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2025年, 第24卷, 第10期
刊出日期：2025-10-20 上一期    下一期

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脱落酸通过调控水稻对镉的转运和细胞壁的阻隔降低镉积累 Zhijun Xu, Jiashi Peng, Yanlei Fu, Jing Zhao, Yan Peng, Bohan Liu, Xujun Hu, Yuchuan Liu, Meijuan Duan, Nenghui Ye, Zhenxie Yi, Shuan Meng 2025, 24(10): 3703-3718.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.02.010 摘要 ( )   PDF   镉影响水稻生长，其随食物链迁移进入人体严重威胁人类的健康，因此，研究水稻对镉的响应和调控过程显得尤为重要。本研究通过转录组分析发现大量脱落酸相关的基因响应镉胁迫，后续通过施加外源脱落酸可以显著降低水稻地上部和根部的镉含量。不仅如此，外源脱落酸可能通过提高抗坏血酸过氧化物酶活性以及降低过氧化氢水平缓解镉对水稻的毒害。后续研究表明，脱落酸可以通过调控水稻对镉的转运和细胞壁的阻隔作用，减少水稻植株的镉积累。进一步的，脱落酸信号因子OsABI5突变可导致水稻地上部镉含量提高。此外，在水稻灌浆期叶面喷施脱落酸能显著降低水稻籽粒中的镉积累，并主要通过降低水稻对镉的吸收、抑制镉从根部向地上部转运以及抑制镉从叶片向籽粒的转运实现。本研究不仅揭示了脱落酸在调节水稻镉胁迫响应中的潜在机制，也为应对农田镉污染提供了参考。

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C3水稻和C4谷子作物对盐胁迫反应的趋同和分化信号通路 Xinyu Man, Sha Tang, Yu Meng, Yanjia Gong, Yanqing Chen, Meng Wu, Guanqing Jia, Jun Liu, Xianmin Diao, Xiliu Cheng 2025, 24(10): 3719-3738.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.011 摘要 ( )   PDF   盐胁迫是全球农业生产的制约因素。因此，利用耐盐植物已成为当前的研究热点。C4植物的耐盐性进化更频繁。然而，很少有研究探索C4作物谷子耐盐性的分子基础。在这项研究中，我们对盐胁迫下C3作物水稻和C4模式作物谷子进行转录组学和生理生化实验多重分析。我们的研究结果表明，在盐胁迫下，与C3作物水稻相比，C4作物谷子中脱落酸合成代谢加快，同时细胞分裂素的生物合成和信号传导受到抑制。盐胁迫加快C3水稻光合作用相关基因的快速下调以及净光合速率严重降低。在盐胁迫中，C3水稻和C4谷子中一些应激反应转录因子（TF），如AP2/ERF、WRKY和MYB变化显著。基于加权基因共表达网络分析（WGCNA），一个AP2/ERF转录因子- SiRSR1（Seita.3G044600）被鉴定为盐胁迫反应的关键调控因子。为了证实其功能，我们在水稻中通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建的OsRSR1敲除系，并在谷子中构建其上游抑制因子SiMIR172a过表达转基因植物（172a-OE），两者耐盐性均提高。总的来说，我们的研究不仅为谷子和水稻对盐胁迫反应的趋同调节提供了新的见解，而且揭示了它们对盐胁迫的不同信号网络。

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全基因组关联研究结合转录组分析鉴定出苦荞抗旱基因FtADH1 Jiayue He, Yanhua Chen, Yanrong Hao, Dili Lai, Tanzim Jahan, Yaliang Shi, Hao Lin, Yuqi He, Md. Nurul Huda, Jianping Cheng, Kaixuan Zhang, Jinbo Li, Jingjun Ruan, Meiliang Zhou 2025, 24(10): 3739-3756.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.11.009 摘要 ( )   PDF   干旱严重制约了苦荞产业的发展，干旱灾害是影响苦荞幼苗生长、产量及品质的主要环境因素。然而，苦荞中与干旱耐受相关基因的分子机制目前仍较少被研究。乙醇脱氢酶基因（ADH）在植物中作为一个小的基因家族，在植物生长、发育及抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用，但其在干旱胁迫中潜在的分子机制仍不清楚。本研究基于抗旱隶属函数值（MFVD）综合评价苦荞各个品种的抗旱性，通过全基因组关联研究(GWAS)并结合转录组数据分析，鉴定到苦荞抗旱基因FtADH1。研究结果表明，在拟南芥和苦荞毛状根中过表达FtADH1可以通过促进根系伸长和清除活性氧来增强其干旱耐受能力。此外，我们通过pull-down联合质谱分析发现与FtADH1相互作用的蛋白，揭示了苦荞FtADH1的与S-腺苷甲硫氨酸（SAM）合成酶蛋白FtSAMS1存在特异性相互作用。进一步的研究发现，在水分缺失胁迫处理下，过表达FtSAMS1可以显著增强苦荞毛状根中ADH酶活性和增加SAM含量。此外，FtSAMS1拟南芥和苦荞毛状根的过表达植物均表现出耐旱表型，这揭示了其FtADH1一致的生物学功能。进化变异分析表明，在荞麦属植物中，ADH1发生了基因重复和净化选择，这可能有助于提高该基因的适应性优势，如提高在栽培荞麦中的抗旱性。总之，我们的研究结果强调了的FtADH1在干旱胁迫下的重要功能，并且阐明了FtADH1和FtSAMS1在干旱条件下的相互作用机制，阐明了FtADH1与FtSAMS1之间的相互作用机制，并探讨了其在荞麦及其近缘种抗旱品种开发中的潜在应用价值。

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全基因组分析揭示了花生AhCN34基因参与青枯病抗性研究 Kai Zhao, Yanzhe Li, Zhan Li, Zenghui Cao, Xingli Ma, Rui Ren, Kuopeng Wang, Lin Meng, Yang Yang, Miaomiao Yao, Yang Yang, Xiaoxuan Wang, Jinzhi Wang, Sasa Hu, Yaoyao Li, Qian Ma, Di Cao, Kunkun Zhao, Ding Qiu, Fangping Gong, Zhongfeng Li, Xingguo Zhang, Dongmei Yin 2025, 24(10): 3757-3771.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.006 摘要 ( )   PDF   花生（Arachis hypogaea L.）青枯病是一种严重威胁花生产量和品质的细菌性土传病害。核苷酸结合富亮氨酸重复序列（NBS-LRR）蛋白是一类植物特异性免疫受体，可识别病原体分泌的效应分子并激活免疫反应以抵抗病原体侵染。然而，在花生中AhCN基因（CN是一类缺乏LRR结构域的NLR基因）的确切功能尚不清楚。本研究通过系统进化发育分析，共鉴定出150个AhCN基因，划分为9个亚家族，发现AhCN基因表现出高度保守的结构特征，并参与植物激素信号转导和防御反应。接种青枯菌后，高抗性花生品种‘H108’在株高、主茎粗和鲜重等生理指标上显著高于感病品种‘H107’，这可能是由于青枯菌在维管束中的增殖和扩散受到抑制造成的。在遭受青枯菌侵染和植物激素处理后，q-PCR验证显示，与H107相比，AhCN34在H108中显著上调。重要的是，在叶片中过表达AhCN34增强了花生对青枯病的抗性。以上结果表明，AhCN34在花生抗病育种中具备一定的潜力，为今后花生高效遗传育种提供理论依据。

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利用SNP芯片与QTL-seq技术鉴定新的花生晚斑病抗性QTL Guanghui Chen, Li Sheng, Lijun Wu, Liang Yin, Shuangling Li, Hongfeng Wang, Xiao Jiang, Heng Wang, Yanmao Shi, Fudong Zhan, Xiaoyuan Chi, Chunjuan Qu, Yan Ren, Mei Yuan 2025, 24(10): 3772-3788.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.008 摘要 ( )   PDF   晚斑病（LLS）是导致花生减产的重要病害之一。花生存在多种抗晚斑病的种质资源，鉴定晚斑病抗性QTL并开发相关分子标记对花生抗晚斑病品种选育具有重要意义。本研究利用抗病种质Mi-2与感病品种SunOleic97R构建重组自交系群体，并通过48K SNP芯片对其中173个单株进行基因分型，构建了一个包含1475个SNP标记、20个连锁群的高密度遗传图谱。通过该遗传图谱进行晚斑病抗性QTL分析，共检测到11个QTL。其中，一个主效QTL qLLS.LG02在所有六个环境中都能检测到，其表型贡献率在15.57%到31.09%之间。此外，利用QTL-seq技术进行了晚斑病抗性QTL分析，通过G prime算法检测到14个晚斑病抗性QTL。其中，qLLS02和qLLS03的物理位置与通过连锁图鉴定到的qLLS.LG02和qLLS.LG03相重叠。对通过QTL-seq检测到的14个QTL区间的基因进行功能注释分析，发现这些QTL区间共有163个NBS-LRR类抗病基因（R基因），占花生基因组中所有R基因的22.86%，R基因的富集倍数为4.26，p值为5.19e-57。在抗性亲本Mi-2的QTL qLLS02区间，存在一个包含81个NBS-LRR基因的5Mb结构变异区间。针对该结构变异，本研究开发了一个PCR诊断标记，检测结果显示该结构变异可能导致该区间的基因缺失或被替换为其他基因，该结构变异可以提高花生晚斑病的抗性。该研究对花生晚斑病抗病育种具有重要意义。

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合理的耕作方式和施肥优化小麦-玉米轮作体系碳足迹和能量效率 Kun Han, Xinzhu Li, Liang Jia, Dazhao Yu, Wenhua Xu, Hongkun Chen, Tao Song, Peng Liu 2025, 24(10): 3789-3802.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.026 摘要 ( )   PDF   为了促进农业的绿色可持续发展和高效生产，耕作方式和施肥需要进一步优化。本研究进行了3年的大田试验来评估耕作方式和施肥对华北平原小麦-玉米种植体系碳足迹（CF）和能量效率的影响。耕作方式为免耕（NT）、常规耕作（CT）、旋耕（RT）和深松旋耕（SRT）；施肥方式为无机肥（IF）和有机无机混合肥（HF）。结果表明，最主要的能量投入和温室气体（GHG）排放来源于肥料和燃料。在同一施肥方式下，耕作方式对小麦和玉米的产量、利润、CF、能量利用效率（EUE）或能量生产力（EP）的影响趋势如下：SRT>RT>CT>NT。在同一耕作条件下，和IF处理相比，HF的能耗较高，温室气体排放和CF较低，而产量和效益较高。总之，不同强度的耕作方式比NT更好，RT和SRT比CT更好。施肥方式中HF的综合性能更好。SRT结合HF能显著降低CF并增加EUE，提高可持续性能。耕作方式和施肥的优化有利于缓解粮食安全压力、能源危机和生态安全威胁。

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施氮量对鲜食玉米产量的影响及氮高效品种特征 Fei Bao, Ping Zhang, Qiying Yu, Yunfei Cai, Bin Chen, Heping Tan, Hailiang Han, Junfeng Hou, Fucheng Zhao 2025, 24(10): 3803-3818.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.085 摘要 ( )   PDF   高效的氮肥管理对于提升作物产量、减轻环境负担以及推动农业可持续发展至关重要。然而，目前对于鲜食玉米生产中氮肥管理的研究尚显不足。因此，本研究深入分析了浙江省2015年至2019年间五个试验站点甜玉米（40个）和糯玉米（44个）氮肥施用量与产量之间的关系。根据施氮量的平均值，将其分为相对较高施氮量（甜玉米>300 kg ha-1，糯玉米>320 kg ha-1）和相对较低施氮量两个水平。研究发现，增加甜玉米和糯玉米的施氮量均显著降低氮肥偏生产力（R2=0.616，P<0.01；R2=0.643，P<0.01）。这表明在本研究条件下，最佳施氮量可能接近于试验设定的最低值，即甜玉米为160 kg ha-1，糯玉米为180 kg ha-1。对于甜玉米，在不同施氮水平下，相较于鲜千粒重，穗粒数对鲜籽粒产量的影响更为显著。而对于糯玉米，在相对较低施氮量下，鲜千粒重可能是提升鲜籽粒产量的关键因素；而在相对较高施氮量下，穗粒数和鲜千粒重则共同影响产量。此外，在相对较低施氮量下，甜玉米可能需要较高的株高和穗位高以及优化的穗高系数，以促进干物质积累，进而增加鲜籽粒产量。相比之下，糯玉米在相对较低施氮量下可能需要较低的穗位，以缩短源库之间的距离，使光合产物能够更高效地输送到穗部，从而增加产量。

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优化种植密度促进垄膜沟播冬油菜生理生长、提高产量和资源利用效率 Xiaobo Gu, Zhikai Cheng, Yadan Du, Huanjie Cai, Yupeng Li, Yuannong Li, Heng Fang, Shikun Sun 2025, 24(10): 3819-3837.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.04.028 摘要 ( )   PDF   垄膜沟播因具有显著的节水增产效应，在西北旱区广泛应用。种植密度也是影响作物产量的一个重要因素，不同环境条件下（如垄膜沟播种植模式下），作物高产高效的适宜种植密度会发生一定变化。目前，地膜覆盖与种植密度互作对冬油菜生理生长、产量和资源（水分、光能）利用效率的影响机制尚不明晰。因此，本研究设置2种覆膜种植方式（F：垄膜沟播；N：传统平作不覆膜）和3个种植密度（LD：100000株/hm2；MD：150000株/hm2；HD：200000株/hm2），通过2017-2020年三年田间试验，探究分析了冬油菜叶绿素含量（LCC）、叶片净光合速率（Pn）、叶面积指数（LAI）、地上部干物质量（ADM）、根系生长分布、产量、耗水量（ET）、水分利用效率（WUE）和光能利用效率（RUE）对不同覆膜种植方式和种植密度的响应规律。研究结果表明垄膜沟播可显著提高冬油菜LCC、Pn、LAI和ADM，促进冬油菜根系生长发育；在蕾薹期后，MD种植密度可更好促进冬油菜生理生长。FMD处理在耗水量与FLD和FHD相当，比NLD、NMD和NHD显著降低的前提下，可得到最高的冬油菜产量，分别比FLD、FHD、NLD、NMD和NHD显著增产34.8–46.0%、6.7–9.6%、87.8–108.3%、38.7–50.3%和50.2–61.8%。而且，与NHD（当地常规种植方式和种植密度处理）相比，FMD处理冬油菜WUE和RUE分别显著提高88.5–94.0% and 29.0–41.8%。因此，FMD处理是西北地区冬油菜节水增产、资源高效利用的适宜栽培管理模式。

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脱水素PbDHN3通过调节乙烯合成和信号转导提高梨的耐盐性 Fuli Gao, Zidong Wang, Wankun Liu, Min Liu, Baoyi Wang, Yingjie Yang, Jiankun Song, Zhenhua Cui, Chenglin Liang, Dingli Li, Ran Wang, Jianlong Liu 2025, 24(10): 3838-3850.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.08.013 摘要 ( )   PDF   脱水素（DHN）通过调节渗透调节物质的合成和清除活性氧，增强植物抗性。然而，PbDHN3在盐胁迫条件下的功能尚不清楚。本研究中，盐胁迫诱导了梨PbDHN3的高表达，而过表达（OE-PbDHN3）植株显著提高了梨在盐胁迫下的生长，与野生型相比表现出更高的叶绿素含量和根系生长能力。转录组分析表明，PbDHN3的表达与乙烯信号转导途径相关。OE-PbDHN3转基因植物显著影响乙烯含量及其相关基因的表达。然而，在外源乙烯利处理后，转基因株系显著抑制了乙烯合成和信号转导过程。经过外源乙烯和乙烯抑制剂1-MCP处理的OE-PbDHN3转基因株系显著抑制了乙烯合成和信号转导，同时，根系发育增强和叶绿素含量增多。在盐胁迫下，OE-PbDHN3在胁迫早期抑制了乙烯生物合成基因PbACO1-like和PbACO2以及乙烯信号转导基因PbEIN3-like的表达，这种早期调控效应减轻了盐胁迫对植物的损伤。综上所述，我们的结果表明，PbDHN3通过调节乙烯合成和信号转导，增强了植株的盐胁迫抗性。

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转录组和代谢组关联分析揭示了梨抗炭疽病的新机制 Xiaomei Tang, Yue Wang, Yuqing Guo, Luoluo Xie, Wei Song, Ziwen Xiao, Ruichang Yin, Zhe Ye, Xueqiu Sun, Wenming Wang, Lun Liu, Zhenfeng Ye, Zhenghui Gao, Bing Jia 2025, 24(10): 3851-3865.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.12.041 摘要 ( )   PDF   由果生炭疽引起的梨炭疽病是一种毁灭性病害，严重影响大多数梨品种的产量和品质。然而，目前尚缺乏有效的防治措施。此外，梨果生炭疽关键抗性调节机制尚不清楚。为了探究梨炭疽病的抗性机制，本研究以梨炭疽病抗性品种“涩梨”和易感品种“翠冠”为材料，对接种果生炭疽和无菌水5天的‘涩梨’和‘翠冠’叶片进行转录组和代谢组关联分析。结果表明，这些差异表达基因和差异积累代谢物主要与代谢和次级代谢合成途径有关，包括α-亚麻酸代谢、苯丙氨酸生物合成代谢、不饱和脂肪酸生物合成、氨基酸及其衍生物的合成等。其中，抗病品种‘涩梨’感染炭疽后差异代谢物主要为不饱和脂肪酸、氨基酸及其衍生物，如亚油酸及其衍生物、月桂酸、N-乙酰-L-谷氨酸和L-脯氨酸的积累显著增加，而易感品种‘翠冠’感染炭疽后氧化型谷胱甘肽和N-乙酰-L-谷氨酸以及原花青素含量显著降低，这些差异代谢物的含量变化可能与‘涩梨’和‘翠冠’炭疽病的抗性差异有关。总之，本研究为梨炭疽病抗性调控提供了新的见解，有助于研发新的梨炭疽病防治策略、以及炭疽病抗性品种的培育。

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转录组和代谢组联合分析揭示人工黑暗条件下‘中油蟠9号’桃果实红色着色机制 Tiyu Ding, Xinxin Ma, Xueli Yu, Lirong Wang, Ruijin Zhou, Xiaojin Hou, Yalin Zhao 2025, 24(10): 3866-3879.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.06.011 摘要 ( )   PDF   套袋生产的蟠桃越来越受到消费者的喜爱，但套袋抑制多数品种果实花色苷积累和着色。然而，发展迅速的‘中油蟠9号’和其他几个品种能够在套袋条件下积累花色苷，表现为非光依赖型花色苷合成模式，但其中的分子机制尚不明确。本研究以表现为光依赖型花色苷合成模式的‘中蟠17号’和非光依赖型花青素合成模式的‘中油蟠9号’为研究对象，发现‘中油蟠9号’外果皮中的花色苷含量显著高于‘中蟠17号’。代谢组学分析表明，花色苷（特别是花色苷-3-O-葡萄糖苷）的显著增加是黑暗条件下‘中油蟠9号’着红色的直接原因。转录组分析表明，PpHY5（long hypocotyl 5）在‘中油蟠9号’中上调表达，在‘中蟠17号’中下调表达，表达规律与两品种的色泽变化正相关。VIGS介导的PpHY5沉默载体转染桃果实后，花色苷含量显著下降，说明PpHY5正向调控花色苷生物合成。结果表明，人工黑暗条件下，PpHY5正向调控‘中油蟠9号’果皮红色变化。

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枣FW2.2-like基因家族的功能解析：其鉴定与特征分析及ZjFWL10变异对果实大小和株高的影响 Meiyu Li, Liyun Mao, Shuang Song, Decang Kong, Ming Cao, Lijun Jiao, Wenhao Bo, Xiaoming Pang 2025, 24(10): 3880-3894.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.02.017 摘要 ( )   PDF   FW2.2-like (FWL)基因家族已经在多种物种中进行了广泛研究，揭示了某些成员在器官发育中，特别是调控果实大小方面的保守功能。因此，对于研究基础比较薄弱的物种，包括中国枣在内，分析这一基因家族是筛选果实大小候选基因的有效途径。在本研究中，我们鉴定了20个ZjFWL基因，全面分析了它们的染色体分布、系统发育关系、基因结构、进化动态、表达模式及其启动子中的顺式作用元件。ZjFWL10序列的自然变异分析表明，其保守结构域中的7个碱基缺失与枣果实大小存在显著相关性。为了验证7个碱基缺失基因型的功能，我们在番茄中进行了异源过表达试验，获得了三个过表达株系。与野生型相比，过表达株系的果实大小显著减小，而株高显著增加。这表明该基因可能在枣的营养分配中发挥关键作用，最终影响果实大小。这些发现为揭示果实大小调控机制提供了重要的见解，并为针对枣果实大小的遗传改良提供了有价值的参考。

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大白菜对芸苔链格孢防御反应的转录组学分析 Qi Zeng, Qingguo Sun, Xinru Hou, Lin Chen, Ruixing Zhang, Xue Bai, Xifan Liu, Xiaowu Wang, Lugang Zhang, Baohua Li 2025, 24(10): 3895-3908.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.06.024 摘要 ( )   PDF   大白菜黑斑病是由芸苔链格孢（Alternaria brassicae）引起的真菌病害，对大白菜造成严重的危害。通过转录组学的分析，我们探讨了大白菜对芸苔链格孢防御反应的分子机制。值得注意的是，我们发现BrERF109在大白菜受到芸苔链格孢侵染后显著上调。通过优化的VIGS技术，在大白菜中沉默BrERF109降低了大白菜对芸苔链格孢的抗病性，而在拟南芥中过表达BrERF109增强了对芸苔链格孢的抗病性。进一步，我们发现在大白菜中沉默BrERF109抑制了吲哚族芥子油苷基因的表达，吲哚族芥子油苷含量显著降低，而在拟南芥中过表达BrERF109增加了吲哚族芥子油苷的含量。进一步研究发现，BrERF109可以直接结合BrIGMT4的启动子，从而促进吲哚族芥子油苷的积累，积极防御芸苔链格孢的侵染。我们的研究揭示了BrERF109-BrIGMT4 调控模块在大白菜防御芸苔链格孢中的作用，并进一步为探索植物与芸苔链格孢的相互作用提供有价值的数据。

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甘蔗线粒体基因组的构象多样性及遗传进化 Guilong Lu, Chang Zhang, Qibin Wu, Tingting Sun, Shaolin Yang, Erya Wei, Junhui Li, Youxiong Que 2025, 24(10): 3909-3925.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.02.018 摘要 ( )   PDF   线粒体在植物生长发育、配子育性和生态适应性方面扮演着重要角色。甘蔗（Saccharum spp. hybrids）是世界上最为重要的糖料和能源作物，割手密（S. Spontaneum）和斑茅（S. arundinaceum）是改良甘蔗品种特性和拓宽遗传基础的优异种质资源，但其线粒体基因组及相关研究却鲜有报道。我们的研究对斑茅1-6，割手密2-2和甘蔗杂交种GT42、GT44、LC05-136、LC1541与YZ08-1609的线粒体基因组进行了组装和深入解析。结果表明，这些基因组全长445,578-533,662 bp，编码33个蛋白编码基因（protein coding genes, PCGs），GC含量为43.43%-43.82%。斑茅、割手密和甘蔗杂交种的线粒体基因组主结构分别为三环、单环+线性和双环类型，且由重复序列介导重组产生多种潜在构象。基于线粒体基因的内含子序列开发了可区分斑茅、割手密和甘蔗杂交种的分子标记SAnad4i3。在这些物种的PCGs中鉴定到了540-581个C到U的RNA编辑位点，其中在斑茅中有6个编辑与创造起始或终止密码子有关，而在割手密和甘蔗杂交种中只鉴定到5个相关位点。进一步，在线粒体基因组中鉴定到了30-37个叶绿体基因组同源片段，其中以割手密数量最多、斑茅最少。进化分析显示，甘蔗在长期进化中可能经历了多次基因组重组和基因转移事件，并丢失了8个PCGs。以上研究揭示了“甘蔗复合体”线粒体基因组的遗传多样性和复杂性，为物种分类和高倍体作物遗传进化研究提供了科学基础。

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发挥多重作用盖姆斯木霉菌株TC959有效降低辣椒幼苗立枯病并促进植物生长 Hengxu Wang, Hao Hu, Tianyou Zhao, Zhaoqing Zeng, Wenying Zhuang 2025, 24(10): 3926-3940.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.02.003 摘要 ( )   PDF   木霉是广泛分布于自然界的重要真菌资源，其中少数种的部分菌株因具有直接和间接抑制植物病原真菌（以下简称“植病菌”）生长的功效，被研发为生物防治制剂推广应用于农作物病害的绿色防控。已有的相关报道主要侧重于木霉与植病菌之间的直接作用，较少涉及多重作用机制的探讨。本研究旨在探寻对辣椒苗期立枯病具有拮抗、促生及抗逆等综合防治能力的木霉菌株，揭示其多种作用机制并阐明其可利用价值。通过木霉与植病菌对峙培养和盆栽实验，利用激光共聚焦显微观察以及实时荧光定量PCR测定等方法，筛选出一株具有较强拮抗植病菌能力和促进植物生长的盖姆斯木霉菌株TC959。该菌株通过释放次级代谢产物、铁载体、几丁质酶和木聚糖酶，直接抑制植病菌生长；通过释放吲哚-3-乙酸和赤霉素促进植物生长；并定殖于植物根际，增加辣椒幼苗的叶绿素a/b比率和茉莉酸含量，增强植物抗性；同时激活植物诱导性系统抗性，从而提高防御相关基因（PDF1.2、MYC2、PR1和PR4等）的表达量、抗氧化酶（多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶）的活性以及生长激素（吲哚-3-乙酸和赤霉素）的含量，进而增强植物抗病性并改善生长状况。此外，菌株TC959具有耐受过氧化物和化学杀菌剂的优势，其菌丝体生长在含有1 × 10-4 mol L-1高浓度H2O2、30%噁霉灵水分散粒剂、80%代森锰锌可湿性粉剂及40%腈菌唑可湿性粉剂等高浓度杀菌剂的培养基中未受显著抑制，从而为菌株利用创造了良好条件。综上所述，盖姆斯木霉菌株TC959对辣椒立枯病具有较突出的综合性生物防治潜力，是值得进一步开发的优质资源。

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FoVEL1 和 FoLAE1基因影响西瓜枯萎病菌分生孢子、致病力和次生代谢 Yang Sun, Xuhuan Zhang, Zhenqin Chai, Yuying Li, Zheng Ren, Miaomiao Wang, Zhiqing Ma, Yong Wang, Juntao Feng 2025, 24(10): 3941-3952.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.01.029 摘要 ( )   PDF   [目的] 研究Velvet蛋白家族FoVEL1基因和甲基转移酶FoLAE1基因在西瓜枯萎病菌中的功能。[方法] 以西瓜枯萎病菌为研究对象，构建FoVEL1和 FoLAE1基因的敲除突变体（∆fovel1，∆folae1）和回补突变体（∆fovel1-C，∆folae1-C）；分别测定敏感菌株及各突变体的菌丝生长速率和分生孢子萌发情况；使用电导率计测定敏感菌株及各突变体分别在0、50、100、150、200和250分钟后的电导率，以反映细胞膜通透性；测定敏感菌株及各突变体对不同胁迫条件（光，NaCl，SDS，H2O2）的敏感性；将敏感菌株及各突变体培养7天后，用UV-5100紫外分光光度计测定镰刀菌酸含量；盆栽试验测定敏感菌株及各突变体的致病力；将敏感菌株及各突变体培养7天后，提取总RNA反转录为cDNA，利用实时荧光定量分析各突变体中与致病性相关的3个基因（FOW1、FMK1、MPK1）及比卡菌红素主要调控基因（BIK1，BIK2和BIK3）表达水平；利用酵母双杂测定FoVel1和 FoLae1的互作关系。[结果] 与野生型菌株相比，∆fovel1 和 ∆folae1 突变体表现出不同的菌丝体表型，色素沉着显著减少，分生孢子数量显著减少。qRT-PCR结果表明与野生型菌株相比，∆fovel1和∆folae1突变体中BIK1、BIK2和BIK3表达水平显著降低。电导率实验和胁迫实验表明，∆fovel1突变体的细胞膜通透性显著提高，对渗透压、细胞壁抑制剂和氧化压力等胁迫条件的敏感性略有提高。镰刀菌酸是西瓜枯萎病菌产生的主要毒素之一，∆fovel1和∆folae1突变体的镰刀菌酸含量明显减少，侵染能力显著降低。qRT-PCR结果表明，∆fovel1和∆folae1突变体中与致病性相关的三个基因（FOW1，FMK1，MPK1）表达水平显著低于野生型菌株。酵母双杂结果表明，Velvet蛋白FoVel1可与位于细胞核的甲基转移酶FoLae1相互作用。 [结论] 西瓜枯萎病菌中，Velvet蛋白家族FoVEL1基因和甲基转移酶FoLAE1基因在分生孢子产生、致病力和调节次生代谢中起关键作用。

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CRISPR/xCas9介导的corazonin基因敲除揭示了xCas9编辑的有效性以及 corazonin在昆虫表皮发育中的关键作用 Qiang Yan, Guosheng Liu, Yingying He, Shuang Hou, Kangli Hao, Jiale Xing, Tingting Zhang, Shutang Zhou 2025, 24(10): 3953-3965.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.02.039 摘要 ( )   PDF   基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术极大地推动了生命科学领域的研究，并展现出广泛的实际应用潜力。然而，Cas9系统往往受到靶位点附近间隔序列邻近基序（PAM）需求的限制。xCas9是从化脓性链球菌Cas9（SpCas9）衍生的一种变体，已知其可以识别更广泛的PAM范围。然而，目前xCas9在非模式昆虫中的应用研究仍较为匮乏。本研究以具有全球性危害的飞蝗（Locusta migratoria）为研究对象，选择黑化诱导神经肽（corazonin，Crz）为靶标，探索了xCas9在不同PAM靶位点的基因编辑活性。结果表明，尽管xCas9在经典NGG PAM靶位点的活性低于SpCas9，但其能够有效切割SpCas9无法编辑的AG PAM靶位点。应用xCas9成功构建了Crz-/-型蝗虫品系。该Crz-/-品系表现出白化体色，Pale、Vermilion、Cinnabar、White和 β-carotene-binding protein等体色相关基因的表达显著下调。此外，Crz-/-突变体的几丁质合成酶1（Chitin synthase 1）表达量显著降低，表皮中几丁质含量明显减少，且角质层更为紧密和坚硬。更进一步地，Crz-/-突变体在低温胁迫下表现出适应能力下降，包括生命周期延长、体重降低以及体型变小。这些研究结果表明，xCas9能够有效实现昆虫基因组编辑，且Crz在昆虫体色、表皮发育及适应低温胁迫中发挥关键作用。本研究拓展了xCas9在非模式昆虫中的应用，并为深入理解昆虫表皮发育及环境适应的调控机制提供了新见解。

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水杨酸甲酯通过多种作用方式抑制玉米蚜虫的种群数量 Yingyue Xu, Xuanchen Zhou, Bin Yan, Yang Yue, Min Zhang, Haibin Yuan, Shuai Liu 2025, 24(10): 3966-3977.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.12.027 摘要 ( )   PDF   玉米是全球重要的粮食作物。玉米蚜虫是危害玉米的重要害虫，随着Bt转基因抗虫玉米的逐步推广种植，玉米蚜虫可能由原来的次要害虫上升为主要害虫。因此，需要发展玉米蚜虫高效绿色的防治方法。有研究表明水杨酸甲酯作为常见的虫害诱导挥发物能够防控多种蚜虫，但是对玉米蚜虫是否具有控制作用还未可知。本研究利用“Y”型嗅觉仪和培养皿扩散实验探究了水杨酸甲酯对蚜虫的驱避作用，结果表明水杨酸甲酯在0.1 ng μL-1 -1000ng μL-1 的浓度下可以显著驱避禾谷缢管蚜有翅型和无翅型。利用“Y”型嗅觉仪分析了水杨酸甲酯对蚜虫捕食性天敌异色瓢虫的行为影响，结果发现100 ng μL-1和1000 ng μL-1水杨酸甲酯可以显著吸引异色瓢虫的成虫和幼虫。此外，将玉米植株暴露在具有水杨酸甲酯的环境中，可以降低玉米植株上蚜虫的种群数量。利用昆虫微养虫笼分析水杨酸甲酯对蚜虫生存适合度的影响，结果发现水杨酸甲酯处理后蚜虫的若虫发育历期延长，成虫寿命和生殖期缩短，产仔量显著降低。田间实验本研究利用海藻酸钠缓释球包裹水杨酸甲酯释放到玉米田探究其对蚜虫和捕食性天敌种群数量的影响，连续2年田间调查结果发现水杨酸甲酯缓释球可以显著降低禾谷缢管蚜、玉米蚜和棉蚜的种群数量，但是可以提高天敌异色瓢虫、龟纹瓢虫、大灰优食蚜蝇和中华草蛉的种群数量。以上结果证明了水杨酸甲酯具有防控玉米田蚜虫的潜力，为蚜虫的绿色防治提供了新的方法。

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TBX3推动猪iPSC从多能态向类全能态的转变 Qiaoyan Shen, Xiaojie Wu, Ziyu Chen, Jianxiong Guo, Wei Yue, Shuai Yu, Rui Zhang, Xiaolong Wu, Heng Zhao, Qin Pan, Juqing Zhang, Zhenshuo Zhu, Xinchun Yang, Wenjing Xu, Yunxiang Li, Anmin Lei, Sha Peng, Fan Yang, Shiqiang Zhang, Gang Ren, Jun Wu, Na Li, Hongjiang Wei, Mingzhi Liao, Jinlian Hua 2025, 24(10): 3978-3996.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.02.007 摘要 ( )   PDF   目前人们所获得的猪多能干细胞普遍缺乏有效嵌合能力，极大的阻碍了猪发育生物学及干细胞育种等领域的研究进展。本研究通过 TBX3 导入 OSKM（OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC）诱导所建立的猪诱导多能干细胞（induced Pluripotent Stem Cells，iPSCs），发现 OSKMT 细胞相对 OSKM 细胞具有胚内与胚外谱系分化的全胚层发育能力，具有全能性细胞的特征totipotent-like stem cells (TLSCs)。主要实验结果如下：1.OSKMT 细胞株整体转录水平与猪 4 细胞期胚胎相接近。通过OSKM 细胞株与 OSKMT细胞株的构建，证实TBX3 有利于猪 iPSCs 重编程的加速进行。同时，且OSKMT细胞株呈现出广泛的4 细胞胚胎期基因 MCL1、PDIA3、SYT5等基因相对上调表达的特征。2.体外类囊胚 （Blastoids）的形成确认 OSKMT 细胞株在体外具有全谱系分化能力：通过拟胚体（Embryoid Bodies，EBs）与畸胎瘤的形成，发现 OSKMT 具有分化产生滋养层与体内三胚层组织细胞的特性。单细胞源人造 Blastoids 的形成是评价全能性的重要指标，在 EBs 的形成中，OSKMT 细胞具有自发形成 Blastoids 的能力，进一步确认了 OSKMT 细胞的全能性。3.体内嵌合实验确认 OSKMT 细胞株的类全能性：对 OSKMT 细胞株进行嵌合能力的分析，证明其在小鼠早期胚胎的异种嵌合中具有 TE 与 ICM 的双向嵌合特征与更高的存活率，并获得了发育 28 天的胎盘与胎儿双嵌合特征的嵌合体，证明了OSKMT 细胞具有全能性。4.TBX3 激活 H3K4me3 甲基转移酶 MLL1 的转录，进而催化 H3K4me3 修饰的转变：解析 TBX3 的作用机制，发现 TBX3 的表达有利于 MLL1，SETD1A 等 H3K4me3 甲基转移酶转录激活，发现 MLL1 对滋养层发育能力存在显著性影响，揭示 MLL1 是全能性获得的重要靶点。5.MCL1 是TBX3 - MLL1调控轴的重要靶点：寻找 TBX3 - MLL1 调控轴的下游靶基因。MCL1 是猪 ZGA 时期特征性基因。在 OSKMT 组中 H3K4me3在 MCL1 的 TSS 区域富集丰度增加，且 OSKMT 具有明显的高表达 MCL1 特征。通过 MCL1 的过表达与抑制，发现 MCL1 抑制影响了 OSKMT 的滋养层形成能力，从而确认了 MCL1 是 TBX3-MLL1 调控轴的关键下游基因。综上所述，本研究表明猪 TBX3 具有促进猪 iPSCs 向TLSCs的转变的功能，为发育生物学、疾病模型和家畜育种研究提供了新的平台。

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circKIF27靶向miR-129-5p/TGIF2通路抑制山羊黑色素细胞增殖，降低黑色素生成 Kaiyuan Ji, Yiwei Zhao, Xin Yuan, Chun’e Liang, Xueqing Zhang, Wenli Tian, Tong Yu, Yangyang Ma, Yinghui Ling, Yunhai Zhang 2025, 24(10): 3997-4011.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.02.008 摘要 ( )   PDF   动物的被皮和毛发是经济动物十分重要的经济性状，其质量的好坏直接影响动物的经济价值。动物被毛的颜色是由皮肤毛囊中的黑色素细胞产生的黑色素决定，研究黑色素的生成规律不仅对指导动物育种具有重要的意义，同时对解析色素沉积和色素生成相关疾病的发病机理有重要的参考价值。Circular RNA-micro RNA (circRNA-miRNA) 网络广泛参与各种生物过程，但其在色素沉着中的作用尚未被解析。前期研究发现，circKIF27的表达水平在白色和棕色山羊皮肤分离的黑色素细胞中存在显著差异，其具体的功能尚不明确。我们通过原位杂交实验、PCR实验证实，circKIF27具有circRNA的结构特点，表达于黑色素细胞的细胞质。表型研究表明，黑色素细胞中过表达circKIF27可以显著降低黑色素产量(P<0.01)，抑制细胞增殖(P<0.0001)。通过生物信息学分析发现，circKIF27与miR-129-5p存在靶向结合位点，可能存在靶向吸附关系。通过荧光素酶报告实验、qRT-PCR实验证实，circKIF27靶向吸附miR-129-5p抑制其表达。MiR-129-5p功能研究发现，黑色素细胞中过表达miR-129-5p可以提高黑色素产量(P<0.01)，促进细胞增殖(P<0.0001)。通过生物信息学分析发现，TGIF2存在两个潜在的miR-129-5p结合位点，通过qRT-PCR实验证实miR-129-5p可以抑制TGIF2表达。为进一步研究TGIF2在黑色素细胞中的功能，通过构建siRNA-TGIF2，转染黑色素细胞降低TGIF2表达水平，黑色素的产量(P<0.01)和细胞增殖(P<0.0001)速度都显著提升。以上结果表明，circKIF27通过靶向miR-129-5p/TGIF2通路抑制山羊皮肤黑色素生成。本研究为circRNA-miRNA网络调控动物黑色素形成的分子机制提供了新的见解，这有助于了解哺乳动物皮肤和被毛色素沉着的复杂过程，并为指导动物育种提供参考。

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含有HiBiT荧光素酶标签的流感报告病毒：可用于稳定高效筛选抗流感药物和疫苗免疫评价 Zhengxiang Wang, Wentao Shen, Xuegang Zhang, Yanli Wei, Yingying Du, Yingying Yu, Jing Wang, Qiyun Zhu, Qiaoying Zeng, Shuai Xu 2025, 24(10): 4012-4025.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.04.018 摘要 ( )   PDF   【背景】A型流感病毒（Influenza A viruses， IAVs）是重要的人兽共患病病原，对养禽业造成了重大经济损失，也严重威胁公共卫生安全。疫苗和抗流感药物是流感防治的主要手段。但由于IAV持续发生变异和重组，导致疫苗有效性不断降低，现有抗流感药物的耐药毒株也接连出现。因此，科研人员需要更加高效稳定的方法用于疫苗株的不断更新以及新型抗流感药物的开发。【目的】建立一个稳定、高效的筛选工具，用于流感疫苗的免疫效果评价和抗流感病毒药物的筛选。【方法】本研究以H9N2亚型IAV作为研究模型，将来源于NanoLuc荧光素酶的仅含有11个氨基酸的小亚基HiBiT，插入到IAV基因组中NS1基因RNA结合域和效应域之间的柔性连接区域，替换NS1蛋白的74-84 aa片段。通过反向遗传技术拯救含有HiBiT荧光素酶标记的H9N2病毒。随后，对HiBiT标记病毒的遗传稳定性、复制能力和致病性等生物学特性进行检测，并探索该标记病毒在抗病毒药物筛选和疫苗免疫效果评价中的应用优势。【结果】成功拯救出含有HiBiT荧光素酶标记的H9N2病毒（H9N2-HiBiT）；HiBiT标记毒株与亲本毒株在哺乳动物细胞和禽源细胞上的复制能力一致，并且HiBiT标记病毒连续传代15代后仍可以保持很高的荧光素酶活性。HiBiT标记毒株对SPF鸡和Balb/c小鼠的致病性与亲本毒株一致。抗流感药物Baloxavir处理后，HiBiT标记病毒感染细胞中的荧光素酶活性呈剂量依赖性降低，且检测效率和通量较传统滴定方法均有提高。在流感疫苗免疫鸡后采用HiBiT标记病毒进行免疫效果评价，可快速准确地检测病毒排毒水平、中和抗体水平等指标。【结论】本研究构建的含有HiBiT荧光素酶标记的报告病毒是一种稳定方便的研究工具，可用于高效筛选抗流感病毒药物和流感疫苗免疫效果评价。

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非洲猪瘟病毒K205R mRNA-LNP制备及免疫评价 Chuanwen Tian, Yingnan Liu, Dongdong Di, Zhenhua Xie, Yao Li, Rongrong Wang, Jie Li, Jingyi Liu, Hongjun Chen 2025, 24(10): 4026-4033.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.053 摘要 ( )   PDF   非洲猪瘟（Afrecian Swine Fever, ASF）是由非洲猪瘟病毒（Afrecian Swine Fever Virus, ASFV）感染引起的致死性疾病，感染ASFV的猪通常出现急性病症，表现为高热、食欲丧失、呼吸系统和神经系统功能紊乱，内脏器官广泛出血等症状，且病程短、死亡率极高。尽管ASFV一些重要蛋白的结构已经解析，但目前仍然无有效防控ASF的疫苗。ASFV K205R 基因位于病毒基因组右侧，被证实具有高抗原性，可以用于检测ASFV特异性抗体。同时，重组K205R的腺病毒载体疫苗免疫猪后能够产生极强的体液免疫水平，表明K205R具有良好的免疫原性。mRNA疫苗作为新兴的疫苗平台，具有广阔的应用价值。mRNA疫苗可以同时激活体液免疫和细胞免疫，形成双重免疫保护机制，较传统疫苗的保护作用更强。为了探究ASFV K205R mRNA的免疫原性，本研究经体外转录反应合成了K205R mRNA，并将mRNA与LNP混合，获得LNP包裹的K205R mRNA。经检测K205R mRNA-LNP的粒径大小约为86.27纳米，其封装效率为96.24%。体外转染证明其在293T和PK15细胞中能够正常表达。随后通过ELISA在小鼠和猪体内评价了K205R mRNA-LNP的免疫原性，与对照组相比，二次免疫后7天均产生了高水平的抗体，抗体效价可以达到1：512000。接下来，为了探究ASFV K205R mRNA的保护效果，我们进行了非洲猪瘟病毒攻毒实验。在第二次接种K205R mRNA后的第三周，使用5.0 HAD50 ASFV-GZ株进行攻毒。对照组所有猪只在9天内全部死亡。而免疫组中，接种K205R mRNA的猪只死亡时间有所延迟，其中2头猪在第10天死亡，另外1头猪在第18天死亡。这表明K205R mRNA对ASFV有猪一定的保护作用，能够延长猪的存活时间。本研究首次评价了ASFV K205R mRNA的免疫原性，并在猪体内评估了其保护作用，为后续ASFV疫苗的研发提供参考。

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水肥运筹对南四湖流域小麦水氮利用效率及氮流失的影响 Jingyi Feng, He Zhang, Hongyuan Zhang, Xirui Kang, Hui Wang, Hong Pan, Quangang Yang, Zhongchen Yang, Yajie Sun, Yanhong Lou, Yuping Zhuge 2025, 24(10): 4034-4047.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.03.013 摘要 ( )   PDF   河流和湖泊富营养化普遍存在，农业面源污染是其重要的诱因。本研究共设置4种水肥处理：常规施肥+常规灌溉（CK）、减量缓控释肥+常规灌溉（F2W1）、等量控释肥替代+减量灌溉（F1W2）、减量缓控释肥+减量灌溉（F2W2），采用水热碳氮耦合模型，研究优化水肥处理对南四湖小麦季农田水氮运移的影响。结果表明，缓控释肥替代常规肥、减量灌溉都可以减少氮素流失。与对照相比，F2W1处理氮累积淋溶量和氨挥发量分别降低了8.90%和41.67%；F1W2处理氮累积淋溶量和氨挥发量分别降低12.50%和15.99%。与其他处理相比，F2W2处理在稳产的基础上显著降低了氮素流失，氮淋溶和氨挥发量较对照处理分别降低了29.17%和27.13%，水分和氮素利用效率分别提高了11.38%和17.80%。综合来看，四种水肥运筹中F2W2处理效果最优。研究结果进一步证实了优化水肥管理对提高小麦水氮利用效率的作用，有利于缓解南四湖区农田氮素流失。

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玉米/大豆间作下作物根系互作与根际细菌群落受不同大豆品种调控 Tianqi Wang, Jihui Tian, Xing Lu, Chang Liu, Junhua Ao, Huafu Mai, Jinglin Tan, Bingbing Zhang, Cuiyue Liang, Jiang Tian 2025, 24(10): 4048-4062.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.12.018 摘要 ( )   PDF   玉米/大豆间作体系在发展中国家得到普遍应用，但鲜有研究解析玉米与不同大豆品种间作时根-根互作所介导的养分效率与根际微生物组成上的差异。本研究通过田间试验比较了两个大豆（Glycine max）品种BD2和YC03-3，以及一个“华珍”品种鲜食玉米（Zea mays）在单、间作栽培模式下的生长与产量变化。与单作相比，BD2/玉米间作下两种作物的植株生物量和氮含量均显著提高，但在YC03-3/玉米间作中则无明显影响。与单作相比，与玉米间作后BD2产量提高了37.5%。此外，玉米与BD2间作后根长增加了19.2%-29.1%，间作BD2的根体积提高了19.0%-39.4%，而在YC03-3/玉米间作中根系性状无显著变化。同时，玉米与BD2间作时表现出根系回避现象，而与YC03 - 3间作时则表现为空间竞争。16S rRNA测序结果表明，与单作体系相比，BD2/玉米间作中的根际细菌群落组成比YC03-3/玉米间作中的变化更为显著。在BD2/玉米间作中，大部分BD2根际富集的优势细菌与其生物量及磷、氮含量呈正相关。而与BD2间作的玉米在根际招募了根瘤菌目（Rhizobiales）和变形菌门（Proteobacteria）细菌，它们分别与玉米生物量与氮含量及土壤速效氮呈正相关。总之，不同大豆品种通过根-根互作和改变根际细菌群落组成调控了玉米/大豆间作的资源利用优势。本文强调了根系性状与根际细菌群落之间的联系，体现了酸性土壤中通过选择合适的作物品种来优化间作体系的重要性。

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长期秸秆还田下水稻—土壤系统中光合碳和外源氮的转运与分配的定量评估：一项13C 和15N同位素标记试验 Shiqi Yang, Liming Chen, Yifan Tang, Xueming Tan, Yongjun Zeng, Xiaohua Pan, Yanhua Zeng 2025, 24(10): 4063-4077.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.04.009 摘要 ( )   PDF   秸秆还田在提高碳固存和氮吸收方面已表现出显著潜力，同时还能促进植物生产力。然而，在秸秆还田条件下，水稻植株—土壤系统中光合碳以及外源氮的具体转运和分布情况仍不清楚。基于此，我们在双季稻系统中进行了一项长期秸秆还田定位试验，设置秸秆移除（F）、秸秆焚烧还田（SBR）和秸秆还田（SR）处理，以使用13C脉冲和15N同位素示踪技术研究碳固存和外源氮吸收。结果表明，在水稻植物—土壤系统中，与SBR和F处理相比，SR显著提高了土壤13C丰度，增幅为24.4%—25.4%，地上部植物中13C积累量（18.4%—35.8%），以及穗中15N的积累量（12.8%—34.3%）。这些变化增加了植株—土壤系统中总有机碳的含量以及水稻籽粒产量。SR显著提高了光合碳向土壤中转移，增幅达9.8%。对于水稻器官而言，与SBR相比，SR在叶片和茎中表现出更高的光合碳分布，但在穗中分布较低。说明秸秆还田有利于将光合碳固定到土壤中；相反，在15N分布中观察到了相反的趋势。此外，SR增加了对肥料尿素和土壤氮源中氮的吸收，将氮回收率提高了9.2%—12.5%，并降低了氮素残留。相关性分析表明，SR 提高了叶片和根部13C的积累量，同时降低了所有水稻器官中15N的丰度，从而增加了水稻的产量。 偏最小二乘法路径模型表明，SR 下水稻产量的增加主要与水稻—土壤系统中13C积累量有关。研究结果表明，长期秸秆还田有利于增加水稻植物—土壤系统中光合碳和外源氮的固存，特别是氮素利用效率，从而提高水稻和土壤的生产力。

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量化1982年至2016年三重复合极端事件对全球主要农作物产量损失的贡献 Kun Xiao, Ying Sun, Wei Wu, Xuewen Zhou, Zhicheng Zhang, Qiuyao Lai, Chen Huang, Zhenhua Xiong, Qinchuan Xin 2025, 24(10): 4078-4099.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.04.038 摘要 ( )   PDF   在持续气候变化背景下，复合极端事件发生频率日益增加，已对全球粮食安全构成严重威胁。与单一极端事件相比，多个极端事件的同时发生会加剧农作物产量的下降，然而，针对这类复合影响的系统评估仍相对有限。为弥补这一研究空白，本研究采用线性混合效应模型，定量评估了1982年至2016年间，单一极端事件（寒冷日（CD）和致死温度日数（KDD））以及三种复合极端事件（热浪与低降水（HWLP）和高温干燥大风（HDW））对全球冬小麦、大豆和玉米产量的影响。结果表明，在受极端事件严重影响的地区（超过95%分位阈值），CD、KDD、HWLP和HDW分别导致农作物总产量损失超过9.16%、24.89%、26.69%和7.12%。复合极端事件的不利影响在作物关键生育期尤为显著。HWLP在抽穗至收获期每暴露10小时可导致冬小麦和玉米产量分别下降9.4%和6.8%，而在播种至三叶期可使大豆产量下降8.8%。同样，KDD在抽穗至收获期每增加10°C·日可使冬小麦产量下降7.4%，在播种至拔节期可使玉米产量下降9.5%，在播种至三叶期可使大豆产量下降3.8%。研究结果强调了复合极端事件在决定全球主要粮食作物产量中的重要作用，这一因素在现有的风险评估中往往被忽视。

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通过靶向敲除GS9基因快速改善水稻外观品质 Tao Zhang, Jiaqi Tang, Qianfeng Li, Lin Zhang, Changquan Zhang, Qiaoquan Liu, Dongsheng Zhao 2025, 24(10): 4100-4104.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.04.002 摘要 ( )   PDF   粒形是决定水稻产量和品质的重要因素。功能缺失型gs9等位基因可以产生细长粒形和较低垩白，影响籽粒外观。本研究中我们证实了当前大多数的粳稻品种表现为短圆粒，其主要粒形基因位点上携带相同的等位基因组合。利用CRISPR/Cas9产生的敲除等位基因gs9KO能够显著改善供试粳稻品种的粒形和垩白，且对产量性状无影响。此外，通过栽培密度试验确认gs9KO等位基因造成的植株叶夹角略有增加，不影响最终单株产量。结果表明，gs9KO等位基因在改善籽粒外观品质方面具有广泛的应用潜力。