JIA 2020-08期 发布
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Review
Research progress on the mechanism of improving peanut yield by single-seed precision sowing
花生单粒精播增产机理研究进展
✺ ZHANG Jia-lei, GENG Yun, GUO Feng, LI Xin-guo, WAN Shu-bo中国食用植物油供需矛盾突出，自给率不足35%，花生在保障食用油脂安全和粮食安全中的地位十分突出。但近年来花生总产量增加不多，还要避免与粮棉争地，因此增产重点应放在提高花生单产上。传统双粒穴播花生在高产条件下，群体与个体矛盾突出，群体质量下降，产量难以进一步提高。而单粒精播变革种植方式后，花生植株均匀分布并减小株间竞争，缓解了群体与个体的矛盾，充分发挥了单株生产潜力，实现了在总生物量基本稳定的前提下提高经济系数的高产新途径。为进一步揭示单粒精播增产的机理，本文系统阐述了单粒精播对花生植株性状、生理特性和养分吸收利用等有关个体发育性状的影响，以及对群体整齐度、群体光合、源库关系和产量构成等群体结构性状的影响。以单粒精播技术为核心，配套施肥和管理等技术创建了单粒精播高产栽培技术体系，带动了花生单产水平提高，应用前景十分广阔。
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| ZHANG Jia-lei, GENG Yun, GUO Feng, LI Xin-guo, WAN Shu-bo. 2020. Research progress on the mechanism of improving peanut yield by single-seed precision sowing. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1919-1927. |
Alphaherpesvirus-vectored vaccines against animal diseases: Current progress
动物α疱疹病毒载体疫苗研究进展
✺ HU Yang, WANG Ming-shu, CHENG An-chun, JIA Ren-yong, YANG Qiao, WU Ying, LIU Ma-feng, ZHAO Xin-xin, ZHU De-kang, CHEN Shun, ZHANG Sha-qiu, WANG Yin, GAO Qun, OU Xu-min, MAO Sai, WEN Xing-jian, XU Zhi-wen, CHEN Zheng-li, ZHU Ling, LUO Qi-hui, TIAN Bin, PAN Lei-chang, Mujeeb Ur REHMAN, LIU Yun-ya, YU Yan-ling, ZHANG Ling, CHEN Xiao-yue
组病毒活载体疫苗是一种能够有效激活特异性和非特异性免疫、可多联多价、安全性好的新型疫苗。动物α疱疹病毒拥有较大的基因组，含有多个不影响病毒复制的非必需区，能够插入接受外源基因并表达相应抗原蛋白；同时具有较广泛的宿主谱，能够在宿主体内复制并持续刺激动物产生对抗相应病原的免疫力，是作为重组病毒活载体疫苗的理想载体。随着基因编辑技术的发展，可通过多种方法构建能够表达外源基因的重组病毒。目前以动物α疱疹病毒为载体的重组病毒活载体疫苗研究已经涉及禽类、猪、牛、羊、伴侣动物等，目前成功构建的多株重组动物α疱疹病毒能免疫后可使动物同时获得对多种疾病的免疫。本文总结了重组动物α疱疹病毒构建方法、外源基因的引入和表达以及动物α疱疹病毒活载体疫苗免疫作用三个方面的内容，包括了最新的基因编辑技术、不同的构建策略及其优缺点、外源基因的选择、插入形式和位点等，并介绍了各种动物α疱疹病毒活载体疫苗的最新研究进展，旨在为新型动物α疱疹病毒活载体疫苗的研究和开发提供一定的参考。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
| HU Yang, WANG Ming-shu, CHENG An-chun, JIA Ren-yong, YANG Qiao, WU Ying, LIU Ma-feng, ZHAO Xin-xin, ZHU De-kang, CHEN Shun, ZHANG Sha-qiu, WANG Yin, GAO Qun, OU Xu-min, MAO Sai, WEN Xing-jian, XU Zhi-wen, CHEN Zheng-li, ZHU Ling, LUO Qi-hui, TIAN Bin, PAN Lei-chang, Mujeeb Ur REHMAN, LIU Yun-ya, YU Yan-ling, ZHANG Ling, CHEN Xiao-yue. 2020. Alphaherpesvirus-vectored vaccines against animal diseases: Current progress. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1928-1940. |
Crop Science
The breeding of japonica rice in northern China: An 11-year study (2006–2016)中国北方粳稻育种：一项为期11年的研究（2006–2016） ✺ CUI Yue, ZHU Meng-meng, XU Zheng-jin, CHEN Wen-fu
水稻是世界最重要的粮食作物，近几十年来为了实现水稻生产的“第三次飞跃”，国内外都开展了“超级稻”育种的相关研究。为评价中国北方的水稻育种进程，本研究进行了为期11年的粳稻育种跟踪调查，共涉及520个新育成水稻品种和67个试验点。结果表明新育成水稻品种产量呈现稳定增加的趋势，穗数减少，但是通过增加着粒密度提高了每穗粒数，同时还提高了稻瘟病抗性。在11年的育种进程中，高纬度地区新育成品种粒型变长、生育期延长，中纬度地区新育成品种直链淀粉含量降低。本研究对中国北方近十年来的水稻育种过程进行了评价，为水稻育种的发展提供了理论依据和新思路。
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| CUI Yue, ZHU Meng-meng, XU Zheng-jin, CHEN Wen-fu. 2020. The breeding of japonica rice in northern China: An 11-year study (2006–2016). Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1941-1946. |
Quantitative trait loci analysis for root traits in synthetic hexaploid wheat under drought stress conditions
干旱胁迫下人工合成六倍体小麦根系性状QTL分析
✺ LIU Rui-xuan, WU Fang-kun, YI Xin, LIN Yu, WANG Zhi-qiang, LIU Shi-hang, DENG Mei, MA Jian, WEI Yu-ming, ZHENG You-liang, LIU Ya-xi
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LIU Rui-xuan, WU Fang-kun, YI Xin, LIN Yu, WANG Zhi-qiang, LIU Shi-hang, DENG Mei, MA Jian, WEI Yu-ming, ZHENG You-liang, LIU Ya-xi. 2020. Quantitative trait loci analysis for root traits in synthetic hexaploid wheat under drought stress conditions. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1947-1960. |
Characterization and map-based cloning of miniature2-m1, a gene controlling kernel size in maize
玉米籽粒大小基因miniature2-m1的图位克隆及解析
✺ GUAN Hai-ying, DONG Yong-bin, LU Shou-ping, LIU Tie-shan, HE Chun-mei, LIU Chun-xiao, LIU Qiang, DONG Rui, WANG Juan, LI Yu-ling, QI Shi-jun, WANG Li-ming
玉米籽粒发育对籽粒大小的形成起着重要作用。本研究克隆及解析了一个通过影响玉米籽粒发育从而表现小籽粒表型的基因硝酸盐转运蛋白1.5（NRT1.5）。mn2-m1是从育种材料自交后代中分离得到的一个新的呈隐性遗传的小籽粒突变体。该突变体在授粉后早期影响胚和胚乳的发育从而自发表现小籽粒表型。利用B73与mn2-m1组配的BC1分离群体中9176个隐性个体及21个多态性SSR标记将mn2-m1基因定位在209.9 kb区间内。在该区间只有一个注释基因Zm00001d019294，预测该基因编码硝酸盐转运蛋白1.5（NRT1.5）。等位性测验证实mn2-m1与mn2-m2及mn2-710B是等位的。mn2-m1与mn2-m2这两个等位基因均在编码区发生核苷酸缺失引起翻译提前终止，而mn2-710B这个等位基因在编码区发生一些错义突变。亚细胞定位结果表明MN2蛋白定位在细胞膜上。实时定量PCR结果表明MN2及其一些参与胚乳基部转移层和胚周围区域发育的基因在mn2-m1籽粒中的表达受到影响。这些结果表明MN2基因在玉米种子发育中发挥着重要作用。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
GUAN Hai-ying, DONG Yong-bin, LU Shou-ping, LIU Tie-shan, HE Chun-mei, LIU Chun-xiao, LIU Qiang, DONG Rui, WANG Juan, LI Yu-ling, QI Shi-jun, WANG Li-ming. 2020. Characterization and map-based cloning of miniature2-m1, a gene controlling kernel size in maize. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1961-1973. |
Unraveling waterlogging tolerance-related traits with QTL analysis in reciprocal intervarietal introgression lines using genotyping by sequencing in rapeseed (Brassica napus L.)
利用GBS在油菜双向导入系群体中进行耐渍性相关性状的QTL定位
✺ DING Xiao-yu, XU Jin-song, HUANG He, QIAO Xing, SHEN Ming-zhen, CHENG Yong, ZHANG Xue-kun土壤渍水是影响油菜生长的主要环境胁迫。前人研究表明：油菜耐渍性（WT）存在广泛的遗传变异，但还未见与WT相关性状QTL定位的报道。本研究采用一套由GH01×ZS9（两亲本耐渍性存在显著差异）杂交而来的双向导入系（ILs），对相对根长（RRL）、相对下胚轴长（RHL）和相对鲜重（RFW）三个WT相关性状进行了QTL定位。本研究首先采用GBS方法对群体进行基因分型，分别鉴定出GIL（GH01为轮回亲本）和ZIL（ZS9为轮回亲本）群体的1468和1450个bin。两群体中在苗期共检测到66个不同的QTL，其中与RRL 相关的31个，与RHL相关的 17个，与RFW相关的 18个。在66个QTL中，有20个（29.4%）的QTL在两个遗传背景下都被检测到。然后所有QTL被整合到6个QTL簇中，这6个QTL可以成为提高油菜耐渍性育种的目标。根据单核苷酸多态性的物理位置和拟南芥基因组的功能注释，选择6个QTL区间内的56个基因作为初步候选基因，然后利用亲本的重排序和转录组数据来缩小候选基因的范围。最终12个基因被确定为6个QTL的候选基因，其中一些参与RNA/蛋白质降解，一些参与氧化还原过程。本研究结果为满足油菜育种中提高耐渍性的迫切需求提供了遗传资源和候选基因。
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DING Xiao-yu, XU Jin-song, HUANG He, QIAO Xing, SHEN Ming-zhen, CHENG Yong, ZHANG Xue-kun. 2020. Unraveling waterlogging tolerance-related traits with QTL analysis in reciprocal intervarietal introgression lines using genotyping by sequencing in rapeseed (Brassica napus L.). Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1974-1983. |
Heat stability of winter wheat depends on cultivars, timing and protective methods
冬小麦热稳定性品种、时间、保护措施研究
✺ LI Qiang, CHANG Xu-hong, MENG Xiang-hai, LI Ding, ZHAO Ming-hui, SUN Shu-luan, LI Hui-min, QIAO Wen-chen热胁迫对小麦生产存在负面影响。目前，热敏感性研究仍是小麦遗传学和育种学中最不为了解问题之一，并且预防热胁迫措施还不充分。本研究以三个冬小麦品种（GY2018、SL02-1和SY20）为试验材料，研究了花后不同日期热胁迫对产量和品质的影响，并分析评价了两种调节剂对热胁迫的保护效果。花后第7天受热胁迫减产最多，对蛋白质含量、沉淀值、麦谷蛋白和醇溶蛋白含量等指标正效应最大，GY2018在产量方面具有最佳热稳定性。花后第14天受热胁迫对产量和品质影响最小，SY20产量热稳定性最好。花后第21天受热胁迫对产量影响有限，但对品质影响最大，SL02-1产量热稳定性最好。花后14天受热胁迫的稳定时间和花后21天受热胁迫的粗蛋白含量变化可作为检测品质热稳定性的指标。在这三个品种中，SY20品质对热胁迫最敏感，稳定时间从26.4分钟减少到9.1分钟，花后第7天受热胁迫下的沉淀值较高，正常处理下γ-醇溶蛋白含量较低，热处理后增加达2.4倍。不同调节剂喷施对热胁迫有不同保护效果：花后第7天热胁迫前喷施磷酸二氢钾对产量保护作用更强，而花后第21天热胁迫前喷施吨田宝对品质保护作用更强。↑ 向上滑动查看更多
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LI Qiang, CHANG Xu-hong, MENG Xiang-hai, LI Ding, ZHAO Ming-hui, SUN Shu-luan, LI Hui-min, QIAO Wen-chen. 2020. Heat stability of winter wheat depends on cultivars, timing and protective methods. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1984-1997. |
Detection and enumeration of wheat grains based on a deep learning method under various scenarios and scales
基于深度学习方法的多种情景和尺度下小麦籽粒检测与计数
✺ WU Wei, YANG Tian-le, LI Rui, CHEN Chen, LIU Tao, ZHOU Kai, SUN Cheng-ming, LI Chun-yan, ZHU Xin-kai, GUO Wen-shan籽粒数量是评价品种产量潜力和栽培措施效果的基本数据，籽粒计数又是测量穗粒数和千粒重的重要环节。在目前的几种籽粒计数方法中，人工计数费时费力，已有的图像处理算法无法适用不同背景和尺寸的图像。本文利用深度学习方法解决现有图像处理算法的局限性。研究中收集了3个品种、6种背景、2个设备以及不同高度、角度和籽粒数量的小麦谷物籽粒图像数据集，共1748张图像。手工进行目标籽粒矩形标注工作，对图像进行颜色空间的转换、图像翻转、旋转等预处理，并将数据集分为训练集、验证集和测试集。利用TensorFlow框架构建了Faster R-CNN网络模型，使用迁移学习方法，训练了小麦谷物籽粒检测与计数的深度模型。模型总损失低于0.5，平均精度（mAP）为0.91。将该模型与现有籽粒计数算法对比，错误率小于3%。运行时间小于2 s。该模型可以在多种背景、图像尺寸、籽粒大小、拍摄角度、拍摄高度和不同籽粒拥挤程度下应用，是一种有效的小麦籽粒检测与计数工具。本研究为其他谷物检测与计数应用提供参考。↑ 向上滑动查看更多
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WU Wei, YANG Tian-le, LI Rui, CHEN Chen, LIU Tao, ZHOU Kai, SUN Cheng-ming, LI Chun-yan, ZHU Xin-kai, GUO Wen-shan. 2020. Detection and enumeration of wheat grains based on a deep learning method under various scenarios and scales. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 1998-2008. |
The influence of drought stress on malt quality traits of the wild and cultivated barleys
干旱胁迫对野生和栽培大麦麦芽品质性状的影响
✺ HONG Ye, ZHANG Guo-ping
干旱是全球范围内导致大麦品质恶化的一种主要非生物胁迫。麦芽品质性状对干旱胁迫的响应不同品种存在着显著差异。在前期研究中，我们鉴定到干旱条件下麦芽品质性状变化相对较小的西藏野生大麦材料。本文研究了灌浆期干旱胁迫对4个大麦基因型（两个西藏野生大麦、两个栽培大麦）的几个重要品质性状的影响，包括籽粒总蛋白含量、β-葡聚糖含量、极限糊精酶活性、β-淀粉酶活性和四种蛋白质组分。干旱处理降低籽粒千粒重、β-葡聚糖含量，提高总蛋白含量、β-淀粉酶活性。这些变化在不同大麦基因型及不同处理之间存在差异，与籽粒灌浆过程和粒重密切相关。结果表明，西藏野生大麦可为培育耐旱大麦品种的提供种质。为了减少水分胁迫对大麦品质的影响，在大麦种植中应重视水分胁迫下相对稳定的粒重或灌浆过程。↑ 向上滑动查看更多| Cite this article: |
HONG Ye, ZHANG Guo-ping. 2020. The influence of drought stress on malt quality traits of the wild and cultivated barleys. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2009-2015. |
Horticulture
Induction and characterization of polyploids from seeds of Rhododendron fortunei Lindl.
云锦杜鹃种子的多倍体诱导与特征
✺ MO Lan, CHEN Jun-hao, CHEN Fei, XU Qiang-wei, TONG Zai-kang, HUANG Hua-hong, DONG Ren-hui, LOU Xiong-zhen, LIN Er-pei
绝大多数的杜鹃属物种是具有观赏价值的园艺植物，广泛分布于亚洲，北美和西欧。云锦杜鹃是中国特有的杜鹃属植物之一，其花形优美，色彩鲜艳，正在被开发利用以满足花卉市场的需求。多倍体植物通常在生长、抗病性和适应性方面都优于其二倍体植物。在本研究中，我们首次利用云锦杜鹃种子成功诱导获得了多倍体云锦杜鹃。为了诱导云锦杜鹃多倍体，我们将发芽的种子用不同浓度的氨磺乐灵处理16小时。通过流式细胞仪的鉴定，总共获得了34个云锦杜鹃多倍体植株，包括27个四倍体植株和7个八倍体植株。通过比较发现，7.5 mg L-1氨磺乐灵是诱导云锦杜鹃种子形成多倍体的最佳浓度。与二倍体植株相比，四倍体和八倍体植株显示出较慢的生长速度，具有较厚和较圆的卷曲叶片，并且具有更多的表皮毛。此外，在多倍体植株的中还观察到气孔明显较大，气孔密度明显较低。同时，多倍体植物中的叶绿素含量也显著增加，从而导致叶片的颜色变深，显得更绿。此外，在获得的多倍体植株中，不同大小的四倍体植株具有相似的气孔、叶绿素含量等特征。综上所述，本研究建立了一种可行的云锦杜鹃多倍体诱导方法，为云锦杜鹃新品种培育提供了技术支持。
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MO Lan, CHEN Jun-hao, CHEN Fei, XU Qiang-wei, TONG Zai-kang, HUANG Hua-hong, DONG Ren-hui, LOU Xiong-zhen, LIN Er-pei. 2020. Induction and characterization of polyploids from seeds of Rhododendron fortunei Lindl. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2016-2026. |
可控环境下人工太阳光谱对黄瓜和生菜生长的影响
✺ ZOU Jie, ZHOU Cheng-bo, XU Hong, CHENG Rui-feng, YANG Qi-chang, LI Tao
随着半导体技术的快速发展，类太阳光发光二极管（Sunlike LEDs）的光谱在光合有效辐射（PAR，400-700 nm）范围内非常接近于太阳光谱。本研究旨在探讨类太阳光谱LED光源对植物生长的影响，并与传统的白色（white LEDs）及红蓝复合（RB LEDs，R/B比为9:1）植物照明LED光源进行比较，在黄瓜和生菜两种植物上进行了系统测试。研究发现，虽然Sunlike LEDs能够导致黄瓜茎伸长，但其干重和叶面积与RB LEDs处理下的植株相似，且明显高于white LEDs处理下的植株。Sunlike LEDs和white LEDs处理下黄瓜叶片的光合能力均高于RB LEDs处理的植株。在生菜上，Sunlike LEDs下生长的植株具有最大的叶面积和干重，但叶片光合能力有所降低。在这种情况下，说明光谱诱导的植物生长特性因物种而异。此外，因为这三种类型的LEDs发射出的光谱截然不同，因此很难将不同的植物反应归因于某种特定光谱诱导的植物过程，相关机制还有待深入研究。基于本研究，我们得出结论，在Sunlike LEDs下生长的植物具有更大的叶面积，这可能是由于某些特定的光谱分布（如更多的远红光），因此有利于光的截获进而增加产量。
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ZOU Jie, ZHOU Cheng-bo, XU Hong, CHENG Rui-feng, YANG Qi-chang, LI Tao. 2020. The effect of artificial solar spectrum on growth of cucumber and lettuce under controlled environment. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2027-2034. |
Plant Protection
✺ Sher MUHAMMAD, Muhammad SAJJAD, Sultan Habibullah KHAN, Muhammad SHAHID, Muhammad ZUBAIR, Faisal Saeed AWAN, Azeem Iqbal KHAN, Muhammad Salman MUBARAK, Ayesha TAHIR, Muhammad UMER, Rumana KEYANI, Muhammad Inam AFZAL, Irfan MANZOOR, Javed Iqbal WATTOO, Aziz-ur REHMAN
Stripe rust is a continuous threat to wheat crop all over the world. It causes considerable yield losses in wheat crop every year. Continuous deployment of adult plant resistance (APR) genes in newly developing wheat cultivars is the most judicious strategy to combat this disease. Herein, we dissected the genetics underpinning stripe rust resistance in Pakistani wheat germplasm. An association panel of 94 spring wheat genotypes was phenotyped for two years to score the infestation of stripe rust on each accession and was scanned with 203 polymorphic SSRs. Based on D´ measure, linkage disequilibrium (LD) exhibited between loci distant up to 45 cM. Marker-trait associations (MTAs) were determined using mixed linear model (MLM). Total 31 quantitative trait loci (QTLs) were observed on all 21 wheat chromosomes. Twelve QTLs were newly discovered as well as 19 QTLs and 35 previously reported Yr genes were validated in Pakistani wheat germplasm. The major QTLs were QYr.uaf.2AL and QYr.uaf.3BS (PVE, 11.9%). Dissection of genes from the newly observed QTLs can provide new APR genes to improve genetic resources for APR resistance in wheat crop.
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Sher MUHAMMAD, Muhammad SAJJAD, Sultan Habibullah KHAN, Muhammad SHAHID, Muhammad ZUBAIR, Faisal Saeed AWAN, Azeem Iqbal KHAN, Muhammad Salman MUBARAK, Ayesha TAHIR, Muhammad UMER, Rumana KEYANI, Muhammad Inam AFZAL, Irfan MANZOOR, Javed Iqbal WATTOO, Aziz-ur REHMAN. 2020. Genome-wide association analysis for stripe rust resistance in spring wheat (Triticum aestivum L.) germplasm. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2035-2043. |
The M43 domain-containing metalloprotease RcMEP1 in Rhizoctonia cerealis is a pathogenicity factor during the fungus infection to wheat
谷丝核菌M43金属蛋白酶RcMEP1是小麦纹枯病菌的致病因子
✺ PAN Li-jun, LU Lin, LIU Yu-ping, WEN Sheng-xian, ZHANG Zeng-yan 小麦（Triticum aestivum ）是重要的粮食作物。纹枯病是我国小麦生产的重要土传病害，由腐生型真菌禾谷丝核菌侵染引起的。本文从禾谷丝核菌基因组和转录组测序数据库中，鉴定了一个含M43结构域的锌金属蛋白酶编码基因RcMEP1，并分析了其表达特性和致病功能作用。从禾谷丝核菌中克隆出RcMEP1编码序列。表达分析结果表明，在侵染小麦time-course的禾谷丝核菌中，RcMEP1以高水平表达。预测的RcMEP1蛋白质由287个氨基酸组成，包含一个信号肽和一个带有活性位点（HEVGHWLGLYH）的M43金属蛋白酶保守结构域。农杆菌介导的本生烟草叶中RcMEP1瞬时表达的分析结果表明，RcMEP1可以分泌到烟草细胞外、诱发植物细胞死亡，预测的RcMEP1信号肽是RcMEP1分泌和诱导细胞死亡所需的，可以引导该蛋白分泌到烟草细胞外。纯化的RcMEP1蛋白及其M43结构域的部分肽,可以诱导小麦和本氏烟草的细胞死亡，促进H2O2快速和瞬间积累，抑制小麦几丁质酶的表达，而缺失M43结构域的蛋白和阴性对照则没有这些功能。另外，目标蛋白处理小麦叶片后再接种液体禾谷丝核菌菌丝，测定小麦叶片病斑面积与禾谷丝核菌生物量，结果表明，与阴性对照和缺失M43结构域的蛋白相比，纯化的RcMEP1蛋白或其M43结构域的部分肽处理小麦叶片上的病斑面积显著增大，禾谷丝核菌生物量显著升高。这些结果表明，RcMEP1是纹枯病菌侵染小麦的重要致病因子，其信号肽与M43结构域是RcMEP1分泌和致病所必需的。该研究为理解小麦纹枯病菌致病机理与禾谷丝核菌-小麦互作机制打下了基础。↑ 向上滑动查看更多
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PAN Li-jun, LU Lin, LIU Yu-ping, WEN Sheng-xian, ZHANG Zeng-yan. 2020. The M43 domain-containing metalloprotease RcMEP1 in Rhizoctonia cerealis is a pathogenicity factor during the fungus infection to wheat. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2044-2055. |
A LAMP-assay-based specific microbiota analysis reveals community dynamics and potential interactions of 13 major soybean root pathogensLAMP技术监测大豆根部13种主要病原菌发生动态与关联✺ YE Wen-wu, ZENG Dan-dan, XU Miao, YANG Jin, MA Jia-xin, WANG Yuan-chao, ZHENG Xiao-bo大豆根部病害由多种真菌和卵菌病原菌所引起，但对该病害系统中病原菌发生动态与相互关联的了解甚少。本研究基于前期对13种大豆根部主要病原菌构建的环介导等温扩增（loop-mediated isothermal amplification, LAMP）检测技术，对其进行综合应用。分别于2016年大豆生长期（种植后的30、60和90天）在黄淮海地区的三个地点（江苏徐州、安徽宿州和山东济宁）共采集了159份大豆根部病害样品。LAMP检测结果发现，三个地点之间的病原菌被检测率基本一致，而三个时间点之间则发生显著变化。其中，大豆疫霉（Phytophthora sojae）、立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）和尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）等病原菌在大豆生长早期的样品中被检测率最高，而拟茎点种腐病菌（Phomopsis longicolla）、木贼镰刀菌（Fusarium equiseti）和茄腐镰刀菌（Fusarium virguliforme；曾用名：F. solani）等病原菌则在中后期的样品中被检测率最高，表明这些病原菌具有不同的时间发生规律。大部分（86%）样品被检出2至6种病原菌，且被检测率比较低的病原菌更多的出现在被检出较多病原菌种类的样品中；一些病原菌的组合显著富集，如：大豆疫霉、立枯丝核菌和尖孢镰刀菌的组合，以及茄腐镰刀菌和冬青丽赤壳菌（Calonectria ilicicola）的组合等，表明病原菌在侵染过程中存在某些相互作用。利用传统的病原分离技术，验证了LAMP检测结果的可靠性。此外发现，同一材料分离的不同病原菌菌株对大豆的致病力强弱有所差异，进一步暗示了某些病原菌在复合侵染过程中可能存在协同作用。
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| YE Wen-wu, ZENG Dan-dan, XU Miao, YANG Jin, MA Jia-xin, WANG Yuan-chao, ZHENG Xiao-bo. 2020. A LAMP-assay-based specific microbiota analysis reveals community dynamics and potential interactions of 13 major soybean root pathogens. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2056-2063. |
Identification of a novel emaravirus infecting lilac through next-generation sequencing
侵染丁香的一种新Emaravirus属病毒分子鉴定
✺ WANG Ya-qin, SONG Yu, CAO Meng-ji, CHENG Qi, WU Jian-xiang, HU Tao欧洲山梣环斑病毒属病毒（Emaravirus）为多组分单链负义RNA病毒，常侵染开花植物。利用去核糖体RNA转录组深度测序的方法，我们在表现出严重褪绿斑点的丁香叶片上鉴定到一种新的欧洲山梣环斑病毒属病毒。我们通过RT-PCR结合RACE的方法明确该病毒五条基因组RNA的准确序列。其中RNA1-RNA5长度分别为7047 nt， 2268 nt，1557 nt，1651 nt和1269 nt。每条病毒RNA链的5’端和3’端碱基互补配对，为多组分负义RNA病毒的保守特性。5条基因组RNA的互补链均包含一个开放阅读框，编码P1-P5五个蛋白，依次为该病毒的RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）、糖蛋白前体（GP）、外壳蛋白（CP）、运动蛋白（MP）和未知功能P5蛋白。这5个病毒蛋白的氨基酸序列与其他Emaravirus属病毒蛋白的氨基酸序列的相似性在16.9%至64.9%之间，其中与紫荆黄色环斑病毒（RYRSaV）与猕猴桃褪绿环斑病毒（AcCRaV）蛋白的序列相似性较高。基于该病毒P1-P4蛋白的氨基酸序列与布尼亚病毒目（Bunyavirales）不同属代表种相应蛋白序列构建进化树，可以发现该病毒与Emaravirus属病毒聚类在同一分支。此外，通过摩擦接种实验，我们发现该病毒能够以机械传播的形式感染本氏烟并能引起褪绿斑点的表型。这些结果表明该病毒为欧洲山梣环斑病毒属的一个新种，暂时命名为丁香褪绿环斑病毒（LiCRaV）。本研究首次报道丁香为Emaravirus属病毒的侵染寄主，为进一步了解Emaravirus病毒的种类、分布及危害提供帮助。↑ 向上滑动查看更多
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| WANG Ya-qin, SONG Yu, CAO Meng-ji, CHENG Qi, WU Jian-xiang, HU Tao. 2020. Identification of a novel emaravirus infecting lilac through next-generation sequencing. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2064-2071. |
Predicting the potential geographic distribution of Bactrocera bryoniae and Bactrocera neohumeralis (Diptera: Tephritidae) in China using MaxEnt ecological niche modeling
基于MaxEnt生态位模型的东昆士兰实蝇和小昆士兰实蝇在中国的潜在地理分布预测
✺ Jing Wan, QI Guo-jun, MA Jun, Yonglin Ren, WANG Rui, Simon MCKIRDY东昆士兰实蝇Bactrocera bryoniae和小昆士兰实蝇B. neohumeralis是威胁热带、亚热带地区水果和蔬菜生产的重要检疫性害虫，在澳大利亚及南太平洋的一些国家和岛屿发生普遍，虽然这两种实蝇在我国尚未见分布，但由于其破坏性较强，必须采取检疫预防措施防止其传入。本研究根据东昆士兰实蝇和小昆士兰实蝇的世界分布数据，利用MaxEnt生态位模型预测了其在世界和中国的潜在地理分布。东昆士兰实蝇和小昆士兰实蝇在世界和中国的潜在地理分布区域均超过20%。在全球范围内，两种实蝇在全球的潜在地理分布范围主要分布在亚洲南部、非洲中部及东南沿海、北美洲南部、南美洲北部及中部、澳大利亚；而在中国，东昆士兰实蝇和小昆士兰实蝇均以长江流域以南大部分地区为适生区，其中华南地区为两种实蝇高风险适生重叠区。本研究确定了东昆士兰实蝇和小昆士兰实蝇在世界和中国的潜在高风险地区，并提出了相应的检验检疫措施预防其入侵。↑ 向上滑动查看更多
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| Jing Wan, QI Guo-jun, MA Jun, Yonglin Ren, WANG Rui, Simon MCKIRDY. 2020. Predicting the potential geographic distribution of Bactrocera bryoniae and Bactrocera neohumeralis (Diptera: Tephritidae) in China using MaxEnt ecological niche modeling. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2072-2082. |
Animal Science • Veterinary Medicine
PGC-1α differentially regulates the mRNA expression profiles of genes related to myofiber type specificity in chickenPGC-1α差异性调节鸡肌纤维类型特异性相关基因mRNA表达谱✺ SHAN Yan-ju, JI Gai-ge, ZOU Jian-min, ZHANG Ming, TU Yun-jie, LIU Yi-fan, JU Xiao-jun, SHU Jing-ting以往对哺乳动物的研究表明，过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅活化因子-1α （PGC-1α）在肌纤维类型转换和形成中发挥重要的调节作用。然而，PGC-1α在鸡骨骼肌中的作用很少被研究。为探究PGC-1α在鸡骨骼肌中的作用，本研究在鸡原代成肌细胞中通过慢病毒介导PGC-1α基因过表达或沉默表达，用实时荧光定量PCR法和Western blotting实验验证PGC-1α基因过表达或沈默表达的效果后，用实时荧光定量PCR法检测肌纤维形成过程中PGC-1α基因过表达或沉默表达对肌纤维类型特异性相关基因mRNA表达的影响。实时荧光定量PCR法和Western blotting实验结果均表明，通过慢病毒成功在鸡原代成肌细胞中过表达或沈默表达PGC-1α基因，从增殖到分化，PGC-1α基因在鸡成肌细胞中的过表达促进Pax7、MyoD和CnA基因的表达显著（P<0.01）上调，即与绿色荧光空载体转染组和未转染对照组相比，转染后1天（1I）这些基因表达均开始显著（P<0.01）增加，这种显著性差异（P<0.01）一直持续到转染后9天（1I8D）；在PGC-1α基因转染后4天（1I3D）MyoG、MEF2c和MyHC SM基因表达开始显著（P<0.01）增加，而过表达PGC-1α基因仅在转染后第4天（1I3D）时显著（P<0.01）下调MyHC FWM基因的表达；在肌纤维形成中过表达PGC-1α基因对CnB1、NFATc3和MyHC FRM基因的表达没有显著影响（P>0.05）。通过慢病毒介导shRNA转染鸡原代成肌细胞，在转染4天（1I3D）后检测到PGC-1α基因mRNA和蛋白沉默表达，PGC-1α基因功能的缺失引起基因Pax7、MyoD、CnAα、MyoG、MEF2c和MyHC SM表达的显著下调（P<0.01），基因MyHC FWM表达的显著上调（P<0.01），而对基因CnB1、NFATc3和MyHC FRM的表达没有显著影响（P>0.01）。这些结果提示，PGC-1α在鸡骨骼肌中的作用可能与哺乳动物相似，即通过与肌细胞分化和钙调磷酸酶信号通路中的关键基因相互作用共同调节肌纤维类型的特异性。
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| SHAN Yan-ju, JI Gai-ge, ZOU Jian-min, ZHANG Ming, TU Yun-jie, LIU Yi-fan, JU Xiao-jun, SHU Jing-ting. 2020. PGC-1α differentially regulates the mRNA expression profiles of genes related to myofiber type specificity in chicken. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2083-2094. |
Kinetics of selenium absorption in ligated small intestinal loops of chicks
肉鸡结扎小肠段硒吸收动力学研究
✺ LIU Guo-qing, ZHANG Shu-min, AN Zhi-min, FENG Yan-zhong, DONG Xue-yu, LI Su-fen, LU Lin, ZHANG Li-yang, WANG Run-lian, LUO Xu-gang, LIAO Xiu-dong硒是肉鸡必需的微量元素，具有多种生物学功能，然而亚硒酸钠形态硒在肉鸡小肠中的吸收动力学规律尚不清楚。因此，本研究以28日龄商品肉公鸡为试验对象，通过两个试验研究了其结扎小肠段的硒吸收动力学规律。试验一比较了十二指肠、空肠和回肠段于灌注后不同时间点（0、20、40、60、80、100和120 min）硒的吸收情况。试验二用含硒0、0.0375、0.075、0.15、0.30和0.60 μg mL-1的亚硒酸钠溶液灌注十二指肠、空肠、回肠进行硒吸收动力学研究，于灌注后100 min测定剩余灌注液中的硒含量。试验一结果表明，结扎小肠各段在灌注后120 min内硒吸收均呈渐进线增加（P<0.0001），而十二指肠、回肠在灌注后100 min内硒吸收呈线性增加（P<0.0001），小肠各段灌注后100 min时硒吸收率均达最大值的96.0%以上。试验二结果表明，不同结扎小肠段灌注含硒 0.0375-0.15 μg mL-1的溶液后，硒的吸收速率差异不显著（P>0.05），而灌注硒含量为0.30-0.60 μg mL-1的溶液后，空肠的硒吸收速率高于十二指肠（P<0.05）。硒的吸收动力学曲线表明，十二指肠对无机亚硒酸钠形态硒的吸收主要以饱和载体转运为主，最大吸收速率为1271 pg min-1 cm-1，而硒在空肠和回肠的吸收主要以非饱和扩散为主，扩散常数分别为2107和1777 cm2 min-1。结果表明，肉鸡空肠是硒的主要吸收部位，十二指肠对无机亚硒酸钠形态硒的吸收主要以饱和载体转运为主，而空肠和回肠主要以非饱和扩散为主。创新性：本研究以更接近动物正常生理条件的半体内原位结扎灌注小肠段技术直接观察了肉鸡对亚硒酸钠形态硒的吸收情况，揭示了硒在小肠的主要吸收部位和吸收特点。
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| LIU Guo-qing, ZHANG Shu-min, AN Zhi-min, FENG Yan-zhong, DONG Xue-yu, LI Su-fen, LU Lin, ZHANG Li-yang, WANG Run-lian, LUO Xu-gang, LIAO Xiu-dong. 2020. Kinetics of selenium absorption in ligated small intestinal loops of chicks. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2095-2102. |
Agro-Ecosystem & Environment
Management of rice straw with relay cropping of Chinese milk vetch improved double-rice cropping system production in southern China
稻草管理下种植紫云英改善南方双季稻生产
✺ ZHOU Xing, LIAO Yu-lin, LU Yan-hong, Robert M. REES, CAO Wei-dong, NIE Jun, LI Mei
提高水稻秸秆和紫云英的利用率对水稻生产具有积极意义。目前，鲜有研究秸秆残茬管理方法对紫云英生产效率的影响。本文研究了连续7年（2011-2017年）水稻秸秆还田方式对紫云英生长和养分积累的影响，以及两者利用对两季水稻的后续效应。试验共比较了三种水稻秸秆处理方法：留低茬秸秆移除、留低茬秸秆还田和留高茬秸秆还田。结果表明，秸秆还田下留茬高度和留低茬秸秆处理方法（移除或还田）均不影响两季稻谷的产量。相比留低茬秸秆移除处理，留高茬下种植紫云英绿肥可显著提高水稻产量，但不能确定高留茬与秸秆还田对水稻产量的相对贡献。留高茬下种植紫云英绿肥还可提高双季稻产量稳定性。与不施化肥处理相比，水稻季施肥处理显著增加了紫云英的生物量及养分积累，其中留高茬（约40 cm）秸秆还田处理通过高茬保持土壤水分改善紫云英的生长环境，从而其紫云英生物量、养分积累量和产量稳定性最高。这些增加的养分投入替代了部分化肥，促进水稻增产。综上表明，保留较高的水稻秸秆残茬同时秸秆还田是提高紫云英生物量和养分利用效率的较好秸秆管理措施，因此，在双季稻系统中，利用高留茬稻草还田和种植紫云英绿肥可提高水稻生产稳定性。
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| ZHOU Xing, LIAO Yu-lin, LU Yan-hong, Robert M. REES, CAO Wei-dong, NIE Jun, LI Mei. 2020. Management of rice straw with relay cropping of Chinese milk vetch improved double-rice cropping system production in southern China. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2103-2115. |
Application of Chinese milk vetch affects rice yield and soil productivity in a subtropical double-rice cropping system亚热带双季稻种植模式下紫云英还田对水稻产量和土壤生产力的影响
✺ CHEN Jing-rui, QIN Wen-jing, CHEN Xiao-fen, CAO Wei-dong, QIAN Guo-min, LIU Jia, XU Chang-xu
适量的绿肥还田可替代部分化肥而不降低水稻产量。本文研究了双季稻种植模式下土壤肥力和水稻产量对不同紫云英和化肥配施比例的响应，旨在减少化肥施用，降低环境污染。结果表明，与常规施化肥处理相比（CF），15和22.5 Mg ha-1紫云英配施60%化肥（60A和60B）对早稻和晚稻产量没有影响，而30 和37.5 Mg ha-1紫云英配施60%化肥（60C和60D）可显著提高早稻和晚稻产量。60C和60D处理的产量可持续性指数显著高于其它处理(P<0.05)。早稻产量与紫云英还田量呈显著的正相关关系，且相关系数在2009至2013年间逐年增大而在2014年降低。试验期内（6年）各处理土壤有机质含量逐年增加，60A、60B和60C处理的土壤有机质含量与CF相比无显著差异，而60D处理的土壤有机质含量则显著提高。60C和60D处理的土壤有机质和全氮含量升高趋势明显强于其它处理。紫云英还田的所有处理土壤全氮含量均略高于CF，但差异不显著(P>0.05)。综合来看，相对较高的紫云英还田量(≥30 Mg ha–1) 在提升稻田土壤的生产力和可持续性方面效果更好，但2014年水稻产量和紫云英还田量相关系数的降低则意味着连续的高量紫云英还田对土壤肥力和水稻产量的正效应可能会从还田后的第五年开始降低。
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| CHEN Jing-rui, QIN Wen-jing, CHEN Xiao-fen, CAO Wei-dong, QIAN Guo-min, LIU Jia, XU Chang-xu. 2020. Application of Chinese milk vetch affects rice yield and soil productivity in a subtropical double-rice cropping system. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2116-2126. |
A case-based method of selecting covariates for digital soil mapping
一种基于案例选择数字土壤制图环境变量的方法
✺ LIANG Peng, QIN Cheng-zhi, ZHU A-xing, HOU Zhi-wei, FAN Nai-qing, WANG Yi-jie在数字土壤制图中，选择合适的环境变量是影响制图精度的重要因素之一。然而，现有的基于统计或者机器学习为数字土壤制图选择环境变量的方法往往不适用于样点较少的情况。针对这一问题，本文提出了一种基于案例的方法，以形式化表达数字土壤制图实际应用中隐含的有关环境变量选择的知识，用于自动选择环境变量。该方法首先从实际数字土壤制图应用中提取案例，然后利用这些案例对每一个潜在环境变量训练一个随机森林分类器，最后使用训练好的分类器判断相应的潜在环境变量是否适合于新的数字土壤制图应用问题。评价实验以选择地形类环境变量为例，从56篇同行评审的期刊文章中抽取了191个数字土壤制图案例，通过留一交叉验证的方式来评价新方法的性能，并与一种模拟数字土壤制图新手用户选择环境变量的方法进行对比。实验结果显示：与对照方法相比，本文提出的基于案例的方法在查全率、查准率和F1度量等三种定量评价指标上都有30%以上的提升。本文提出的新方法也可类似应用于其它地理变量制图领域（如滑坡敏感性制图、物种分布制图等）中的环境变量自动选择问题。
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| LIANG Peng, QIN Cheng-zhi, ZHU A-xing, HOU Zhi-wei, FAN Nai-qing, WANG Yi-jie. 2020. A case-based method of selecting covariates for digital soil mapping. Journal of Integrative Agriculture, 19(8): 2127-2136. |
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