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  • 吴少博, 邢力元, 王进朝, 贾梦珂, 刘春晖, 周琼琼, 王龙
    中国农学通报. 2024, 40(8): 148-156. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0351

    农业废弃物的无害化和资源化利用不仅将废弃的生物质“变废为宝”,还可以减少对生态环境的污染,改善人居生活环境,是实现绿色、循环、低碳、高效和可持续发展的有效途径。本文对1990—2022年国内外发表的农业废弃物资源化利用研究的相关文献进行计量学统计,借助CiteSpace和VOSviewer文献计量工具,对该领域发文数量的年变化趋势、关键词等进行综合分析。研究发现,国内对该领域的研究起步早于国外近10年,从2002年开始国际上对该领域的研究热度和重视程度明显高于国内,年发文量的增长趋势也显著高于国内,国内外发文量的差距也在逐年扩大。国内外对于废弃物资源化利用领域的研究热点并不完全相同,国内偏向于将废弃物用于生产有机肥,以实现绿色低碳农业的循环利用;国外侧重于将废弃物进行生物质材料化和能源化利用,以弥补对不可再生资源的消耗。基于中国人多地少的基本国情,未来国内应该努力拓宽农业废弃物的处置方式,将农业废弃物原材料进行分类处置,用于基质化、饲料化、肥料化、材料化和能源化,同时将废气、废热、废渣进行回收利用,以实现生物质资源的无害化、减量化、多元化的多级利用。研究结果为国内农业废弃物资源化利用领域的发展提供借鉴。

  • 江珊, 吴龙英, 赵宝生, 黄佳惠, 蒋宇喆, 焦元, 黄进
    中国农学通报. 2024, 40(9): 132-138. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0544

    随着全球的温度持续上升,高温胁迫已经成为影响植物生长发育的重要因素之一,高温对水稻等农作物产量造成的损失对人类经济收益的影响尤为重要。为了了解植物应对高温胁迫的分子机制,本综述归纳了高温胁迫对植物形态、生理生化、光合作用等方面产生的不利影响并总结了信号传导途径、转录因子的调节、抗高温胁迫相关基因的表达这3种植物应对高温胁迫的分子机制。根据以上内容,本文建议利用生物信息学、基因工程、细胞生物学、分子生物学等手段继续深入探索植物耐受高温胁迫的分子机制,并对该领域未来的研究方向提出了展望。

  • 郭旺, 杨雨森, 吴华瑞, 朱华吉, 缪祎晟, 顾静秋
    智慧农业(中英文). 2024, 6(2): 1-13. https://doi.org/10.12133/j.smartag.SA202403015

    [目的/意义] 近年来,人工智能在农业领域的应用取得了显著进展,但仍面临诸如模型数据收集标记困难、模型泛化能力弱等挑战。大模型技术作为近期人工智能领域新的热点技术,已在多个行业的垂直领域中展现出了良好性能,尤其在复杂关联表示、模型泛化、多模态信息处理等方面较传统机器学习方法有着较大优势。[进展] 本文首先阐述了大模型的基本概念和核心技术方法,展示了在参数规模扩大与自监督训练下,模型通用能力与下游适应能力的显著提升。随后,分析了大模型在农业领域应用的主要场景;按照语言大模型、视觉大模型和多模态大模型三大类,在阐述模型发展的同时重点介绍在农业领域的应用现状,展示了大模型在农业上取得的研究进展。[结论/展望] 对农业大模型数据集少而分散、模型部署难度大、农业应用场景复杂等困难提出见解,展望了农业大模型未来的发展重点方向。预计大模型将在未来提供全面综合的农业决策系统,并为公众提供专业优质的农业服务。

  • 王儒敬
    智慧农业(中英文). 2024, 6(1): 1-17. https://doi.org/10.12133/j.smartag.SA202401017

    [目的/意义] 农业传感器是数字农业、信息农业、智慧农业等现代农业发展模式的源头技术,也是推动农业科技迭代升级和农业生产方式变革的重要驱动力。农业传感器应用环境(水、气及土壤)和监测对象(动植物)多样复杂、规模大,因此,高环境适应性、高可靠性和低成本的农业传感器是实现智慧农业的基础与核心。[进展]本文对农业传感器进行分类,并对农业传感器前沿研究趋势进行分析,综述农业传感器在不同应用场景下的研究现状,从农业环境传感器(水、大气和土壤等)、动植物生命信息传感器、农产品质量安全传感器和农机传感器四大类进行深入分析,总结现有农业传感器在研发和使用过程中的通用性和局限性。[结论/展望]在农业传感器面临的挑战与展望中,具体分析了现阶段农业传感器大规模应用严重不足的核心瓶颈,包括低成本化、专用化、高稳定性及自适应,归纳出“农业泛在感知”的概念,为农业传感器技术研发提供思路和参考。

  • 郑仕夫, 徐慧敏, 陈曦, 裘丽萍, 宋超, 范立民, 李丹丹, 孟顺龙, 徐跑
    中国农学通报. 2024, 40(12): 159-164. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0617

    随着中国水产养殖的快速发展,养殖尾水排放造成的环境问题越来越严重,如何处理养殖尾水成为了近年来要着重研究的内容。目前,水产养殖尾水处理技术主要包含物理处理、化学处理、生物处理等方法,在实际生产中常常组合使用。结合国内外的研究现状,对水产养殖尾水处理的物理、化学及生物技术进行了综述和分析,并对未来中国水产养殖尾水处理技术的发展趋势进行了展望,旨在为水产养殖尾水处理提供一些参考和方向。

  • 赵晴, 欧英卓, 胡诗钦, 周宇阳, 郭龙彪, 郝芷圻, 孟丽君, 刘长华
    中国农学通报. 2024, 40(12): 94-103. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0792

    随着全球气候变化和土地盐碱化问题的加剧,提高水稻(Oryza sativa L.)在盐碱地环境下的生长能力成为了农业生产的一个关键挑战。“以种适地”策略的实现需要深入理解水稻的耐盐机制,并在此基础上进行育种改良。本研究总结了近年来关于水稻耐盐调控基因的研究成果,并依据其参与的生物学过程进行了功能性分类。详细分析了水稻对盐胁迫的感知、以及随后激活的多种生理调节机制,包括渗透调节、离子稳态、抗氧化防御系统和养分平衡等。重点讨论了水稻中几个关键的盐胁迫信号途径,包括SOS(Salt Overly Sensitive)途径、MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)级联途径以及激素调节途径,这些途径在水稻适应盐胁迫环境中起着至关重要的作用。通过综述现有文献资料,本文旨在提供一个全面的水稻耐盐性调控基因及其功能的概览,为水稻耐盐育种工作提供科学依据,同时为提高水稻在盐碱地环境下的产量和质量提供参考。

  • 刘超逸, 王宇航
    中国农学通报. 2024, 40(18): 83-89. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0534

    生长素是植物生长发育过程中重要的调节因子,植物通过生长素调节来实现自身的生长发育。SAUR基因家族作为生长素早期响应基因家族中的一员,是生长素信号转导途径中不可或缺的调节因子之一。为了研究SAUR基因在植物生长发育和逆境胁迫应答等生物学过程中的作用,分析了SAUR基因家族的生物信息学特征以及表达特性和调控机制,归纳了SAUR基因在植物细胞伸长生长、光介导的子叶和顶端弯钩打开的过程、花器官形成和果实发育以及胁迫应答等方面的功能,指出SAUR基因不仅在多个方面影响植物的生长发育,还参与了植物对非生物逆境胁迫的响应。本研究结果揭示了SAUR基因在多个层面影响植物生长发育的作用,并且对植物品种培育和分子机理研究提供了理论支持。

  • 崇倩, 赵学慧, 曹青, 薛惠文, 苟惠天
    畜牧兽医学报. 2024, 55(5): 1819-1826. https://doi.org/10.11843/j.issn.0366-6964.2024.05.001
    产单核细胞李氏杆菌是一种常见的食源性致病菌,其致死率高达30%。该菌能够在高盐度、高酸度和冷藏温度等极端条件下存活和增殖,对人畜健康构成了重大威胁。然而抗生素的滥用导致药物残留和多重耐药性等问题的出现,从而使得李氏杆菌病的防治异常困难。噬菌体相关生物制剂的发展为解决以上问题提供了可行方案。本文综述了李氏杆菌噬菌体在食品保鲜、生物检测、基因工程等方面的应用,同时还探讨了噬菌体与宿主之间的互作机制,旨在为李氏杆菌噬菌体在食品污染防控中提供一定的理论依据。
  • 张余周, 王一钊, 高茹茜, 刘逸凡
    中国农业科学. 2024, 57(9): 1633-1645. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.09.002

    小麦是全球最重要的粮食作物之一,干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官,直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来,越来越多的研究表明,根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长,特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用,重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制,并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长,根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控,并决定植物对干旱胁迫的适应能力,因此,本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态,包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等,来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应;同时,系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物(尤其是小麦)根系发育的相关基因。此外,根系作为植物地下部分,其构型的解析一直是本领域研究难点,阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析,因此,本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量和分析小麦根系的长度、密度、生长方向和形态等参数,为深入理解根系构型与小麦抗旱性关系提供技术支撑。最后,展望了改良根系结构在小麦抗旱育种中的应用前景,并对如何挖掘更多潜在的小麦根系构型调控基因,及解析相关基因的调控机理进行了讨论。综上所述,小麦根系结构与小麦抗旱性关系密切,随着测序和分析技术的不断发展,以及小麦根系结构调控机制研究的不断深入,为未来培育抗旱小麦新品种提供了新的手段和策略。

  • 马丹妮, 盛建东, 张坤, 毛洁菲, 常松, 王耀锋
    中国农学通报. 2024, 40(2): 42-51. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0062

    为了解决单施有机肥在用量、肥效以及养分淋失方面并同时提高土壤养分利用效率等问题,以“生物炭”、“堆肥”“生物炭有机肥配施”、“土壤性质”、“农作物养分”等为关键词,在Web of Science、Google Scholar、中国知网等网站搜索相关文献归纳并总结。结果表明:(1)生物炭能够改善堆肥的腐熟程度,增加微生物群落的丰度,降低有机肥中养分流失的风险,从而有效减少传统的堆肥对环境的影响;(2)生物炭和有机肥配施后,可提高土壤含水量,并对不同类型土壤的有效磷、速效钾含量均有不同程度地提高。同时,还能为土壤中的生物和微生物提供更好的生活物质及环境;(3)二者配合施用可以增加农作物的产量,改善其氮、磷、钾含量,但不同农作物对其响应不同。生物炭与有机肥配合施用,对提升土壤肥力和植物养分含量具有良好的效果,其效果随施用比例、土壤类型、农作物种类等因素的不同而异。本研究可对畜禽粪便资源在农业生产中的高效利用提供参考。

  • 张闻婷, 梅瑜, 王继华
    中国农学通报. 2024, 40(5): 16-26. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0185

    金线莲为兰科珍稀名贵药用和观赏植物,因富含多种药用和营养成分深受人们青睐,近年来的市场需求也在不断递增。为了促进金线莲的产业发展和基础研究,总结了前人在金线莲研究方面的进展,比较了金线莲属植物的种系差异,重点讨论了金线莲基因组学(结构基因组学/功能基因组学)以及环境(生物/非生物互作)响应方面的研究进展,分析了金线莲品质影响的主要因素为加工方式、栽培模式、品系,针对目前并未深入展开的种质资源概况、基因组学、环境互作、品质差异和胚胎繁殖等方面的研究进行了系统综述,并对目前存在的主要问题及如何解决提出相应的策略和展望,为大数据时代名贵药用植物的分子生物学研究提供可行性参考。

  • 韩立杰, 才宏伟
    中国农业科学. 2024, 57(3): 454-468. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.03.003

    高粱是世界第五大粮食作物,可作为食用、饲用、酿造用和生物能源用。高粱遗传转化技术是高粱功能基因组学研究中必不可少的重要工具,同时,也可作为传统育种方法的重要补充。本文对近年来高粱遗传转化的研究进展进行总结,分析高粱遗传转化中存在的难题,并提出进一步的解决策略,以期为高粱遗传转化技术的进一步改良提供参考。通过对近年来50余篇高粱组织培养和遗传转化文献进行归纳总结。介绍用于遗传转化的高粱基因型、外植体来源、再生体系构建等方面的研究现状,对比电穿孔法、花粉管通道法、基因枪法和农杆菌介导法4种高粱遗传转化常用方法的优劣,总结遗传转化载体主要组成部分启动子、目的基因、选择标记基因和报告基因对转化效率的影响,阐述高粱遗传转化的应用现状,分析高粱遗传转化技术存在的主要瓶颈问题,研究对策措施。高粱基因型对组织培养有很大影响,以P898012和Tx430最为常用。基因枪法和农杆菌介导法是最常用的高粱遗传转化方法,且农杆菌介导法的优势逐渐显现。在载体构建中,CaMV35S启动子和ubi1启动子最为常用,抗生素抗性基因(nptIIhpt)、除草剂抗性基因(bar)和养分同化基因为常用的三大类选择标记基因。随着高粱遗传转化技术及CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术的不断发展,一些重要农艺性状基因被成功转入高粱。但基因型依赖性强、组织培养周期长、遗传转化稳定性差是限制高粱遗传转化的主要瓶颈,通过引入形态发生调节因子,直接进行体细胞发生,缩短了组织培养周期,提高了转化效率,扩大了外植体来源,高粱遗传转化技术取得重大突破。通过引入形态发生调节因子,采用切-浸-芽(CDB)递送系统等方式可进一步改良高粱遗传转化技术,结合CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用,必将为高粱分子育种及相关基因功能鉴定提供重要的技术支撑。

  • 周元清, 董红敏, 朱志平, 王悦, 李南西
    中国农业科学. 2024, 57(2): 379-389. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.012

    【目的】 畜禽养殖业是重要的温室气体排放源,我国是生猪养殖大国,科学评估生猪养殖系统碳足迹,能够为畜牧业深入推进减排降碳提供参考借鉴。【方法】 本文中从碳足迹评估模型、评估方法和主要排放源三方面对国内外生猪养殖系统碳足迹评估研究现状进行梳理,围绕系统边界、排放源、核算方法以及单位选择等因素深入分析了评估结果差异性的成因,解析了饲料生产、粪污处理等环节对评估结果的影响。【结果】 目前国外对生猪养殖生产全生命周期的碳足迹评估形成了较为成熟的评估模型。每生产1 kg功能单位的猪肉碳足迹为2.2—10.3 kg CO2-eq。各研究中,不同评估方法会对评估结果产生较大影响。划定不同的系统边界、采用不同的功能单位,均会导致碳足迹评估结果出现差异。同时,在相同系统边界内,核算的排放源不同、同一排放源选取的参数不同,或者选择不同的分配方法也会影响评估结果。在生猪养殖生产系统中,饲料生产是对生猪生产系统碳足迹贡献最大的环节,占比为49%—83%。粪便管理环节的排放仅次于饲料生产环节,占比为12%—41%。【结论】 为了使我国生猪养殖系统的碳足迹评估更加精准和广泛,应开展针对中国不同区域不同养殖模式下温室气体排放关键参数的监测,根据我国生猪养殖系统发展现状建立适合本国国情的碳足迹评估数据库,统一评估方法,规范评估要求,创建符合地区实践的评估模型,为我国生猪养殖产业的可持续发展提供数据参考。

  • 胡诗钦, 顾怀应, 郭龙彪, 郝芷圻, 刘长华, 孟丽君
    中国农学通报. 2024, 40(17): 36-42. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0585

    中国盐碱地面积占全球盐碱地总面积的1/10,严重制约了农业生产的发展。因此,寻找有效的盐碱地修复方法对于提高农业产量和保障粮食安全具有重要意义。目前,盐碱地修复的方法有化学修复、工程修复和生物修复等,而生物修复以其经济高效和绿色环保的特点受到了广泛关注。生物修复通过植物和微生物等生物资源来改善盐碱地的土壤和环境。具体而言,盐生植物能够在盐碱地中生长繁殖,通过其特殊的生理机制,能够有效修复高浓度盐碱地,为后续作物种植创造良好条件。此外,普通作物也可以通过基因挖掘和品种培育的方式,增强其耐盐性,从而在盐碱地上实现正常生长,达到修复盐碱地的目的。除了植物,微生物也在盐碱地修复中发挥着重要作用。一些特定的微生物能够提高作物的耐盐性,或者通过降解盐碱土壤中的盐分和碱性物质,从而降低土壤的盐碱度,改善土壤环境。总的来说,生物修复是一种绿色环保,且符合中国可持续农业和循环经济发展战略的盐碱地修复方法。

  • 董慧雪, 陈倩, 郭晓江, 王际睿
    中国农业科学. 2024, 57(7): 1237-1254. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.003

    穗发芽是禾本科作物籽粒在收获前于高湿环境下的穗上发芽现象,严重影响小麦的产量与品质。种子休眠水平是影响小麦穗发芽抗性的主要因素,而往往驯化作物的籽粒休眠水平低,导致栽培小麦普遍比其野生祖先种更易发生穗发芽。小麦穗发芽主要受外源环境(温度、湿度等)和内源植物激素(GAs、ABA、IAA、MeJA、ET、BR)的调控。已鉴定出一批抗穗发芽材料,并克隆了一系列调控穗发芽抗性的关键基因,如PM19MFTMKK3Myb10-3DVp1等。通过分子标记辅助选择、人工合成小麦和CRISPR/Cas9基因编辑技术,已成功创制了抗穗发芽小麦新材料。本文综述了小麦穗发芽抗性的遗传机制及抗性育种研究的最新进展,未来仍需继续挖掘关键穗发芽抗性基因,以生物育种的方法培育抗穗发芽小麦新品种。

  • 陈宇, 王林, 秦上尚
    中国农学通报. 2024, 40(12): 80-84. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0073

    铜绿假单胞菌是一种多重耐药性病原体,其感染在临床上构成了重大挑战。本文归纳综述了铜绿假单胞菌的固有性耐药、获得性耐药和适应性耐药机制,旨在为临床预防和治疗提供新的视角和方法。铜绿假单胞菌之所以能够抵御多数抗生素攻击,主要是依赖其高水平的固有性和获得性耐药性。固有耐药性涉及多种药物外排泵系统、低渗透性的外膜以及天然存在的抗生素降解酶等。获得性耐药性则是通过基因突变、接合转移以及水平基因转移等途径实现。适应性耐药性则与生物膜的形成和群体感应系统的调控紧密相关。文章通过分析这些不同耐药性的特点和发展趋势,探讨目前的治疗方法,指出铜绿假单胞菌耐药现象是多机制共同作用的结果,而非单一因素所致。鉴于此,未来治疗铜绿假单胞菌感染的有效策略可能需要结合传统治疗方法与新治疗方法相结合的联合治疗手段,研究为开发针对铜绿假单胞菌的新型治疗方法提供了理论基础,并为临床治疗提供了新的思路。

  • 王一琪, 张文太, 田长彦, 买文选
    中国农学通报. 2024, 40(3): 62-65. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.2023-0152

    棉花是新疆最重要的经济作物,而南疆又是新疆棉花的主产区,产量占全疆的80%。长期以来,南疆棉区普遍采用“湿播干出”的种植模式,即除了在棉花生育期进行常规灌溉外,还需要进行冬灌和春灌,起到压盐、提高播种期土壤墒情和改善土壤水分的作用。随着耕地面积的不断扩大和水资源的日益短缺,南疆棉区开始尝试采用北疆“干播湿出”的栽培方式种植棉花,但整体效果不甚理想。通过文献综述,探讨造成南疆推行“干播湿出”栽培方式不力的原因,在此基础上提出可能的解决策略。

  • 程新杰, 施伟, 张梦龙, 岳红亮, 代金英, 胡蕾, 朱国永
    中国农学通报. 2024, 40(2): 1-7. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0104

    垩白是评价水稻外观品质的重要指标之一,是一种严重影响稻米碾磨、外观及食味品质的不良性状,对水稻的市场价值评估起到重要作用。本研究主要总结了水稻垩白的形成受生理机制、遗传机制和环境因素的影响,同时指出目前育种工作中改良垩白性状所存在的难点问题,并根据目前的研究成果与相关技术的发展,提出一些改良意见,为优质稻米的生产提供一定的研究基础。

  • 张荣华, 白雪, 樊江川
    智慧农业(中英文). 2024, 6(2): 49-61. https://doi.org/10.12133/j.smartag.SA202311007

    [目的/意义] 实现复杂的自然环境下农作物害虫的识别检测,改变当前农业生产过程中依赖于专家人工感官识别判定的现状,提升害虫检测效率和准确率具有重要意义。针对农作物害虫目标检测具有目标小、与农作物拟态、检测准确率低、算法推理速度慢等问题,本研究提出一种基于改进YOLOv8的复杂场景下农作物害虫目标检测算法。 [方法] 首先通过引入GSConv提高模型的感受野,部分Conv更换为轻量化的幻影卷积(Ghost Convolution),采用HorBlock捕捉更长期的特征依赖关系,Concat更换为BiFPN(Bi-directional Feature Pyramid Network)更加丰富的特征融合,使用VoVGSCSP模块提升微小目标检测,同时引入CBAM(Convolutional Block Attention Module)注意力机制来强化田间虫害目标特征。然后使用Wise-IoU损失函数更多地关注普通质量样本,提高网络模型的泛化能力和整体性能。之后,对改进后的YOLOv8-Extend模型与YOLOv8原模型、YOLOv5、YOLOv8-GSCONV、YOLOv8-BiFPN、YOLOv8-CBAM进行对比,验证模型检测准确度和精度。最后将模型移植到边缘设备进行推理验证,在实际应用场景中验证模型的有效性。 [结果和讨论] YOLOv8-Extend在对比实验中均取得良好的表现,其中与原模型对比实验中,精确率、召回率、mAP@0.5和mAP@0.5∶0.95评价指标分别提升2.6%、3.6%、2.4%和7.2%,表现突出,具有更好的检测效果。改进前后的模型分别运行在边缘计算设备JETSON ORIN NX 16 GB上并通过TensorRT加速相比,mAP@0.5提升4.6%,达到57.6 FPS,满足实时性检测要求。在复杂农业场景中YOLOv8-Extend模型具有更好的适应性,在实际采集数据中微小害虫与生长环境相似的害虫检测方面有明显优势,在困难数据检测方面准确率提高了11.9%。 [结论] 本研究提出的YOLOv8改进模型有效提高了检测精度和识别率同时保持了较高的运行效率,能够部署在边缘终端计算设备上实现农作物害虫的实时检测,也为其他小目标智能检测和模型结构优化提供参考和帮助。

  • 王亚鑫, 王璟, 田学凯, 杨公社, 于太永
    畜牧兽医学报. 2024, 55(5): 1842-1853. https://doi.org/10.11843/j.issn.0366-6964.2024.05.003
    随着测序技术的发展,大量组学测序技术不断涌现并得以推广,产生了包括基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组、代谢组、微生物组等大量的组学数据。这些数据对深入研究和揭示畜禽重要经济性状(生长性状、繁殖性状、肉质性状、抗病性状等)的复杂调控过程具有重要意义。仅通过单一层面的组学无法揭示畜禽重要经济性状的复杂性,而多组学技术可以系统解析畜禽重要经济性状的机理和表型,并逐渐成为研究畜禽重要经济性状的主要方法。本文综述了多组学技术的方法、优点及其在畜禽重要经济性状研究中的应用,旨在对畜禽重要经济性状的研究提供参考和思路。
  • 常卓, 梁素芸, 王帅钦, 杨宇泽, 薛振华, 赵春颖, 林逍然, 路永强, 侯水生
    中国畜牧兽医. 2024, 51(06): 2253-2260. https://doi.org/10.16431/j.cnki.1671-7236.2024.06.001
    【目的】试验旨在研究抗鸭甲肝病毒基因3型(Duck hepatitis A virus genotype 3,DHAV-3)的北京鸭专门化品系(即抗性品系Z7-R)与DHAV-3易感品系(Z7-S)的脂质代谢轮廓,并筛选品系间差异脂质标志物。【方法】选取2日龄Z7系DHAV-3抗性北京鸭和易感北京鸭各6只,采集血液与肝脏组织,进行血液生化指标测定与基于液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)的非靶向肝脏脂质组检测。采用t检验、偏最小二乘分析(PLS-DA)和差异倍数(FC)综合筛选品系间显著差异脂质。【结果】Z7-R系北京鸭血浆总胆固醇、低密度脂蛋白和磷脂含量均显著高于Z7-S系(P<0.05)。脂质组分析共鉴定到1 532个脂质代谢物,涵盖了脂肪酰(FA)、甘油酯(GL)、甘油磷脂(GP)、鞘脂(SP)、固醇脂(ST)5个大类。共筛选到84个显著差异脂质,其中甘油酯类主要为甘油三酯(TG),且Z7-R系含量均高于Z7-S系(P<0.05);甘油磷脂类主要为溶血磷脂酰胆碱(LPC)、溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)和游离脂肪酸(FFAs),且Z7-R系含量均低于Z7-S系(P<0.05)。共筛选到10个显著差异的脂质显著富集到鞘脂代谢、甘油磷脂代谢、甘油酯代谢、亚油酸代谢和α-亚麻酸代谢通路中。【结论】脂质组学技术可用于区分北京鸭Z7-R系与Z7-S系,筛选到的10个显著差异脂质物质可作为潜在的DHAV-3抗性与易感性状相关生物标志物。
  • 王建伟, 李东晓, 王红光, 李浩然, 王千一, 张明哲, 李瑞奇
    中国农学通报. 2024, 40(6): 67-74. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0242

    农业生态系统既是温室气体的重要贡献者之一,也是固碳端,在固碳减排上发挥着重要作用。在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,农业生态系统的固碳减排潜力巨大。本文主要综述了中国典型农业生态类型中主要温室气体的来源、固定途径及其影响因素,讨论了农业生态系统固碳减排的现有研究成果、减排潜力以及存在问题,总结了推动整个农业生态系统固碳相关领域的研究,展望了新的研究方向和探索途径。为中国进一步固碳减排、农业可持续发展,尽快实现“双碳”目标提供重要理论参考。

  • 张述伟, 宗营杰, 黄琳丽, 何婷, 刘成洪, 徐红卫, 郭慧敏
    中国农学通报. 2024, 40(5): 145-152. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0174

    为全面了解近十年国内外藜麦科研现状与发展趋势,利用文献计量学方法,综合检索2012—2022年间中国知网(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)中国期刊全文数据库和Web of Science(WOS)核心合集数据库有关藜麦研究的相关文献,对文献发表年份、研究机构、期刊分布、学科领域分布进行统计分析,并通过关键词共现网络分析归纳国内外藜麦主要研究前沿及热点。结果表明,藜麦相关研究自2013年国际藜麦年后迅速升温,近三年来处于快速增长时期,中国藜麦研究虽然起步较晚,但累计发文数量已超过欧美等国家跃居世界首位,然而论文质量还有待进一步提升,篇均被引频次排在德国、意大利、智利、美国以及西班牙之后。国外研究机构主要集中在南美藜麦起源地及欧美发达国家,国内研究机构主要集中在西北和华北等藜麦种植区域;期刊分布主要以食品科学领域为主,研究热点主要集中在品种选育栽培、营养品质与加工特性等领域。藜麦作为一种健康杂粮正在中国兴起,推进藜麦产业化具有广阔发展前景与应用空间。

  • 杨锋, 姚晓通
    智慧农业(中英文). 2024, 6(1): 147-157. https://doi.org/10.12133/j.smartag.SA202309010

    [目的/意义] 针对小麦叶片病虫害在自然环境下形态和颜色特征较为复杂、区分度较低等特点,提出一种高质量高效的病虫害检测模型,即YOLOv8⁃SS(You Only Look Once Version 8-SS),为病虫害的预防与科学化治理提供准确的依据。 [方法] 基于YOLOv8算法,采用改进的轻量级卷积神经网络ShuffleNet V2作为主干网络提取图像特征即YOLOv8-S,在保持检测精度的同时,减少模型的参数数量和计算负载;在此基础上增加小目标检测层和注意力机制SEnet(Squeeze and Excitation Network),对YOLOv8-S进行改进,在不降低检测速度和不损失模型轻量化程度的情况下提高检测精度,提出YOLOv8-SS小麦叶片病虫害检测模型。[结果与讨论] YOLOv8-SS模型在实验数据集上的平均识别精度和检测准确率分别达89.41%和91.00%,对比原模型分别提高10.11%和7.42%。因此,本研究所提出的方法可显著提高农作物病虫害的检测鲁棒性,并增强模型对小目标图像特征的提取能力,从而高效准确地进行病虫害的检测和识别。 [结论] 本研究使用的方法具有广泛适用性,可应用于大规模农作物病虫害检测的实际场景中。

  • 田海燕, 张海娜, 王永强, 周永萍, 张莹璐
    中国农学通报. 2024, 40(6): 115-121. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0683

    作物品种鉴定是优良品种选育和推广的重要保障,而合适的检测方法是对品种进行准确鉴定的关键。随着分子标记技术的发展,第3代分子标记SNP逐渐应用到品种鉴定领域。本研究概述了SNP分子标记的特点,分析了高分辨率熔解曲线、竞争性等位基因特异性PCR、基因芯片、测序法、靶向测序基因型检测等5种作物研究中常用的高通量检测方法的特点及适用性,梳理总结了SNP标记在品种真实性鉴定、纯度检测和亲缘关系分析与分类等方面的研究与应用情况,以期为后续利用SNP分子标记进行品种鉴定提供技术参考。

  • 张涵漪, 王天一, 路惠添, 张涛
    中国农学通报. 2024, 40(8): 6-11. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0327

    基底膜是细胞外基质的特化结构,存在于大多数的组织之中,不仅为上皮细胞、内皮细胞、神经细胞、肌肉细胞等提供支持结构,而且发挥着维持组织结构和功能的重要作用。基质胶是从富含胞外基质蛋白的EHS小鼠肿瘤中提取的可溶性基底膜制备物,它含有几乎所有的基底膜成分,能良好模拟基底膜细胞外基质的生物学特性,为生命科学研究中多种实验模型的构建提供了关键生物材料,尤其是类器官培养的重要载体。综述了基质胶的生物学特性、提取制备方法及主要用途,讨论了基质胶潜在应用领域与价值,分析了国内外基质胶生产的现状与存在的问题,并对基质胶产品的未来发展趋势进行了展望,以期对中国基质胶产品的研发及应用提供参考。

  • 李颖, 俄胜哲, 赵天鑫, 袁金华, 刘雅娜, 路港滨, 张鹏
    中国农学通报. 2024, 40(20): 146-153. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0618

    数字土壤制图是基于土壤成土学、地理学和数学理论知识,借助3S技术手段而产生的一种新型高效的土壤制图技术。国内外学者从环境协同变量的生成、样点数据的获取、数字土壤制图模型或方法的选择及土壤图的产生与验证这4个方面已有大量的研究,尤其是对制图方法的研究。本文介绍了数字土壤制图的五类方法,分别是地统计学方法、确定性插值、数理统计、机器学习和专家知识模型。同时基于不同方法的特征,从样本的密度和分布状况、地形地貌特征及目标变量等方面考虑,选择适用于研究区域的制图方法。数字土壤制图未来的发展方向包括将人类活动因子加入环境协同变量;基于机器学习与数据挖掘建立更有效的采样方法;新型建模方法的应用(深度学习和多模态方法)。

  • 张元旭, 李竟, 王泽昭, 陈燕, 徐凌洋, 张路培, 高雪, 高会江, 李俊雅, 朱波, 郭鹏
    畜牧兽医学报. 2024, 55(5): 1827-1841. https://doi.org/10.11843/j.issn.0366-6964.2024.05.002
    遗传评估软件在动物领域的应用极大地提高了育种工作效率。随着基因组测序技术不断完善和人工智能技术的兴起,动物遗传评估软件也得到了快速的发展。本文首先介绍了常规育种和基因组育种在动物育种领域的应用,然后重点回顾了GBLUP方法、贝叶斯方法和机器学习以及深度学习方法的全基因组遗传评估软件的特点和发展历史,最后展望了计算机软件在动物遗传评估育种中的未来发展趋势,旨为动物育种领域的研究人员提供相关遗传评估软件的参考。
  • 邓洪燕, 毛静春, 毛建富, 周琴, 陶波, 赵龙

    儿茶素是茶叶中多酚类化合物的主体成分,占干茶含量的12%~24%,具有清除自由基、抗衰老、抗辐射、减肥、降血脂、防癌等活性功能。普洱茶因特殊的品种和加工工艺,所含有的儿茶素含量均高于其他茶树品种,在营养价值和保健方面表现出优异的功效。对普洱茶儿茶素种类、提取测定方法、含量变化和功效研究等方面进行综述,以期为普洱茶中儿茶素功能产品进一步开发利用研究提供参考。

  • 陈伟红, 祁宝川, 王凯丽, 张萌, 钱大益
    中国农学通报. 2024, 40(9): 75-82. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0896

    为解析反硝化细菌的研究进展和动态,基于Web of Science核心数据库,使用VOSviewer、Citespace等工具,分析了1990—2022年反硝化细菌领域研究概况和发展趋势。该领域经历起因、探索、发展三个过程;涉足国家较多但合作关系较弱,欧洲国家区域性合作较强且发文质量较高;中国虽起步晚但发展迅速,发文量多但影响力不够;核心作者中中国彭永臻院士发文最多;核心作者之间合作交流较少。关键词呈现出“工具—对象—方法”三种类型,当前的研究主要关注生物脱氮性能以及致力于提高污废水的脱氮效能。未来的研究更注重在氮氧化物的排放、新型反硝化细菌的筛选及反硝化菌剂的研制和应用、同步硝化反硝化研究以及硝酸盐氮的去除等方面的深化和扩展。

  • 王清慧, 李乃荟, 张一平, 狄成乾, 吴凤芝
    中国农业科学. 2024, 57(3): 555-569. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.03.010

    【目的】明确小麦和豌豆填闲对白菜幼苗生长和土壤微生物群落结构的影响,为麦、豆填闲减轻十字花科蔬菜的连作障碍提供理论依据和技术支撑。【方法】分别以白菜和白菜连作土为供试材料和供试土壤,设置小麦填闲(W)、箭筈豌豆填闲(P)及小麦和豌豆混合填闲(WP)3个填闲处理,以不填闲作物为对照(CK),分析不同填闲处理对白菜幼苗生长的影响,并利用实时荧光定量PCR(qPCR)和Illumina MiSeq技术,探究小麦和豌豆填闲对白菜根际土壤微生物群落的影响,通过Spearman相关性分析,找出与白菜幼苗生长相关的关键微生物类群,再通过环境因子关联性分析,探明土壤化学性质的变化对土壤微生物群落结构的影响。【结果】与对照相比,3种填闲处理均促进了白菜的生长,降低了土壤EC值,混合填闲处理显著降低了土壤速效钾含量,小麦填闲处理提高了土壤pH。qPCR结果表明,填闲处理对土壤总细菌丰度没有产生显著影响,但显著增加了土壤总真菌的丰度,豌豆填闲处理及小麦和豌豆混合填闲处理显著降低了芽孢杆菌和假单胞菌的丰度。Illumina MiSeq结果发现,在属水平上,填闲处理均显著增加了TM7a的相对丰度,但降低了Leptolyngbya_EcFYyyy-00、瓶毛壳属(Lophotrichus)、无茎真菌属(Acaulium)、Sodiomyces的相对丰度;小麦和豌豆混合填闲处理显著增加了鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和马赛菌属(Massilia)的相对丰度,显著降低了镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度。基于Spearman的相关性分析表明,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、TM7a、马赛菌属(Massilia)和芽单胞菌属(Gemmatimonas)与白菜生长呈显著正相关,Leptolyngbya_EcFYyyy-00、无茎真菌属(Acaulium)、瓶毛壳属(Lophotrichus)、Sodiomyces和镰刀菌属(Fusarium)与白菜生长呈显著负相关。填闲也改变了细菌和真菌的多样性指数,豌豆填闲处理降低了土壤细菌香农指数和逆辛普森指数,降低了真菌香农指数,增加了逆辛普森指数;小麦填闲处理和混合填闲处理增加了真菌香农指数,降低了逆辛普森指数。PCoA分析表明土壤微生物群落结构差异显著。土壤EC值是显著影响土壤微生物群落结构的土壤环境因子。【结论】填闲处理均能促进白菜幼苗生长,其中以小麦和豌豆混合填闲对白菜幼苗的促生效果最好。填闲处理增加了潜在促生菌鞘氨醇单胞菌属、TM7a、马赛菌等属的相对丰度,混合填闲处理显著降低了Leptolyngbya_EcFYyyy-00和镰刀菌属的相对丰度,增加了潜在生防菌毛壳菌的相对丰度。

  • 战宇航, 王杰, 李永光, 韩英鹏
    中国农业科学. 2024, 57(11): 2061-2064. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.11.001
  • 李佳颖, 王艳伟, 郑善枫, 李昕, 黄宜

    为了解国内外农村人居环境的发展现状及研究热点,利用CiteSpace文献分析软件,对2002—2022年中国知网(CNKI)及Web of Science核心合集数据库中的农村人居环境研究进行文献分析,并绘制出国内外农村人居环境研究的知识图谱。研究结果表明:(1)国外的发文数量比国内多,研究理论更为丰富;国外的研究作者合作网络比国内紧密,说明跨学科交流更多;国内外的主要发文机构都集中在高校;美国、中国是主要的发文国家。(2)在国内外农村人居环境的相关研究中,国内的研究热点主要侧重于农村的硬环境和软环境,其研究热点主要围绕“乡村振兴”、“新农村”、“乡村治理”、“乡村发展”等方面展开;国外的研究热点主要侧重于农村人居环境对村民的影响,其研究热点主要集中在“气候变化”、“心理健康”、“体力活动”、“传染性疾病”等方面。未来应加强农村人居环境研究理论和实践相结合,注重定性与定量研究方法相结合,并基于多学科交叉融合的视角,拓展农村人居环境的研究深度和广度。

  • 曹丽茹, 叶飞宇, 库丽霞, 马晨晨, 庞芸芸, 梁小菡, 张新, 鲁晓民
    中国农业科学. 2024, 57(12): 2265-2281. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.12.001

    【目的】 挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制,为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】 采用转录组数据结合加权基因共表达网络(weighted gene co-expression network,WGCNA)与抗旱性生理生化指标的筛选方法,鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况,以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后,利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能,并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】 鉴定了19个玉米ZmPAL基因,其中6个基因聚集在第5染色体上,其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白,且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因,其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下,发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时,ZmPAL5是一个组成型表达基因,在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好,其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量,以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍,但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下,其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】 筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因(ZmPAL3ZmPAL5ZmPAL6ZmPAL8ZmPAL11ZmPAL13),其中,ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。

  • 毛虎德, 杜琳颖, 康振生
    中国农业科学. 2024, 57(9): 1629-1632. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.09.001
  • 王兆轩, 敖国旭, 葛菁萍, 孙珊珊, 凌宏志
    中国农学通报. 2024, 40(20): 84-91. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0854

    本研究聚焦于评估厌氧消化技术在处理有机废弃物、转化为再生能源和有机肥料方面的应用,并探讨了其对环境影响的减缓作用。采用文献综述方法,深入分析了温度、碳氮比、有机负荷率、挥发性脂肪酸、水力停留时间和pH等因素如何影响厌氧消化过程的效率与稳定性。研究表明,这些参数对促进微生物活动、加快有机物分解以及维持系统稳定运行均具有显著影响。通过对玉米秸秆、畜禽粪便和厨余垃圾等典型有机废弃物的案例分析,验证了厌氧消化技术的有效性,并详细阐述了该过程中关键微生物群落的结构和功能,包括细菌和古菌在不同阶段如水解、酸化、乙酸化和产甲烷中的作用机制。此外,文章还讨论了有毒物质生成问题及其管理策略。最终,文章建议通过提升厌氧消化效率、开发新型反应器技术以及加强微生物种群研究,将有助于使厌氧消化技术在未来实现更高效、稳定且广泛的运用。

  • 胡举伟, 郑磊, 黄乐秋, 孟鑫, 朱晓洁, 刘辉, 李新柱, 宋涛

    壳聚糖是一种从几丁质生产的天然、安全且低成本的生物聚合物,因其独特的性质,在工业生产中具有广泛的应用前景。本综述聚焦于壳聚糖及其纳米粒在农业领域的多重作用,特别是在种子处理、土壤修复、肥料和农药增效方面。研究表明,壳聚糖可用于种子包衣,形成物理屏障以抵御病原体侵染,并且其抗菌活性有助于促进作物生长及提高对非生物和生物胁迫的耐受性。此外,低分子量壳聚糖能显著诱导植物的抗病性。近年来,壳聚糖纳米粒作为一种新型载体,已被开发用于包裹杀虫剂、杀菌剂、肥料和微量元素等,旨在实现农药和肥料使用的减量化和效率化,进而推动农业的可持续发展。最后,本研究还探讨了壳聚糖及其纳米粒的未来研究方向。

  • 颜宏, 白亚妮, 冯志珍, 卢雨欣, 冯璞阳, 秦涛, 赵文娟
    中国农学通报. 2024, 40(24): 67-72. https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0807

    旨在为含氨基酸水溶肥料在农业生产中的高效应用拓宽思路,推动农业绿色、高质量发展。本文综述了氨基酸原料的来源和生产工艺,含氨基酸水溶肥料的功能特点、发展现状、在农业生产中的应用和未来发展趋势。结果表明:含氨基酸水溶肥料在粮食作物、蔬菜作物、水果作物、经济作物中均有广泛应用,对作物生长、果实品质提升和土壤改良等有积极作用,然而在不同作物上的应用需根据其生长发育规律和营养需求进行进一步探索。单一营养型的含氨基酸水溶肥料已不能满足市场需求,需开发功能与营养相结合的新型含氨基酸水溶肥料。

  • 陈兵先, 张琪, 戴彰言, 周旭, 刘军
    中国农业科学. 2024, 57(7): 1220-1236. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.002

    【目的】研究水杨酸(SA)引发对低温下水稻种子萌发活力的影响及生理响应,揭示SA引发对脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)代谢途径相关基因以及细胞壁松弛基因的诱导模式,为水稻种子低温萌发研究提供理论依据。【方法】以籼型三系杂交水稻泰丰优208种子为材料,通过种子引发处理,分析SA对种子低温萌发活力及生理的影响,并通过qRT-PCR技术分析ABA、GA和扩展蛋白基因响应SA引发的表达模式。【结果】低温(15 ℃)显著推迟水稻种子萌发进程。在低温下萌发1 d种子中,其内源SA浓度是常温(28 ℃)下的1.7倍;但对于5 d的幼苗而言,低温下的SA浓度仅为常温下浓度的0.6%。SA引发可有效提高种子在低温下的萌发活力,尤其以2 000 μmol·L-1 SA效果最为显著,该浓度显著提高了低温下种子的发芽指数、活力指数、芽长、根长、鲜重和干重,其中活力指数分别为未引发种子(CK1)和水引发种子(CK2)的3和2倍。在生理指标方面,SA引发提高了低温萌发过程中种子的可溶性糖、脯氨酸以及活性氧含量,增加了总淀粉酶、β-淀粉酶、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低了丙二醛(MDA)含量。与CK1相比,2 000 μmol·L-1 SA引发将种子ABA含量降低了79%,同时将IAA和GA1含量增加了32.2%和2.66倍。在基因表达方面,对于2 000 μmol·L-1 SA引发的种子,ABA合成基因OsNCED2OsNCED3的表达量分别比CK1降低了94.26%和90.24%;而ABA分解基因OsABA8’ox2OsABA8’ox3的表达量分别为CK1的5.9和3.9倍。与CK1相比,SA引发显著上调了GA合成基因OsCPS1OsKAOOsGA20ox1的表达量,并显著下调GA分解基因OsGA2ox2OsGA2ox6的表达量。在几个候选的细胞壁松弛因子扩展蛋白基因中,除了OsEXPB11外,其余几个同源基因均在一定程度上被引发而上调表达。与CK1相比,2 000 μmol·L-1 SA引发分别使OsEXPA2OsEXPB4OsEXPB6的表达量上调12.2、5.9和6.1倍。【结论】SA引发可显著缓解低温对于水稻种子萌发和幼苗生长的影响。可能是由于SA提高SOD、CAT等抗氧化酶活性,降低MDA的产生,增加可溶性糖和脯氨酸的含量,进而增强种子和幼苗对于低温的耐受能力。另一方面,SA引发通过降低种子内源ABA含量,增加GA1含量,增强总淀粉酶和β-淀粉酶活性,促进细胞壁松弛相关基因的表达,从而促进低温下的种子萌发和幼苗生长。

  • 张颖, 石婷瑞, 曹瑞, 潘文秋, 宋卫宁, 王利, 聂小军
    中国农业科学. 2024, 57(9): 1658-1673. https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2024.09.004

    【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因,以期丰富我国小麦抗旱遗传基础,为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心(ICARDA)引进的抗旱种质为材料,采用PEG-6000模拟干旱方法,通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状,鉴定、评价其抗旱性,结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析,发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点,结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据,筛选抗旱性相关基因,最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料,利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证,并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下,小麦的生长发育受到显著抑制,各性状表型均显著低于正常对照,不同小麦品系间也表现出显著差异,4个性状在2种处理下均呈现正态分布,变异系数为0.363—0.760,多样性指数为0.310—0.400;基于加权隶属函数值(D值)综合评价各个品种的抗旱性,发现品系IR214的D值最大,为0.851,其次为IR92、IR213、IR235和IR218等,它们可作为新的优异抗旱种质;在此基础上,通过全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点,表型变异解释率范围为1.07%—38.70%,其中,与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个;基于基因组注释信息,筛选到31个抗旱相关基因,结合根等不同组织的RNA-seq数据,筛选出4个抗旱候选基因,对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证,鉴定到2个关键抗旱候选基因;最后,分析候选基因的单倍型效应,发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点,2种基因型在抗旱性状上具有显著差异,是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点,筛选出TraesCS5B02G053500TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因,TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。

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