JIA 2022-1期 发布
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Review
中国拥有世界上最大的肉羊存栏量和羊肉生产量，是名副其实的养羊越级大国。然而长期以来关于我国肉羊营养需要量的研究缺乏系统性，阻碍了肉用绵羊营养需要量参数的建立和相关标准的完善。我国科技部和财政部于2008年成立了国家现代肉羊产业技术体系为开展肉用绵羊的营养需要量研究提供了技术支持和财政支撑。基于此，本文综述了我国肉用绵羊营养需要量研究的历史发展情况，总结了肉用绵羊营养需要量（包括能量、蛋白质、矿物元素等）的最新研究进展，并重点阐述了中国肉用绵羊营养需要量的未来研究方向。
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MA Tao, DENG Kai-dong, TU Yan, ZHANG Nai-feng, ZHAO Qi-nan, LI Chang-qing, JIN Hai, DIAO Qi-yu. 2022. Recent advances in nutrient requirements of meat-type sheep in China: A review. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 1–14.
Crop Science
Reducing phosphorylation of nitrate reductase improves nitrate assimilation in rice
解除硝酸还原酶NIA1的磷酸化修饰能够增强水稻对硝态氮的同化
✺ HAN Rui-cai, LI Chen-yan, Adnan RASHEED, PAN Xiao-hua, SHI Qing-hua, WU Zi-ming
硝酸还原酶（Nitrate reductase, NR）是植物体内同化硝态氮的关键酶，其活性受翻译后磷酸化修饰调控。通过分析磷酸化位点定向突变株系（S532D和S532A）、OsNia1过表达株系（OE）及野生型（WT）的表型、NR蛋白I（NIA1）及其磷酸化水平、NR活性、硝态氮代谢和活性氧代谢的差异，探究NIA1蛋白的去磷酸化对NR活性、氮代谢和水稻生长的影响。研究表明，S532D和S532A株系中的外源NIA1蛋白不能被磷酸化，其NR活性、NR活性状态和NO3--N的同化效率均高于WT和OE。OE中以上生理生化指标均小于S532D和S532A。表明解除转录水平控制对N代谢没有太大影响，而翻译后修饰的解除对N代谢水平有深刻的影响。随着NIA1蛋白磷酸化的解除和硝酸盐同化能力的增强，S532D和S532A的株高和叶绿素含量均降低，过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）的含量升高，这可能与硝酸盐代谢的中间产物亚硝酸盐的过度积累有关。以上结果表明NR的磷酸化可能是水稻的一种自我保护机制，NIA1磷酸化水平的降低能够促进硝酸盐的同化，而磷酸化水平的提高则会降低亚硝酸盐的积累，降低活性氧积累对水稻的毒害作用。
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HAN Rui-cai, LI Chen-yan, Adnan RASHEED, PAN Xiao-hua, SHI Qing-hua, WU Zi-ming. 2022. Reducing phosphorylation of nitrate reductase improves nitrate assimilation in rice. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 15–25.
小麦茎杆相关性状的配合力及其与抗倒伏杂种优势形成关系研究
✺ YANG Wei-bing, QIN Zhi-lie, SUN Hui, HOU Qi-ling, GAO Jian-gang, CHEN Xian-chao, ZHANG Li-ping, WANG Yong-bo, ZHAO Chang-ping, ZHANG Feng-ting
随着杂交小麦的应用面积逐渐增加，倒伏正在成为其获得高产的主要限制因素之一。然而，关于茎秆相关性状的配合力及其与抗倒伏杂种优势形成的研究较少。本研究按照不完全双列杂交设计（NCII），以茎秆相关性状显著差异的3个不育系（母本）和8个恢复系（父本）为试验材料，配置24个杂交组合。对基部第二节间长度、基部第二节间抗折力等茎秆相关的8个性状开展主成分分析（PCA）、配合力分析及杂种优势分析。PCA结果表明，8个变量可被提取为两个主要因子，分别为正相关因子（因子1）和负相关因子（因子2），分别解释总变异的52.3％和33.2％。PCA和指标权重分析表明，因子1相关性状在抗倒伏优势形成中起主要作用，研究还表明，茎秆相关性状的遗传以加性效应为主。以恢复系R1，R4，R6及R7与不育系M3配置组合可获得具有较高抗倒伏能力的杂交组合，与其因子2相关性状具有较低的一般配合力效应（GCA），及因子1相关性状具有较高的GCA密切相关。杂种优势分析表明，因子1相关性状（除基部第二节间壁厚外）的GCA或特殊配合力效应（SCA）与抗倒伏杂种优势呈正相关关系。一般而言，抗倒伏杂种优势与不育系因子1相关性状GCA的相关系数显著高于其与恢复系的，此外，不育系因子1相关性状具有更高的方差值，表明，在配置杂交组合时应特别关注不育系因子1相关性状的选择。遗传分析表明，基部第二节间直径和重心高度的狭义遗传力明显低于其他性状（<60％），表明在亲本选育时这两个性状适合在高世代进行选择。这些发现可为亲本选育和抗倒伏杂种优势的利用提供理论依据。
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YANG Wei-bing, QIN Zhi-lie, SUN Hui, HOU Qi-ling, GAO Jian-gang, CHEN Xian-chao, ZHANG Li-ping, WANG Yong-bo, ZHAO Chang-ping, ZHANG Feng-ting. 2022. Analysis of combining ability for stem-related traits and its correlations with lodging resistance heterosis in hybrid wheat. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 26–35.
Sexual compatibility of transgenic soybean and different wild soybean populations
转基因大豆和不同种群野生大豆的亲和性✺ HU Yu-qi, SHENG Ze-wen, LIU Jin-yue, LIU Qi, QIANG Sheng, SONG Xiao-ling, LIU Biao遗传改良的转基因大豆引入农田生态系统后转基因可能通过花粉介导从大豆漂移到当地的野生大豆，并可能通过提高某些环境下杂交种的适合度增加转基因大豆的杂草化风险，同时也威胁野生大豆的遗传多样性。虽然花粉介导的转基因作物和野生近缘种的基因漂移依赖于许多因素，但由遗传背景决定的亲和性是关键因素。不同种群野生大豆的遗传变异可能会导致其与转基因大豆的亲和性存在较大差异，因此评价转基因大豆与不同种群野生大豆的亲和性是评估转基因大豆与野生大豆基因漂移环境风险的必要环节。以转基因抗草甘膦大豆为父本，18个野生大豆种群为母本进行人工杂交，分析了杂交后的结荚率和每荚饱满种子粒数，计算出不同种群野生大豆自交及其与转基因大豆杂交200朵花后产生的饱满种子粒数（AFS），最后计算杂交亲和性指数（ICSC）（野生大豆与转基因大豆杂交200朵花产生的饱满种子数与野生大豆自交200朵花产生的饱满种子数之比）。结果表明，18个种群野生大豆自交和杂交后，结荚率分别介于96.50-99.50%和4.92-18.03%，每荚饱满种子粒数分别介于1.70-2.69 和0.20-0.48之间。近89%的野生大豆种群与转基因大豆的亲和性为中等及以上（ICSC>1.0%）。这一结果显示转基因大豆的基因通过花粉向野生大豆漂移的可能性较高。
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HU Yu-qi, SHENG Ze-wen, LIU Jin-yue, LIU Qi, QIANG Shen, SONG Xiao-ling, LIU Biao. 2022. Sexual compatibility of transgenic soybean and different wild soybean populations. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 36–48.
过表达油菜SBPase和cyFBPase基因显著提高烟草的生长及生物量
✺ LI Yan-yan, GUO Li-na, LIANG Cheng-zhen, MENG Zhi-gang, Syed Tahira, GUO San-dui, ZHANG Rui
在植物中，胞质果糖-1,6-二磷酸酶（cyFBPase）和景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶（SBPase）酶活性的提高与植物增产密切相关。在本研究中，通过在烟草(Nicotiana tabacum) 中过表达油菜cDNA，cyFBPase和SBPase基因表达水平显著提高。在转双基因cyFBPase/SBPase (TpFS)植株中，cyFBPase和SBPase酶活分别是野生型的1.77和1.45倍，在转cyFBPase单基因(TpF)和SBPase单基因 (TpS) 植株中，cyFBPase和SBPase酶活分别是野生型的1.55和1.12倍，1.23和1.36倍。TpF, TpS和TpFS转基因植株的光合效率分别比野生型提高了4%，20%和25%。SBPase和cyFBPase在转基因烟草中相互正向调控，协同增效。此外，三种转基因植株的蔗糖含量均高于WT植株。淀粉含量在TpFS和TpS植株中分别提高了53%和37%，但在TpF植株中略有下降。此外，含有SBPase和/或cyFBPase基因的转基因烟草植株生长加快，生物量提高。在TpFS、TpS和TpF植株中，干重、株高、茎粗、叶大小、花数和果荚重均比WT植株大幅增高。因此，共表达SBPase和cyFBPase可能为作物高产开辟新的途径。
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LI Yan-yan, GUO Li-na, LIANG Cheng-zhen, MENG Zhi-gang, Syed Tahira, GUO San-dui, ZHANG Rui. 2022. Overexpression of Brassica napus cytosolic fructose-1,6-bisphosphatase and sedoheptulose-1,7-bisphosphatase genes significantly enhanced tobacco growth and biomass. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 49–59.
本研究基于不同品种和施氮量下两个生长季的冬小麦试验，获取各主茎叶位叶片颜色的RGB（红、绿、蓝）数据。基于获取的RGB数据，构建了冬小麦叶片颜色动态模拟模型。结果表明，冬小麦叶片颜色变化经历了早期发育期（ES）、早熟期（MS）和早衰期（SS）三个不同的阶段，三个阶段的颜色特征分别为浅绿、深绿、黄色。在ES期，R和G颜色从初始值逐渐下降到稳定值，而B值基本保持不变。RGB值在MS阶段保持稳定，但在SS阶段三个值会逐渐增加到稳定值。采用不同的线性函数来模拟RGB值在时间和空间上的动态变化，在叶色模型中引入了品种参数（叶色矩阵MRGB）和氮素影响因子（FN）来量化它们各自的影响。利用独立的试验数据集对模型进行了检验，实测值与模拟值的均方根误差（RMSE）在7.0-10.0之间，相对RMSE（RRMSEs）在7%-9%之间。将叶色模型应用于冬小麦叶片的三维模拟，叶色可视化结果与叶色实际变化较为一致。此叶色模型可为作物在时空上生长发育的模拟提供坚实基础。
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基于研磨法的玉米品种子粒破碎对水分敏感性研究
✺ GUO Ya-nan, HOU Liang-yu, LI Lu-lu, GAO Shang, HOU Jun-feng, MING Bo, XIE Rui-zhi, XUE Jun, HOU Peng, WANG Ke-ru, LI Shao-kun
玉米机械粒收破碎率高是影响粒收质量的重要因素，本试验利用研磨法测试玉米子粒破碎对水分的敏感性，探寻玉米子粒破碎率最低的含水率，并对品种耐破碎性进行评价。在北京和新乡两个试点分不同播期种植17个玉米品种，系统测试子粒水分动态变化，并利用研磨法同步进行子粒破碎率测试，分析破碎率与含水率的相关关系。北京试点和新乡试点及两地总体样本子粒含水率 (x) 与破碎率 (y) 关系均符合二次曲线 (y=ax2+bx+c) 关系，其中，两地512个样本拟合方程为y=0.0796x2-3.3929x+78.779(R2=0.2646，n=512) ，由方程拟合可见，最低破碎值为42.62%，对应的子粒含水率为21.31%；设置90%的置信区间，子粒破碎率最低的含水率范围为19.7%-22.3%，与田间机械粒收最低破碎率出现的含水率值一致。以破碎率值最低点为界发现，在低含水率条件下，破碎率与含水率呈显著线性负相关；在高含水率条件下，破碎率与含水率呈显著线性正相关；由拟合曲线(y=ax+b)斜率和相关度可见，在子粒高含水率条件下，子粒破碎对水分的敏感性更强，相关度更高。利用各品种子粒破碎率与含水率二次曲线的积分值评价不同品种子粒破碎敏感性评价方法，在北京试点筛选出耐破碎性强的品种为郑单958和丰垦139，易破碎品种包括联创825、吉单66、利单295和京农科728；在新乡试点筛选出耐破碎品种为禾田1号、郑单958和丰垦139，易破碎品种包括泽玉8911、迪卡653和京农科728。两地共用的6个品种分类结果基本一致。以上结果表明，研磨法是一种稳定性较高的检测方法，可以用于品种破碎对水分敏感性和耐破碎性评价，为耐破碎玉米品种的选育与筛选提供支持。
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化学打顶对中国黄河流域棉区棉花发育、产量及品质的影响
✺ ZHU Ling-xiao, LIU Lian-tao, SUN Hong-chun, ZHANG Yong-jiang, ZHANG Ke, BAI Zhi-ying, LI An-chang, DONG He-zhong, LI Cun-dong
打顶是棉花栽培广泛应用的农艺措施由于其无限生长的习性。在不同的打顶方法中，人工打顶似然费时费力，但在黄河流域应用较为普遍。本研究为两年（2015-2016）大田实验，设置三种打顶方式：人工打顶（MT），化学打顶（CT）（缩节铵），不打顶（NT）处理。我们发现CT处理的株高、果枝数及上部果枝长度要显著低于NT处理。CT处理的叶绿素含量与NT处理相比无显著差异，在生育后期要高于MT处理。CT处理通过降低赤霉素和脱落酸含量来促进棉株发育，并且抑制了主茎的顶端发育。和MT处理相比，CT处理显著增加了营养器官的生物量。最重要的是，CT和MT处理间的产量和品质并无显著差异。上述结果表明，化学打顶是一种简便、有效的打顶方法，可在我国黄河流域代替人工打顶。
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ZHU Ling-xiao, LIU Lian-tao, SUN Hong-chun, ZHANG Yong-jiang, ZHANG Ke, BAI Zhi-ying, LI An-chang, DONG He-zhong, LI Cun-dong. 2022. Effects of chemical topping on cotton development, yield and quality in the Yellow River Valley of China. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 78–90.Horticulture
Nudix水解酶家族普遍存在于真核和原核生物中，能够水解多种有机焦磷酸盐。尽管Nudix水解酶家族能够清除和调节细胞内产生的有害代谢产物，应答多种非生物和生物胁迫，但葡萄中的Nudix水解酶的功能还未见报道。本研究通过生物信息学分析，在葡萄中鉴定了25个葡萄VvNUDX基因家族成员，并根据其对底物的偏好性将其分为8个亚家族。VvNUDX基因家族在进化过程中存在串联复制和片段复制两种方式。为了研究VvNUDX基因在葡萄生长发育以及胁迫应该过程中的功能，我们利用NCBI公共数据库资源分析这些基因的表达模式。在不同葡萄组织中的时空表达分析表明，VvNUDX基因可能涉及多个生长发育过程。转录组数据和定量PCR分别表明，有10个VvNUDX基因在葡萄果实发育过程中特异表达，表明VvNUDX基因可能在葡萄果实发育过程中扮演重要角色。系统发育和表达分析表明，VvNUDX1和VvNUDX3可能参与葡萄萜类化合物的生物合成。多个ADP-核糖/NADH亚组的VvNUDX基因可以应答多种非生物和生物胁迫，表明VvNUDX基因参与葡萄对非生物和生物胁迫的解毒过程，并调节疾病免疫和抗性途径。相关研究结果为有助于进一步解析VvNUDX基因在葡萄果实发育和胁迫应答网络中的生理功能。
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WANG Pei-pei, WANG Zhao-ke, GUAN Le, Muhammad Salman HAIDER, Maazullah NASIM, YUAN Yong-bing, LIU Geng-sen, LENG Xiang-peng. 2022. Versatile physiological functions of the Nudix hydrolase family in berry development and stress response in grapevine. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 91–112.CCCH（C3H）锌指转录因子 (Zinc finger, Znf) 是一种新型的Znf基因，其通过绑定于基因的mRNA上调控基因的表达，并在植物生长发育和抗非生物胁迫中发挥重要作用。龙眼是一种具有重要的经济价值热带、亚热带果树。然而，龙眼C3H的基因组信息及功能仍不清楚。本研究对龙眼C3H (DlC3H)基因家族进行了全基因组鉴定及表达分析。从龙眼基因组数据库中共鉴定出分布于3个进化枝中的49个DlC3H基因，并对其基因结构、motif组成、系统发育树和潜在功能等方面进行了基因特征分析。可变剪接事件 (alternative splicing, AS) 分析表明，DlC3H基因AS事件可能参与龙眼非胚性培养物向胚性培养物的转换。启动子分析显示，大多数DlC3H基因包含与激素和胁迫响应相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析显示，26个具有MeJA和ABA响应顺式作用元件的DlC3Hs，在ABA、MeJA及其内源性抑制剂的作用下表现出不同的表达模式，提示DlC3Hs可能参与了ABA和MeJA信号通路。同时，在龙眼非胚性愈伤组织和3个胚胎培养阶段的表达谱显示，17个DlC3Hs成员中只有5个DlC3Hs的表达模式与转录组数据FPKM相同；DlC3H07/14/16/36/49在胚性愈伤组织中表达较高，而DlC3H04/38在球形胚中表达较高，说明它们在胚胎发育中具有不同的作用。通过改良RLM-RACE验证了DlC3H01/03/05/11/19/39被sRNAs调控。本研究首次对龙眼的C3H基因进行了系统分析，特别是C3H基因可能参与激素、胁迫反应以及体细胞胚胎形态建成有关。本试验的初步结果以期为进一步研究龙眼C3H基因家族的特征和功能提供线索。
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Constructing the wolfberry (Lycium spp.) genetic linkage map using AFLP and SSR markers
利用AFLP和SSR标记构建枸杞遗传连锁图谱
✺ YIN Yue, AN Wei, ZHAO Jian-hua, LI Yan-long, FAN Yun-fang, CHEN Jin-huan, CAO You-long, ZHAN Xiang-qiang
遗传连锁图谱在数量性状位点和分子标记辅助选择育种中具有重要意义。枸杞是我国重要的药食同源植物。然而，由于缺乏基因组和遗传资源，枸杞遗传连锁图谱的构建报到很少。本研究采用双假测交理论，以‘北方枸杞’为母本，‘宁夏黄果’为父本杂交获得89株F1群体为试材，利用SSR和AFLP技术构建枸杞的分子遗传连锁图谱。共获得12个连锁群，包含165个标记位点（74个AFLP和91个SSR），覆盖基因组557.6cM，标记间平均图距为3.38cM。每个连锁群的标记数在3~12个，每个连锁群长度为8.6~58.3cM。连锁群上有29个偏分离标记，主要集中LG4和LG9上。这是第一张利用SSR和AFLP标记构建的枸杞属植物遗传连锁图谱，可为枸杞属植物遗传育种改良和辅助基因组组装提供理论依据。
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YIN Yue, AN Wei, ZHAO Jian-hua, LI Yan-long, FAN Yun-fang, CHEN Jin-huan, CAO You-long, ZHAN Xiang-qiang. 2022. Constructing the wolfberry (Lycium spp.) genetic linkage map using AFLP and SSR markers. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 131–138.Plant Protection
iTRAQ-based quantitative proteomics analysis of defense responses triggered by the pathogen Rhizoctonia solani infection in rice基于iTRAQ的水稻纹枯病菌侵染响应蛋白鉴定与分析✺ FENG Zhi-ming, GAO Peng, ZHAO Jian-hua, WANG Guang-da, ZHANG Hui-min, CAO Wen-lei, XUE Xiang, ZHANG Ya-fang, Ma Yu-yin, Hua Rong, CHEN Zong-xiang, CHEN Xi-jun, HU Ke-ming, ZUO Shi-min
死体营养型病原菌立枯丝核菌是造成各种作物产量损失的破坏性真菌之一。在水稻上，该病原菌可侵染水稻叶鞘叶片引起纹枯病的发生，造成严重的产量损失和品质下降。目前，人们对植物如何应对该病原菌入侵的防御机制还知之甚少。本研究以抗纹枯病水稻品种YSBR1为材料，采用蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量技术（iTRAQ），筛选和分析纹枯病菌侵染前后的差异积累蛋白（differentially accumulated proteins, DAPs）。通过比较分析，总计鉴定到319个DAPs，其中161个上调积累、158个下调积累。GO和KEGG功能富集分析结果显示，这些DAPs涵盖了多种功能途径，其中大部分位于细胞氧化还原稳态、糖酵解过程、三羧酸循环、苯丙烷生物合成、光合作用、叶绿素生物合成过程及病程相关蛋白这七个信号途径。进一步采用荧光定量PCR方法，对从7个信号途径中各随机选择的2个DAPs基因进行转录水平验证，结果不仅证实本研究中筛选到的DAPs具有较高的可靠性，而且进一步证明这些途径确实参与水稻对纹枯病菌的侵染响应。结合这7个信号途径中的相关基因或蛋白的功能信息，认为其在水稻抵御纹枯病菌侵染过程中具有重要作用。另外，我们发现所有参与光合作用和叶绿素生物合成途径的DAPs及部分参与苯丙烷生物合成途径的DAPs在受到纹枯病菌侵染后均显著下调积累，暗示纹枯病菌侵染时可能优先攻击水稻的光合系统加速细胞死亡，进而通过抑制水稻体内苯丙烷的生物合成等信号削弱寄主防御反应，帮助其快速侵染和扩展。本研究结果为进一步解析水稻-纹枯病菌间的互作机制提供更多有价值的数据信息和新的视角。
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DnaJ蛋白最初是在大肠杆菌中鉴定的一种大小约为41kDa的热休克蛋白，其蛋白家族是分子伴侣中最多样化的家族，在蛋白质折叠和各种生理活动的调节中扮演了重要角色，且在植物发育和胁迫应答中发挥重要作用。DnaJ家族蛋白已在许多物种中广泛研究，例如人类，果蝇，蘑菇，西红柿和拟南芥等，但其在小麦中的作用以及其与植物病毒之间的相互作用机制却鲜少有研究。本研究鉴定了236个TaDnaJs，并对其保守结构域，基因结构、蛋白质基序、蛋白质结构、染色体定位和共线性以及顺式作用元件进行了全基因组分析。根据分析结果，将这些TaDnaJs按其结构域分成DJA、DJB和DJC三组，并从分组中随机选择了6个基因进行组织特异性分析和激素胁迫下的基因表达谱分析，结果表明TaDnaJ基因在不同组中存在组织差异表达，DJA组的基因表达集中在顶部叶片，对ABA和GA更为敏感；DJB组的基因表达水平在根和种子中最高，对ABA更为敏感；DJC组中的基因表达在小麦叶片中最高，其次是根和种子，对SA和GA最敏感。另外我们随机选择了17个基因分析植物病毒侵染后基因表达水平的变化，结果显示，在测试的17个TaDnaJ基因中，有16个基因在小麦黄花叶病毒（WYMV）侵染后呈现上调表达，这表明TaDnaJ家族可能参与了植物防御反应。随后我们通过酵母两杂交实验验证了WYMV NIa、NIb和7KD蛋白与WYMV侵染后表达水平变化最显著的TraesCS7A02G506000相互作用。本研究提高了对TaDnaJ基因表达谱的认识，并且为TaDnaJ家族与植物防御机制之间的研究提供了一定的研究基础。
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LIU Ting-ting, XU Miao-ze, GAO Shi-qi, ZHANG Yang, HU Yang, JIN Peng, CAI Lin-na, CHENG Ye, CHEN Jian-ping, YANG Jian, ZHONG Kai-li. 2022. Genome-wide identification and analysis of the regulation wheat DnaJ family genes following wheat yellow mosaic virus infection. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 153–169.RNAi介导的有害生物防控策略是农业生物技术领域的最新突破之一。但是，目前对RNAi防控策略可能产生的脱靶效应仍未完全了解。本文研究了两种昆虫致死基因siRNA在靶标和非标靶昆虫中的脱靶效应。结果表明，致死基因siRNA的脱靶效应广泛存在于靶标昆虫和非靶标昆虫中。我们根据基因的同源性、相关KEGG途径以及与siRNA序列的连续匹配度，对所有表达量受影响的基因进行了分类。出人意料的是，非靶标基因表达量受影响的程度与序列的连续匹配度并不一直。而少部分同源基因和KEGG相关基因的表达量正如预期的一样发生了显著变化。通过计算转录组熵值，结果表明尽管在siRNA处理后数百个基因的表达受到影响，但转录组的熵值保持不变，这表明转录组的表达模式在整体上是平衡的。结果表明，siRNA与非靶标生物中的单个基因发生交叉反应，但在基因组水平上对靶标和非靶标生物中转录组完整性并没有显着影响。同时，本文提出了一种评估昆虫致死基因siRNA脱靶效应的体系，将有助于评估RNAi害虫防控策略的安全性。
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MA Wei-hua, WU Tong, ZHANG Zan, LI Hang, SITU Gong-ming, YIN Chuan-lin, YE Xin-hai, CHEN Meng-yao, ZHAO Xian-xin, HE Kang, LI Fei. 2022. Using transcriptome Shannon entropy to evaluate the off-target effects and safety of insecticidal siRNAs. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 170–177.荻草谷网蚜是一种在中国温带地区对小麦作物最具破坏性的蚜虫。但是关于这种蚜虫的遗传结构以及不同地理位置对种群的影响却知之甚少。本研究通过使用一个线粒体基因COI，一个核基因EF-1α，以及两个内共生菌布赫纳氏菌基因gnd和trpA分析了中国18个地理种群，从而研究了荻草谷网蚜的种群遗传结构和种群历史动态。各群体的数据分析显示单倍型多样性高，核苷酸变异低。SAMOVA分析没有发现遗传距离和地理距离之间的相关性。然而，种群多样性较高的地区具有较高的单倍型多样性。因此，我们推测，在中国荻草谷网蚜的自然迁移途径主要有两条。一条路径是从云南到四川盆地，另外一条是从武汉、信阳、胶东半岛地区到西北地区。基于这一假设，我们推断这些蚜虫首先出现在西南和南部地区，并在东南和西南季风的帮助下于春夏季在北方发生。秋季，蚜虫随东北和西北季风向南扩散。
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Animal Science • Veterinary Medicine
Myostatin (MSTN)是骨骼肌生长发育的负调控因子。MSTN-/-小鼠的骨骼肌明显肥大，同时II型肌纤维显著增多而I型肌纤维显著减少。然而，MSTN-/-猪的肌纤维类型的变化情况，以及MSTN是调控肌纤维类型的机制目前尚不清楚，特别是在猪这样的大型动物中。本研究对实验室前期获得的MSTN-/-猪的多个发育阶段的骨骼肌的肌纤维类型的变化情况进行了综合分析，结果发现与野生型猪相比，MSTN-/-猪的骨骼肌总量和IIb型肌纤维的数量均显著上调(P<0.01)，而I型和Ⅱa型肌纤维的数量则显著下调(P<0.01)。此外，为进一步探究MSTN在胚胎期对肌纤维类型的影响及调控机制，从前期获得的转录组差异表达基因数据中选取了部分调控肌纤维类型相关的基因（包括Myf5, Mef2d, MyoD和Six1），并通过荧光定量PCR方法检测其表达情况。发现肌纤维亚型的标志基因：Myh7、Myh2、Myh4和Myh1（分别对应I、IIa、IIb、IIx型肌纤维）在胚胎期65天的骨骼肌中已有表达，而且与野生型个体相比，MSTN-/-个体的Myh7 表达量显著下调 (P<0.01)，Myh4 (P<0.001) 和Myh1 (P<0.05) 的表达量则显著上调；同时，MSTN-/-个体骨骼肌中Myf5 (P<0.05), Mef2d (P<0.01) 和 Six1 (P<0.05)的表达量显著上调预示MSTN在胚胎发育早期即参与肌纤维类型定向发育的调控。由此可见，MSTN-/-猪骨骼肌中的II型肌纤维增多，而且这一增多开始于胚胎期。该研究结果不仅能够为猪肉品质的改善提供有价值的参考依据，而且可为人类骨骼肌的发育和疾病治疗提供理论基础。
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该研究用纯化的H7-AIV作为包被抗原，辣根过氧化物酶（Horseradish peroxidase, HRP）标记的单克隆抗体1H9（HRP-1H9）作为竞争抗体，采用棋盘滴定法建立了一种检测H7亚型AIV抗体的竞争性酶联免疫吸附实验(Competitive enzyme-linked immunosorbent assay, cELISA)。抗原包被的最佳浓度为5 μg mL-1，血清稀释度为1/10，酶标抗体为1/3000。用ROC曲线分析法测定178份AIV阴性和368份AIV阳性血清（n=546）的cELISA临界值，当PI为40%时，cELISA的特异性和敏感性分别为99.15%和98.12%。该方法可检测H7Nx（N1-N4、N7-N9）禽流感病毒抗体，与H1-H6、H8-H15亚型禽流感病毒及鸡新城疫病毒(Newcastle disease virus, NDV)、传染性支气管炎病毒(Infectious bronchitis virus, IBV)和传染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virus, IBDV)等常见禽类病毒无反应，具有良好的特异性。该方法与血凝素抑制试验的符合率为98.56%。重复性实验表明，批内和批间重复的变异系数均小于12%。综上所述，本研究利用H7亚型特异性酶标单克隆抗体作为竞争抗体，建立了cELISA抗体检测方法，其优势是酶标抗体与待检血清同时加入反应孔中进行竞争反应，与先加入待检血清，再加竞争抗体反应的常规方法比较，简化了操作步骤，缩短反应时间，为开展H7-AIV抗体的大量检测提供了一种简单、便捷的技术手段。
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Agro-Ecosystem & Environment
在退化土壤上施用膨润土-腐植酸能改善土壤物理性质和水文特性，因其有改善土壤结构、提高水分和养分保蓄能力，但是缺少对土壤理化性质和生物学特性及籽粒品质的影响。本文主要研究了在中国半干旱地区沙地上施用30吨/公顷的膨润土-腐植酸后1、3、5和7年的影响。施用膨润土-腐植酸显著提高了土壤充水空隙度和土壤有机碳，尤其是在施用后第3年和5年。沙地上施用膨润土-腐植酸也提高了土壤微生物生物量碳、氮、磷和脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性。玉米生育时期可分别解释土壤微生物生物量和酶活性总变异度的58%和84%。相比而言，施用膨润土-腐植酸解释了8%的总变异度。膨润土-腐植酸显著改善了半干旱地区土壤性质和玉米对氮磷的吸收。膨润土-腐植酸的利用可成为中国东北及世界上与之有相似土壤和气候的地区修复退化沙地土壤和促进可持续农业发展的一种有效的管理策略。
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坡耕地氮素流失是农业面源污染的重要原因之一，严重影响着水环境。本研究以顺坡垄作、横坡垄作坡面为研究对象，通过两年(2017-2018年)野外定外观测，开展玉米生长期黄壤坡耕地地表径流、壤中流及其氮素流失特征。研究结果表明：随着降雨量的增加，地表径流量和壤中流量也随之增加。顺坡垄作的地表径流量和氮素流失量均显著高于横坡垄作；横坡垄作0-20 cm和20-40 cm壤中流量和氮素流失量均显著高于顺坡垄作。地表径流的总氮流失量占径流总氮流失的54.95-81.25%，因此，我们推断地表径流是研究区氮素流失的主要途径。不同耕作措施下可溶性总氮是氮素流失的主要形式，其流失量占氮素流失量的55.82-94.41%，而可溶性有机氮占可溶性总氮流失量的52.81-87.06%。因此，我们推断可溶性氮为研究区氮素流失的主要形式。应在玉米苗期，进一步开展氮素流失防控方面研究，以减少通过径流途径铵态氮流失造成的环境污染。
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土地利用/覆盖变化(LUCC)对区域气候的影响是实现土地利用系统可持续发展和减缓全球气候变化的关键，然而关于LUCC对降水和气温等气候因子变化影响的定量分析研究仍十分有限。本研究采用统计和重心模型模拟相结合的方法，定量分析了1980-2018年间我国东北松嫩平原LUCC对降水和气温的长期影响。结果发现LUCC的时空变化特征如下：该地区水田面积增加最多(15,166.43 km2)，旱地次之，由于过度的农业开发利用导致湿地减少最多(19,977.13 km2)；1980年以来该地区年平均降水量以-9.89 mm/10a的速率呈现下降趋势，年平均气温变化则呈显著上升趋势，上升变化率为0.256℃/10a。进一步通过重心模型模拟发现：水田、林地以及湿地重心变化与降水重心的变化呈正相关，建筑用地、旱田与未利用地重心变化与降水重心的变化呈负相关，林地较其它用地类型对年降水量增加的促进作用最为明显。建筑用地是对年平均气温增加起促进作用最大的用地类型，最小的是林地。总之，在区域尺度下土地利用/覆盖变化分析表明湿地减少、建筑用地和农业用地增加导致了松嫩平原持续干旱和气温快速变暖。
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Food Science
聚丙烯保鲜盒结合1-MCP处理延缓金针菇软化、木质化过程及相关酶基因的转录水平
✺ WANG Wen-jun, LI Yao, LI Fu-hua, ZENG Kai-fang, MING Jian
采后新鲜金针菇孢含水量高，质地脆嫩，仍具有较高的生理活性和呼吸作用，从而极易发生衰老和品质劣化。本研究使用1-甲基环丙烯（1-MCP）和聚丙烯（PP）保鲜盒处理金针菇，分析了金针菇在贮藏过程中木质化和软化的变化情况。主要研究结果如下：PP保鲜盒包装能有效地延长金针菇的贮藏时间；1-MCP处理、PP保鲜盒包装及两种处理组合均能显著抑制木质素的积累，并降低纤维素、果胶含量，对木质化及软化相关酶（苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂醇脱氢酶（CAD）、纤维素酶（Cx）、果胶甲基酯酶（PME）和聚半乳糖醛酸（PG）活性有一定的抑制作用。其中，PP保鲜盒包装的抑制效果高于1-MCP处理，且两种处理组合效果最好。透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）结果表明，PP保鲜盒包装和1-MCP处理相结合能有效地保持金针菇细胞结构的完整性和稳定性，防止质膜分离及细胞膜破裂。转录水平分析结果表明，PP保鲜盒包装和1-MCP处理相结合，能明显影响金针菇木质化和软化相关酶基因的表达。综上，1-MCP和PP保鲜盒包装可以有效的延缓金针菇在贮藏过程中的木质化和软化现象，延长贮藏期。
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采收时间对赣南脐橙果汁化学成分和抗氧化能力的影响
✺ ZHANG Jun, ZHANG Jing-yi, SHAN You-xia, GUO Can,HE Lian, ZHANG Lin-yan, LING Wei, LIANG Yan, ZHONG Ba-lian
本文研究不同采收时间（间隔1-2周）对赣南脐橙果汁的化学成分及其抗氧化能力的影响。研究结果表明，随着果实逐渐成熟，果汁中可溶性固形物 (TSS)、总酚 (TPC)、总黄酮（TFC）、蔗糖以及橙皮苷含量均逐渐增加，在成熟后期阶段略有下降。可滴定酸 (TA)、维生素C (VC) 和柠檬苦素的含量在整个成熟期均呈下降趋势。果糖、葡萄糖以及芸香柚皮苷含量在整个采收期均有波动，没有明确的上升或下降趋势。运用三种体外抗氧化筛选平台（DPPH, FRAP, ABTS）对果汁的抗氧化活性进行评价，结果表明采收时间对赣南脐橙果汁体外抗氧化能力无显著性影响 (p>0.01)。在此基础上，本文运用主成分分析和皮尔逊相关性分析对不同采收期赣南脐橙果汁的化学成分及抗氧化能力进行了归类和相关性分析。本文首次深入系统的研究了采收时间对赣南脐橙果汁的化学成分及抗氧化能力的影响，研究成果有望为赣南脐橙品质评价提供重要科学依据。同时，我们的研究结果表明，在成熟后期采摘的赣南脐橙果汁不仅柠檬苦素含量低，而且具有很好的抗氧化能力和很高的黄酮类化合物含量，非常适合用于果汁加工。
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Agricultural Economics and Management
中国农业部门普遍存在化肥使用效率低的问题。了解化肥使用的驱动因素对于提高化肥使用效率至关重要。本文的目的是基于中国农场层面的数据研究农场规模与化肥使用效率之间的关系。结果表明：农场规模与化肥使用效率之间存在正相关关系。分别对水稻、玉米、小麦-玉米和水稻-玉米种植户样本进行回归分析得到的农场规模的弹性值很接近，农场规模的平均弹性约为0.2。在统计上，农场规模每增加 1% 将引致化肥使用效率增加 0.2%。农场规模对化肥使用效率的正向影响不是由于产量的增加，而是在保持产量基本不变的情况下减少化肥使用。本研究认为，促进农场规模的扩大可能会提高化肥使用效率，从而减少化肥过度使用造成的环境污染。
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互联网使用有助于农业生产技术采纳吗？—来自14省1449份农户数据的证据✺ ZHENG Yang-yang, ZHU Tie-hui, JIA Wei
“大国小农”是中国的基本国情，小农户能否进入现代农业发展轨道成为决定中国现代农业发展成败的关键所在。促进小农户采纳现代农业生产技术是提升小农户内生发展能力的重要途径之一。本文运用中国14省（区）1449份调研农户数据，探讨互联网使用对小农户在农业生产不同环节技术采纳的影响。研究发现：互联网使用能够显著促进农户农业生产技术采纳，相比于未使用互联网的小农户，使用互联网的小农户作物新品种、节水灌溉技术和秸秆还田技术采纳的概率分别提高0.200倍、0.157倍和0.155倍；互联网使用对低教育程度、接受培训和高收入等小农户的影响更明显；政府应该强化农村互联网基础设施建设，推动互联网使用的普惠性。
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Short Communication
柑橘褪绿矮缩病毒在中国的发生、分布及其分子特性
✺ YANG Zhen, ZHANG Lan, ZHAO Jin-fa, ZHANG Xing-kai, WANG Ying, LI Tai-sheng, ZHANG Wei, ZHOU Yan
2009年在中国首次发现了柑橘褪绿矮缩病毒（CCDaV），该病毒在云南瑞丽造成柠檬大量发病、减产，损失严重。目前，CCDaV在中国其它柑橘种植省份的发生分布和流行趋势尚不清楚。为了系统掌握CCDaV在中国的发生分布及其分子特性，本研究于2017-2019年，从中国11个柑橘主要生产省份采集了1772份柑橘样品，通过PCR检测发现，采自广西省、云南省和广东省的134份柑橘样品感染了CCDaV。其中感病品种分别为红宝石蜜柚（50.8%）、泰国青柚（24.0%）、尤力克柠檬（20.8%）、墨西哥莱檬（20.0%）、塔希提莱檬（18.2%）和三红蜜柚（3.2%）。在采集的甜橙、宽皮柑橘、杂柑、枳、葡萄柚和金柑等柑橘类型样品中均没有检测出CCDaV。与前期的研究结果相比，CCDaV在中国的发生区域正在逐步扩大，且感病品种的种类也在增加。此外，CCDaV在红宝石蜜柚、泰国青柚和三红蜜柚新梢上产生的症状较其在尤力克柠檬上更为严重，除产生典型的“V”型叶，叶片扭曲、畸形，黄化外，CCDaV在上述3种柚类品种上还能产生严重的脉明症状。本研究选取了17个CCDaV毒株与GenBank数据库中已知的15个CCDaV毒株进行全系列分析，结果显示CCDaV的序列保守性高，所有 32个CCDaV毒株的核苷酸相似性大约为99%-100%。系统发育树分析表明，CCDaV毒株间的亲缘关系与其采样地和寄主存在相关性。根据地理来源和寄主种类的差异，CCDaV毒株被划分成了4个不同的类群，其中中国和土耳其的CCDaV毒株属于不同的类群。此外，还首次证明中国的CCDaV毒株可能存在多个起源中心，且部分毒株可能来自泰国。本研究结果为明确CCDaV在中国的发生分布、流行规律，以及遗传演化提供了重要的理论依据。
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YANG Zhen, ZHANG Lan, ZHAO Jin-fa, ZHANG Xing-kai, WANG Ying, LI Tai-sheng, ZHANG Wei, ZHOU Yan. 2022. New geographic distribution and molecular diversity of Citrus chlorotic dwarf-associated virus in China. Journal of Integrative Agriculture, 21(1): 293–298.欢迎加入JIA交流群
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