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    2025年, 第24卷, 第1期
    刊出日期:2025-01-20
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    间作延缓作物根系与冠层衰老的生理生态特性及农艺调控途径研究进展
    Wen Yin, Qiang Chai, Zhilong Fan, Falong Hu, Lianhao Zhao, Hong Fan, Wei He, Cai Zhao, Aizhong Yu, Yali Sun, Feng Wang
    2025, 24(1): 1-22.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.04.013
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    间作因高产、稳产及资源高效利用等优点广泛应用于干旱半干旱地区。然而,近年来,传统间作高产主要归功于水肥、地膜、机械动力等人工购买性资源的大量投入,导致耕地质量逐年下降而使间作作物根系与冠层早衰现象愈发严重。因此,传统间作在作物生产中的应用面临着重大挑战。本文详细阐述了作物衰老的表现、发生机制和农艺调控途径,综述了间作延缓作物根系与冠层衰老的生理生态特性。间作延缓作物根系与冠层衰老的主要农艺调控途径主要是基于地上和地下的相互作用,包括作物品种搭配、空间布局、水肥管理和耕作覆盖措施。未来间作延缓作物根系与冠层衰老的重点领域包括:(1)适宜于间作模式的特定作物品种选育;(2)结合分子生物学技术解析间作延缓作物根系与冠层衰老的光合生理与分子机制;(3)间作根系与冠层衰老过程预测与评价模型的开发与应用。本文对不同研究成果进行综合分析和评价,可为采用创新技术调控间作生理生态特性,促进间作延缓作物根系与冠层衰老提供理论与技术依据。集成不同尺度研究成果,将为人多地少、光热资源丰富的干旱半干旱地区建立高产、高效、可持续间作模式及配套技术体系提供理论支撑,对资源性缺水生态区间作发展具有重要指导意义。
    产酶溶杆菌:一位全副武装的生防战士
    Long Lin, Xiaolong Shao, Yicheng Yang, Aprodisia Kavutu Murero, Limin Wang, Gaoge Xu, Yangyang Zhao, Sen Han, Zhenhe Su, Kangwen Xu, Mingming Yang, Jinxing Liao, Kaihuai Li, Fengquan Liu, Guoliang Qian
    2025, 24(1): 23-35.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.02.021
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    产酶溶杆菌是一种新型的生防细菌,能产生胞外水解酶、抗真菌毒素蛋白、抗菌次生代谢产物、IV型分泌系统(T4SS)等多种生防武器,高效抑制真菌、卵菌、细菌、线虫等多种植物病原菌的生长。与常见的生防假单胞菌和芽胞杆菌相比,产酶溶杆菌具备一些独特的生防特征,例如细胞表面缺乏鞭毛,可合成并分泌新型抗真菌代谢产物HSAF(heat-stable antifungal factor,宁溶霉素),通过T4SS接触抑制病原细菌的生长等。本文将重点从丢失鞭毛的形态和功能适应性,抗真菌代谢产物HSAF的合成调控机制,T4SS介导“接触抑菌”三个方面阐述产酶溶杆菌具备这些独特生防特性背后的机制。研究表明,产酶溶杆菌基因组中部分鞭毛合成相关基因缺失导致其丢失鞭毛,但依然保留鞭毛III型分泌系统。该系统在产酶溶杆菌中不再负责鞭毛合成,而是发生功能分化,参与IV型菌毛合成以及抗真菌毒素蛋白的分泌。产酶溶杆菌中宁溶霉素的合成主要受到转录因子Clp和第二信使c-di-GMP的调控。其中,Clp可以直接结合在HSAF合成基因簇的启动子上激活其转录,促进HSAF合成,而高浓度的c-di-GMP可以结合Clp并使其与启动子解离,从而抑制HSAF的合成。鸟苷酸环化酶(DGC)和磷酸二脂酶(PDE)是c-di-GMP合成与降解的关键酶,产酶溶杆菌中一些特异的蛋白互作如Clp与LchP(PDE)互作、CdgL与WspR(DGC)互作,构成了该细菌胞内特有的c-di-GMP信号通路来调控宁溶霉素的合成。产酶溶杆菌虽然不能产生抗革兰氏阴性细菌的代谢产物,但利用T4SS,它能够通过细胞间的接触转运毒性效应蛋白,实现对其他革兰氏阴性细菌生长的抑制。同时,产酶溶杆菌还能利用T4SS向土著病原细菌和其他生防细菌体内转运多种非毒性效应蛋白进入,抑制它们的群体感应或激活它们抗菌代谢产物合成,从而建立过去未知的微生物种间互作新方式。产酶溶杆菌独特的生防特征及其背后的调控机制揭示了生防细菌发挥抑菌功能的新途径,为该细菌高效生防菌剂的研发和应用提供了坚实的理论支撑。
    通过深施氮肥优化作物产量,同时最大限度减少对环境的影响
    Lingxiao Zhu, Hongchun Sun, Liantao Liu, Ke Zhang, Yongjiang Zhang, Anchang Li, Zhiying Bai, Guiyan Wang, Xiaoqing Liu, Hezhong Dong, Cundong Li
    2025, 24(1): 36-60.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.05.012
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    氮(N)是作物产量形成的重要营养元素。然而,农业生产面临着许多挑战,特别是氮肥用量高而利用效率低,环境污染严重。深施氮肥(DPNF)是一种农艺措施,对上述问题的解决表现出了很好的前景。本综述旨在全面解析DPNF。首先简要概述了其发展和实施方法。随后,对不同作物的最佳施肥深度及其影响因素进行了分析和讨论。此外,还探讨了DPNF对作物发育、产量、氮利用效率和温室气体排放的调控规律及其机制。最后,概述了该技术的局限性和面临的挑战,并提出了相应的建议。本综述为DPNF在农业实践中的推广和应用提供了重要的见解和参考。
    水稻生长素上调小RNA基因OsSAUR33促进种子耐老化
    Shan Sun, Wenjun Li, Yanfen Fang, Qianqian Huang, Zhibo Huang, Chengjing Wang, Jia Zhao, Yongqi He, Zhoufei Wang
    2025, 24(1): 61-71.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.07.024
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    种子贮藏过程中的耐老化特性是作物生产的一个重要性状。然而,有关水稻生长素上调小RNA基因种子耐老化能力调控作用知之甚少本研究报道了一个水稻生长素上调小RNA基因OsSAUR33参与调控种子耐老化能力在种子萌发阶段,与未老化的种子相比,在老化种子中OsSAUR33表达被显著诱导。相应的,与野生型(WT)相比,在自然老化和人工老化条件下,OsSAUR33突变体种子活力显著下降OsSAUR33基因通过增加种子发芽过程中活性氧(ROS)水平,从而提高老化种子的活力。在种子发芽过程中,与野生型相比,在OsSAUR33突变体的老化种子中ROS积累显著延迟。此外,过氧化氢(H2O2)处理能显著提高不同水稻品种老化种子的活力。总之,本研究结果为今后改善水稻种子耐老化特性提供重要理论和技术支撑。

    小麦-黑麦抗白粉病6RL双端体附加与1R(1B)异代换系的创制与鉴定
    Guohao Han, Jing Wang, Hanwen Yan, Lijun Cao, Shiyu Liu, Xiuquan Li, Yilin Zhou, Wei Liu, Tiantian Gu, Zhipeng Shi, Hong Liu, Lihui Li, Diaoguo An
    2025, 24(1): 72-84.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.10.004
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    小麦白粉病严重威胁小麦的安全生产,利用抗病基因被认为是控制该病害最合适的措施。然而,品种间的相互杂交导致了当前主栽品种遗传背景的高度同质化。八倍体小黑麦是由小麦和黑麦人工合成的新物种,是小麦抗性改良的重要基因供体。本研究通过将八倍体小黑麦与普通小麦杂交,创制了抗白粉病小麦-黑麦后代YT5。通过基因组原位杂交、多色荧光原位杂交、多色基因组原位杂交和分子标记分析,证明YT56RL双端体附加与1R(1B)异代换系。白粉病遗传分析表明YT5的白粉病抗性来源于其黑麦6RL染色体。苗期利用不同白粉病菌株接种YT5, 发现YT5的叶片出现明显孢子,随后产生坏死反应,到成株期时植株表现为高抗,与黑麦染色体6RL上已报道的Pm基因表型不同。同时,YT5农艺性状较好,可作为优良桥梁材料应用于小麦遗传改良。为促进YT56RL上白粉病抗性的转移,选择并验证了两个黑麦6RL特异KASP标记,它们能够在不同小麦背景下检测该染色体臂,有效服务于分子标记辅助选择育种。

    基于全基因组重测序技术发掘长片段InDels精细定位与大豆籽粒异黄酮含量相关位点qIF05-1
    Jia Jia, Huan Wang, Ximeng Yang, Bo Chen, Ruqian Wei, Qibin Ma, Yanbo Cheng, Hai Nian
    2025, 24(1): 85-100.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.08.011
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    大豆异黄酮是一种次生代谢物,可为人体提供丰富的营养保健价值。在本实验室前期的研究中,利用一个由华春瓦窑黄豆杂交衍生的一个重组自交系群体,在大豆5号染色体上鉴定到一个控制大豆籽粒异黄酮含量的主效位点qIF05-1。本研究利用Illumina Solexa测序系统对大豆双亲亲本进行了深度的全基因组重测序分析最终在华春2号和瓦窑黄豆基因组间共鉴定出63099个长片段InDel变异(≥15 bp),这些InDels不均匀地分布大豆的20条染色体上,数量12号染色体1826个18号染色体4544个不等。鉴定到10002占总数量15.85%)片段InDel变异位于基因区,其中有1139个大效InDel变异能够导致蛋白质序列截断或从而影响基因的功能为了进一步应用长片段InDels进行大豆的遗传分析,qIF05-1定位区间内检测到68个长InDel变异位点。通过子代重组实验结合基因型分析研究,将qIF051位点的基因组区间缩小到了102.2 kb的基因组区域区间包含12个基因。进一步结合RNA-seq数据分析、基因组序列比较和拟南芥异位表达功能验证,一个bHLH转录因子家族基因Glyma.05G208300简称GmEGL3)被推测为可能是qIF05-1位点的候选基因。综上,通过鉴定和开发长片段InDel标记再一次说明这是一种重要性状精细定位

    秸秆基质块高密度育秧对水稻秧苗素质、机插质量及产量的影响
    Yufei Ling, Mengzhu Liu, Yuan Feng, Zhipeng Xing, Hui Gao, Haiyan Wei, Qun Hu, Hongcheng Zhang
    2025, 24(1): 101-113.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.12.018
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    水稻育秧和机插阶段的需要大量劳动力是机插水稻面临的主要难题之一。可通过增加每盘育秧播种量以减少育秧秧盘用量达到节省人工的目的。2021年和2022年使用秸秆基质块为育秧材料,以常规播种量150 g/盘、移栽秧龄20 d为对照(CK),设置播种量250 g/盘、300 g/盘和350 g/盘,移栽秧龄为10 d和15 d的6个处理,对水稻秧苗素质、机插质量和产量及经济效益进行研究。与CK相比水稻秧苗素质受高播种量短秧龄育秧影响较大,但秧苗活力未受显著影响。本实验中,350-10处理每公顷秧盘用量为152-155盘,比CK用量减少62%。提高水稻育秧播种量可减少2.8%-4%的水稻缺穴率。产量及经济效益以300-15处理最佳。

    综合生理学和蛋白质组学分析揭示了小麦籽粒对孕穗期低温胁迫的响应
    Anmin Zhang, Zihong Li, Qirui Zhou, Jiawen Zhao, Yan Zhao, Mengting Zhao, Shangyu Ma, Yonghui Fan, Zhenglai Huang, Wenjing Zhang
    2025, 24(1): 114-131.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.12.003
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    春季低温(LT)已成为制约小麦生长发育的主要非生物胁迫之一。为研究小麦籽粒发育对孕穗期低温胁迫的响应机制,进行了多种分析,包括孕穗期低温处理后小麦籽粒形态观察、淀粉合成酶活性测定以及直链淀粉和支链淀粉含量测定。此外,利用串联质谱标签技术(TMT)进行了蛋白质组学分析。结果表明,低温胁迫后小麦籽粒的饱满度下降。此外,蔗糖合酶(SuS, EC 2.4.1.13)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase, EC 2.7.7.27)活性显著下降,导致直链淀粉和支链淀粉含量显著降低。通过蛋白质组学分析,共鉴定出509个差异表达蛋白(DEPs)。GO富集分析表明,分子功能中的营养储存库活性蛋白差异倍数最大,并且上调表达的贮藏蛋白(SSP)在籽粒对低温胁迫及后续伤害的响应中起着积极作用。KEGG富集分析表明,低温胁迫降低了蔗糖和淀粉代谢途径中蔗糖磷酸合成酶(SPS)、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶(glgC))β-呋喃果糖苷酶(FFase)DEPs的表达,从而影响了籽粒淀粉的合成。此外,在内质网途径的蛋白质加工中发现了许多热休克蛋白(HSPs),这些HSPs可以抵抗低温胁迫带来的一些损伤。这些研究结果为阐明春季低温胁迫小麦产量形成的潜在机理提供了新的理论基础。

    生物炭优化玉米水分利用效率的调控机制

    Heng Wan, Zhenhua Wei, Chunshuo Liu, Xin Yang, Yaosheng Wang, Fulai Liu
    2025, 24(1): 132-146.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.073
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    玉米是干旱和半干旱地区的重要粮食作物,而在水资源有限的种植环境中,提升玉米水分利用效率(WUE)尤为关键。植物生长调控措施对玉米的形态、气孔行为及水分管理有显著影响,但具体机制仍待深入探索。该研究发以传统充分灌溉为对照,揭示了生物炭联合交替灌溉处理在减少玉米水分使用的同时改变了木质部的离子成分,调控了玉米的脱落酸(ABA)信号传导,通过减少气孔开度来降低水分散失,从而显著提高了玉米的水分利用效率(WUE)。研究表明,小麦秸秆生物炭(WSB)在干旱环境中通过改变叶片气孔的大小和密度,增强了植株对水分的高效利用。生物炭联合交替灌溉通过增强ABA信号调节玉米气孔开闭,进而提高了玉米的整体光合效率和抗旱能力。该研究为干旱地区玉米生产中生物炭的应用提供了理论依据,为玉米在水分有限环境下的高效种植提供了新思路。

    伪响应调节因子基因Clsc调控西瓜果皮条纹的颜色
    Dongming Liu, Jinfang Liang, Quanquan Liu, Yaxin Chen, Shixiang Duan, Dongling Sun, Huayu Zhu, Junling Dou, Huanhuan Niu, Sen Yang, Shouru Sun, Jianbin Hu, Luming Yang
    2025, 24(1): 147-160.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.08.006
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    西瓜的果皮颜色和条纹是影响市场消费选择的关键外观品质性状。作为典型性状之一,西瓜果皮条纹的颜色明显较果皮背景颜色深,因此西瓜常被作为植物条纹研究的理想材料。但受种质资源的限制,目前我们对西瓜条纹着色机制的了解仍不深入。本研究以一份浅色条纹西瓜为研究材料,遗传分析结果表明这一性状由一个隐性基因控制,结合F2群体将控制条纹着色的基因ClscCitrullus lanatus stripe coloration)定位到第9染色体上的一个147.6 kb区域内。结合基因功能和表达量分析结果,编码APRR2转录因子的Cla97C09G175170基因被推定为控制西瓜条纹着色的关键基因。生理实验结果表明Cla97C09G175170可能通过影响叶绿体的发育和叶绿素的代谢影响西瓜果皮的颜色形成。本研究结果将有助于更好地理解西瓜条纹颜色形成的分子机制,并为新品种的分子标记辅助选择提供帮助。

    苹果(Malus domestica Borkh.)防御素基因全基因组鉴定揭示MdDEF25基因对腐皮镰刀菌抗性研究
    Mengli Yang, Jian Jiao, Yiqi Liu, Ming Li, Yan Xia, Feifan Hou, Chuanmi Huang, Hengtao Zhang, Miaomiao Wang, Jiangli Shi, Ran Wan, Kunxi Zhang, Pengbo Hao, Tuanhui Bai, Chunhui Song, Jiancan Feng, Xianbo Zheng
    2025, 24(1): 161-175.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.039
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    苹果再植病是一种在同一块土地上反复种植苹果时发生的复杂土壤综合征,其原因包括不同的病原体,其中腐皮镰刀菌Fusarium solaniF. solani)为主要病原菌。F. solani破坏了果园土壤生态系统的结构和功能,抑制了苹果树的生长发育,严重影响了苹果的品质和产量。在本研究中,我们比较了未接种和接种的苹果苗的转录组,发现差异表达基因主要富集于对共生真菌的反应等过程中,包含多个防御素。植物防御素是一种抗菌肽,但其在F. solani 感染过程中的作用尚不清楚。我们对苹果防御素基因进行了全基因组鉴定,鉴定出25个基因具有8个半胱氨酸残基的保守基序。苹果F. solani后,与对照相比,根表面细胞损伤严重,总根长、根投影面积、根尖、根交叉和总根表面积均存在显著差异。qRT-PCR分析显示,苹果F. solani侵染后MdDEF3MdDEF25诱导表达。亚细胞定位显示MdDEF3-YFPMdDEF25-YFP融合蛋白在细胞膜上表达。过表达MdDEF25-YFP融合蛋白提高了苹果对F. solani的抗性,为苹果再植病的预防和生物防治提供了新的策略。
    转录组分析揭示菊花氮素利用效率的关键调控因素
    Lijiao Ge, Weihao Miao, Kuolin Duan, Tong Sun, Xinyan Fang, Zhiyong Guan, Jiafu Jiang, Sumei Chen, Weimin Fang, Fadi Chen, Shuang Zhao
    2025, 24(1): 176-195.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.11.003
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    N)是决定菊花产量和品质的限制因子。不同基因型菊花氮利用效率(NUE)存在遗传变异。为探究影响菊花NUE的遗传因我们应用转录组技术分析了氮高效基因型‘南农丽黄’(‘LH’)和氮低效基因型‘南农雪峰’(XF)经低氮0.4 mM·L-1 N、正常氮8 mM·L-1 N)处理15 d和氮恢复处理1h(低氮处理15 d后转正常氮处理1h)的根系基因表达特征结果显示,两种基因型对不同氮处理表现出响应差异。正常氮和低氮处理下,氮高效基因型LH在农艺性状、氮累积量和谷氨酰胺合成酶活性中展现显著优势。低氮处理促进了LH的根系生长,但抑制了XF的根系生长。转录组分析发现,低氮处理增加了两基因型中部分N代谢、生长素脱落酸信号转导相关基因的表达以及‘LH’根系中赤霉素信号转导相关基因的表达氮恢复处理仅增加了LH细胞分裂素信号转导相关基因的表达。不同氮处理下,LHNRT2.1AMT1.1Gln1赤霉素和细胞分裂素信号转导相关基因的表达量均高于‘XF’,说明‘LH’根中与N代谢和激素生长素、脱落酸、赤霉素和细胞分裂素信号转导相关基因对不同氮处理响应比‘XF’更为敏感共表达网络分析结果显示,bZIP43bHLH93NPF6.3IBR10MYB62PP2CPP2C06NLP7八个枢纽基因可能是菊花氮素介导应答的关键调控因子,在氮高效基因型菊花抵御低氮胁迫、提高NUE的过程中发挥重要作用。本研究结果在遗传水平上揭示了调控菊花NUE的关键因素菊花氮高效利用这一复杂机理的理解提供了新视角同时也为菊花基因型改良和氮高效菊花基因型育种提供了有益依据。

    甜菜孢囊线虫抑制寄主免疫反应的潜在效应蛋白全基因组筛选与鉴定
    Ke Yao, Menghan Zhang, Jianjun Xu, Deliang Peng, Wenkun Huang, Ling’an Kong, Shiming Liu, Guangkuo Li, Huan Peng
    2025, 24(1): 196-208.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.028
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    甜菜孢囊线虫(Heterodera schachtii)是重要的植物病原线虫,曾给世界甜菜生产具有毁灭性的破坏2015年在我国新疆首次发现了甜菜孢囊线虫的危害,对我甜菜生产安全造成严重威胁,迫切需要开展相关研究。本研究基于甜菜孢囊线虫的基因组和转录组数据,筛选能够抑制寄主免疫反应的潜在效应蛋白,为解析甜菜孢囊线虫的致病分子机制提供理论依据。采用SignalP 5.0TMHMM2.0生物信息学分析方法,从甜菜孢囊线虫基因组筛选出有信号肽无跨膜结构域的潜在效应子序列,在此基础上,筛选出在植物寄生线虫保守存在,但与自由生活线虫无同源性的蛋白(e<1.0 e-5且覆盖率≥30.0%)的序列,根据甜菜孢囊线虫各发育阶段的基因表达量差异,随后筛选出在甜菜孢囊线虫二龄幼虫和寄生阶段上调表达的序列(差异倍数log2>2且e≤0.01。最后过滤掉功能已知的植物线虫效应蛋白序列(e<1.0 e-10),剩余序列作为潜在的效应蛋白进行下一步分析。将上述候选效应蛋白基因序列构建到植物表达载体pYBA1132中,采用本氏烟草瞬时表达系统,对候选效应蛋白是否能激发或抑制BaxGPA2/RBP1诱导的细胞死亡进行筛选。采用qRT-PCR技术检测候选效应蛋白异源表达植物免疫相关基因PR1PR2WRKY12PI1转录的影响。采用原位杂交方法分析候选效应蛋白在甜菜孢囊线虫中的表达定位。采用生物信息学的方法从甜菜孢囊线虫基因组中筛选51新的候选效应蛋白。利用烟草瞬时表达系统,对37成功克隆的候选效应蛋白基因进行功能验证,筛选出13个能够抑制Bax引起的细胞死亡的候选效应蛋白,其中9个效应蛋白能够抑制GPA2/RBP1诱导的坏死反应qRT-PCR分析发现,13候选效应蛋白基因的瞬时表达能引起寄主植物PR1PR2WRKY12PI1防御基因表达量显著下调。原位杂交结果表明,13候选效应蛋白的表达位点均位于甜菜孢囊线虫的食道腺细胞。本研究从甜菜孢囊线虫基因组中筛选到了13个能够抑制植物免疫应答的新效应蛋白,它们均可以通过抑制寄主抗性相关基因的表达,促进线虫寄生。上述研究结果将为进一步研究甜菜孢囊线虫与寄主的互作提供理论依据。

    Twinstar是在昆虫表皮生物合成中起重要作用的几丁质合成酶互作蛋白
    2025, 24(1): 209-219.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.05.027
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    几丁质是一种丰富的天然生物聚合物,是昆虫外骨骼的主要结构组分,对于昆虫的生长和发育至关重要。几丁质合成酶(Chitin synthase,CHS)是一种膜整合的糖基转移酶,被认为是参与几丁质生物合成过程的关键酶。然而,在几丁质生物合成过程中,一些额外的蛋白在促进几丁质合成酶发挥功能方面的具体作用仍然没有被完全阐明。在本研究中,利用分裂泛素膜酵母双杂交(Split-ubiquitin membrane yeast two-hybridMYTH)和Pull-down实验,证明了黑腹果蝇(Drosophila melanogasterTwinstarTsr)与几丁质合成酶(Krotzkopf verkehrtKkv)在体外存在物理相互作用。Tsr 是一种小分子蛋白,属于肌动蛋白解聚因子ADF/Cofilin家族。利用RNA干扰(RNA interferenceRNAi)技术在果蝇全身、表皮、气管和翅中对Tsr基因进行干扰,结果显示,降低果蝇全身、表皮和气管中的Tsr基因均会导致果蝇幼虫死亡;而降低果蝇翅中Tsr基因的表达导致翅褶皱表型。进一步研究表明,异常翅的第一纵脉几丁质含量降低,且几丁质片层结构缺失。为了验证Tsr在其他昆虫目中的功能保守性,对鳞翅目害虫亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和鞘翅目害虫赤拟谷盗Tribolium castaneum)进行了研究。分别对亚洲玉米螟和赤拟谷盗中果蝇Tsr的同源基因OfTsrTcTsr进行干扰,结果表明,降低亚洲玉米螟OfTsr的表达导致幼虫表皮合成受阻和化蛹异常;降低赤拟谷盗TcTsr的表达引起幼虫致死表型。本研究结果不仅增加了我们对昆虫表皮几丁质生物合成机制的认识,还为农业害虫防治提供了新的潜在靶点。
    基于改进Cascade R-CNN算法的黄粘板图像上十字花科蔬菜害虫田间智能监测系统
    Yufan Gao, Fei Yin, Chen Hong, Xiangfu Chen, Hang Deng, Yongjian Liu, Zhenyu Li, Qing Yao
    2025, 24(1): 220-234.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.06.017
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    十字花科蔬菜是重要的食用蔬菜,但在生长过程中极易受到害虫的影响。为了实现虫情测报和科学防治,需要对这些害虫进行实时准确的监测。目前,悬挂黄粘板是黄色趋向性蔬菜害虫监测和诱捕的常用方法。为了实现对粘虫板上蔬菜害虫的实时、低成本、智能化监测,我们建立了一个由智能摄像头、Web平台和部署在服务器上的害虫检测算法组成的智能监测系统。工作人员在系统平台上设置好摄像头的拍摄预置点和拍摄时间后,布置在田间的摄像头每天定点、定时自动采集多张黄粘板的图像。黄粘板上诱捕的害虫包括小菜蛾(Plutella xylostella)、黄曲条跳甲(Phyllotreta striolata)、蝇类(Muscidae)三种,它们的虫体小且易破损,增加了模型检测的难度。针对害虫体型小、易破损导致的识别效果差的问题,我们提出了基于改进Cascade R-CNN模型的蔬菜害虫智能检测算法来识别这三种目标害虫。该算法引入了重叠滑动窗口方法,使用改进的Res2Net网络作为骨干网络,同时采用递归特征金字塔网络作为特征融合网络。测试结果表明,该算法对黄粘板图像上的三种目标害虫取得了良好的检测效果,精确率分别为96.5%92.2%75.0%,召回率分别为96.6%93.1%74.7%F10.880。与其他算法相比,我们的算法在检测小目标害虫的能力上具有明显优势。为了准确获取图像上每天新增的害虫,我们提出了一种基于双阶段匹配的蔬菜害虫匹配计数算法,测试结果显示,该算法取得了与手工统计结果高度一致的害虫增长情况,平均误差仅2.2%。蔬菜害虫智能监测系统实现了蔬菜害虫监测的精准化、可视化和智能化,为农户防控害虫提供依据,具有重要意义。

    基于可见光/近红外光谱信息对肉质性状进行基因组选择
    Xi Tang, Lei Xie, Min Yan, Longyun Li, Tianxiong Yao, Siyi Liu, Wenwu Xu, Shijun Xiao, Nengshui Ding, Zhiyan Zhang, Lusheng Huang
    2025, 24(1): 235-245.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.09.019
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    基因组选择(GS)的原理是通过归纳SNPs的所有多基因效应的总和以此估计育种值(BV)。可见光/近红外光谱(VIS/NIRS)的波长和丰度可以直接反映化学物质的浓度,利用VIS/NIRS预测肉品性状的过程,类似于通过对光谱特征波段的所有多基因效应求和来进行基因组选择处理。因此,将VIS/NIRS信息纳入基因组选择过程以建立高效、低成本的育种模型是非常有意义的。本研究测定了来自中国广西的359头杜洛克×长白×约克夏三元杂群体的6项肉质性状,并用高密度SNP芯片对其进行了基因分型。根据目标群体信息的完整性,我们提出了4种不同情况下的育种策略:策略I,目标群体只拥有光谱和基因型数据;策略II,目标种群只有光谱数据;策略,目标种群也只有光谱和基因型数据,但预测过程不同;策略,目标种群只拥有光谱和表型数据。本研究旨在这四种情况下,探究将VIS/NIR光谱信息纳入基因组选择中对GEBV预测准确性的影响5折交叉验证的结果显示,遗传算法在特征波长预选方面表现出显著的潜力。策略在大多数性状上的育种效优于传统的GS方法其GEBV预测准确性在六项性状的均值上分别提高了32.2%40.8%15.5%。其中,策略II对脂肪(%)的预测准确性甚至比传统GS提高了50.7%。策略IGEBV预测准确与传统GS结果基本一致,波动范围小于7%。此外,这4策略的育种成本均低于传统的GS方法,其中策略IV的育种成本最低,因为它不需要对目标群体进行基因分型。我们的研究结果表明,基于VIS/NIRS数据的GS方法具有显著的预测潜力,值得进一步研究,可为制定效、经济的育种策略提供有价值的参考。

    VGLL2基因参与调控固始鸡骨骼肌生长发育
    Wenya Li, Haoxiang Ma, Yanxing Wang, Yushi Zhang, Yang Liu, Ruili Han, Hong Li, Hanfang Cai, Xiaojun Liu, Xiangtao Kang, Ruirui Jiang, Zhuanjian Li
    2025, 24(1): 246-260.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.06.017
    摘要 ( )   PDF  

    先前的研究表明,VGLL2是VGLL家族的一员,在动物骨骼肌的生长发育中发挥着重要作用,但其在鸡骨骼肌发育中的具体作用尚不清楚。本研究的主要目的是探讨VGLL2在鸡骨骼肌发育和鸡原代成肌细胞增殖分化中的生物学功能。在本研究中,我们通过CCK8、EdU和流式细胞术分析检测了VGLL2在过表达和干扰VGLL2后对成肌细胞增殖的影响,采用间接免疫荧光法IF检测VGLL2对成肌细胞分化的影响。qRT‒PCR和苏木精-伊红(H&E)染色用于评估VGLL2过表达对鸡骨骼肌生长速率和骨骼肌纤维特性的影响。结果表明,VGLL2抑制了鸡原代成肌细胞的增殖,但促进了这些细胞的分化。有趣的是,鸡骨骼肌纤维发育因VGLL2的过表达而显著增强。本研究首次从体内和体外对鸡VGLL2基因在骨骼肌中的作用进行了探究,并且数据表明VGLL2基因可能是改善家禽肌肉质量的有用标志物。本研究结果为家禽肌肉发育的研究提供了新的思路,对家禽生产具有一定的指导意义。同时,也为进一步完善我国地方鸡分子育种计划、建立我国地方鸡肌肉发育调控网络提供了理论依据。

    氟苯尼考可抑制雏鸡生长并导致免疫抑制
    Fanliang Meng, Kuihao Liu, Yesheng Shen, Peixun Li, Tailong Wang, Yiran Zhao, Sidang Liu, Mengda Liu, Gang Wang
    2025, 24(1): 261-271.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.11.040
    摘要 ( )   PDF  

    氟苯尼考(Florfenicol, FLO)是一种化学合成的动物用酰胺醇类广谱抗菌药物,是畜牧业和水产养殖业应用最广泛的抗菌药物之一。随着FLO的广泛应用,其造血毒性、免疫毒性、遗传毒性、胚胎毒性越来越受到关注。为进一步明确FLO对雏鸡的毒副作用,本研究通过FLO雏鸡饮水的途径进行药物应用实验,系统地研究FLO对雏鸡免疫功能的影响,并初步探讨其影响机制,旨在为FLO的安全再评价及科学合理使用提供理论依据。SPF雏鸡3日龄起在饮水中以100 mg L-1的剂量添加FLO,连续饮用6天,对雏鸡生长性能进行监测,通过病理学检查及TUNEL凋亡染色检测应用FLO对免疫器官的影响,并通过血凝抑制试验检测血清中NDV抗体水平、ELISA方法检测血清中细胞因子(IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α、IFN-γ)含量以及实时荧光定量PCR检测免疫器官中干扰素相关基因(IRF-7、2’-5’OAS、Mx1)和细胞因子基因(IL-6、TNF-α、IFN-γ)的转录情况对机体免疫水平进行评价。结果显示育雏早期应用FLO可抑制雏鸡的生长发育,用药组的体重及免疫器官指数均低于对照组;病理组织学检查发现停药早期FLO处理组法氏囊中淋巴细胞的数量较少,TUNEL凋亡检测结果显示FLO处理组的法氏囊发生明显的淋巴细胞凋亡。FLO处理组免疫器官中干扰素相关基因IRF-7、2’-5’OAS及细胞因子基因IL-6、TNF-α、IFN-γ的转录水平与对照组相比均有一定程度的降低,Mx1基因转录水平在所有时间点均差异不显著;FLO处理组血清中NDV抗体水平及细胞因子IL-1、IL-2、IFN-γ的含量在停药早期显著低于对照组,但在后期能逐渐恢复。本研究表明,FLO对雏鸡的免疫功能有一定程度的影响,研究结果为进一步研究FLO诱导的免疫毒性机制奠定了基础。 

    沙门氏菌毒力岛SPI-1、2和3的缺失诱导其显著的形态和代谢变化以及保护性免疫潜力
    Gaosong Liu, Xuelian Lü, Qiufeng Tian, Wanjiang Zhang, Fei Yi, Yueling Zhang, Shenye Yu
    2025, 24(1): 272-289.  DOI: 10.1016/j.jia.2023.11.009
    摘要 ( )   PDF  

    为了研究沙门菌三种主要毒力岛SPIsSPI-123)对其生理学、致病性和免疫原性的影响,本研究通过构建改进的λ-Red同源重组系统,以肠炎沙门菌SM6野毒株为亲本制备了三种主要SPIsSPI-123)的单缺失(SM6ΔSPI1, SM6ΔSPI2, SM6ΔSPI3)和三缺失突变体(SM6ΔSPI1&2&3);对突变体的生长和稳定性进行检测;采用扫描电镜观察菌体形态;利用Biolog微生物鉴定系统检测碳源代谢情况;检测突变体对Caco-2细胞的粘附和侵袭能力;以1×107 CFU剂量腹腔注射7日龄来航鸡于注射后第248(dpi)检测突变体在肝脏和脾脏内的定殖情况;另外,按1×107 CFU剂量将各突变体分别于72135日龄腹腔免疫后在首免23456周(wpi)收集血清检测特异性IgG水平,并于42日龄腹腔注射1×109 CFU剂量的SM6野毒株,于攻毒后第714天检测血液中细胞因子水平,同时收集脾细胞检测CD3+CD4+CD3+CD8+比率,对免疫和攻毒后鸡只的临床表现和组织病理损伤进行打分,对各突变体的免疫效力进行评价。结果表明,单缺失突变体的表面表现出更粗糙的质地,并似乎被一层透明的胶体包裹,而与亲本菌株相比,三缺失突变体的形态保持不变。SPI突变体的碳代谢谱发生了深刻的变化,在95个碳源中的30个碳源(主要是碳水化合物)中观察到了显著且具有统计学意义的变化(30个碳来源中的17个)。此外,与亲本菌株相比,四种突变体对Caco-2细胞的粘附能力显著降低。此外,突变体SM6ΔSPI1SM6ΔSPI1&2&3的入侵能力显著降低,而SM6ΔSPI3SM6△SPI2的入侵能力不同程度地增强。重要的是,四个突变体中没有一个在雏鸡中引起任何临床症状。然而,它们确实在脾脏和肝脏短暂定植。值得注意的是,SM6ΔSPI1&2&3突变体在感染后8天内从脾脏和肝脏中迅速清除,并且在器官中没有观察到显著的病理变化。此外,当受到攻击时,突变体免疫组的抗体水平显著增加,CD3+CD4+CD3+CD8+亚群发生变化,SM6ΔSPI1&2&3免疫鸡血清中的IL-4IFN-γ细胞因子水平超过其他组。总之,四个SPI突变体的成功构建为进一步探索SPI的致病(包括代谢)机制和开发安全有效的减毒沙门氏菌活疫苗或载体奠定了基础。

    有机和无机肥料的长期配施通过提高玉米-小麦轮作系统的土壤肥力来提高作物产量的可持续性
    Jinfeng Wang, Xueyun Yang, Shaomin Huang, Lei Wu, Zejiang Cai, Minggang Xu
    2025, 24(1): 290-305.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.07.003
    摘要 ( )   PDF  

    在全球范围内,有机肥与化肥配施在提高作物产量和保持土壤肥力方面表现出显著的效果。然而,作物产量的可持续性和土壤肥力在有机和无机复合施用下能否保持目前还不清楚。通过1991-20193个长期大田试验,研究了有机改良剂对中国中部和南部玉米-小麦轮作系统粮食可持续性产量指数(SYI)、土壤肥力指数(SFI)和养分平衡的影响。5个处理包括: 1)未施肥对照(CK); 2)平衡施肥(NPK); 3) NPK加粪肥(NPKM); 4)高剂量氮磷钾加粪肥(1.5NPKM); 5)氮磷钾加作物秸秆(NPKS)。随着时间的推移,在杨凌(YL)和郑州(ZZ)试验点小麦和玉米的籽粒产量呈上升趋势,而在祁阳(QY)试验点下降,且QY试验的NPKM1.5 NPKM逐渐高于NPKNPKS3试验点NPKM处理SYI值最大,且YLZZ试验点SYI值均高于QY试验点,说明化肥结合粪肥配施能有效提高作物产量的可持续性,土壤酸化导致QY试验点SYI值降低。此外,影响作物籽粒产量的关键因子在YLZZ位点土壤速效磷(AP)和速效钾(AK)而在QY试验为pHAP。所有施肥处理在3个地点均表现出氮、磷盈余,而在QY试验点则表现出钾盈余。与NPK相比,YLZZ试验点1.5NPKMNPKMNPKS的SFI分别提高了13.3~40.0%16.4~63.6%且QY试验NPKM1.5NPKMSFI显著高于NPKNPKSSFI与作物产量、SYI养分平衡呈显著的正线性关系,表明随着土壤肥力的增加,粮食产量及其可持续性显著增加,氮、磷、钾表观平衡与SFI正相关。本研究表明,适量的粪肥与化肥混合施用有利于农业的可持续发展,通过提高土壤肥力,有效提高作物产量,实现产量的可持续性。

    有机肥通过改变设施土壤中氧化铁和有机碳的含量来提高土壤团聚体的稳定性
    Lijun Ren, Han Yang, Jin Li, Nan Zhang, Yanyu Han, Hongtao Zou, Yulong Zhang
    2025, 24(1): 306-321.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.05.026
    摘要 ( )   PDF  
    土壤有机碳(SOC)和氧化铁(Fe)是驱动土壤团聚体形成和稳定的重要因素。然而,在施用有机肥的设施土壤中,这些驱动因素的机制尚不清楚。我们在为期3年的田间试验中,研究影响设施土壤团聚体稳定性的因素。为了探讨有机肥对土壤团聚体的影响,我们共设四个处理:不施肥(CK);无机肥料(CF);有机肥(OF);无机和有机肥配施(COF)。施用有机肥显著提高了团聚体的稳定性,即提高了>0.25 mm粒级团聚体含量、平均重量直径和几何平均直径。OF和COF处理增加了SOC含量,特别是提高了>0.25 mm粒级团聚体中构成SOC的脂芳碳、芳香碳和多糖碳含量。施用有机肥显著增加了土壤和团聚体中游离氧化铁(Fed)、无定形氧化铁(Feo)和非晶态铁的含量。此外,非晶态铁与土壤和团聚体中的SOC含量呈正相关。非晶态铁和SOC均与>2mm粒级MWD呈正相关。总体而言,我们认为施用有机肥后土壤中SOC、芳香碳和非晶态铁含量的增加是提高土壤团聚体稳定性的原因。
    加气滴灌通过提高土壤氮有效性促进番茄生产
    Chuandong Tan, Yadan Du, Xiaobo Gu, Wenquan Niu, Jinbo Zhang, Christoph Müller, Xuesong Cao
    2025, 24(1): 322-338.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.04.004
    摘要 ( )   PDF  
    氮肥是限制作物生长的主要营养元素,其有效性对土壤氧环境变化十分敏感。为明晰加气滴灌下土壤氮有效性变化规律及其对番茄氮累积吸收和产量的影响机制,试验设置了施氮类型和灌水方式2个因素,3种施氮类型分别为:化肥(NPK)、有机肥(OM)、化肥(施氮量的75%)和有机肥(25%)混施(NPK+OM);2种灌溉方式为:传统滴灌(DI)和加气滴灌(AI)。结果表明,AI处理下土壤总碳矿化量(Cmin)较DI显著增加了5.7-7.0%,同时提高了潜在可矿化碳(C0)和氮(N0)。2种灌水方式下,Cmin按大小排序均表现为NPK+OM>OM>NPK。AI处理下土壤总氮矿化速率、总硝化速率和NH4+固定速率分别较DINPK增加了2.58-3.27、1.25-1.44和1-1.26倍。进一步分析发现,AI与有机肥结合促进了番茄根系生长(8.4-10.6%),延长了快速氮积累期(ΔT),提高了最大氮积累速率(Vmix),增加了地上部干物质的积累。AI处理下的产量、氮收获指数(NHI)和氮肥偏生产力(NPFP)较DI处理分别提高了6.3~12.4,4.6~8.1和6.3~12.4%。2种灌水方式下,番茄产量和NPFP按大小排序均为NPK+OM>OM>NPK。以上研究表明,加气滴灌下施用有机肥有利于促进土壤氮有效性和氮肥吸收利用进而提高番茄产量和氮肥利用效率。综合考虑番茄产量和氮肥吸收利用,推荐加气滴灌下施用化肥和有机肥混施(NPK+OM)为番茄最优管理措施。研究结果可为优化氮肥管理、促进氮素高效利用提供理论依据。
    花生工程特性与微观结构的表征与关联:从微观到宏观的描述
    Fei Xiang, Zhenyuan Li, Yichen Zheng, Caixia Ding, Benu Adhikari, Xiaojie Ma, Xuebing Xu, Jinjin Zhu, Bello Zaki Abubakar, Aimin Shi, Hui Hu, Qiang Wang
    2025, 24(1): 339-352.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.11.037
    摘要 ( )   PDF  

    全球花生品种多样,花生的特性和营养决定了产品品质。然而,全球花生籽仁的关键品质指标的比较分析和统计学分析相对薄弱,阻碍了全球花生品质评价和花生产业发展。本研究以主要花生生产国的10个不同花生品种为研究对象,对花生籽仁的表观形态、微观结构、单细胞结构、工程特性和质构特性以及主要营养成分含量进行对比分析。花生籽仁的表面和截面微观结构均呈致密的“块状”形貌,细胞结构明显。细胞内脂滴呈球形,均匀分布在细胞内。10个花生品种籽仁的单细胞结构表现出不同的形态和尺寸,并发现这与质构和工程特性相关。此外,花生籽仁的质量损失随温度变化呈5个不同的阶段,分别为水分流失、挥发性损失、蛋白质变性和各种生物大分子的降解等的过程。不同花生品种间脂肪、蛋白质、蔗糖含量以及质构、堆积密度、真实密度、孔隙率、几何平均直径、圆度和球形度均存在差异。本研究建立了主要花生加工国家常见花生品种的微观结构、工程性能和营养成分之间的关联和相关性。研究结果为全球花生品质评价和花生产业提供了有价值数据和见解

    缓解黄酒中氨基甲酸乙酯:覆盆子提取物的作用
    Yuxin Liu, Chi Shen, Xiaoyu Wang, Chaogeng Xiao, Zisheng Luo, Guochang Sun, Wenjing Lu, Rungang Tian, Lijia Dong, Xueyuan Han
    2025, 24(1): 353-365.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.08.021
    摘要 ( )   PDF  

    本研究探究了覆盆子提取物(RBE)在缓解黄酒中氨基甲酸乙酯(EC)积累方面的应用。研究通过在发酵醪中添加RBE,并观察其对EC水平的影响。结果表明EC产量显著减少,这归因于RBE在改变尿素和瓜氨酸分解代谢和抑制精氨酸代谢方面的作用,从而防止EC前体物与乙醇反应。此外,挥发性成分和游离氨基酸分析显示RBE也增强了黄酒的风味。本研究还探讨了RBE在模拟发酵环境下对酿酒酵母(S. cerevisiae)精氨酸代谢的影响。结果观察到精氨酸水平升高、尿素和瓜氨酸水平降低、精氨酸代谢和运输途径中的酶活性和基因表达水平均出现变化。综上所述,本研究清楚地证明了RBE在降低黄酒中EC含量方面的作用,为制定降低EC的策略提供了有价值的见解。

    中国西北地区牧民对草原禁牧政策的接受补偿意愿研究
    Huifang Liu, Lingling Hou, Zhibiao Nan, Jikun Huang, Liufang Su
    2025, 24(1): 366-379.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.11.036
    摘要 ( )   PDF  

    生态系统服务付费 (PES) 已被广泛视为是缓解草原退化和加强生态系统服务供给的有效工具。然而,在实际操作中,牧民的受偿意愿(WTA偏好及其受偿期望等关键要素被忽视,这在一定程度上削弱了PES的有效性。本研究聚焦于草原生态补政策(GECP),旨在量化牧民对于草原禁牧的受偿意愿。通过运用面对面访谈和条件价值评估法(CVM),我们估算了牧民参与旨在提升生态系统服务供给草原禁牧项目的WTA。研究结果显示,受访牧民参与草原禁牧项目的平均受偿期望为237//年。值得注意的是,本研究还发现,牧民的环境保护意识对其参与禁牧项目的积极性具有正面促进作用,而家庭规模较大的牧民倾向于要求更高的补偿。此外,健康状况良好、畜牧业收入更高或身份为半牧民的受访者往往要求较低的补偿金额。这些发现对于提高草原生态补奖政策的有效性具有重要意义,同时也为经济欠发达和生态脆弱地区的相关研究提供了有价值的参考。

    RCEP实施对区域国家农业部门的影响:全球价值链视角
    Shaowen Xu, Jingfei Qian, Yangfen Chen, Huijie Zhang
    2025, 24(1): 380-397.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.11.035
    摘要 ( )   PDF  

    RCEP实施为亚太地区构建深度融合的农业价值链创造了有利条件。基于RCEP协定内容,本研究采用GTAP模型从时间、降低关税和减少非贸易壁垒三个方面评估了RCEP对成员国农业价值链的影响。结果表明:(1RCEP实施有利于提升多数成员国农业出口增加值,各国优势产业出口增加值提升幅度更大。(2国内生产和加工能力的提高(反映在国内增加值上)是推动成员国各行业出口增加值提升的主要来源。(3RCEP实施有利于区域内多数国家各行业全球价值链参与程度提升,对全球价值链地位影响呈现分化态势,推动区域农业价值链发展。(4RCEP实施在短期和长期内都将对成员国农业价值链各指标产生积极影响,随着时间的推移,这种影响会变得更加明显。此外,非关税壁垒削减可增强关税削减对价值链指标的积极影响。基于上述分析,本文提出以下建议:(1)应关注RCEP实施创造的发展机遇,增强国内生产加工能力。(2)利用RCEP实施创造的合作机遇,构建深度融合的区域农业价值链。(3)注重RCEP协定高质量贸易规则落实,以协定实施带动区域各国农业共同发展。

    一种快速用于检测植物苯丙烷途径中黄酮类化合物的LC-QqQ-MS/MS方法开发
    Dili Lai, Yu Fan, Md. Nurul Huda, Yuanfen Gao, Tanzim Jahan, Wei Li, Yuqi He, Kaixuan Zhang, Jianping Cheng, Jingjun Ruan, Baoping Zhao, Meiliang Zhou
    2025, 24(1): 398-402.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.11.010
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    黄酮类化合物因其多种促进健康的作用而备受人们关注。然而,植物中存在许多结构相似的类黄酮,而且浓度往往很低,这在一定程度上增加了分离和鉴定的难度。液相色谱-三重四极杆飞行时间串联质谱法(LC-QqQ-MS/MS)成为检测类黄酮使用最广泛的技术之一。然而在植物中关于不同组织的黄酮类物质的系统检测方法较为匮乏。本研究系统构建了从苯丙烷开始到芦丁及其相关物质的检测方法,涉及黄酮化合物(21),香豆素3),花青素4),酚酸类4),原花青素4)和醌类2)。检测发现该方法适用于模式植物烟草和拟南芥部分物质的检测,高度适用于富含黄酮类物质的植物进行检测,如荞麦属植物。该方法的建立可以为了解苯丙烷途径黄酮类物质的动态变化提供助力,进而为深入理解基因功能提供支持。

    中国家禽分离获得同时存在mcr-1.1和mcr-8.1且产ESBLs的ST15型肺炎克雷伯菌
    Dong’an Cui, Panpan Liu, Ling Wang, Jiongjie He, Yuzhang Yan, Mengke Ru, Baocheng Hao, Yan Sun, Shengyi Wang
    2025, 24(1): 403-407.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.09.025
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    多粘菌素是治疗耐碳青霉烯肺炎克雷伯菌感染的最后一道防线,MCR的可移动性传播将对肺炎克雷伯菌感染的治疗造成巨大威胁。在对宁夏某地方保种品种蛋鸡病原菌的耐药性检测中发现一株多粘菌素耐药且产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)的多药耐药肺炎克雷伯菌,命名为K. pn NXQY01。为探究K. pn NXQY01β-内酰胺类抗生素与多粘菌素耐药性传播风险,对K. pn NXQY01进行全基因组测序与生物信息学分析,探究MCR耐药基因在质粒中的水平传播机制,并通过质粒结合转移验证其水平转移。全基因组测序分析显示,K. pn NXQY01属于ST15型,携带6个质粒,pNXQY01-1227,409 bp)、pNXQY01-2110,028 bp)、pNXQY01-371,848 bp)、pNXQY01-471,087 bp)、pNXQY01-566,252 bp)和pNXQY01-78,159 bp),质粒携带了K. pn NXQY0190%的耐药基因。更重要的是,质粒同时携带了mcr-1.1, mcr-8.1, blaCTX-M-55, blaCTX-M-65耐药基因,具有极大的潜在水平传播风险。质粒序列分析显示,pNXQY01-2可能由质粒pKP4pPK45_NDM1重组形成。pNXQY01-2携带mcr-8.1,并可能同时携带了编码AmpC β-内酰胺酶的ampC1ampC2基因。mcr-8.1侧翼序列分析表明其与IS903B元件形成的复合转座子有关。pNXQY01-5pHNSHP45具有高度相似性,携带mcr-1.1blaCTX-M-55pNXQY01-5中耐药基因mcr-1.1blaCTX-M-55可能是通过外源DNA序列插入获得,与插入序列ISApl1ISEc9有关。oriTfinder分析显示,pNXQY01-2pNXQY01-3pNXQY01-5具有完整的结合转移模块,显示水平转移风险。结合转移试验表明,mcr-1.1mcr-8.1blaCTX-M-55blaCTX-M-65可能通过pNXQY01-2pNXQY01-3pNXQY01-5发生了水平转移,同时接合子对β-内酰胺类抗生素、多粘菌素B和庆大霉素的药物敏感性均升高至与K. pn NXQY01相当。本研究首次报告了mcr-8.1mcr-1.1同时存在于ESBLs的多药耐药肺炎克雷伯菌分离株的质粒,标志着质粒介导新抗生素耐药性特征。