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2024年, 第23卷, 第5期
刊出日期：2024-05-20 上一期    下一期

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生长素转运基因OsAUX1调控水稻分蘖发育 2024, 23(5): 1454-1467.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.05.041 摘要 ( )   PDF   分蘖是重要的农艺性状，其通过影响有效穗数从而进一步影响水稻（Oryza sativa）产量。生长素在分蘖发育中起关键作用。本文鉴定到一个多蘖半矮化突变体（htsd1），其根部表现出生长素缺陷的侧根变短、侧根密度降低、根角度增大等特征。突变体htsd1对生长素的敏感性降低，外施生长素可部分抑制分蘖发育。htsd1突变性状调控基因为LOC_Os01g63770，该基因编码生长素转运蛋白OsAUX1。OsAUX1启动子区域含有大量SPL（SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE）转录因子家族结合位点，鉴定发现SPL7可以直接结合到OsAUX1启动子区域。分蘖负调控关键基因OsTB1（TEOSINTE BRANCHED1）在 htsd1突变体中极显著下降。OsTB1敲除突变体中分蘖数增加，外施生长素则可以抑制OsTB1敲除突变体中分蘖芽的生长。在htsd1突变中过表达OsAUX1基因可恢复少蘖表型。这些结果表明，SPL7可以直接结合到OsAUX1启动子区域，进而调控OsTB1的表达，从而通过IAA途径调控水稻分蘖数的发育。

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小麦籽粒微量营养元素浓度的全基因组关联分析 2024, 23(5): 1468-1480.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.06.030 摘要 ( )   PDF   小麦（Triticum aestivum）是全球主要的粮食作物。对重要营养特征的遗传解剖对于小麦的生物强化以满足世界人口不断增长的营养需求至关重要。本研究利用55K芯片阵列的45298个单核苷酸多态性（SNP）标记对768个小麦品种进行了全基因组关联分析（GWAS），在3个环境下检测到8个性状的154个数量性状位点（QTL）。在不同环境或性状下重复检测到3个QTL（qMn-3B.1，qFe-3B.4和qSe-3B.1 / qFe-3B.6），并基于连锁不平衡衰减和显著SNP的p值进行了后续分析。在三个QTL区域中的显著性SNP形成了qMn-3B.1的六个单倍型，qFe-3B.4的三个单倍型和qSe-3B.1 / qFe-3B.6的三个单倍型。表型分析揭示了单倍型之间的显著差异。这些结果表明，在landrace小麦驯化为现代栽培小麦的过程中，几种营养元素的浓度发生了变化。根据QTL区间，我们确定了15个高置信基因，其中8个在不同组织和/或发育阶段中稳定表达。根据GO分析，推测qMn-3B.1中的TraesCS3B02G046100和qSe-3B.1 / qFe-3B.6中的TraesCS3B02G199500与金属离子相互作用。属于qSe-3B.1 / qFe-3B.6的TraesCS3B02G199000被确定为WRKY基因家族的成员。总的来说，本研究提供了几个可靠的QTL，可能会显著影响小麦谷物中营养元素的浓度，并且这些信息将有助于育种出具有改善谷物性质的小麦品种。

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转录因子BnGLK1a影响甘蓝型油菜叶绿体发育、光合作用和籽粒重量 2024, 23(5): 1481-1493.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.06.020 摘要 ( )   PDF   提高光合效率是作物增产的重要要途径之一，叶绿体的合成和发育直接影响光合效率。本研究证明GOLDEN2-LIKE 1a (BnGLK1a) 在调控叶绿体发育与光合效率过程中发挥重要作用。超量表达BnGLK1a后，甘蓝型油菜中叶绿素含量、类囊体膜层数和光合效率均显著增加，而RNAi抑制BnGLK1a后产生结果则相反。通过酵母双杂交实验发现BnGLK1a与脱落酸受体BnPYL1-2和BnCSN5A存在相互作用，可能一起参与调控叶绿体发育和光合作用，且BnGLK1a-RNAi株系对脱落酸处理表现敏感。更重要的是，与野生型相比，超量表达BnGLK1a后油菜千粒重增加10%，而抑制表达BnGLK1a后千粒重降低16%。因此，BnGLK1a可作为提高油菜产量的重要潜基因靶位点。本研究不仅为揭示BnGLK1a功能机制提供线索，也为提高芸薹属作物产量提供了一条潜在途径。

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花生网斑病抗性候选基因的精细定位 2024, 23(5): 1494-1506.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.10.036 摘要 ( )   PDF   花生是全球重要的油料作物。网斑病是影响花生产量的重要叶面病害之一，在世界范围内造成严重的产量损失。培育抗斑病花生品种被认为是减少因网斑病造成的产量损失的最有效和经济可行的方法。在目前的研究中，采用下一代测序的批量分离分析（BSA-seq）方法分析了一个F2:3分离群体，并确定了与网斑病抗性相关的候选基因组区间。利用竞争等位基因特异性PCR（KASP）标记对候选基因组区间进行精细定位，在16号染色体上发现了一个新的网斑病抗性相关区间，全长约169 kb。该区域包含4个注释基因，其中只有Arahy.35VVQ3在两亲本之间的编码区存在非同义的单核苷酸多态性。与该基因连锁的两个标记(chr16.12872635和Chr16.12966357)与72个随机选择的RIL重组品系证明的花生网斑病抗性共分离，可用于花生品种的标记辅助育种。

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灌溉措施通过调控淀粉代谢酶活性促进非结构性碳水化合物的再动员从而改善水稻的籽粒灌浆 2024, 23(5): 1507-1522.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.05.012 摘要 ( )   PDF   近年来培育的产量潜力更大的“超级”水稻品种经常遇到灌浆不良的问题，尤其是弱势粒的灌浆。本文从水稻茎鞘与籽粒中与淀粉代谢相关的酶活性，以及与碳水化合物运输相关的微观结构开展研究以阐明灌溉措施对籽粒灌浆的影响。本试验中设置两个水分处理：常规灌溉（WW）和轻干湿交替灌溉（AWMD）。与常规灌溉处理相比，轻干湿交替灌溉处理提高了水稻花前茎鞘中ADP葡萄糖焦磷酸化（AGPase）、淀粉合酶（StSase）和淀粉分支酶（SBE）的活性，同时促进了花前茎鞘中非结构性碳水化合物（NSCs）的积累。抽穗后，轻干湿交替灌溉处理提高了茎鞘中α-淀粉酶、β-淀粉酶、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（合成方向，SSs）活性，促进了茎鞘中非结构性碳水化合物活化与向籽粒的转运。在籽粒灌浆过程中，轻干湿交替灌溉处理提高了弱势粒中蔗糖合成酶（裂解方向，SSc）、AGPase、StSase和SBE的酶活性，促进了籽粒灌浆，尤其是弱势粒的灌浆。但两处理之间维管束超微结构并无显著变化。在本研究中，通过优化灌溉方式，水稻产量和粒重分别提高了13.1%和7.5%。通过本研究，我们认为淀粉代谢关键酶活性是影响籽粒灌浆充实程度的关键因素，而韧皮部结构对物质转运并无影响。轻干湿交替灌溉可以通过调控淀粉代谢关键酶的活性，从而促进花前茎鞘中非结构性碳水化合物的积累，提高花后茎鞘中非结构型碳水化合物的活化与转运，增加籽粒灌浆效率，尤其是弱势粒灌浆。

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光谱净化提高了覆膜冬小麦长势综合评价指数的监测精度 2024, 23(5): 1523-1540.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.05.036 摘要 ( )   PDF   为提高无人机遥感快速准确监测膜下冬小麦长势状况的精度，本研究利用垄覆膜、垄沟全覆膜和平作全覆膜冬小麦样区，基于模糊综合评价法（FCE），采用四种农艺参数（叶面积指数、地上生物量、株高、叶片叶绿素含量）计算冬小麦的综合长势评价指数（CGEI），使用光谱净化技术处理无人机多光谱遥感图像，并计算14种可见光和近红外光谱指数。采用偏最小二乘法、支持向量机、随机森林和人工神经网络（ANN）四种机器学习算法，构建了地膜覆盖冬小麦的长势监测模型，并进行精度评价，绘制冬小麦长势状况的时空分布图。结果表明，基于FCE方法构建的地膜覆盖冬小麦CGEI能够客观、全面地评价作物长势状况，ANN模型对CGEI的反演精度高于单一农艺参数，决定系数为0.75，均方根误差为8.40，平均绝对值误差为6.53。光谱净化可以消除地膜和土壤造成的背景效应干扰，有效提高地膜覆盖冬小麦长势的遥感反演精度，在光谱净化后的垄沟全覆膜区域反演效果最佳。该成果为无人机遥感监测地膜覆盖冬小麦长势状况提供了理论依据。

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半干旱地区改变地膜覆盖方式能否提高土壤有机碳固存和碳库管理指数？ 2024, 23(5): 1541-1556.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.05.011 摘要 ( )   PDF   在中国半干旱地区，地膜覆盖已被广泛应用于提高玉米产量。然而，长期地膜覆盖是否有利于该地区的农业可持续性仍存在争议。从2013年开始，采用不同的地膜覆盖方法进行了田间试验，包括对照：传统裸地平作（CK）、半膜平覆盖（P）、窄沟垄膜集雨（S）、全膜双垄沟（D）和沟垄根域集雨（R），以评价连续9年地膜覆盖对土壤有机碳（SOC）含量、储量、组分和碳库管理指数（CMI）的影响。结果表明，长期地膜覆盖总体而言维持了初始SOC水平。与不覆盖相比，地膜覆盖平均使作物产量、生物量产量和根系生物量分别提高了48.38%、35.06和37.32%，从而提高了土壤有机碳固存。具体而言，地膜覆盖显著改善了CMI，平均增加了13.59%的SOC含量、7.47%的SOC储量和13.78%的易氧化有机碳（EOC）含量，但降低了其他不稳定组分。通过改变地膜覆盖方式，提高了土壤有机碳的固存和CMI，其中S处理效果最好，可作为半干旱地区农业可持续发展的合理地膜覆盖方式。

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利用VIGS和CRISPR/Cas9技术验证萝卜RsPDS基因功能 2024, 23(5): 1557-1567.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.059 摘要 ( )   PDF   病毒诱导的基因沉默（VIGS）和成簇规律间隔的短回文重复序列/CRISPR相关蛋白（CRISPR/Cas）系统是现代植物生物技术中快速、精准进行基因功能验证的有效手段。然而，关于萝卜基因沉默和编辑的研究仍然有限。在本研究中，利用烟草脆裂病毒（TRV）和芜菁黄化花叶病毒（TYMV）介导的基因沉默技术敲减萝卜中八氢番茄红素脱氢酶基因（RsPDS），获得具有白化表型的株系；且TYMV介导的基因沉默效率高于TRV。萝卜基因型‘NAU-067’叶片中RsPDS的表达水平显著下降。构建带有2个RsPDS靶序列的2300GN-Ubi-RsPDS-Cas9载体，采用发根农杆菌介导的遗传转化对‘NAU-067’无根苗进行侵染。结果发现毛状根中9条不定根经GUS染色呈现蓝色，Sanger测序进一步发现其中4条不定根在RsPDS基因的靶序列1上发生了编辑。此外，通过根癌农杆菌介导的萝卜子叶转化获得了白化株系。株系1在靶序列2处发生了5个碱基替换和3个碱基缺失，株系2在靶序列1处发生了3个碱基插入和3个碱基替换。利用VIGS和CRISPR/Cas9技术可以精准验证萝卜基因的生物学功能，因此，它将促进萝卜育种计划中重要园艺性状的遗传改良。

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EjGASA6通过增强赤霉素生物合成促进开花和根伸长 2024, 23(5): 1568-1579.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.066 摘要 ( )   PDF   Gibberellic Acid-Stimulated Arabidopsis（GASA）基因家族广泛参与了基因表达调控和植物生长发育及胁迫反应。为了研究枇杷GASA基因在植物生长发育调控中的功能，我们克隆了一个与拟南芥AtGASA6同源的枇杷EjGASA6基因。通过对受赤霉素诱导的EjGASA6基因进行异源表达，发现转基因植株开花时间提前，主根变长，这些表型特征与赤霉素含量增加有关。转录组和qRT-PCR分析结果显示，编码赤霉素生物合成关键酶的GA3ox1和GA20ox1基因的表达量显著升高。此外，通过双荧光素酶实验我们证实了EjGASA6可以增强GA20ox1的启动子活性。综上，我们的研究结果表明，EjGASA6通过正调控赤霉素的生物合成来提前开花时间和促进主根伸长。该研究结果拓宽了对GASAs在植物发育和生长中的作用的认识，为进一步研究EjGASA6在枇杷生长和发育中的调节功能奠定了基础。

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基于Tn-seq和SPR对新型杀菌剂在水稻黄单胞菌中作用靶点筛选与鉴定的体系建立 2024, 23(5): 1580-1592.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.043 摘要 ( )   PDF   黄单胞菌是一类重要的植物病原细菌，可引起严重的植物病害，造成巨大的经济损失。化学防治是防治黄单胞菌属细菌侵染导致病害的最经济有效的措施，但又缺乏高效杀菌剂抑制此类病害的发生。因此，探究黄单胞菌基因组特征、鉴定新型药剂靶点是十分必要的。在本研究中，以引起水稻白叶枯病的病原菌稻黄单胞菌稻致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzae，Xoo)为代表，成功构建了Xoo的转座子插入文库。转座子测序（Transposon sequencing，Tn-seq）数据显示，mariner C9转座子匹配插入的位点数占总潜在插入位点的35.7%-36.4%，同时鉴定到Xoo生长所必需的491个基因。与其他已报道细菌的必需基因相比，Xoo的一些必需基因功能未知，25个基因推测为黄单胞属类群的独有必需基因，且3个基因是黄单胞属细菌所特有的。综上，这些研究结果可为开发广谱型、黄单胞特异型、环境友好型的杀菌剂提供候选靶点。辛菌胺是一种对水稻黄单胞菌具有良好抑制效果的新型杀菌剂，本研究利用表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）与高效液相色谱-质谱（High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，HPLC-MS）相结合的方法，鉴定得到了其在Xoo中的可能作用靶点，Tn-seq联合分析表明辛菌胺的作用靶点为Xoo的必需基因。这些靶点也可为后期开发抑制黄单胞属细菌的杀菌剂提供依据。本研究还结合实时荧光定量PCR（Quantitative Real-time, qRT-PCR）的数据分析了一些杀菌剂的作用机制一直未被阐明的原因，Tn-seq、SPR和HPLC-MS三者结合来研究和验证杀菌剂的作用机制也是本研究中提出的一种新的方法。本研究构建的转座子插入文库也将为Xoo在寄主植物中的生存策略以及识别与Xoo适应度相关的未知基因等研究提供参考。总之，本研究促进了对黄单胞菌的认识，为防治水稻白叶枯病等由黄单胞菌引起的病害提供了新的视角，为今后对黄单胞菌的研究奠定了基础。

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玉米孢囊线虫对不同寄主作物的孵化、侵染和发育研究 2024, 23(5): 1593-1603.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.04.042 摘要 ( )   PDF     前期，我们对玉米孢囊线虫在我国的发生、分布及分子快速检测技术进行了研究报道。本文以河南地区的玉米孢囊线虫为研究对象，对其生物学特性进行系统解析，以明确其与不同寄主植物的相互作用。首先，我们利用光学显微镜、扫描电子显微镜，基于ITS（internal transcribed spacer）区构建系统发育树和SCAR-PCR（sequence characterized amplified region）特异性检测对玉米孢囊线虫的孢囊和二龄幼虫进行了形态学和分子生物学鉴定，并测定了不同温度和不同孵化液对玉米孢囊线虫孵化的影响，结果显示：玉米孢囊线虫的最佳孵化温度为30℃和28℃，30 dph（days post-hatching）的累积孵化率分别为16.5%和16.1%。20倍和50倍土壤浸出液、玉米根浸出液和10倍玉米根系分泌物对玉米孢囊线虫的孵化率有着显著提升。10倍玉米根系分泌物处理下玉米孢囊线虫的孵化率最高可达25.9%。其次，我们测试了不同寄主植株根系分泌物10倍液对玉米孢囊线虫孵化的影响，发现玉米和谷子根系分泌物10倍液处理下玉米孢囊线虫30 dph的累积孵化率最高，分别为25.9%和22.9%，其次是小麦（19.9%）、大麦（18.3%）和水稻（17.6%），高粱根系分泌物10倍液对玉米孢囊线虫的孵化没有促进作用。最后，我们检测了玉米孢囊线虫在不同寄主作物上的发育情况。结果表明，相较于其他作物（小麦、大麦、水稻和高粱），玉米孢囊线虫在玉米上发育较快。28℃条件下，接种8 d后可以在玉米根内检测到四龄幼虫，而在其他作物中未检测出四龄幼虫。综合以上孵化试验发现，在我国，黄淮海夏玉米区和西南中部山区是我国河南地区玉米孢囊线虫的潜在高发区。本文首次系统研究了温带地区玉米孢囊线虫的孵化特性和在不同寄主植株上的侵染特征。为玉米孢囊线虫的快速传播和对高度的环境适应性研究奠定了理论基础。

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钙粘蛋白作为美州棉铃虫对Cry1Ac 和Cry2Ab交互或双重抗性共同机制的功能评估 2024, 23(5): 1604-1617.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.11.001 摘要 ( )   PDF   美洲棉铃虫（Helicoverpa zea）是转多个苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）杀虫蛋白（Cry1、Cry2和/或Vip3Aa）基因作物的主要害虫。实验室和田间都发现美洲棉铃虫对Cry1Ac/Cry2Ab的交互抗性或双重抗性。但是，普遍存在的美洲棉铃虫对Cry1Ac/Cry2Ab的交互抗性或双重抗性是共同作用机制还是两个独立的抗性机制引起的还不清楚。之前报道钙黏蛋白是Cry1Ac的确定受体，有研究也表明钙黏蛋白至少在三种鳞翅目中是Cry2Ab的受体。为了验证钙黏蛋白是否作为Cry1Ac/Cry2Ab交互抗性或双重抗性的共同作用机制，我们克隆了美洲棉铃虫钙黏蛋白基因并通过过表达和干扰该基因的方式分别探究了其在Cry1Ac和Cry2Ab作用机制中的功能。在美洲棉铃虫中肠细胞，脂肪体细胞及Sf9细胞中表达美洲棉铃虫钙黏蛋白基因导致三种细胞对活化的Cry1Ac敏感性增强，但对Cry2Ab的敏感性不变；对应的在美洲棉铃虫中肠细胞和脂肪体细胞中干扰钙黏蛋白基因导致细胞对Cry1Ac敏感性降低，但对Cry2Ab的敏感性不变。同样，用钙黏蛋白siRNA在活体中抑制钙黏蛋白的表达增加了幼虫对Cry1Ac的抗性。这些结果清楚地表明，HzCadheirn不是Cry2Ab的受体，因此不可能是美洲棉铃虫对Cry1Ac和Cry2Ab的交互抗性和双重抗性的共同机制。

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飞蝗载脂蛋白受体相关蛋白LmLRP2在中肠脂质输出中的作用研究 2024, 23(5): 1618-1633.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.027 摘要 ( )   PDF   载脂蛋白受体相关蛋白2（Lipophorin receptor-related protein，LRP2）是一类广泛分布于上皮细胞的多功能内吞性受体。哺乳动物中，LRP2通过介导细胞对载脂蛋白的摄取来维持脂质稳态，然而，关于LRP2在昆虫体内脂质稳态中的作用研究尚未见报道。本文系统研究了飞蝗载脂蛋白受体相关基因2 （LmLRP2）的生物学功能。利用RT-qPCR技术分析LmLRP2在虫体不同组织部位和不同发育时期的表达特性，发现其在多种组织中均有较高的表达，包括体壁、翅芽、前肠、后肠、马氏管和脂肪体，蜕皮后表达量先降低，到下次蜕皮前升高。免疫组织化学结果显示，LmLRP2蛋白主要定位于中肠和后肠的细胞膜上。进一步利用RNAi技术沉默LmLRP2的表达后，若虫出现蜕皮困难和蜕皮后短时间内死亡的表型，总致死率达到60%以上。Bodipy染色结果显示，LmLRP2的沉默导致表皮和中肠细胞中性脂含量显著增加，而脂肪体中性脂含量显著减少。进一步利用脂质组学技术分析得到5种甘油二酯（Diglyceride，DG）和3种甘油三酯（Triglyceride，TG），其在中肠累积，而在脂肪体和血淋巴中显著降低。此外，利用甘油三酯测定试剂盒对总TG含量进行测定，发现中肠中总TG含量显著增多，而脂肪体和血淋巴中总TG含量显著减少。本文研究结果表明，主要位于中肠细胞膜上的受体LmLRP2参与中肠脂质到血淋巴和脂肪体的转运，对飞蝗的生长发育至关重要。

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多策略预筛选大效应位点提高基因组预测准确性 2024, 23(5): 1634-1643.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.11.048 摘要 ( )   PDF   基因组选择利用表型与密集的全基因组单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms, SNPs)来估计个体的基因组估计育种值(Genomic estimated breeding value, GEBV)。目前，基因组最佳线性无偏预测(Genomic best linear unbiased prediction, GBLUP)是预测复杂性状最广泛的工具，随着技术不断发展，使用情境日下迁变，研究者们对预测的准确性提出更高要求。侧重于对模型本身进行拓展的相关研究将传统模型中的随机效应部分重新划分为多个子集并赋权，以此来提高预测精度，而倾向于利用多组学数据的研究则捕获基因组测序水平之外的变异来辅助提高预测精度。在本研究中，为了在大动物牛中提高基因组选择的预测精度，我们将具有基因组与转录组数据的群体设置为训练群体，以华西牛的生长性状中的背最长肌重量性状(Longissimus dorsi muscles, LDM)，与肉质性状中的系水力(Water holding capacity, WHC)、剪切力(Shear force, SF)以及pH的数据作为表型数据，使用贝叶斯稀疏线性混合模型(Bayesian sparse linear mixed model, BSLMM)、全转录组关联分析(Transcriptome-wide association study, TWAS)及表达数量性状基因座(Expression quantitative trait locus, eQTL)映射的方法，根据βb>0、前1%表型方差解释率(Percent of phenotypic variation explained, PVE)、与表达关联的单核苷酸多态性位点(expression-associated single nucleotide polymorphisms, eSNPs)及基因(egenes)错误发现率(False discovery rate, FDR)< 0.01的条件进行基因组特征预筛选，而后将这些显著的预筛选位点分别设置为额外的固定效应(GBLUP-Fix)与随机效应(GFBLUP)，用以改进模型并在验证群体中进行验证，同时，将传统GBLUP方法以及基于随机筛选的位点进行设置的GFBLUP与GBLUP-Fix进行比较。结果表明，在GFBLUP与GBLUP-Fix模型下，不同策略预筛选位点的加入，将LDM、WHC、SF、pH性状的预测精度平均提高了2.14%至8.69%。其中GFBLUP-TWAS在SF方面相较于GBLUP模型，预测精度提高了13.66%。此外结果也表明这些方法能够捕获比GBLUP模型更多的遗传变异。我们的研究验证并强调了多组学辅助的大效应位点预筛选策略在提高大动物的基因组预测准确性上的可行性，这为筛选位点并用于华西牛低密度SNP芯片序列的设计工作奠定基础。

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转录组测序分析BMP4调控鸡原始生殖细胞形成的机制 2024, 23(5): 1644-1657.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.003 摘要 ( )   PDF   骨形成蛋白4 (Bone morphogenetic protein 4, BMP4) 是调控鸡原始生殖细胞(Primordial germ cells, PGCs)发育的关键因子，并且可在体外诱导鸡原始生殖细胞(Induced primordial germ cells, iPGCs)形成。然而，其诱导效率较低，在禽类中BMP4的调控机制尚不清楚。本研究以胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs)为对照组，对鸡胚体内的PGCs及体外BMP4诱导形成的iPGCs进行转录组测序分析，旨在明确调控PGCs发育的关键因素，解析PGCs的形成机制，为进一步优化PGCs诱导体系奠定理论基础。因此，本研究收集了第0天受精种蛋中的ESCs，孵化至第4.5天鸡胚性腺中的PGCs，以及体外添加BMP4诱导至第6天的iPGCs，利用RNA-seq分析三种细胞的转录图谱。结果表明，共有6142个基因在PGCs和iPGCs之间差异表达，其中2728个基因在iPGCs中表达上调，3414个基因在iPGCs中表达下调。与ESCs相比，BMP4在PGCs和iPGCs中均显著上调。KEGG结果表明，TGF-β和Wnt信号通路在鸡胚体内和体外PGCs形成过程中均被激活，且在iPGC中效果更显著。TGF-β信号通路的抑制因子Nodal在PGCs和iPGCs中表达均显著降低，甚至在iPGCs中不表达，这与以上结果一致。此外，在PGCs和iPGCs中，PI3K-AKT和溶酶体等自噬相关的信号通路显著富集。透射电镜结果表明，添加BMP4后，自噬溶酶体的数量显著增加，这表明自噬被显著激活，这与RNA-seq结果一致。此外，进一步的石蜡切片、糖原染色、流式分析、间接免疫荧光和qRT-PCR等结果均表明分别在鸡胚体内和体外干扰自噬基因ATG14后，PGCs的标记基因Cvh和C-kit显著下调，鸡胚性腺中的PGCs显著减少，iPGCs的诱导效率显著降低。综上所述，本研究筛选出调控PGCs形成的关键信号通路，旨在丰富调控鸡PGCs形成的网络机制，并为进一步提高体外诱导效率奠定理论基础。

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新型弱毒活疫苗候选株对B亚型禽偏肺病毒的保护效果研究 2024, 23(5): 1658-1670.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.10.025 摘要 ( )   PDF   禽偏肺病毒 (Avian metapneumovirus, aMPV)是一种高度传染性的病原体，可引起鸡和火鸡的急性上呼吸道疾病，造成严重的经济损失。目前，B亚型aMPV已成为中国鸡群中主要的优势流行毒株。本研究将B亚型aMPV LN16株在Vero细胞上进行连续传代，传至第30代时，成功获得了一株弱毒候选疫苗株，命名为LN16-A株。将LN16-A以2 × 104 TCID50/只的剂量接种SPF鸡后，接种鸡均未出现任何临床症状和病理损伤，表明LN16-A株已完全致弱，具备良好的安全性。为进一步评价LN16-A是否存在毒力返强风险，将LN16-A株在SPF鸡体内连续进行5次传代，观察每代鸡的临床症状并进行病理组织学检查和病毒载量检测，结果表明，不同传代的鸡均没有出现任何临床症状和病理损伤。此外，随着LN16-A株在鸡体内传代次数的增加，鼻甲骨中的病毒载量逐渐减少，传至第5代时，所有SPF鸡的鼻甲骨中病毒载量均为零。全基因组测序和分析结果表明，与野生型LN16（wtLN16）株的全基因组序列相比，LN16-A株的全基因组序列有9个氨基酸位点的突变，这些突变分别出现在N, P, F, SH, G和L基因上，表明这些基因可能与病毒的毒力有关。为进一步评价LN16-A株对SPF鸡的免疫保护效果，将LN16-A株以800 TCID50/只的剂量免疫SPF鸡，免疫3周后进行攻毒。结果显示，LN16-A株免疫后可以诱导机体产生较高水平的中和抗体，上调CD4+T淋巴细胞亚群的比例并促进Th1（IFN-γ）和Th2（IL-4和IL-6）细胞因子的表达，这表明LN16-A株可以诱导机体产生强烈的体液免疫和细胞免疫。此外，攻毒保护试验结果表明，LN16-A株可对B亚型aMPV强毒攻击提供100%的免疫保护效果，并显著降低攻毒后的排毒水平和鼻甲骨炎症。这些结果表明，LN16-A是一株安全性好、具有良好免疫原性的弱毒活疫苗候选株，可以有效预防B亚型aMPV对鸡的感染。本研究首次以B亚型aMPV鸡源分离株LN16为研究对象，利用传代方法将其成功致弱，系统评价了其作为弱毒疫苗株的安全性和有效性，并分析了可能与病毒毒力有关的关键氨基酸位点，研究结果为进一步研究aMPV的致病机制和安全有效的新型疫苗奠定了基础。

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通过优化施氮提高黄土高原覆膜春玉米产量并减少氮素损失 宋启龙, 张杰, 张方方, 沈玉芳, 岳善超, 李世清 2024, 23(5): 1671-1684.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.12.026 摘要 ( )   PDF   农业生产中过量使用氮肥 (高产目标驱动下)及其造成的环境问题正变得日趋严峻。本试验研究了3种施氮方法(固体颗粒尿素一次性(OF)或分二次施用(TF)，固体颗粒尿素与控释尿素掺混一次性施用(MF))和6种施氮量(0、60、120、180、240和300 kg N ha-1)对黄土高原覆膜春玉米产量、经济效益、氮素利用效率和土壤氮素平衡的影响。田间试验采用裂区设计(完全随机区组设计)，三种施肥方式为主处理，六个施氮量为副处理。结果表明，施氮量和施氮方式显著影响春玉米产量和经济效益。与OF处理相比，MF处理不仅提高了玉米产量(增产9.0%-16.7%)，而且提高了经济效益(增收10.9%-25.8%)。氮素农农学效率(NAE)、氮素偏生产力(NPFP)和氮素回收效率(NRE)分别较OF处理显著提高19.3-66.7%、9.0 -16.7%和40.2-71.5%。2019年OF、TF和MF的经济最优施氮率分别为145.6、147.2和144.9 kg ha-1, 2020年为206.4、186.4和146.0 kg ha-1。土壤表观氮素损失分别为97.1-100.5 kg ha-1、78.5-79.3 kg ha-1和50.5-68.1 kg ha-1。这些结果表明MF作为一次性施氮方法在黄土高原覆膜春玉米生产体系中能更低的氮素投入取得高产和高经济效益。

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大豆依赖根际酸性磷酸酶活性及特定磷矿化细菌参与酸性土壤有机磷循环 2024, 23(5): 1685-1702.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.002 摘要 ( )   PDF   细菌在调节土壤磷循环过程中发挥着重要的作用。而作物与磷有效性的交互作用对土壤细菌群落的影响，以及细菌群落的重塑对土壤磷循环的反馈作用尚不清楚。本研究选用6份磷效率不同的大豆（Glycine max）基因型为试验材料，进行不同磷肥水平处理的酸性土壤田间试验。测定了非根际土和根际土壤中酸性磷酸酶（Acid phosphatase，AcP）活性和有机磷浓度，并通过微生物高通量测序技术分析土壤16S rRNA和phoC基因细菌群落结构。试验结果表明，低磷肥处理条件下，土壤有机磷浓度与土壤AcP活性以及大豆植株磷含量均呈显著负相关。土壤磷有效性以及大豆根际效应均影响了土壤细菌群落组成。而根际优势物种变形菌门（Proteobacteria）在低磷处理下的相对丰度与土壤有机磷浓度和AcP活性密切相关。土壤phoC基因高通量测序结果显示，大豆根际土壤中贪铜菌属（Cupriavidus）和克雷伯氏菌（Klebsiella）的相对丰度较非根际土高，而黄单胞菌属（Xanthomonas）的相对丰度较低。其中，贪铜菌属（Cupriavidus）为土壤phoC基因优势细菌属，且与土壤有机磷浓度呈显著负相关。以上结果表明，在磷有效性较低的酸性土壤，大豆可能依赖其根系招募的phoC基因细菌（例如，贪铜菌属）所产生的酸性磷酸酶，活化利用土壤有机磷。

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秸秆覆盖通过抑制土壤小团聚体破碎改变了农田土壤径流中可溶性有机质的组成与流失量 2024, 23(5): 1703-1717.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.10.001 摘要 ( )   PDF   秸秆覆盖是被广泛采用的减少侵蚀土壤碳流失的方法。然而，秸秆覆盖对黑土可溶性有机质（DOM）径流损失的影响尚未被深入研究。当前，秸秆覆盖通过改变土壤团聚体来影响径流DOM组成和损失的机制仍未明晰。本文对东北黑土区坡耕地秸秆覆盖处理和不覆盖处理（对照）进行了对比研究。我们将土壤筛分为大团聚体（>2 mm）、小团聚体（0.25–2 mm）和微团聚体（<0.25 mm）。在五次降雨发生后，分析了秸秆覆盖对径流和土壤团聚体中的DOM浓度（以可溶性有机碳含量表征）与组成（以荧光光谱分析）的影响。结果表明，秸秆覆盖减少了54.7%的径流量。因此，秸秆覆盖虽然增加了径流中平均可溶性有机碳（DOC）的浓度，但却减少了径流中48.3%的DOC损失。径流DOM的组成与土壤相似，都包含类腐殖酸和类蛋白质物质组分。秸秆覆盖处理后，随着降雨事件的发生，小团聚体中的类蛋白质成分积累，径流中的类蛋白质成分减少。荧光光谱技术可以通过捕捉径流和土壤DOM特征的动态变化，来了解降雨事件下物质迁移的水文路径。方差分解分析（VPA）表明，微团聚体解释了不覆盖处理下68.2%的地表径流DOM变化，而小团聚体解释了秸秆覆盖处理下55.1%的地表径流DOM变化。结果表明，秸秆覆盖减少了土壤小团聚体的破碎和微团聚体的损失，从而影响了土壤中DOM的组成、减少了径流中DOM的损失。本研究结果为坡耕地碳流失的阻控提供了理论依据。

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秸秆还田配施包膜尿素降低冬小麦田NH3和N2O排放 2024, 23(5): 1718-1736.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.12.008 摘要 ( )   PDF   为探究秸秆还田（SI）和包膜尿素（PCU）配施对冬小麦农田土壤氨挥发（NH3）和氧化亚氮（N2O）排放的影响，以中国西北地区冬小麦田为研究对象，于2020年10月开展了一项为期两年的大田试验，试验设置5个处理，即不施氮肥（N0）、施用未包膜尿素（U）（S0+U，150 kg N ha-1）、秸秆配施U（SI+U）、施用PCU（S0+PCU，150 kg N ha-1）以及秸秆配施PCU（SI+PCU），分析了SI 和不同种类尿素配施对土壤 NH3 挥发、N2O 排放、冬小麦产量、单位产量NH3排放强度(INH3) 和单位产量 N2O 排放强度(IN2O) 的影响。结果表明，与不添加秸秆处理相比，SI处理NH3 排放量增加了20.98~34.35%，这是由于SI提高了土壤铵态氮（NH4+-N）含量和土壤孔隙度含水率（WFPS）。同时，SI通过增加土壤无机氮（SIN）含量、WFPS 和土壤微生物量导致 N2O 排放量增加了 13.31~49.23%。然而，与U处理相比，施用 PCU降低了土壤 SIN 含量，从而使 NH3 和 N2O 排放量分别减少了 45.99-58.07% 和 18.08-53.04%。此外， SI 和 PCU 的施用对冬小麦产量没有显著性影响（P>0.05）。在 S0+PCU 和 SI+PCU 处理下，INH3和IN2O的值最低。综上，在中国西北地区，单一施用 PCU 以及秸秆与PCU配施是减少冬小麦农田气态氮排放和维持高产的较佳的农田管理策略。

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泌乳期崂山奶山羊乳脂肪球膜蛋白的变化研究 2024, 23(5): 1737-1748.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.080 摘要 ( )   PDF   乳脂肪球膜（MFGM）结构复杂且具有多种功能，其组成受多种因素的影响。然而，目前关于整个泌乳期山羊乳脂肪球膜蛋白质组的系统研究很少。本研究共采集了来源于15只健康奶山羊的6个泌乳时间点的样品，采用数据独立采集（DIA）和数据依赖采集（DDA）两种方法，结合多元统计分析，对山羊MFGM蛋白质组进了分析。借助DIA方法，在整个泌乳期共鉴定出890种差异表达的MFGM蛋白。从1天到240天，嗜乳脂蛋白亚家族1成员A1、脂蛋白脂肪酶、围脂滴蛋白2、甘油三酯脂肪酶表达上调，而载脂蛋白E、补体C3、簇蛋白和免疫球蛋白则下调。此外，从1到90天，膜联蛋白A1、膜联蛋白A2、抗凝血酶Ⅲ表达下调，然后到240天上调。蛋白-蛋白相互作用分析表明，白蛋白具有高度的关联性，因此被认为是中心蛋白。本研究结果为整个泌乳期山羊MFGM蛋白的生物学特性提供了新的见解，这将有助于特定MFGM产品及婴儿配方奶粉的开发。

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多元素指纹图谱结合化学计量学对冬枣产地溯源的研究 2024, 23(5): 1749-1762.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.065 摘要 ( )   PDF   冬枣因其优良的品质深受消费者喜爱，但市场上品牌侵权事件时有发生。本研究首次使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定了我国冬枣主产区167个冬枣样品中的38种矿质元素。结果表明，16种矿质元素（Mg、K、Mn、Cu、Zn、Mo、Ba、Be、As、Se、Cd、Sb、Ce、Er、Tl和Pb）在不同产地的样品中表现出显著差异。有监督的线性判别分析（LDA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）在判别样品产地方面比无监督的主成分分析（PCA）表现出更好的性能。LDA和OPLS-DA模型测试集平均判别正确率分别为87.84%和94.64%。使用多层感知器（MLP）和C5.0模型预测精度分别达到96.36%和91.06%。基于上述4种化学计量方法，选择Cd、Tl、Mo和Se作为冬枣产地溯源的主要标记变量。综上所述，本研究表明多元素指纹图谱结合化学计量学方法进行冬枣产地溯源是实用且精确的，本研究也可为其他水果产地溯源体系的建立提供参考。

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中国作物结构调整对生产力、营养和环境的多重作用：基于增长分解法 2024, 23(5): 1763-1773.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.064 摘要 ( )   PDF   自2000年以来，中国的作物结构发生了重大变化，谷物、蔬菜和水果的比重提高，挤压了其他作物的种植。作物的土地生产力、营养供给和碳排放也因此发生了变化。如何将有限的土地在作物之间重新分配以实现农业食物系统的多重目标成为一个重要问题。本研究利用增长分解法探讨了2003年至2020年间土地生产力、营养供给增长和碳排放减少的源泉，并识别了作物结构变化在其中的作用。研究结果表明，作物本身的增长仍然是土地生产力和营养供给增长以及碳排放减少的主要驱动力。然而，结构调整在不同时期也发挥着不同的作用。2003年至2010年，作物结构调整增加了总热量供应，但降低了土地生产力，同时贡献了至少70%的碳排放总量的增长。2010-2015年，作物结构相对稳定，产生的影响较小。2015-2020年，作物结构调整发挥的作用更大，在提高土地生产力、微量营养素供给和减少碳排放等方面产生协同效应，促进了大约四分之一的土地生产力增长和减少了30%的碳排放量。为此，未来应综合考虑作物结构的多重影响来制定其调整战略，并努力实现协同效益，减少相互间的权衡效应。

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正规信贷对牧民家庭消费的影响：来自中国青藏高原的证据 2024, 23(5): 1774-1785.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.013 摘要 ( )   PDF   正规信贷可帮助农民增加生产投入、促进消费、提高福利，对农牧业生产十分重要。在中国牧区，正规金融机构数量逐步增多，然而鲜有研究关注正规信贷如何影响牧民的家庭消费。基于对青藏高原牧区544个牧户的调研，本研究采用倾向性得分匹配法探究正规信贷对牧民的家庭总消费、生活性消费和生产性消费的影响。结果表明，年龄、草地能否抵押等变量显著影响牧民是否参与正规信贷。正规信贷可以显著提升家庭消费，尤其是生产性消费。异质性分析表明，正规信贷对富裕程度较高的牧民家庭的家庭总消费影响较大，而对富裕程度较低的牧民家庭的生产性消费影响较大。此外，中介效应分析表明，正规信贷可以通过影响牧民的家庭收入进而影响家庭消费。最后，本研究探讨了制定适宜的信贷政策以增加牧民信贷可得性等政策建议。