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2024年, 第23卷, 第12期
刊出日期：2024-12-20 上一期   

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2023年全球转基因作物商业化发展态势 2024, 23(12): 3943-3952.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.09.012 摘要 ( )   PDF   转基因作物的商业化提高了粮食产量、改善了农作物品质，减少了农药使用，推动了农业生产方式的变革，成为应对虫草危害、耕地面积减少的重要新质生产力。本文通过对2023年全球转基因作物商业化进行深入分析，捕获到转基因作物种植面积持续增加，作物种类不多增多的内生动力，为全球农业科技新生产力提供信息支撑和应用方向指导。

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卵穗山羊草染色体核型构建和基于SLAF-seq特异性分子标记开发 Yongfu Wang, Jianzhong Fan, Hong Zhang, Pingchuan Deng, Tingdong Li, Chunhuan Chen, Wanquan Ji, Yajuan Wang 2024, 23(12): 3953-3965.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.014 摘要 ( )   PDF   病原菌的不断进化对小麦的抗病能力构成威胁，危及粮食安全。因此，培育抗病小麦品种是规避这一问题最经济有效的途径。卵穗山羊草SY159是小麦的近缘种，包含有许多优异的基因资源。在这项研究中，我们利用寡核苷酸探针Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2，参考了一整套小麦-卵穗山羊草（TA2899）附加系的荧光原位杂交（FISH）结果，构建了SY159染色体核型。利用SLAF-seq技术，开发了400对特异标记对SY159染色体进行筛选，检测效率达81.5%。同时，以一整套小麦-卵穗山羊草（TA2899）附加系为参考，对特异性标记进行同源群归属的分类，并以源于SY159的7Mg附加系进行验证，证实了利用该技术开发卵穗山羊草SY159不同染色体特异标记的适用性。这为加快卵穗山羊草在小麦遗传育种中的应用奠定了坚实的基础。

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大豆种子脂肪酸QTL的定位与鉴定 Yiwang Zhong, Xingang Li, Shasha Wang, Sansan Li, Yuhong Zeng, Yanbo Cheng, Qibin Ma, Yanyan Wang, Yuanting Pang, Hai Nian, Ke Wen 2024, 23(12): 3966-3982.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.010 摘要 ( )   PDF   大豆是世界上最重要的植物油来源之一。油分含量和脂肪酸比例因其对豆油产品的保质期和消费者健康的影响而受到广泛关注。本研究利用桂早 1 号和巴西 13 杂交构建的重组自交系群体的高密度遗传图谱，鉴定棕榈酸（PA）、硬脂酸（SA）、油酸（OA）、亚油酸（LA）、亚麻酸（LNA）和含油量的数量性状位点（QTL）。在遗传图谱连锁分析中共检测到 54 个QTL。在这些性状定位结果共享的 6 个染色体 bin 区间中，13 号染色体上的 bin 区间（bin106 - bin118 和 bin123 - bin125）在多种环境下被检测为稳定的新 QTL，与 OA、LA 和 LNA 相关。通过亲本重测序、生物信息学和 RNA 测序数据的联合分析，确定这些共享区间内的 8 个差异表达基因（DEGs）为候选基因。本研究结果将有助于培育脂肪酸比例理想的适宜食用的大豆，并为挖掘与大豆脂肪酸和油脂含量相关的基因提供遗传信息基础。

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优化施氮协同提高稻虾共作模式下粳稻产量和抗倒伏性 Qiang Xu, Jingyong Li, Hui Gao, Xinyi Yang, Zhi Dou, Xiaochun Yuan, Weiyan Gao, Hongcheng Zhang 2024, 23(12): 3983-3997.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.02.002 摘要 ( )   PDF   氮是影响水稻产量及倒伏性状的主要因素。前人主要研究了水稻单作模式下氮肥管理对水稻倒伏特性的影响，鲜有对稻虾共作模式进行研究。本研究假设稻虾共作模式会增加水稻倒伏风险，而优化氮肥管理可以在提高该模式下水稻抗倒能力的同时保证水稻稳产。在2021-2022年，通过双因素（稻作模式和氮肥管理）田间试验验证本研究提出的假设。稻作模式包括水稻单作和稻虾共作，氮肥管理包括不施氮、常规施氮和优化施氮处理。对不同处理的水稻产量和抗倒伏指标（形态、力学、理化、解剖结构指标及基因表达水平）均进行了比较分析。结果表明：在同一施氮量下，与水稻单作相比，稻虾共作的水稻产量两年平均减少了11.1%–24.4%，茎秆倒伏指数增加了19.6%–45.6%。稻虾共作模式下优化施氮处理的水稻株高、穗颈节高、重心高、弯曲应力和倒伏指数分别比常规施氮处理降低了4.0–4.8%、5.2–7.8%、0.5–4.5%、5.5–10.5%和1.8–19.5%，而茎粗、茎壁厚、折断弯矩、非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物的含量则分别增加了0.8–4.9%、2.2–53.1%、13.5–19.2%、2.2–24.7%和31.3–87.2%。此外，优化施氮增加了基部第二节间厚壁组织和薄壁组织及维管束的面积，上调了合成木质素和纤维素关键基因的相对表达量，提高了水稻茎秆基部节间抗倒伏能力。稻虾共作模式下优化施氮处理水稻倒伏指数显著（P<0.05）低于常规施氮处理，降幅为1.8–19.5%，而水稻产量平均为8570kg·hm-2，达到稳产水平，不会对粮食安全造成影响。本研究全面分析了优化施氮对两种稻作模式下水稻抗倒特性的差异，该研究结果有助于发展稻虾田更高效的氮肥管理模式，从而合理降低氮肥投入。

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常规、化学和纳米引发对提高直播水稻耐盐发芽能力的比较研究 Yixue Mu, Yusheng Li, Yicheng Zhang, Xiayu Guo, Shaokun Song, Zheng Huang, Lin Li, Qilin Ma, Mohammad Nauman Khan, Lixiao Nie 2024, 23(12): 3998-4017.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.12.013 摘要 ( )   PDF   盐胁迫是作物生产和粮食安全面临的重大风险之一，严重阻碍了直播水稻的种子萌发和幼苗生长。据报道，纳米颗粒在非生物胁迫下更有效地参与了种子萌发的的生理生化过程。然而，目前还没有报道过关于传统、化学和纳米种子引发技术提高直播水稻种子耐盐发芽的比较研究。本研究在不同盐度（0、1.5和3‰）下，利用两个杂交水稻品种（CY1000和LLY506）以及不同的种子引发技术—水引发、化学引发（抗坏血酸、水杨酸和γ-氨基丁酸）和纳米引发（纳米氧化锌颗粒）进行了生长箱和大田试验。结果表明，盐胁迫抑制了直播水稻种子发芽率、发芽指数、活力指数和幼苗的生长。主要表现为盐胁迫增加了水稻幼苗内活性氧（H2O2和O2•−）、丙二醛（MDA）含量的积累及水稻幼苗地上部钠离子含量，降低了水稻幼苗地上部钾离子含量。而种子引发技术均不同程度提高了直播水稻的耐盐发芽能力，其中，纳米氧化锌引发的出苗效果最佳。进一步研究发现，纳米氧化锌引发处理显著提高了水稻种子萌发过程中的α-淀粉酶活、可溶性糖和可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性。此外，纳米氧化锌引发诱导水稻种子耐盐发芽的另一机制与种子萌发过程中水稻体内较高的K+离子含量有关。因此，纳米氧化锌引发处理可被用作一种盐胁迫条件下促进直播水稻萌发出苗的种子处理技术。

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高低畦种植模式下水氮供应对冬小麦籽粒灌浆的影响 Junming Liu, Zhuanyun Si, Shuang Li, Lifeng Wu, Yingying Zhang, Xiaolei Wu, Hui Cao, Yang Gao, Aiwang Duan 2024, 23(12): 4018-4031.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.12.002 摘要 ( )   PDF   高低畦是在生产实践中摸索出来具有提高土地利用率和产量的冬小麦种植模式。尽管已被山东省列为农业主推技术，但由于提出时间尚短，其产量形成、籽粒灌浆过程等对水氮供应的响应机制还不清楚，很大程度上制约了这一模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮组合，于2020—2023年开展田间试验，设置4个施氮水平（N1：360 kg ha-1、N2：300 kg ha-1、N1：240 kg ha-1、N1：180 kg ha-1）和3个灌水定额（W1：120 mm、W2：90 mm、W3：60 mm），分析了冬小麦籽粒灌浆特征参数、穗重百分比（GPS，%）、穗相对含水量（SMC，%）和产量等指标。结果表明：（1）籽粒灌浆过程可以用确定性方程准确描述（0.989<R2<0.999）。随灌水水平或施氮水平的增加而增加，最大灌浆速率出现时间（Tmax）和灌浆持续时间（AGP）呈现增加的趋势，而平均灌浆速率（Gmean）则呈现下降的趋势；千粒重（FTGW）随灌水水平或施氮水平的增加呈现先增加后减少的趋势。（2）GPS和SMC与粒重或开花后天数呈极显著的二次多项式关系。灌水水平、施氮水平和年型显著影响Tmax，AGP，Gmean和FTGW。在所有灌水和施氮处理中，高畦田和低畦田的AGP和FTGW没有明显差异。（3）W1N1与W1N2和W2N1的产量差异不显著（p>0.05），说明适量节水减氮并不会显著降低产量。主成分分析表明，当施氮水平为240~300 kg N ha-1，灌水水平为90–120 mm时，能够有效提高冬小麦籽粒灌浆效率并提高籽粒产量。研究为冬小麦高低畦种植模式下水氮优化管理策略的构建提供理论依据和技术支撑。

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甲哌鎓通过调节碳和氨基酸代谢提高高温和干旱下Bt棉Cry1Ac蛋白含量 Dian Jin, Yuting Liu, Zhenyu Liu, Yuyang Dai, Jianing Du, Run He, Tianfan Wu, Yuan Chen, Dehua Chen, Xiang Zhang 2024, 23(12): 4032-4045.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.11.013 摘要 ( )   PDF   本文研究了高温干旱胁迫下甲哌鎓（DPC）对Bt棉Cry1Ac蛋白含量的影响，以期为Bt棉育种和高产高效栽培提供理论参考。于2020年和2021年在扬州大学农牧场进行，以“泗抗3号”为材料，采用盆栽栽培。供试材料在人工气候室高温和干旱胁迫后，进行喷施20 mg L-1 DPC和清水（CK）处理。处理7d后，测定Cry1Ac蛋白含量、α-酮戊二酸含量、丙酮酸含量、谷氨酸合成酶活性、谷氨酸草酰乙酸转氨酶活性、可溶性蛋白含量和氨基酸含量，并进行转录组测序。结果表明，与CK相比，DPC处理Cry1Ac蛋白含量增加了4.7%-11.9%，α-酮戊二酸含量、丙酮酸含量、谷氨酸合成酶活性、谷氨酸草酰乙酸转氨酶活性、可溶性蛋白含量和氨基酸含量均有所增加。转录组分析显示， DPC处理7542个基因上调，10449个基因下调。进一步分析表明，差异表达基因主要涉及氨基酸代谢和碳代谢等过程。其中编码6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、谷氨酸丙酮酸转氨酶、丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、2-氧代戊二酸脱氢酶的基因显著上调，谷氨酸合成酶、1-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶、谷氨酸草酰乙酸转氨酶、N-乙酰谷氨酸合成酶和乙酰鸟氨酸脱乙酰酶也显著上调。说明DPC提高糖酵解途径、柠檬酸循环的运行速率，增加了丙酮酸、α-酮戊二酸和草酰乙酸。DPC处理还显著上了调谷氨酸合成酶和吡咯烷-5-羧酸脱氢酶的编码基因，下调谷氨酰胺合成酶的编码基因，上调谷氨酸草酰乙酸转氨酶和N-乙酰谷氨酸合成酶的编码基因。综上，DPC处理通过调节高温干旱胁迫后Bt棉自身碳和氨基酸代谢能力，增强天门冬氨酸、谷氨酸、丙酮酸和精氨酸含量，进而为Cry1Ac蛋白合成提供充足原料，并提高其含量。

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细胞分裂素参与硝酸盐介导苹果不定根发生的生理和分子机制研究 Muhammad Mobeen Tahir, Li Fan, Zhimin Liu, Humayun Raza, Usman Aziz, Asad Shehzaib, Shaohuan Li, Yinnan He, Yicen Lu, Xiaoying Ren, Dong Zhang, Jiangping Mao 2024, 23(12): 4046-4057.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.07.045 摘要 ( )   PDF   硝酸盐被认为促进苹果不定根（AR）的形成，但细胞分裂素 (CK) 是否参与硝酸盐介导的不定根形成尚不明确。本试验以苹果GL-3组培苗为材料，对其进行不同硝酸盐组合处理。结果显示，T1 (硝酸盐0.95 g/L + 6-BA 0.5 mg/L) 和T3 (6-BA 0.5 mg/L) 处理显著抑制不定根的形成。T2 (硝酸盐0.95 g/L) 和T4 (硝酸盐0.95 g/L +洛伐他汀 0.5 mg/L) 处理均促进不定根的形成。然而，T4产生的不定根较少且短，说明适量的CK对不定根的正常发育是必需的，这也表明，这些不定根是由于硝酸盐的存在而产生的。进一步解剖观察发现，抑制CK生物合成延迟了不定根原基的形成。T2处理显著提高了其内源IAA和ZR的含量，而T4处理后内源ABA、GA和BR含量较高。同时，在T2处理后，MdNRT1.1和MdNRT2.1在第3天和第8天表达量较高，而MdRR2和MdCKX5在第8天和第16天表达量较高。此外，较高的IAA水平诱导MdWOX11的表达，从而上调MdLBD16和MdLBD29的表达。这些基因的联合表达通过上调细胞周期相关基因 (MdCYCD1;1和MdCYCD3;1) 来诱导不定根的发生。综上，本研究发现特定的基因和激素在硝酸盐- CK介导的苹果不定根的发生中发挥重要作用。

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桃CKX全基因组家族鉴定及在桃芽休眠-萌发中的作用 Xuehui Zhao, Jianting Liu, Xiling Fu, Long Xiao, Qingjie Wang, Chaoran Wang, Zhizhang Chen, Jiakui Li, Changkun Lu, Hui Cao, Ling Li 2024, 23(12): 4058-4073.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.09.002 摘要 ( )   PDF   芽休眠是温带地区多年生木本植物的一种复杂的生理过程，受到多种内源激素的影响。CKX是维持细胞分裂素稳态所必须的一类酶，但在桃中的研究较少。本文中，利用TBtools 软件的The Simple HMM Search 工具 和 BLASTP,我们在不同物种中共鉴定得到51个CKX 成员基因，包括桃中的6个CKX 成员，苹果中的11个，杨树中的9个，拟南芥中的7个，草莓中的8个和水稻中的10个，通过系统进化分析，可以将这51个CKX成员分为4组。通过保守元件和基因结构分析，在这51个CKX成员中鉴定得到10个保守元件，每个CKX基因包含至少2个内含子。顺式作用元件分析结果发现所有CKX基因都含有光响应元件和激素响应元件。qRT-PCR结果表明桃中6个PpCKX基因在桃芽休眠至萌发阶段的表达水平出现明显变化。其中，PpCKX6在芽萌发阶段的表达趋势与PpEBB1相反，而PpEBB1是木本植物芽萌发的正调控因子。Y1H、EMSA、和双荧光素酶互补实验表明PpEBB1直接结合PpCKX6启动子上的GCC box-like元件负调控PpCKX6的表达。另外，瞬时转化实验表明过表达PpCKX6推迟了桃芽萌发。这些结果表明PpCKX基因在桃芽休眠至萌发阶段起重要作用，PpCKX6直接作用于PpEBB1下游调控桃芽萌发进程。这些研究结果进一步丰富了木本植物休眠-萌发进程的激素调控网络，为桃分子育种和基因工程提供了新思路。

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施氮调控盐胁迫下葡萄幼苗的抗氧化能力和类黄酮代谢，尤其是槲皮素 Congcong Zhang, Han Wang, Guojie Nai, Lei Ma, Xu Lu, Haokai Yan, Meishuang Gong, Yuanyuan Li, Ying Lai, Zhihui Pu, Li Wei, Guiping Chen, Ping Sun, Baihong Chen, Shaoying Ma, Sheng Li 2024, 23(12): 4074-4092.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.07.013 摘要 ( )   PDF   盐胁迫是一种典型的非生物胁迫，导致植物生长缓慢、发育迟缓、产量和果实品质下降。施肥是保证作物正常生长的必要措施，其中，氮素更是关键元素。研究报道氮肥施加可提高作物耐盐性，但是，氮肥对葡萄耐盐性的影响尚不清楚。因此，本研究以酿酒葡萄幼苗‘黑比诺’为植物材料，研究200 mmol L-1NaCl处理下施用0.01和0.1 mol L-1 硝酸铵（N）对葡萄耐盐性的影响。通过对葡萄幼苗叶片的生理指标、转录组和代谢组分析，发现0.01 mol L-1的N施加显著降低了盐胁迫下葡萄叶片中超氧阴离子（O2.-）的积累，提高了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性，促进了抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）的积累。转录组和代谢组的联合分析表明，黄酮生物合成途径（ko00941）和黄酮和黄酮醇生物合成途径（ko00944）是关键的响应通路。进一步发现，槲皮素（C00389）的积累受到盐和氮的显著调节。同时，筛选到10个关键差异基因与槲皮素含量变化高度相关（R2>0.9）并构成互作网络。此外，我们也发现，盐胁迫下叶面喷施槲皮素可提高葡萄的SOD和POD活性，增加AsA和GSH的含量，降低H2O2和O2.-的含量。因此，本研究应用氮肥和槲皮素改善了葡萄的耐盐性，并鉴定到关键的响应基因，此结果为葡萄耐盐性的提高和分子机制研究提供了新的思路。

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一种潜在的菌丝融合蛋白复合体作用于假禾谷镰孢的发育和致病性，并与细胞自噬相关蛋白互作 Linlin Chen, Yixuan Shan, Zaifang Dong, Yake Zhang, Mengya Peng, Hongxia Yuan, Yan Shi, Honglian Li, Xiaoping Xing 2024, 23(12): 4093-4106.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.005 摘要 ( )   PDF   菌丝融合在子囊真菌中普遍存在，调控多种发育过程。但是菌丝融合在植物病原真菌中的生物功能及分子机制尚不明了。本研究基于假禾谷镰孢T-DNA插入突变体库的筛选，鉴定到一个菌丝融合蛋白FpHam-2。利用酵母双杂交方法发现FpHam-2与另外两个菌丝融合蛋白FpHam-3和FpHam-4直接互作，且其作为STRIPAK复合体的核心元件在真核生物中非常保守。利用假禾谷镰孢遗传转化分别获得FpHam-2、FpHam-3和FpHam-4缺失的突变体菌株。表型分析发现，三种突变体具有相似的生物学缺陷表型，与野生型和回补菌株相比，基因缺失突变体的菌丝生长速度减慢、不能发生菌丝融合、对细胞膜、细胞壁和氧化胁迫的耐受性降低，不能产生分生孢子，且致病性降低。推测FpHam-2、FpHam-3和FpHam-4可能作为一种蛋白复合体起作用。通过酵母双杂交方法进一步验证FpHam-2与细胞自噬相关蛋白FpAtg3、FpAtg28和FpAtg33直接互作。假禾谷镰孢饥饿诱导后，野生型和回补菌株有大量自噬体被MDC染料标记，而FpHam-2缺失突变体的细胞自噬明显减弱。综合上述结果，本研究阐明了菌丝融合蛋白FpHam-2、FpHam-3和FpHam-4在假禾谷镰孢生长、产孢和致病中的重要作用，并初步揭示了其作用的潜在分子机制。

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象耳豆根结线虫分泌的分支酸变位酶效应蛋白操控寄主免疫以促进寄生 Tuizi Feng, Yuan Chen, Zhourong Li, Ji Pei, Deliang Peng, Huan Peng, Haibo Long 2024, 23(12): 4107-4119.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.11.039 摘要 ( )   PDF   根结线虫（Meloidogyne spp.）是一种在全球范围内广泛分布的、具有重要经济意义的植物寄生线虫。为了成功寄生并对抗寄主免疫系统，植物寄生线虫会分泌效应蛋白以促进侵染。本研究中，我们从象耳豆根结线虫（M. enterolobii）中鉴定了一种分支酸变位酶效应蛋白，命名为Me-CM。原位杂交实验结果表明Me-cm基因在食道腺中特异表达，且在根结线虫寄生阶段转录水平上调表达。体内以及体外RNA沉默实验结果证明，Me-CM影响了象耳豆根结线虫的致病性，降低了寄主感染率、根结数量、卵囊数、每个卵囊内的卵粒数和繁殖系数。亚细胞定位结果表明Me-CM蛋白定位在植物细胞的细胞质和细胞核中。通过检测拟南芥野生型和Me-cm过表达株系寄主免疫相关基因的转录水平，发现Me-cm基因过表达干扰了相关基因正常转录，尤其是降低了水杨酸合成途径标记基因PR1的转录水平。进一步检测拟南芥过表达株系的水杨酸含量表明，Me-cm基因的过表达可显著降低寄主水杨酸浓度，进而影响寄主免疫防御反应。本研究表明，象耳豆根结线虫可能通过分泌分支酸变位酶效应蛋白Me-CM干扰寄主水杨酸信号通路，影响寄主免疫反应，最终促进根结线虫的寄生。综上所述，本研究揭示了象耳豆根结线虫分泌的分支酸变位酶效应蛋白Me-CM调控寄主对象耳豆根结线虫感病性的作用机制，可作为利用RNAi技术开发抗性品种的潜在分子靶标。

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绿盲蝽感觉神经元膜蛋白1a（SNMP1a）在性信息素识别中的功能研究 Yan Li, Xingkui An, Shuang Shan, Xiaoqian Pang, Xiaohe Liu, Yang Sun, Adel Khashaveh, Yongjun Zhang 2024, 23(12): 4120-4135.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.043 摘要 ( )   PDF   绿盲蝽Apollygus lucorum（半翅目：盲蝽科）是一种杂食性害虫，危害多种寄主植物。由于它的快速繁殖，目前绿盲蝽的防治仍具有挑战性，因此了解其性信息素的传播是必需的。性信息素的识别由多种化学感觉相关蛋白介导，对求偶和交配行为至关重要。其中，感觉神经元膜蛋白（SNMP），一种CD36相关蛋白，被认为在检测性信息素方面发挥着至关重要的作用。在本研究中，通过对绿盲蝽转录组和基因组数据分析以及系统发育进化进行研究，共鉴定出四个具有完整开放阅读框的假定SNMP基因（AlucSNMP1a, AlucSNMP1b, AlucSNMP2a, 和AlucSNMP2b）。表达谱分析显示，AlucSNMP转录本在多种组织中普遍存在，只有AlucSNMP1a在雄性触角中偏向性表达，这表明其在雄性化学感受中可能发挥作用。利用非洲爪蟾卵母细胞表达系统结合双电极电压钳记录进行功能分析表明，与单独表达性信息受体（PRs）和共受体（Orco）相比，AlucSNMP1a与特异性信息素受体和共受体的共表达显著增强了对性信息素的电生理反应。此外，研究结果表明，AlucSNMP1a的存在不仅影响了对性信息素的反应，还影响了诱导信号的动力学反应（激活和失活）。相反，AlucSNMP1b与AlucPR/Orco复合物的共表达对两种性信息素化合物诱导的电流反应没有影响。对20个物种的SNMP1基因的选择压力的研究表明，这些基因具有很强的正向选择压力，这意味着在各种昆虫中具有潜在的功能保守性。这些发现强调了AlucSNMP1a在性信息素反应中的关键作用。

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柑橘木虱囊泡运输相关基因在黄龙病菌侵染中的作用 Yingzhe Yuan, Tao Peng, Aijun Huang, Jun He, Chenyang Yuan, Tianyuan Liu, Long Yi, Xuejin Cui, Xuefeng Wang, Changyong Zhou 2024, 23(12): 4136-4146.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.063 摘要 ( )   PDF   黄龙病是一种由Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) 引起韧皮部寄生的革兰氏阴细菌，主要由亚洲柑橘木虱以持久增殖的方式传播，是柑橘上最具毁灭性的病害。有研究提出，黄龙病菌借助木虱细胞内的囊泡结构来复制和传播。然而，黄龙病菌如何进入木虱细胞以及囊泡运输作用在此过程中起到何种作用目前尚不清楚。本研究中，我们监测木虱五龄若虫在不同取食时间后体内CLas滴度的变化，结果表明，若虫体内的CLas滴度随着取食时间的延长而增加。在CLas感染的木虱体内囊泡转运相关基因的表达显著上调，当阻断木虱内吞作用和内体网络后，CLas在木虱整虫和中肠的滴度显著下降。此外，通过沉默网格蛋白重链基因（dsCHC1）的表达同样导致了柑橘木虱体内CLas滴度的降低。总而言之，我们的结果表明，CLas感染上调了柑橘木虱囊泡运输相关基因的表达，从而促进了依赖内吞作用病原菌的入侵。

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神经肽信号系统参与调控东方果实蝇的温度耐受性 Yang Yang, Hongfei Li, Changhao Liang, Donghai He, Hang Zhao, Hongbo Jiang, Jinjun Wang 2024, 23(12): 4147-4160.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.04.003 摘要 ( )   PDF   神经肽及其受体参与昆虫各种生理过程的调节。虽然神经肽在重要的农业害虫-东方果实蝇（Bactrocera dorsalis，桔小实蝇）中已被鉴定，但其相应的受体仍然未知。目前尚不清楚神经肽信号系统是否参与调节这种害虫的温度耐受性。本文系统鉴定了44个候选的神经肽受体基因（编码66个蛋白序列），分析了桔小实蝇中神经肽配体及其受体基因的时空表达模式，也分析了它们在两个温度驯化种群中的表达情况。结果显示，在驯化过程中，许多神经肽和受体基因参与了对温度胁迫的响应。特别是短神经肽F（sNPF）的表达量在耐高温种群中显著上调。此外，蛋白质组学数据显示，sNPF在两个温度驯化种群中均上调。基于CRISPR/Cas9的功能验证结果表明，sNPF参与了桔小实蝇对温度耐受性的调节。本研究结果丰富了昆虫神经肽sNPF的功能。此外，该研究完善了桔小实蝇神经肽信号系统以及它们在温度适应性中的作用，有助于更好的解释其在世界各地的快速入侵。

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饲粮添加锰对肉鸡腹脂沉积的影响 Xiaoyan Cui, Ke Yang, Weiyun Zhang, Liyang Zhang, Ding Li, Wei Wu, Yun Hu, Tingting Li, Xugang Luo 2024, 23(12): 4161-4171.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.004 摘要 ( )   PDF   腹脂沉积过多严重制约了肉鸡的生产效率。研究发现，饲粮添加锰可有效降低肉鸡腹脂沉积，但其潜在机制尚不清楚。本试验旨在研究饲粮添加无机或有机锰对公母鸡腹脂沉积、脂肪代谢相关酶活及基因表达的影响。试验选取1日龄AA肉公鸡和AA肉母鸡各210只，采用2（性别）× 3（饲粮锰处理）双因子完全随机试验设计，共6个试验处理组，每个处理10个重复，每个重复7只鸡。公鸡和母鸡饲喂含有17.52 mg/kg锰（1-21天）和15.62 mg/kg锰（22-42天）的不添加锰的基础饲粮，或添加110 mg/kg锰（1-21天）和80 mg/kg锰（22-42天）的硫酸锰或中等螯合强度蛋白锰，试验周期42天。结果显示，饲粮锰添加与性别对所有指标均无显著交互作用（P>0.05）；锰的添加使肉鸡腹脂率降低（P<0.003）；与对照组相比，锰添加增加了（P<0.004）肉鸡腹脂中的脂肪甘油三酯脂酶（ATGL）活性，而中等螯合强度蛋白锰降低了肉鸡腹脂中（P>0.002）脂肪酸合成酶（FAS）活性；锰添加降低了（P<0.009）肉鸡腹脂中二酰基甘油酰基转移酶2（DGAT2）mRNA的表达水平和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）mRNA和蛋白的表达水平，但上调了肉鸡腹脂中（P＞0.05）ATGL的mRNA和蛋白表达水平。结果表明，饲粮添加锰可能通过降低肉鸡腹脂中PPARγ和DGAT2的表达以及增加肉鸡腹脂中ATGL的表达和活性来抑制肉鸡腹脂沉积，而中等螯合强度蛋白锰对FAS活性的抑制作用更为明显。

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转录组分析揭示鸭嵴垫形成的遗传基础 Lan Huang, Qixin Guo, Yong Jiang, Zhixiu Wang, Guohong Chen, Guobin Chang, Hao Bai 2024, 23(12): 4172-4185.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.025 摘要 ( )   PDF   鸟类中很少有能与羽冠的多样性、复杂性和进化性相媲美的形态特征。伴随着动物的进化历程以及环境的变化，颅顶部附属物形态进化迅速，颅顶部附属物的大小、形状和解剖细节可以表现出巨大的差异。润州凤头白鸭因其含有一个球状的羽冠而得名，具有重要的经济和文化价值。目前，关于鸭羽冠形成的分子调控机理研究仍然不够充分。为了探究润州凤头白鸭羽冠的形成机制，更好地对我国地方鸭种质资源挖掘与创新利用，本研究通过转录组测序结合差异表达分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA）的分析方法，鉴定了参与润州凤头白鸭羽冠形成和发育的调控基因。结果显示，对胚胎期第28天（E28）凤头组织和头皮组织进行基因表达差异分析，共鉴定到261个差异表达基因（其中表达上调基因112个，表达下调基因139个）；对生长第42天（D42）鸭凤头组织和头皮组织进行基因表达差异分析，共鉴定到361个差异表达基因（其中表达上调基因154个，表达下调基因207个）。WGCNA结果显示，3个模块与E28的凤头组织相关，2个模块与D42凤头组织相关。结合差异表达基因和WGCNA模块基因的Venn分析结果显示，D42和E28阶段分别有145和45个基因与凤头组织的发育相关。GO（Gene Ontology）注释和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）分析结果显示，差异基因WNT16、BMP2、SLC35F2、SLC6A15、APOBEC2、ABHD6、TNNC2、MYL1和TNNI2主要参与脂肪生成、羽毛结构、组织修复等过程。本研究在转录水平上阐明了嵴状头组织关键发育阶段的表达模式，为嵴垫形成过程中亚表型的形成提供了参考，为嵴垫发育的分子遗传调控机理提供了新的见解。

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克雷伯菌作为α-生育酚源促进植物乳杆菌发酵水稻秸秆青贮饲料 Cheng Zong, Lu Tang, Tao Shao, Yu Xiao, Zhongyong Huang, Wanqi Jiang, Jiugang Zhu, Zhihao Dong, Mao Li, Qinhua Liu 2024, 23(12): 4186-4202.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.11.036 摘要 ( )   PDF   青贮饲料是反刍家畜重要的日粮成分和维生素E来源，发挥着促进反刍家畜健康养殖的作用。α-生育酚即维生素E，具有强抗氧化特性，可在青贮饲料中富集增加，但富集增加的机制尚未被研究透彻。本研究通过设置添加剂（空白对照、苯甲酸钠、植物乳杆菌、细胞壁降解酶、植物乳杆菌与细胞壁降解酶的组合）和控制青贮窖空气残留的抽真空时间（5，8，11和14 s）双因素随机区组处理试验，利用单分子实时测序、产α-生育酚细菌显色鉴定和细菌共培养技术，探究了α-生育酚在水稻秸秆青贮饲料中增加的机制。结果表明，细胞壁降解酶和植物乳杆菌处理组在最短抽真空时间（5 s）的青贮饲料中具有最高的α-生育酚含量 (P<0.05)。相反，苯甲酸钠处理组在较短抽真空时间（8 s）的青贮饲料具有最低的α-生育酚含量 (P<0.05)。与长的抽真空时间（14 s）相比，最短抽真空时间(5 s)的青贮饲料具有高pH值，且产生α-生育酚的克雷伯菌的丰度较高 (P<0.05)。克雷伯菌的耐酸能力弱，但在植物乳杆菌处理的水稻秸秆青贮饲料中未被灭绝，且能增加青贮饲料的α-生育酚含量。将克雷伯菌与植物乳杆菌共培养时发现，α-生育酚促进了植物乳杆菌生长。与克雷伯菌单独培养相比，在其与植物乳杆菌共培养的培养液中，对克雷伯菌起保护作用的荚膜多糖含量仍保持高浓度水平。综上所述，克雷伯菌是水稻秸秆青贮饲料α-生育酚增加的来源。克雷伯菌供应α-生育酚促进植物乳杆菌增殖的同时，高浓度水平的荚膜多糖保护其免于被产酸的植物乳杆菌灭亡。本研究初步探明了α-生育酚在水稻青贮饲料中富集增加的机制，为应用植物乳杆菌替代化学抑菌剂提高秸秆青贮饲料的卫生质量和抗氧化特性提供了科学依据和理论支撑。

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中国淮河流域农业生态系统中CH4通量及其影响因素评估 Xiaolan Yu, Fangmin Zhang, Yanqiu Fang, Xiaohan Zhao, Kaidi Zhang, Yanyu Lu 2024, 23(12): 4203-4215.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.076 摘要 ( )   PDF   为了解中国淮河流域农业生态系统中CH4通量的变化及其气候驱动因素，于2019年11月至2021年10月，在安徽省寿县的典型水稻-小麦轮作系统中利用开路涡度相关技术观测了CH4通量。然后，利用Akaike信息准则方法对这些变化及其驱动因素进行了分析。结果显示：（1）CH4通量呈现明显的日变化，在当地时间9:00~13:00期间出现单峰值。水稻生长季节（RGS）的营养生长期间，CH4通量最高峰出现在11:00，峰值为2.15 µg m-2 s-1。（2）CH4通量也表现出明显的季节变化。RGS的营养生长阶段的平均CH4通量（193.8±74.2 mg m-2 d-1）是所有生长阶段中最高的。非水稻生长季节的年总CH4通量（3.2 g m-2）相对较少，仅占RGS总CH4通量（23.9 g m-2）的88.2%。（3）无论是在RGS还是非RGS中，CH4通量均随着空气温度、土壤温度和土壤含水量的增加而显著增加，而在RGS中随着饱和水汽压差的增加而显著减少。本研究为全面了解淮河流域稻-麦轮作农业生态系统中CH4通量提供了依据。此外，我们的研究结果有助于验证和修正该地区的CH4模型。

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甘蔗/大豆间作与减量施氮提高了秸秆腐解过程中土壤中秸秆源活性有机碳碳含量和微生物网络复杂度 Tantan Zhang, Yali Liu, Shiqiang Ge, Peng Peng, Hu Tang, Jianwu Wang 2024, 23(12): 4216-4236.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.02.020 摘要 ( )   PDF   甘蔗/大豆间作与减量施氮作为一种重要的可持续农业模式，可以改变土壤生态功能，进而影响秸秆在土壤中的分解。然而，在长期间作和减量施氮的条件下，秸秆分解过程中土壤有机碳（SOC）组成和微生物群落变化的机制尚不清楚。在本研究中，我们在双因素（种植模式：甘蔗单作（MS）、甘蔗/大豆间作（SB）；氮添加水平：减量施氮（N1）和常规施氮（N2））长期试验田中进行了13C-标记大豆秸秆的原位微区培养试验。结果表明，SBN1处理显著提高了秸秆分解过程中秸秆源颗粒有机碳（POC）和秸秆源微生物生物量碳（MBC）的含量，土壤中秸秆碳主要以POC的形式保存。秸秆的加入改变了土壤微生物群落结构，降低了土壤微生物多样性，但随着分解时间的延长，微生物多样性逐渐恢复。在秸秆分解过程中，间作模式显著增加了厚壁菌门和子囊菌门的相对丰度。此外，在甘蔗/大豆间作模式中，秸秆的添加降低了微生物网络的复杂性，而在甘蔗单作模式中，秸秆的添加增加了微生物网络的复杂性。尽管如此，SBN1处理中的微生物网络复杂性仍然高于MSN1处理。总的来说，SBN1处理显著增加了微生物群落的多样性和与有机物分解相关的微生物的相对丰度，微生物群落的变化主要由秸秆源活性SOC组分驱动。这些结果表明，甘蔗/大豆间作与减量施氮处理中的秸秆碳可以更多地固存在土壤中，以保持微生物多样性，促进可持续农业的发展。

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基于容量还是含糖量征税：含糖饮料不同消费税收策略的消费者福利效应对比——中国经验 Tianchang Zhai, Jingjing Wang, Lei Li, Wei Si 2024, 23(12): 4237-4249.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.10.006 摘要 ( )   PDF   基于2014-2017年中国城镇居民家庭即饮液体饮料消费调查数据，本研究估算了各类饮料的价格弹性。在此基础上，对比分析了基于容量和基于含糖量两种征税策略的消费者福利效应。研究结果表明：在减少等量添加糖摄入量的情况下，基于含糖量的征税策略比基于容量的征税策略的补偿变化更小。这表明，在保护消费者福利方面，基于含糖量征税比基于产品容量征税的策略更有效。鉴于中国目前的饮料消费状况，相比于基于容量的征税策略，基于糖含量的征税策略具备显著的效率优势。以上结论可以为食品行业行业和政府在降低中国居民糖摄入水平方面提供了有益的启示。

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谷子无籽突变体(nog1)的鉴定与特性研究 Hui Zhang, Hui Zhi, Di Yuan, Hongkai Liang, Wei Zhang, Guanqing Jia, Xianmin Diao 2024, 23(12): 4263-4266.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.06.016 摘要 ( )   PDF   穗部小花结实率是影响谷类作物产量的关键因素,相关的调控机制至今仍不清楚。本研究鉴定到一个谷子花器官败育无籽突变体（sinog1），解剖学分析表明sinog1突变体的穗部小花在抽穗期发生褐变并逐渐败育。通过构建BC3F2群体，将sinog1的候选基因定位在5号染色体32.44Mb至34.29Mb的1.89Mb区间；RNA-seq分析表明野生型和突变体的差异表达基因主要富集在ABC转运体通路，结合BSA-seq和RNA-seq分析发现候选区间内的3个ABC转运体通路相关候选基因在差异表达基因中富集，推测ABC转运体通路可能是影响sinog1表型的关键通路。本研究为深入了解谷子以及近缘禾谷类作物的小花发育机制奠定了理论基础。

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非洲马瘟病毒RT-RAA-CRISPR/Cas12a检测方法的建立与评估 Yingzhi Zhang, Lei Na, Kui Guo, Jinhui Wang, Zhe Hu, Cheng Du, Xuefeng Wang, Xiaojun Wang 2024, 23(12): 4267-4271.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.08.012 摘要 ( )   PDF   非洲马瘟（AHS）是一种由非洲马瘟病毒（AHSV）引起的马属动物急性和亚急性虫媒传染病。该病在中国被列为一类动物传染病。中国是AHS无疫区，2020年在邻国泰国和马来西亚相继爆发AHS，增加了该病传入中国的风险。因此，开发快速准确的 AHSV 诊断方法对于监测和预防AHS在中国的发生至关重要。本研究以AHSV 基因组中高度保守的vp7 mRNA为检测靶标，开发了一种反转录重组酶介导等温核酸扩增技术（RT-RAA）联合CRISPR/Cas12a系统（CRISPR/Cas12a-RT-RAA）的方法检测AHSV，并对该方法的性能进行了评估。结果显示，其最低检测限是10 个拷贝vp7 mRNA/反应，检测敏感性是RT-qPCR的10倍；该方法与马传染性贫血病毒、马动脉炎病毒、马流感病毒、马疱疹病毒1型/4型、马链球菌和马沙门氏菌等其他马病原体核酸没有交叉反应。此外，该方法检测结果读取方便快捷，在紫外光下肉眼可以直接观察，无需特殊仪器。由于缺乏 AHSV 阳性的临床样本，我们通过在马血液和组织 mRNA 中添加 vp7 mRNA 作为对照，证实了该检测方法在临床实践中的适用性。总之，本研究建立的RT-RAA-CRISPR/Cas12a方法在AHSV 检测中具有便捷、灵敏度高和特异性好的优势，可能有助于AHS 的早期预警和诊断。