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2025年, 第24卷, 第11期
刊出日期：2025-11-20 上一期    下一期

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小麦赤霉病抗性主效QTL-Fhb9 Fuping Zhang, Hongjun Zhang, Jilu Liu, Xiaomeng Ren, Yanpeng Ding, Fangyao Sun, Zhenzhen Zhu, Xi He, Yang Zhou, Guihua Bai, Zhongfu Ni, Qixin Sun, Zhenqi Su 2025, 24(11): 4127-4137.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.045 摘要 ( )   PDF   由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）引起的赤霉病是影响小麦生产的世界性重要病害。发掘并验证抗性稳定、效应大且对重要农艺性状无不良效应的抗病基因位点（QTL），对成功培育小麦赤霉病抗病品种十分重要。本研究利用小麦品种“石4185“和“石家庄8号”构建的RIL群体，在田间和温室环境下分别对其进行赤霉病抗性鉴定，通过QTL分析在“石4185”的2DL染色体上定位了一个稳定的赤霉病抗性主效QTL。对目标QTL区间位置和供体亲本的遗传系谱分析发现，该QTL与已知来源于“冀5265”的赤霉病抗性主效QTL—QFhb-2DL为相同位点，我们将之命名为Fhb9。根据外显子捕获测序分析结果，我们在抗、感品种QTL候选区间发现了4个多态性位点并将之转化为KASP标记。利用加密的遗传图谱将Fhb9定位于标记KASP-525（525.9 Mb）和KASP-12056（533.8 Mb）区间，可解释26.0-30.1%抗性表型变异。Fhb9等位基因的地理分布表明，抗性等位基因起源于我国黄淮冬麦区。Fhb9抗性等位基因在现有育成品种中存在率较低，表明其尚未被广泛用于小麦赤霉病抗性的遗传改良。除赤霉病抗性外，田间和温室条件下Fhb9近等基因系在重要产量性状上无显著差异，表明抗性等位基因对重要农艺性状无明显负效应。研究表明，Fhb9与Fhb1存在加性效应，可共同提高赤霉病抗性。综上，Fhb9是重要的赤霉病抗性QTL，在小麦赤霉病抗性遗传改良中具有重要的应用价值，本研究开发的与之紧密连锁“近诊断性”标记为Fhb9的有效利用提供了重要支撑。

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偃麦草7St染色体长臂抗赤霉病鉴定及育种转移 Fei Wang, Xin Zhao, Xianghai Yu, Wei Zhu, Lili Xu, Yiran Cheng, Yazhou Zhang, Yi Wang, Jian Zeng, Xing Fan, Lina Sha, Haiqin Zhang, Yonghong Zhou, Dandan Wu, Houyang Kang 2025, 24(11): 4138-4152.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.027 摘要 ( )   PDF   小麦赤霉病（Fusarium head blight，FHB）主要是由禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum，Fg）引起的一种严重危害小麦生产的真菌病害。偃麦草（Elymus repens, 2n=6x=42，StStStHH）是小麦的野生近缘种，具有许多抗生物和非生物胁迫的优良性状。为了将该野生种质的抗赤霉病基因转移并应用于小麦育种，我们从偃麦草与普通小麦杂交的衍生后代中鉴定了一个新的抗赤霉病易位系K140-7。通过基因组原位杂交（GISH）、非变性-荧光原位杂交（ND-FISH）、寡核苷酸-FISH涂染（Oligo-FISH painting）、单拷贝基因-FISH（single gene FISH）和小麦55K SNP芯片分析，发现K140-7是一个细胞遗传学稳定的7DS·7StL易位系，易位断点（340.8-342.5 Mb）靠近染色体7D的着丝粒区域（336.3-341.7 Mb）。基于二倍体拟鹅观草（Pseudoroegneria libanotica）St参考基因组，开发了21个7StL特异的简单序列重复（SSR）分子标记。在不同小麦背景中对7DS·7StL易位进行基因型和表型分析，表明外源片段7StL赋予了小麦赤霉病抗性且抗病性为显性，将该赤霉病抗性位点命名为QFhb.Er-7StL。进一步将该位点向三种遗传背景的小麦品种进行转移，创制了3份农艺性状更为优良的第二代7DS·7StL易位系，可用于小麦赤霉病抗性遗传改良。

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大麦HvGL7-2H基因在籽粒发育中的功能及优异单倍型鉴定 Rui Liu, Hongna Cheng, Dandan Qin, Le Xu, Fuchao Xu, Qing Xu, Yanchun Peng, Shuangtao Ge, Longqing Sun, Guoqing Dong, Jing Dong 2025, 24(11): 4153-4167.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.025 摘要 ( )   PDF   大麦(Hordeum vulgare L.)是世界上种植面积第四大的谷类作物，粒长、粒宽、千粒重等籽粒性状对大麦的产量和品质至关重要。粒型相关基因的克隆及优异等位变异鉴定是大麦分子标记辅助选择的基础。本研究根据已知的水稻GL7基因，从大麦中克隆出其同源基因HvGL7-2H。基于EMS诱变的大麦地方品种“哈铁系”突变体库进行该基因的功能验证，结果表明HvGL7-2H在大麦粒长形成中发挥着重要作用。利用363份大麦种质资源材料，通过基于候选基因的关联分析方法，对其优异单倍型进行了筛选。结果表明，Hap3是粒长和千粒重的优异单倍型，Hap4是千粒重的优异单倍型。综上所述，本研究所鉴定的携带HvGL7-2H优异单倍型的大麦种质资源是重要的基因资源和种质资源，所挖掘的目标性状优异单倍型也将有助于大麦粒型和产量的分子遗传改良。

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SbTEF1基因的自然变异对高粱幼苗耐盐性的影响 Chang Liu, Lei Tian, Wenbo Yu, Yu Wang, Ziqing Yao, Yue Liu, Luomiao Yang, Chunjuan Liu, Xiaolong Shi, Tao Liu, Bingru Chen, Zhenguo Wang, Haiqiu Yu, Yufei Zhou 2025, 24(11): 4168-4181.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.030 摘要 ( )   PDF   盐胁迫是影响作物产量和品质的主要非生物胁迫因素。由于耐盐基因资源的匮乏，耐盐育种的进程受到了极大的限制。高粱是一种具有较强盐碱耐受性的作物，挖掘其耐盐基因显得尤为重要。本研究对186份核心高粱种质材料进行重测序，结合盐胁迫下相对根长及根鲜重表型进行全基因组关联分析。结果显示，在多重耐盐表型共定位区间内共有8个候选基因，结合数据库注释及盐胁迫下基因表达结果，SbTEF1（一种编码转录延长因子蛋白的基因）被确定为耐盐候选基因。在此基础上，结合连锁不平衡分析、基因克隆、基因单倍型分析及等位基因效应分析，发现位于SbTEF1启动子区域的PAV284通过调节盐胁迫情况下基因表达影响高粱的耐盐性。PAV284可作为分子标记，为高粱种质的耐盐改良及高粱耐盐品种培育提供技术支撑。

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提高水稻产量：利用叶片氮平衡指数评价缓控释肥的氮供应特性 Weike Tao, Qiuli Chen, Weiwei Li, Shen Gao, Jiaqi Li, Yuhui Wang, Sajjad Ahmad, Yanfeng Ding, Ganghua Li 2025, 24(11): 4182-4194.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.010 摘要 ( )   PDF   缓控释氮肥(SCRNF)的氮供应与水稻氮需求同步，是用一次基施SCRNF代替多次施用尿素的关键。传统的氮供应特性评估主要关注氮释放模式，这仅适用于包衣SCRNF，忽视了氮转化机制，因此需要一个更通用、更可靠的指标。基于作物氮状态能够识别氮缺乏或过剩，我们假设应用叶片氮平衡指数(NBI)作为氮状态的衡量指标，可以为评估SCRNF的氮供应特性提供新的视野。我们进行了大田试验，包含四种单一的SCRNF-腐殖酸尿素(HAU)、硫包衣尿素(SCU)、脲酶抑制剂尿素(UIU)和树脂包衣尿素(PCU)-及它们的四种配方，并以高产分次施肥作为对照(CK)。结果表明，NBI动态可以反映不同SCRNF的氮供应潜力，并将它们分为短效、中效和长效肥料。含有长效SCRNF(PCU)的配方在整个水稻生育期具有更一致、有效的氮供应特性，在产量(提高5.5%)和氮利用效率(提高42.8%)方面始终优于其他配方。籽粒产量与SCRNF和CK间NBI动态差异呈负相关，表明一次应用SCRNF的氮供应与常规高产施肥相同步是实现高产的关键。我们的研究结果确认了通过叶片NBI诊断氮状态来评估SCRNF的氮供应特性的潜力，并强调了同步氮供应在一次应用SCRNF中的重要作用。

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长期过量施氮通过抑制根系生理特性降低春玉米氮肥利用效率 Hong Ren, Zheng Liu, Xinbing Wang, Wenbin Zhou, Baoyuan Zhou, Ming Zhao, Congfeng Li 2025, 24(11): 4195-4210.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.05.031 摘要 ( )   PDF   长期过量施用氮肥后玉米的产量和氮肥利用率（NUE）出现不在增加甚至降低的现象，但根系形态和生理特性在其中的作用尚不清楚。本研究的目的是从从根系形态和根系生理特征的角度解释过量施氮下不增产的机理。在中国东北地区吉林省进行了连续10年的长期氮肥定位试验，于2019年、2020年和2021年，在三个氮肥水平（零氮、N0；推荐氮、N2；以及高氮水平、N4），种植两种当地广泛推广的玉米品种:“先玉335”（XY335）和“郑单958”（ZD958）。分析了籽粒产量、氮含量、根系形态和其他生理特性，以进一步评价不同氮处理下氮吸收、氮利用、植株生长和根系生理之间的关系。与N0相比，随着氮投入的增加，根生物量、吐丝后氮吸收量和籽粒产量显著提高，而推荐氮和高氮之间没有观察到显著差异。高氮施用增加了根长和根表面积，但降低了根活力（通过TTC（2，3，5-氯化三苯基四氮唑）法测定）、硝酸还原酶活性和根系活跃吸收面积，与基因型无关。根长和根冠比与氮吸收呈负相关（分别为-1.2%和-24.6%），而根表面积、根活性、硝酸还原酶活性和根系活跃吸收面积与氮吸收呈正相关。品种与施氮量的互作效应显著响应NUE。XY335通过较高的根表面积（23.6%）、根活性（12.5%）、硝酸还原酶活性（8.3%）和根系活跃吸收面积（6.9%）获得了最高的NUE（11.6%）和氮回收效率（18.4%）。总体而言，推荐施氮量通过提高根表面积、根系活力、硝酸还原酶活性和根系活跃吸收面积促进氮吸收、NUE和籽粒产量，而高施氮量通过降低根表面积、根系活力、硝酸还原酶活性和根系活跃吸收面积不增加甚至降低NUE。我们的试验研究成功地揭示了根表面积、根活性、硝酸还原酶活性和根系活跃吸收面积是高氮条件下NUE增加的限制因素。

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绿肥地表覆盖免耕可通过改善土壤水热环境、促进玉米根系结构和光合能力，提高玉米产量 Yulong Wang, Aizhong Yu, Pengfei Wang, Yongpan Shang, Feng Wang, Hanqiang Lü, Xiaoneng Pang, Yue Li, Yalong Liu, Bo Yin, Dongling Zhang, Jianzhe Huo, Keqiang Jiang, Qiang Chai 2025, 24(11): 4211-4224.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.03.010 摘要 ( )   PDF   小麦-玉米轮作是西北绿洲灌区广泛采用的一种种植方式。这种种植方式虽然在一定程度上具有打破连作障碍的优势，但也存在蒸发量大、休耕期土壤退化突出等问题，严重制约了作物产量的提高。麦后复种绿肥还田能有效改善土壤理化性质，调节后茬作物光合特性，促进作物产量。然而，不同绿肥还田方式（GMRM）下作物增产的光合生理机制尚不清楚。因此，本研究通过探讨不同GMRM下土壤水热环境、玉米根系结构、光合特性、荧光特性与产量之间的关系，旨在为阐明GMRM提高玉米产量的光合生理机制提供理论依据。在中国甘肃石羊河流域的一个试验站进行了为期3年的野外试验。本研究设置五个处理：（1）传统翻耕，不复种绿肥（CT）（2）绿肥地表覆盖免耕（NTG）；（3）绿肥地上部移除免耕（NT）；（4）绿肥全量翻压（TG）；（5）绿肥地上部移除根茬翻压（T）。结果表明，与CT相比，NTG和TG显著提高了0~110 cm土层土壤含水量（SWC）、玉米苗期（V3）至拔节期（V6）的土壤温度（ST）、冠层覆盖度（CC）、叶片持绿度（SG）、根长（RL）、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、PSII的实际光化学效率（ՓPSII）、玉米生物量和籽粒产量（GY）。另外，与CT相比，NTG和TG显著降低了玉米大喇叭期（V12）至籽粒建成期（R2）的ST和多余能量耗散（NPQ）。绿肥还田主要通过提高土壤水分来改善玉米根系结构和冠层盖度。玉米根系结构和冠层盖度的优化提高了玉米相对叶绿素含量（SPAD），进而提高了Pn。Pn的增加抑制NPQ的增加，从而促进ՓPSII。ՓPSII的增加促进了玉米生物量的增加，最终实现了玉米GY的增加。

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基于多叶位高光谱信息的棉花叶片钾含量估算模型 Qiushuang Yao, Huihan Wang, Ze Zhang, Shizhe Qin, Lulu Ma, Xiangyu Chen, Hongyu Wang, Lu Wang, Xin Lü 2025, 24(11): 4225-4241.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.012 摘要 ( )   PDF   钾（K）作为一种流动性强的营养元素，可以通过再分配不断调整棉花叶间与叶内对K需求的适应策略，间接导致了不同叶位叶片钾含量（LKC, %）的丰缺变化。然而，受光照和叶龄的相互作用，不同叶位叶片对这种变化的敏感程度并不相同，也包括对光谱的反射和吸收。如何选择最佳监测叶位是利用光谱遥感技术快速准确评估棉花LKC的一个重要因素。因此，本研究基于棉花自上而下叶位LKC的垂直分布特征，提出一种多叶位综合估算模型，实现准确估算棉花LKC的同时优化监测叶位的选择策略。连续2年（2020-2021年），我们采集了棉花蕾期、花期和铃期自上而下全部叶位主茎叶片（Li, i=1, 2, 3,...n）的高光谱成像数据。研究不同叶位LKC的垂直分布特征，敏感性差异以及与光谱之间的相关关系，确定最佳监测优势叶位范围；利用偏最小二乘（PLSR）、随机森林回归（RFR）、支持向量机回归（SVR）以及熵权法（EWM）分别建立了单叶位和多叶位LKC估算模型。结果表明，棉花LKC呈垂直异质性分布，LKC自上而下呈先增加后缓慢减少的趋势，平均LKC在开花期达到最大值。上部叶位叶片对K的敏感性更强，与光谱的相关性更好。三个生育时期选择的监测优势叶位范围分别为L1-L5, L1-L4以及L1-L2。基于监测优势叶位，三个生育期估算LKC的最佳单叶位模型分别为PLSR-CARS-L4, PLSR-RF-L1及SVR-RF-L2，R2val分别为0.786, 0.58及0.768，RMSEval分别为0.168, 0.197及0.191；利用EWM构建多叶位置LKC估计模型，R2val分别为0.887, 0.728和0.703；RMSEval分别为0.134, 0.172和0.209。相比之下，新开发的多叶位综合估算模型取得较好结果，在精度较高的基础上提高了模型的稳定性，尤其是在蕾期和花期。这些结果对棉花LKC光谱模型的研究及选择适合的田间监测叶位具有重要意义。

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CmGhc1基因的突变导致甜瓜下胚轴呈现白色 Yong Yang, Rong Fan, Xuejun Zhang, Meihua Li, Yongbing Zhang, Hongping Yi, Manrui Ma, Yun Yang, Bin Liu, Xingwang Liu, Huazhong Ren 2025, 24(11): 4242-4254.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.03.015 摘要 ( )   PDF   甜瓜是一种全球种植的重要园艺作物，在中国商品化生产中所用的种子近100%为杂交种。幼苗形态，特别是下胚轴颜色，可作为快速评价F1杂交种子纯度的重要标记。绿色的下胚轴很常见，但白色的下胚轴在甜瓜种质中很少见。在本研究中，从重离子束突变体文库中鉴定了一个下胚轴为白色但叶片为绿色的突变体。遗传分析表明，白色下胚轴受单个隐性基因CmGhc1控制。CmGhc1第5外显子上单碱基缺失导致翻译蛋白提前终止，进而使得HTH-MYB DNA结合域丧失，可能影响了基因功能。CmGhc1定位于细胞核中，酵母双杂交分析和双荧光素酶试验表明该基因具有转录抑制活性。基于单碱基缺失位点，成功开发了KASP标记hc1，可作为甜瓜白色下胚轴种质选育的功能标记。RNA-seq数据显示，CmGhc1显著影响了叶绿素代谢和光合作用相关基因的表达水平。本研究为进一步加深对叶绿素合成代谢的分子调控机制的认知奠定了重要基础，同时为甜瓜白色下胚轴的转育和应用提供了重要标记和理论支持。

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PpSWEET基因家族的全基因组鉴定及PpSWEET6与桃芽自然休眠解除的功能表征 Sen Li, Ge Tian, Xiling Fu, Wei Xiao, Xiude Chen, Dongmei Li, Qingjie Wang, Ling Li 2025, 24(11): 4255-4270.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.09.012 摘要 ( )   PDF   芽自然休眠是多年生落叶果树为抵御冬季寒冷环境而形成的一种生态适应机制。蔗糖在芽自然休眠过程中起着至关重要的作用，既是能量代谢物，也是信号分子。Sugar Will Eventually be Exported Transporters（SWEETs）作为响应环境刺激的糖外排转运体，对植物的生长和发育起着重要作用。虽然在各种植物中已经确定了SWEET基因家族用于糖转运调控，但其在调节桃芽自然休眠过程中的作用机制尚不明确。在本研究中，我们在桃中鉴定了15个SWEET 基因。通过与拟南芥SWEET 基因家族的同源比对建立了命名标准，通过系统发育分析构建了四个不同的分支。协方差相关分析显示，桃和拟南芥中有 6 个和 12 个共线SWEET 基因，形成了13对共线性基因对。实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）分析表明，在桃芽自然休眠解除期间，PpSWEET6的表达量显著升高，且与蔗糖含量呈正相关。瞬时过表达PpSWEET6能够促进桃芽自然休眠的解除，而在拟南芥中过表达PpSWEET6则能够促进种子萌发和开花。酵母双杂交和荧光素酶互补(LCI)试验证实了PpSWEET6与PpABF2相互作用。此外，双荧光素酶报告(DLR)试验表明，PpSWEET6显著削弱了PpABF2对PpDAM6（休眠诱导关键基因）基因的激活，从而调控桃芽自然休眠解除。这些发现拓展了我们对SWEET 基因调控桃芽自然休眠的的认识。

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甜樱桃Tieton v3.0的单倍型解析端粒到端粒参考基因组鉴定了与黄色果皮品种相关的大片段缺失 Ting Yu, Ke Lin, Dongzi Zhu, Xingyan Li, Qian Qiao, Po Hong, Shibo Lin, Quanfu Zhang, Qingzhong Liu, Jiawei Wang 2025, 24(11): 4271-4281.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.07.022 摘要 ( )   PDF   甜樱桃（Prunus avium）是温带地区的重要核果树种之一。自第一个甜樱桃基因组发布以来，甜樱桃的分子育种取得了重大进展。已发表甜樱桃的基因组中存在的缺口较多，且嵌合序列无法区分单倍型等位基因信息，大大限制了对一些重要农艺性状的遗传研究。在本研究中，我们获得了甜樱桃“美早”单倍型解析端粒到端粒的参考基因组。在“美早”两个单倍型基因组中共有653.03 Mb的序列挂载到16个染色体，共预测了67,012个编码基因，其中，在hapA中包含33,777个基因，hapB中包含33,235个基因。该基因组的单碱基准确率的质量值超过44，conting N50超过17.94 Mb，有胚植物单拷贝同源基因基集（BUSCO）完整性达到98.7%，长末端重复序列组装指数(LAI)超过20,达到了金标准的水平。该基因组提供了单倍型解析的染色体组，全面解析了甜樱桃杂合二倍体基因组的结构差异。此外，利用该参考基因组，我们鉴定了与甜樱桃“13-33”黄色果皮性状相关的一个大片段缺失。期望该基因组能够为甜樱桃育种工作和遗传学研究的提供帮助。

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揭秘铁皮石斛的抗旱性：从转录组分析和番茄抗旱性增强中获得新见解 Lulu Yu, Muhammad Ahsan Asghar, Antonios Petridis, Fei Xu 2025, 24(11): 4282-4293.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.06.001 摘要 ( )   PDF   铁皮石斛是一种兰科植物，耐干旱的能力强。铁皮石斛表现出的高耐旱性可以归因于其结构和成分特征，包括富含多糖和其他胶体物质的厚叶和茎。尽管如此，其有助于提高铁皮石斛耐旱性的分子机制还不清楚。在本研究中，我们让铁皮石斛缺水一到六个月，并进行生理和RNA测序分析，以确定它如何应对长期缺水以及哪些基因可以保护其抵御干旱。研究发现，缺水六个月后，铁皮石斛仍然具有活力，这可从它仅补水两天后就快速复苏中看出。对经过一个月缺水处理的铁皮石斛植株进行转录组分析发现，参与诸多进程的基因表达发生了变化，其中最突出的是应激反应、光合作用、植物激素信号传导、碳代谢和果糖/甘露糖途径等。在这些差异表达基因中，过氧化物酶4（POD4）和NAC37被显著上调，因此我们选择这两个基因来进一步研究在增强植物耐旱性中的作用。值得注意的是，过表达铁皮石斛POD4和NAC37基因的转基因番茄植株比对照植株更耐旱，表现为活力更强、结实率更高，并维持更高的呼吸速率和叶绿素水平，以及较低氧化损伤等。这些研究证明探索未充分利用的物种以挖掘抗旱相关基因具有重要价值，并确定了POD4和NAC37可作为提升植物抗旱性的潜在候选基因。

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糖苷水解酶7家族成员VdGH7a通过与GhOLP1相互作用，调控大丽轮枝菌的致病性并诱导寄主防御反应 Junyuan Lü, Shichao Liu, Jinglong Zhou, Zili Feng, Feng Wei, Lihong Zhao, Haiqiang Li, Heqin Zhu, Yalin Zhang, Hongjie Feng 2025, 24(11): 4294-4309.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.03.002 摘要 ( )   PDF   病原菌可以分泌多种可以降解细胞壁的酶，从而削弱宿主的细胞壁，便于病原菌侵入植物内部。本研究中，我们鉴定了大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）中的一种糖苷酶家族7（GH7）纤维素水解酶VdGH7a，对1,4-β-葡聚糖显示出水解活性。有趣的是，我们发现VdGH7a在存在信号肽的情况下可以诱导烟草（Nicotiana benthamiana）叶片的细胞死亡，在缺失信号肽的情况下丧失这种活性，但是诱导细胞坏死这一现象可以被碳水化合物结合型-1（CBM1）蛋白结构域有效阻止。此外，我们观察到在大丽轮枝菌中敲除VdGH7a基因显著降低了对棉花的致病力，这可以在敲除突变体菌株不能够穿透玻璃纸膜中得到证明。此外，这些敲除突变体菌株利用碳源的能力下降，使其更容易受到渗透胁迫和细胞壁应激的影响。此外，我们通过酵母双杂交技术筛选发现VdGH7a与棉花中的类渗调素蛋白蛋白（GhOLP1）相互作用，并通过双分子荧光互补（BiFC）和荧光素互补成像（LCI）试验进一步确定其存在互作关系。此外，通过利用病毒诱导基因沉默技术在棉花中沉默GhOLP1基因的表达，结果发现沉默GhOLP1的棉花株系中水杨酸（SA）含量和对大丽轮枝菌的抗性都降低了，而在拟南芥中异源过表达GhOLP1则增加了对大丽轮枝菌的抵抗性和水杨酸信号通路相关基因的表达。总的来说，这些发现表明大丽轮枝菌中的分泌蛋白VdGH7a与棉花中GhOLP1相互作用，激活寄主免疫反应，在棉花对大丽轮枝菌的抵抗中发挥重要作用。

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GPI锚定通过影响细胞壁完整性、免疫逃避以及ChFEM1蛋白膜定位来调控玉米小斑病菌致病力 Hong Hu, Tiangu Liu, Xinyun Xie, Fuyan Li, Caiyun Liu, Jintao Jiang, Zhigang Li, Xiaolin Chen 2025, 24(11): 4310-4323.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.09.033 摘要 ( )   PDF   GPI（糖基磷脂酰肌醇）锚定修饰在不同物种中发挥着粘附、分子吸收、信号转导和保护、细胞壁组分的合成和重组以及细胞壁蛋白的锚定等作用，且对真菌的生长发育和致病过程发挥着重要作用。目前关于 GPI 锚定修饰在真菌中虽然已有了初步研究，但其生物学功能和致病调控机制尚需深入揭示。本文对玉米小斑病菌 (Cochlibolus heterostrophus) GPI 锚定修饰的生物学功能和致病机制进行研究。首先，探究了 GPI 锚生物合成通路关键蛋白 ChGPI7 在玉米小斑病菌生长发育和致病过程中的功能及其参与致病的调控机制。结果表明，GPI锚定蛋白在玉米小斑菌的菌丝、附着胞和侵染菌丝中广泛表达。玉米小班菌ChGPI7基因的缺失会导致玉米小斑菌生长速度和分生孢子产孢能力显著下降。同时玉米小班菌ChGPI7基因敲除体∆Chgpi7的附着胞形成和侵染过程明显受阻，导致其致病力显著下降。∆Chgpi7敲除体还表现出严重的细胞壁完整性缺陷。ChGPI7基因的缺失和HF pyridine处理都会导致玉米小斑菌的细胞壁蛋白丰度减弱和几丁质的暴露，说明GPI锚定蛋白可以保护几丁质不被宿主免疫识别。在玉米小斑菌中，共有124个蛋白质被预测为GPI锚定修饰蛋白，其中包括一种假定的细胞壁糖蛋白ChFEM1，并发现其功能受 GPI 锚定修饰调控。缺失ChFEM1也会导致玉米小斑菌的致病力显著下降、侵染结构和细胞壁完整性的缺陷。我们的研究进一步发现，在玉米小斑菌中，ChGPI7调控ChFEM1蛋白的细胞壁定位和蛋白丰度。综合以上结果可以表明，GPI锚定修饰调节了玉米小斑菌的细胞壁完整性，免疫逃避和ChFEM1蛋白的细胞壁定位。研究结果为深入研究玉米小斑病菌的致病机制提供了理论基础，同时为开发防治玉米小斑病菌的新型药剂提供了潜在的靶标。

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短梗木霉TbNACα负调控咖啡酸乙酯合成增强拮抗白绢病菌的研究 Zhen Liu, Ning Xu, Jumei Hou, Tong Liu 2025, 24(11): 4324-4341.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.01.030 摘要 ( )   PDF   木霉（Trichoderma spp.）是一种广泛用于防治各种植物病害的有益微生物。白绢病是由齐整小核菌（Sclerotium rolfsii Sacc.）引起的植物病害，能够造成严重的经济损失。新生多肽相关复合物NAC（Nascent polypeptide-associated complex）对于维持蛋白质内稳态起关键作用，然而在生防微生物中的功能尚不明确。因此，本研究从Trichoderma breve T069拮抗白绢病菌出发，探究TbNACα在T. breve T069拮抗白绢病菌过程中的功能，分析TbNACα参与调控木霉次生代谢产物的作用机制。通过生物信息学对TbNACα进行保守结构域分析发现蛋白N端（49-115）含有NAC保守结构域，C端（178-214）含有UBA结构域，属于典型的NAC蛋白结构域。TbNACα在T. breve T069拮抗白绢病菌过程中显著下调表达，暗示TbNACα在木霉拮抗白绢病菌过程中可能起负调控作用。进一步对TbNACα功能分析发现ΔTbNACα突变体的菌丝生长速度受到抑制、产孢量减少、孢子萌发时间延长。值得注意的是，ΔTbNACα的非挥发性物质能显著抑制白绢病菌的生长，而回补突变体能够恢复上述功能，表明TbNACα可能参与调控非挥发性拮抗活性物质的合成。通过比较转录组分析筛选到3,398个差异表达基因，经过功能富集分析之后发现，TbNACα基因敲除后显著影响了短梗木霉的代谢过程，主要调控次生代谢物生物合成酶、水解酶和膜转运蛋白相关基因的表达。另外，利用UHPLC-OE-MS技术对ΔTbNACα关键代谢物质鉴定，发现ΔTbNACα正离子模式（POS）共有27个上调代谢物；负离子模式（NEG）共有23个上调代谢物，对其中6个显著差异代谢物质进行拮抗活性验证，发现咖啡酸乙酯对白绢病菌活性最强，其EC50为107.15 μg·mL-1。qPCR分析发现ΔTbNACα突变体中咖啡酸乙酯合成通路关键基因关显著上调表达。综上所述，TbNACα基因的缺失提高T. breve T069咖啡酸乙酯合成通路基因上调表达，促进咖啡酸乙酯的积累，增强ΔTbNACα突变体拮抗白绢病菌的能力。本研究明确TbNACα基因负调控咖啡酸乙酯合成，揭示了木霉拮抗白绢病菌的新机制。

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新型间二酰胺类杀虫剂环丙氟虫胺对二化螟的基线敏感性、敏感性监测及其抗性风险 Wenchao Ge, Songtao Qiao, Chong Liu, Fangrui Guo, Shuai Wang, Hao Sun, Yan Liu, Fengxia Yang, Shunfan Wu, Congfen Gao 2025, 24(11): 4342-4354.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.03.028 摘要 ( )   PDF   二化螟是水稻种植区最严重的害虫之一，并且已对目前田间使用的大多数杀虫剂产生了不同程度的抗性。环丙氟虫胺是一种新型间二酰胺类杀虫剂，对多种害虫表现出高效活性。评估二化螟对环丙氟虫胺的抗性风险对其制定预防性抗性治理策略是必要的。在此，我们通过稻苗浸渍法和点滴法建立了二化螟对环丙氟虫胺的毒力敏感基线，其LC50和LD50值分别为0.026 mg/L和0.122 ng/头。环丙氟虫胺对37个二化螟田间种群的LC50值范围为0.012至0.061 mg/L，其中25个田间种群对氯虫苯甲酰胺表现出不同程度的抗性，最高LC50值为3770.059 mg/L。此外，种群敏感性分布模型分析表明，0.048 mg/L的环丙氟虫胺即可杀死90%的田间氯虫苯甲酰胺抗性二化螟种群，而氯虫苯甲酰胺需要2087.764 mg/L才能达到类似的防治效果。经过19代的抗性筛选，未发现二化螟对环丙氟虫胺的抗性显著上升（抗性倍数RR=3.1）。通过阈性状分析估计的抗性现实遗传力（h2）为0.067，表明在二化螟敏感品系中对环丙氟虫胺具有较低的抗性风险。环丙氟虫胺筛选种群未表现出明显的适合度代价（相对适合度=0.96），并且对七种杀虫剂的敏感性没有显著变化。这些结果表明，环丙氟虫胺是治理氯虫苯甲酰胺抗性二化螟的一种有效的替代杀虫剂。此外，抗性风险评估为环丙氟虫胺对二化螟的可持续抗性管理提供了科学应用指南。

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杜洛克猪新恢复力性状的全基因组关联研究用于鉴定重要的免疫QTL区域和候选基因 Mianyan Li, Lei Pu, David E. MacHugh, Jingjing Tian, Xiaoqing Wang, Qingyao Zhao, Lijun Shi, Hongmei Gao, Ying Yu, Lixian Wang, Fuping Zhao 2025, 24(11): 4355-4369.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.04.017 摘要 ( )   PDF   猪群的恢复力特性使其能更好地应对传染病和次优的生产环境。在试验期内，通过仪器自动采集猪的日增重、采食量和摄食行为数据，以评价猪的恢复力性状。本研究采用普通最小二乘（ordinary least squares, OLS）的均方误差根（mean square error roots, RMSE）和分位数回归（quantile regression, QR）的负残差，利用90 ~ 180日龄的商品杜洛克猪日采食量和饲喂时间，构建4种新的恢复力性状。基于单性状和双性状混合模型的全基因组关联研究（genome-wide associate analysis study, GWAS）对550头猪进行了研究，利用48,603个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNP）来确定与生长猪恢复力性状相关的基因组区域。我们进一步针对GWAS信号进行基因注释、PigGTEx多组织eQTL共定位汇总统计以及利用公开数据鉴定增强子和启动子。估计得出这些恢复力性状的基因组遗传力在0.09 ~ 0.41之间。遗传相关性和表型相关性分别为0.16 ~ 0.95和0.05 ~ 0.36。27个SNP被鉴定出与这些恢复力性状显著相关。它们分布在9条染色体上（SSC1、SSC2、SSC6、SSC7、SSC8、SSC12、SSC14、SSC16和SSC17）。经注释，共鉴定出39个数量性状基因座（quantitative trait locus, QTL）和49个候选基因。其中存在与功能相关的候选基因，包括OTUD4、TIFA和CARD14，它们参与宿主免疫反应、疾病易感性和信号转导。在15个组织的GWAS和eQTL分析中发现了8个独特的SNP存在因果关系。值得注意的是，一个SNP（rs80794541）与七种组织 / 细胞类型（包括巨噬细胞类型）中同时鉴定的eQTL相关。此外，在5种猪组织中，4个显著SNP（rs81467127、rs81356029、rs80794541和rs81305085）与引物增强子、活性元件和启动子的功能相关。利用猪成纤维细胞HiC数据，发现SSC2上的SNP（rs81356029）调控CARNS1和SSH3，SSC7上的SNP（rs80794541）调控H2AC6。在这项研究中，我们在杜洛克猪群体中产生了4种新的恢复力性状，并确定了与这些恢复力性状显著相关的SNP。GWAS信号与参与免疫性状的候选基因有关，也与关键的调控元件有关。我们的发现将有助于阐明遗传机制，并为进一步研究家猪的恢复力提供信息。

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鸡永生化骨骼肌卫星细胞系的建立及分析 Yanxing Wang, Haigang Ji, Liyang He, Yufang Niu, Yushi Zhang, Yang Liu, Yadong Tian, Xiaojun Liu, Hong Li, Xiangtao Kang, Yanling Gao, Zhuanjian Li 2025, 24(11): 4370-4378.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.01.034 摘要 ( )   PDF   骨骼肌卫星细胞作为肌源性干细胞，具有增殖、分化和自我更新的能力。然而，原代骨骼肌卫星细胞在体外的增殖能力有限、分离步骤繁琐等因素限制了其在骨骼肌发育研究中的应用。细胞永生化能够使原代细胞越过细胞衰老期获得持续增殖的能力，永生化鸡骨骼肌卫星细胞系（ICMS）的建立将为鸡骨骼肌相关基因的功能研究提供可靠的细胞模型。在本研究中，我们利用慢病毒包装鸡端粒酶逆转录酶（chTERT）感染原代细胞，筛选出慢病毒的最适MOI和杀稻瘟菌素的最适浓度；随后，对感染的细胞进行药物筛选，获得阳性细胞后连续传代培养，通过端粒酶活性的重建以实现鸡骨骼肌卫星细胞的永生化。研究结果显示，传代至第10代、第15代、第22代的永生化鸡骨骼肌卫星（P10 ICMS、P15 ICMS、P22 ICMS）细胞形态与鸡原代骨骼肌卫星细胞（CPMSCs）保持一致，均呈纤维样状；与CPMSCs相比，P10 ICMS的生长曲线与CPMSCs相似；P10 ICMS具有正常的细胞增殖周期，且处于S期的细胞数量极显著高于CPMSCs；P10 ICMS复苏后的细胞活性较好；当血清浓度增加到15%时，P10、P22 ICMS可以增殖，说明ICMS具有一定的血清依赖性；软琼脂试验表明，培养14 d后，P10 ICMS依旧为单独的细胞，没有细胞克隆团的形成，可见ICMS没有发生恶性转化；经2%孕马血清的诱导，P22 ICMS的增殖能力较强、分化能力较弱。综上所述，本研究首次建立了鸡永生化骨骼肌卫星细胞系，其保持了与原代细胞相似的生物学特性，无致瘤性转化。鸡永生化骨骼肌卫星细胞系的建立为chTERT构建家禽细胞的永生化提供了参考，为家禽骨骼肌发育的研究提供了理想的体外细胞模型。

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猪链球菌2型胶原酶样蛋白酶增强血脑屏障通透性 促进脑膜炎发生 Jikun Mei, Xuan Jiang, Fengyang Li, Zengshuai Wu, Tong Wu, Junhui Zhu, Hexiang Jiang, Ziheng Li, Na Li, Liancheng Lei 2025, 24(11): 4379-4394.  DOI: 10.1016/j.jia.2024.06.005 摘要 ( )   PDF   猪链球菌2型（Streptococcus suis serotype 2，SS2）是一种新兴的人兽共患病原体，可引起人和猪的脑膜炎，不仅给养猪业带来巨大经济损失，还严重威胁公共卫生安全。然而，SS2进入大脑并诱发脑膜炎的机制尚不完全清楚。在这里，我们研究了SS2胶原酶样蛋白酶（collagenase-like protease，Clp）破坏血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）促进脑膜炎发生的作用和机制。我们以纯化的SS2 rClp重组蛋白及clp基因缺失菌株为工具，通过小鼠及体外hCMEC/D3单层BBB模型进行相关实验。发现Clp可增强SS2的毒力作用及其组织定植能力，并可促进SS2对小鼠BBB的破坏作用。与野生型SS2相比，Δclp突变体穿过人脑微血管内皮系（hCMEC/D3）单层屏障的能力降低，而重组蛋白rClp的添加增加了通透性。rClp还显著促进SS2对hCMEC/D3的粘附，抑制细胞间紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-5的表达（独立于其酶活性），并通过细胞受体配体凋亡和线粒体凋亡途径诱导hCMEC/D3凋亡，导致BBB破坏和通透性增加。此外，Clp增加了SS2诱导巨噬细胞（F4/80+）、单核细胞（F4/80-Ly6C+）和中性粒细胞（Ly6G+）浸润到大脑，诱导脑膜炎发生。综上，本研究结果表明Clp是一个新的候选毒力蛋白，通过促进细菌的粘附，抑制细胞间紧密连接的表达，诱导脑微血管内皮细胞凋亡，从而破坏BBB增加其通透性。因此，SS2 Clp是细菌通过BBB所必需的，其结果为预防和治疗SS2诱导的脑膜炎补充了新理论依据。

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破碎农业景观中土壤有机碳制图：多类别遥感变量的有效性和可解释性 Yujiao Wei, Yiyun Chen, Jiaxue Wang, Peiheng Yu, Lu Xu, Chi Zhang, Huanfeng Shen, Yaolin Liu, Ganlin Zhang 2025, 24(11): 4395-4414.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.02.049 摘要 ( )   PDF   土壤有机碳 (SOC) 的准确空间分布对于指导农业管理和改善土壤碳封存至关重要，尤其是在破碎的农业景观中。虽然遥感提供了关于异质农业景观的空间连续环境信息，但其与 SOC 的关系仍不清楚。在本研究中，我们假设多类别遥感衍生变量可以增强我们对复杂景观条件下 SOC 变化的理解。以中国云南杞麓湖流域为案例区，基于从灌区采集的 216 个表层土壤样本，我们应用极端梯度提升 (XGBoost) 模型来研究植被指数 (VI)、亮度指数 (BI)、水分指数 (MI) 和光谱变换（ST，主成分分析和缨帽变换）对 SOC 制图的贡献。结果表明，ST对SOC预测精度的贡献最大，其次是MI、VI和BI，R2分别提高了29.27、26.83、19.51和14.43%，这归因于ST包含更丰富的遥感光谱信息。最优SOC预测模型综合了土壤性质、地形因素、区位因素、景观格局指数以及遥感变量，RMSE和MAE分别为15.05和11.42 g kg-1，R2和CCC分别为0.57和0.72。Shapley加性解释分别解释了土壤水分、植被状态、土壤亮度和SOC之间存在的非线性和阈值效应。与传统线性回归模型相比，可解释机器学习在预测精度和揭示反映景观特征的变量对SOC的影响方面具有优势。总体而言，我们的研究不仅揭示了遥感衍生变量如何有助于了解破碎农业景观中的 SOC 分布，而且还阐明了它们的功效。通过可解释的机器学习，我们进一步阐明了 SOC 变化的原因，这对于可持续土壤管理和农业实践具有重要意义。

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四川盆地近40年耕地土壤无机碳变化及其与氮肥施用和降雨的关系 Aiwen Li, Jinli Cheng, Dan Chen, Xinyi Chen, Yaruo Mao, Qian Deng, Bin Zhao, Wenjiao Shi, Zemeng Fan, John P. Wilson, Tianfei Dai, Tianxiang Yue, Qiquan Li 2025, 24(11): 4415-4429.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.04.039 摘要 ( )   PDF   氮(N)肥施用和降雨驱动的土壤酸化对农业生态系统中土壤无机碳(SIC)可长期保持稳定的传统概念提出了挑战。但SIC变化与降雨和氮肥施用的关系仍需进一步明确。本研究以四川盆地1980年代(1980-1985)和2010年代(2017-2019)两个时期分别采集的4000多个土壤样点为基础，建立机器学习模型来填补土壤样点缺失的SIC值，通过配对生成两个时期3697对土壤样点，分析了四川盆地近40年来耕地SIC的变化特征，并探讨了其与降雨量和氮肥施用量的关系。结果表明，四川盆地耕地SIC总体上下降15.73%。SIC变化量随土壤初始pH值和初始SIC含量的变化而变化，并与土壤pH变化量呈指数关系，这表明土壤碳酸盐在提供酸缓冲能力方面的作用随土壤pH变化而改变。SIC下降幅度与氮肥施用量呈抛物线关系，低施氮量有助于减少SIC损失量，而施氮量超过250 kg ha-1 yr-1时，SIC损失量增加。SIC随降雨量呈正弦变化，年均降雨量950 mm为控制SIC增加或减少的阈值。施氮并未改变SOC变化与年均降雨量间的正弦关系，在年均降雨量＜950 mm的地区，高施氮量不会引起SIC损失，而在低施氮量的地区，高降雨量也会导致SIC较大的损失。这些结果表明，SIC变化由降雨和施氮共同驱动，并受到与初始pH值和初始SIC相关的酸缓冲机制控制，其中降雨是主要驱动因素。上述结果说明需要开展更多的区域土壤观测和深入研究SIC变化及其机制，以准确估算区域SIC变化。

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基于Landsat时间序列影像的黄土丘陵沟壑区撂荒耕地监测 Chenxiao Duan, Jiabei Li, Shufang Wu, Liming Yu, Hao Feng, Kadambot H M Siddique 2025, 24(11): 4430-4450.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.04.021 摘要 ( )   PDF   耕地撂荒已成为全球性问题，对耕地可持续管理、国家粮食安全和生态环境保护等构成重大威胁。遥感技术对于大尺度区域内撂荒耕地的识别和监测至关重要，然而，目前关于黄土丘陵沟壑区撂荒耕地的有效识别方法和空间分布格局的研究较少。本研究基于2019-2021年Landsat-8影像，提出了土地利用轨迹和归一化植被指数（NDVI）时间序列法，对延河流域的撂荒耕地进行监测并分析其空间分布。结果表明，利用随机森林算法、可靠的土地覆盖样本和优化特征数据集可以实现高精度的年度土地利用分类。土地利用图的总体精度（OA）和Kappa系数分别超过90%和0.88，证明了三年以来分类的有效性。我们使用两种不同的变化检测方法对研究区的撂荒耕地进行识别，并评估其精度和有效性。土地利用轨迹法对撂荒耕地的提取效果优于NDVI时间序列法，其OA值为83.5%，F1值为84.7%。根据土地利用轨迹检测结果，2021年研究区的撂荒耕地面积为164.6 km2，撂荒率为16.3%。此外，耕地撂荒主要发生在自然条件恶劣的西北部，南部和东部地区的撂荒较少。地形地貌对撂荒耕地的空间分布有显著影响，撂荒耕地大多位于海拔较高、坡度较大的山区。撂荒率一般随着海拔和坡度的升高而增加。本研究结果为黄土丘陵沟壑区撂荒耕地识别方法的选择及其空间分布分析提供了有价值的参考和指导。我们提出的方法为类似复杂地形地区的撂荒耕地监测和优化土地利用变化检测提供了可靠的解决方案。

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一种适用于CRISPR/Cas基因编辑技术的gRNA预筛选瞬时转化策略 Jinghui Xu, Xiaocui Yan, Yan Yu, Hang Zhao, Menghan Liu, Ye Wang, Peng Wang, Hongying Duan, Xiaoyang Ge, Jingjing Zhan 2025, 24(11): 4451-4455.  DOI: 10.1016/j.jia.2025.04.007 摘要 ( )   PDF   基因编辑系统在阐明植物基因功能和促进分子设计育种方面具有广泛的潜力。然而，单引导rna（sgRNAs）的效率各不相同，通过生物信息学准确预测其效率仍然存在挑战，特别是在棉花（陆地棉）等作物中。在本研究中，我们开发了一种快速、有效的方法，利用一个瞬时表达系统来验证棉花中sgRNAs的功能，它可以在三天内完成。本研究选择6个基因12个靶点，观察到通过稳定和瞬态转换获得的编辑效率呈正相关，皮尔逊相关系数（R2）为0.71。我们的研究通过评估多个基因的不同gRNA序列的效率，证实该方法可以快速评估gRNA对基因组的编辑效率，从而通过预筛选提高基因编辑的工作效率。