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2023年, 第22卷, 第10期
刊出日期：2023-10-20 上一期   

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水稻垩白调控基因CHALK-H的鉴定及特性分析 PIAO Ri-hua, CHEN Mo-jun, MENG Fan-mei, QI Chun-yan, KOH Hee-jong, GAO Meng-meng, SONG An-qi, JIN Yong-mei, YAN Yong-feng 2023, 22(10): 2921-2933.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.020 摘要 ( )   PDF   垩白是水稻育种中最重要的农艺性状之一，直接影响稻米的品质。本研究利用化学诱变剂MNU处理韩国粳稻品种Hwacheong（HC），获得一个稳定遗传的垩白突变体chalk-h。与野生型HC相比，chalk-h突变体籽粒表现出垩白特性，叶片呈黄绿色，株高降低。扫描电镜(SEM)分析表明，chalk-h突变体淀粉粒大小不规则、排列松散、颗粒间间隙大、呈椭圆形或圆形。MutMap分析显示，chalk-h突变体的垩白表型由编码seryl-tRNA合成酶的单隐性基因LOC_Os11g39670控制，该基因被重新命名为CHALK-H。在chalk-h突变体中CHALK-H基因的第6外显子(第791核苷酸)发生点突变，其腺嘌呤(A)被胸腺嘧啶(T)取代，导致氨基酸密码子由谷氨酰胺(Glu)变为缬氨酸(Val)。chalk-h突变体从三叶期开始表现为黄绿色叶片、色素含量降低等热敏表型。与野生型HC相比，chalk-h突变体在不同灌浆期淀粉合成相关基因的转录表达下调，随着温度的升高，chalk-h突变体中光合相关基因的表达下调。将CHALK-H基因过量表达于chalk-h突变体，其垩白胚乳和黄绿叶片颜色恢复为野生型。研究结果表明，CHALK-H控制稻米垩白和叶片颜色。CHALK-H是已报道参与高温下叶绿体发育相关基因TSCD11的等位基因。我们认为，CHALK-H/TSCD11在水稻生长发育过程中不仅参与叶绿体发育，而且参与光合作用和淀粉合成，在水稻优质高产育种中具有广阔的应用前景。

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基于ND-FISH和SNP芯片技术实现对小麦遗传背景中华山新麦草染色体的快速鉴定 LI Jia-chuang, LI Jiao-jiao, ZHAO Li, ZHAO Ji-xin, WU Jun, CHEN Xin-hong, ZHANG Li-yu, DONG Pu-hui, WANG Li-ming, ZHAO De-hui, WANG Chun-ping, PANG Yu-hui 2023, 22(10): 2934-2948.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.001 摘要 ( )   PDF   华山新麦草(2n=2x=14, NsNs)因具有诸多优异的农艺性状被认为是对普通小麦品种改良而言具有重要价值的野生近缘种。然而，尽管多个小麦-华山新麦草衍生后代的创制为优异性状的转移提供了种质资源基础，但小麦背景中华山新麦草染色体鉴定方法的滞后限制了对这些衍生后代的研究。本研究开发了三条高效非变性荧光原位杂交（ND-FISH）探针，其中HS-TZ3和HS-TZ4能特异性地结合华山新麦草染色体端粒区域，HS-TZ5可以和染色体着丝粒区域结合。华山新麦草染色体的FISH核型图和模式图被分别构建，以便于区分衍生系中所导入华山新麦草染色体的同源群归属。具体而言，染色体1Ns和2Ns在短臂和长臂上有相反的荧光信号，3Ns、4Ns和7Ns有叠加的双色荧光信号，5Ns和6Ns仅在短臂有荧光信号，7Ns在长臂的中间区域也有荧光信号。此外，评估了在不同组合方式下利用低密度单核苷酸多态性(SNP)芯片鉴定外源导入系的效果。结果表明最佳的模式是统计分析每条染色体上SNP位点的纯合率，15K SNP芯片可以广泛应用于附加系、代换系和易位系的鉴定，而40K SNP芯片在小麦和外源染色体易位区段的鉴定中最准确。本研究提供了基于ND-FISH和SNP芯片识别小麦背景中华山新麦草染色体同源群归属的简便方法，对于小麦-华山新麦草衍生系的高效鉴别和Ns染色体的进一步利用具有重要意义。

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基于SNP发掘8672×科遗5214 DH群体中小麦粒重及其相关性状的QTL HUANG Feng, LI Xuan-shuang, DU Xiao-yu, LI Shun-cheng, LI Nan-nan, LÜ Yong-jun, ZOU Shao-kui, ZHANG Qian, WANG Li-na, NI Zhong-fu, HAN Yu-lin, XING Jie-wen 2023, 22(10): 2949-2960.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.03.004 摘要 ( )   PDF   千粒重(TGW)、穗粒数(GNS)和穗粒重(GWS)是小麦产量的重要组成部分。为了解析其遗传学基础，我们构建了一个由8762/Keyi5214衍生的198个系组成的DH群体，利用基因芯片对该DH群体进行基因型鉴定，并将产量相关性状千粒重、穗粒数和穗粒重表型整合并进行QTL定位。最后，我们共获得18,942个多态性SNP标记，并鉴定出41个与这些性状相关的关键QTL。我们在染色体2D和6A上鉴定出三个稳定的千粒重QTL (QTgw-2D.3, QTgw-2D.4, QTgw-6A.1)，其增效等位基因均来自亲本8762，解释了4.81%-18.67%的表型变异。在染色体3D、5B、5D和6A上鉴定出5个稳定的穗粒数QTL，其中QGns-5D.1来自亲本8762，其余4个来自亲本Keyi5214的QTL解释了5.89-7.08%的表型变异。此外，还发现了一个稳定的小麦穗粒重遗传位点QGws-4A.3，该位点来自亲本8762，可解释6.08-6.14%的表型变异。为了应用鉴定到的QTL，我们为四个重要的QTL (Tgw2D.3-2, Tgw2D.4-1, Tgw6A.1 和 Gns3D.1)开发了STARP标记。本研究结果可为后期小麦千粒重、穗粒数和单穗重相关基因的鉴定和克隆奠定基础。

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Dek219编码DICER-LIKE1蛋白影响玉米染色质可及性和籽粒发育 XIE Si-di, TIAN Ran, ZHANG Jun-jie, LIU Han-mei, LI Yang-ping, HU Yu-feng, YU Guo-wu, HUANG Yu-bi, LIU Ying-hong 2023, 22(10): 2961-2980.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.024 摘要 ( )   PDF   染色质可及性在基因转录调控中起着至关重要作用。然而，染色质可及性的调控机制，及其调控玉米关键基因表达和籽粒发育的机制尚不清楚。本研究中，我们分离了一个玉米籽粒突变体，将其命名为dek219，该突变体表现为粉质胚乳和胚停止发育。Dek219编码DICER-LIKE1 (DCL1)蛋白，是一种miRNA生物发生的必需酶。Dek219功能缺失导致大多数miRNAs和组蛋白基因的表达水平显著降低。进一步研究表明，热激转录因子Hsf17-Zm00001d016571模块可能是影响组蛋白基因表达的因素之一。转座酶可及染色质测序分析(ATAC-seq)表明，与野生型(WT)相比，dek219的染色质可及性发生了改变，这可能调控了籽粒发育中关键基因的表达。通过分析WT和dek219之间的差异表达基因(DEGs)和差异可及染色质区域(ACRs)，我们鉴定到119个受染色质可及性调控的候选基因，包括已报道的玉米籽粒发育关键基因。综上所述，这些结果表明Dek219影响染色质可及性和关键基因的表达，是玉米籽粒发育所必需的。

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一个控制油菜半矮杆性状的主效新位点BnaSD.C3的精细定位及候选基因分析 WANG Xiao-dong, CAI Ying, PANG Cheng-ke, ZHAO Xiao-zhen, SHI Rui, LIU Hong-fang, CHEN Feng, ZHANG Wei, FU San-xiong, HU Mao-long, HUA Wei, ZHENG Ming, ZHANG Jie-fu 2023, 22(10): 2981-2992.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.017 摘要 ( )   PDF   株高是影响甘蓝型油菜产量、收获指数和抗倒伏性的关键株型特征，然而，油菜株高的遗传调控机制仍不清楚。本研究利用EMS诱变获得了一个半矮杆突变体df34，遗传分析结果表明，df34的半矮杆性状由一对半显性基因控制。利用BSA-Seq方法将目的基因定位到C3染色体上，命名为BnaSD.C3。随后，利用图位克隆的方法，将BnaSD.C3精细定位到“Darmor-bzh”基因组的297.35 kb区间内。然而，在“Darmor-bzh”基因组上的这一区间内，没有潜在的调控株高性状的候选基因。结合基因组重测序、转录组测序、植物激素分析、结构变异分析和基因功能注释等信息，在“ZS11”参考基因组上，发现BnaC03G0466900ZS和BnaC03G0478900ZS为BnaSD.C3的重要候选基因。本研究为甘蓝型油菜矮化及株型育种提供了新的基因资源，为解析甘蓝型油菜株高的遗传调控机制提供了新的见解。

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利用基于遥感的过程模型模拟作物产量差：以华北平原冬小麦研究为例 YANG Xu, ZHANG Jia-hua, YANG Shan-shan, WANG Jing-wen, BAI Yun, ZHANG Sha 2023, 22(10): 2993-3005.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.003 摘要 ( )   PDF   理解作物产量差（YG）的空间分布对提高作物产量至关重要。目前的研究通常集中在站点尺度上，当扩展到域尺度上可能会导致相当大的不确定性。为了解决这一问题，本研究采用基于改进北方生态系统生产力模拟器（BEPS）的遥感驱动过程冬小麦作物产量模型（PRYM-Wheat），模拟了2015-2019年华北平原冬小麦的产量差。通过统计产量数据进行产量验证，表明PRYM-Wheat模型在模拟冬小麦实际产量（Ya）方面具有良好的性能。研究区Ya的分布差异较大，由东南向西北呈下降趋势。遥感估算结果表明，研究区域的平均YG为6400.6 kg ha-1。江苏省YG产量最大，为7307.4 kg ha-1。安徽YG最小，为5842.1 kg ha-1。通过分析YG对环境因素的响应，发现YG与降水之间没有明显的相关性，而YG与累积温度之间存在较弱的负相关关系；此外，YG与海拔升高呈正相关。总的来说，研究作物产量差（YG）可以为今后提高作物产量提供方向。

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控释尿素与普通尿素配施适量氮肥可降低小麦茎秆倒伏风险并 提高籽粒产量及其稳定性 ZHANG Guang-xin, ZHAO De-hao, FAN Heng-zhi, LIU Shi-ju, LIAO Yun-cheng, HAN Juan 2023, 22(10): 3006-3021.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.039 摘要 ( )   PDF   控释尿素与普通尿素(CRUNU)混合可作为一种高效氮肥类型，但其对小麦茎秆抗倒伏、产量及产量稳定性的影响尚不清楚。在2017-2021年4年的田间试验中，研究了氮肥类型(CRUNU和普通尿素(NU))和施氮量(低水平(L): 135 kg hm -1、中水平(M): 180 kg hm -1、高水平(H): 225 kg hm -1)对小麦群体抗倒伏性、基部节间强度、木质素含量及其合成酶活性、茎秆抗倒伏力、籽粒产量及其稳定性的影响。结果表明，两种氮肥类型在高施氮水平下小麦倒伏率均最高，其中CRUNU结合中等氮施用水平倒伏率最低。与NU相比，CRUNU在3种施氮水平下均提高了小麦群体的抗倒伏能力，这主要与小麦群体特性和第二基节间断裂强度改善有关。相关分析进一步表明，基部第二节间断裂强度与节间的物理特性、化学成分和微观结构有关。低、中和高施氮水平下，CRUNU分别使小麦籽粒产量提高4.47、14.62和3.12%。此外，在中和高施氮水平下，CRUNU的产量差异不显著，但同时中施氮水平下产量稳定性最高。综上所述，CRUNU与中氮施用量相结合可作为一种适宜小麦生产的农艺管理策略。

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硝酸盐响应转录因子MdNLP7通过调节生长素反应调控愈伤组织的形成 LI Tong, FENG Zi-quan, ZHANG Ting-ting, YOU Chun-xiang, ZHOU Chao, WANG Xiao-fei 2023, 22(10): 3022-3033.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.007 摘要 ( )   PDF   植物细胞具有全能性，在合适的培养条件下，已分化的植物细胞可以通过脱分化和再分化过程产生新的植物组织和器官。在这一过程中，生长素促进细胞生长与分裂，诱导愈伤组织的形成；细胞分裂素促进细胞的分裂并诱导不定芽的形成。硝酸盐不仅是植物生长发育必需的营养元素，还作为信号分子激活一系列基因的表达，进而影响植物生长发育。植物体内的硝酸盐信号通路还能够调控影响生长素的生物合成和运输，调控植物侧根的生长发育。MdNLP7是硝酸盐响应的主要调节因子，参与了植物体内硝酸盐的吸收和转运。在本研究中，将MdNLP7转录因子在拟南芥中异位表达，发现MdNLP7蛋白可以调控根外植体的再生；进一步的研究结果表明，MdNLP7介导了中柱鞘细胞分裂的起始。在愈伤组织形成的过程中，MdNLP7可以上调生长素合成和转运相关基因的表达，并通过影响生长素的分布来实现对根外植体形成的调控过程，进而调控硝酸盐介导的根外植体再生。

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柑橘黄化斑驳相关病毒侵染性克隆构建及致病性分析 WU Jia-xing, ZHANG Song, LIANG Xiao-fei, XING Fei, Sagheer ATTA, WANG Xue-feng, CAO Meng-ji 2023, 22(10): 3034-3041.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.014 摘要 ( )   PDF   柑橘黄化斑驳相关病毒（Citrus yellow mottle-associated virus，CiYMaV）属马铃薯X病毒属（Potexvirus）、印度柑橘病毒亚属（Mandarivirus），最早于2018年在巴基斯坦被发现，目前该病毒在巴基斯坦多地柑橘产区有发生。本研究首先借助植物双元表达载体pCass4-RZ构建了3个CiYMaV的全长cDNA克隆（pCiYMaV-FL-1、pCiYMaV-FL-18和pCiYMaV-FL-22），随后通过农杆菌真空浸润接种强德勒柚（Citrus grandis）验证其侵染活性。结果表明，在接种40-60天，3个克隆均引起严重的叶脉黄化、叶片斑驳和植株矮化的症状。直接组织点免疫（direct tissue blot immunoassay，DTBIA）和反转录聚合酶链式反应（reverse transcription polymerase chain reaction，RT-PCR）的检测结果表明3个克隆的侵染率为94.7-100%。尽管3个克隆引发的症状相似，pCiYMaV-FL-22在接种60天时，其在植株内的RNA和蛋白积累水平最高。因此，选择pCiYMaV-FL-22将其接种到7种柑橘和3种草本寄主上，结果表明pCiYMaV-FL-22能成功侵染7种柑橘寄主，并且在5个柑橘品种上引起明显症状。通过透射电镜，在接种pCiYMaV-FL-22的柑橘植株组织中观察到长线型、弯曲的病毒颗粒。综上所述，本研究构建了CiYMaV的全长感染性cDNA克隆，完成了该病毒的柯赫氏法则验证，为进一步研究该病毒侵染的分子机制和开发能应用于柑橘上的病毒载体奠定了基础。

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中国西南季节性干旱区不同生育期滴灌水肥亏缺调控提高猕猴桃果实品质 ZHA Yu-xuan, CHEN Fei, WANG Zhi-hui, JIANG Shou-zheng, CUI Ning-bo 2023, 22(10): 3042-3058.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.015 摘要 ( )   PDF   长期以来，西南地区季节性干旱频发，猕猴桃果园水肥管理无量化标准，严重影响猕猴桃产量和品质。因此，探究不同生育期滴灌水肥亏缺调控 (WFDRDI)对猕猴桃果实品质的影响规律，实现猕猴桃节水节肥和绿色高效生产。本研究以“金艳”猕猴桃为试材，分别在2017和2018年以充分灌溉施肥为对照 (CK)，在抽梢展叶期 (stage I)、开花坐果期 (stage II)、果实膨大期 (stage III)和果实成熟期 (stage IV)设置两个亏缺灌溉水平 (WD20%和WD40%)和三个亏缺施肥水平 (FD15%, FD30%和FD45%)。结果表明，果实生育Ⅱ期和III期滴灌水肥亏缺调控对猕猴桃果实物理品质产生了显著影响，其中在III-WD40%FD30%和III-WD20%FD45%处理下果实硬度分别显著增加13.62%和15.59% (P<0.05)；在Ⅱ-WD40%FD15%和III-WD40%FD15%处理下干物质量分别显著增加8.19%和6.47% (P<0.05)；在III-WD20%FD15%处理下果实单果重和单果体积分别显著增加9.33%和12.65% (P<0.05)；在Ⅱ-WD20%FD15%处理下果实含水量显著增加1.99% (P<0.05)。滴灌水肥亏缺调控对猕猴桃果实化学品质有明显影响。在Ⅲ-WD20%FD45%、Ⅳ-WD40%FD15%和Ⅳ-WD20%FD30%处理下猕猴桃果实Vc含量分别显著增加69.96%、36.96%和34.31% (P<0.05)；在Ⅲ-WD40%FD15%和Ⅳ-WD40%FD15%处理下果实TSS含量分别显著增加3.79%和17.05% (P<0.05)，同时果实可溶性糖含量也分别显著增加了28.61% 和 34.79% (P<0.05)；果糖、葡萄糖和蔗糖含量也呈明显上升趋势，并在III-WD40%FD15%和Ⅳ-WD40%FD15%处理下分别显著增加5.58%~19.63%、40.55%~60.36%和54.03%~54.92% (P<0.05)；果实糖酸比在Ⅳ-WD40%FD15%处理下显著增加64.65% (P<0.05)。猕猴桃果实品质受水肥亏缺程度和发生时间的综合影响，在生育Ⅱ期和III期进行水肥亏缺调控有利于提升果实物理品质，其水肥亏缺阈值为20%水分亏缺和15%肥料亏缺；生育III期和Ⅳ期是水肥耦合促进果实化学品质提升的关键时期，其水肥亏缺阈值为40%水分亏缺和15%肥料亏缺。因此，以猕猴桃精准节水减肥为目标，猕猴桃全生育期内滴灌水肥亏缺调控下Ⅰ-WD20%FD30%、Ⅱ-WD40%FD15%、Ⅲ-WD40%FD15%和Ⅳ-WD40%FD15%处理是改善猕猴桃果实品质的最佳模式。

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组蛋白H3K27me3甲基化调节分泌蛋白表达在快速进化区域可以通过抑制转座子转录 XIE Jia-hui, TANG Wei, LU Guo-dong, HONG Yong-he, ZHONG Zhen-hui, WANG Zong-hua, ZHENG Hua-kun 2023, 22(10): 3059-3068.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.01.011 摘要 ( )   PDF   效应因子表达的精准调控对病原菌从营养阶段到定殖于植物体内的转变至关重要。但是，我们对这些基因的动态调节机制的了解仍有限。本研究通过比较转录组学和染色质免疫沉淀测序方式对稻瘟病菌中甲基化转移酶PoKMT6进行功能分析，发现PoKmt6介导的H3K27me3主要富集在快速进化区，并且这种修饰导致部分分泌蛋白（SP）编码基因和转座子（TE）在菌丝体阶段被沉默。有趣的是，我们发现部分SP基因本身不受H3K27me3修饰，但其附近TE的H3K27me3修饰可以间接沉默这些基因的表达。综上所述，我们的结果表明，在快速进化区，PoKmt6介导的H3K27me3通过抑制附近TE的表达来调节部分SP基因表达。

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淮稻5号对拟禾本科根结线虫的抗性分析 FENG Hui, ZHOU Can-rong, ZHU Feng, LE Xiu-hu, JING De-dao, Paul DALY, ZHOU Dong-mei, WEI Li-hui 2023, 22(10): 3081-3089.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.11.008 摘要 ( )   PDF   拟禾本科根结线虫（Meloidogyne graminicola）是水稻上最具破坏性的植物寄生线虫之一，显著影响水稻产量。利用抗性品种是防治线虫病害最有效的管理措施。然而，然而目前拟禾本科根结线虫抗性水稻种质资源十分有限。本研究筛选获得了一个拟禾本科根结线虫抗性水稻品种淮稻5号，评估了其对拟禾本科根结线虫趋化吸引、早期侵染、根结形成的影响，并初步分析其抗性遗传特征。基于普朗克凝胶的吸引观察，发现与感病对照品种南粳9108相似，接种8h，二龄幼虫（J2）在淮稻5号根尖大量聚集；平板接种12 h，J2侵入根伸长区，但向根尖迁移受阻，根内线虫数量下降，表明淮稻5号不能阻碍J2早期侵入，但能抑制其取食位点的建立。同时，通过室内盆钵栽培和水培系统模拟旱地和灌溉条件，发现在两种水稻栽培条件下，淮稻5号的根结数量均低于对照感病品种，并且线虫的发育受到显著抑制。进一步将淮稻5号与南粳9108进行杂交，结果其杂交F1子代显著降低了根结线虫的繁殖水平，表明淮稻5号的对拟禾本科根结线虫的抗性可能由主效基因控制。综上，本研究鉴定了淮稻5号为高抗拟禾本科根结线虫新的水稻种质资源，有助于促进根结线虫抗性水稻品种的选育。

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基于CRISPR/Cas9技术的PxABCB1基因功能鉴定揭示了其在小菜蛾对Cry1Ac、阿维菌素和甲维盐抗性中的作用 OUYANG Chun-zheng, YE Fan, WU Qing-jun, WANG Shao-li, Neil CRICKMORE, ZHOU Xu-guo, GUO Zhao-jiang, ZHANG You-jun 2023, 22(10): 3090-3102.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.05.023 摘要 ( )   PDF   鉴定苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫蛋白的中肠功能性受体对于解析昆虫Bt抗性的分子机制至关重要。前期研究发现，PxABCB1基因的表达下调与小菜蛾(Plutella xylostella)对Bt Cry1Ac杀虫蛋白产生抗性密切相关。为了进一步验证PxABCB1是否为小菜蛾Bt Cry1Ac的潜在受体及其在Bt Cry1Ac毒性中的作用，我们利用CRISPR/Cas9技术构建了一个纯合突变种群(ABCB1KO)，该种群小菜蛾个体中PxABCB1基因的第3外显子区域有5个碱基的缺失。ABCB1KO种群小菜蛾个体对Bt Cry1Ac杀虫蛋白的抗性是敏感种群(DBM1Ac-S)的63倍。更有趣的是，ABCB1KO种群小菜蛾个体对阿维菌素和甲维盐的敏感性也显著增加，但未发现其对Bt Cry蛋白或另外多种杀虫剂的敏感性变化。而且，ABCB1KO种群不存在明显的适应度代价。综上所述，我们的研究表明，PxABCB1既可以保护昆虫免受阿维菌素类杀虫剂的伤害，又能促进Bt Cry1Ac杀虫蛋白对昆虫的毒害作用。这项研究有助于提供针对小菜蛾这种破坏性害虫的综合害虫管理方法。

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Cd穿过美国白蛾蛹降低了周氏啮小蜂的寄生适合度：一个影响生物防治效率的潜在风险 2023, 22(10): 3103-3114.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.032 摘要 ( )   PDF   重金属污染已经被认定为一种影响害虫生物防治效率的环境变量，但当前对重金属胁迫下寄生蜂的寄生适应度了解较少。在本研究中，Cd暴露穿过美国白蛾蛹对周氏啮小蜂的寄生适合度被调查，以及围绕寄主昆虫的先天免疫和子代蜂的氧化状态调查了Cd暴露影响美国白蛾-周氏啮小蜂互作的作用机制。结果发现，Cd可从美国白蛾蛹转移到周氏啮小蜂子代蜂，且二者的转移系数反映了一种生物放大效应。未处理组和Cd处理组之间的寄生成功率和出蜂率无显著差异。然而，寄生Cd积聚的蛹后，子代蜂的寄生适应度（例如，数量、个体大小和寿命）显著降低。Cd胁迫下，美国白蛾蛹的细胞免疫和体液免疫水平显著下降。与未处理组相比，Cd处理组子代蜂的H2O2含量显著增加。Cd胁迫显著抑制了子代蜂超氧化物歧化酶的活性，但显著提高了抗坏血酸和谷胱甘肽的含量。这些结果表明。Cd暴露降低了周氏啮小蜂对美国白蛾蛹的循环防控效率。Cd暴露引起的子代蜂氧化状态紊乱可能是导致周氏啮小蜂对Cd积聚美国白蛾蛹寄生适合度降低的主要原因之一。

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重点关注世界性斑潜蝇属的中国潜叶蝇（双翅目：潜蝇科）分子系统发育和鉴定研究 LIANG Yong-xuan, DU Su-jie, ZHONG Yu-jun, WANG Qi-jing, ZHOU Qiong, WAN Fang-hao, GUO Jian-yang, LIU Wan-xue 2023, 22(10): 3115-3134.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.030 摘要 ( )   PDF   潜叶蝇（双翅目：潜蝇科）是一类体型小、物种多样的昆虫，主要以幼虫潜食寄主植物组织形成危害。该科的多个物种被认为是全球范围的入侵害虫，造成严重的农业经济损失。在中国，蔬菜和花卉等重要经济作物已受到这类害虫的严重危害，尤其是斑潜蝇。潜叶蝇种间形态相似而难以区分。在中国，潜叶蝇类农业害虫的种类和发生与分布仍不明晰。为探明中国潜叶蝇类害虫的种类及其系统发育关系，本研究基于2016年到2019年间在全国开展的潜叶蝇系统调查和采样，利用形态学特征和DNA条形码技术对它们进行了识别和鉴定。共采集与鉴定有分别属于5个属的27种潜叶蝇，包括16种斑潜蝇。随后基于线粒体基因与核基因分子标记重建了它们的系统发育关系并估计分化时间，获得了高度一致且支持度较高的贝叶斯与最大似然系统发育树。发育树中斑潜蝇属分为了两个主要支系，推断它们在大约2740万年前（95%最大后验密度：2300-3152万年前）的渐新世发生分化。这两个支系之间的分布格局和寄主植物关联存在差异，其中，支系2中的物种分布于凉爽气候的高纬度地区，表明斑潜蝇属可能已经分化出一个适应凉爽气候环境的谱系。

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基于蛋白组和转录组分析肌卫星细胞到肌管转化中的关键基因 ZHENG Qi, HU Rong-cui, ZHU Cui-yun, JING Jing, LOU Meng-yu, ZHANG Si-huan, LI Shuang, CAO Hong-guo, ZHANG Xiao-rong, LING Ying-hui 2023, 22(10): 3135-3147.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.001 摘要 ( )   PDF   肌纤维是骨骼肌的主要组成部分，由肌管成熟形成。在早期发育过程中，骨骼肌卫星细胞（SSCs）增殖为成肌细胞，随后成肌细胞经历分化和融合形成肌管。然而，从SSCs到肌管转化过渡机制仍不清晰。因此，本研究采用了RNA-seq和DIA技术对山羊肌卫星细胞、成肌细胞（分化2天）和肌管（分化10天）进行了转录组和蛋白组测序。首先，对两个组学分别进行了差异分析，转录组中共鉴定到5785个差异基因，蛋白组中共鉴定到2946个差异蛋白。蛋白质组分析发现SLMAP和STOM可能与肌管的形成有关。沉默SLMAP后，成肌标记基因MyoD的明显上调（P<0.01）和肌管标记基因MyoG和Myosin7明显下调（P<0.01），但Desmin的表达水平没有变化；沉默STOM后，成肌标记基因MyoD的明显上调（P<0.01）和肌管标记基因MyoG、Myosin7和Desmin均明显下调（P<0.01）。在更严格的差异分析条件下（差异蛋白|log2(FC)|>1.2；差异基因|log2(FC)|>2)）整合两个组学数据发现，在肌卫星细胞和成肌细胞比较组中，18个因子呈正相关，37个因子呈负相关；在成肌细胞和肌管比较组中，31个因子呈正相关，10个因子呈负相关。这些因子的GO分析表明，从肌卫星细胞到成肌细胞转变时，分化和迁移相关的因子SVIL、ENSCHIG00000026624（AQP1）、SERPINE1上调，同时伴随着细胞凋亡。在成肌细胞到肌管转变时，与细胞粘附和信号转导有关的候选因子在肌管中高度表达，CCN2、TGFB1、MYL2和MYL4被确定为成肌细胞和肌管比较组的关键候选因子。综上，本研究从转录组和蛋白组中筛选到了可能影响肌卫星细胞到成肌细胞，再到肌管转变的关键因子，对肌肉早期发育或损伤后再生过程中肌管形成提供新的解析。

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CRISPR/Cas9介导的SLC15A4基因敲除与奶牛瘤胃上皮细胞免疫反应有关 JIANG Mao-cheng, HU Zi-xuan, WANG Ke-xin, YANG Tian-yu, LIN Miao, ZHAN Kang, ZHAO Guo-qi 2023, 22(10): 3148-3158.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.06.016 摘要 ( )   PDF   本研究的目的是确定SLC15A4在胞壁酰二肽（MDP）介导的奶牛瘤胃上皮细胞（BRECs）炎症反应中的作用。首先，检测了10 μg mL-1 MDP处理后BRECs中促炎因子mRNA表达量的变化。RT-qPCR结果显示，在MDP刺激下，促炎因子（IL-1β、IL-6和TNF-α）的mRNA表达量显著增加（P < 0.001）。此外，通过慢病毒包装、转染、筛选和细胞单克隆培养获得了SLC15A4-KO细胞系。为了进一步了解SLC15A4的潜在功能，我们利用转录组数据揭示了野生型BRECs和SLC15A4-KO之间的基因变化。鉴定出5个下调的促炎基因和13个下调的趋化因子基因与炎症反应有关。同时，下调的基因主要富集在NF-κB和MAPK信号通路中。RT-qPCR的结果也证实了这些变化。为了进一步确定WT和SLC15A4-KO BREC如何参与炎症反应的机制，我们研究了添加MDP后BRECs的炎症反应。与对照相比，添加10 μg mL-1 MDP处理WT BREC和SLC15A4-KO后，我们的研究结果表明，与野生型BRECs相比，SLC15A4-KO BRECs降低了炎症反应中（IL-6、TNF-α、CXCL2、CXCL3、CXCL9和CCL2）和蛋白质（p-p65和p-p44/42）的mRNA表达量（P < 0.05）。在本实验中，CRISPR-Cas9系统用于敲除奶牛瘤胃上皮细胞中的SLC15A4基因，其作用通过MDP诱导的BRECs炎症反应得到证实。这项工作将为研究MDP的促炎机制及其在奶牛亚急性瘤胃酸中毒防治工作中的应用提供理论依据。

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基于GWAS的德州驴群体胸腰椎数候选基因的挖掘 2023, 22(10): 3159-3169.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.038 摘要 ( )   PDF   家畜脊椎数特别是胸腰椎数存在遗传变异，这些变异与家畜体长和产肉量有关。德州驴是我国著名的地方驴种之一，它的特点是体型大，适应性好，抗粗饲。德州驴群体中胸腰椎数也存在变异。【目的】本研究利用低深度重测序填充数据通过全基因组关联分析挖掘调控德州驴胸腰椎数性状相关的分子标记和候选基因，为未来多胸腰椎数驴的新品种培育奠定理论基础。【方法】对347头德州驴群体进行低深度的全基因组重测序，选用STITCH + Beagle的方法进行基因型的填充，对获得的SNPs进行质控后利用GEMMA软件的线性混合模型和GMMAT软件的logistic混合模型对胸腰椎数性状进行关联分析。SNPs数据进行了连锁不平衡过滤（=0.2）最终获得约35万个有效SNPs，用Bonferroni进行多重检验校正，设置了5%全基因组水平显著关联阈值线P ≤ 1.41×10-7（= 0.05/353,672）以及潜在显著关联的水平P ≤ 2.83×10-6（= 1/353,672）。最终对显著关联的SNPs进行候选基因的鉴定和单倍型分析。【结果】347头德州驴群体平均测序深度为4×，基因型填充后最终获得6,220,779 SNPs，利用18头高深度的德州驴群体对填充准确性进行评估，结果显示平均基因型相关系数是0.98。综合两个关联分析的模型，对于胸椎数性状，我们鉴定出38个全基因组水平显著关联的SNPs和64个潜在显著关联的SNPs，涉及7个基因（NLGN1、DCC、SLC26A7、TOX、WNT7A、LOC123286078和LOC123280142）。对于腰椎数性状，我们鉴定了9个全基因组水平显著关联的SNPs和38个潜在显著关联的SNPs，涉及8个基因（GABBR2、FBXO4、LOC123277146、LOC123277359、BMP7、B3GAT1、EML2和LRP5）。其中多个显著关联SNPs存在紧密的连锁不平衡关系。【结论】本研究利用测序填充数据进行全基因组关联分析，鉴定了多个与胸腰椎数性状显著关联的SNPs和候选基因，其中WNT7A、BMP7和LRP5已知的功能是通过Wnt信号通路和TGF-β信号通路在胚胎体节发育和骨形成过程中发挥作用，可能是驴差异胸腰椎数性状的关键候选基因。

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长江中下游平原大气排放、沉降与土壤镉累积的量化关系 TANG Li-li, FU Bo-min, WU Yang, CAI Fu-chen, MA Yi-bing 2023, 22(10): 3170-3181.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.05.016 摘要 ( )   PDF   镉（Cd）不仅是环境中毒性最大的重金属之一，而且在土壤中具有较低的环境容量，控制镉进入土壤刻不容缓。土壤中镉的来源众多，其中大气沉降已被证明是中国大规模土壤镉污染的主要来源。因此，确定镉的人为排放、大气沉降和土壤中镉累积之间的定量关系，对于缓解镉的非点源污染具有非常重要的意义。因此，本研究以中国长江中下游平原为例，基于2000-2020年发表文献中的大气排放-沉降-土壤累积数据集，研究了大气排放、大气沉降和土壤Cd累积之间的关系。结果表明，近十年来，土壤Cd仍在累积，平均累积率从9.45下降到8.86 μg kg-1 yr-1，依然远超全国平均水平（4.0 μg kg-1 yr-1）。大气沉降通量对土壤Cd增量的贡献在22-29%之间，大气沉降通量从0.54下降到0.48 mg m-2 yr-1，但仍高于全国平均水平。在一个省级行政区域内，大气沉降和排放高度相关，接近1.0的比例，而多种因素增加了其不确定性。由于控制技术和环境政策的影响，大气重金属排放因子可能处于动态变化状态。作为镉排放的主要来源，2000-2010年至2010-2020年期间，有色金属生产每吨烟尘排放量下降了64.7%。尽管各种环境政策已经出台，但镉的大气排放仍然不容乐观。这项工作为合理控制镉的大气排放和土壤污染提供了科学依据。

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优化水分管理措施提升北方马铃薯产量和水分利用效率 LI Yang, WANG Jing, FANG Quan-xiao, HU Qi, HUANG Ming-xia, CHEN Ren-wei, ZHANG Jun, HUANG Bin-xiang, PAN Zhi-hua, PAN Xue-biao 2023, 22(10): 3182-3192.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.027 摘要 ( )   PDF   马铃薯是中国北方主要的粮食作物之一。然而，降水量少且年际波动大严重威胁着北方雨养马铃薯的高产和稳产。在水分限制条件下，优化水分管理措施可有效提升马铃薯的产量和水分利用效率，从而能保证粮食安全。但当前较少研究定量了不同水分管理措施对中国北方马铃薯产量和水分利用效率的贡献。本文基于多源大田试验数据和作物模型，使用Meta分析方法定量了中国北方大兴安岭区、燕山丘陵区、阴山北麓区和黄土高原区马铃薯的潜在、灌溉和雨养产量及其水分利用效率。结果表明，APSIM-Potato模型模拟的马铃薯潜在干重产量在燕山丘陵最高（12.4 t ha-1），其次为阴山北麓（11.4 t ha-1）、大兴安岭（11.2 t ha-1）、和黄土高原（10.7 t ha-1）。大兴安岭、燕山丘陵、阴山北麓和黄土高原实测的雨养马铃薯干重产量分别占各区潜在产量的61、30、28和24%。潜在条件下燕山丘陵马铃薯的水分利用效率最高，其次为大兴安岭、阴山北麓和黄土高原，对应的水分利用效率分别为2.2、2.1、1.9和1.9 kg m-3。在北方马铃薯种植区，沟垄种植的马铃薯产量和水分利用效率可较平作提升8-49%和2-36%，而沟垄种植搭配覆膜的马铃薯产量和水分利用效率可较平作提升35-89%和7-57%。在水资源有限的马铃薯种植区，通过沟垄种植、覆膜和补灌相结合的水分管理方式能协同提高马铃薯的产量和水分利用效率。

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规模化经营对种植业碳排放的影响：来自中国的证据 LI Ya-ling, YI Fu-jin, YUAN Chong-jun 2023, 22(10): 3209-3219.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.006 摘要 ( )   PDF   减少农业碳排放对于中国实现2030年前碳达峰的目标具有重要意义。然而，农业向规模化经营转型将会给碳减排带来不确定性。本研究基于生命周期评价法核算我国种植业的碳排放量，并使用固定效应模型估计经营规模对种植业碳排放的影响，进一步通过情景分析预测经营规模变化驱动下的种植业碳排放未来变化。研究结果显示，随着经营规模的增加，中国种植业总碳排放量呈“倒U形”变化趋势，且主要归因于化肥投入带来的碳排放变化。预测结果表明，如果经营规模继续遵循历史趋势变化，农业规模化经营转型将使中国种植业碳达峰年份推迟到2048年。但从长远来看，规模化经营转型仍然有助于减少种植业碳排放。因此，在规模化经营转型初期，应加强化肥施用减量的环境规制政策力度以减少种植业碳排放，这一发现对于其他经营规模较小的发展中国家也同样具有借鉴意义。

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弱势农户更容易被互联网影响吗？互联网利用对农户IPM技术采纳影响的异质性分析 LI Kai, JIN Yu, ZHOU Jie-hong 2023, 22(10): 3220-3233.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.005 摘要 ( )   PDF   互联网被认为能够给弱势农户的绿色生产转型带来更多技术红利，但这却与偏向性技术进步理论相悖。从理性忽略的视角，基于山东省1015份农户调查数据，利用内生转换probit模型分析了互联网对农户病虫害综合治理（IPM）技术采纳的影响及其原因。研究表明：（1）互联网虽有效促进了农户IPM采纳，但并未真正给弱势农户带来更多影响，较大的选择偏差导致弱势农户的技术红利被高估；（2）技术信息获取渠道差异导致农户对互联网信息的理性忽略程度存在差别，这是互联网影响异质性的重要原因；（3）对强关系网络信息渠道的过度依赖使弱势农户容易陷入信息茧房，对互联网信息产生理性忽略，因而难以被互联网信息所影响。要更好地发挥互联网对弱势农户IPM采纳甚至绿色生产转型的促进作用，不仅需要推动互联网农业技术信息服务的适老化，还应激励善于利用互联网的农户积极分享外部信息，引导弱势农户走出信息茧房。

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中国糖尿病风险与精米消费的关系：作物视角的现有知识和新研究方向 HUANG Min 2023, 22(10): 3234-3236.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.06.036 摘要 ( )   PDF   中国是世界上糖尿病患者最多的国家，促进健康饮食对控制中国糖尿病的流行至关重要。大米（主要是精米）是中国近60%人口的主食。虽然精米的膳食纤维、微量营养素和多酚含量较低，而碳水化合物（淀粉）和无机砷（iAs）含量较高，但没有一致的证据表明中国糖尿病风险与精米摄入量有关。不过，中国低直链淀粉含量水稻品种的开发应用及气候变暖会导致米饭的血糖指数上升和稻米中iAs含量增加，进而可能促使与精米消费相关的糖尿病风险增加，这一点值得进一步研究。