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2023年, 第22卷, 第11期
刊出日期：2023-11-20 上一期    下一期

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高质量毛花猕猴桃基因组为抗坏血酸调控机制研究提供新见解 LIAO Guang-lian, HUANG Chun-hui, JIA Dong-feng, ZHONG Min, TAO Jun-jie, QU Xue-yan, XU Xiao-biao 2023, 22(11): 3244-3255.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.018 摘要 ( )   PDF   毛花猕猴桃是猕猴桃属中果实抗坏血酸(AsA)含量较高的种之一，但其果实富含抗坏血酸的分子机制尚未被解析。为了深入探明毛花猕猴桃果实富含AsA的分子机制，本研究通过结合基因组学、代谢组学和转录组学构建了AsA代谢相关的调控网络，从而为后续研究奠定基础。在本研究中，我们组装了一个仅含有5个缺口的高质量毛花猕猴桃参考基因组。该基因组由29条染色体组成，大小为615.95 Mb, contig N50为20.35 Mb，其中24条染色体直接来自端粒到端粒。基因组组装评价指标LAI值和QV值分别为21.34%和39.90%，表明组装的基因组已经达到了金标准参考基因组水平。随后，通过代谢组和转录组分析，分别发现61个代谢物和2,092个基因在果实生长发育过程中存在差异积累/表达。在所有的AsA代谢途径中，AsA降解和循环再生途径在整个果实生长发育过程中显著性高表达，表明该途径在AsA调控中起着重要作用。此外，AsA含量与抗坏血酸过氧化物酶基因高度相关。本研究组装的高质量毛花猕猴桃基因组将为毛花猕猴桃遗传育种研究提供坚实的基础，构建的调控网络将为今后毛花猕猴桃的基因功能研究提供公共数据平台。

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PcHY5甲基化调控‘红巴梨’和‘巴梨’的花青苷生物合成和转运 WEI Wei-lin, JIANG Fu-dong, LIU Hai-nan, SUN Man-yi, LI Qing-yu, CHANG Wen-jing, LI Yuan-jun, LI Jia-ming, WU Jun 2023, 22(11): 3256-3268.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.017 摘要 ( )   PDF   梨果皮的红色主要是由花青苷合成积累导致，以‘巴梨’（‘Bartlett’, BL）和‘红巴梨’（‘Max Red Bartlett’, MRB）为代表的芽变品种是研究梨果皮花青苷合成积累分子机制的理想材料。虽然早前的研究已通过遗传图谱定位了‘红巴梨’果皮色泽的数量性状基因座（QTL），但是决定色泽突变的关键基因及调控机制尚不明确。因此，本研究以‘巴梨’和‘红巴梨’为研究试材，通过对其果皮组织的转录组和DNA甲基化差异比较分析，发现‘红巴梨’的PcHY5 DNA甲基化水平低于‘巴梨’，且PcHY5基因的表达量高于‘巴梨’，由此推测PcHY5 DNA甲基化水平可能与‘巴梨’和‘红巴梨’果皮颜色差异有关，并利用双荧光素酶试验证实了PcHY5不仅能激活花青苷合成相关转录因子PcMYB10和PcMYB114，也能激活花青苷合成基因PcUFGT和转运基因PcGST，说明PcHY5不仅能调控花青苷的合成，还调控了花青苷的转运。进一步，对‘巴梨’和‘红巴梨’PcHY5的关键差异甲基化位点进行了分析，发现‘红巴梨’PcHY5内含子区域的低甲基化水平与果皮红色形成显著相关，而‘巴梨’同一位点的高甲基化水平与果皮绿色显著相关。因此，基于‘巴梨’和‘红巴梨’PcHY5基因差异表达和差异甲基化，结合基因的调控功能验证，推测‘红巴梨’PcHY5 通过DNA低甲基化水平促进其自身基因表达，并调控花青苷合成和转运相关基因的表达，从而促进果皮着色。

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定位葡萄无核性状的KASP标记开发 2023, 22(11): 3269-3283.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.10.014 摘要 ( )   PDF   分子标记辅助选择(MAS)可以显著提高无核葡萄的育种效率，加快育种进程。本研究基于VviAGL11基因的单碱基突变位点（Chr.18:26889437（A/C））开发了KASP_VviAGL11和VviAGL11_410标记，并以SSR标记p3_VvAGL11、5U_VviAGL11标记作对比，分别在101份葡萄品种和81份葡萄F1杂交株系进行检测。结果认为KASP_VviAGL11和VviAGL11_410均检测出A等位基因时与葡萄无核性状紧密关联，且准确率为100%，而p3_VvAGL11、5U_VviAGL11由于容易产生假阳性导致准确率偏低。然后通过评估不同标记使用的技术优缺点，明确了KASP_VviAGL11标记具有更加简单、经济、高效、精确的优势。最终，本研究优化了以KASP_VviAGL11标记为核心的无核葡萄分子标记辅助选择育种过程，为加快无核葡萄新品种培育进程提供关键技术支持。

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大白菜抗根肿病的全长转录组和可变剪切的综合分析 SU He-nan, YUAN Yu-xiang, YANG Shuang-juan, WEI Xiao-chun, ZHAO Yan-yan, WANG Zhi-yong, QIN Liu-yue, YANG Zhi-yuan, NIU Liu-jing, LI Lin, ZHANG Xiao-wei 2023, 22(11): 3284-3295.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.09.014 摘要 ( )   PDF   十字花科芸薹属根肿病是由芸薹根肿菌（Plasmodiophora brassicae）侵染引起的世界范围内普遍发生的一种重要土传病害，在全世界多个国家均有分布。以往对大白菜抗根肿病基因的研究主要采用转录组测序技术，不能提供准确的转录本组装和结构信息。本研究采用PacBio RS II SMRT测序技术，获得了大白菜抗根肿病DH40R接菌0、2、5、8、13和22天混合根的全长转录组。总的来说，从SMRT测序数据中发现了39,376个高质量转录本和26,270个开放阅读框。此外，还鉴定出426个注释的长链非编码RNA、56个转录因子家族、1883个具有poly(A)位点的基因和1691个可变剪切事件。另外，其中有1202个基因在DH40R中至少有一个AS事件。与以往的RNA-seq数据比较显示，6个差异表达的AS基因（1个抗病，5个防御反应）可能参与了根肿病抗性防御。

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蓝光通过调节橙色大白菜內叶中的类胡萝卜素代谢物诱导叶片颜色变化 ZHANG Rui-xing, ZHANG Ni-nan, WANG Ya-xiu, Khan ABID, MA Shuai, BAI Xue, ZENG Qi, PAN Qi-ming, LI Bao-hua, ZHANG Lu-gang 2023, 22(11): 3296-3311.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.029 摘要 ( )   PDF   类胡萝卜素参与植物叶色的形成以及光系统的光保护。在这项研究中，我们发现蓝光会显着上调橙色大白菜内叶中的总类胡萝卜素。此外，转录组学分析显示，蓝光处理诱导类胡萝卜素代谢途径上游的光合作用（BrHY5-2、BrCOP1、BrDET1）和MEP（甲基赤藓糖醇 4-磷酸）（BrGGPS、BrDXS、BrHDR）途径中的基因上调。类胡萝卜素代谢组学分析显示，蓝光处理后几种橙色和红色类胡萝卜素（番茄红素、玉米黄质、β-胡萝卜素、叶黄素和β-隐黄质）的积累有助于叶片橙色的加深，表明短期蓝光治疗可用于促进“有益营养”的积累。光信号基因 BrHY5-2 参与了橙色大白菜中类胡萝卜素生物合成的蓝光诱导转录调控。BrHY5-2在拟南芥中的过表达显著增加了总类胡萝卜素含量和对蓝光的敏感性。上述发现揭示了蓝光诱导橙色大白菜品系中类胡萝卜素合成和积累的新见解，并提供了提高蔬菜营养价值的新方法。

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ACS11一个新突变类型导致黄瓜只开雄花 WANG Jie, LI Shuai, CHEN Chen, ZHANG Qi-qi, ZHANG Hui-min, CUI Qing-zhi, CAI Guang-hua, ZHANG Xiao-peng, CHAI Sen, WAN Li, YANG Xue-yong, ZHANG Zhong-hua, HUANG San-wen, CHEN Hui-ming, SUN Jin-jing 2023, 22(11): 3312-3320.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.03.003 摘要 ( )   PDF   植物的单性花可以有效促进异交，研究单性花的形成和调控机制对于理解植物性别决定过程有重要意义，也为研究者和农业生产者利用杂种优势提供便利。在黄瓜杂交制种过程中，将只开雌花的株系种植于只开雄花的株系周围，可以显著降低制种成本。筛选更多不同基因背景的只开雄花的材料，将增加可用于育种的种质资源。我们基于前期构建的EMS诱变自交系材料“406”的突变体库，发现了一个新的只开雄花的突变体。遗传分析、全基因组重测序和分子标记辅助验证表明，ACS11基因上发生的异义突变第301位丝氨酸（Ser）变为苯丙氨酸（Phe）导致全雄株的产生。体外酶活性测定表明，此突变导致酶活性完全丧失。本研究为黄瓜雄性亲本选育提供了新的种质资源，并为 ACS 酶的催化机理提供了新的认识。

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美洲南瓜雌花早花期QTL分析-园艺作物种质资源和分子育种 QU Shu-ping, YANG Dan, YU Hai-yang, CHEN Fang-yuan, WANG Ke-xin, DING Wen-qi, XU Wen-long, WANG Yun-li 2023, 22(11): 3321-3330.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.09.009 摘要 ( )   PDF   早花能促进美洲南瓜早熟和高产，并能拮抗生物和非生物胁迫，是美洲南瓜重要的农艺性状。在本研究中，美洲南瓜自交系‘19’的第一雌花开花天数明显少于自交系‘113’，表现为稳定的早花性状。遗传分析表明，第一雌花开花天数是一个可遗传的数量性状，受多基因控制。采用QTL测序结合连锁分析的方法，在第4、11和20号染色体上鉴定出3个用于第一雌花开花天数的QTL。为了验证这一结果，利用不同环境条件下生长的F2群体，开发InDel标记对第一雌花开花天数进行QTL定位分析。利用R/qtl软件的复合区间作图方法，在所有环境条件下均鉴定出1个主位点，位于20号染色体117 kb的候选区域。通过基因注释、基因序列比对和qRT-PCR分析，发现编码环指蛋白的Cp4.1LG20g08050基因可能是一个对美洲南瓜早花起相反调控作用的候选基因。总之，本研究结果为更好地认识美洲南瓜早花性状，为美洲南瓜的早花育种策略奠定了基础。

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基于SLAF标记甜瓜果实相关性状和果肉硬度主要候选QTL位点ff2.1的定位 2023, 22(11): 3331-3345.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.014 摘要 ( )   PDF   甜瓜果肉硬度（Flesh firmness, FF）是农业生产者和消费者关注的一个复杂且重要的性状，但目前针对甜瓜果肉硬度性状的遗传机制尚不清楚。本研究以软果肉甜瓜“P5”和硬果肉甜瓜“P10”配置杂交组合，构建F2分离群体，通过QTL-SLAF测序和分子标记连锁分析，共鉴定112,844个SLAF位点，使用5,919个SNP标记构建了总遗传距离为1356.49 cM的连锁图谱。结合两年田间表型分析显示，控制果实长度（Fruit Length, FL）和宽度（Fruit Diameter, FD）的QTLs位点位于同一区间，控制单果重（Single-Fruit Weight, SFW）性状的QTL位于两条不同的染色体上。对于果肉硬度检测到一个主要QTL位点ff2.1，位于甜瓜2号染色体0.17 Mb的候选区域。利用429个F2单株，将ff2.1候选区间缩小到28.3 kb区域，包含3个候选基因。本研究不仅鉴定了一个控制甜瓜果肉硬度的QTLs位点，同时也为甜瓜基因功能基因的研究提供了理论基础。

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中国七个茶树主栽品种的差异代谢物及转录调控研究 GAO Ting, HOU Bing-hao, SHAO Shu-xian, XU Meng-ting, ZHENG Yu-cheng, JIN Shan, WANG Peng-jie, YE Nai-xing 2023, 22(11): 3346-3363.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.009 摘要 ( )   PDF   由于不同茶树品种遗传背景的多样性，导致茶类适制性存在差异，这也在一定程度上影响了其制成的茶叶品质特征。本研究通过代谢组学和转录组学技术对中国7个茶树主栽品种的一芽二叶进行分析，并基于WGCNA方法挖掘调控不同茶树品种特征代谢物的关键转录因子 (TF)。基于代谢组学的实验结果表明，铁观音和福建水仙的儿茶素类化合物含量较高；金萱的酚酸类、黄酮类、萜类和鞣质等次级代谢物含量高于其他6个品种；福鼎大白茶的氨基酸、亚麻酸和糖类物质含量较高。基于转录组学的实验结果表明，HCT（CsTGY12G0001876，CsTGY06G0003042）的上调可能导致了铁观音芽叶的绿原酸含量的积累；福建水仙芽叶的高L-抗坏血酸与GalLDH（CsTGY13G0000389）、MIOX（CsTGY14G0001769，CsTGY14G0001770）的高表达密切相关，并受到WRKY（CsTGY11G0001197）基因的调控；福鼎大白茶、龙井43、舒茶早和白毫早的游离脂肪酸含量较高，其中，MYB（CsTGY14G0002344）可能是调控棕榈油酸含量积累的关键基因。此外，我们的研究发现，铁观音中丰富的花青素类物质导致其芽叶呈现绿带紫红色，而MPEC（CsTGY10G0001989）基因的下调也在一定程度上影响其芽叶中叶绿素的生物合成。本研究结果为茶树品种的选育及其适制性研究提供一定理论参考。

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全基因组关联研究揭示茶树氨基酸含量变异的遗传基础 GUO Ya-fei, LI Dai-li, QIU Hai-ji, ZHANG Xiao-liang, LIU Lin, ZHAO Jing-jing, JIANG De-yuan 2023, 22(11): 3364-3379.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.10.002 摘要 ( )   PDF   茶是世界上最受欢迎的非酒精饮料之一。游离氨基酸，尤其是茶氨酸，是茶汤鲜味的主要组成。然而，关于茶树氨基酸含量变异的遗传基础仍不清晰。因此，基于靶向代谢组学的方法，本研究连续两年检测了174份茶树种质嫩叶的游离氨基酸含量，并通过转录组分析获得了这些种质的基因型。基于代谢表型和基因型，通过全基因组关联研究研究影响茶树鲜叶游离氨基酸含量变异的位点。本研究鉴定到69个-log10 (P-value) 大于 5的位点。功能注释的结果分析显示，支链氨基酸转移酶、谷氨酰胺合成酶、硝酸盐转运蛋白和谷氨酸脱羧酶均可能在氨基酸代谢的过程中发挥重要作用。因此，本研究从中选择了两个显著的位点：谷氨酰胺合成酶（Glu1，P=3.71×10-4；Arg1，P=4.61×10-5）和支链氨基酸转移酶（Val1，P=4.67×10-5；I_Leu1，P=3.56×10-6）。对CsGS和CsBCAT进行基因型分析，选择CsGS的两个等位基因（CsGS-L、CsGS-H）和CsBCAT的两个等位基因（CsBCAT-L、CsBCAT-H）进行功能验证。CsGS-L和CsGS-H过表达提高了转基因植株中的谷氨酸和精氨酸含量；CsBCAT-L和CsBCAT-H过表达促进了缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的积累。体外酶活性分析发现SNP1054对CsGS催化谷氨酸生成谷氨酰胺的酶活性具有重要影响。此外，CsGS-L和CsGS-H差异调控谷氨酰胺的积累，CsBCAT-L和CsBCAT-H差异调控支链氨基酸的积累。综上所述，本研究的结果将为茶树氨基酸含量变异的遗传基础解析提供新的认识，并为鉴定优质基因以提高茶树氨基酸含量提供理论依据。

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通过全基因组关联定位揭示四川小麦重要农艺性状的遗传位点和候选基因 ZHANG Zhi-peng, LI Zhen, HE Fang, LÜ Ji-juan, XIE Bin, YI Xiao-yu, LI Jia-min, LI Jing, SONG Jing-han, PU Zhi-en, MA Jian, PENG Yuan-ying, CHEN Guo-yue, WEI Yu-ming, ZHENG You-liang, LI Wei 2023, 22(11): 3380-3393.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.030 摘要 ( )   PDF   提高小麦产量是全球小麦育种者的长期目标。发掘优良遗传资源，解析小麦重要农艺性状的遗传基础，是小麦高产育种的必经之路。本研究评价了两年七个环境中由156个育成品种和77个地方品种组成的四川小麦自然群体的9个重要农艺性状表现。农艺性状调查结果表明，地方品种分蘖较多，穗粒数（KNS）较高，育成品种千粒重（TKW）和穗粒重（KWS）较高。9个农艺性状的广义遗传力（H 2）在0.74到0.95之间。利用来自小麦55K SNP芯片的43198个单核苷酸多态性（SNP）标记进行群体结构分析可以将自然群体分为三组。基于混合线性模型Q+K方法的全基因组关联分析（GWAS）共鉴定出67个数量性状位点（QTL）。本研究主要对三个重要性状的QTL进行了分析，即分别检测到的可育分蘖数（FTN）位点QFTN.sicau-7BL.1的四种单倍型、KNS位点QKNS.sicau-1AL.2的三种单倍型和TKW位点QTKW.sicau-3BS.1的四种单倍型。从2002—2013年区域试验的42个品种的产量表现来看，FTN-Hap2、KNS-Hap1和TKW-Hap2分别是每个QTL中的优良单倍型。具有三个优良单倍型的品种相比具有两个或一个优良单倍型的品种产量更高。此外，基于每穗粒数的QTL位点 QKNS.sicau-1AL.2开发了连锁的KASP-AX-108866053标记能在2018年至2021年区域试验中鉴定63个品种的三种单倍型（或等位基因）。这些遗传位点和连锁标记可用于标记辅助选择或基于图谱的基因克隆，用于小麦产量的遗传改良。

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玉米冠根性状的遗传解析及其与地上部农艺性状的遗传关系 SHA Xiao-qian, GUAN Hong-hui, ZHOU Yu-qian, SU Er-hu, GUO Jian, LI Yong-xiang, ZHANG Deng-feng, LIU Xu-yang, HE Guan-hua, LI Yu, WANG Tian-yu, ZOU Hua-wen, LI Chun-hui 2023, 22(11): 3394-3407.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.022 摘要 ( )   PDF   冠根系统是玉米营养期和生殖期最重要的根系组成部分。然而，玉米冠根性状的遗传基础及其与地上部农艺性状的关系尚不清楚。本研究以531个玉米优良自交系为研究对象，在不同的田间环境下，对其冠根相关性状和地上部农艺性状进行表型分析。结果表明，根系性状与开花时间、株型结构、籽粒产量等地上部农艺性状呈显著正相关。通过全基因组关联分析（GWAS）结合重测序，共鉴定出115关联位点和22个高置信候选基因。其中冠根与花期和植株构型有46个QTL共定位，因此大约三分之一的冠根性状遗传变异可能要归因于开花时间和植株结构。此外，115个冠根位点中有103个（89.6%）位于已知的驯化和改良选择范围内，这表明冠根在玉米驯化和改良过程中可能经历了间接选择。此外，Zm00001d036901是一个高置信候选基因，其表达可能与玉米冠根的表型变异有关，Zm00001d036901在玉米驯化改良过程中是受选择的。本研究促进了我们对根系结构遗传基础的理解，并为改进玉米根系结构提供了基因组学资源。

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基于SSR标记的甘薯遗传多样性和群体结构分析 LIU Cheng, ZHAO Ning, JIANG Zhi-cheng, ZHANG Huan, ZHAI Hong, HE Shao-zhen, GAO Shao-pei, LIU Qing-chang 2023, 22(11): 3408-3415.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.004 摘要 ( )   PDF   甘薯是世界上重要的粮食作物。大规模评价甘薯种质资源的遗传多样性，对明确甘薯种质资源间的遗传关系、有效利用这些种质资源对甘薯进行遗传改良是非常重要的。本研究使用30对多态性好的SSR引物，分析了617份甘薯种质资源的遗传多样性。这些甘薯种质资源包括中国的376个地方品种和162个育成品种以及来自其他11个国家的79个引进品种。根据群体结构分析，将这些甘薯种质资源分为3个群，即：群体1、群体2、群体3，它们分别含有228份、136份和253份种质资源。通过聚类分析和主成分分析（PCoA）也获得了一致的结果。在这3个群中，群体2显示出最高的遗传多样性水平，该群主要分布在低纬度地区。中国南方的甘薯种质资源具有最高的遗传多样性水平，这一结果支持甘薯最早由福建和广东传入中国的假说。分子方差分析（AMOVA）结果显示，不同群间存在显著的遗传分化，但是不同来源地和不同种质类型之间的遗传分化水平较低。这些结果为在甘薯育种中更好地利用这些种质资源提供了有价值的信息。

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干旱灌区免耕秸秆覆盖通过改善小麦生理生态特性而提高产量 YIN Wen, FAN Zhi-long, HU Fa-long, FAN Hong, HE Wei, SUN Ya-li, WANG Feng, ZHAO Cai, YU Ai-zhong, CHAI Qiang 2023, 22(11): 3416-3429.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.02.041 摘要 ( )   PDF   秸秆还田是干旱地区广泛应用的作物高效生产技术，但其能否通过改善作物生理生态特性而进一步提高产量还需实践验证。在甘肃河西绿洲灌区，通过田间试验，研究了不同秸秆还田方式[免耕秸秆覆盖还田(NTSM)、免耕秸秆立茬还田(NTSS)、传统翻耕秸秆还田(CTS)及传统翻耕无秸秆还田(CT, 对照)对小麦生理生态特性的调控效应，以期阐明秸秆还田影响小麦产量的生理生态机制。结果表明，NTSM和NTSS处理对小麦生理生态特性的调控作用优于CTS和CT而获得较高产量，NTSM因较优的调控效应使其增产幅度略高于NTSS。与CT相比，NTSM降低了小麦孕穗期之前的叶面积指数为6.1–7.6%，提高孕穗期之后的叶面积指数为38.9–45.1%，NTSM可有效地调控小麦光合源动态。NTSM较CT提高小麦灌浆期与蜡熟期光合速率为10.2–21.4%与11.0–21.6%，提高蒸腾速率为4.4–10.0%与5.3–6.1%，提高叶片水分利用效率为5.6–10.4%与5.4–14.6%。与CT相比，NTSM提高小麦抽穗期至蜡熟期叶片与土壤水势分别为7.5–12.0%与8.9–24.0%。NTSM较CT降低了小麦叶-土水势差，表明NTSM处理有利于保持干旱条件下小麦植株水分需求和土壤水分供给的稳定性。NTSM较CT增产18.6~27.3%，其增产归因于穗数、穗粒数和千粒重的协同增加。因此，免耕秸秆覆盖还田是干旱灌区优化小麦生理生态特性及获得高产的可行栽培措施。

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在小麦-玉米轮作系统中引入花生可提升小麦产量、净收益并通过优化细菌群落改善土壤碳库 ZOU Xiao-xia, HUANG Ming-ming, LIU Yan, SI Tong, ZHANG Xiao-jun, YU Xiao-na, GUO Feng, WAN Shu-bo 2023, 22(11): 3430-3443.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.018 摘要 ( )   PDF   在获得高产的同时改善土壤质量是农业生产的主要挑战。小麦（Triticum aestivum L.）–玉米（Zea mays L.）轮作（W–M）是黄淮海平原的主要种植模式，对保障中国粮食安全具有重要意义。然而，由于长期、集中、连续栽培，W–M轮作系统土壤质量正在退化。我们推测在W–M轮作系统中引入豆科作物可能是改善土壤质量的有效途径，本研究旨在验证这一假设，并探索小麦–花生（Arachis hypogaea L.）轮作（W–P）和小麦轮作玉米/花生间作（W–M/P）的高效种植系统，以实现黄淮海平原农业的高效生产。研究以传统的W–M轮作为对照，基于3年定位试验，系统研究了作物产量、净收益、土壤微生物和土壤碳库特征。结果表明：与W–M相比，W–P和W–M/P处理显著提高了小麦产量（分别提升382.5–579.0和179.8–513.1 kg ha–1）和净收益（分别提高58.2和70.4%）；在0 ~20 cm土层，W–M/P和W–M土壤有机碳储量比W–P分别增加了25.46–31.03%和14.47–27.64%；W–M/P改善了土壤活性碳组分，其中，20–40 cm土层的潜在可矿化碳、10–40 cm土层的微生物量碳和10–20 cm土层的可溶性有机碳的敏感指数分别达31.5%、96.5–157.2%和17.8%；细菌群落组成和功能随土壤深度和种植系统的不同而变化，W–M/P和W–M在0–20和20–40 cm土层分别具有相似的细菌群落组成和功能；与W–P相比，W–M的10–20 cm土层和W–M/P的0–20 cm土层具有较高的移动元件（contains mobile elements）和耐胁迫（stress tolerant）功能基因丰度、较低的潜在致病（potentially pathogenic）基因丰度；土壤有机碳和微生物量碳是影响土壤细菌群落的主要因素，其含量与Sphingomonadales和Gemmatimonadales正相关、与Blastocatellales负相关；作物有机物料输入是影响土壤有机碳和微生物群落变化的主要因素，并反馈作用于作物产量。综上，与传统的W–M系统相比，W–M/P系统可提高作物产量、净收益，改善土壤有机碳库，在设计高产种植系统时应考虑植物-土壤-微生物的相互作用。

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FgGyp8通过调节FgSnc1介导的分泌囊泡与质膜融合影响禾谷镰刀菌的生长发育和致病性 ZHANG Xing-zhi, CHEN Shuang, Yakubu Saddeeq ABUBAKAR, MAO Xu-zhao, MIAO Peng-fei, WANG Zong-hua, ZHOU Jie, ZHENG Hua-wei 2023, 22(11): 3444-3457.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.005 摘要 ( )   PDF   禾谷镰刀菌是一种重要的植物病原真菌，可引起小麦、大麦等多种禾谷类农作物致病及减产。模式真菌酿酒酵母中Gyp8蛋白能水解GTP激活态的Ypt1（Rab1）。然而，在植物病原真菌中Gyp8同源蛋白的功能仍然是未知的。本研究从遗传学和病理学的角度对禾谷镰刀菌中Gyp8同源蛋白FgGyp8的功能进行研究。通过基因敲除和表型分析，我们发现FgGyp8是禾谷镰刀菌营养菌丝生长所必需的。突变体ΔFggyp8的分生孢子产量、大小及隔膜数与野生型PH-1相比都显著下降。进一步发现FgGyp8对禾谷镰刀菌小麦胚芽鞘及麦穗的致病性起重要作用。FgGyp8包含有一个保守TBC（Tre2-Bub2-Cdc16）结构域，结构域缺失结果表明，FgGyp8的TBC结构域、C末端和N末端对其生物学功能均有重要调控作用。体外水解酶活性实验结果显示FgGyp8是FgRab1的GTP酶激活蛋白（GAP，GTPase-activating protein）。此外，FgGyp8对FgSnc1蛋白介导的分泌囊泡与质膜的融合过程是必需的。最后，我们发现FgGyp8与禾谷镰刀菌FgRab1的另一个GAP FgGyp1存在功能冗余。综上所述，本研究表明FgGyp8作为FgRab1的GAP，是禾谷镰刀菌营养菌丝生长、分生孢子形态建成、致病性所必需的。

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玉米糖转运蛋白家族基因的鉴定和表达分析以及ZmSTP2和ZmSTP20在抗病中的作用 MA Yu-xin, ZHOU Zhi-jun, CAO Hong-zhe, ZHOU Fan, SI He-long, ZANG Jin-ping, XING Ji-hong, ZHANG Kang, DONG Jin-gao 2023, 22(11): 3458-3473.  DOI: 10.1016/j.jia.2022.12.014 摘要 ( )   PDF   糖是植物生长发育中不可或缺的生长能源，在通过疏水屏障时需要糖转运蛋白（STP）的帮助。当玉米受到病原体侵染时，糖的含量会产生波动，但是糖转运蛋白如何在玉米抗病过程中发挥作用还没有清晰地研究。为了鉴定玉米(Zea mays)糖转运蛋白家族成员并分析其在不同组织和生理条件下的表达规律，本研究利用生物信息学方法对玉米基因组中糖转运蛋白编码基因进行了系统性鉴定和分析，利用同源性分析鉴定玉米糖转运蛋白编码基因，利用保守结构域分析对糖转运蛋白进行结构域鉴定，利用转录组数据对糖转运蛋白编码基因进行表达规律分析，利用激素处理试验，验证了该家族成员在激素处理下的表达规律，并利用病斑侵染突变体，验证了该家族成员ZmSTP2和ZmSTP20具有抗病性。结果表明，玉米糖转运蛋白家族包含24个成员，均预测分布在细胞膜上，具有高度保守的跨膜转运结构域，玉米糖转运蛋白编码基因在不同组织中和胁迫下表达水平有明显差异，其中ZmSTP2和ZmSTP20在禾谷镰孢（Fusarium graminearum）侵染后表达水平持续上升，通过对zmstp2和zmstp20突变体进行抗病分析，发现接种玉米圆斑菌（Cochliobolus carbonum）、玉米大斑菌（Setosphaeria turcica）、玉米小斑菌（Cochliobolus heterostrophus）和禾谷镰孢（F. graminearum）后，zmstp2和zmstp20突变体的病斑面积显著高于野生型B73。本研究在全基因组层面对玉米糖转运蛋白编码基因进行了系统性鉴定和分析，明确了玉米糖转运蛋白的编码基因，揭示了糖转运蛋白编码基因在玉米不同组织及生物和非生物胁迫中的表达规律，为进一步阐明其功能奠定了重要的理论基础。

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梅山猪的高繁殖力性状形成的遗传基础：妊娠中期的类固醇生物合成效率和生殖激素水平的平衡 2023, 22(11): 3489-3499.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.05.014 摘要 ( )   PDF   提高我国种猪生产效率是当务之急，尽管与母猪总产仔数性状相关的候选位点已逐步被揭示，但其分子机制尚不清晰。梅山猪是享誉世界的高产猪种，其繁殖力高于瘦肉型的大白猪等西方引进猪种。卵巢合成和分泌雌二醇、孕酮等类固醇激素，指导着猪卵母细胞发育、妊娠建立和维持、泌乳等生殖过程，是决定妊娠期生殖特征的关键器官。本研究关注妊娠中期第二个胎儿丢失的关键时期，妊娠第49天的卵巢生理过程，通过转录组、蛋白质组和代谢组的多组学比较研究，旨在确定梅山猪和大白郡猪卵巢黄体的基因组、蛋白质组学和代谢组学差异，以揭示母猪高繁殖力的潜在分子遗传机制。结果显示：梅山猪在妊娠中期的转录组和蛋白质组水平上都表现出卵巢类固醇生物合成和丁酸代谢的普遍下调，但血清胆固醇、雌二醇和孕酮水平均高于大白猪；鉴定出类固醇激素途径基因中与猪总产仔数、猪初生窝重和胎重相关的位点；揭示了梅山猪的高繁殖力性状形成的关键因素之一：调控妊娠中期较低的类固醇物质生物合成效率和较高的生殖激素血清水平的平衡，减少妊娠期的胎儿丢失。

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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 2023, 22(11): 3500-3516.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.010 摘要 ( )   PDF   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TG和TC的含量显著高于正常鸡，而VLDL和血清激素(FSH、LH和E2)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能促进脂肪合成、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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30年有机物料与化学氮肥配施对土壤团聚体碳氮的影响 BAI Jin-shun, ZHANG Shui-qing, HUANG Shao-min, XU Xin-peng, ZHAO Shi-cheng, QIU Shao-jun, HE Ping, ZHOU Wei 2023, 22(11): 3517-3534.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.012 摘要 ( )   PDF   为理解长期有机物料与化学氮肥配施对土壤有机碳和全氮的影响，在黄淮海平原开展了长达30年的小麦-玉米轮作田间试验（1990–2019年）。试验包含5个施肥处理：不施肥（control）、单施化肥（NPK）、化肥与秸秆配施（NPKS）、化肥与有机肥配施（NPKM）和1.5倍化肥与有机肥配施（1.5NPKM），NPK、NPKS和NPKM处理氮投入总量相同。测定试验期间作物产量，采集土壤表层(0–10 and 10–20 cm)和下层(20–40 cm)样品，进行土壤团聚体分级并测定团聚体碳氮含量。有机无机配合处理（NPKS, NPKM和1.5NPKM）与NPK处理相比，30年平均作物产量无显著差异，土壤表层和下层有机碳和全氮均显著提高，表层土壤有机碳和全氮分别提高24.1–44.4%和22.8–47.7%，下层土壤有机碳和全氮分别提高22.0–47.9%和19.8–41.8%%。与NPK处理相比，NPKS处理0-10cm土层和NPKM处理20-40cm土层具有显著较高的大团聚体组分质量比例，提高幅度分别为19.8和27.0%；然而，1.5NPKM处理在0-10cm和20-40cm土层的土壤大团聚体组分质量比例较对照显著降低，下降幅度分别为-19.2和-29.1%。分析表明有机无机配合处理较NPK处理有显著较高土壤有机碳和全氮主要与自由态微团聚体和大团聚体中的微团聚体等土壤稳定性组分的碳氮增加有关，稳定性组分对土壤碳氮含量增加的贡献率分别达81.1–91.7%和 83.3–94.0%。不同施肥处理0-40cm土层的土壤稳定性碳库和氮库与处理年平均碳投入量均呈显著正相关，回归系数分别为0.74和0.72（P<0.01），表明土壤氮对碳贮存的重要性。我们研究为长期有机物料与化学氮肥配施措施在保持合理总氮投入下有利于上层和下层土壤碳氮的保蓄提供了证据。

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中国东北稻田肥料氮和土壤残留氮去向 BI Shi-ting, LUO Xiang-yu, ZHANG Chen, LI Peng-fei, YU Cai-lian, LIU Zhi-lei, PENG Xian-long 2023, 22(11): 3535-3548.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.06.010 摘要 ( )   PDF   在中国东北稻区，肥料氮去向与施氮量间的关系以及残留氮的去向目前仍不清晰。为此本研究田间小区和15N微区试验，分别设置0、75、105、135和165 kg N/hm2五个施氮水平，对应处理为N0、N75、N105、N135和N165。微区试验在2017年施用15N标记尿素，2018年施用等量的普通尿素。分析了氨挥发、淋洗、地表径流、水稻产量以及植物和土壤中氮含量和15N丰度变化情况。结果表明，水稻产量与氮肥施用量呈线性平台关系，最佳施氮量为135 kg N/hm2；水稻氮吸收量随着氮量的增加而增加，差减法氮肥吸收利用率（REN）在2017年和2018年平均分别为45.23%和56.98%。2017年施氮量为135 kg N hm2时REN最高，2018年REN受施氮量影响不大，而氮量超过135 kg N hm2时氮肥农学利用率（AEN）和氮肥生理利用率（PEN）显著降低。在中国东北稻区肥料氮氨挥发、淋洗和径流的损失较少。2017年和2018年氨挥发量分别占总施氮量的0.81%和2.99%，氮通过淋洗和径流的损失比例分别为4.45%和不到1.05%，东北稻区表观反硝化损率失约为42.63%。2017年0-40cm土层中残留氮量为18.37-31.81 kg/hm2，残留率为19.28-24.50%。土壤中15N肥料的残留量随施氮量增加而增加，残留氮主要集中在0-10cm土层中，占总残留氮的58.45-83.54%，并随深度增加而减少，但0-10cm土层残留氮占0-40cm土层残留氮的比例却随施氮量增加而减少。平均约有5.4%的残留氮在下一季被水稻吸收利用，50.2%流失，44.4%继续残留在土壤中，因此在计算施氮量时应考虑残留氮的数量。考虑到水稻产量与氮效率的平衡，本试验中东北稻区适宜施氮量为105-135 kg N/hm2。

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影响氨和氧化亚氮排放对控释氮肥响应的关键因素评估:一个整合分析 LÜ Hui-dan, WANG Xi-ya, PAN Zhao-long, ZHAO Shi-cheng 2023, 22(11): 3549-3559.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.008 摘要 ( )   PDF   降低农田氨和氧化亚氮排放对减少氮素损失和温室气体排放有极大影响。相对于常规尿素，控释尿素可以调控氮素的释放速率以减少活性氮损失并提高氮素利用效率。然而，与常规尿素相比，对控释尿素施用下影响氨和氧化亚氮排放的关键因素仍不清楚。我们收集大量试验数据并利用荟萃分析评估了氨和氧化亚氮排放对控释尿素的响应及关键影响因素。控释尿素施用较常规尿素降低了32.7%的氨和25.0%的氧化亚氮排放。根据亚组分析，控释尿素对土壤氨和氧化亚氮排放的缓解效应在pH为6.5-7.5（-47.9和-23.7%）土壤、水稻季（-34.8和-29.1%）较pH＜6.5（-28.5和-21.4%）、pH＞7.5（-29.3和-17.3%）土壤和小麦季（-19.8和-22.8%）更好；同时，控释尿素对氨和氧化亚氮排放的缓解效应从雨养农田（-30.5%和-17.0%）到灌溉农田（-32.5%和-22.9%），到水田（-34.8%和-29.1%）逐步增加。此外，氧化亚氮减排效应随土壤总氮的增加而增加，但土壤氮对氨挥发缓解的影响不显著。相对于壤质（-32.9%）和粘质（-32.3%）土壤，砂质土壤（-57.7%）施用控释肥的氨排放降低幅度更大，而土壤质地对氧化亚氮排放影响不显著。总之，相对于常规尿素，施用控释尿素是减少农田活性氮排放的一个有效措施，该分析增强了对控释尿素施用下影响氨和氧化亚氮排放缓解的关键环境和管理因素的理解，在应用控释尿素增加氮肥利用率时应考虑这些区域特异性的因素。

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MICRO-CHEM PLUS消毒剂灭活非洲猪瘟病毒的效果评价 JIANG Cheng-gang, SUN Ying, ZHANG Fan, AI Xin, LU Ming, QIN Jia-lin, ZHANG Xian-feng, WANG Jing-fei, BU Zhi-gao, ZHAO Dong-ming, HE Xi-jun 2023, 22(11): 3560-3563.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.021 摘要 ( )   PDF   非洲猪瘟在我国爆发，给我国养殖业带来巨大的经济损失，目前无可用的商业化疫苗和药物，其相关研究限定于在高等级生物安全实验室中完成，生物安全防护中消毒剂的合理使用尤为重要。MICRO-CHEM PLUS（MCP）作为一种复合型季铵盐类消毒剂在高等级生物安全实验室广泛使用，而针对非洲猪瘟病毒（African swine fever Virus，ASFV）的灭活效果未见相关报道。本文我们探究不同病毒载量、不同消毒剂浓度、不同作用时间及不同作用温度对于灭活非洲猪瘟病毒效果的影响。研究结果表明高病毒载量需要更高浓度的MCP才能将ASFV完全灭活，较低浓度的MCP需要延长作用时间才能达到完全灭活ASFV的效果，不同的作用温度对于MCP灭活ASFV的效果无影响。应用干雾消毒机将5%MCP进行房间喷雾消毒，当浓度达到0.06L/m3，用ASFV、大肠杆菌和金色葡萄球菌作为生物指示剂，可以达到终末消毒效果，但对于枯草芽孢杆菌作为生物指示剂还有部分活菌残留；当浓度为0.03L/m3时，对于大肠杆菌或金黄色葡萄球菌作为生物指示剂，也可以达到了终末消毒效果。该研究为在特定环境中合理使用 MCP 提供了科学依据，可以用于操作ASFV的高等级生物安全实验室的消毒以及猪场非洲猪瘟感染的预防。