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中国农业科学
中国农业科学院
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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。
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    盆栽番茄对NaCl和Na2SO4微咸水灌溉的生理响应

    裴书瑶曹红霞张泽宇赵方洋...
    570-583页
    查看更多>>摘要：[目的]微咸水灌溉是干旱地区增加灌溉水源,缓解农业用水短缺的重要手段之一.但不合理的灌溉水质会严重限制植物的生理活性和生长.开展不同盐类型的微咸水灌溉对番茄叶片生理变化影响的研究,有利于从生理水平揭示盐敏感型作物番茄对不同类型盐的耐受机理,对农业生产以及利用微咸水进行节水控盐具有重要意义.[方法]以番茄为研究对象进行微咸水灌溉盆栽试验,设置灌溉水的盐类型(NaCl(T1)和Na2SO4(T2))和盐度(0、1.5(S1)、3.0(S2)、4.5(S3)和 6.0(S4)dS·m-1)两个因素,分析各生育期番茄植株受不同类型和程度胁迫后叶片气体交换参数、渗透与抗氧化生理调节、离子平衡等生理指标的变化规律,探讨 NaCl、Na2SO4 胁迫下番茄光合能力下降程度差异的产生原因.[结果]微咸水灌溉引起了番茄生育后期(成熟采摘期)和高盐度(S4)处理下叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)与CK相比的显著下降,番茄叶片脯氨酸(pro)、可溶性糖(SS)、丙二醛(MDA)含量和叶片Na+含量在盐胁迫和生育期推进中不断积累(P＜0.05),超氧化物歧化酶活性(SOD)在生育后期随盐度的增加呈先增加后减小的趋势.T1 胁迫下Pn、Gs和Tr的最高下降幅度可达 44.13%、64.53%和 33.75%,而pro、SS、MDA、Na+的增幅可达CK的 2.31、0.77、0.55 和 5.81 倍.两种盐胁迫下SS、SOD和K+/Na+三项指标与Pn关联度发生了明显变化,其中,T1 处理下SS与Pn回归直线斜率显著高于T2(P＜0.05),T1 处理下SOD与Pn回归直线斜率显著低于T2(P＜0.05),K+/Na+与Pn回归曲线表现为T1 曲线相对偏左.主成分分析结果表明,对于T1 处理,SOD活性值更高,在Pn稳定中有重要作用,但生育后期受到抑制,仅能在一定程度上提升水分利用效率;对于 T2 处理,各生理指标受到胁迫较轻,其中 SS 积累与光合产物相关,能够促进生物量积累.[结论]盐胁迫导致叶片吸收过量Na+,引起番茄净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的下降,丙二醛在叶片的积累;同时,叶片提高超氧化物歧化酶活性以及脯氨酸、可溶性糖含量来应对胁迫.相同灌水盐度下,NaCl 胁迫下番茄叶片净光合速率、气孔导度受影响程度更大,可溶性糖维持了 Na2SO4 胁迫下净光合速率的稳定,超氧化物歧化酶在 NaCl胁迫下能够保护光合系统;净光合速率相同时,NaCl处理需要保持更高的叶片 K+/Na+水平.Na2SO4 胁迫的番茄叶片受胁迫影响较小;而在盐度相同时,NaCl胁迫下番茄具有更高的水分利用效率.推荐主要含NaCl的微咸水灌溉盐度应小于 3 dS·m-1,主要含Na2SO4 的微咸水灌溉盐度不超过 4.5 dS·m-1.

    番茄微咸水灌溉钠盐胁迫光合作用植物生理

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    神经网络-遗传算法对杏鲍菇粉3D打印的建模与优化

    苏安祥贺安琪马高兴赵立艳...
    584-596页
    查看更多>>摘要：[目的]食品3D打印技术是食品领域具有发展前景的新技术,但是打印过程影响因素多,存在打印参数确定困难、打印精度预测能力差等问题.寻找有效建模方法,对杏鲍菇粉 3D打印参数进行寻优,以确定最佳 3D打印条件.[方法]本研究采用杏鲍菇粉和刺槐豆胶为 3D打印原料,以单因素试验为基础,通过中心组合试验设计,研究喷嘴直径、打印高度、喷嘴移动速度和填充率4个关键的工艺参数对杏鲍菇粉3D打印精度的影响,并在此基础上采用响应面法和神经网络-遗传算法分别建模分析,确定 3D打印的工艺参数.[结果]单因素试验及中心组合试验结果表明,影响 3D打印精度的主要因素从大到小顺序为填充率、喷嘴直径、喷嘴移动速度、打印高度.响应面法和神经网络-遗传算法均可用于杏鲍菇粉3D打印参数优化,但是优化效果不同.响应面法的决定系数R 2 值、均方根误差、相对误差、预测最优值分别为0.8817、0.2314、72.73%、0.148;神经网络-遗传算法的决定系数R 2 值、均方根误差、相对误差、预测最优值分别为0.9389、0.2269、33.85%、0.215.比较模型参数可得,神经网络-遗传算法的决定系数R 2 值较高,均方根误差、相对误差较低,比响应面法拟合能力更好,同时其预测最优值较高,具有更好的预测能力.神经网络-遗传算法比响应面法更适合于杏鲍菇粉3D打印参数工艺的优化.采用神经网络-遗传算法获得以杏鲍菇为原料的 3D打印最佳工艺参数条件为:喷嘴直径 1.2 mm、打印高度 1.1 mm、喷嘴移动速度24 mm·s-1、填充率84%.经过试验验证,神经网络-遗传算法确定的最优参数打印样品偏差为0.325,优于响应面的实际打印偏差0.550.[结论]本研究结果表明神经网络-遗传算法可以有效确定3D打印过程最优工艺参数,准确预测食品3D打印产品的精度,可作为农产品及食品个性化3D打印工艺参数优化的一种有效便捷方法.

    3D食品打印杏鲍菇神经网络遗传算法工艺优化

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    雌激素介导circZNF423作为ceRNA调控oar-miR-541-3p/CALM3通路促进绵羊成肌细胞增殖

    池润清韩海银王鹏李凯扬...
    597-612页
    查看更多>>摘要：[背景]雌激素是雌性哺乳动物卵巢组织分泌的主要激素,其对肌肉的生长发育起着重要的调控作用,circRNA 已被发现参与多种与肌肉生长发育相关的信号通路.[目的]根据团队前期卵巢摘除苏尼特羊与假手术苏尼特羊全转录组整合分析发现circZNF423 可作为内源性竞争RNA(ceRNA)调控oar-miR-541-3p/CALM3的表达.为进一步探究雌激素在绵羊肌肉生长中分子机制,通过体外培养绵羊原代成肌细胞,检测成肌细胞中外源添加雌激素介导 circZNF423 调控oar-miR-541-3p/CALM3对成肌细胞增殖的影响,为进一步研究雌激素及circRNA在绵羊生长发育性状中的作用机制提供理论依据,为绵羊分子设计育种提供新的研究思路.[方法]采集绵羊背最长肌组织,对绵羊原代成肌细胞进行体外分离培养,通过免疫荧光染色、RNA原位杂交(FISH)和核质分离试验确定circZNF423 在成肌细胞中的表达位置;RNAhybrid在线软件预测circZNF423、oar-miR-541-3p和CALM3存在结合关系,通过双荧光素酶活性检测和生物素标记的miRNA下拉试验验证circZNF423 和oar-miR-541-3p、oar-miR-541-3p和CALM3结合情况;体外构建合成circZNF423 过表达或干扰载体、oar-miR-541-3p 的模拟物(mimics)或抑制剂(inhibitor)、CALM3过表达或干扰载体,在绵羊原代成肌细胞中进行转染,利用RT-qPCR、Western blot、EdU和CCK-8 检测绵羊成肌细胞增殖标志因子的表达和成肌细胞增殖情况;为进一步明确雌激素在绵羊肌肉生长发育中的作用,体外添加不同浓度的外源性雌二醇(E2),利用RT-qPCR、Western blot、CCK-8 和EdU检测绵羊肌细胞增殖标志基因的表达变化.[结果]免疫荧光染色显示分离的原代细胞为绵羊成肌细胞,可用于后续功能验证;RNA原位杂交和核质分离试验表明,circZNF423 主要在绵羊成肌细胞质中表达.RNAhybrid、双荧光素酶活性检测和生物素标记的miRNA下拉试验结果表明,circZNF423 与oar-miR-541-3p、oar-miR-541-3p与CALM3 3'UTR之间均存在显著的结合关系;抑制 circZNF423/CALM3表达或过表达 oar-miR-541-3p后,绵羊成肌细胞增殖标志因子PCNA、CDK2和 Pax7 mRNA 与蛋白表达水平一致,均显著上调(P＜0.05 或 P＜0.01);EdU 和 CCK8 结果表明,抑制circZNF423/CALM3表达或过表达oar-miR-541-3p后,绵羊成肌细胞增殖率显著上升(P＜0.05);过表达circZNF423/CALM3或抑制oar-miR-541-3p后则相反.添加不同浓度外源雌二醇(E2)后,在浓度为 10 nmol·L-1 时绵羊成肌细胞增殖标志因子表达最高,显著高于 1 和 100 nmol·L-1 的添加浓度(P＜0.05 或P＜0.01);绵羊肌细胞增殖标志因子 PCNA、CDK2和Pax7 mRNA和蛋白表达水平一致,均显著上调,circZNF423 和CALM3的表达量显著降低,oar-miR-541-3p的表达量显著升高(P＜0.05 或P＜0.01);EdU和CCK8 结果显示,体外添加雌二醇后绵羊成肌细胞增殖率显著升高(P＜0.05).[结论]绵羊成肌细胞中 circZNF423 作为 ceRNA 调控 oar-miR-541-3p 和 CALM3的结合及表达,添加外源雌激素可通过抑制circZNF423/oar-miR-541-3p/CALM3通路促进绵羊肌肉细胞的增殖.这些结果为揭示雌激素及circZNF423 在绵羊骨骼肌发育性状中的分子机制提供理论基础.

    绵羊肌肉发育雌激素circZNF423oar-miR-541-3pCALM3

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    2020-2022年华中地区部分猪场猪圆环病毒3型的分子流行特征与遗传变异分析

    李博天李春琪刘国平谢军...
    613-626页
    查看更多>>摘要：[目的]通过系统性试验方案摸清我国华中部分地区猪圆环病毒 3 型(porcine circovirus 3)流行病学及遗传变异特点,为PCV3 疫苗研究提供数据基础.[方法]对华中地区(湖北、湖南和河南)15 个规模化养猪场的 3 500 份临床采集样品进行real-time PCR检测,分析不同猪群、不同组织器官、不同排毒量和对应流行病学症状特点关系.对部分阳性样本PCV3 全基因组进行扩增、测序和分析.[结果]50.86%(1 780/3 500)被检样本为PCV3 核酸阳性,不同发育阶段猪群PCV3 均易感,保育猪、哺乳仔猪、生长育肥猪PCV3 阳性率较高,分别为 70.44%(498/707)、67.19%(596/887)、41.75%(177/424).在不同组织器官和样品中,淋巴结、肺脏、产后胎盘样本PCV3 阳性率为 67.05%(59/88)、63.79%(74/116)、49.11%(55/112),血液、初乳样本PCV3 阳性率分别为 56.09%(502/895)、44.20%(278/629),且鼻拭子和唾液中均检出PCV3.出现猪繁殖障碍症状、厌食症状和呼吸障碍症状的猪群PCV3 阳性率高,分别为 44.43%(399/898)、36.43%(431/1183)、28.04%(233/831).24 条PCV3 全基因组序列长度均为 2000 nt,其全基因核苷酸序列同源性为 98.4%—100%,与参考株PCV3全基因组的同源性为 97.4%—99.5%.遗传进化分析结果显示,23 株PCV3 属于PCV3b亚型,1 株属于PCV3a亚型.Rep氨基酸序列比对结果发现,PCV3-L2、L23 和L14 株分别在(N124I)、(A183E)和(V244I)出现独特变异位点;Cap蛋白氨基酸序列比对结果发现,PCV3-L15、L21、L3 和L19 株分别在(T45P)、(R2K)、(R14K)和(F7L)出现独特变异位点.[结论]PCV3 可感染不同发育阶段猪群,且分布于不同组织器官中;PCV3 可通过垂直传播(如初乳和精液)和水平传播(如口鼻分泌物和唾液)感染猪群;PCV3 感染可能与生猪繁殖障碍、呼吸障碍和多器官炎症和关节炎症密切相关.此外,被调查地区规模化猪场同时流行PCV3a和PCV3b两种亚型,其中PCV3b亚型为优势毒株.研究通过全基因组氨基酸序列分析发现部分独特变异位点位于Cap蛋白,这可能导致Cap蛋白赋予的免疫原性发生变化.对PCV3 全基因序列的遗传进化做出详细阐述,为未来的PCV3 疫苗研究奠定基础.

    猪圆环病毒3型病毒载量全基因组扩增遗传进化分析

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