JIA 2020-03期 发布
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Review
Environmental risk for application of ammonia-soda white mud in soils in China✺ WANG Xiao-bin, YAN Xiang, LI Xiu-ying
近些年，我国氨碱白泥(氨碱渣)作为土壤调理剂用于改良土壤有上升的趋势。到目前为止，氨碱白泥农用主要集中在改良酸性土壤上，但很少有研究关注其农用的环境风险。氨碱白泥中主要污染物是汞(Hg)、镉(Cd)、铜(Cu)、氟(F)和氯(Cl)。本文对23篇文献数据进行了综合分析，研究数据显示，氨碱白泥中Hg、Cd、Cu、F和Cl浓度(分别为：0–170、0.01–2.8、4.5–200、2000–24700、1 600–188 000 mg kg–1)存在超过农用地土壤污染风险筛选值(Hg≤0.5、Cd≤0.3、Cu≤50 mg kg–1)(GB 15618-2018)和参考临界值(F≤800、Cl≤200 mg kg–1)的风险。氨碱白泥中污染元素Hg、Cd、Cu、F和Cl等的浸出浓度超出地下水质量标准(IV-V级) (GB/T 14848-2017)。为防止土壤和水环境污染、保障食品安全，建议对氨碱白泥等工业固体废物农田准入加以严控，对未经过无害化处理、有害物质含量超出安全限值的工业固体废物，不得作为土壤改良修复剂直接施用于农田，杜绝其进入食物链而危害人类健康。
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| WANG Xiao-bin, YAN Xiang, LI Xiu-ying. 2020. Environmental risk for application of ammonia-soda white mud in soils in China. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 601-611. |
Crop Science
OsHemA gene, encoding glutamyl-tRNA reductase (GluTR) is essential for chlorophyll biosynthesis in rice (Oryza sativa)
水稻OsHemA基因编码谷氨酰tRNA还原酶在叶绿素合成中发挥重要作用
✺ ZENG Zhao-qiong, LIN Tian-zi, ZHAO Jie-yu, ZHENG Tian-hui, XU Le-feng, WANG Yi-hua, LIU Ling-long, JIANG Ling, CHEN Sai-hua, WAN Jian-min叶绿素的合成对于光合作用和植物的生长至关重要。谷氨酰tRNA还原酶催化谷氨酰tRNA生成谷氨酰-1-半醛，并且起始叶绿素的合成。虽然谷氨酰tRNA还原酶的主要作用已经确定，但是其编码基因的自然变异所产生的影响仍不得而知。本研究中，我们在大田中鉴定了一个叶绿素合成的自发突变体，命名为cbd1。相比于野生型而言，该突变体表现出淡绿叶的表型，叶绿素和类胡萝卜素的含量都显著下降，但其叶绿体仍保持着完整的内囊体膜结构。通过图位克隆方法，突变位点被限定在第10染色体上一个57kb的区段内，其间发现一个mPing类的微型转座子元件插入到了OsHemA基因的启动子区。在互补测验中，cbd1突变体无论叶色表型还是色素含量都得到了恢复，这证实OsHemA基因就是引发突变体表型变异的原因。OsHemA是水稻中编码谷氨酰tRNA还原酶的唯一基因，它的表达水平在突变体中受到了抑制。利用原生质体进行瞬时转化后发现，谷氨酰tRNA还原酶定位于叶绿体中，它的N端含有一个信号肽。大量的叶绿素合成基因，除了POR和CHLG外，都被同步下调表达，推测叶绿素合成的通路整体发生衰减。有趣的是，突变体中主要农艺性状均未受到影响，相反每穗实粒数还有所上升。综合来说，OsHemA基因在水稻叶绿素合成途径中起了重要的作用，它的弱等位基因可以在不影响产量的基础上调节叶片的颜色和叶绿素的含量。↑ 向上滑动查看更多
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| ZENG Zhao-qiong, LIN Tian-zi, ZHAO Jie-yu, ZHENG Tian-hui, XU Le-feng, WANG Yi-hua, LIU Ling-long, JIANG Ling, CHEN Sai-hua, WAN Jian-min. 2020. OsHem Agene, encoding glutamyl-tRNA reductase (GluTR) is essential for chlorophyll biosynthesis in rice (Oryza sativa). Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 612-623. |
Identification of QTL for adult plant resistance to stripe rust in bread wheat line C33✺ LUO Jiang-tao, ZHENG Jian-min, WAN Hong-shen, YANG Wu-yun, LI Shi-zhao, PU Zong-jun小麦条锈病(致病菌为Puccinia striiformis f. sp. tritici)是一种严重的小麦病害。鉴定并利用成株期抗性资源对条锈病抗性育种十分重要。从国外引进的种质资源C33，10多年来在中国四川表现出稳定的条锈病成株期抗性。本研究利用DArT标记对183个C33和感病亲本X440创建的重组自交系群体进行分型，来鉴定其抗性QTL。以病害最大严重度作为条锈病反应表型，连续5年在四川省成都市及其新都区对该群体成株期抗性进行鉴定。QTL分析共检测到4个位点，分别命名为QYr.saas-3AS， QYr.saas-5AL，QYr.saas-5BL和QYr.saas-7DS，各自能解释4.14%-15.21%的表型变异。QYr.saas-5BL和QYr.saas-7DS的抗性来自于抗性亲本C33，但两个位点叠加的抗性水平低于C33，表明C33中可能还存在其他未鉴定到的QTL位点。QYr.saas-7DS对应已知抗条锈病基因Yr18，而QYr.saas-5BL还没有对应的正式命名基因。同时携带QYr.saas-5AL，QYr.saas-5BL和 QYr.saas-7DS抗性位点的重组自交系株系表现出与C33类似的抗性水平。本研究为聚合不同抗性基因，进而提高适应本地的优良小麦的条锈病抗性提供了基因源。
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| LUO Jiang-tao, ZHENG Jian-min, WAN Hong-shen, YANG Wu-yun, LI Shi-zhao, PU Zong-jun. 2020. Identification of QTL for adult plant resistance to stripe rust in bread wheat line C33. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 624-631. |
Plant regeneration via protoplast electrofusion in cassava
✺ WEN Feng, SU Wen-pan, ZHENG Hua, YU Ben-chi, MA Zeng-feng, ZHANG Peng, GUO Wen-wu为了创新木薯种质，将木薯栽培品种TMS60444愈伤原生质体和栽培品种SC8叶肉原生质体进行电融合，融合产物在原生质体培养基(TM2G)中培养，并逐渐降低培养基渗透压。培养1-2个月后，起源于原生质体的致密愈伤转移到悬浮培养基(SH)中悬浮培养。然后培养产物分别在体细胞胚胎诱导培养基(MSN)中诱导胚胎、在胚胎成熟培养基(CMM)中发展成熟胚胎、在茎伸长培养基(CEM)中伸长茎和在生根培养基(MS)中生根。研究获得了66个细胞系，其中12个再生了完整植株。倍性分析和染色体分析显示，在这12个再生的植株中，有4个四倍体和8个二倍体。结合倍性分析和简单重复序列(SSR)分析，研究获得了9个四倍体细胞系、1个变异的二倍体植株系和9个变异的细胞系，其中后两者表现出了在亲本TMS60444的基因材料上的丢失。研究结果显示了木薯新种质被创制。该研究形成了木薯原生质体电融合方案，并证明了有效性；并再次证明了从木薯原生质体再生植株的方案的可行性。该研究能为木薯组织培养提供技术指导，也希望能为木薯种质创新提供一些有益的启发和参考。
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| WEN Feng, SU Wen-pan, ZHENG Hua, YU Ben-chi, MA Zeng-feng, ZHANG Peng, GUO Wen-wu. 2020. Plant regeneration via protoplast electrofusion in cassava. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 632-642. |
Putrescine, spermidine, and spermine play distinct roles in rice salt tolerance腐胺、亚精胺和精胺在水稻抗盐胁迫中的作用
✺ Md Azizul ISLAM, PANG Jin-huan, MENG Fan-wei, LI Ya-wen, XU Ning, YANG Chao, LIU Jun
多胺在植物的生长发育中具有重要的作用。同时，多胺也参与了植物对环境胁迫的响应。本文对多胺在水稻抵御盐胁迫过程中的作用进行了研究。盐胁迫导致了水稻中亚精胺(Spermidine, Spd)和精胺(Spermine, Spm)的含量显著上升，但是腐胺(Putrescine, Put)的含量却显著的下降。定量PCR的结果显示水稻中多胺合成相关的基因ADC1，ODC和Arginase等表达量显著下调，但是SAMDC的表达却显著上调。外源Spm处理极大地增加了水稻的抗盐胁迫能力，但是外源Spd和Put的处理显著削弱了水稻对盐胁迫的耐性。过量表达SAMDC的转基因水稻显示了较高的Spm/(Put+Spd)比值以及对盐胁迫的耐性。盐处理也引起了水稻中多胺氧化酶活性的增强，进而导致了活性氧(ROS)的积累。我们的研究结果显示了Put和Spd的积累降低了水稻对盐胁迫耐性，而Put和Spd向Spm的转化是水稻抗盐性增强的一个重要原因。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
| Md Azizul ISlam, PANG Jin-huan, MENG Fan-wei, LI Ya-wen, XU Ning, YANG Chao, LIU Jun. 2020. Putrescine, spermidine, and spermine play distinct roles in rice salt tolerance. Journal of Integrative Agricture, 19(3): 643-655. |
Effects of salt and nitrogen on physiological indices and carbon isotope discrimination of wheat cultivars in the northeast of Iran✺ AzamBORZOUEI, Mir Ahmad Mousavi SHALMANI, Ali ESKANDARIIn order to study the effects of different levels of salt stress and nitrogen (N) on physiological mechanisms, carbon isotope discrimination (∆13C), and yield of two wheat cultivars (cv.), a two-year field experiment was carried out during 2013–2015. The treatments included three levels of salt stress (1.3, 5.2, and 10.5 dS m–1), three levels of N (50, 100, and 150 kg N ha–1), and two wheat cultivars, Bam and Toos. Under salt stress, N application (100 and 150 kg N ha–1) produced a significant effect on both cultivars with respect to physiological traits, i.e., net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), chlorophyll index (CI), Na+/K+ ratio as well as the grain yield (GY). The salt-tolerant and -sensitive cultivars exhibited the maximum values of physio-biochemical and yield attributes at 100 and 150 kg N ha–1, respectively. The results of ∆13C showed a significant difference (P<0.001) between wheat cultivars under the control and salt stress. According to our result, salt-tolerant cultivar Bam seems to be more efficient in terms of higher GY, Pn, gs, CI, and lower Na+/K+ ratio as well as higher Δ13C as compared with salt-sensitive cultivar Toos, under salt stress. Therefore, a significant positive correlation that observed between Δ13C and GY, indicated that Δ13C may be an effective index for indirect selection of yield potential in wheat under irrigation regimes with saline water.
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| Azam BORZOUEI, Mir Ahmad MOUSAVI SHALMANI, Ali ESKANDARI. 2020. Effects of salt and nitrogen on physiological indices and carbon isotope discrimination of wheat cultivars in the northeast of Iran. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 656-667. |
Quantitative design of yield components to simulate yield formation for maize in China✺ HOU Hai-peng, MA Wei, Mehmood Ali NOOR, TANG Li-yuan, LI Cong-feng, DING Zai-song, ZHAO Ming
玉米是我国重要的粮食作物之一，同时也是世界上重要的粮食作物。因此，通过分析不同高产条件下的大面积玉米田的产量构成，预测玉米生长和产量对于理解不同环境条件下玉米产量形成过程和产量潜能具有重要意义。通过对产量构成的形成过程的精准预测，实现玉米产量的精准早期预测。为了定量化设计中国高产玉米产量形成过程，本研究利用产量性能方程和种植密度归一化的方法，明确了高产玉米定量设计的产量性能参数。种植密度定量设计参数包括最大叶面积指数和单株最大叶面积。结果表明，单株最大叶面积随种植密度的变化而变化，其变化趋势符合Reciprocal模型，通过验证，该模型对单株最大叶面积的变化具有较高的模拟精度(RMSE 5.95%)，通过模型可知，单株最大叶面积的最佳值是单株最大叶面积潜力的0.63倍。以产量性能方程为基础，定量设计了不同产量水平群体主要产量性能参数。通过内蒙古、吉林高产春玉米和山东高产夏玉米数据对模型进行验证，表明模型具有较高的定量设计能力，所有参数的平均RMSE为7.72%。本研究在没有水肥限制条件下，在产量预测过程中，对种植密度归一化的深入探讨，进一步丰富和发展了产量性能理论，为实现我国玉米可持续高产定量化设计栽培提供理论和技术支撑作用。
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| HOU Hai-peng, MA Wei, Mehmood Ali NOOR, TANG Li-yuan, LI Cong-feng, DING Zai-song, ZHAO Ming. 2020. Quantitative design of yield components to simulate yield formation for maize in China. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 668-679. |
Architecture of stem and branch affects yield formation in short season cotton✺ ZHANG Xiang, RUI Qiu-zhi, LI Yuan, CHEN Yuan, CHEN Yuan, ZHANG Xi-ling, CHEN De-hua, SONG Mei-zhen
本文研究的主要目的是量化主茎和果枝构建对该种植方式下棉花产量的影响和获得最适的茎枝构型补偿由于高密度种植下个体生产力的下降所造成的产量损失。2015-2016年，以8个短季棉品种为材料，研究供试品种的茎枝构建与产量形成的关系，在上述2年试验结果的基础上，2017年选择3个不同的茎枝构型品种通过缩节胺应用进一步验证茎枝构型的调节对成铃和产量的影响。结果表明：2015-2016年，8个品种的株高、节枝比、果枝弯曲度间存在显著差异。综合主茎和果枝构型、产量、成铃特征等构建指标，可将供试品种茎枝构型分为三种类型：类型I，中425。该类型品种主茎和果枝构型稳定且合理，即株高90cm，节枝比2.5左右，果枝弯曲度较高(≥10.0)，最终成铃强度和产量高；类型II，泗阳822。该类型品种株高、节枝比过高，果枝弯曲度低，成铃强度，最终产量低；类型III，邯818、邯258、锦科707、石抗126、中3013、中50等。该类型品种主茎和果枝构型不稳定，受环境影响大，成铃强度低，最终产量低。可见构建合理主茎和果枝构型有利于麦(油）后直播棉实现高成铃强度和高产。2017年研究结果进一步证明，通过喷施缩节胺调节邯258、泗阳822形成合理的主茎和果枝构型，其成铃强度增加，产量提高。综上所述，通过选择适宜品种并采用合理栽培调控措施，形成较为合理的主茎和果枝构型，即株高90 cm、节枝比2.5、较高的果枝弯曲度(≥10.0)，有利于提高麦(油)后直播棉成铃强度，获得高产。
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| ZHANG Xiang, RUI Qiu-zhi, LI Yuan, CHEN Yuan, CHEN Yuan, ZHANG Xi-ling, CHEN De-hua, SONG Mei-zhen. 2020. Architecture of stem and branch affects yield formation in short season cotton. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 680-689. |
Response and adaptation to the accumulation and distribution of photosynthetic product in peanut under salt stress✺ ZHANG Guan-chu, DAI Liang-xiang, DING Hong, CI Dun-wei, NING Tang-yuan, YANG Ji-shun, ZHAO Xin-hua, YU Hai-qiu, ZHANG Zhi-meng
为了明确花生光合产物的积累与分配对盐胁迫的响应及适应性，以花育25为材料，设置非盐胁迫(CK)，0.15％(S1)和0.3％盐胁迫(S2)三个处理，探究了盐胁迫对花生光合特性、植株不同器官干物质积累与分配及荚果发育动态的影响。结果表明，盐胁迫降低了花生的净光合速率(Pn)，SPAD值，单株叶面积和产量；播种后第50天，CK的Pn分别较S1和S2处理高出13.71％和28.72％。同一生育期内，处理间的SPAD值差异均为CK>S1>S2。盐胁迫降低了花生的单株荚果重，百果重，百仁重和出米率，大小为CK>S1>S2。与CK相较，花生通过改变了光合产物在不同器官中的分配比例来适应盐胁迫，在营养生长和早期生殖期生长阶段，S1和S2处理增加了光合产物在茎和荚果中分配比例。整个生育期内，S1和S2处理的根系干重集中分布在0-40厘米的土壤层中。荚果发育过程中，S1和S2处理的荚果体积、干重和果仁干重的最大生长速率(Vmax)均下降；收获时，S1和S2处理的荚果和果仁的体积较CK均降低，因此盐胁迫下花生通过降低荚果和果仁体积来提高饱满度。以上发现为盐碱地种植花生提供了理论指导。
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| ZHANG Guan-chu, DAI Liang-xiang, DING Hong, CI Dun-wei, NING Tang-yuan, YANG Ji-shun, ZHAO Xin-hua, YU Hai-qiu, ZHANG Zhi-meng. 2020. Response and adaptation to the accumulation and distribution of photosynthetic product in peanut under salt stress. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 690-699. |
Detection of seven phytohormones in peanut tissues by ultra-high-performance liquid chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry
超高效液相色谱联用三重四极杆串联质谱法测定花生组织中7种植物激素
✺ WANG Hai-xia, WANG Ming-lun, WANG Xiu-zhong, DING Yu-long植物激素能影响植物的生长和分化，为揭示植物发育过程中多种内源激素的动态变化及其调控机制。因此，如何同时对多种植物激素进行精确、可靠的定性和定量分析，已成为植物激素研究中的热点之一。花生是我国重要的油料作物，荚果和籽仁的生长发育直接影响其产量和品质，目前关于花生果针和籽仁内源激素的研究较少，本文建立了同时测定反式玉米素、反式玉米素核苷、吲哚乙酸、赤霉素、水杨酸、脱落酸和茉莉酸等7种植物激素的超高效液相色谱-三重四级杆串联质谱法。针对花生花、叶以及不同发育阶段的果针、籽粒中7种植物激素的含量进行分析，结果表明，各内源激素在花生荚果的生长发育过程中能起到重要的调控作用，呈现阶段性的变化。种子发育初期，适当提高IAA、t-Z、t-ZR、GA3含量能促进果针发育并提高籽粒的充实度。鉴于SA、JAs在花生果针发育中的研究还未有相关报道，根据本研究中荚果发育中这两种激素的含量的变化以及对其他植物发育的影响研究，推测其在影响荚果发育方面也具有一定的作用。
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| WANG Hai-xia, WANG Ming-lun, WANG Xiu-zhong, DING Yu-long. 2020. Detection of seven phytohormones in peanut tissues by ultra-high-performance liquid chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 700-708. |
Horticulture
Physiological evaluation of nitrogen use efficiency of different apple cultivars under various nitrogen and water supply conditions✺ WANG Qian, LIU Chang-hai, HUANG Dong, DONG Qing-long, LI Peng-min, Steve van NOCKER, MA Feng-wang
氮素缺乏是我国干旱地区苹果生产中普遍存在的问题，然而现有的研究对干旱地区不同苹果品种在低氮条件下的氮利用效率(Nitrogen Use Efficiency, NUE)还未有系统的评价。本研究评价了嫁接于一年生平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)砧木的6个苹果品种金冠、秦冠、乔纳金、蜜脆、富士及粉红女士的NUE。试验设置了4个处理，包括正常供水正常供N(CWCN)、正常供水低N(CWLN)、干旱正常供N(LWCN)和干旱低N(LWLN)。研究结果表明：生物量、株高及茎粗等生长指标和光合速率在所有品种中表现为CWCN>CWLN>LWCN>LWLN的递减顺序。在LWLN处理条件下，秦冠的生长和光合特性均优于其他供试品种，结合生物量、光合参数、叶绿素含量、PSII的最大光化学效率(Fv/Fm)、15N和N含量等指标，最终确定秦冠和粉红女士具有较高的NUE，而蜜脆和乔纳金具有较低的NUE。
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| WANG Qian, LIU Chang-hai, HUANG Dong, DONG Qing-long, LI Peng-min, Steve van NOCKER, MA Feng-wang. 2020. Physiological evaluation of nitrogen use efficiency of different apple cultivars under various nitrogen and water supply conditions. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 709-720. |
Growth simulation and yield prediction for perennial jujube fruit tree by integrating age into the WOFOST model ✺ BAI Tie-cheng, WANG Tao, ZHANG Nan-nan, CHEN You-qi, Benoit MERCATORIS
数学描述的作物模型一直被广泛用于模拟一年生作物的生长动态仿真，进而执行产量预测，但是极少被用于探索多年生果树作物的生长模拟，例如枣树。这项研究的目标是通过引入树龄作为一个关键的参数探索一个矫正的WOFOST模型用于枣树生长模拟和产量预测的潜能。使用2016到2018年田间测量的实验数据矫正和验证模型。评价仿真效果的指标，叶、茎、果实、总生物量干重和叶面积指数(LAI)的仿真动态与测量值具有很好的一致性，均方根误差RMSE值分别是0.143, 0.333, 0.366, 0.624 t ha–1和0.19 m2 m–2，决定系数R2分别是0.947, 0.976, 0.985, 0.986和0.95。仿真的主要物候学发育阶段萌芽、开花和成熟日期的误差分别早2, 3和3天。另外，为了预测不同树龄枣园的产量，初始总作物干重(TDWI)参数被重新定义为初始的根和芽的重量并构建三种不同的TDWI，分别是相同树龄枣树的平均值、拟合值和区域产量数据的矫正值。结果显示考虑树龄后仿真的叶面积指数和产量很好的响应了TDWI参数的变化。集成树龄后模型的区域产量预测性能被明显地改进，构建的三种TDWI都显示了很好的全局精度 (R2≥0.856, RMSE≤0.68 t ha–1) 和针对某一树龄的局部精度 (平均 R2≥0.43, RMSE≤0.70 t ha–1)。其中，矫正的TDWI表现了最好的产量评估性能，全局验证精度(R2=0.891, RMSE= 0.591 t ha–1)和局部验证精度(R2=0.57, RMSE=0.66 t ha–1)最高。提出的模拟方法不仅表现了可信赖的枣树产量预测能力，而且可为其他果树的生长模拟提供基础研究框架。
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| BAI Tie-cheng, WANG Tao, ZHANG Nan-nan, CHEN You-qi, Benoit MERCATORIS. 2020. Growth simulation and yield prediction for perennial jujube fruit tree by integrating age into the WOFOST model. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 721-734. |
Plant Protection
Functional analysis and screening small molecules to RpfF protein in Xanthomonas oryzae involved in rice bacterial blight disease✺ Mundla SRILATHA, Naina PATYAL, Madhu Sudhana SADDALAXanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) is an important rice pathogen. This is a vascular pathogen entering the plant via the hydathodes causing rice bacterial blight. It has been known that most regulation of pathogenicity factor F (RpfF) genes in Xanthomonas regulates virulence in response to the diffusible signal factor (DSF). The RpfF recognized as an attractive drug target in bacterial rice blight disease. In this study, we performed the gene-gene interaction of RpfF and pathway functional analysis. 3D structure of RpfF protein was predicted using a homology modelling tool Swiss-Model and refined by molecular dynamics (MD) simulation. The refined model protein was predicted structural assessment using various tools such as PROCHECK, ERRAT, and VERIFY-3D. We have collected 2 500 rifampicin analogues from Zinc Database by virtual screening. The screened compounds were docked into the active site of the RpfF protein using AutoDock Vina in PyRx Virtual Screening Tool. Furthermore, docking result and in silico ADMET analysis described that the compounds ZINC03056414, ZINC03205310, ZINC08673779, ZINC09100848, ZINC09729566, ZINC11415953, ZINC12810788, ZINC24989313, ZINC27441787 and ZINC32739565 have best binding energies and less toxicity than reference compound. This study revealed that the active site residues such as HIS-118, HIS-147, THR-148, ARG-179, ASP-207, ARG-240 and THR-244 are key roles in the pathogenicity. It could be beneficial in the design of small molecule therapeutics or the treatment of rice bacterial blight disease.
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| Mundla SRILATHA, Naina PATYAL, Madhu Sudhana SADDALA. 2020. Functional analysis and screening small molecules to RpfF protein in Xanthomonas oryzaeinvolved in rice bacterial blight disease. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 735-747. |
Bacterial extracts and bioformulates as a promising control of fruit body rot and root rot in avocado cv. Hass✺ David GRANADA, Lorena LÓPEZ-LUJAN, Sara RAMÍREZ-RESTREPO, Juan MORALES, Carlos PELÁEZ-JARAMILLO, Galdino ANDRADE, Juan Carlos BEDOYA-PÉREZ
At least 20–40% of annual losses of avocado crops are caused by pathogenic fungi. The chemical treatments of these diseases are inefficient, cause environmental pollution and are increasingly restricted by international laws. This work aimed to assess the biocontrol capacity of a bacterial extract to protect avocado fruits and plants from pathogen infections. Extracts from the bacterial isolate Serratia sp. ARP5.1 were obtained from liquid fermentations in a biorreactor. A body rot postharvest infection model with Colletotrichum gloeosporioides on fruits was developed. Moreover, packaging conditions were simulated using the bacterial extract and the commercial fungicide prochloraz as a positive control. Additionally, seedlings infections with Phytophthora cinnamomi were performed on two types of avocado (West Indian race and cv. Hass). The Area Under Disease Progress Curve (AUDPC) was recorded using the bacterial extract and a commercial product with fosetyl-aluminium as treatments. The bacterial extract significantly reduced infections by C. gloeosporioides on injured avocado fruits at 31.1 µg mL–1. Intact fruits were also protected against body rot infections at the same concentration and showed no significant differences with the commercial fungicide. On the other hand, AUDPC in the seedlings was significantly reduced with the extract treatment at 3 µg mL–1 compared to the control. However, a possible phytotoxicity effect of the extract was evidenced in the seedlings and confirmed by pathogen recovery and tests on Raphanus sativus seedlings. Finally, formulations of the extracts (emulsion and emulsifiable concentrate) were prepared, and bioactive stability was assessed for 8 wk. The emulsion formulates demonstrated very stable bioactivity against P. cinnamomi. The extract and the emulsion formulate showed promising results for the control of avocado pathogens. New bioproducts based on this type of active principles could be developed for the benefit of avocado industry.
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David GRANADA, Lorena LÓPEZ-LUJAN, Sara RAMíREZ-RESTREPO, Juan MORALES, Carlos PELáEZ-JARAMILLO, Galdino ANDRADE, Juan Carlos BEDOYA-PéREZ. 2020. Bacterial extracts and bioformulates as a promising control of fruit body rot and root rot in avocado cv. Hass. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 748-758. |
Regulation of the phytotoxic response of Arabidopsis thaliana to the Fusarium mycotoxin deoxynivalenol✺ WANG Yan, YAN Hao, WANG Qi, ZHENG Ran, XIA Kai, LIU Yang植物病原真菌，如镰刀菌属，能够合成单端孢霉烯类植物毒素。单端孢霉烯B型毒素，亦称为脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)，广泛存在于小麦、玉米和大麦等小粒谷物中。DON被认为是植物侵染过程中的毒力因子，具有激发子活性。本文以模式植物拟南芥为研究对象，研究了DON对寄主植物的毒害作用。DON能够显著地抑制拟南芥的生长，台盼蓝染色观察显示DON诱导离体叶片细胞死亡，这与在超微结构水平上观察到的细胞器变化现象相一致。DON处理引起叶片活性氧的爆发，并伴随着防御系统抗氧化酶酶活的下降和脂质过氧化的加重。此外，实时荧光定量 PCR分析显示，DON处理可快速诱导AtrbohC、AtrbohD等防御基因的表达，以及抗坏血酸过氧化物酶基因转录水平的提高。研究结果提示DON的植物毒性可能是由活性氧途径引起的，而植物病原菌禾谷镰刀菌产生的DON可以作为改变植物细胞命运的激发子。
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| WANG Yan, YAN Hao, WANG Qi, ZHENG Ran, XIA Kai, LIU Yang. 2020. Regulation of the phytotoxic response of Arabidopsis thaliana to the Fusarium mycotoxin deoxynivalenol. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 759-767. |
Prevalence and genetic diversity of grapevine fabavirus isolates from different grapevine cultivars and regions in China
葡萄蚕豆萎蔫病毒在中国不同地区及不同葡萄品种的发生及其基因变异研究
✺ FAN Xu-dong, ZHANG meng-yan, ZHANG Zun-ping, REN Fang, HU Guo-jun, DONG Ya-feng葡萄蚕豆萎蔫病毒(Grapevine fabavirus, GFabV)是2016年报道的一种新的葡萄病毒，属伴生豇豆病毒科(Secoviridae)发状病毒属(Fabavirus)的成员之一。GFabV作为新进报道的Fabavirus，关于其发生、致病性、基因序列变异及遗传进化等方面的研究欠缺，这不利于其防控工作的开展。我们前期研究结果表明GFabV可能与中国贝达葡萄褪绿斑驳及畸形症状发生相关。为进一步明确中国GFabV分离物的发生及其基因变异特点，本研究采用RT-PCR检测方法对来源于22个省(市)自治区61个葡萄品种的288个葡萄样品进行GFabV检测，结果显示GFabV在中国11个省(市)自治区均有发生，在无症状和显症的葡萄样品的检出率分别为12.8%(30/235)和48.1%(25/52)，且在表现症状的阳光玫瑰、贝达、SO4等葡萄品种及砧木上均具较高的检出率。对国内外GFabV分离物的RNA1和RNA2多聚蛋白基因部分序列进行比对分析，结果表明这些GFabV分离物RNA1和RNA2多聚蛋白基因的核苷酸和氨基酸序列之间的同源性分别为82.2%–100%和96.3%–100%，75.4%–99.8%和84.0%–99.9%。基于RNA1和RNA2多聚蛋白基因序列的进化树分析结果表明，GFabV分离物可划分5个组群，其中，组群1、2、4仅由中国分离物组成，为新的组群。本研究首次报道了中国GFabV分离物的发生情况，表明了GFabV可能与一些葡萄品种和砧木褪绿斑驳、畸形症状的发生相关。国内外首次报道了GFabV分离物的基因变异及遗传进化特点，将GFabV国内外分离物划分了5个明显区分的组群，鉴定出几个新的GFabV中国分离物，丰富了GFabV分离物基因多样性。本研究结果将为进一步开展GFabV的分子检测方法优化、不同变种致病性、无病毒种质培育等研究提供了理论依据。
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| FAN Xu-dong, ZHANG meng-yan, ZHANG Zun-ping, REN Fang, HU Guo-jun, DONG Ya-feng. 2020. Prevalence and genetic diversity of grapevine fabavirus isolates from different grapevine cultivars and regions in China. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 768-774. |
pH influences the profiles of midgut extracts in Cnaphalocrocis medinalis (Guenée) and its degradation of activated Cry toxins
酸碱度对稻纵卷叶螟中肠液特性及其对Cry活化毒素降解能力的影响
✺ YANG Ya-jun, XU Hong-xing, WU Zhi-hong, LU Zhong-xian昆虫中肠液在食物消化与解毒过程中发挥重要作用。本文评价了酸碱度对稻纵卷叶螟中肠液特性的影响，以及不同酸碱度条件下稻纵卷叶螟中肠液对Bt活化毒素的降解能力。中肠总蛋白酶活性随着中肠液pH的增加而呈增加趋势，在pH为10.5时最高；同样也随着反应液pH值的增加而增加。胰凝乳蛋白酶活性随着中肠液和反应液中pH值的增加而增加，但胰蛋白酶活性则不受其影响。中肠液对Cry2A蛋白的降解作用随着pH值的增加而增加，在pH为9.0-10.5时Cry2A完全被降解成小片段。Cry1C在pH为9.0-10.5时仅部分被中肠液降解成小片段。Cry1Aa和Cry1Ac在高pH值下部分被降解为小片段。这些结果有助于进一步了解Cry蛋白与稻纵卷叶螟之间的相互作用。昆虫中肠液在食物消化与解毒过程中发挥重要作用。本文评价了酸碱度对稻纵卷叶螟中肠液特性的影响，以及不同酸碱度条件下稻纵卷叶螟中肠液对Bt活化毒素的降解能力。中肠总蛋白酶活性随着中肠液pH的增加而呈增加趋势，在pH为10.5时最高；同样也随着反应液pH值的增加而增加。胰凝乳蛋白酶活性随着中肠液和反应液中pH值的增加而增加，但胰蛋白酶活性则不受其影响。中肠液对Cry2A蛋白的降解作用随着pH值的增加而增加，在pH为9.0-10.5时Cry2A完全被降解成小片段。Cry1C在pH为9.0-10.5时仅部分被中肠液降解成小片段。Cry1Aa和Cry1Ac在高pH值下部分被降解为小片段。这些结果有助于进一步了解Cry蛋白与稻纵卷叶螟之间的相互作用。
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| YANG Ya-jun, XU Hong-xing, WU Zhi-hong, LU Zhong-xian. 2020. pH influences the profiles of midgut extracts in Cnaphalocrocis medinalis (Guenée) and its degradation of activated Cry toxins. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 775-784. |
Overwintering parasitism is positively associated with population density in diapausing larvae of Chilo suppressalis✺ HUANG Xiao-long, JIANG Ting, WU Zhen-ping, ZHANG Wan-na, XIAO Hai-jun控制越冬滞育种群基数对害虫的综合治理至关重要，但是当前对于导致二化螟越冬滞育幼虫种群密度降低的生物致死因子了解相对缺乏。我们系统调查了二化螟越冬幼虫的寄生蜂情况，并假设关键的寄生蜂对抑制二化螟越冬种群基数起重要调节作用。在2015-2016年和2016-2017年的两个连续越冬期间，系统调查了二化螟越冬幼虫的寄生蜂自然寄生率和相关优势寄生蜂的出蜂数。并于2016年冬季从15个不同县区收集了二化螟越冬滞育幼虫，对寄生率进行了评估。结果表明，寄生蜂对越冬二化螟幼虫的寄生率和优势寄生蜂种类在不同的采样日期和采样地点差异明显。越冬滞育幼虫主要被二化螟盘绒茧蜂Cotesia chilonis寄生，而被中华钝唇姬蜂Eriborus sinicus和稻螟小腹茧蜂Microgaster russata寄生相对较少。回归分析表明，越冬二化螟幼虫寄生率与幼虫种群密度呈正相关。本文的研究结果展示了优势寄生蜂对抑制二化螟越冬幼虫种群基数的潜力，可为害虫越冬种群综合治理提供参考资料。↑ 向上滑动查看更多
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| HUANG Xiao-long, JIANG Ting, WU Zhen-ping, ZHANG Wan-na, XIAO Hai-jun. 2020. Overwintering parasitism is positively associated with population density in diapausing larvae of Chilo suppressalis. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 785-792. |
Animal Science • Veterinary Medicine
Genetic parameter estimation and genome-wide association study (GWAS) of red blood cell count at three stages in a Duroc×Erhualian pig population
基于三个阶段杜洛克×二花脸F2代群体的红细胞数遗传参数估计及全基因组关联分析研究
✺ NAN Jiu-hong, YIN Li-lin, TANG Zhen-shuang, CHEN Jian-hai, ZHANG Jie, WANG Hai-yan, DU Xiao-yong, LIU Xiang-dong红细胞是动物免疫系统中的重要组成部分。在人类临床医学诊断中，红细胞数是指征包括贫血、2-型糖尿病以及代谢综合征等多种疾病的重要指标。所以，对于猪遗传育种而言，猪红细胞数遗传机制的相关研究是必不可少的。另外，动物不同发育阶段红细胞数的遗传调控机制和差异目前仍然研究较少。因此，对动物不同阶段红细胞数的遗传机制进行研究可以为动物红细胞表型改良打下理论基础。本研究通过对20，33及80日龄仔猪红细胞数的遗传参数估计及全基因组关联分析，以探讨三个阶段仔猪红细胞数遗传机制是否存在差异，以期为未来动物红细胞数的相关研究提供理论依据。本研究分别对287，266及197头20，33及80日龄仔猪的红细胞数进行了测定，并对三个时期红细胞数的遗传力进行了估计，利用全基因组关联分析方法对三个时期红细胞数显著相关的SNPs和候选基因进行了鉴定。本研究发现20和30日龄仔猪的遗传力约为0.6，但显著高于80日龄遗传力。另外，在三个时期红细胞数的全基因组关联分析中，共发现了9个显著关联的SNPs，分别位于第3，4，8，9，10和15号染色体上。通过对SNPs进行功能注释，并对其上下游基因进行筛选后，发现TGFβ2, TMCC2和PPP1R15B是影响猪红细胞数的重要候选基因。本研究发现三个时期仔猪红细胞数显著关联的SNPs及候选基因均有所差异，这说明不同时期仔猪红细胞数的遗传调控机制是有所差异的，仔猪不同时期的红细胞数很有可能是被不同的基因调控的。本研究首次对仔猪断奶前后、免疫系统成熟前后的遗传调控机制进行了研究，并发现仔猪红细胞数的遗传调控机制在不同阶段是有所差异的，为猪红细胞数乃至抗病育种遗传研究提供了重要参考材料。↑ 向上滑动查看更多
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| NAN Jiu-hong, YIN Li-lin, TANG Zhen-shuang, CHEN Jian-hai, ZHANG Jie, WANG Hai-yan, DU Xiao-yong, LIU Xiang-dong. 2020. Genetic parameter estimation and genome-wide association study (GWAS) of red blood cell count at three stages in a Duroc×Erhualian pig population. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 793-799. |
Expression and contribution of microphthalmia-associated transcription factor to the melanin deposition in Liancheng white ducks
连城白鸭小眼畸形相关转录因子的组织表达及其与黑色素沉积的关系
✺ XIN Qing-wu, MIAO Zhong-wei, LIU Zhao-yuan, LI Li, ZHANG Lin-li, ZHU Zhi-ming, ZHANG Zheng-hong, ZHENG Nen-zhu, WANG Zheng-chao
为探讨连城白鸭各组织小眼畸形相关转录因子(microphthalmia-associtated transcription factor，MITF)基因的表达特性与黑色素在连城白鸭组织中沉积规律的相关性。本研究以连城白鸭母鸭为研究对象，利用巢式PCR方法从连城白鸭皮肤组织中克隆到其MITF基因序列，采用实时荧光定量PCR方法对连城白鸭各组织MITF基因的mRNA相对表达量进行分析；并利用紫外分光光度法测定连城白鸭各组织黑色素的沉积量，应用线性相关分析方法分析连城白鸭各组织MITF基因的mRNA表达量与黑色素沉积的相关性。结果表明，连城白鸭MITF基因长度为1323bp (登录号：MG516570)，该序列包含一个完整的CDS区(34-1323bp)，编码429个氨基酸；其和绿头鸭的氨基酸同源性为100%，与原鸡、鹌鹑等鸟类的氨基酸同源性在95%以上；遗传进化分析发现，连城白鸭MITF与绿头鸭的亲缘关系最近，与鸿雁、白绒乌鸡、原鸡等亲缘关系次之，与猪、绵羊等哺乳动物的亲缘关系最远。实时荧光定量PCR分析发现，MITF基因mRNA表达量以连城白鸭皮肤组织最高，极显著高于其它各组织(P<0.01)；各组织依次为：皮肤>肾脏>肌胃>肝脏>肌肉。紫外分光光度计检测结果显示连城白鸭各组织黑色素的沉积规律与各组织MITF基因的表达量基本一致；连城白鸭5个组织MITF基因表达量与黑色素含量呈显著正相关(P<0.05)。结果表明，MITF基因在连城白鸭组织中的表达具有组织特异性，对连城白鸭各组织体内黑色素的沉积起到正向调控作用，MITF基因的高表达有利于连城白鸭体内黑色素的生成。目前关于连城白鸭MITF基因mRNA相对表达水平与连城白鸭组织黑色素沉积的影响尚未见相关报道。因此，本研究率先通过克隆连城白鸭MITF基因序列，并测定连城白鸭不同组织MITF基因的mRNA表达及黑色素的沉积差异，分析MITF基因表达与黑色素沉积的相关性。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
| XIN Qing-wu, MIAO Zhong-wei, LIU Zhao-yuan, LI Li, ZHANG Lin-li, ZHU Zhi-ming, ZHANG Zheng-hong, ZHENG Nen-zhu, WANG Zheng-chao. 2020. Expression and contribution of microphthalmia-associated transcription factor to the melanin deposition in Liancheng white ducks. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 800-809. |
Effects of yeast and yeast cell wall polysaccharides supplementation on beef cattle growth performance, rumen microbial populations and lipopolysaccharides production
日粮添加活性酵母或酵母细胞壁对肉牛生产性能、瘤胃微生物菌群以及脂多糖产量的影响
✺ PENG Quan-hui, CHENG Long, KANG Kun, Tian Gang, Mohammad AL-MAMUN, XUE Bai, WANG Li-zhi, ZOU Hua-wei, Mathew Gitau GICHEHA, WANG Zhi-sheng本试验旨在研究日粮中添加活性酵母或酵母细胞壁对生长肉牛生产性能、瘤胃发酵特征、血浆脂多糖含量以及机体免疫指标的影响。选用40头健康体重相近的秦川牛随机分为4个处理组，每个处理组10头牛，每个重复1头牛。该4个处理组分别为对照组，饲喂基础日粮，处理一和二分别在对照组的基础上每头牛每天添加活性酵母1g或2g(酵母来自于湖北安琪酵母公司，每克酵母活菌数大于200亿个)，处理三在对照组的基础上每头牛每天饲喂20g酵母细胞壁(酵母细胞壁中β-葡聚糖含量在30%~35%之间，甘露寡糖含量在28%~32%之间)。结果表明，处理二的平均日增重和料重比优于对照组(P=0.042) ，中性洗涤纤维(P=0.039) 和酸性洗涤纤维(P=0.016) 消化率高于对照组。处理二组的乙酸：丙酸(P=0.033)和脂多糖(P<0.001)低于对照组。血浆中脂多糖(P=0.032)、急性期蛋白(P=0.033)、血浆淀粉样蛋白A(P=0.015)以及组氨酸(P=0.038)低于对照组。处理二组的纤维降解菌Fibrobacter succinogenes S85、Ruminococcus albus 7 和Ruminococcus flavefaciens FD-1 的丰度高于对照(P<0.001), 而乳酸产生菌Streptococcus bovis JB1低于对照组(P<0.001)。但是，对照组与处理一和处理三组在生产性能、瘤胃发酵特征、瘤胃微生物菌群、血浆免疫指标以及营养物质消化率间无显著差异(P>0.05)。综上所述，日粮中添加活性酵母2 g 每头每天可促进纤维降解菌生长，抑制淀粉利用菌生长，降低瘤胃中脂多糖产量从而降低血浆中脂多糖含量，降低机体炎症反应，进而改善肉牛平均日增重和料重比。本文创新点在于发现了活性酵母可以调节瘤胃微生物区系组成，降低瘤胃中脂多糖产量，降低吸收入血浆中的脂多糖，降低机体炎症反应，从而改善肉牛生产性能。
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| PENG Quan-hui, CHENG Long, KANG Kun, Tian Gang, Mohammad AL-MAMUN, XUE Bai, WANG Li-zhi, ZOU Hua-wei, Mathew Gitau GICHEHA, WANG Zhi-sheng. 2020. Effects of yeast and yeast cell wall polysaccharides supplementation on beef cattle growth performance, rumen microbial populations and lipopolysaccharides production. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 810-819. |
Temporal dynamics of nutrient balance, plasma biochemical and immune traits, and liver function in transition dairy cows
奶牛围产期营养平衡、血浆生化和免疫指标及肝脏功能的动态变化规律
✺ SUN Bo-fei, CAO Yang-chun, CAI Chuan-jiang, YU Chao, LI Sheng-xiang, YAO Jun-hu本试验旨在系统研究奶牛围产期营养平衡、生理指标及与部分代谢和器官功能相关综合评价指数的动态变化。试验以14头奶牛为研究对象，每天统计采食量，并采集饲粮、颈静脉血和牛奶样品，用于指标测定和综合分析。评估奶牛围产期机体泌乳净能(NEL)、代谢蛋白质(MP)和代谢葡萄糖(MG)的动态平衡规律，计算综合评价指数，并对部分指标进行回归分析。结果发现，奶牛围产前期NEL、MP和MG均处于正平衡，而围产后期出现严重的负平衡。奶牛围产期能量代谢、营养素动员、肝脏功能、机体抗氧化状态和免疫功能的动态变化与营养平衡的变化规律并不一致，但其变化与泌乳天数(相对于分娩的时间)高度相关。与产前21天(-21 d)相比，血浆非酯化脂肪酸(NEFA)和β-羟基丁酸(BHBA)的浓度在分娩前后及围产后期显著上升(P<0.05)，其它多数指标呈现类似地变化规律。分娩和泌乳启动是造成奶牛围产期营养负平衡的主要原因。根据本试验结果及相关研究支持，围产前期奶牛并不存在NEL、 MP和MG的负平衡，但相关营养调控及综合管理策略应从围产前期开始应用，因为奶牛围产期的“代谢适应”始于围产前期。肝脏代谢、机体防御功能(抗氧化及免疫)及胰岛素敏感性可能是造成奶牛围产期代谢紊乱的关键因素。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
| SUN Bo-fei, CAO Yang-chun, CAI Chuan-jiang, YU Chao, LI Sheng-xiang, YAO Jun-hu. 2020. Temporal dynamics of nutrient balance, plasma biochemical and immune traits, and liver function in transition dairy cows. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 820-837. |
The effect of lactic acid bacteria inoculums on in vitro rumen fermentation, methane production, ruminal cellulolytic bacteria populations and cellulase activities of corn stover silage
玉米秸秆青贮添加乳酸菌对其体外发酵、甲烷产量、瘤胃纤维分解菌数量和酶活的影响
✺ GUO Gang, SHEN Chen, LIU Qiang, ZHANG Shuan-lin, SHAO Tao, WANG Cong, WANG Yong-xin, XU Qing-fang, HUO Wen-jie以玉米秸秆为青贮材料，设置对照组(未添加)，植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，粪肠球菌(Enterococcus faecalis)和蒙氏肠球菌(Enterococcus mundtii)添加4个处理组，将各处理组青贮饲料650 g分别装入1 L的青贮罐中，每个处理3个重复。乳酸菌添加水平均为106 cfu g-1，对照组添加等体积蒸馏水。青贮45天后，打开青贮罐，测定青贮饲料发酵品质，并采用体外法测定青贮饲料干物质消化率(DM-D)、中性洗涤纤维消化率(NDF-D)、挥发性脂肪酸产量(VFA)、甲烷产量、瘤胃纤维菌数量和酶活性。玉米秸秆青贮饲料中添加三种乳酸菌对青贮饲料pH、乳酸产量、干物质、粗蛋白质、水溶性碳水化合物和纤维物质的含量没有影响(P>0.05)。与对照组相比，玉米秸秆青贮饲料中添加植物乳杆菌和粪肠球菌，能够提高体外发酵液中黄色瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌数量(P<0.05)，以及羧甲基纤维素酶和β-葡萄糖苷酶活性(P<0.05)，获得较高的DM-D，NDF-D 和 VFA产量(P<0.05)，而两组间差异不显著(P>0.05)。同时，各处理组青贮饲料在体外消化过程中，以添加植物乳杆菌组每单位(mol)VFA生成条件下，甲烷生成量最低(P<0.05)，这与其最低的乙酸和丙酸产量比率有关(P<0.05)。综上所述，添加植物乳杆菌可以有效改善玉米秸秆青贮饲料的利用效率。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
| GUO Gang, SHEN Chen, LIU Qiang, ZHANG Shuan-lin, SHAO Tao, WANG Cong, WANG Yong-xin, XU Qing-fang, HUO Wen-jie. 2020.The effect of lactic acid bacteria inoculums on in vitro rumen fermentation, methane production, ruminal cellulolytic bacteria populations and cellulase activities of corn stover silage. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 838-847. |
Agro-Ecosystem & Environment
Change of soil productivity in three different soils after long-term field fertilization treatments
✺ LIU Kai-lou, HAN Tian-fu, HUANG Jing, ZHANG Shui-qing, GAO Hong-jun, ZHANG Lu, Asad SHAH, HUANG Shao-min, ZHU Ping, GAO Su-duan, MA Chang-bao, XUE Yan-dong, ZHANG Hui-min
无外源肥料影响下的地力是土壤保障作物产量的重要指标。但是，由于土壤持续处于养分耗竭状态，采用长期不施肥处理进行地力评估会导致结果的不准确。因此，本研究在长期施肥试验的基础上，结合连续多季的盆栽试验，评估了长期不同施肥处理下3种土壤类型的稳定地力(土壤本身对作物产量的基础贡献力百分数)变化规律。盆栽试验分别设在江西省进贤县(水稻土)、河南省郑州市(潮土)和吉林省公主岭(黑土)，土壤分别采集于上述3个基地长期施肥田间试验中的不施肥（CK-F)、氮磷钾化肥(NPK-F)和氮磷钾化肥配施有机肥（NPKM-F)处理。盆栽试验中，3种土壤的不同施肥处理(CK-P、NPK-P和NPKM-P)分别设置不施肥(F0)与施化肥(F1)处理，连续进行3-6季作物种植，并根据产量计算地力。结果表明：在3-6季作物种植中，各处理的初始地力均显著较高，然后随着种植季的延长而快速下降，其中水稻土和潮土在第3季达到相对稳定的地力水平。在水稻土上，CK-P、NPK-P和NPKM-P处理在第3季作物的稳定地力分别为37.7%、44.1%和50.0%，潮土上CK-P、NPK-P和NPKM-P处理在第3季作物的稳定地力分别为34.2%、38.1%和50.0%，且在所有施肥处理中均呈现出NPKM-P的稳定地力最高。而黑土上则需要更多季节的研究来明确其稳定地力的变化。偏最小二乘路径模型的结果表明，土壤全氮和碳氮比是直接影响稳定地力的重要因子。总之，本研究明确了长期配施有机肥是维持较高地力的重要措施，而通过施肥措施调控土壤碳氮比是影响稳定地力的主要因素。
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| LIU Kai-lou, HAN Tian-fu, HUANG Jing, ZHANG Shui-qing, GAO Hong-jun, ZHANG Lu, Asad SHAH, HUANG Shao-min, ZHU Ping, GAO Su-duan, MA Chang-bao, XUE Yan-dong, ZHANG Hui-min. 2020.Change of soil productivity in three different soils after long-term field fertilization treatments. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 848-858. |
Translocation and recovery of 15N-labeled N derived from the foliar uptake of 15NH3 by the greenhouse tomato (Lycopersicon esculentum Mill.)
设施番茄冠层对空气中15NH3-N的吸收与利用
✺ HUANG Hui-ying, LI Huan, XIANG Dan, LIU Qing, LI Fei, LIANG Bin为了全面评估温室大棚菜田的氨排放，作物冠层的吸收作用不容忽视。在设施番茄大棚中，研究开花期和坐果期，番茄叶片对空气中15NH3-N的吸收及转移分配。使用15N标记的硫酸铵设置的三个NH3-N量(70,140和210mg/盆)，24小时后立即收获植物，测定总氮浓度和15N/14N比值。结果表明，随着NH3浓度的增加，总15NH3-N吸收量显著增加，而15NH3-N吸收量占施用量的比例逐渐减少。番茄在开花期和坐果期对15NH3-N的吸收率分别为33%-38%和24%-31%。吸收的氨有71%-80%分配到叶片中，剩下的20-30％的NH3分配到番茄其他部位。其中，吸收的15NH3-N约有10%转移到番茄果实中。以上结果表明，番茄对大气中15NH3存在吸收潜力，并且也说明了15N标记的营养态氮在不同植物组分中的分布。研究结果对设施番茄氮素利用效率的全面评价具有重要意义。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
| HUANG Hui-ying, LI Huan, XIANG Dan, LIU Qing, LI Fei, LIANG Bin. 2020. Translocation and recovery of 15N-labeled N derived from the foliar uptake of 15NH3 by the greenhouse tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 859-865. |
A comprehensive analysis of the response of the fungal community structure to long-term continuous cropping in three typical upland crops
✺ LIU Hang, PAN Feng-juan, HAN Xiao-zeng, SONG Feng-bin, ZHANG Zhi-ming, YAN Jun, XU Yan-li
农业管理措施会影响土壤微生物群落结构，但目前对同一农业生态系统中大豆、玉米和小麦长期连作和轮作对真菌群落结构的影响了解有限。我们分析了大豆、玉米和小麦轮作以及大豆、玉米和小麦长期连作中真菌的丰度、群落组成和多样性，以及作物类型对真菌群落结构的影响。我们比较了同种作物长期轮作和连作之间的真菌参数，以及不同作物对真菌群落结构的影响。采用实时定量PCR和Illumina-Miseq测序技术测定了真菌的丰度和组成。结果表明，大豆长期连作显著提高了真菌丰度，而玉米长期连作显著降低了真菌丰度。大豆长期连作后真菌多样性也升高。三种作物之间的真菌群落结构的差异要高于长期连作和轮作之间的差异。在大豆、玉米和小麦的连作与轮作真菌群落的差异性中，Mortierella, Guehomyces和Alternaria是最重要的贡献者。共鉴定出11种潜在的病原菌和11种潜在的生防菌，其中大部分潜在的病原菌的相对丰度在三种作物长期连作中显著升高。大多数潜在的有益菌的相对丰度在大豆长期连作中表现出增加的趋势，而在玉米和小麦长期连作中呈下降趋势。我们的结果表明，土壤真菌群落结构对长期连作的响应随作物类型的不同而不同。
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| LIU Hang, PAN Feng-juan, HAN Xiao-zeng, SONG Feng-bin, ZHANG Zhi-ming, YAN Jun, XU Yan-li. 2020. A comprehensive analysis of the response of the fungal community structure to long-term continuous cropping in three typical upland crops. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 866-880. |
Short Communication
Range expansion of the invasive cotton mealybug, Phenacoccus solenopsis Tinsley: An increasing threat to agricultural and horticultural crops in China✺ WANG Yu-sheng, DAI Tian-mei, TIAN Hu, WAN Fang-hao, ZHANG Gui-fen扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley是近年来入侵我国的一种世界性检疫性害虫，入侵我国后迅速扩散蔓延，给我国农林业生产带来了巨大威胁。扶桑绵粉蚧为多食性昆虫，可为害63科200多种植物，包括粮食作物以及水果、观赏植物、棉花、烟草、蔬菜等经济作物。本研究首次报道了扶桑绵粉蚧入侵山东省，并通过实地调查明确了其在入侵地的危害及其天敌昆虫种类(包括捕食性天敌七星瓢虫Coccinella septempunctata L.和寄生性天敌班氏跳小蜂Aenasius bambawalei Hayat)和控害作用。2018年9月，在山东省临沂市费县路边绿化带首次发现扶桑绵粉蚧为害观赏植物和杂草。基于线粒体COI基因的DNA条形码技术的鉴定结果表明，靶标种的碱基序列与数据库中扶桑绵粉蚧的碱基序列一致性达99.38-100%，靶标种即为外来入侵种——扶桑绵粉蚧。扶桑绵粉蚧在山东省具有较高的适应性，且极易随寄主植物及其产品进行远距离传播扩散，潜在风险巨大；山东省是我国蔬菜、花卉、水果等农林产品的主要生产和出口基地，扶桑绵粉蚧的入侵加剧了对我国农林产业健康发展的潜在威胁。因此，必须严密监测其种群发生发展动态，加强对水果、蔬菜和花卉及其种苗调运的检疫和监管，防止扶桑绵粉蚧在我国进一步传播扩散。↑ 向上滑动查看更多
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| WANG Yu-sheng, DAI Tian-mei, TIAN Hu, WAN Fang-hao, ZHANG Gui-fen. 2020. Range expansion of the invasive cotton mealybug, Phenacoccus solenopsis Tinsley: An increasing threat to agricultural and horticultural crops in China. Journal of Integrative Agriculture, 19(3): 881-885. |
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