JIA 2020-07期 发布
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Review
Environmental risks for application of magnesium slag to soils in China
✺ WANG Xiao-bin, YAN Xiang, LI Xiu-ying镁渣是镁工业产生的主要工业固体废物之一。随着金属镁生产过程中产生的固体废物数量不断增加，为解决镁冶炼废渣的处置问题而受到关注。镁渣中因含有钙（Ca）、镁（Mg）和硅（Si）等，近年来也有尝试将镁渣用作硅钙镁肥或农业土壤调理剂。然而，在镁冶炼过程中，还会带入一些污染元素，导致这些污染物可能在镁渣中富集，如砷（As）、铬（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）、铜（Cu）、镍（Ni）、氟（F）和氯（Cl）等。研究数据显示：中国的镁渣中含有多种污染元素，尤其镁渣中检出Cd、Hg、Cu、Ni、F和Cl等浓度（分别为0–4、0–0.74、20–127、100–170、2 277–14800和133–1000 mg kg-1）不同程度超出中国的《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）中的农用地土壤污染风险筛选值（对Cd、Hg、Cu和Ni分别为≤0.3、≤0.5、≤50和≤60 mg kg-1）或相关参考临界值（对F和Cl分别≤800和≤200）；且镁渣浸出液中检出Hg、 Cu、Cr和F等浓度（分别为0.00023–0.0052、0.043–3.89、0.026–0.171和1.43–8.52 mg L-1）超过中国的《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）中地下水IV–V类水质标准。基于以上结果，建议未经无害化处理的镁渣等工业固体废物不得直接以土壤修复或作为土壤调理剂而用于农田土壤，以确保土壤健康、食品安全和环境质量。
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| WANG Xiao-bin, YAN Xiang, LI Xiu-ying. 2020. Environmental risks for application of magnesium slag to soils in China. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1671-1679. |
Biofumigation: An alternative strategy for the control of plant parasitic nematodes
✺ Rebecca Jean Barnes BRENNAN, Samantha GLAZE-CORCORAN, Robert WICK, Masoud HASHEMI
Plant-parasitic nematodes wreak havoc on the yield and quality of crops worldwide. Damage from these pests is estimated to exceed US$100 billion annually but is likely higher due to misdiagnosis. Nematode damage may be catastrophic, but historically the solution has been damaging as well. Use of the synthetic nematicide methyl bromide (MBr) poses risks to the environment and to human health. Biofumigation, the use of plant material and naturally produced compounds to control pests, is an increasingly feasible method of pest management. The process acts through the growth or incorporation of plant material into the soil, that, over the course of its degradation, releases glucosinolates that break down into nematotoxic isothiocyanates. These secondary plant metabolites exist naturally in commonly grown plants, most of which belong to the Brassicaceae family. Research endeavors have increasingly explored the potential of biofumigation. The reaction of target pests, the selection of biofumigant, and ideal environments for efficacy continue to be evaluated. This review seeks to provide a cost and benefit assessment of the status of biofumigation for the control of plant-parasitic nematodes as an alternative to conventional methyl bromide usage.
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| Rebecca Jean Barnes BRENNAM, Samantha GLAZE-CORCORAN, Robert WICK, Masoud HASHEMI. 2020. Biofumigation: An alternative strategy for the control of plant parasitic nematodes. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1680-1690. |
Crop Science
Mapping quantitative trait loci associated with starch paste viscosity attributes by using double haploid populations of rice (Oryza sativa L.)利用水稻加倍单倍体群体中定位淀粉粘滞性相关的QTLs ✺ Tahmina SHAR, SHENG Zhong-hua, Umed ALI, Sajid FIAZ, WEI Xiang-jin, XIE Li-hong, JIAO Gui-ai, Fahad ALI, SHAO Gao-neng, HU Shi-kai, HU Pei-song, TANG Shao-qing
在水稻育种体系中，利用快速粘度分析仪(RVA)检测的淀粉粘滞性(PVA)是评价稻米蒸煮和食味品质的重要指标。为了阐释稻米粘滞性的遗传基础，一套来自超级稻品种中嘉早17/热带粳稻品种D50的加倍单倍体群体被用于定位淀粉粘滞性属性相关的QTLs。对于淀粉粘滞性的7个指标，在3个种植季节共检测到54个QTLs。这54个QTLs分布于水稻12条染色体上，单个QTL所解释的表型变异在5.99%-47.11%之间。在所检测到的QTLs中，4个QTLs在3个种植环境下都能检测到，另外4个QTLs在2个种植环境下能被重复检测到。对于峰值粘度(PKV)，谷值粘度 (TV)，冷胶粘度 (CPV)，崩解值 (BDV)，消减值 (SBV)，峰时(PeT) 和糊化温度(PaT)，在3个种植环境下，除糊化温度(PaT)外，大多数所定位到的QTL位于RM6775-RM3805区间内。对于两基因间的互作，6个指标所检测到的8个QTLs，在3个种植环境条件下存在加性和环境互作。上位性互作只在峰值粘度(PKV)，消减值(SBV)和糊化温度(PaT)之间被检测到。本研究将有利于学者在水稻蒸煮和食味品质改良过程中深入理解其遗传基础。
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| Tahmina SHAR, SHENG Zhong-hua, Umed ALI, Sajid FIAZ, WEI Xiang-jin, XIE Li-hong, JIAO Gui-ai, Fahad ALI, SHAO Gao-neng, HU Shi-kai, HU Pei-song, TANG Shao-qing. 2020. Mapping quantitative trait loci associated with starch paste viscosity attributes by using double haploid populations of rice (Oryza sativa L.). Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1691-1703. |
Genome-wide identification and transcriptome profiling reveal great expansion of SWEET gene family and their wide-spread responses to abiotic stress in wheat (Triticum aestivum L.)
全基因组鉴定和转录组分析揭示了小麦SWEET家族基因的显著扩增及其对非生物胁迫的广泛响应
✺ QIN Jin-xia, JIANG Yu-jie, LU Yun-ze, ZHAO Peng, WU Bing-jin, LI Hong-xia, WANG Yu, XU Sheng-bao, SUN Qi-xin, LIU Zhen-shan
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QIN Jin-xia, JIANG Yu-jie, LU Yun-ze, ZHAO Peng, WU Bing-jin, LI Hong-xia, WANG Yu, XU Sheng-bao, SUN Qi-xin, LIU Zhen-shan. 2020. Genome-wide identification and transcriptome profiling reveal great expansion of SWEET gene family and their wide-spread responses to abiotic stress in wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1704-1720. |
Genetic analysis and QTL mapping of a novel reduced height gene in common wheat (Triticum aestivum L.)
小麦矮秆新基因的遗传分析与QTL定位
✺ ZHOU Chun-yun, XIONG Hong-chun, LI Yu-ting, GUO Hui-jun, XIE Yong-dun, ZHAO Lin-shu, GU Jia-yu, ZHAO Shi-rong, DING Yu-ping, SONG Xi-yun, LIU Lu-xiang
小麦株高与抗倒伏性密切相关，同时影响收获指数和产量。鉴定新的矮秆或半矮秆基因对于小麦矮化育种具有重要意义。本研究鉴定到一个以京411为背景的EMS诱导的稳定矮秆突变体JE0124。与野生型相比较，JE0124茎秆强度增强，株高降低33%。赤霉素处理分析表明JE0124是一个赤霉素敏感型矮秆突变体。通过将JE0124分别与相对高秆品种农大5181和野生型杂交，构建4个F2分离群体，分析群体株高的分布频率，结果表明矮化表型受数量遗传控制。利用来自于农大5181和JE0124正反交获得的2个F2群体的312个单株进行QTL定位，借助660K SNP芯片结合集群分组分析法（BSA），以及遗传连锁分析，将矮秆基因定位到2D染色体长臂上0.85 cM区间，LOD值分别为5.34和5.78，解释株高表型变异率8.27-8.52%。矮秆突变体JE0124以及新发现的定位于2D染色体长臂的矮秆基因将丰富小麦矮化育种中的遗传资源。
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ZHOU Chun-yun, XIONG Hong-chun, LI Yu-ting, GUO Hui-jun, XIE Yong-dun, ZHAO Lin-shu, GU Jiayu, ZHAO Shi-rong, DING Yu-ping, SONG Xi-yun, LIU Lu-xiang. 2020. Genetic analysis and QTL mapping of a novel reduced height gene in common wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1721-1730. |
Differentially expressed miRNAs in anthers may contribute to the fertility of a novel Brassica napus genic male sterile line CN12A
花药中差异表达miRNAs对甘蓝型油菜细胞核雄性不育系CN21A育性影响的研究
✺ Dong Yun, Wang Yi, Jin Feng-wei, Xing Li-juan, Fang Yan, Zhang Zheng-ying, ZOU Jun-jie, Wang Lei, Xu Miao-yun细胞核雄性不育在甘蓝型油菜杂种优势利用中被广泛利用。尽管有不少研究表明microRNAs (miRNAs)在花发育过程中发挥重要调控作用，但是在油菜中miRNAs如何参与调控细胞核雄性不育的调控还报道很少。本研究中，我们获得了一个新的隐性细胞核雄性不育两型系统，命名为CN12AB。不育系CN12A绒毡层不能正常分化和降解。通过Illumina高通量测序分析了不育系CN12A和可育系CN12B不同发育阶段花蕾中miRNAs的表达。共鉴定到85个已知的miRNAs和120个新的miRNAs。通过比较CN12A和CN12B在0.5-1.0 mm长度的花蕾和2.5-3.0 mm长度的花蕾中miRNA的表达水平，分别在两个阶段鉴定到19个和18个差异表达的已知miRNAs。其中，14个miRNAs的表达水平在不育系CN12A中上调表达，23个 miRNAs下调表达。这些差异表达的miRNA靶基因有蛋白激酶，F-box蛋白，MADS-box家族蛋白，SBP-box家族成员, HD-ZIP蛋白, AP2和NF-Y蛋白A亚基基因等。已有研究表明，这些靶基因参与了花粉发育和雄性不育的调控, 推测，miRNA可能作为调控因子，通过对其靶基因的作用参与油菜花药的细胞核雄性不育性状形成。进一步，经RT-qPCR分析，其中一个差异表达的miRNA, bna-miR159通过调控转录因子基因BnMYB101 的表达，参与调控绒毡层的降解，并通过间接调控BnA6 基因的表达，影响了胼胝质的降解。以上结果为进一步研究miRNAs在油菜花药发育和细胞核雄性不育形成过程中的作用奠定基础。
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Dong Yun, Wang Yi, Jin Feng-wei, Xing Li-juan, Fang Yan, Zhang Zheng-ying, ZOU Jun-jie, Wang Lei, Xu Miao-yun. 2020. Differentially expressed miRNAs in anthers may contribute to the fertility of a novel Brassica napus genic male sterile line CN12A. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1731-1742. |
Effects of light-emitting diodes on tissue culture plantlets and seedlings of rice (Oryza sativa L.)
不同发光二极管（LED）对水稻组培苗和实生苗的影响
✺ YU Lan-lan, SONG Chang-mei, SUN Lin-jing, LI Li-li, XU Zhi-gang, TANG Can-ming发光二极管（LED）是一种具有低能耗性和高光电转换效率的新型光源，其可以满足植物栽培补光系统的节能需求。然而，不同LED光源对水稻组织培养和水稻秧苗培育的影响尚不明确。本研究旨在评估不同LED光源对水稻（Oryza sativa L.）品种日本晴的组培苗和实生苗生长的影响。试验结果显示：水稻组织培养与壮苗培育所需的最适光源不同。最适合水稻组织培养的是蓝色LED光源。在蓝色LED光源辐照下，水稻愈伤组织增殖、分化和再生所需的时间最短，并且愈伤组织增殖、分化和再生的频率最高。蓝光:红光=1:1的LED光源可以促进水稻幼苗的生长。在蓝红光=1:1的LED光源辐照下，水稻幼苗的叶绿素和类胡萝卜素含量最高并且光合速率最大。水稻幼苗在蓝光：红光=1:1和红色LED光下比在蓝色LED灯下产生的光合产物更多。蓝色LED光源是最适合水稻组织培养的光源，可用作水稻组织培养的替代光源；蓝光:红光=1:1 LED光源有助于培育健壮的水稻幼苗，可用作水稻秧苗培育的主要光源。↑ 向上滑动查看更多
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YU Lan-lan, SONG Chang-mei, SUN Lin-jing, LI Li-li, XU Zhi-gang, TANG Can-ming. 2020. Effects of light-emitting diodes on tissue culture plantlets and seedlings of rice (Oryza sativa L.). Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1743-1754. |
Effects of seedling age on the growth stage and yield formation of hydroponically grown long-mat rice seedlings
移栽秧龄对水稻水卷苗生育进程及产量形成的影响
✺ LI Yu-xiang, LIU Yang, WANG Yu-hui, DING Yan-feng, WANG Shao-hua, LIU Zheng-hui, LI Gang-hua明确水稻物质生产特性对实现水稻高产具有重要意义，但有关新型水稻育秧水卷苗育秧方法下移栽秧龄对水稻物质生产特性影响的机理尚不清晰。本文以长江中下游地区代表性品种武运粳24号 (常规粳稻) 和6两优9368 (杂交籼稻) 为供试材料，研究不同移栽秧龄对水卷苗移栽水稻生育进程、光合生产特性、物质积累及产量形成的影响。结果表明，移栽秧龄越小，生长进程越快，成熟期基本不变，秧龄13天秧苗比27天秧苗全生育期缩短13–15天；单茎和群体干物质量在移栽期小，但成熟期大；穗重占比增加，秧龄13天秧苗穗重占总干物质量比例与秧龄27天秧苗相比，武运粳24号和6两优9368分别增加3.71%和3.78%；叶面叶指数、光合势、抽穗期光合速率均显著上升；除2014年武运粳24号拔节期至抽穗期外，其他生长阶段生长速率均为小苗移栽大于大苗移栽；最终产量上升，但秧龄13天和20天秧苗处理间产量无显著差异。说明均衡且较高的生物产量、生长后期旺盛的生长以及较高的光合生产能力，是水卷苗小苗（13–20天）移栽光合系统高效且持续产出及高产的基本特征和原因。↑ 向上滑动查看更多
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LI Yu-xiang, LIU Yang, WANG Yu-hui, DING Yan-feng, WANG Shao-hua, LIU Zheng-hui, LI Gang-hua. 2020. Effects of seedling age on the growth stage and yield formation of hydroponically grown long-mat rice seedlings. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1755-1767. |
综合农艺管理对夏玉米籽粒形成的激素调控作用
✺ YU Ning-ning , ZHANG Ji-wang, LIU Peng, ZHAO Bin, REN Bai-zhao 与单一农艺管理措施相比，关于综合农艺管理对籽粒灌浆特性及内源激素生理作用的研究鲜见报道。本试验以郑单958（ZD958）为供试材料，大田条件下设置综合农艺管理试验（IAPM）（T1（农民习惯处理）、T2（高产高效处理）、T3（超高产处理）和T4（再高产高效处理）和施氮量试验（NAT）（0、129.0、184.5 和300.0 kg N ha-1），研究综合农艺管理对夏玉米籽粒灌浆特性和内源激素含量与平衡的影响。结果表明：随施氮量的增加，内源激素含量逐渐平衡，籽粒灌浆特性逐渐改善，最终夏玉米的籽粒产量显著提高；但过量施氮，籽粒灌浆特性变差，产量降低。然而，IAPM可促进内源激素平衡，进而促进籽粒灌浆。T2和T4处理的吲哚乙酸（IAA）、玉米素（ZR）和赤霉素（GA3）含量较T1处理显著增加，脱落酸（ABA）含量显著降低；T3处理的ZR 和GA3含量也较T1处理增加；导致T2、T3和T4处理的最大灌浆速率（Wmax）较T1处理显著增加，灌浆活跃期（P）延长，最终导致粒重和产量的显著提高。IAPM通过优化耕作方式，优化施肥量及时期，适宜的增加种植密度和适时晚收，可协调内源激素含量和平衡，促进籽粒灌浆，延长籽粒灌浆活跃期，最终增加产籽粒产量。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
YU Ning-ning, ZHANG Ji-wang, LIU Peng, ZHAO Bin, REN Bai-zhao. 2020. Integrated agronomic practices management improved grain formation and regulated endogenous hormone balance in summer maize (Zea mays L.). Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1768-1776. |
✺ LIANG Fu-bin, YANG Cheng-xun, SUI Long-long, XU Shou-zhen, YAO He-sheng, ZHANG Wang-feng植物生长调节剂在棉花的生长发育过程中必不可少。本试验研究植物生长调节剂对棉花形态、冠层光分布的影响，探讨棉花叶片和棉铃空间分布对植物生长调节剂的响应，揭示植物生长调节剂对棉花冠层光分布的调节作用，为棉花化学打顶技术的应用提供理论依据。试验于2014年和2015在石河子进行。选用植物生长调节剂flumetralin (a.i., N-N-ethyl-2, 6-dinitro-4-aniline)和mepiquat chloride (a.i., 1-dimethyl-piperidiniuchloride) plus flumetralin两种常用化学打顶剂进行处理，以人工打顶的棉花作为对照。植物生长调节剂抑制了棉花的株高，较人工打顶处理主茎节数增加了9-27%，上部冠层的果枝长度减少了68–74%，塑造了紧凑的棉花株型；植物生长调节剂处理的棉花的叶面积指数提高了19%，尤其上部冠层的叶面积指数提高了25%，且高值持续期长，至初絮期仍维持较高的值，与人工打顶的棉花相比差异均达到极显著水平；植物生长调节剂处理的棉花的冠层开度提高了35.75%，有效光辐射截获率减少了14.45%，冠层上、中部透光率较高，生育后期冠层下部漏光损失较小，提高了上部冠层的铃数，增加了棉花的总铃数。植物生长调节剂缩短了棉花上层的果枝长度，塑造了紧凑的株型；通过优化棉花空间叶片和棉铃的分布，调节了棉花的冠层结构；增大了棉花冠层上、中部透光率，改善了冠层中下部光环境，保证了冠层各部位均匀的光分布。植物生长调节剂塑造了棉花合理的株型结构，保证了棉花冠层各部位均匀的光分布，提高了棉花的光合能力。↑ 向上滑动查看更多
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LIANG Fu-bin, YANG Cheng-xun, SUI Long-long, XU Shou-zhen, YAO He-sheng, ZHANG Wang-feng. 2020. Flumetralin and dimethyl piperidinium chloride alter light distribution in cotton canopies by optimizing the spatial configuration of leaves and bolls. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1777-1788. |
Horticulture
两个黄瓜亲本及其F1代产量差异成因研究
✺ WANG Xiu-juan, KANG Meng-zhen, FAN Xing-rong, YANG Li-li, ZHANG Bao-gui, HUANG San-wen, Philippe DE REFFYE, WANG Fei-yue为了确定黄瓜两个亲本（P1和P2）及其F1代的产量差异形成的机理，利用植物功能结构模型（FSPM）模拟器官的数目和大小，分析生物量生产和分配的动态过程。在植物生长期间，对其器官数和各器官的生物量进行了观察和测量。利用功能结构模型GreenLab分析和比较两个亲本及其F1代的坐果、器官扩展、生物量产生和分配等的差异。根据实验测量的数据，利用最小二乘法估算模型中生物量的源库参数；采用粒子群优化算法（PSO）分析了坐果与源库比的关系。结果表明，在营养生长阶段，植株的源库比增加，并在第一个果坐果期达到峰值。坐果率高和内部源库比的共同作用使得F1代生物量产量最高。优化结果表明，果重的增加是果实库强和分配到果实中的生物量增加的结果。因此，杂种优势是坐果率和果实的库强综合作用的结果。本研究将器官尺度上的生长模型与遗传模型相结合，为确定育种目标提供一种理论计算方法。
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WANG Xiu-juan, KANG Meng-zhen, FAN Xing-rong, YANG Li-li, ZHANG Bao-gui, HUANG San-wen, Philippe DE REFFYE, WANG Fei-yue. 2020. What are the differences in yield formation among two cucumber (Cucumis sativus L.) cultivars and their F1 hybrid? Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1789-1801. |
The effects of rootstocks on performances of three late-ripening navel orange varieties
砧木对三个晚熟脐橙生产表现的影响✺ ZHU Shi-ping, HUANG Tao-jiang, YU Xin, HONG Qi-bin, XIANG Jin-song, ZENG An-zhong, GONG Gui-zhi, ZHAO Xiao-chun砧木选择是柑桔生产的重要环节。砧木除了对植株抗性有重要影响外，还影响接穗的果实产量和品质。在我国砧木对接穗品种生产性能影响方面的研究报道不多，目前柑橘生产上选择砧木时主要考虑的问题是嫁接亲和性和抗逆性。本研究旨在为脐橙品种在不同砧木上的生产表现提供信息。本研究以三个晚熟脐橙 (Citrus sinensis) 品种鲍威尔、 切斯列特和班菲尔分别嫁接在7种不同砧木斯文格枳柚 (C. paradisi×Pancirus trifoliata) ， 卡里佐枳橙 (C. sinensis×P. trifoliata), X639 (C. reticulata×P. trifoliata), MXT (C. sinensis×P. trifoliata), 红桔 (C. reticulata), 资阳香橙 (C. junos) 和枳 (P. trifoliate)上的21个不同砧穗组合为试验材料，研究不同砧木对柑桔树体生长势、果实产量和品质的影响。研究数据采集自种植田间后9年并处于盛果期的柑桔果园。研究结果表明：三个晚熟脐橙品种在卡里佐枳橙砧上生长势最旺，具有最大树冠体积 (33.34 m3) 和最高单株产量 (29.43 kg/株)，但结果效率较低，为2.87 kg m-3。相反，嫁接在枳砧上的植株树冠体积最小，为10.79 m3，果实单株产量最低，为12.51 kg/株，但结果效率最高，为3.95 kg m-3。不同砧木对果实大小、果形指数、果皮厚度和果实可食率的影响不显著，但对果实内在品质有显著影响。枳砧晚熟脐橙的果实品质最佳，其可溶性固形物(TSS)含量显著高于资阳香橙和红桔砧，且固酸比（TSS/TA）最高。X639砧晚熟脐橙果实的可滴定酸(TA)含量最低，为0.59 g 100 mL-1。红桔砧晚熟脐橙果实的维生素C (Vc)含量最高，为49.25 mg 100 mL-1。晚熟脐橙树体的生长势与单株产量呈极显著正相关。树冠体积与结果效率呈负相关，与嫁接亲和性指数呈正相关。本研究发现，砧木对晚熟脐橙的生长势、单株产量、结果效率和果实品质有很大的影响。为了获得优良的果实品质和较高的生产效率，强烈建议在脐橙生产中优先选择生长势较弱的砧木如枳作为砧木。
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ZHU Shi-ping, HUANG Tao-jiang, YU Xin, HONG Qi-bin, XIANG Jin-song, ZENG An-zhong, GONG Gui-zhi, ZHAO Xiao-chun. 2020. The effects of rootstocks on performances of three late-ripening navel orange varieties. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1802-1812. |
Plant Protection
FgHAT2 is involved in regulating vegetative growth, conidiation, DNA damage repair, DON production and virulence in Fusarium graminearumFgHat2调控禾谷镰刀菌形态、DNA损伤修复、DON毒素产生和致病性✺ LÜ Wu-yun, YANG Nan, XU Zhe, DAI Han, TANG Shuai, WANG Zheng-yi 组蛋白赖氨酸残基的乙酰化由乙酰转移酶催化，在真核细胞中组蛋白乙酰化对调控基因表达、调节细胞生理功能有非常重要的作用。乙酰转移酶分为两种类型：A型和B型。近来，在禾谷镰刀菌中A型乙酰转移酶的分子生物学功能已被报道，即参与禾谷镰刀菌的菌丝生长、产孢、有性生殖和致病性过程。然而，禾谷镰刀菌B型乙酰转移酶的生物学功能是未知的。本文中我们鉴定了禾谷镰刀菌两个B型乙酰转移酶（FgHat1和FgHat2）并分析了其生物学功能。敲除FgHAT1基因后表型无明显变化，然而，DFghat2突变体在营养生长、产孢、分生孢子形态、DON毒素合成和致病性方面有明显缺陷。有趣的是，敲除FgHAT2基因导致菌落对DNA损伤因子甲基磺酸甲酯的敏感性增强。此外，双敲除突变体DFghat1DFghat2的表型与DFghat2突变体类似。综上，我们可以得出FgHat2（而非FgHat1）在调控禾谷镰刀菌形态、DNA损伤修复、DON毒素产生和致病性中发挥重要作用。
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LÜ Wu-yun, YANG Nan, XU Zhe, DAI Han, TANG Shuai, WANG Zheng-yi. 2020. FgHAT2 is involved in regulating vegetative growth, conidiation, DNA damage repair, DON production and virulence in Fusarium graminearum. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1813-1824. |
Virome identification in wheat in the Czech Republic using small RNA deep sequencing
✺ Khushwant SINGH, Jana JAROŠOVÁ, Jan FOUSEK, CHEN Huan, Jiban Kumar KUNDUHigh-throughput deep-sequencing technology and bioinformatics analysis of the small RNA (sRNA) population isolated from plants allows universal virus detection and complete virome reconstruction for a given sample. In the present sRNA deep-sequencing analysis of virus-infected wheat samples in the Czech Republic, samples were firstly tested for barley yellow dwarf viruses (BYDVs), wheat streak mosaic virus (WSMV) and wheat dwarf virus (WDV) using ELISA, RT-PCR and PCR. Subsequent sRNA sequencing of these samples yielded more than ~60 million single-end 50-bp reads with high confidence for nine field samples of wheat. Overall, 16.5% of reads were virus-specific and 83.5% were mapped to the host. More 21-nt reads (~7.7E+06 reads) were found than 24-nt (~6.20E+06 reads) or 22-nt (~4.30E+06 reads) reads. De novo assembly of the high-quality contigs revealed the presence of three earlier reported viruses in the Czech Republic: BYDVs (31.48%), WSMV (24.23%) and WDV (26.66%). We also showed the presence of cereal yellow dwarf virus (14.33%; two species CYDV-RPS and CYDV-RPV (family Luteoviridae/Polerovirus) and wheat yellow dwarf virus (WYDV, 3.30%; Luteoviridae). Phylogenetic analysis showed CYDV and WYDV grouped separately from BYDVs. Furthermore, several recombination breakpoints were found among the groups of yellow dwarf viruses (BYDVs, CYDV, and WYDV). Using RNA deep sequencing, we confirmed the presence of the three known viruses (BYDVs, WSMV, and WDV) and the first record of two species of CYDV and WYDV in wheat in the Czech Republic.
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Khushwant SINGH, Jana JAROŠOVÁ, Jan FOUSEK, CHEN Huan, Jiban Kumar KUNDU. 2020. Virome identification in wheat in the Czech Republic using small RNA deep sequencing. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1825-1833. |
葡萄病毒E SYBR Green RT-qPCR检测技术及其在不同类型葡萄样品中的检测应用✺ REN Fang, ZHANG Zun-ping, FAN Xu-dong, HU Guo-jun, ZHANG Meng-yan, DONG Ya-feng本研究建立了葡萄病毒E（Grapevine virus E，GVE）的SYBR Green实时荧光定量RT-PCR（RT-qPCR）检测方法，该方法可特异性检测GVE，检测灵敏度可达常规RT-PCR的100倍。标准曲线循环阈值与模板浓度呈现良好线性关系，扩增效率为97.5%，决定系数为0.997。重复性试验组内和组间变异系数分别为0.31%–0.65%和0.82%–2.00%，表明检测重复性好。该方法对不同类型葡萄样品检测适用范围广，对2016–2017年不同季节和不同组织部位葡萄样品中GVE的检出率普遍高于常规RT-PCR。不同季节比较，春、夏、秋、冬季样品检出率逐渐升高，秋季和冬季样品检测效果最好，检出率普遍达80%– 100%，比常规RT-PCR高10%–40%。不同组织部位比较，老叶柄和枝条样品效果最好，在各季节检出率均达100%，比常规RT-PCR高20%–40%。其次为老叶，在各季节检出率达80%–100%，比常规RT-PCR高20%–40%。嫩叶中常规RT-PCR检测效果较差，检出率仅0–50%，但本研究RT-qPCR方法检出率可提高至0–80%。对来自我国20个地区68个品种的363份田间葡萄样品检测结果表明，RT-qPCR检出率9.1%，达常规RT-PCR（3.9%）的两倍以上。
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| REN Fang, ZHANG Zun-ping, FAN Xu-dong, HU Guo-jun, ZHANG Meng-yan, DONG Ya-feng. 2020. A sensitive SYBR Green RT-qPCR method for grapevine virus E and its application for virus detection in different grapevine sample types. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1834-1841. |
Effect of three insect-resistant maizes expressing Cry1Ie, Cry1Ab/Cry2Aj and Cry1Ab on the growth and development of armyworm Mythimna separata (Walker)
表达Cry1Ie，Cry1Ab/Cry2Aj，Cry1Ab 的三种抗虫转基因玉米对粘虫生长发育的影响
✺ SU Hong-hua, JIANG Tao, SUN Yu, GU Hui-jie, WU Jiao-jiao, YANG Yi-zhong三种转基因玉米品系（IE09S034, 双抗12–5和C0030.3.5）分别表达Cry1Ie，Cry1Ab/Cry2Aj和G10-EPSPS，Cry1Ab和EPSPS。他们的靶标害虫是玉米螟。粘虫Mythimna separata (Walker) 为次要靶标害虫。本文拟阐明三种转基因玉米对粘虫生长发育的影响。结果表明：IE09S034对1龄幼虫有杀虫活性，用此抗虫玉米饲喂粘虫10天的存活率比对照低46.2%；3龄到6龄幼虫对Bt毒素更有耐受性。双抗12-5对1龄到5龄幼虫抗性很强。在幼虫3龄前饲喂转基因玉米致死率达100%，有很强的杀虫速效性。该品系显著抑制了粘虫的增长。用该品系饲喂粘虫的3龄和4龄幼虫导致幼虫历期分别延长了4.5天和3.0天。蛹重和产卵量也显著低于对照。C0030.3.5对1龄到5龄幼虫也有很强的控制效果。1-3龄的幼虫取食该品系的死亡率均达到50%以上。取食该品系的4-6龄幼虫化蛹后蛹重仅为对照的53.9，56.8和54.6%。产卵量也显著低于对照。结果表明三种转基因品系均对低龄粘虫幼虫表现出有效的防控潜力，因此今后三种品系可以商业化生产用于防控玉米螟和粘虫等鳞翅目害虫。↑ 向上滑动查看更多
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| SU Hong-hua, JIANG Tao, SUN Yu, GU Hui-jie, WU Jiao-jiao, YANG Yi-zhong. 2020. Effect of three insect-resistant maizes expressing Cry1Ie, Cry1Ab/Cry2Aj and Cry1Ab on the growth and development of armyworm Mythimna separata (Walker). Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1842-1849. |
Animal Science • Veterinary Medicine
Effect of dietary supplementation of pyrroloquinoline quinone disodium on growth performance, meat quality and antioxidative ability of broilers
饲粮中添加吡咯喹啉醌二钠对肉鸡生长性能、肉品质和抗氧化能力的影响
✺ LIU Guo-qing, SUN Guang-ming, LIAO Xiu-dong, HUANG Jian-zhong, GUO Mei-jin, ZHANG Li-yang, GUO Yan-li, LU Lin, LUO Xu-gang 本试验旨在研究饲粮中以吡咯喹啉醌二钠（PQQ.Na2）的形式添加吡咯喹啉醌（PQQ）对肉仔鸡生长性能、屠体性状、肉品质和抗氧化能力的影响。方法：试验采用完全随机试验设计，将720只1日龄爱拔益加肉公雏随机分配到6个处理中，每个处理8个重复，每个重复15只鸡。分别饲喂未添加PQQ.Na2的玉米-豆粕基础日粮（对照组）或在基础日粮中分别添加0.1、0.2、0.3、0.4或0.5mg PQQ.Na2 kg-1的试验饲粮。饲粮中所有营养素均满足或超过NRC 1994中肉鸡的营养需要量。试验期为42天。结果：与对照组相比，饲喂添加PQQ.Na2饲粮的肉仔鸡在生长期的耗料/增重比（F/G）和42天胸肌滴失均较低（P<0.05）。随着PQQ.Na2水平的升高，42天血浆总抗氧化能力（T-AOC）、21天肝脏T-AOC和21、42天心脏T-AOC呈线性增加（P<0.05），而21、42天血浆、肝脏和心脏丙二醛（MDA）浓度呈线性下降（P<0.001）或二次下降（P<0.005）。然而，饲喂PQQ.Na2对1–42天平均日增重、平均日采食量、死亡率、1–21天F/G、42天的屠体性状、肉色、肌肉剪切力、pH、腿肌滴水损失和血浆、肝脏、心脏谷胱甘肽过氧化物酶活性、总超氧化物歧化酶活性没有影响。结论：本研究结果表明，饲粮中添加PQQ.Na2可增强肉仔鸡的抗氧化能力并改善其肉品质；综合各项指标，1–42日龄肉仔鸡饲粮中添加PQQ.Na2的适宜水平为0.1 mg kg-1。创新性：发现饲粮全程添加0.1 mg kg-1的PQQ.Na2便可通过增强机体抗氧化能力来改善肉仔鸡的肌肉品质。↑ 向上滑动查看更多
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| LIU Guo-qing, SUN Guang-ming, LIAO Xiu-dong, HUANG Jian-zhong, GUO Mei-jin, ZHANG Li-yang, GUO Yan-li, LU Lin, LUO Xu-gang. 2020. Effect of dietary supplementation of pyrroloquinoline quinone disodium on growth performance, meat quality and antioxidative ability of broilers. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1850-1856. |
A protective role of resveratrol against the effects of immobilization stress in corpora lutea of mice in early pregnancy✺ Saif ULLAH, Sheeraz MUSTAFA, Wael ENNAB, Muhammad JAN, Muhammad SHAFIQ, Ngekure M. X. KAVITA, LÜ Zeng-peng, MAO Da-gan, SHI Fang-xiong In the present study, we aimed to investigate a protective role for resveratrol against the effects of immobilization stress on corpora lutea (CL) of mice in early pregnancy. A total of 45 early-pregnant mice were divided into no immobilization stress (NIS) group, immobilization stress (IS) group, and immobilization and resveratrol treatment (IS+RES) group (n=15). Mice were immobilized in plastic tubes (50 mL) for 3 h per day during day 1 to 7 of pregnancy. In the IS+RES group, 5 mg kg–1 d–1 of resveratrol was administered just prior to application of stress. We analyzed apoptotic activity in CL by Western blotting analysis (WB), transmission electron microscopy (TEM), and immunohistochemistry (IHC). Serum progesterone levels were examined with radioimmunoassay (RIA). IHC results showed that the intensity of positive staining for Bax was increased, and for Bcl-2 was decreased in CL after IS, while resveratrol treatment reversed the positive staining for Bax and Bcl-2. WB revealed that immobilization stress up-regulated the expression of Bax and caspase-9, and down-regulated Bcl-2 expression, while resveratrol treatment attenuated the effects of immobilization stress on the expression of Bax, Bcl-2 and caspase-9. According to our TEM results, apoptosis as defined by chromatin condensation was found in CL after immobilization stress, while resveratrol inhibited the apoptosis. We also demonstrated that immobilization stress decreased progesterone concentrations and ovarian expression of StAR, while resveratrol restored the concentrations of progesterone and expression of StAR back to normal. These results indicated that immobilization stress induced luteal regression while resveratrol inhibited luteal regression, suggesting that resveratrol plays a protective role on corpora lutea of mice during early pregnancy.
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| Saif ULLAH, Sheeraz MUSTAFA, Wael ENNAB, Muhammad JAN, Muhammad SHAFIQ, Ngekure M. X. KAVITA, Lü Zeng-peng, MAO Da-gan, SHI Fang-xiong. 2020. A protective role of resveratrol against the effects of immobilization stress in corpora lutea of mice in early pregnancy. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1857-1866. |
The circulation of unique reassortment strains of infectious bursal disease virus in Pakistan
传染性法氏囊病病毒独特型重组毒株在巴基斯坦的流行
✺ Altaf HUSSAIN, WU Tian-tian, FAN Lin-jin, WANG Yu-long, Farooq Khalid MUHAMMAD, JIANG Nan, GAO Li, LI Kai, GAO Yu-long, LIU Chang-jun, CUI Hong-yu, PAN Qing, ZHANG Yan-ping, Asim ASLAM, Khan MUTI-UR-REHMAN, Muhammad Imran ARSHAD, Hafiz Muhammad ABDULLAH, WANG Xiao-mei, QI Xiao-le传染性法氏囊病（Infectious bursal disease，IBD）是由传染性法氏囊病病毒（Infectious bursal disease virus，IBDV）引起的。IBD是危害养禽业的最重要的免疫抑制病之一，是影响全球养禽业可持续发展的重要限制因素。IBD在巴基斯坦也是危害养禽业的重要疫病，然而该国IBDV优势流行毒株尚不明确。本研究针对巴基斯坦主要养禽地区（旁遮普省、信德省、俾路支省和首都伊斯兰堡），开展了IBDV的流行病学研究。之前报道的巴基斯坦IBDV毒株仅显示了A节段编码的VP2基因，在GenBank上未见到过其B节段编码的VP1基因。然而，IBDV的基因组分为A、B两个节段，单独的VP2基因是无法科学地反映IBDV的真实特征的。在本研究中，运用RT-PCR技术，对覆盖29个肉鸡场的36株IBDV进行了VP1和VP2基因代表区段的扩增、测序和分析。基因遗传进化树和同源率比较研究结果显示，本研究的全部36株巴基斯坦IBDV毒株的VP2基因属于IBDV超强毒（very virulent IBDV，IBDV），而VP1基因则独立于超强毒和非超强毒之外形成了独特分支，这类毒株属于独特型节段重组IBDV毒株（vv-A/Uniq-B）。与流行于中国、印度等国家的vv-A/Uniq-B型IBDV相比，巴基斯坦IBDV毒株形成一个独立的亚群，具有明显的地域特点。本研究首次证明，具有地域特点的独特的节段重组毒株（vv-A/Uniq-B）是巴基斯坦IBDV的重要流行毒株。本研究揭示了巴基斯坦IBDV毒株的分子特征，这对于IBD疫苗的科学选择和该病的有效防控具有重要意义。
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| Altaf HUSSAIN, WU Tian-tian, FAN Lin-jin, WANG Yu-long, Farooq Khalid MUHAMMAD, JIANG Nan, GAO Li, LI Kai, GAO Yu-long, LIU Chang-jun, CUI Hong-yu, PAN Qing, ZHANG Yan-ping, Asim ASLAM, Khan MUTI-UR-REHMAN, Muhammad Imran ARSHAD, Hafiz Muhammad ABDULLAH, WANG Xiao-mei, QI Xiao-le. 2020. The circulation of unique reassortment strains of infectious bursal disease virus in Pakistan. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1867-1875. |
Agro-Ecosystem & Environment
Variation in spectral characteristics of dissolved organic matter derived from rape straw of plants grown in Se-amended soil
土壤施硒油菜秸秆溶解性有机质的光谱变化特征
✺ JIA Wei, ZHAO Xiao-hu, ZHAO Yuan-yuan, XU Jia-yang, MING Jia-jia, CAI Miao-miao, HU Cheng-xiao
秸秆还田是一种有效的土壤管理措施，不仅充分利用了农作物废弃物，还能增加土壤溶解性有机质的含量。硒是人体的必需微量元素，使得富硒农产品受到国内市场的广泛欢迎，由此伴生了大量亟需被利用的富硒农作物废弃物。本研究探讨了土壤施硒是否影响油菜秸秆溶解性有机质的成分。应用紫外-可见光谱、荧光光谱与傅里叶红外光谱，对四种硒浓度（0, 0.1, 0.5和1.0 mg kg–1）处理的油菜秸秆中所提取的DOM进行光谱分析。紫外-可见光谱表明0.1 mg kg-1的土壤施硒处理降低了DOM的分子量和在取代基产生了更多不可替代的芳香族结构，而0.5和1.0 mg kg–1仅降低了其分子量。荧光光谱的结果表明，硒提高了DOM的腐殖化程度但降低了其芳香性。傅里叶红外光谱图显示硒改变了DOM中羧酸、氨基酸、醇和芳香族杂环的含量，且在0.5和1.0 mg·kg–1硒处理下达到最大。因此，土壤施硒改变了油菜秸秆DOM的组成，潜在影响了土壤养分的有效性。本研究为富硒油菜秸秆在生态农业上的利用提供了基础数据。
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| JIA Wei, ZHAO Xiao-hu, ZHAO Yuan-yuan, XU Jia-yang, MING Jia-jia, CAI Miao-miao, HU Cheng-xiao. 2020. Variation in spectral characteristics of dissolved organic matter derived from rape straw of plants grown in Se-amended soil. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1876-1884. |
Mapping the fallowed area of paddy fields on Sanjiang Plain of Northeast China to assist water security assessments评估水田休耕对中国东北三江平原水资源安全的影响
✺ LUO Chong, LIU Huan-jun, FU Qiang, GUAN Hai-xiang, YE Qiang, ZHANG Xin-le, KONG Fan-chang
水稻生长需要消耗大量的水资源，水稻种植的扩张会增加水资源的供需矛盾。水田休耕对农业可持续发展具有重要意义，但准确、快速地监测水田休耕的位置与面积仍是一个巨大的挑战。水田在水稻移栽期具有独特的物候特性，本研究通过对比水田休耕前后物候的差异，提出了一种基于物候的水田休耕制图算法。本文利用Google Earth Engine（GEE）和时间序列Landsat 8影像，结合基于物候的水田休耕制图算法提取了2018年中国三江平原的水田休耕地范围。结果表明：基于Landsat 8影像、GEE和基于物候的水田休耕制图算法对三江平原水田休耕地制图是有效的；根据遥感监测，2018年三江平原水田休耕总面积为91543公顷；使用地面样点进行精度验证，本研究提取的水田休耕地生产者精度为83%，使用者精度为81%；本研究提取的水田休耕地面积与农业统计数据也有良好的相关性；由水田休耕面积估计，2018年三江平原由于水田休耕减少的灌溉用水量为3.84–5.21亿立方米。研究结果可为今后的水田休耕补助发放、水田休耕效果评价及后续水田休耕政策的完善提供依据。
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| LUO Chong, LIU Huan-jun, FU Qiang, GUAN Hai-xiang, YE Qiang, ZHANG Xin-le, KONG Fan-chang. 2020. Mapping the fallowed area of paddy fields on Sanjiang Plain of Northeast China to assist water security assessments. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1885-1896. |
Early-season crop type mapping using 30-m reference time series✺ HAO Peng-yu, TANG Hua-jun, CHEN Zhong-xin, MENG Qing-yan, KANG Yu-peng
农作物早期识别是农作物生长监测和产量预估的基础，但缺乏地面调查样本的问题制约了作物遥感识别，而现有缺乏地面训练样本条件下的作物识别方法在地块破碎区域并不适用。因此，本文提出30米参考时间序列方法（30m-RBM），通过融合Landsat-8和Sentinel-2数据，提高30米分辨率归一化植被指数（NDVI）和增强植被指数（EVI）时间序列的时间分辨率，构建作物30米分辨率的参考NDVI和EVI时间序列曲线，并使用该参考时间序列代替地面调查样本，进行30米分辨率作物识别。本文在衡水地区对该方法的实验结果表明，在使用完整生长季的数据识别作物时，30m-RBM的总体分类精度高于95%，这与使用地面训练样本识别作物获得的分类精度类似。另外，本文将分类的制图精度和用户精度均高于85%作为作物识别结果“准确”的标准，则30m-RBM准确识别棉花、春播玉米和夏播玉米的时间比其收获时间分别提前8周、6周和8周。最后，由于NDVI在作物生长初期对作物生长的进程更敏感，所以使用NDVI进行作物早期识别精度更高。相比已有方法，30m-RBM直接使用30m分辨率的遥感数据构建参考NDVI和EVI时间序列，在缺乏地面样本的情况下，更适用于地块相对破碎地区的作物识别，该方法也为农作物遥感识别提供了新的思路。
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| HAO Peng-yu, TANG Hua-jun, CHEN Zhong-xin, MENG Qing-yan, KANG Yu-peng. 2020. Early-season crop type mapping using 30-m reference time series. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1897-1911. |
Short Communication
First report of the South American tomato leafminer, Tuta absoluta (Meyrick), in China✺ ZHANG Gui-fen, MA De-ying, WANG Yu-sheng, GAO You-hua, LIU Wan-xue, ZHANG Rong, FU Wen-jun, XIAN Xiao-qing, WANG Jun, KUANG Meng, WAN Fang-hao南美番茄潜叶蛾Tuta absoluta (Meyrick)原产于南美洲，是世界性番茄毁灭性害虫，亦可危害茄科的其他植物，包括马铃薯、茄子、辣椒、烟草，以及杂草植物-龙葵；2006年首次入侵欧洲西班牙，之后在欧亚非大陆快速扩散，已成为世界番茄安全生产的主要制约因素。本研究报导了中国首次发生重大入侵害虫南美番茄潜叶蛾。该虫在新疆伊犁局部地域被发现，主要为害露地番茄，以幼虫潜食叶肉、蛀食果实，并时有多头幼虫在同一果实中蛀食为害；亦可为害茄子、马铃薯和龙葵等，而且不同的番茄地块以及不同的寄主植物种类，受害程度亦多有不同。进一步的田间调查数据显示，所有地块的番茄植株均严重受害，虫株率为100%；部分地块的茄子和马铃薯亦受害严重，虫株率分别为90%和100%；期间未发现自然天敌。因此亟需研发有效的预防与控制措施，以阻止南美番茄潜叶蛾在中国进一步传播扩散和危害。↑ 向上滑动查看更多
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| ZHANG Gui-fen, MA De-ying, WANG Yu-sheng, GAO You-hua, LIU Wan-xue, ZHANG Rong, FU Wen-jun, XIAN Xiao-qing, WANG Jun, KUANG Meng, WAN Fang-hao. 2020. First report of the South American tomato leafminer, Tuta absoluta (Meyrick), in China. Journal of Integrative Agriculture, 19(7): 1912-1917. |
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