JIA-2018-10期 发布
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Special Focus: Beneficial roles silicon plays in agriculture
Editorial - Beneficial roles silicon plays in agriculture
LIANG Yong-chao
硅广泛存在于植物与土壤中。尽管硅仍未被证明是植物生长的必需元素，但大量研究已表明，硅有益于许多种植物的健康生长，能提高植物的产量与品质。施用硅肥在许多国家与地区，尤其在东南亚，已是相当普遍的农业生产措施。很多研究成果表明硅对植物抵抗各种生物和非生物胁迫有重要的作用，近年来在阐明植物硅吸收转运的分子机制方面取得了快速进展，但是关于硅如何介入植物抵抗恶劣环境的分子机理的研究比较少。为此我们组织了“硅在农业中的有益作用”专题，希望能借此推动国内外硅在农业应用的研究。
Silicon acquisition and accumulation in plant and its significance for agriculture
植物对硅吸收与积累机制研究进展及硅肥在农业生产中的应用
YAN Guo-chao, Miroslav Nikolic, YE Mu-jun, XIAO Zhuo-xi, LIANG Yong-chao
硅广泛存在于植物与土壤中。尽管硅仍未被证明是植物生长的必需元素，但大量研究已表明，硅有益于许多种植物的健康生长，硅能增强植物机械强度、改善光截取并且提高植物对各种生物和非生物胁迫的抗性，从而提高产量与品质。诚然，施用硅肥在许多国家与地区已是相当普遍的农业生产措施。鉴于硅对植物生长的有益作用与硅在植物中的累积量密切关联，阐明植物对硅吸收、转运的机制对于利用硅诱导的植物有益作用具有重要意义。近年来，在阐明植物硅吸收转运的分子机制方面取得了快速进展。基于硅内流通道和外流转运体的协调机制，已构建了一个用于描述高等植物硅吸收、转运和分布的模型：涉及根系吸收与径向运输、木质部装载与维管内转运、木质部卸载与叶片沉积。本文综述了植物中硅吸收、转运与积累机制的最新研究进展，总结了硅肥对一些重要农作物的作用，并提出了未来研究重点。
Cite this article:
YAN Guo-chao, Miroslav Nikolic, YE Mu-jun, XIAO Zhuo-xi, LIANG Yong-chao. 2018. Silicon acquisition and accumulation in plant and its significance for agriculture. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2138-2150.
Beneficial effects of silicon on photosynthesis of tomato seedlings under water stress
硅对水分亏缺胁迫下番茄光合特性的有益调控效应
ZHANG Yi, SHI Yu, GONG Hai-jun, ZHAO Hai-liang, LI Huan-li, HU Yan-hong, WANG Yi-chao
硅能提高植物的耐旱性，但相关机理还不很清楚。已有研究主要集中在硅积累量高的植物上，而关于诸如番茄之类的排硅植物研究较少。本研究中，我们以中杂9号番茄为试材，以10%（w/v）PEG-6000模拟水分亏缺胁迫，研究了外源硅（2.5 mmol·L-1）对番茄幼苗叶绿素荧光参数和光合作用相关基因表达的影响。结果显示，水分亏缺胁迫下，番茄植株地上部和根系生长受到抑制、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量降低，而加硅处理促进了水分胁迫植株的生长，并且提高了叶绿素和类胡萝卜素含量。水分亏缺胁迫下，光系统II最大光化学量子效率、有效光化学量子效率、实际光化学量子效率、光合电子传递速率和光化学猝灭系数等叶绿素荧光参数均降低，但这些变化在加硅处理下有所逆转。另外，水分亏缺胁迫下，PetE、PetF、PsbP、PsbQ、PsbW、Psb28等光合作用相关基因的表达水平下调，而外源硅处理下这些基因的表达水平均有所上调。以上结果表明，外源硅在缓解植株水分亏缺胁迫过程中起了重要作用，硅可通过调节部分光合相关基因的表达水平介导光化学过程，进而促进光合作用。
Cite this article:
ZHANG Yi, SHI Yu, GONG Hai-jun, ZHAO Hai-liang, LI Huan-li, HU Yan-hong, WANG Yi-chao. 2018. Beneficial effects of silicon on photosynthesis of tomato seedlings under water stress. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2151-2159.
Physiological response and phenolic metabolism in tomato (Solanum lycopersicum) mediated by silicon under Ralstonia solanacearum infection
硅介导番茄青枯病抗性的生理反应和酚酸代谢
FAN Xue-ying, LIN Wei-peng, LIU Rui, JIANG Ni-hao, CAI Kun-zheng
青枯病是由茄科劳尔氏菌引起的一种危害严重的土传病害。硅能提高番茄对青枯病的抗性作用，传统的研究大多集中在地上部的诱导抗性，而对地下部抗性研究较少。本研究选取番茄感病材料HYT和抗病材料H7996，通过水培实验和有机酸与水杨酸添加实验，重点探讨青枯菌侵染下，外源硅处理增加番茄青枯病抗性的根系调控机制。结果发现硅能显著抑制感病材料HYT中劳尔氏菌的生长，但对抗病材料H7996无显著作用。施硅后，番茄根茎叶中的硅含量显著增加。施硅能增加感病材料HYT根部干重达22.8%~51.6%，增强叶的光合作用达30.6%~208.0%，但根系分泌物和根系中柠檬酸的含量分别下降71.4%和83.5%。不过单纯添加柠檬酸并没有影响劳尔氏菌的生长。此外，结果表明施硅后H7996根部的水杨酸含量显著增加，同时水杨酸的添加降低了青枯病的发病率。结果表明硅可能介导番茄根部酚酸代谢，通过调节柠檬酸和水杨酸的分泌，增强番茄青枯病的抗性。
Cite this article:
FAN Xue-ying, LIN Wei-peng, LIU Rui, JIANG Ni-hao, CAI Kun-zheng. 2018. Physiological response and phenolic metabolism in tomato (Solanum lycopersicum) mediated by silicon under Ralstonia solanacearum infection. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2160-2171.
Effects of silicon amendment on the occurrence of rice insect pests and diseases in a field test
田间施硅对水稻病虫害发生的影响
HAN Yong-qiang, WEN Ji-hui, PENG Zhao-pu, ZHANG De-yong, HOU Mao-lin
水稻是世界上最重要的口粮作物，但是受到多种毁灭性病虫害的为害。温室和实验室的研究结果表明，施硅能增强水稻对病虫害的抗性，但是采用田间试验直接证明施硅对水稻的这种保护作用的研究报道很少。本研究采用不同施硅水平（0、75、150和300 kg SiO2 ha–1）的早稻和晚稻小区测定施硅对水稻主要病虫害发生和产量的影响。与不施硅的小区相比，施硅300 kg SiO2 ha–1的小区中二化螟和稻纵卷叶螟的为害及稻飞虱种群数量在每季水稻的7次调查中有3-5次显著降低。施硅（300 kg SiO2 ha–1）显著降低早稻稻瘟病的病情指数，但对晚稻稻瘟病和早晚稻纹枯病的病情指数没有影响。施硅小区相对不施硅小区水稻产量小幅上升（16.4%或604 kg ha–1）。这些结果表明，在田间条件下每公顷施硅300 kg SiO2能增强水稻对多种病虫害的抗性。因此，施硅可作为水稻病虫害综合治理的重要措施之一。
Cite this article:
HAN Yong-qiang, WEN Ji-hui, PENG Zhao-pu, ZHANG De-yong, HOU Mao-lin. 2018. Effects of silicon amendment on the occurrence of rice insect pests and diseases in a field test. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2172-2181.
Impacts of silicon on biogeochemical cycles of carbon and nutrients in croplands
硅对农田碳与养分生物地球化学循环的影响
LI Zi-chuan, SONG Zhao-liang, YANG Xiao-min, SONG A-lin, YU Chang-xun, WANG Tao, XIA Shao-pan, LIANG Yong-chao
作物收获与剩余物移出通常会扰乱农田碳与养分的生物地球化学循环过程，给农业可持续生产带来严峻挑战。硅作为一种有益元素，具有调节作物适应不利生境的多种生理生态功能。尽管已有很多研究报道硅肥施加能够缓解各种生物与非生物胁迫并促进植物生物量积累。然而，硅对植物碳同化和作物养分吸收的综合影响目前还没有报道。本文主要阐述硅调控植物碳积累、木质素合成以及养分吸收对农田碳与养分的生物地球化学循环的重要影响。综合分析表明，增加环境有效硅能够提高植物净光合速率和生物量碳积累（尤其植物根系生物量对土壤有机碳库的输入贡献）并抑制植物地上部木质素的合成。同时，养分匮缺时施加硅肥能够改善作物对多种养分的吸收，但当养分过剩时会限制作物对这些元素的过量吸收。然而，硅肥施加有可能增强作物氮和铁在匮缺或过剩时的吸收量，而对植物钾吸收的促进作用通常与硅缓解植物盐胁迫和抑制过量钠离子吸收有关。更重要的是，植物硅积累量与凋落物降解时养分的释放速率呈正相关，而因木质素含量降低与凋落物分解速率呈负相关。硅可以调解植物生长与凋落物分解过程，表明农田中的硅循环对农田碳和养分的生物地球化学循环过程具有重要影响。因此，对农田（土壤）硅进行科学管理将有助于农业可持续发展。
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LI Zi-chuan, SONG Zhao-liang, YANG Xiao-min, SONG A-lin, YU Chang-xun, WANG Tao, XIA Shaopan, LIANG Yong-chao. 2018. Impacts of silicon on biogeochemical cycles of carbon and nutrients in croplands. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2182-2195.
Crop Science
Rapid and convenient transformation of cotton (Gossypium hirsutum L.) using in planta shoot apex via glyphosate selection
一种通过植物茎尖利用草甘膦选择快速便捷的棉花（陆地棉）遗传转化方法
GUO Wen-fang, Kevin Yueju Wang, WANG Nan, LI Jun, LI Gang-qiang, LIU De-hu
棉花是一种较难遗传转化和再生的植物。在本研究中，主要利用农杆菌介导的茎尖转化法，将来自土壤农杆菌CP4菌株的抗草甘膦EPSPS基因导入棉花栽培品种银抗P53中。初生植株首先用0.26%的草甘膦进行初步筛选，然后成活植株进行PCR分析，从4000株转化苗中筛选获得5株阳性植株，转化效率为0.125%。经过连续自交，通过PCR和草甘膦抗性筛选获得4个转基因纯合株系。Southern Blot分析转基因棉花为单拷贝插入。在此基础上，通过RT-PCR，Western Blot和ELISA进一步分析转基因棉花在转录水平、蛋白水平表达情况。在大田试验中，转基因T3代棉花能耐受0.4%的草甘膦。本研究结果表明脱离植物组织培养和基因依赖，棉花茎尖遗传转化技术可以应用于不同的棉花栽培品种。由于这种方法不需要无菌条件、特殊生长培养基和植物激素，它可以直接在温室条件下进行。
Cite this article:
GUO Wen-fang, Kevin Yueju Wang, WANG Nan, LI Jun, LI Gang-qiang, LIU De-hu. 2018. Rapid and convenient transformation of cotton (Gossypium hirsutum L.) using in planta shoot apex via glyphosate selection. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2196-2203.
Overexpression of AmDUF1517 enhanced tolerance to salinity, drought, and cold stress in transgenic cotton
过表达AmDUF1517提高棉花对于盐、干旱及低温胁迫的耐受性
HAO Yu-qiong, LU Guo-qing, WANG Li-hua, WANG Chun-ling, GUO Hui-ming, LI Yi-fei, CHENG Hong-mei
随着全球气候的变化，非生物胁迫对植物生长和发育的影响愈发严重。分离自抗逆植物—沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）的AmDUF1517基因，已被证明可显著增强转基因拟南芥对非生物胁迫的抗性。在本研究中，通过农杆菌介导的遗传转化方法将该基因转入陆地棉中，并获得了稳定遗传的转基因棉花材料。Southern杂交表明受试材料已整合到棉花基因组中。在盐、干旱、低温胁迫处理下，转AmDUF1517棉花较非转基因对照具有更强的抗逆性；进一步分析发现，胁迫条件下，转AmDUF1517棉花抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽转移酶）活性显著提高，植物体内活性氧水平显著低于对照组。这表明，在棉花中过表达AmDUF1517可以更好地维持植物体内活性氧的平衡，减缓细胞膜的损伤进而提高棉花对逆境胁迫的抗性。综上，AmDUF1517作为棉花抗逆新材料培育的候选基因，具有一定的生产应用潜力。
Cite this article:
HAO Yu-qiong, LU Guo-qing, WANG Li-hua, WANG Chun-ling, GUO Hui-ming, LI Yi-fei, CHENG Hong-mei. 2018. Overexpression of AmDUF1517 enhanced tolerance to salinity, drought, and cold stress in transgenic cotton. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2204-2214.
Advances in salinity tolerance of soybean: Genetic diversity, heredity, and gene identification contribute to improving salinity tolerance
大豆耐盐性最新研究进展：种质多样性、遗传及基因鉴定
CHEN Hua-tao, LIU Xiao-qing, ZHANG Hong-mei, YUAN Xing-xing, GU He-ping, CUI Xiao-yan, CHEN Xin
盐胁迫是影响大豆生长发育的主要非生物胁迫因子之一。遗传改良大豆的耐盐性是维持其在盐胁迫条件下生长并获得较好产量的有效途径之一。大豆耐盐性的遗传改良依赖于耐盐种质遗传变异的鉴定，然后将这些优异耐盐等位变异导入主栽大豆品种。本文综述了大豆耐盐性研究的最新研究进展，包括耐盐大豆种质的鉴定、耐盐性状的全基因组关联分析、耐盐基因位点的QTL定位和图位克隆等。同时，本文也对大豆耐盐性的未来研究方向做了展望，主要包括高通量的表型鉴定技术、基因组选择育种技术及CRISPR/Cas9基因编辑系统在大豆耐盐性遗传改良中的应用前景等。
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CHEN Hua-tao, LIU Xiao-qing, ZHANG Hong-mei, YUAN Xing-xing, GU He-ping, CUI Xiao-yan, CHEN Xin. 2018. Advances in salinity tolerance of soybean: Genetic diversity, heredity, and gene identification contribute to improving salinity tolerance. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2215-2221.
Effects of slow or controlled release fertilizer types and fertilization modes on yield and quality of rice
缓控释肥料类型与施用方法对水稻产量和品质的影响
WEI Hai-yan, CHEN Zhi-feng, XING Zhi-peng, ZHOU Lei, LIU Qiu-yuan, ZHANG Zhen-zhen, JIANG Yan, HU Ya-jie, ZHU Jin-yan, CUI Pei-yuan, DAI Qi-gen, ZHANG Hong-cheng
为研究不同类型缓控释肥料施用对水稻产量和品质的影响，本文以优质粳稻南粳9108为材料，在选用3种缓控释肥料类型[树脂包衣尿素（PCU）、硫包衣尿素（SCU）和脲甲醛（UF）]基础上，研究缓控释肥料与尿素配合施用方法（缓控释肥料与尿素均基施、缓控释肥料基施后分蘖期施用尿素）对水稻产量和品质的影响，以上试验以普通尿素分次施用为对照。结果表明，水稻的产量、垩白粒率、垩白面积、垩白度、醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白质的含量在同种施肥方法、不同类型缓控释肥料间均表现UF>PCU>SCU；而相同缓控释肥料处理下，缓控释肥料基施后分蘖期施用尿素处理>缓控释肥料与尿素均基施处理。就直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的含量、米饭食味值、峰值粘度和热浆粘度而言，在同种施肥方法、不同类型缓控释肥料间均表现SCU>PCU>UF；而相同缓控释肥料处理下，缓控释肥料与尿素均基施处理>缓控释肥料基施后分蘖期施用尿素处理。在不同缓控释肥料处理下，米饭的食味值与直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量，胶稠度、峰值粘度、热浆粘度和冷胶粘度呈正相关关系，而与球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白含量呈显著负相关关系。适宜的缓控释肥料类型与施用方法对改善稻米产量与品质非常重要。与普通尿素定量分次施用相比，脲甲醛肥料基施后分蘖期施用尿素处理可获得更高的水稻产量和相似的稻米品质。而脲甲醛肥料与尿素均基施处理和树脂包衣尿素基施后分蘖期施用尿素处理可取得与对照相似的产量，但稻米蒸煮食味品质可得到改善。
Cite this article:
WEI Hai-yan, CHEN Zhi-feng, XING Zhi-peng, ZHOU Lei, LIU Qiu-yuan, ZHANG Zhen-zhen, JIANG Yan, HU Ya-jie, ZHU Jin-yan, CUI Pei-yuan, DAI Qi-gen, ZHANG Hong-cheng. 2018. Effects of slow or controlled release fertilizer types and fertilization modes on yield and quality of rice. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2222-2234.
Evaluation and analysis of intraspecific competition in maize: A case study on plant density experiment
玉米种内竞争的评价与分析：以玉米密度试验为例
ZHAI Li-chao, XIE Rui-zhi, MING Bo, LI Shao-kun, MA Da-ling
种内竞争在作物生产中是普遍存在的一个现象。由于具有较低的分蘖能力，玉米是一种对种内竞争相对比较敏感的禾谷类作物之一。本研究采用玉米品种中单2作为试验材料，设置了从1.5株/m2到18株/m2共计12个密度水平，通过密度试验评价和分析了玉米群体的种内竞争情况，并筛选出了适合评价玉米群体种内竞争能力的指标。结果表明，收获期单株籽粒产量和生物产量随着密度的增加呈指数降低的趋势，收获指数呈直线降低的趋势。群体籽粒产量对密度的响应呈曲线变化，先随着密度的增加而增加，在最佳密度条件下达到最高产量后随着密度的增加呈逐渐降低的趋势，但是我们的结果显示产量-密度响应曲线更符合Steinhart-Hart方程曲线，而不是前人多数所报道的二次曲线方程。植物竞争能力通常采用竞争指标进行评价。本研究显示，玉米群体竞争强度（CI）和绝对竞争严重度(ASC)随着密度的增加而逐渐增加，但是相对产量（RY）和相对繁殖效率（RReff）随着密度的增加呈降低的趋势，不同竞争指标随密度的变化不同 ，可能反映了植物竞争的不同方面。通过对竞争指标CI，ASC，RY和RReff, 的分析发现，CI和ASC值越高可以反映出较高群体种内竞争强度，但是较高的RY和RReff 值可以间接反映出低水平的群体种内竞争强度。这些竞争指标不仅可以评价同一品种不同密度条件下群体的种内竞争，还可以评价相同密度条件下不同品种之间群体种内竞争能力的大小。不过，这些竞争指标在计算上或多或少存在一定的重叠，因此在评价玉米群体种内竞争的时只需选择其中一个指标进行计算评价即可。总之，本研究为玉米品种群体种内竞争的评价提供了一种方法，这种方法可能在今后高产玉米品种选育上具有一定的指导意义。
Cite this article:
ZHAI Li-chao, XIE Rui-zhi, MING Bo, LI Shao-kun, MA Da-ling. 2018. Evaluation and analysis of intraspecific competition in maize: A case study on plant density experiment. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2235-2244.
Horticulture
Supplemental blue light increases growth and quality of greenhouse pak choi depending on cultivar and supplemental light intensity
不同蓝光补光强度对温室栽培两种类型小白菜生长及品质的影响
ZHENG Yin-jian, ZHANG Yi-ting, LIU Hou-cheng, LI Ya-min, LIU Ying-liang, HAO Yan-wei, LEI Bing-fu
为探究温室条件下不同蓝光补光强度对两种叶色小白菜生长及营养保健成分的影响，采收前10天进行不同蓝光补光强度（0，50，100，150 μmol·m-2·s-1分别为T0，T50，T100和T150）处理。结果表明：T50处理下两种叶色小白菜均具有最高的生物量、叶绿素含量和可溶性糖含量；随着蓝光补光强度的增加，两种叶色小白菜中抗氧化成分（维他命C和类胡萝卜素）显著增加，硝酸盐含量显著降低；蓝光处理两种叶色小白菜中营养保健成分（总酚、类黄酮、花色苷和总硫苷）含量和抗氧化能力（DPPH和FRAP）均高于未添加蓝光的处理；两种叶色小白菜中光合色素含量和营养保健成含量的不同表现规律主要有品种差异性所致。因此，补充50 μmol·m-2·s-1的蓝光能够增加产量，补充100 μmol·m-2·s-1的蓝光能够提高营养品质。综上，温室条件下不同蓝光补光强度能够显著影响两种叶色小白菜的生物量、形态学和营养保健成分。
Cite this article:
ZHENG Yin-jian, ZHANG Yi-ting, LIU Hou-cheng, LI Ya-min, LIU Ying-liang, HAO Yan-wei, LEI Bing-fu. 2018. Supplemental blue light increases growth and quality of greenhouse pak choi depending on cultivar and supplemental light intensity. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2245-2256.
Exogenous GSH protects tomatoes against salt stress by modulating photosystem II efficiency, absorbed light allocation and H2O2-scavenging system in chloroplasts
ZHOU Yan, DIAO Ming, CUI Jin-xia, CHEN Xian-jun, WEN Ze-lin, ZHANG Jian-wei, LIU Hui-ying
采用营养液水培, 研究外源GSH（还原型谷胱甘肽）对盐胁迫下番茄幼苗的光合特性、光系统II（PSII）效率、吸收光能分配和叶绿体中H2O2-清除系统的影响。外源GSH施用改善了盐诱导的生长抑制、Na+和Cl−的离子失衡和净光合速率（Pn）的降低；外源GSH也提高了盐胁迫和盐胁迫+BSO（BSO，GSH合成关键酶γ-ECS的抑制剂）处理下番茄幼苗叶片的PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、电子传递速率 （ETR）、光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（NPQ）。GSH施用亦提高了实际光合量子产额 [Y(II)]和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数（β/α-1），降低了PSII的激发能压力（1-qP）和非调节性能量耗散量子产量[Y(NO)]。此外，外源GSH抑制了盐胁迫和盐胁迫+BSO处理下番茄叶片叶绿体中H2O2和丙二醛（MDA）的积累，诱导了PSII反应中心吸收光能的重新分配，提高了内源GSH含量、GSH/GSSH比值和H2O2清除酶[包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT），过氧化物酶（POD）和AsA-GSH循环和Grx系统中的关键酶]的活性。以上结果表明，GSH主要通过克服气孔限制、提高PSII效率、平衡光能的不均匀分布以减少ROS的产成并介导叶绿体氧化还原稳态和抗氧化防御系统以保护叶绿体免受氧化损伤，从而缓解盐胁迫对生长和光合作用的抑制作用。因此，GSH可作为一种缓解番茄植株盐胁迫的潜在措施。
Cite this article:
ZHOU Yan, DIAO Ming, CUI Jin-xia, CHEN Xian-jun, WEN Ze-lin, ZHANG Jian-wei, LIU Hui-ying. 2018. Exogenous GSH protects tomatoes against salt stress by modulating photosystem II efficiency, absorbed light allocation and H2O2- scavenging system in chloroplasts. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2257-2272.
Endogenous nitric oxide and hydrogen peroxide detection in indole-3-butyric acid-induced adventitious root formation in Camellia sinensis
生长素(IBA)诱导茶树插穗生根过程中内源NO与H2O2变化研究
WEI Kang, WANG Li-yuan, RUAN Li, ZHANG Cheng-cai, WU Li-yun, LI Hai-lin, CHENG Hao
在生长素诱导植物不定根形成过程中一氧化氮（NO）和过氧化氢（H2O2）总是作为重要信号分子参与其中。但它们是否是决定不定根形成的关键因子仍值得进一步分析。本文利用二乙酸酯二氨基荧光素探针（DAF-2DA）及2',7'-二氯荧光素二乙酸酯探针（DCF-DA）研究了茶树插穗IBA处理及对照的内源NO、H2O2含量变化。结果发现，无论IBA处理或对照插穗在在不定根形成前很少能检测到这些信号分子，而根系形成部位都能检测到大量NO和H2O2，说明IBA处理并不直接诱导产生NO和H2O2。碳氮含量测定发现，NO和H2O2提高能促进可溶性糖含量下降及氮素含量上升。本研究表明生长素通过诱导NO和H2O2信号途径来促进不定根形成的假说还需要考虑根系发生阶段这一关键因素。在根系发生前需要先积累一定的能量物质可能是NO和H2O2促进不定根形成的前提。
Cite this article:
WEI Kang, WANG Li-yuan, RUAN Li, ZHANG Cheng-cai, WU Li-yun, LI Hai-lin, CHENG Hao. 2018. Endogenous nitric oxide and hydrogen peroxide detection in indole-3-butyric acid-induced adventitious root formation in Camellia sinensis. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2273-2280.
Plant Protection
Identification, characterization and full-length sequence analysis of a novel endornavirus in common sunflower (Helianthus annuus L.)
LIU Wen-wen, XIN Min, CAO Meng-ji, QIN Meng, LIU Hui, ZHAO Shou-qi, WANG Xi-feng
为了检测从美国和荷兰进口的7种向日葵品种是否存在检疫性病毒，我们采集了种植在全国农业技术推广服务中心植物检疫实验基地的不同向日葵品种的叶片，然后分别提取了每个品种叶片的总RNA并进行了二代small RNA测序。数据分析显示这些品种中没有检疫性病毒，但是在两个品种X3939和SH1108中都检测到了具有典型内生病毒特征的双链RNA（dsRNA）。全长序列扩增后进行了系统发育进化树分析，结果表明该dsRNA是内生病毒科alphaendornavirus属的一种新病毒，暂定名为Helianthus annuus alphaendornavirus (HaEV)，这也是目前向日葵中发现的第一个内生病毒科病毒。该病毒基因组全长为14662 bp，5' UTR具有21nt， 3' UTR没有poly(A)尾巴但具有内生病毒科病毒的特有序列CCCCCCCC，其ORF编码一个含有4867个氨基酸的多聚蛋白，该蛋白具有RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）、解旋酶（Hel）和UDP葡萄糖基转移酶（UGT）三个结构域。利用荧光原位杂交技术对HaEV在向日葵叶片中的分布进行了检测，结果显示该病毒大部分都分布在细胞质中，少部分位于细胞核内。由于植物内生病毒通常经种子传播，因此对这7个品种进行了种子带毒率检测，发现该病毒在X3907、X3939、A231、SH1108和SR1320等5个品种中有较高的种子侵染率。
Cite this article:
LIU Wen-wen, XIN Min, CAO Meng-ji, QIN Meng, LIU Hui, ZHAO Shou-qi, WANG Xi-feng. 2018. Identification, characterization and full-length sequence analysis of a novel endornavirus in common sunflower (Helianthus annuus L.). Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2281-2291.
Genetic diversity and population structure of Commelina communis in China based on simple sequence repeat markers
YANG Juan, YU Hai-yan, LI Xiang-ju, DONG Jin-gao
鸭跖草已成为我国一种难防除的农田恶性杂草。本研究利用12对微卫星引物对采自我国8个省份的46个鸭跖草种群进行了遗传多样性分析。结果表明：鸭跖草种群的遗传多样性水平较高。多态性位点百分率为18.25%，平均多态性信息含量（PIC）为0.1330。位点YP33的有效等位基因最大，为1.9915，而在位点YP25和YP31最小，为1.0000。实际观测杂合度为0.8655，而期望杂合度仅为0.1330。供试种群间的遗传相似系数介于0.750~0.946之间，利用UPGMA法（遗传相似系数以0.772为阀值）、STRUCTURE软件（K=3）和主成分分析将46个种群鸭跖草均分成了相同的3组。这些结果进一步阐明了12对微卫星引物能够成功地检测鸭跖草基因组DNA中的微卫星位点，且鸭跖草种群间遗传信息丰富，遗传多样性水平较高。
Cite this article:
YANG Juan, YU Hai-yan, LI Xiang-ju, DONG Jin-gao. 2018. Genetic diversity and population structure of Commelina communis in China based on simple sequence repeat markers. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2292-2301.
Identifying glyphosate-tolerant maize by soaking seeds in glyphosate solution
通过草甘膦浸种鉴定耐草甘膦玉米
YAN Shu-feng, Sher Muhammad, LIU Hai-fang, TIE Shuang-gui, SUN Shu-ku
通过田间喷施草甘膦的方法鉴定耐草甘膦玉米，存在耗时、花费高且占用空间大等缺点，这里报道了一个潜在的好技术即通过浸种方法鉴定耐草甘膦玉米。以转基因耐草甘膦玉米自交系CC-2为材料，以对草甘膦敏感的自交系郑58（CC-2的遗传背景亲本）和玉米杂交种郑单1002为对照，研究了草甘膦浸种对玉米种子发芽率、幼苗形态指标、幼苗生长和叶绿素含量的影响。研究结果表明随着草甘膦浸种浓度的增加（0%-2%），耐草甘膦玉米CC-2发芽率、幼苗形态指标和叶绿素含量等并未受到显著的影响，而郑58和郑单1002各项指标均显著的降低。这表明在0.1%-2.0%浓度草甘膦浸种的情况下，耐草甘膦玉米自交系CC-2对草甘膦具有较强的耐受性，而郑58和郑单1002两者均对草甘膦除草剂较为敏感。最后，使用田间草甘膦喷施试验再次证实草甘膦浸种法筛选鉴定耐草甘膦玉米是准确可行的。
Cite this article:
YAN Shu-feng, Sher Muhammad, LIU Hai-fang, TIE Shuang-gui, SUN Shu-ku. 2018. Identifying glyphosate-tolerant maize by soaking seeds in glyphosate solution. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2302-2309.
Molecular identification and enzymatic properties of laccase2 from the diamondback moth Plutella xylostella (Lepidoptera:Plutellidae)
小菜蛾漆酶Ⅱ分子鉴定及其酶学特性
LIU Zhen-gang, WANG Huan-huan, XUE Chao-bin
In this study, we cloned and sequenced the cDNA of the diamondback moth, Plutella xylostella Lac2 (PxLac2), from the third instar larvae using polymerase chain reaction (PCR) and rapid amplification of cDNA ends techniques. The results showed that the full-length PxLac2 cDNA was 1 944 bp long and had an open reading frame of 1 794 bp. PxLac2 encoded a protein with 597 amino acids and had a molecular weight of 66.09 kDa. Moreover, we determined the expression levels of PxLac2 in different stages by quantitative PCR (qPCR). The results indicated that PxLac2 was expressed differently in different stages. We observed the highest expression level in pupae and the lowest expression level in fourth instar larvae. We also investigated the enzymatic properties of laccase, which had optimal activity at pH 3.0 and at 35°C. Under these optimal conditions, laccase had a Michaelis constant (Km) of 0.97 mmol L−1, maximal reaction speed (Vm) of 56.82 U mL−1, and activation energy (Ea) of 17.36 kJ mol−1 to oxidize 2,2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid ammonium salt). Type II copper enhanced laccase activity below 0.8 mmol L−1 and reduced enzyme activity above 0.8 mmol L−1 with an IC50 concentration of 1.26 mmol L−1. This study provides insights into the biological function of laccase.
Cite this article:
LIU Zhen-gang, WANG Huan-huan, XUE Chao-bin. 2018. Molecular identification and enzymatic properties of laccase2 from the diamondback moth Plutella xylostella (Lepidoptera:Plutellidae). Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2310-2319.
Animal Science • Veterinary Medicine
Beneficial role of melatonin in protecting mammalian gametes and embryos from oxidative damage
褪黑素有利于保护配子和胚胎免受氧化损伤
PANG Yun-wei, JIANG Xiao-long, ZHAO Shan-jiang, HUANG Zi-qiang, ZHU Hua-bin
活性氧（reactive oxygen species，ROS）是来源于细胞正常代谢或外界环境的一系列含氧中间产物。哺乳动物配子和胚胎对ROS诱导的氧化应激损伤非常敏感。研究发现，氧化应激能激活细胞凋亡过程，诱导精子/卵母细胞过氧化损伤，从而导致胚胎断裂、阻滞或死亡。褪黑素是一种色氨酸衍生物，具有强大的自由基清除功能和广谱的抗氧化活性。许多研究表明，褪黑素及其代谢衍生物能够以抗氧化级联的形式连续脱毒ROS，并通过其受体调节各种抗氧化酶，进而阻止自由基介导的氧化损伤。研究发现，卵丘/颗粒细胞、卵母细胞和附睾组织中均存在褪黑素受体，表明褪黑素对配子和胚胎具有保护作用。在精液稀释液和胚胎培养液中添加褪黑素可显著改善精液品质、提高卵母细胞成熟潜能和质量、增强附植前胚胎的发育能力。然而，在保护配子与胚胎免受氧化应激方面，褪黑素与其他抗氧化剂相比是否具有独特的抗氧化作用和更好的优势还有待进一步研究。本文综述了ROS的产生及其毒性作用，以及褪黑素在配子和胚胎抵抗氧化损伤中的保护作用。
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PANG Yun-wei, JIANG Xiao-long, ZHAO Shan-jiang, HUANG Zi-qiang, ZHU Hua-bin. 2018. Beneficial role of melatonin in protecting mammalian gametes and embryos from oxidative damage. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2320-2335.
Effects of lairage after transport on post mortem muscle glycolysis, protein phosphorylation and lamb meat quality
运输后静养对宰后糖酵解，蛋白质磷酸化水平和羊肉品质的影响
LI Xin, XIA An-qi, CHEN Li-juan, DU Man-ting, CHEN Li, KANG Ning, ZHANG De-quan
本研究的目的是探究运输后静养对宰后糖酵解、蛋白质磷酸化水平和羊肉品质的影响。试验设两个不同的宰前处理组，运输3小时后无静养(T3L0)和运输3小时后静养12小时(T3L12)，将无运输和静养组作为对照组(Control)。研究结果表明，宰前运输对羊肉品质有显著影响。T3L0组羊肉背最长肌的宰后24小时(pH24 h，P=0.026)和48小时pH值(pH48 h，P=0.021)显著高于T3L12组和对照组，但宰后0小时的滴水损失(P<0.001)和糖酵解潜力(P<0.05)显著低于T3L12组和对照组。T3L0组羊肉样本的剪切力显著高于(P=0.046)T3L12组，但b*值显著低于(P=0.005)T3L12组。宰后0，2和4小时T3L0组的糖原含量显著低于(P<0.05)对照组。T3L12组和对照组之间多数肉品质指标均差异不显著(P>0.05)，表明运输后静养12小时能够有效缓解运输3小时对羊造成的影响，使羊肉品质与无运输的对照组相近。与对照组相比，运输后静养没有影响多数肉品质指标，但是可能通过降低糖原含量和糖酵解潜力增加肉的滴水损失和b*值。
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LI Xin, XIA An-qi, CHEN Li-juan, DU Man-ting, CHEN Li, KANG Ning, ZHANG De-quan. 2018. Effects of lairage after transport on post mortem muscle glycolysis, protein phosphorylation and lamb meat quality. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2336-2344.
Agricultural Economics and Management
Determinants of cooperative pig farmers' safe production behaviour in China – Evidences from perspective of cooperatives' services
中国合作社生猪养殖户安全生产行为的影响因素研究——基于合作社服务角度的证据
JI Chen, CHEN Qin, Jacques Trienekens, WANG Hai-tao
农户的生产行为是确保其生产的最终产品的安全和质量的关键因素，合作社在规范这种行为方面发挥了重要的作用。本文旨在从合作社服务的角度探讨生猪养殖户安全生产行为的决定因素。研究采用了中国27家合作社540户农户的截面数据验证合作社对农户安全生产行为的影响，并用Logit模型检验假设。结果表明合作社提供的服务的数量不是影响农户安全生产行为的关键因素，但服务的质量会显著影响农户的安全生产行为。当合作社能够将更多的农户纳入服务范围，并且更频繁地提供服务，那么农户的生产行为就更加安全。研究结果还表明，兽医和统一的生猪销售服务对保障农户的安全生产行为有着重要的作用。研究证明合作社服务的质量对农户的安全生产行为有着积极的影响，对合作社负责人来说，合作社经营过程中应该努力提高服务的质量而不仅仅是服务的数量。对政策制定者来说，应该制定相应政策鼓励合作社提高服务质量。本研究从合作社服务功能的角度弥补了目前合作社如何影响农户安全生产行为研究的不足，对提高猪肉产品的安全性有着重要的意义。
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JI Chen, CHEN Qin, Jacques Trienekens, WANG Hai-tao. 2018. Determinants of cooperative pig farmers' safe production behaviour in China – Evidences from perspective of cooperatives' services. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2345-2355.
The trade margins of Chinese agricultural exports to ASEAN and their determinants
中国农产品对东盟出口的贸易边际及其影响因素
SUN Zhi-lu, LI Xian-de
中国农产品对东盟出口呈现何种演进模式？又受到哪些因素影响？本文根据UN Comtrade数据库2000-2015年HS六位编码农产品贸易数据测算了中国农产品对东盟出口贸易边际，并通过构建经过拓展的贸易引力模型进一步分析了其影响因素。结果表明，中国农产品对东盟出口增长的主要来源从中国-东盟自由贸易区（CAFTA）正式建立前的扩展边际转变为CAFTA正式建立后的集约边际，但中国农产品对东盟出口变动一直主要取决于集约边际。CAFTA正式建立以来，中国农产品对东盟出口贸易演进模式总体上从“种类多、价低、量少”转变为“种类少、价高、量大”。相对经济规模、相对人口规模、农产品出口能力、贸易整合、全球金融危机和共同边界对中国农产品出口东盟的贸易边际均具有显著影响。
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SUN Zhi-lu, LI Xian-de. 2018. The trade margins of Chinese agricultural exports to ASEAN and their determinants. Journal of Integrative Agriculture, 17(10): 2356-2367.
JIA 祝大家国庆节快乐