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中国农业科学
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路文如

半月刊

0578-1752

zgnykx@mail.caas.net.cn

010-82109808 82106279

100081

北京中关村南大街12号

中国农业科学/Journal Scientia Agricultura SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为综合性农牧业科学学术刊物。主要发表我国农牧业科学在基础理论和应用技术方面的学术论文、重要科研成果和专题报告及各学科研究进展综述等。主要栏目有作物栽培的理论与实践、作物育种与品种资源、生物技术、植保、土肥、畜牧、兽医、研究简报等。读者对象为农牧业科技工作者、农业院校师生和农业管理干部。
正式出版
收录年代

    豌豆修尾蚜水通道蛋白特征及响应高湿度胁迫表达变化

    孙思思马伍司惠茹王贤忠...
    4057-4070页
    查看更多>>摘要：[目的]当前农作物害虫对高湿等逆境环境适应能力增强,水通道蛋白(aquaporin,AQP)是一种膜蛋白,是昆虫维持体内水分平衡的必要蛋白.本研究通过高湿度胁迫豌豆修尾蚜(Megoura crassicauda),经转录组测序筛选出两条McAQP序列结构,结合实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证,明确豌豆修尾蚜AQP特征及响应高湿度胁迫表达变化,为深入挖掘AQP基因功能提供理论依据.[方法]设置环境相对湿度(RH)为 60%、75%和 90%,培养豌豆修尾蚜.观察其生长发育情况并检测体内相关物质含量及基因相对表达量,基于从豌豆修尾蚜比较转录组测序中获得的两条McAQP序列(分别命名为McAQP X1、McAQP X2),通过生物信息学方法分析其理化性质和序列结构,以及与其他昆虫间的同源性.最后采用qRT-PCR技术测定长期稳定高湿度胁迫和24 h紧急高湿度胁迫下AQP X1、AQP X2、Vg、VgR的相对表达量.[结果]与RH 60%和RH75%相比,RH 90%条件下豌豆修尾蚜繁殖力极显著降低,发育历期与存活率却无显著差异.随着相对湿度的升高,豌豆修尾蚜体内含水率下降,同时出现体色变化、长翅等特殊表型现象.McAQP X1、McAQP X2 序列分子量分别为33.89和28.94 kDa,理论等电点为 5.36 和 5.32,蛋白长度分别为 308、272 aa.在多级结构上,McAQP由 6 个长α螺旋经逆时针旋转排布形成一个桶状通道,而 4 个单体形成一个四聚体行使功能.qRT-PCR分析表明,McAQP X1和McAQP X2均随相对湿度升高而表达水平上调,与转录组测序结果基本一致.在长期稳定高湿度胁迫下豌豆修尾蚜的Vg和VgR均在RH 75%表达水平上调,在RH 90%表达水平下调.在24 h紧急高湿度胁迫下Vg表达水平随湿度升高呈现下调,而VgR在RH 90%表达水平上调.[结论]高湿度环境影响豌豆修尾蚜的繁殖、含水率、体型及体色;定位于亚家族Ⅱ的水通道蛋白序列结构相对保守,没有形成差异性强烈的物种特异分化;NPA位点对于水通道蛋白的功能至关重要,其中的天冬酰胺残基对于水分子在中心通道的通过起着结构性的作用;McAQP表达量变化可能是豌豆修尾蚜应对湿度变化的重要手段.

    豌豆修尾蚜高湿度胁迫繁殖水通道蛋白蛋白结构生物信息学

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    两种诱虫灯下亚洲玉米螟种群动态及迁飞状态分析

    王丽丽栾炳辉王洪涛王培松...
    4071-4081页
    查看更多>>摘要：[目的]亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)是我国玉米生产中最具毁灭性的鳞翅目迁飞害虫之一,严重威胁玉米安全生产,比较和评价地面灯和探照灯诱集的玉米螟种群动态和迁飞状态,为玉米螟精准防控技术制定和迁飞监测预警提供科学依据.[方法]2019-2023 年连续 5 年在山东烟台利用地面灯和高空探照灯对玉米螟进行监测,每年 4 月 1 日至 10 月 31日逐日检查并统计两种诱虫灯下的玉米螟数量,通过绘制监测曲线分析玉米螟的种群动态;根据每日诱虫量占全年诱虫量的百分比研究分析玉米螟的上灯规律;根据迁飞性昆虫种群数量"突增突减"现象,以及探照灯和地面灯诱虫数量比值,分析玉米螟的迁飞状态.[结果]玉米螟发生数量在年度间和月份间呈差异变化,且探照灯对玉米螟的诱集量高于地面灯,经Pearson相关分析,两种诱虫灯年诱虫总量之间不存在相关性;地面灯和探照灯监测的玉米螟种群动态基本一致,但探照灯诱虫高峰明显,且开始时间早,结束时间晚;地面灯和探照灯下玉米螟上灯规律一致,只有高峰日、一般发生日和不发生日3种类型,且高峰日均以7月中旬为分界点呈现前后两个高峰阶段;迁飞状态分析显示,玉米螟总体上分为两个迁飞过程,5月下旬至6月下旬为第一个迁飞过程,虫量少、历期短,7月下旬至9月中旬为第二个迁飞过程,虫量多、历期长.[结论]地面灯和探照灯下玉米螟种群动态一致,两种灯均可用于监测玉米螟发生动态,但探照灯诱虫数量多、诱虫高峰明显、第一个高峰日早、高峰历期长,在监测玉米螟早期迁飞状态方面更具优势,可及时监控玉米螟发生情况,并做好防控准备;地面灯和探照灯下玉米螟上灯规律一致,其高峰日均分前后两个高峰阶段,且高峰日状态明显,均可用于监测玉米螟上灯规律;玉米螟5月下旬至6月下旬经烟台从南往北迁飞,7月下旬至9月中旬往南回迁,可提前在玉米螟迁飞路径上加强监测预警,并开展精准防控工作控制玉米螟迁飞种群数量.

    高空探照灯地面灯亚洲玉米螟种群动态迁飞状态

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    长期施肥黑土phoD微生物群落特征及其对有机磷组分的影响

    申文艳张乃于李天娇宋天昊...
    4082-4093,中插1页
    查看更多>>摘要：[目的]通过分析长期施肥对黑土有机磷组分和 phoD微生物群落特征的影响,探究土壤有机磷组分对微生物关键群落特征的响应,为黑土磷高效利用和制定科学的施肥策略提供理论依据.[方法]依托吉林省公主岭市始于 1989年的黑土长期施肥试验,选取 5 个施肥处理:不施肥(CK)、施氮钾肥(NK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾+秸秆(NPKS)和氮磷钾+有机肥(NPKM).以 2018 年采集的 0-20 cm 土层的土壤样品为研究对象,采用化学连续浸提法,定量分析不同活性的有机磷组分;采用Illumina Miseq高通量测序平台和实时荧光定量(Real-time PCR)技术,定性和定量分析土壤中phoD微生物群落特征;通过相关分析及方差分解分析,综合探究phoD微生物群落组成、土壤有机磷组分与土壤性质之间的关系.[结果](1)除NPKM处理外,各施肥处理间总有机磷含量无显著差异,但有机磷组分含量及其占总有机磷的比例差异较大.与CK相比,NK与NPKM处理均显著增加了活性有机磷(LOP)和中活性有机磷(MLOP)含量,NK处理LOP与MLOP分别增加了 108.7%和 27.5%;NPKM处理LOP与MLOP分别增加了 446.6%和 38.1%.与NPK处理相比,NPKS处理下LOP和MLOP含量显著降低了 57.7%和 24.0%.(2)化肥配施有机物料(NPKS、NPKM)改变了phoD微生物的群落组成,而对其多样性无显著影响.NPKS处理显著提高Pseudomonas丰度;NPKM处理显著提高Gemmatimonas的丰度.同时,NPKS处理还显著提高了phoD基因的绝对丰度和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性.(3)相关性分析表明,phoD微生物群落组成与LOP和MLOP之间有显著的关系.方差分解分析表明,对有机磷组分含量和比例变化而言,phoD微生物群落组成单独解释率分别为 12.1%和 10.2%,而其与ALP活性共同的解释率分别为 58.5%和 58.7%,与有机碳(SOC)共同的解释率分别高达 67.5%和 64.7%.由此可见,群落组成与土壤性质(ALP活性、SOC)共同影响有机磷组分,且影响效果优于单独指标.[结论]长期施肥改变了phoD微生物群落组成,其与 ALP活性、与 SOC分别共同解释有机磷组分的变化.化肥配施秸秆通过改善 phoD微生物群落特征,显著提高碱性磷酸酶活性,从而促进有机磷矿化,提高黑土磷素的利用效率.

    黑土长期施肥phoD功能基因微生物群落有机磷组分

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    基于直方图的手机玉米冠层数字图像氮素诊断方法

    齐欣汪洋黄玉芳叶优良...
    4094-4106页
    查看更多>>摘要：[目的]便捷准确地诊断作物氮素营养状况是实现作物精准施肥和氮肥资源合理利用的关键.近年来应用数码相机等工具进行作物营养诊断的研究受到广泛关注.本研究采用智能手机相机获取玉米冠层图像,建立完善的基于手机相机的氮素营养诊断技术,并比较传统的图像均值方法和直方图方法对氮素营养诊断的可靠性,以探明夏玉米氮素营养诊断的最佳适用模型.[方法]基于田间氮肥用量试验,采用智能手机相机获取夏玉米拔节期冠层图像,提取夏玉米冠层图像的G/R、G/B、NRI[R/(R+G+B)]、NGI[G/(R+G+B)]、NBI[B/(R+G+B)]和(G-R)/(R+G+B)6 种颜色指数均值及直方图敏感区间,分别建立冠层图像色彩参数均值模型与直方图模型,分析其与玉米叶片含氮量和产量的关系.利用决定系数(R 2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)对比不同指数模型模拟估算玉米叶片含氮量和产量的稳定性和准确性,建立基于手机相机获取夏玉米冠层图像的氮素营养诊断模型.[结果]施氮量显著影响玉米叶片含氮量、产量及冠层图像色调和植被覆盖度.直方图波峰b随叶片含氮量的增加而发生变化,相较于冠层图像色彩参数指数均值方法,指数直方图法适用于不同品种的氮素诊断.色彩参数(G-R)/(R+G+B)直方图可以更好地反映作物覆盖率及整体颜色信息,指数直方图与玉米叶片含氮量和产量也呈现较好的相关性.基于神经网络模型验证数据集精度评价指标,指数直方图模型中玉米叶片含氮量和产量的MAPE值和RMSE值均低于指数均值模型,R 2达到0.753,大于指数均值模型.指数直方图模型验证结果MAPE值达到 5.80%,RMSE值为0.07,估算精度高,泛化性强.结果表明,冠层图像色彩参数指数直方图在估算叶片含氮量和产量时具有更高精度和更强鲁棒性,能够有效利用玉米叶片覆盖度、颜色等特点,具有较好的稳定性.[结论]利用智能手机相机获取玉米冠层数字图像,结合冠层图像色彩参数直方图方法建立的神经网络模型具有较好的应用效果,提高了估测精度,作为一种新方法在玉米氮素营养快速无损诊断和精准施肥中具有较好的应用潜力.

    氮素营养诊断手机相机夏玉米冠层神经网络模型数字图像技术

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    牛粪与化肥配施比例对苹果园土壤有机碳库和酶活性的影响

    张毅刘颖程存刚李燕青...
    4107-4118页
    查看更多>>摘要：[目的]研究牛粪化肥配施比例对苹果园土壤活性有机碳组分和酶活性的影响,揭示不同配施比例对土壤碳库的影响,为苹果园牛粪与化肥的科学配施及土壤质量改善提供理论支撑.[方法]选取中国农业科学院果树研究所砬山施肥试验平台中不施肥(CK)、100%化肥(CF100)、25%牛粪配施 75%化肥(CM25CF75)、50%牛粪配施 50%化肥(CM50CF50)、75%牛粪配施25%化肥(CM75CF25)、100%牛粪(CM100)6个处理,分别测定施肥区(F)与非施肥区(NF)土壤活性有机碳组分(颗粒有机碳,POC;微生物量碳,MBC;易氧化有机碳,ROC)和酶活性(α-D-葡萄糖苷酶,AG;β-D-葡萄糖苷酶,BG;纤维素酶,CBH;过氧化物酶,PER;脲酶,UR)等相关指标.[结果](1)牛粪化肥配施后施肥区土壤SOC、POC和ROC的含量随着牛粪施入比例的增加而增加;CM50CF50 处理的MBC含量最高,比CK提高了 139.7%.非施肥区,CF100、CM25CF75、CM50CF50、CM75CF25处理与CK相比土壤POC含量分别下降了32.8%、28.4%、21.6%、14.7%,CM50CF50和CM75CF25 处理ROC含量分别下降了31.5%和17.4%.同一处理施肥区活性有机碳组分含量明显高于非施肥区.(2)CM25CF75、CM50CF50、CM75CF25、CM100处理施肥区土壤α-D-葡萄糖苷酶活性较CK分别提高了 87.7%、68.4%、278.1%、331.6%;CM25CF75 处理β-D-葡萄糖苷酶活性最高(39.00 µg·g-1·h-1);脲酶活性随牛粪施入比例的增加先升高后降低.牛粪化肥配施非施肥区土壤 α-D-葡萄糖苷酶和脲酶活性也显著提高.(3)牛粪化肥配施显著提高了施肥区土壤POC/SOC和碳库管理指数(CPMI),CM25CF75、CM50CF50、CM75CF25、CM100 处理的碳库管理指数分别提高了 19.7%、38.3%、56.2%、103.5%.非施肥区牛粪化肥配施碳库管理指数显著下降.同一处理施肥区土壤碳库管理指数明显高于非施肥区.(4)相关分析和主成分分析表明,施肥区土壤中活性有机碳组分与α-D-葡萄糖苷酶活性呈显著正相关,牛粪比例的提高对土壤活性有机碳的提高贡献较大.[结论]牛粪化肥配施对于苹果园施肥区土壤的改善效果大于非施肥区.高比例的牛粪(配施比例在50%以上)能够提高土壤有机碳各组分含量和促进土壤酶活性增强,是苹果园科学施肥的较好的配施比例.

    苹果园牛粪化肥配施比例活性有机碳组分土壤酶生物转化主成分分析

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    沙田柚果肉可溶和不溶性膳食纤维对肠道菌群的影响

    王璐璐张名位叶佳敏张瑞芬...
    4119-4129页
    查看更多>>摘要：[目的]探究沙田柚果肉可溶和不可溶膳食纤维(dietary fiber,DF)对肠道菌群调节作用的差异,旨在丰富果蔬DF调节肠道菌群的理论基础,为指导果蔬精准营养加工提供理论依据.[方法]采用体外粪便菌群酵解模型,分别酵解沙田柚可溶性DF(SDF)、不溶性DF(IDF)和总DF(TDF,即IDF和SDF按其在沙田柚中占比混合)24 h,采用气相色谱分析各酵解液中短链脂肪酸(SCFAs)含量,采用16S rRNA测序技术分析各酵解组粪便菌群结构,采用扫描电镜分析沙田柚DF微观结构及其酵解后的菌群附着状态,采用Pearson相关性分析探讨菌群相对丰度与酵解液SCFAs含量的相关性.[结果]沙田柚果肉IDF、SDF和TDF经粪便菌群酵解24 h均能提高酵解液中乙酸和丙酸含量,其中IDF和TDF组乙酸和丙酸含量显著高于SDF组,此外,IDF还能提高酵解液丁酸含量.经粪便菌群酵解24 h后,IDF和TDF组菌群结构在OTU水平上相近,但与SDF组明显不同.SDF组中大量杆状细菌聚集在其表面裂缝处,但IDF组中大量球形或椭球形细菌聚集在其表面缝隙和褶皱处.进一步LEfSe分析显示,SDF特异性诱导了Veillonellaceae、unclassified_k_norank_d_Bacteria、Butyricicoccus等菌群的富集,IDF特异性诱导了Streptococcus、Faecalibacterium、Paraprevotella、Lachnospira等菌群的富集,而TDF 则特异性诱导了 Prevotella、unclassified_p_Firmicutes、Lactobacillus、Turicibacter等菌群富集;此外,IDF组和TDF组特征菌群丰度与酵解液中SCFAs含量显著正相关.[结论]不同于传统观点认为IDF主要在促进肠道蠕动中发挥作用,沙田柚果肉IDF也是肠道菌群重要能量来源,其在调节肠道菌群产SCFAs方面效果优于沙田柚果肉SDF,是用于调节肠道微生态相关健康食品的潜在功能配料.

    沙田柚可溶性膳食纤维不溶性膳食纤维粪便菌群酵解肠道菌群短链脂肪酸

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    基于垂体全长转录组测序分析鸡睾丸性状相关基因

    马荆鄂熊信威周敏吴斯琪...
    4130-4144,中插2-中插4页
    查看更多>>摘要：[背景]睾丸是雄性动物重要生殖器官,具有产生精子和分泌雄激素的功能,睾丸质量与繁殖性能有直接联系.睾丸性状受下丘脑-垂体-性腺轴多基因共同调控,其分子机理尚不清楚.宁都黄鸡睾丸性状变异系数大,繁殖性能一致性差.[目的]通过对不同睾丸性状个体垂体组织进行全长转录组测序,挖掘候选基因以及关键信号通路,探究影响睾丸性状的遗传基础,以期为发展地方鸡种睾丸性状的选种选育提供依据.[方法]以 70 只 22 周龄宁都黄公鸡为研究对象,分为大睾丸组和小睾丸组,从两组中分别选取 3 个个体,构建垂体组织的全长转录本表达谱,筛选高表达量及两组个体差异表达基因或转录本,对差异基因或转录本进行功能富集分析.随机选取 6 个基因,进行基因表达水平验证.参考已知垂体细胞的标记基因,筛选与 8 种细胞标记基因对应的差异表达基因或转录本,并分析这些差异基因或转录本以及高表达量基因或转录本与睾丸性状相关性.[结果]在 6 个宁都黄鸡垂体组织中,检测到 21 834 个基因,29 355 个全长转录本.其中,332 个基因及 229 个转录本在两组个体中差异表达.KEGG 通路分析结果显示,这些差异基因或转录本主要富集于Apelin信号、甘油磷脂代谢等通路.一共发现 5 个促性腺细胞标记基因或其对应转录本与部分睾丸性状显著相关,包括NFASC(neurofascin)及其对应转录本 XM_015298904.2、TESC(tescalcin)及其对应转录本XM_025155510.1、FSHB(follicle stimulating hormone beta)转录本 ONT.20974.4、RLN3(relaxin 3)、NDUFB2(NADH:ubiquinone oxidoreductase subunit B2)转录本ONT.1176.4.1 个催乳素细胞标记基因EGR1(early growth response 1),2 个滤泡星状细胞标记基因TMSB4X(thymosin beta 4,X-linked)、C1H12ORF57(chromosome 1 open reading frame),1 个促甲状腺细胞标记基因CHGB(chromogranin B)均与部分睾丸性状显著相关.2 个高表达量基因TMSB4X、HSP90AA1(heat shock protein 90 alpha family class A member 1)与部分睾丸性状显著相关.FSHB、EGR1均为基因互作网络中节点基因.[结论]经初步功能分析,EGR1、TMSB4X、FSHB、RLN3为睾丸性状调控的关键基因.MAPK 信号通路、神经活性配体-受体相互作用、GnRH信号通路为睾丸性状调控的关键基因通路.

    转录组测序宁都黄鸡睾丸性状候选基因

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    黄曲霉毒素B1对仔猪体内流感病毒复制、器官损伤和肠道菌群的影响

    赵文硕张金龙姚兆然宋宇琪...
    4145-4160页
    查看更多>>摘要：[背景]黄曲霉毒素B1(AFB1)是由寄生曲霉菌产生的次级代谢产物,广泛存在于世界各地受污染的食品和饲料中,被认为是影响人类和动物健康的主要风险因素之一.猪流感病毒(SIV)是目前世界上传播最为广泛的病毒之一,其复制易受环境和营养等多种因素影响.然而,饲料中AFB1 污染与SIV感染的关系尚不明确.[目的]探究AFB1 暴露对SIV感染的仔猪体内SIV复制、器官损伤和肠道菌群的影响,为研究霉菌毒素中毒机制奠定基础,也为探讨其他感染性疾病易感性增加原因提供参考.[方法]选取保育期雄性仔猪32头,随机分为4组(每组8头),在试验开始第1 和第4天分别滴鼻接种低致病性SIV病毒稀释液,建立SIV感染仔猪(本体动物)模型.每天新鲜稀释AFB1,按照0、10、20和40 μg·kg-1(饲料)浓度灌服给仔猪,持续21 d.分别在第7、14和21天饲喂前对仔猪进行称重,然后应用多种技术手段检测各组仔猪器官脏器指数、剖检变化和病理特征,并在此基础上,进一步使用免疫印迹分析肺部SIV的核衣壳蛋白(NP)的表达情况以及16S rRNA检测肠道菌群变化,阐明AFB1 暴露对SIV感染、脏器损伤和肠道菌群的影响.[结果]暴露于 40 μg·kg-1 AFB1 的仔猪较对照组仔猪(无AFB1)体增重显著降低(P＜0.01),NP蛋白表达以及肺脏指数显著升高(P＜0.01),而脾脏指数显著降低(P＜0.01).剖检结果显示,暴露于40 μg·kg-1 AFB1仔猪的脾脏、肝脏和肺脏损伤严重.H.E染色也表现出相似的结果,与SIV对照组相比,40 μg·kg-1 AFB1处理组仔猪脾脏出现淤血,红白髓界限不清;肝组织出血、炎症细胞浸润;肺脏小肺泡融合成形态不规则的大肺泡,肺泡间质增厚,炎性细胞浸润增多;此外,肠绒毛形状不规则,结缔组织松散,有淋巴细胞浸润.16S rRNA测序结果显示,暴露于 40 μg·kg-1 AFB1 显著提高了仔猪肠道放线菌门和梭状芽孢杆菌的相对丰度,降低了乳酸菌属和拟杆菌属的丰度.[结论]AFB1暴露降低了SIV感染仔猪的体增重,促进SIV复制,加剧了肺组织等器官损伤,并引起肠道菌群紊乱,该发现为研究AFB1的毒性作用机制提供理论参考依据.

    黄曲霉毒素B1猪流感病毒病毒复制脏器损伤16SrRNA肠道菌群

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