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  • ZHANG An-min, LI Zi-hong, ZHOU Qi-rui, ZHAO Jia-wen, ZHAO Yan, ZHAO Meng-ting, MA Shang-yu, FAN Yong-hui, HUANG Zheng-lai, ZHANG Wen-jing
    Journal of Integrative Agriculture. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.12.003
    录用日期: 2023-12-11

    春季低温(LT)已成为制约小麦生长发育的主要非生物胁迫之一。为研究小麦籽粒发育对孕穗期低温胁迫的响应机制,进行了多种分析,包括孕穗期低温处理后小麦籽粒形态观察、淀粉合成酶活性测定以及直链淀粉和支链淀粉含量测定。此外,利用串联质谱标签技术(TMT)进行了蛋白质组学分析。结果表明,低温胁迫后小麦籽粒的饱满度下降。此外,蔗糖合酶(SuS, EC 2.4.1.13)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase, EC 2.7.7.27)活性显著下降,导致直链淀粉和支链淀粉含量显著降低。通过蛋白质组学分析,共鉴定出509个差异表达蛋白(DEPs)。GO富集分析表明,分子功能中的营养储存库活性蛋白差异倍数最大,并且上调表达的贮藏蛋白(SSP)在籽粒对低温胁迫及后续伤害的响应中起着积极作用。KEGG富集分析表明,低温胁迫降低了蔗糖和淀粉代谢途径中蔗糖磷酸合成酶(SPS)、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶(glgC))β-呋喃果糖苷酶(FFase)DEPs的表达,从而影响了籽粒淀粉的合成。此外,在内质网途径的蛋白质加工中发现了许多热休克蛋白(HSPs),这些HSPs可以抵抗低温胁迫带来的一些损伤。这些研究结果为阐明春季低温胁迫小麦产量形成的潜在机理提供了新的理论基础。

  • Hubing Zhao, Guanfei Liu, Yingxia Dou, Huimin Yang, Tao Wang, Zhaohui Wang, Sukhdev Malhi, Adnan Anwar Khan
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(9): 3174-3185. https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.01.008
    干旱缺水和降水量分布不均制约着旱地小麦生产,地膜和秸秆覆盖是旱地小麦保水增产的有效措施。我们进行了8年定位试验,用无覆盖做对照,研究地膜和秸秆覆盖对旱地小麦产量、土壤储水量、地表温度和水分利用率的影响。结果表明:相比无覆盖对照,地膜覆盖和秸秆覆盖平均增产12.6和10.5%,地膜覆盖增产效果优于秸秆覆盖。相比无覆盖对照,秸秆覆盖在周年、生育期和夏闲期分别显著降低地表土层温度达到0.57、0.60和0.48°C;恰恰相反,地膜覆盖在周年、生育期和夏闲期分别增温达到0.44、0.51 和0.27°C。地表土层温度是决定土壤储水的关键因素,相比地膜覆盖,秸秆覆盖可以提高播前底墒17%。收获期地膜覆盖和秸秆覆盖储水量无差异,所以秸秆覆盖蒸散量比地膜覆盖提高4.5%,因而地膜覆盖水分利用率相比秸秆覆盖提高了6.6%。总的来看,地膜覆盖提高了旱地小麦的产量和水分利用率,秸秆覆盖增加了储水量。
  • ZHENG Lan-jie, ZHANG Qian-long, LIU Hui-ying, WANG Xiao-qing, ZHANG Xiang-ge, HU Zhi-wei, LI Shi, JI Li, JI Man-chun, GU Yong, YANG Jia-heng, SHI Yong, HUANG Yu-bi, ZHENG Xu
    Journal of Integrative Agriculture. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.10.030
    录用日期: 2023-10-23

    玉米(Zea mays L.)是雌雄同株异花植物,其雌穗和雄穗分别为雌花序和雄花序。成熟的玉米雌花序通常能产生数百粒籽粒,决定籽粒的大小及粒重,直接影响玉米的最终产量。本研究鉴定了一个玉米隐性花序发育缺陷突变体tasselseed2016ts2016,该突变体雌雄花序在发育过程中表现出多方面的缺陷且籽粒产量降低,包括雌雄花序上各类分生组织的确定性和小花中器官身份的缺失、雌穗下位小花退化障碍及籽粒变小。通过图位克隆及等位测试,确定该表型由microRNA基因MIR172e基因突变造成。此外,本研究鉴定到一个调控玉米雌穗下位小花退化的分子模块——miR172e/ETHYLENE RESPONSIVE ELEMENT BINDING197 (EREB197)。转录组分析表明,MIR172e突变抑制玉米雌穗发育中的多个生物过程,特别是花发育和激素相关途径。另外,我们发现MIR172e DNA序列突变影响其RNA的转录,导致突变位点转录延伸受阻。本研究揭示了MIR172e在玉米花序发育和籽粒产量中的作用和分子机制,加深了我们对玉米花发育调控的认识。

  • Yan Li, Xingkui An, Shuang Shan, Xiaoqian Pang, Xiaohe Liu, Yang Sun, Adel Khashaveh, Yong-jun Zhang
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(12): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.03.043
    绿盲蝽Apollygus lucorum(半翅目:盲蝽科)是一种杂食性害虫,危害多种寄主植物。由于它的快速繁殖,目前绿盲蝽的防治仍具有挑战性,因此了解其性信息素的传播是必需的。性信息素的识别由多种化学感觉相关蛋白介导,对求偶和交配行为至关重要。其中,感觉神经元膜蛋白(SNMP),一种CD36相关蛋白,被认为在检测性信息素方面发挥着至关重要的作用。在本研究中通过对绿盲蝽转录组和基因组数据分析以及系统发育进化进行研究,共鉴定出四个具有完整开放阅读框的假定SNMP基因(AlucSNMP1a, AlucSNMP1b, AlucSNMP2a, and AlucSNMP2b)。表达谱分析显示,AlucSNMP转录本在多种组织中普遍存在,只有AlucSNMP1a在雄性触角中偏向性表达,这表明其在雄性化学感受中可能发挥作用。利用非洲爪蟾卵母细胞表达系统结合双电极电压钳记录进行功能分析表明,与单独表达性信息受体(PRs)和共受体(Orco)相比,AlucSNMP1a与特异性信息素受体和共受体的共表达显著增强了对性信息素的电生理反应。此外,研究结果表明,AlucSNMP1a的存在不仅影响了对性信息素的反应,还影响了诱导信号的动力学反应(激活和失活)。相反,AlucSNMP1b与AlucPR/Orco复合物的共表达对两种性信息素化合物诱导的电流反应没有影响。对20个物种的SNMP1基因的选择压力的研究表明,这些基因具有很强的正向选择压力,这意味着在各种昆虫中具有潜在的功能保守性。这些发现强调了AlucSNMP1a在性信息素反应中的关键作用。
  • XU Ya-nan, WU Yue, HAN Yan, SONG Ji-qing, ZHANG Wen-ying, HAN Wei, LIU Bin-hui, BAI Wen-bo
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(1): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.04.019

    干热风是影响全球小麦主产区产量形成的主要气象灾害之一,在全球气候变背景下,中国黄淮海平原的冬小麦干热风灾害区域性频发重发,对小麦生产造成严重威胁。为了探明自主研发的新型化学制剂(NCR)对干热风胁迫下冬小麦生理特性和产量形成的影响,在黄淮海典型麦区开展了连续三年的大田试验(2018–2021),比较研究了不同制剂处理对干热风条件下冬小麦叶片生理、干物质积累与转运、籽粒灌浆和产量构成的影响。试验以自来水为空白对照,磷酸二氢钾为制剂对照,设置三个NCR叶面喷施处理,即单独拔节期喷施(FSJ)和开花期喷施(FSF),以及拔节期和开花期连续喷施NCR(CFS)。结果表明,单独喷施处理中,FSJ处理能促使花前干物质积累,显著提升最大灌浆速率和平均灌浆速率;FSF处理有助于小麦功能叶维持较高的叶绿素相对含量和较低的离体叶片失水速率,增加花后干物质积累及其对籽粒的贡献,延长灌浆持续期,使最大灌浆速率提前;CFS处理下的冬小麦抗干热风效果明显优于FSJ和FSF处理。与CK相比,外源NCR促使冬小麦产量显著提高12.45–18.20%(2020–2021)、8.89–13.82%(2019–2020)和8.10–9.00%(2020–2021);但常规干热风防控处理CKP仅在2020–2021年的小麦生长季促使产量提升6.69%。综上,不同干热风胁迫下,CFS处理可以有效调节小麦功能叶的持绿特性和水分状态,促进干物质积累和高效转运,改善籽粒灌浆过程,实现最优的抗干热风调控效果;FSF和FSJ处理的抗逆稳产作用次之,CKP处理的调节作用最小。因此,CFS处理可以作为干热风高发区小麦抗逆稳产的一种潜在化学防控措施。

  • Lin Chen, Chao Li, Jiahao Zhang, Zongrui Li, Qi Zeng, Qingguo Sun, Xiaowu Wang, Limin Zhao, Lugang Zhang, Baohua Li
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(7): 2255-2269. https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.03.067
    大白菜是重要的叶菜作物,需水量高,易受干旱胁迫。为了探索大白菜干旱响应的分子机制,我们对干旱胁迫下的大白菜耐旱品种和干旱敏感品种进行了转录组分析,揭示了核心的干旱响应基因和关键的信号通路。通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)构建了共表达网络,并鉴定了潜在的参与耐旱性的枢纽基因。此外,我们探索了大白菜叶片脱落酸的合成与信号通路及其干旱响应。我们还发现干旱处理显著提高了抗氧化酶活性和芥子油苷的含量。这些结果大大丰富了人们对大白菜响应干旱胁迫分子机制的了解。
  • ZHAO Chun-hua, ZHANG Na, FAN Xiao-li, JI Jun, SHI Xiao-li, CUI Fa, LING Hong-qing, LI Jun-ming
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2603-2616. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.02.013

    骨干亲本在改良小麦产量和品质利用方面发挥重要作用。研究骨干亲本中某些有益性状的遗传基础将为分子育种提供理论参考。科农9204是具有理想株型、产量潜力高、氮肥利用率高的候选骨干亲本。为了更好地了解其高产潜力的遗传基础,我们对KN9204和它的亲本及其衍生品系进行了高通量全基因组重测序(10×)。通过鉴定双亲本定位群体中优良的产量相关数量性状位点(QTL),构建了KN9204的高分辨率遗传组成图谱,显示了有利基因组片段的亲本来源。小偃693是小麦-偃麦草部分双二倍体,对KN9204的高产潜力贡献很大。本研究对来源于小偃6934个主要稳定QTL进行了精细定位,阐述了KN9204关键基因组片段在其衍生品系中的的传递,表明含有有益基因组合的单倍型块和育种者的定向选择都是保守的,选择育种在本研究中被证实。本研究为利用分子设计方法育种高产小麦品种提供了理论参考。

  • 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。


  • WANG Xiao-dong, CAI Ying, PANG Cheng-ke, ZHAO Xiao-zhen, SHI Rui, LIU Hong-fang, CHEN Feng, ZHANG Wei, FU San-xiong, HU Mao-long, HUA Wei, ZHENG Ming, ZHANG Jie-fu
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(10): 2981-2992. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.02.017

    株高是影响甘蓝型油菜产量、收获指数和抗倒伏性的关键株型特征,然而,油菜株高的遗传调控机制仍不清楚。本研究利用EMS诱变获得了一个半矮杆突变体df34遗传分析结果表明,df34半矮杆性状由一半显性基因控制。利用BSA-Seq方法将目的基因定位到C3染色体上命名为BnaSD.C3。随后,利用图位克隆的方法,将BnaSD.C3精细定位到“Darmor-bzh基因组的297.35 kb区间内。然而,在“Darmor-bzh基因组上的这一区间内,没有潜在的调控株高性状候选基因结合基因组重测序、转录组测序、植物激素分析、结构变异分析和基因功能注释等信息,在“ZS11”参考基因组上,发现BnaC03G0466900ZSBnaC03G0478900ZSBnaSD.C3的重要候选基因。研究为甘蓝型油菜矮化及株型育种提供了新的基因资源,为解析甘蓝型油菜株高的遗传调控机制提供了新的见解。

  • 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。

  • Mansoor SHEIKH, Farooq IQRA, Hamadani AMBREEN, Kumar A PRAVIN, Manzoor IKRA, Yong Suk CHUNG
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(06): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.10.019

    Crop improvement is crucial for addressing the global challenges of food security and sustainable agriculture.  Recent advancements in high-throughput phenotyping technologies and artificial intelligence (AI) have revolutionized the field, enabling rapid and accurate assessment of crop traits on a large scale.  The integration of AI and machine learning algorithms with high-throughput phenotyping data has unlocked new opportunities for crop improvement.  AI algorithms can analyze and interpret large datasets, extracting meaningful patterns and correlations between phenotypic traits and genetic factors.  These technologies have the potential to revolutionize plant breeding programs by providing breeders with efficient and accurate tools for trait selection, reducing the time and cost required for variety development.  However, further research and collaborations are needed to overcome the challenges and fully unlock the power of high-throughput phenotyping and AI in crop improvement.  By leveraging AI algorithms, researchers can efficiently analyze phenotypic data, uncover complex patterns, and establish predictive models that enable precise trait selection and crop breeding.  The aim of this review is to explore the transformative potential of integrating high-throughput phenotyping and AI in crop improvement.  The review will encompass an in-depth analysis of recent advancements and applications, highlighting the numerous benefits and challenges associated with high-throughput phenotyping and intelligence.

  • YAN Sheng-nan, YU Zhao-yu, GAO Wei, WANG Xu-yang, CAO Jia-jia, LU Jie, MA Chuan-xi, CHANG Cheng, ZHANG Hai-ping
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2617-2631. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.04.017

    收获前穗发芽对小麦的品质和产量产生不利影响。籽粒颜色与小麦穗发芽抗性密切相关。然而,两者的遗传关系尚不清楚。本研究采用90K芯片对168个籽粒颜色和穗发芽抗性差异显著的小麦品种进行基因分型。基于混合线性模型的全基因组关联分析显示,67SNP标记(分布于29个位点与籽粒颜色显著关联,其中包括17个潜在的新位点,解释1.1-17.0%的表型变异。另外,100SNP标记(分布于54个位点)与穗发芽抗性显著关联,其中包括31个潜在的新位点,解释1.1-14.7%的表型变异。随后对籽粒颜色和穗发芽抗性的共定位位点Qgc.ahau-2B.3/Qphs.ahau-2B.42B和穗发芽抗性位点Qphs.ahau-5B.4(5B)分别开发CAPS标记2B-4485B-301利用171份中国微核心种质进一步验证了上述2CAPS标记与籽粒颜色和穗发芽抗性相关性。此外,基于小麦公共表达数据库、转录组测序数据以及基因等位变异分析结果,将编码谷氧还蛋白glutaredoxinTraesCS5B02G545100基因确定为Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因。进一步基于TraesCS5B02G545100基因CDS区域的SNP (T/C)变异,本文开发了一个CAPS标记CAPS-356利用411/红芒春21重组自交系(RILs)的高密度遗传连锁图谱检测到CAPS-356标记与一个新的穗发芽抗性QTL共定位,进一步支持了TraesCS5B02G545100Qphs.ahau-5B.4位点的潜在候选基因的假设。本文结果为Qphs.ahau-5B.4的图位克隆和白皮抗穗发芽品种的培育提供了有价值的参考信息。

  • Md. Zasim Uddin, Md. Nadim Mahamood, Ausrukona Ray, Md. Ileas Pramanik, Fady Alnajjar, Md Atiqur Rahman Ahad
    Journal of Integrative Agriculture. https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.03.075
    录用日期: 2024-04-24
    Rice is one of the most important crops worldwide. Diseases of the rice plant can drastically reduce crop yield and even lead to complete loss of production. Early diagnosis can reduce the severity and help efforts to establish effective treatment and reduce the usage of pesticides. Traditional machine learning approaches have already been employed for automatic diagnosis. However, they heavily rely on manual preprocessing of images and handcrafted features, which is challenging, time-consuming, and may require domain expertise. Recently, a single end-to-end deep learning (DL)-based approach was employed to diagnose rice diseases. However, it is not highly robust, nor is it generalizable to every dataset. Hence, we propose a novel end-to-end training of convolutional neural network (CNN) and attention (E2ETCA) ensemble framework that fuses the features of two CNN-based state-of-the-art (SOTA) models along with those of an attention-based vision transformer model. These fused features are utilized for diagnosis by the addition of an extra fully connected layer with softmax. The whole procedure is performed end-to-end, which is very important for real-world applications. Additionally, we feed the extracted features into a traditional machine learning approach support vector machine for classification and further analysis. To verify the effectiveness of our proposed E2ETCA framework, we demonstrate it on three publicly available datasets: the Mendeley Rice Leaf Disease Image Samples dataset, the Kaggle Rice Diseases Image dataset, the Bangladesh Rice Research Institute dataset, and a combination of these three datasets. On the basis of various evaluation metrics (accuracy, precision, recall, and F1-score), our proposed  E2ETCA framework exhibits superior performance to existing SOTA approaches for rice disease diagnosis, which can also be generalizable in similar other domains.
  • CHANG Ya-nan, LIU Jun-xian, LIU Chang, LIU Hui-yun, TANG Hua-li, QIU Yu-liang, LIN Zhi-shan, WANG Ke, YAN Yue-ming, YE Xing-guo
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(06): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.06.021

    小麦近缘物种作为珍贵的遗传资源,对于农业生产、小麦功能基因组研究和品质改良具有重要的作用。在本研究中,我们利用来自小麦的再生相关基因TaWOX5,通过农杆菌转化一粒小麦,六倍体小黑麦和黑麦幼胚,以较高效率获得了转基因植株;进一步对转基因植株中的GUS基因和bar基因进行了PCR检测,对GUS蛋白和bar蛋白分别进行了组织化学染色以及bar试纸条检测,计算了转化效率。结果表明,一粒小麦基因型PI428182的转化效率为94.4%4六倍体小黑麦基因型Lin456、ZS3297、ZS1257和ZS3224的转化效率分别为52.1%、41.2%、19.4%和16.0%,黑麦基因型兰州黑麦的转化效率为7.8%。对转基因植株进行的荧光原位杂交(FISH)检测和基因组原位杂交(GISH)检测结果证实,在一粒小麦和六倍体小黑麦转基因植株中GUS基因倾向于整合到染色体末端,也有整合到近染色体着丝粒区域的情况;在六倍体小黑麦转基因植株中,外源DNA片段随机整合到了AABB基因组和RR基因组;转入的外源基因在转基因植株T1代中基本符合孟德尔遗传规律。本研究结果将为利用基因工程对一粒小麦、六倍体小黑麦和黑麦的遗传改良奠定基础,促进粮食和饲料生产,同时加快了包括小麦在内的麦类植物的功能基因组学研究。

  • LI Chong, REN Yang-guang, ZHAO Yu-dian, ZHANG Zi-hao, ZHAI Bin, LI Jing, LI Qi, LI Guo-xi, LI Zhuan-jian, LIU Xiao-jun, KANG Xiang-tao, JIANG Rui-rui, TIAN Ya-dong, LI Dong-hua
    Journal of Integrative Agriculture. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.06.038
    录用日期: 2023-06-30

    本研究旨在探讨TFPI2在鸡卵巢中的表达分布以及在培养卵巢颗粒细胞中的调控机制。首先,对海兰褐蛋鸡30周龄和15周龄卵巢组织进行转录组测序,获得差异表达基因TFPI2,通过RACE技术获得了TFPI2cDNA全长,并对其蛋白序列进行生物信息学分析,成功制备TFPI2多克隆抗体后,利用荧光定量PCRqRT-PCR和蛋白质印迹(Western Blot)检测TFPI2 mRNA和蛋白在不同发育状态卵泡中的表达;然后,通过体外培养卵巢颗粒细胞,进行垂体激素(FSH/LH)处理,探究了FSH/LH处理鸡卵巢颗粒细胞对TFPI2表达调控影响;最后,成功构建了含有目的基因TFPI2的过表达载体TFPI2-pcDNA3.1-EGFPsiRNA探究了TFPI2对鸡卵巢颗粒细胞的调控机制。结果表明:从成年鸡卵巢中获得了TFPI2cDNA全长,包括5'非翻译区(5´UTR)长55 bp3'非翻译区(3´UTR)长975 bp、蛋白质编码区(CDS)长720 bp、可编码240个氨基酸残基;通过构建进化树发现TFPI2蛋白与已知的鸟类同源物具有高度保守的氨基酸序列。qRT-PCR Western Blot表明TFPI2在成年鸡卵泡组织中广泛表达。免疫组织化学表明,TFPI2蛋白存在于不同发育状态的鸡卵巢卵泡中,如原始卵泡、卵巢基质、等级前卵泡(6-8mm)和排卵前卵泡(F1)的颗粒层和膜层。在体外实验,促卵泡激素或促黄体生成素(FSH/LH促进鸡颗粒细胞中TFPI2的表达。其中,FSH/LH诱导的TFPI2 mRNA表达是由信号通路如PKAPKCPI3KmTOR介导。功能上,TFPI2促进了培养的颗粒细胞的增殖和活力,并降低了孕酮(P4)和雌激素(E2)的分泌,类固醇激素合成相关基因(STARCyp17a1Cyp19a13B-HSD)以及细胞外基质(ECM)溶解相关基因MMPsMMP27911)的mRNA丰度。机制上,TFPI2可以通过Wnt信号通路抑制MMP7的表达。以上结果表明,TFPI2在不同卵泡均有表达,主要的作用靶点在GCs,可通过调控鸡卵泡GCs的增殖分化,以及类固醇激素的合成和降低ECM的溶解进而影响卵泡发育,此外,FSH和LH激素可以诱导不同的通路来调控TFPI2的表达,这些研究结果为明确TFPI2基因在鸡卵泡发育过程以及排卵的分子调控机制提供了理论和试验依据。

  • CAO Peng-hui, WANG Di, GAO Su, LIU Xi, QIAO Zhong-ying, XIE Yu-lin, DONG Ming-hui, DU Tan-xiao, ZHANG Xian, ZHANG Rui, JI Jian-hui
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(3): 669-678. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.08.005

    植物叶绿素生物合成和叶绿体发育是两个受外源和内源因子调控的极其复杂过程。在研究中,我们鉴定了一个正水稻叶绿素生物合成和叶绿体发育还原异构酶基因OsDXROsDXR基因敲除突变体表现为白化致死表型,不能完成整个生命周期。OsDXR在水稻叶片中高表达,亚细胞定位表明OsDXR是一种叶绿体蛋白。与野生型相比,在OsDXR敲除突变体中许多参与叶绿素生物合成和叶绿体发育的基因表达存在差异。我们发现在OsDXR敲除突变体叶绿体基因ndhA-1019rpl2-1RNA编辑效率显著降低。此外,酵母双杂交和双分子荧光互补实验证实OsDXRRNA编辑因子OsMORF1相互作用。我们证质体2-C-甲基-去甲三醇-4-磷酸途径的破坏导致叶绿体发育和叶绿体基因的RNA编辑存在缺陷。

  • LU Yan-li, SONG Gui-pei, WANG Yu-hong, WANG Luo-bin, XU Meng-ze, ZHOU Li-ping, WANG Lei
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2660-2672. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.03.002

    不同氮(N)水平下玉米的生理和代谢差异是田间合理氮素营养管理的基础,对提高氮肥利用率和减少环境污染具有重要作用。本文在明确长期不同氮肥处理下玉米氮效率和产量响应的前提下,利用非靶代谢组学方法分析了相应的差异代谢物及其代谢途径的差异。结果表明,氮胁迫(包括缺乏和过量),通过调节碳代谢产物(包括糖醇和TCA循环中间体)和氮代谢产物(包含各种氨基酸及其衍生物)影响碳氮代谢的平衡。缺氮胁迫时,L-丙氨酸、L-苯丙氨酸、L-组氨酸和L-谷氨酰胺显著下调,而过量氮时,L-缬氨酸、脯氨酸和L-组氨酸显著上调。除了上述碳氮代谢中的糖醇和氨基酸外,在该实验条件下,一些次生代谢物如黄酮类化合物(包括山奈酚、木犀草素、芸香素和香叶木素)和激素类(包括吲哚乙酸、反式玉米素和茉莉酸)可以初步被筛选作为氮胁迫诊断的指标。本研究还表明,N2处理120 kg·ha-1 N)和N3处理180 kg·ha-1 N)的叶片代谢水平相似,这与12年试验中两处理之间生理指标和产量的变化趋势一致。本研究在代谢水平上验证了氮肥减施即施用量从180 kg·ha-1(当地推荐)减少到120 kg·ha-1的可行性,为不降低产量条件下减少氮肥施用,进而提高氮肥利用率和保护生态环境提供了理论基础。

  • 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。
  • JIAN Jin-zhuo, HUANG Wen-kun, KONG Ling-an, JIAN Heng, Sulaiman ABDULSALAM, PENG De-liang, PENG Huan
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(8): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.09.016

    【目的】菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是全球小麦生产上的一种重要病原物,早期快速确的检测对于小麦孢囊线虫病的防控至关重要。本研究基于TaqMan探针法的实时荧光定量PCRreal-time fluorescent quantitative PCR with TaqMan probes, TaqMan-qPCR)技术建立了一种直接从田间土壤中快速检测和定量分析H. filipjevi的方法。【方法】根据H. filipjeviRAPD-SCAR 序列(KC529338)设计TaqMan-qPCR特异性的引物和探针,利用已鉴定的27个线虫群体DNA进行引物特异性检测利用单条 J2 DNA稀释液(4-0,4-1,4-2,4-3,4-4,4-5,4-6  4-7)和单个雌虫DNA稀释液(10-0,10-1,10-2,10-3,10-4,10-5,10-610-7),以及基因组 DNA 的稀释100 μg.μL-1,10 μg.μL-1,1 μg.μL-1,0.1 μg.μL-1,0.01 μg.μL-1,0.001 μg.μL-1,100 pg.μL-1  10 pg.μL-1引物的灵敏度进行检测。通过人工将不同数量(0.1, 1, 10, 100和1000条)H. filipjevi添加到灭菌土中,建立了线虫数量的对数与CT值的标准曲线和回归方程32份田间土壤样品H. filipjevi数量进行了评估,并对实时荧光定量PCR检测方法与传统定量方法进行了相关性分析。【结果】本研究建立的菲利普孢囊线虫TaqMan-qPCR检测技术具有极高的特异性和灵敏度,能够从13 27 个线虫种群中特异的检测出菲利普孢囊线虫,检测阈值低至4-3单条J2 DNA10-3单条雌虫DNA0.01μg. μL-1基因组DNA田间土壤样品检测发现,实时荧光定量PCR定量检测方法传统定量检测法呈现出较好的线性关系(R⊃2;= 0.8259)。【结论】本研究建立的TaqMan-qPCR检测H. filipjevi技术特异性强、灵敏度高,能广泛适用于田间土壤开展H. filipjevi快速检测和定量分析。

  • ZHAO Hao-xiang, XIAN Xiao-qing, GUO Jian-yang, YANG Nian-wan, ZHANG Yan-ping, CHEN Bao-xiong, HUANG Hong-kun, LIU Wan-xue
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2783-2795. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.12.004

    外来入侵蚂蚁是世界范围内最具侵略性、竞争性和广泛的外来入侵物种之一。小火蚁Wasmannia auropunctata是太平洋地区最具威胁性的外来入侵蚂蚁,被列入"世界100种恶性外来入侵物种",已经在全世界许多国家和岛屿上建立了种群。最近在我国东南地区发现了小火蚁的野生种群,对我国的农业、经济、环境、和公共健康构成了巨大的潜在威胁。识别小火蚁在我国的潜在地理分布可以明确可能面临入侵风险的地区。因此,我们根据小火蚁的全球分布记录和生物气候变量,利用集合模型预测了气候变化下其在我国的地理分布格局。我们的研究结果表明,在八个物种分布模型中,ANNFDAGBMRFCTAGLMSREMaxEnt更准确。ANNFDAGBMRF的平均TSS值分别为0.8200.8100.8430.857,平均AUC值分别为0.9460.9540.9680.979。集合模型的平均TSSAUC值分别为0.8820.972,表明集合模型的预测结果比用单一模型的预测结果更可靠。在现代和未来气候条件下,小火蚁在我国的潜在地理分布主要位于南部地区。在气候变化情景下,小火蚁的地理分布有着向高纬度地区转移的趋势。小火蚁在我国的地理分布格局主要受温度变量影响,温度年较差(bio7)和最热季度平均温度(bio10)是影响小火蚁地理分布的重要环境变量。小火蚁在我国南部地区有着广泛的潜在入侵风险区域,因制定小火蚁在我国南方地区的的早期预警、监测、预防和控制策略。

  • WANG Xing-long, ZHU Yu-peng, YAN Ye, HOU Jia-min, WANG Hai-jiang, LUO Ning, WEI Dan, MENG Qing-feng, WANG Pu
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(8): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.02.012

    通过灌溉提高土壤含水量(SWC)是一种潜在、有效的缓解高温胁迫的调控措施。在提高土壤含水量缓解高温影响的过程中,田间条件下基于叶绿素荧光的光合特性响应受到了有限的关注。本研究在华北平原开展了2年田间试验(2019-2020年),以郑单958ZD958)和先玉335XY335)为材料,在灌浆期设置三个试验处理(正常生长条件(CK)、大田升温(H)和大田升温+水分调控(HW))研究田间高温对玉米冠层光合的影响及水分调控效应。与H处理相比,HW处理下冠层温度降低1-3℃,净光合速率(Pn)提高20%此外,HW处理显著提高了两个品种的实际光合速率(Phi2)、线性电子流(LEF)、可变荧光(Fv)和最大光能转换效率(Fv/Fm)。同时,发现两个品种对叶绿素荧光的响应存在差异。HW处理显著提高了ZD958的类囊体质子电导率(gH+)和最大荧光(Fm),提高了XY335的叶绿体ATP合酶质子电导率(vH+)和最小荧光(F0)。结构方程分析进一步表明,土壤水分含量与PnLEFFv/Fm呈显著正相关。提高土壤水分含量可通过延缓叶片衰老,延长光合作用有效时间,改善Phi2LEFFvFv/Fm,提高叶片光合能力。综合本研究结果表明,提高SWC以增强灌浆期叶片光合作用,玉米生产中适应气候变暖的一重要技术措施

  • TAO Ling-ling, TING Yu-jie, CHEN Hong-rong, WEN Hui-lin, XIE Hui, LUO Ling-yao, HUANG Ke-lin, ZHU Jun-yan, LIU Sheng-rui, WEI Chao-ling
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2719-2728. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.07.020

    茶树是中国主要经济作物之一,安徽省茶树栽培历史悠久具有丰富的种质资源和遗传多样性茶树的高度杂合性导致其种质资源收集、管理及保护等方面工作进展缓慢,并且长期保存管理成本高,因此提高安徽省茶树种质资源的管理质量和效率,构建核心种质迫在眉睫本研究从安徽省6个主要产茶区收集了573份有代表性的茶树基于60SSR分子标记进行系统发育关系、群体结构和主坐标分析。聚类结果显示安徽省573茶树被分5个类群,这些类群分布地区收集样品的地理位置相关,聚类结果PCoA分群结果也基本一致。最后,我们构建了一个由115茶树品种组成的核心种质,占原始种质的20%。核心种质观察到的等位基因数(Na)具有90.9%的保留率,并且核心种质和原始种质的香农信息指数(I)及其他遗传多样性参数之间没有显著性差异所有代表性茶区均保留了部分代表性品种,其中黄山地区保留了39份茶树,占核心种质的33.9%金寨县保留了10份茶树,占核心种质的8.9%PCoA结果表明构建的核心种质均匀的分布在收集的安徽省茶树种质中,说明构建的核心种质能够代表安徽省茶树种质的遗传多样性。本研究对安徽省茶树种质资源的高效保存和利用具有一定的参考价值。

  • REN Cong, ZHANG Jie, YUAN Jin-xi, WU Yun-qi-qi-ge, YAN Shan-chun, LIU Wei, WANG Gui-rong
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2772-2782. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.04.025

    橘小实蝇(Bactrocera dorsalis (Hendel))是柑橘类水果的毁灭性虫害。雌虫在成功交配后将卵产入成熟果实,导致其发霉腐烂失去经济价值,从而严重危害柑橘产业。自然条件下的橘小实蝇交配时间发生于黄昏时段,此时下降的光照强度是诱发其交配的关键条件。本研究首先通过设置0-30000lux共10种光照强度,从而确定何种光强能够明显调控橘小实蝇的交配行为。进一步选择了三种明显调控其行为的光照强度,测试了这些光照强度对雄虫求偶(振翅)及雌虫对性信息素2,3,5-三甲基吡嗪(2,3,5-trimethylpyrazine TMP)趋向性的影响。最后,在实验室中将强光和黑暗条件人工组合,测试其是否可以阻止橘小实蝇的交配,以期待为未来橘小实蝇的行为调控提供理论基础。结果表明,橘小实蝇成虫能在较低光照(<1000lux)正常交配,光强越强其交配数量越低,在光强达到20000lux以上时几乎无交配。较强光强明显减弱并推迟了雄虫的振翅行为与雌虫对TMP的趋向行为,不同的是雄虫在10000lux下仍有一定程度的振翅,而雌虫在此光强下对TMP几乎无趋向行为。成虫在无光情况下无交配行为,在此过程中雄虫无振翅行为而雌虫则对TMP失去趋向行为。进一步模拟不利光照条件,在强光10000lux一小时后持续无光,橘小实蝇成虫不进行交配。因此,光照条件是对橘小实蝇求偶交配的重要条件,未来可通过人工改变光强或其他手段干扰橘小实蝇成虫感弱光的分子靶标调控其求偶交配行为,从而开发新型绿色的橘小实蝇防控技术。

  • Ying YAN, Roswitha A. AUMANN, Irina HÄCKER, Marc F. SCHETELIG
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(3): 651-668. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.11.003

    Genetic control strategies such as the sterile insect technique have successfully fought insect pests worldwide.  The CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) technology, together with high-quality genomic resources obtained in more and more species, greatly facilitates the development of novel genetic control insect strains that can be used in area-wide and species-specific pest control programs.  Here, we review the research progress towards state-of-art CRISPR-based genetic control strategies, including gene drive, sex ratio distortion, CRISPR-engineered genetic sexing strains, and precision-guided sterile insect technique.  These strategies’ working mechanisms, potential resistance development mechanisms, and regulations are illustrated and discussed.  In addition, recent developments such as stacked and conditional systems are introduced.  We envision that the advances in genetic technology will continue to be one of the driving forces for developing the next generation of pest control strategies.  

  • CHI Qing, DU Lin-ying, MA Wen, NIU Ruo-yu, WU Bao-wei, GUO Li-jian, MA Meng, LIU Xiang-li, ZHAO Hui-xian#
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(4): 981-998. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.08.016

    前人研究已经揭示出水稻和拟南芥中miR164家族和mir164靶向的转录因子基因在发育过程和胁迫应答中扮演着多种角色。我们在小麦中发现的9tae-miR164遗传位点(tae-mir164a to i)能生成两个miR164成熟序列,它们通过切割各自靶标mRNA的方式使新鉴定的靶基因TaNACs (TaNAC1, TaNAC7, TaNAC11, and TaNAC14)下调表达。小麦tae-miR164或其调控靶基因TaNAC14过表达表明,miR164-TaNAC14模块对小麦幼苗的根系生长发育和非生物胁迫(干旱和盐碱)耐性有显著影响,TaNAC14促进小麦幼苗根系生长发育,增强耐旱性;而miR164通过下调TaNAC14的表达抑制小麦幼苗根系发育,降低耐旱性和耐盐性。我们研究发现的miR164-TaNAC14模块以及其它tae-miR164调控靶基因,为抗旱小麦育种提供了新的遗传资源。

  • TANG Chan-juan, LUO Ming-zhao, ZHANG Shuo, JIA Guan-qing, TANG Sha, JIA Yan-chao, ZHI Hui, DIAO Xian-min
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(6): 1618-1630. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.10.014

    叶绿素(Chl)含量,尤其是Chl b含量和气孔导度(Gs)是影响净光合速率(Pn)的关键因素。谷子(Setaria italica)是二倍体C4禾本科植物,基因组简单,转化效率高,已被广泛应用于光合作用和耐旱研究中。本研究对48EMS诱变的谷子材料进行了Chl含量、Gs以及Pn的表征。发现分别有2434以及35个突变体材料在Chl含量、Gs以及Pn上发生了显著的变异。相关分析表明,Gs的增加与Pn的增加存在显著正相关关系,Chl b含量的降低与Pn的降低存在弱相关关系。值得注意的是,我们鉴定到两个突变体,Chl b含量显著低于对照豫谷1号,但Pn显著高于豫谷1号。同时,有7个突变体,Gs显著降低于对照,但Pn不显著降低。由此,本研究鉴定了丰富的遗传变异株系,对这些株系对进一步研究将有助于解析Chl含量、GsPn之间的关系,以及C4物种高效光合和节水的机理

  • YUE Kai, LI Ling-ling, XIE Jun-hong, Zechariah EFFAH, Sumera ANWAR, WANG Lin-lin, MENG Hao-feng, LI Lin-zhi
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2673-2686. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.02.016

    氮肥对玉米籽粒发育的影响未得到充分研究。microRNAsmRNAs联合分析有助于加深我们对氮素调控玉米籽粒发育的理解。在本研究中,我们分析了不同施氮量0 kg ha-1100 kg ha-1200 kg ha-1300 kg ha-1)下玉米籽粒的形态、生理和转录组变化。结果表明,增加施氮显著增加了玉米籽粒的鲜重和干重,但施氮量超过200 kg ha-1时,籽粒的鲜重和干重没有显著增加。总来说,生长素、细胞分裂素和赤霉素的含量随着施氮量的增加而增加,而乙烯的含量降低。我们在激素合成和传导过程中获得了31个差异表达基因(DEGs),其中9DEGs14个差异表达microRNAsDEMIs)调节,共形成26个表达对本研究中候选的DEGsDEMIs为不同施氮量下的玉米籽粒发育提供了有价值的见解。

  • ZHAO Ruo-nan, CHEN Si-yuan, TONG Cui-hong, HAO Jie, LI Pei-si, XIE Long-fei, XIAO Dan-yu, ZENG Zhen-ling, XIONG Wen-guang
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(6): 1857-1869. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.11.006

    抗生素耐药性已成为威胁人类健康的全球性问题。抗生素被广泛应用于肉鸡养殖从而影响它们的肠道微生物组和耐药组。为了更好地了解对农场动物持续性给药是如何改变微生物生态的变化,我们采用宏基因组的方法,研究脉冲式抗生素给药对肉鸡粪便微生物群、耐药基因(ARGs)及其宿主的影响。肉鸡分别接受三次连续五天的阿莫西林、金霉素、氟苯尼考单独给药和三种药的联合给药。结果显示,给药氟苯尼考能显著增加耐药基因floRmcr-1的丰度,而给药阿莫西林则显著增加编码AcrAB-tolC外排泵的相关基因,如marAsoxSsdiArobevgS and phoP。这三种抗生素给药都显著增加微生物群中变形菌门的丰度。我们推测,耐药基因宿主埃希菌属丰度的上升,主要是由于在脉冲式抗生素给药下,其携带了β-内酰胺类、氯霉素和四环素耐药基因。这些结果表明,脉冲式阿莫西林、金霉素、氟苯尼考或三种药物的联合给药都能显著提高微生物群中变形菌门的丰度,而且会增加特定耐药基因的丰度。耐药基因大类主要由多重耐药基因组成,并且在抗生素处理的组别中,多重耐药基因的丰度与耐药基因总丰度具有很强的相关性。本研究对经脉冲式抗生素给药的鸡的粪便微生物群和耐药组的改变提供了全面的见解。

  • Gulzhan N. YESSEMBEKOVA, XIAO Shuang, Assem ABENOV, Talgat KARIBAEV, Alexandr SHEVTSOV, Amirgazin ASYLULAN, Yersyn Y. MUKHANBETKALIYEV, SHUAI Lei, BU Zhi-gao, Sarsenbay K. ABDRAKHMANOV
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(4): 1266-1275. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.11.011

    Rabies is a serious public health issue in Kazakhstan, with high economic impact and social burden.  As part of a routine surveillance, 31 rabies-positive brain specimens taken from livestock (cattle) and carnivores (dogs, foxes, and cats) during 2013–2021 were subject to viral sequencing.  Phylogenetic and Bayesian analysis were performed using obtained rabies virus (RABV) sequences.  All 31 strains of RABV candidate belonged to the Cosmopolitan clade, of which 30 strains belonged to steppe-type subclade, and 1 dog strain belonged to Other subclade.  The 31 strains did not diverge from RABV strains in Kazakhstan and neighboring countries, including Russia, Mongolia, and China, suggesting that animal rabies has close relationship and transmission between borders.  Fox-originated strains and cattle strains shared similar sequence signature, and some animal rabies cases had space–time intersection, showing that infected foxes were a major transmission source of cattle rabies in different Kazakhstan regions.  Besides, free-roaming dogs played a pivotal role in rabies epizootics of cattle in Kazakhstan.  The recent spread of animal rabies presents an increasing threat to public health, and provides updated information for improving current control and prevention strategies at the source for Kazakhstan and neighboring countries.

  • Roberta SPANÒ, Mariarosaria MASTROCHIRICO, Francesco LONGOBARDI, Salvatore CERVELLIERI, Vincenzo LIPPOLIS, Tiziana MASCIA
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(8): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.02.032

    A headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME/GC-MS) method was used to study the volatile organic compounds (VOCs) associated with the differential immune response of tomato plants infected with the recombinant strain of potato virus Y (PVYC-to), necrogenic to tomato. Analysis was carried out in UC82 (UC), a virus susceptible tomato variety, comparing the same UC plants grafted or not onto a virus tolerant tomato ecotype, Manduria (Ma); the three types of samples used for the GC-MS analysis were mock-inoculated UC/Ma plants, UC/Ma+PVYC-to and UC+PVYC-to plants; the VOCs obtained were 111. Results from symptomatic PVYC-to-infected UC plants showed a VOCs composition enriched in alcohols, fatty acid derivates, benzenoids, and salicylic acid derivatives, while in mock-(UC/Ma)-inoculated plants VOCs were mainly characterized by methyl ester compounds. The VOC profile was in line with RNAseq data analyses, denoting that PVYC-to viral RNA accumulation and disease symptoms induce the specific transcriptional activation of genes involved in VOCs biosynthesis. Furthermore, principal component analysis highlighted that VOCs of PVYC-to-infected and mock-inoculated grafted plants were much closer each other than that of symptomatic PVYC-to-infected non-grafted UC plants. These results suggest that VOCs profiles of tomato plants are related to the viral RNA accumulation, disease intensity and graft-derived tolerance to PVYC-to infection.

  • CHANG Yao-jun, CHEN Guo-song, YANG Guang-yan, SUN Cong-rui, WEI Wei-lin, Schuyler S. KORBAN, WU Jun
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2687-2704. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.07.007

    红皮梨因鲜艳的果皮色泽受消费者喜爱,对其果皮花青苷生物合成分子调控机制已有较多的研究;而红肉梨仅存在于少数西洋梨中,目前对红肉梨中花青苷合成的分子调控机制知之甚少。本研究基于红肉与白肉西洋梨的转录组比较分析,鉴定到一个在果肉中表达趋势与花青苷含量变化显著相关的乙烯响应因子PcERF5。进一步通过瞬时转化梨果皮和稳定转化苹果愈伤组织,验证了候选基因PcERF5调控花青苷生物合成的功能。研究表明,PcERF5可通过不同途径调控花青苷的生物合成。一方面,PcERF5激活了花青苷生物合成途径中结构基因(PcDFRPcANSPcUFGT)以及PcMYB10PcMYB114关键转录因子的表达。另一方面,PcERF5PcMYB10互作形成ERF5-MYB10蛋白复合体,增强了PcERF5对其靶基因的转录激活。因此,本研究揭示了PcERF5作为转录激活子促进西洋梨果肉中花青苷合成的功能,研究结果不仅为花青苷生物合成的调控机制提供了新的见解,也为红肉梨的分子育种提供了理论指导

  • WANG Dong, CHEN Chun-lai, FINDLAY Christopher
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(12): 3568-3581. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.10.038

    本文从定义、测度和指标三个维度回顾了农村转型的研究,并总结了农村转型的研究成果。农村转型的范围包括四个要素——生产力、乡村性、包容性和可持续性。当前农村转型维度及其相关指标的概念对于政策决策来说是不够的,因为它们缺乏客观性、可行性、责任性、全面性和可比性。未来研究制定评估发展中国家农村转型的新措施是有价值的。此外,该主题在某些方向上还有潜力进行深入研究:如城镇化战略,制度改革、政策和投资,性别平等及包容性,市场创造,和国际贸易。

  • WANG Jin-bin, XIE Jun-hong, LI Ling-ling, ADINGO Samuel
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(5): 1277-1290. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.09.023
    全覆膜沟垄栽培技术促进降雨利用效率和玉米产量提高,已在黄土高原半干旱区大面积推广应用,然而,玉米高产出导致土壤养分和水分耗竭,从而影响该技术的可持续性,因此,有必要进一步对该技术进行优化,确保其可持续发展。本文综述了全覆膜沟垄栽培技术的发展、增产机制、负面影响、优化措施及其相互关系。我们提出以粮饲兼用玉米替代普通玉米,秋季覆膜或地膜冬留春揭,少免耕结合秸秆还田,轮作或间作冬季油菜(Brassica campestris L.)、谷子(Setaria italica)胡麻(Linum usitatissimum L.),氮肥减量,有机肥代替部分化肥,使用生物降解或耐候性薄膜以及机械化化生产。这些措施的整合有助于构建环境友好、优质和可持续的覆膜栽培技术体系,促进旱作农业高质量发展,为黄土高原半干旱区农业发展带来新的机遇。


  • HOU Qian-dong, HONG Yi, WEN Zhuang, SHANG Chun-qiong, LI Zheng-chun, CAI Xiao-wei, QIAO Guang, WEN Xiao-peng
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(6): 1720-1739. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.04.031

    小生长素上调RNASAUR)是一个广泛分布于陆地植物中较大的一个基因家族。本研究对甜樱桃中的SAUR家族进行了综合分析,并利用遗传转化的方法鉴定了PavSAUR55的潜在生物学功能。甜樱桃基因组编码86SAUR成员,其中大多数是无内含子的。进化上这些基因被分为七个亚类。基因复制事件表明甜樱桃基因组中发生了片段重复和串联重复事件。大多数成员在进化过程中主要经历纯化选择压力。在果实发育过程中,PavSAUR16/45/56/63的表达水平上调,PavSAUR12/61的表达水平下调。由于PavSAUR13/16/55/61在小果脱落过程中的显著差异表达,它们可能是参与调节甜樱桃生理性果实脱落的候选基因。PavSAUR55在拟南芥中的过表达产生了更早的生殖生长、根系伸长和延迟的花瓣脱落。此外,该基因并不会导致种子发芽时间的改变,并且能够在ABA处理下增加侧根的数量。这些结果表明,甜樱桃SAURs在小果脱落过程中起着重要的作用,并将有助于未来深入了解该果树中可能发生的严重小果脱落的机制奠定基础。

  • MAO Hui, QUAN Yu-Rong, FU Yong
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(8): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.07.002

    碳排放引发的气候变化是影响人类经济社会发展的全球性问题。低碳农业对减缓全球气候变暖和实现“碳达峰碳中和”目标具有现实意义。因此,本文以秸秆还田技术为例,探究风险偏好对农户低碳农业技术采纳行为的影响。基于江苏、江西、湖南三省两期1038户水稻种植农户微观调查数据,本文采用实验经济学方法测度农户的风险厌恶程度和损失规避程度,以获得农户真实的风险偏好信息。同时,基于此数据,我们探究的也是农户实际的秸秆还田行为。结果表明,风险厌恶和损失规避均对农户低碳农业技术采纳行为产生了显著的抑制作用,即越厌恶风险和越怕损失的农户采纳低碳农业技术的可能性越小。进一步探讨发现,农业保险、经营规模和政府规制能缓解风险厌恶和损失规避对农户低碳农业技术采纳行为的抑制作用。因此,本文提出地方政府需要通过宣传秸秆还田技术效益、持续推广农业保险、促进适度规模经营以及加强政府规制促进农户采纳低碳农业技术,推动农业绿色发展。

  • SONG Jin-xing, WANG Meng-xiang, ZHANG Yi-xuan, WAN Bo, DU Yong-kun, ZHUANG Guo-qing, LI Zi-bin, QIAO Song-lin, GENG Rui, WU Ya-nan, ZHANG Gai-ping
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(9): 2834-2847. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.07.039

    非洲猪瘟病毒(ASFV)是一种致命的病原体,对全球养猪业造成灾难性的社会经济影响。到目前为止,还没有获得许可的预防性疫苗。目前对非洲猪瘟病毒主要免疫原和关键抗原表位图谱的了解有限。因此,功能性单克隆抗体(mAb)和表位图谱的研究对我们理解免疫反应和设计改进的疫苗、治疗和诊断至关重要。本研究基于自然感染ASFV的康复期PBMCs构建的ASFV抗体噬菌体展示文库,筛选出一株抗ASFV主要衣壳蛋白(p72)单链抗体,并与IgG Fc片段融合(scFv-83-Fc),可以特异性识别ASFV Pig/HLJ/2018毒株。进一步,使用scFv-83-Fc单克隆抗体为靶点,我们从M13噬菌体展示随机肽库中鉴定到p72的一段保守表位肽(221MTGYKH226)。此外,流式细胞术和细胞摄取实验表明,该表位肽在体外能显著促进BMDC成熟,并能被DC细胞有效摄取,这可能意味着其在疫苗和诊断试剂开发中的潜在应用前景。总之,本研究为确定ASFV疫苗开发的靶点提供了一个有价值的平台,并有助于亚单位疫苗和诊断试剂的优化设计。

  • Jinlin Bao, Jing Huang, Xiaoqing Yang, Xizhi Li, Shengjie Cheng, Wei Huang, Jun Wang, Jian Jin
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(9): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.05.006
    PROSTRATE GROWTH1 (PROG1)是一个与水稻驯化相关的重要转录因子,在水稻株型和穗型的调控中发挥着重要作用。PROG1过度积累会使植株结构松散,无效分蘖增加,穗减小,穗粒数降低,最终导致产量下降。相反,PROG1积累不足导致昼夜节律核心调节因子OsGI下调进而从多方面影响水稻生理和发育。因此,维持水稻PROG1的稳态至关重要。在本研究中我们揭示PROG1的负反馈调节机制,PROG1与其自身的启动子直接结合,并负调节其自身的表达,进而达到维持自身稳态的目的此外,我们的研究结果表明,PROG1的反馈调节机制独立于其互作蛋白LA1运作。这些发现为了解水稻驯化相关转录因子PROG1的调控机制提供了有价值的见解。
  • 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。
  • GUO Bao-jian, SUN Hong-wei, QI Jiang, HUANG Xin-yu, HONG Yi, HOU Jian, LÜ Chao, WANG Yu-lin, WANG Fei-fei, ZHU Juan, GUO Gang-gang, XU Ru-gen
    Journal of Integrative Agriculture. 2023, 22(8): 2295-2305. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.02.006

    在高等植物中,茎尖分生组织以规则的间隔(叶序)和时间(叶间期)生成侧生器官。对叶序和叶间期相关突变体分析将加深对植物茎尖结构发育机制的理解。本研究中,扬农啤5EMS诱变获得一个出叶速率变快、节间数目增多和矮化突变体,命名为mnd8ynp5。利用图位克隆的方法,mnd8基因定位于5H染色体长臂6.7kb的基因组区间。序列分析表明,HORVU5Hr1G118820在第一个外显子953位发生了CT单核苷酸突变,导致编码蛋白第318位氨基酸由丙氨酸(Ala)变为缬氨酸(Val)。HORVU5Hr1G118820作为MND8基因的候选基因,编码514个氨基酸,包含两个多药和有毒化合物挤压结构域(MATE),与玉米Bige1高度同源,具有通过控制叶片起始速率来调控植物发育的保守功能。现代大麦品种单倍型分析表明,Hap-1是被全世界大麦育种中应用的主要单倍型。总之,mnd8ynp5作为HORVU5Hr1G118820基因的新等位基因,调控了大麦叶间期和矮秆多节表型。

  • Ilenia CLAVERO-CAMACHO, Antonio ARCHIDONA-YUSTE, Carolina CANTALAPIEDRA-NAVARRETE, Pablo CASTILLO, Juan Emilio PALOMARES-RIUS
    Journal of Integrative Agriculture. 2024, 23(02): 0. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.02.033

    A wide survey was conducted to study plant-parasitic nematodes (PPNs) associated with Prunus groves in Spain. This research aimed to determine the prevalence and distribution of PPNs in Prunus groves, as well as the influence of explanatory variables describing soil, climate and agricultural management in structuring the variation of PPNs community composition. A total of 218 sampling sites were surveyed and 84 PPN species belonging to 32 genera were identified based of an integrative taxonomic approach. PPNs species considered as potential limiting factors in Prunus production, such as Meloidogyne arenaria, M. incognita, M. javanica, Pratylenchus penetrans and P. vulnus, were identified in this survey. Seven soil physico-chemical (C, Mg, N, Na, OM, P, pH and clay, loamy sand and sandy loam texture classes), four climate (Bio04, Bio05, Bio13 and Bio14) and four agricultural management variables (grove-use history less than 10 years, irrigation, apricot seedling rootstock, and Montclar rootstock) were identified as the most influential variables driving spatial patterns of PPNs communities. In particular, younger plantations showed higher values for species richness and diversity indices than groves cultivated for more than 20 years with Prunus spp. Our study increases the knowledge of the distribution and prevalence of PPNs associated with Prunus rhizosphere, as well as on the influence of explanatory variables driving the spatial structure PPNs communities, which has important implications for the successful design of sustainable management strategies in the future in this agricultural system.