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  • Shahid Ullah Khan, Ahmad Ali, Sumbul Saeed, Yonghai Fan, Ali Shehazd, Hameed Gul, Shah Fahad, Kun Lu
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(11): 3623-3640. https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.02.013

    Rapeseed (Brassica napus L.) is the second most widely grown premium oilseed crop globally, mainly for its vegetable oil and protein meal.  One of the main goals of breeders is producing high-yield rapeseed cultivars with sustainable production to meet the requirements of the fast-growing population.  Besides the pod number, seeds per silique (SS), and thousand-seed weight (TSW), the ovule number (ON) is a decisive yield determining factor of individual plants and the final seed yield.  In recent years, tremendous efforts have been made to dissect the genetic and molecular basis of these complex traits, but relatively few genes or loci controlling these traits have been reported thus far.  This review highlights the updated information on the hormonal and molecular basis of ON and development in model plants (Arabidopsis thaliana).  It also presents what is known about the hormonal, molecular, and genetic mechanism of ovule development and number, and bridges our understanding between the model plant species (Athaliana) and cultivated species (Bnapus).  This report will open new pathways for primary and applied research in plant biology and benefit rapeseed breeding programs.  This synopsis will stimulate research interest to further understand ovule number determination, its role in yield improvement, and its possible utilization in breeding programs. 

  • CHONG Zhi-li, WEI Yun-xiao, LI Kai-li, Muhammad Aneeq Ur Rahman, LIANG Cheng-zhen, MENG Zhi-gang, WANG Yuan, GUO San-dui, HE Liang-rong, ZHANG Rui
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(10): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.05.037

    棉花叶片是光合作用和有机物质合成的主要场所。叶形对光合效率和冠层形成具有重要影响,进而影响棉花产量。研究表明LMI1是调控叶形的关键基因。本研究利用35S启动子构建LMI1基因过表达载体,转化至棉花并获得了LMI1过表达植株。对过表达T1T2代植株田间性状统计分析,发现过表达植株叶片显著增大、茎变粗和干重显著增加。叶脉和叶柄的徒手切片观察发现过表达植株细胞数量显著增加。此外,转录组分析发现赤霉素合成通路NAC基因家族相关的基因差异表达,推测LMI1参与了细胞壁形成和细胞增殖,进而促进了茎变粗GO富集分析在钙离子结合条目KEGG富集分析在脂肪酸降解、磷脂酰肌醇信号转导系统和cAMP信号途径通路。结果表明,LMI1过表达植株响应赤霉素信号,通过第二信使信号(cAMPCA2+),进而增强功能,促进植物营养生长。本研究为探究LMI1促进棉花营养生长,进而提高产量提供理论基础。

  • Deng Jin-sheng, Huang Wei-qi, Zhou Guo-xiong, Hu Ya-hui, Li Liu-jun, Wang Yan-feng
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(10): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.11.037

    据世界粮食及农业组织统计,香蕉是世界第二大水果作物,也是贸易量和消费量最大的水果之一,它们在热带和亚热带国家被广泛种植。香蕉叶斑病、香蕉灰纹病和香蕉拟盘多毛菌病等香蕉叶病有可能对香蕉生产造成严重影响。在香蕉叶病检测中,存在着香蕉叶图像噪声干扰和蕉叶疾病具有相似性等问题的干扰,利用机器视觉和神经网络识别香蕉叶病仍然具有挑战性。针对上述问题,本文提出了一种新的方法来识别香蕉叶病。首先,提出一种名为K-scale VisuShrinkd algorithm (KVA)的新型算法蕉叶片图像进行去噪,该算法在半软阈值和中程阈值的基础上引入新的分解尺度k,获得理想的阈值解,并用新建立的阈值函数进行替代,从而达到图像降噪的效果,得到噪声较小的蕉叶片图像。然后,本文在Resnet50网络架构的基础上提出了一种香蕉叶病识别的新型网络,称为 Ghost ResNeSt-Attention RReLU-Swish Net (GR-ARNet)。其中,引入Ghost模块处理蕉叶病信息的冗余特征图,有利于网络对输入特征图信息全面理解,提高网络提取蕉叶病害深度特征信息的效率和识别速度;采用ResNeSt模块调整各通道的权重,增强蕉叶病有用特征信息的通道,抑制注意学习中噪声信息的通道,增强网络对深度特征的识别能力,提高蕉叶病特征提取能力,从而获取到详细的蕉叶病斑特征图,降低相似病害识别的错误率;利用RReLUSwish的混合激活函数加快模型的训练速度,提高网络的泛化能力。本文提出的模型对13021张香蕉叶病图像的平均准确率为96.98%,精确率为89.31%,每秒内可以处理的香蕉叶图像为83张。实验结果表明,本文提出的模型具有较高的识别精度和识别速度,在农业病害防治中具有重要的应用价值。

  • LI Teng, ZHANG Xue-peng, LIU Qing, LIU Jin, CHEN Yuan-quan, SUI Peng
    Journal of Integrative Agriculture. 2022, 21(9): 2465-2476. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.07.013

    不利的生长条件会造成玉米产量的降低。当前,生育期内的高温胁迫是玉米生产过程中所面临的重要威胁之一。玉米在生育期内的所有生长阶段都可能遭受连续或者间断的高温胁迫。为了应对不同生育期阶段内高温胁迫对玉米生产的影响,需要进一步综述、对比不同生长阶段内高温胁迫造成的产量损失,以及潜在的机制。为此,本文将玉米生长周期划分为七个生长阶段,即发芽和幼苗期、拔节期、营养生长后期、开花期、滞后期和有效灌浆期,以及灌浆后期。本文介绍的主要内容是不同阶段高温胁迫引起的产量损失和潜在生理变化。同时,还比较和讨论了高温胁迫对不同生长阶段生理过程影响的共性和差异。最后,提出了一个理论框架来描述不同阶段内高温胁迫对产量及产量构成要素的主要影响,这也将为制定缓解高温胁迫造成的玉米产量损失的策略提供帮助。


  • Asad RIAZ, Ahmad M. ALQUDAH, Farah KANWAL, Klaus PILLEN, YE Ling-zhen, DAI Fei, ZHANG Guo-ping
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(1): 1-13. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.08.011
    分蘖是影响禾谷类作物产量潜力和环境适应性的一个重要性状,它既受内源(遗传)因子的控制,也受外源(环境)条件的影响。水稻与小麦分蘖的生理与分子调控已有大量研究,但相应的研究大麦上仍较少报导。作者在本综述中基于近年来生物信息学的研究成果将所有已知的大麦分蘖相关基因全部绘制在染色体物理图谱上,其中一些为首次在染色体上定位。本文还从遗传、生理和环境层面上讨论了分蘖的调控机理,构建了激素与糖代谢调控分蘖的遗传网络。同时,还阐述了环境因子与种植制度影响分蘖发生的原因。本综述可加深对大麦分蘖与相关发育特性生理与遗传调控机制的理解。
  • XU Shi-rui, JIANG Bo, HAN Hai-ming, JI Xia-jie, ZHANG Jin-peng, ZHOU Sheng-hui, YANG Xin-ming, LI Xiu-quan, LI Li-hui, LIU Wei-hua
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(1): 52-62. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.08.094
    小麦野生近缘植物冰草中蕴含许多对小麦遗传改良有利的基因。小麦-冰草2P异源易位系携带有小旗叶、小穗排列紧密、株型紧凑等特异性状。本文对携带有小麦-冰草不同2P易位片段的易位系及易位系回交群体进行农艺性状调查和遗传分析,结果表明,易位系2PT-3(2PL)易位片段具有促使旗叶长度变小的作用,易位系2PT-3(2PL)、2PT-5(2PL(0.6-1))易位片段具有促使旗叶宽度变小的作用。易位系2PT-13(2PS(0.18–0.36))易位片段具有增加旗叶的长度和面积的作用。易位系2PT-3(2PL)、2PT-8(2PL(0.86-1))易位片段具有促使小穗密度变大的作用。易位系2PT-7(2PL(0.0-0.09))、2PT-8(2PL(0.86-1))、2PT-10(2PS)、2PT-13(2PS(0.18-0.36))易位片段具有降低株高的作用。本研究可为小麦-冰草易位系的有效利用提供科学依据。