.882和0.972，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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不规则田块的无人机喷洒农药二值化网格路径规划方法研究 XU Wang-ying, YU Xiao-bing, XUE Xin-yu 2023, 22(9): 2796-2809.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.029 摘要 ( )   PDF   使用植保无人机(UAV)进行农药喷施是现代农业重要的作业方式。在无人机作业过程中，如何规划无人机的路径，使其最大化的节约资源与能耗，是当前领域研究的一大重点。目前，栅格法是使用频率较高的一种无人机植保路径规划方法。然而，传统栅格法存在方法死板、无法解决凹多边形田块路径规划等问题。本论文在栅格化的基础上，提出了一种不规则田块二值化网格模型。通过该模型可以输出一种二值化网格矩阵，大大提高了解决问题的灵活性。为了求解该模型，提出了一种改进的基于拐点和平面测量技术的非支配排序遗传算法（KPPM-NSGA-ii）。分别建立凸多边形、凹多边形和复杂地形不同情形下的二值化网格模型。实验表明，无论是农药消耗量还是能源消耗量，所提出的KPPM-NSGA-ii算法都比NSGA-ii算法与无规划喷洒方法所得结果更优，该算法节省了能源和农药用量，提高了实际应用的效率。

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胞内劳森菌Hsp60蛋白单克隆抗体的制备及其应用 XIAO Ning, LÜ Yun-yun, LI Jian-nan, CHEN Chang-feng, LIN Hui-xing, FAN Hong-jie 2023, 22(9): 2824-2833.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.006 摘要 ( )   PDF   猪增生性肠病（Porcine proliferative enteropathy, PPE）是由胞内劳森菌(Lawsonia intracellularis，L. intracellularis) 感染引起、在世界各地猪场中普遍存在的一种重要肠道疾病，以6~20周龄生长育肥猪急性出血性下痢、间歇性下痢、食欲下降和生长发育缓慢等临床症状为主要特征，给养猪业带来严重经济损失。准确的检测临床样品中胞内劳森菌方法对于预防和控制PPE尤其重要。研究表明，单克隆抗体在胞内劳森菌的病原学检测中发挥重要作用，热休克蛋白60 (Heat shock protein 60, Hsp60) 广泛存在于多种细菌中，是一种具有免疫保护作用的抗原。因此，本研究拟制备抗胞内劳森菌 Hsp60的单克隆抗体，并以其为一抗，用于感染细胞及感染组织中胞内劳森菌的检测。鉴于此，我们首先表达并纯化了Hsp60蛋白，并以纯化后的Hsp60蛋白为免疫原免疫BALB/c小鼠，采用杂交瘤细胞技术制备单克隆抗体。随后，通过间接ELISA和Western blotting检测单克隆抗体的特异性。最后，以本研究制备的单克隆抗体为一抗，分别采用免疫荧光和免疫组化法对体外单层感染细胞以及体内感染组织中胞内劳森菌进行检测。最终，我们成功筛选、鉴定出3株能够稳定分泌抗Hsp60蛋白单克隆抗体的阳性杂交瘤细胞株，分别命名为3E5、4E2和9G6。以BALB/c小鼠制备相应腹水单抗，间接ELISA效价分别为1:1024000、1:2048000和1:2048000。单克隆抗体特异性检测结果显示，3E5、4E2和9G6只能与胞内劳森菌反应，而与猪霍乱沙门氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌、猪痢短螺旋体等猪肠道中常见病原菌均无交叉反应，说明本研究制备的单克隆抗体具有良好的特异性。进一步研究发现，以上3种单克隆抗体均可与体外单层感染细胞及PPE感染猪回肠组织中的胞内劳森菌发生特异性结合。上述单克隆抗体为胞内劳森菌临床菌株的成功分离及免疫诊断方法的开发奠定了基础。

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遥感过程模型与一种新的灌溉近似估计方法耦合估算华北平原多年冬小麦产量 ZHANG Sha, YANG Shan-shan, WANG Jing-wen, WU Xi-fang, Malak HENCHIRI, Tehseen JAVED, ZHANG Jia-hua, BAI Yun 2023, 22(9): 2865-2881.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.036 摘要 ( )   PDF   准确估算区域尺度冬小麦产量对掌握粮食生产情况和保证国家粮食安全十分重要。但目前精确的水资源和区域灌溉信息难以获取，基于遥感模拟区域尺度冬小麦产量的年际和空间变化仍存在较大误差。为此，本研究以中国冬小麦主产区华北平原（NCP）为研究区，发展基于灌溉模式参数（IPPs，即灌溉频率和灌溉时期）近似估计冬小麦灌溉信息的新方法，并将其耦合到一个新发展的遥感过程模型（PRYM–Wheat），以更准确模拟NCP冬小麦产量。本研究使用NCP各县市参考年份（2010–2015）的统计产量确定IPPs的最优值，然后在站点和区域尺度验证耦合了最优IPPs的PRYM–Wheat模拟冬小麦的精度。结果显示，耦合了最优IPPs的PRYM–Wheat模拟参考年份冬小麦产量的相关系数R提升了0.15（37%），均方根误差RMSE减少了0.90 t/hm2（41%）；模拟验证年份（2001–2009和2016–2019）站点尺度、河北省县级尺度、河南省县级尺度和山东省市级尺度的R（RMSE）分别为0.80（0.62 t/hm2）、0.51（0.95 t/hm2）、0.72（1.18 t/hm2）和0.42（0.72 t/hm2）。总体来看，IPPs可以有效提升基于遥感模拟灌溉区区域尺度冬小麦产量的精度，耦合了IPPs的PRYM–Wheat模型可为估算区域冬小麦多年产量提供稳定可靠的方法，为确保区域粮食安全提供科学依据。

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基于土壤转换函数的中国土壤温度状况预测及划分 BAO Wan-kui, LEI Qiu-liang, JIANG Zhuo-dong, SUN Fu-jun, ZHANG Tian-peng, HU Ning, WANG Qiu-bing 2023, 22(9): 2882-2892.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.038 摘要 ( )   PDF   土壤温度状况对土壤分类和土地利用至关重要。按照中国土壤系统分类，土壤温度状况通常是依据土表下50 cm深度处的年均土壤温度（MAST50）来确定的。然而，由于缺乏多年实测数据且难以准确估算MAST50，中国土壤温度状况的预测和划分目前仍然是土壤学研究的关键问题。本研究通过探究MAST50空间分布与环境因素之间的关系，预测MAST50在全国范围内的空间分布，并生成中国土壤温度状况空间分布图。本研究基于全国386个国家气象站1971-2000年的MAST50，以及全国2048个国家气象站1971-2000年的年均气温（MAAT），利用集成线性回归克里格模型，建立了用以预测我国各个区域MAST50的分区土壤转换函数模型。研究结果表明，MAAT是影响MAST50最重要的环境因素。本研究进一步评估所建立模型的精度，基于验证数据集的分区模型平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）分别是0.66 oC和0.78 oC，而全国统一模型的MAE和RMSE分别为0.83 oC和0.96 oC。结果表明，本研究提出的分区土壤转换函数模型精度较高，可以明显提高MAST50预测的准确性。基于此，本研究进一步预测并划分了全国土壤温度状况空间分布。研究结果不仅进一步完善了中国土壤系统分类，还为促进分类成果广泛应用，以及土地可持续利用和管理提供了数据支撑。

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蛋氨酸处理对采后枣果实贮藏品质的影响 LIU Yao, LEI Xing-meng, GUO Yu-xiao, YAO Shi-xiang, ZENG Kai-fang 2023, 22(9): 2893-2904.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.06.004 摘要 ( )   PDF   在贮藏过程中，枣果实通常会发生生理性病害或侵染性病害，导致品质下降、变软或腐烂。因此，本研究旨在研究蛋氨酸浸泡处理对采后枣果实腐烂率和贮藏品质的影响。蛋氨酸处理显著降低了采后枣果实的腐烂率，有效延缓了果实硬度、可溶性固形物、抗坏血酸和木质素含量的降低。蛋氨酸处理有效维持了枣果实色泽和可滴定酸。蛋氨酸处理显著降低了枣果实中的丙氨酸和苯丙氨酸含量和增加了甘氨酸含量，但对总氨基酸含量无显著影响。此外，蛋氨酸处理组中枣果实的总酚、总黄酮含量和抗氧化能力均高于对照组。与对照组相比，蛋氨酸处理也显著提高了枣果实中游离态酚酸单体（没食子酸、香草酸和丁香酸）和黄酮类化合物单体（儿茶素、表儿茶素、芦丁）以及结合态酚酸单体（没食子酸和阿魏酸）的含量。结果表明，蛋氨酸处理在降低枣果实腐烂率和防止枣果实采后贮藏过程中品质降低具有良好的应用前景。

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多酚氧化酶和过氧化物酶催化不同儿茶素制备茶褐素及其理化性质和抑菌机理 CHEN Xiao-qiang, LIU Jia-yan, HUANG Xue-jun, WEI Yan-an, SHAO Rui-xiang, CHEN Ting-ting, XIE Jian-chun 2023, 22(9): 2905-2916.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.004 摘要 ( )   PDF   茶褐素（TBs）是普洱茶、青砖茶等黑茶的特征性功能与品质成分。茶褐素（TBs）是在黑茶的渥堆发酵加工过程中，茶多酚发生酶促和非酶促氧化聚合反应产生的一类多分子量分布、水溶性的褐色聚合物。一直以来，茶褐素的制备是以黑茶为原料进行提取纯化，但制得的茶褐素含有结合态的多糖、咖啡碱等异质成分，难以除去。分离纯化工艺繁琐，有机溶剂使用多，这使其一直难于产业化。本研究分别以表没食子儿茶素（EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、EGC/EGCG（质量比1:1）、EGCG/ECG（质量比1:1）、EGC/ECG（质量比1:1）、EGC/ECG（质量比1:1）和EGC/EGCG/ECG（质量比1:1:1）为底物，依次经多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）催化制得茶褐素，命名为TBs-dE-1、TBs-dE-2、TBs-dE-3、TBs-dE-4、TBs-dE-5、TBs-dE-6和TBs-dE-7。研究了TBs-dE（1-7）的理化特性和抑菌活性与机理。感官及色差测定表明7个茶褐素样品均显示不同程度的棕褐色色度。pH3.0-9.0的水溶液中的Zeta电位表明，TBs-dE（1-7）带负电荷，电势随pH增大而增大。紫外可见扫描光谱（UV-vis）显示，TBs-dE（1-7）在208 nm和274 nm处有特征吸收峰；傅里叶红外光谱（FT-IR）表明其为多酚类化合物。TBs-dE（1-7）对大肠杆菌DH 5α（E.coli DH 5α）均具有显著的抑制作用。其中TBs-dE-3的抑菌作用最强（其最小抑菌浓度MIC为1.25 mg/mL，最小杀菌浓度MBC为10 mg/mL），其次是TBs-dE-5、TBs-dE-6。选取这三种TBs-dE进一步探究其抑菌机理。结果表明，TBs-dE通过破坏大肠杆菌的胞外膜，使内容物泄漏，同时增加细胞内活性氧含量，致使因氧化应激引起细胞代谢异常起到抑菌作用。研究结果为茶褐素的产业化制备及产品开发提供理论依据。