科研产出
抗旱基因在玉米抗旱基因工程中的应用进展
《江苏农业科学 》 2025 北大核心
摘要：玉米是重要的粮食作物、饲料作物,而干旱胁迫会严重影响玉米的生长发育乃至产量.提高玉米的抗旱性是保障玉米生产的重要措施,利用抗旱基因,通过基因工程技术提高玉米的抗旱性是行之有效的途径.抗旱基因包括抗旱调节基因、抗旱功能基因,本文综述抗旱调节基因[蛋白激酶基因包括类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinases,RLK)、丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase kinase,MAPKKK),转录因子基因包括 NAC(NAM、ATAF1/2、CUC2)、核因子 Y(nuclear factor Y,NFY)、碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)、髓细胞增生症病毒癌基因同源物(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog,MYB)、同源结构域-亮氨酸拉链(homeodomain-leucine zipper,HD-Zip)等]和抗旱功能基因(可溶性糖合成关键酶基因、甜菜碱合成关键酶基因、表皮蜡质相关基因等)在玉米抗旱基因工程中的应用进展,并对该领域存在的问题进行分析,以期为玉米抗旱遗传改良和育种提供参考.
关键词： 玉米 抗旱性 基因工程 蛋白激酶 转录因子 功能基因
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淹水胁迫对花生种子发芽及生理代谢的影响
《南方农业学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究不同淹水时间对花生种子发芽能力及生理代谢的影响，为花生耐涝调控技术的研发提供理论依据。【方法】选用耐涝性差异明显的2个花生品种豫花37号（耐涝品种）和远杂9847（涝敏感品种），以未淹水正常发芽种子为对照，设萌发期淹水2 d和淹水4 d 2个处理，测定不同处理花生种子的发芽特性及淹水处理结束后的渗透调节物质含量、抗氧化能力、呼吸作用酶活性等生理指标，分析淹水胁迫对花生萌发期生理代谢的影响。【结果】淹水胁迫对2个花生品种的发芽质量均有影响，表现为发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数均降低，平均发芽时间极显著增加（P<0.01）；耐涝品种豫花37号在淹水胁迫下的发芽势、渗透调节物质含量和抗氧化能力均明显高于涝敏感品种远杂9847，淹水2和4 d后，豫花37号的发芽势分别为远杂9847的1.46和1.86倍，可溶性糖含量分别比远杂9847高36.60%和28.50%，可溶性蛋白含量分别高30.42%和6.54%，三磷酸腺苷（ATP）含量分别高19.65%和219.36%，丙二醛（MDA）含量分别低13.26%和31.43%。随着淹水时间增加，豫花37号的乙酸脱氢酶（ADH）活性降低而乳酸脱氢酶（LDH）活性升高，远杂9847则表现为ADH和LDH活性均升高，表明2个品种在淹水胁迫下无氧呼吸运转的主要途径不同，豫花37号以乳酸发酵为主，而远杂9847是乙醇发酵和乳酸发酵并重。【结论】耐涝性品种豫花37号在淹水胁迫下能维持较高的渗透调节物质含量和抗氧化能力及适度的呼吸代谢水平，从而确保种子在淹水胁迫下具有较高的发芽能力。
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复合植物多糖对母猪体况恢复、产仔性能、免疫性能及仔猪生长性能的影响
《河南农业科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为探究复合植物多糖（黄芪多糖、枸杞多糖、海藻多糖）对母猪及仔猪性能的影响，将56头2～3胎次妊娠后期母猪随机分为对照组（基础饲粮）和3个试验组（基础饲粮+0.05%、0.15%、0.25%复合植物多糖），试验期为产前7 d至产后21 d。结果表明，在母猪体况恢复情况方面，与对照组相比，试验2、3组断奶背膘厚度分别显著增加7.48%、8.09%，而试验1组与对照组无显著差异；背膘厚度损失分别显著降低25.18%、51.08%、48.92%，其中，试验2、3组的降低幅度显著大于试验1组；断奶后7 d内发情率分别显著提高20.15%、35.07%、37.08%，其中，试验2、3组的增加幅度显著大于试验1组。在母猪产仔性能方面，与对照组相比，试验1、2、3组产活仔数分别显著增加9.57%、14.41%、11.70%；产健仔数分别增加12.62%、16.41%、14.46%，但试验1组差异不显著；仔猪初生窝质量分别显著增加10.50%、13.74%、8.52%；产弱仔数分别显著降低24.53%、27.36%、23.58%；死胎数分别显著降低16.20%、46.48%、42.96%。在母猪血清免疫性能方面，与对照组相比，试验1、2、3组中IgA含量分别显著增加21.59%、19.32%、18.18%；试验2、3组IgM含量分别显著增加21.10%、23.85%，而试验1组差异不显著；TNF-α含量分别显著降低14.96%、19.44%、18.07%;IL-2含量分别显著增加42.43%、45.91%、48.68%;IL-4含量分别显著增加13.07%、14.86%、14.08%;IL-6含量分别显著降低18.52%、16.13%、12.82%。在仔猪生长性能方面，与对照组相比，试验1、2、3组仔猪断奶平均体质量分别显著增加17.23%、19.43%、19.59%；仔猪断奶窝质量分别显著增加29.99%、38.68%、34.29%，且试验2、3组的断奶窝质量显著高于试验1组；平均日增质量分别显著增加20.97%、23.18%、24.06%；腹泻率分别显著降低19.26%、26.91%、28.89%，且试验2、3组的腹泻率显著低于试验1组。综上，在母猪饲粮中添加0.05%、0.15%、0.25%复合植物多糖能显著改善母猪繁殖性能、免疫机能及仔猪生长性能，且0.15%和0.25%质量分数组的提升效果显著优于低质量分数组。
关键词： 母猪 复合植物多糖 体况恢复 产仔性能 免疫性能 仔猪生长性能
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夏玉米光合特性及产量对花期高温胁迫的响应
《南方农业学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探讨花期高温胁迫对夏玉米田间温湿状况、叶片光合特性、水分利用效率及产量构成的影响,为夏玉米抗高温栽培提供理论依据.[方法]以玉米耐热型品种浚单20(XD20)和热敏感型品种农华101(NH101)为试验材料,利用聚烯烃(PO)薄膜温室模拟花期高温,以大田常温处理为对照(CK),于抽雄期设置连续10 d的模拟高温胁迫处理(HT),测定不同处理的田间空气温湿状况及夏玉米叶片光合特性、水分利用效率和产量.[结果]玉米田间空气温度和饱和水汽压差日变化均呈早晚低而平稳、日间高而波动的单峰曲线,且日间时段冠层高于穗层;相对湿度日变化呈早晚高而平稳、日间低而波动的单谷曲线,且日间时段冠层低于穗层.2个处理的田间实际水汽压和空气焓值日变化趋势不一致,CK处理下日变化趋势不明显,早中晚差异较小,而HT处理下日变化呈早晚低而平稳、日间高而波动的单峰曲线,日间显著高于夜间;HT处理增强了田间实际水汽压和空气焓值与空气温度和相对湿度的关联性.高温处理期间,与CK相比,HT处理提高了日间空气温度、增大了上午时段的饱和水汽压差,引起蒸散增强,进而使得田间相对湿度、实际水汽压和空气焓值增加,且冠层的增幅大于穗层,进而影响2个品种叶片的光合性能.高温处理期间,HT处理导致XD20和NH101穗位叶气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率分别平均增加36.60%、157.20%、19.72%和41.67%、143.90%、27.08%,叶片羧化效率、气孔限制值、瞬时水分利用效率和内在水分利用效率平均降低59.61%、29.94%、25.08%、31.65%和63.09%、31.00%、33.54%、33.45%,而净光合速率随空气温度变化而波动,造成植株整体光合性能下降.高温胁迫结束后,随玉米生育进程推进,HT处理的穗位叶各光合参数均能逐渐恢复至CK水平.HT处理导致玉米植株生育后期的干物质积累量显著降低(P<0.05,下同),穗粒数显著减少,百粒重略有增加,但籽粒产量显著下降.与CK相比,HT处理下XD20穗粒数和产量分别降低33.55%和35.49%,NH101则分别降低36.89%和37.63%,NH101的降幅大于XD20.[结论]高温胁迫下空气升温快、温度高且水汽压差大,增强了农田蒸散,使得田间相对湿度、实际水汽压和空气焓值增加,导致玉米叶片气孔导度增大、蒸腾散热增强,水分利用效率降低,气孔限制值降低而胞间CO2浓度增加,叶片羧化效率降低且净光合速率随空气温度波动,造成植株整体光合性能下降,干物质积累量显著降低,进而导致穗粒数减少、籽粒产量显著降低.热敏感型品种农华101减产幅度大于耐热型品种浚单20.
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花生颈腐病菌Diplodia gossypina全基因组序列资源(英文)
《植物病理学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：花生（Arachis hypogaea）作为一种重要的油料作物，为人类提供了优质的植物油、蛋白质、膳食纤维、矿物质和维生素。然而，随着极端天气的频繁发生以及各类病原菌耐药性的增强，花生受到各种生物和非生物胁迫的影响。花生颈腐病的优势病原菌棉色二孢（Diplodia gossypina）为世界各地花生产区花生颈腐病的主要病原，可造成严重的产量损失。为探讨其发病机制，对D. gossypina A20＿4菌株进行了基因组测序分析。结果表明，D. gossypina A20＿4菌株基因组组装大小为43.03 Mb,GC含量为54.91%；从头组装共鉴定出10,745个基因，其中包含41,526个编码序列和2.20%的重复序列。其中6,461个基因（60.13%）被BlastP GO注释，3,245个基因（30.20%）被KOG注释，3,093个基因（28.79%）被KEGG注释。同时，本研究利用SignalP、TMHMM、EffectorP和PHI-base等软件对该菌株全基因组编码的10,745条蛋白序列进行了分泌蛋白和效应子的预测分析，结果表明，D. gossypina A20＿4基因组中有790个预测的分泌蛋白基因，利用dbCAN3等软件从这些分泌蛋白中分析鉴定到220个碳水化合物活性酶，以糖苷水解酶亚家族成员数量最多。分泌蛋白中效应蛋白的预测结果表明D. gossypina A20＿4中有224个潜在的效应蛋白，其中222个蛋白的功能可被PHI-base注释，根据注释结果在该菌株中找到12个关键致病因子。此外，利用生物信息学软件对其基因组中的一个丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶SNF1基因进行了鉴定和分析，初步分析结果显示该基因与细胞自噬进程高度相关，而自噬进程已经被证实参与调控真菌致病力。以上研究结果将为我们了解D. gossypina的进化、致病分子机制以及宿主-病原体相互作用提供新的见解。
关键词： 花生 颈腐病 棉色二孢 基因组测序分析 效应蛋白 SNF1
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有机替代对砂姜黑土小麦季温室气体排放及净增温潜势的影响
《中国生态农业学报(中英文) 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：有机替代增碳固汇潜力较高,然而土壤类型和气候特点对有机替代固碳降温效果影响较大,对兼顾典型土壤区作物产量和减排效果的适宜有机替代比例还缺乏针对性研究.基于此,本文以砂姜黑土为研究对象,设置不施肥(CK)、优化施氮(OPT)及不同有机(鸡粪)替代(1/4M、1/2M、3/4M和M)6个处理,开展两年土壤增汇试验,并在第2年监测小麦季两次施肥期温室气体(GHGs)排放.结果显示,砂姜黑土农田土壤有机碳随着有机替代比例的升高呈显著增加趋势,但年均固碳率(SOCSR)的增加幅度有所下降;关键温室气体N2O的累积排放量随着有机替代量的增加呈先增加后减少的趋势,尤其1/4M处理N2O的累积排放量最高,其次为OPT和1/2M处理,而CK和M处理的N2O累积排放量最低;CH4累积排放量除1/4M处理最低和OPT处理最高外,其余处理差异不显著,且整体不高.综合N2O、CH4和SOCSR,发现高量有机替代(M)的农田净增温潜势(Net-GWP)为-5 097.6 kg(CO2_eq)·hm-2,显著低于其他处理,其次为3/4M和1/2M处理,分别为-3 523.1和-2 541.7 kg(CO2_eq)·hm-2,而OPT和1/4M处理的Net-GWP相对较高,分别为-879.1和-501.1 kg(CO2_eq)·hm-2,显著高于其他处理(CK除外),Net-GWP随着有机肥从无到全量替代呈先增加后降低的趋势.此外,小麦基肥期N2O排放和CH4吸收量显著高于追肥期,其中基肥期N2O排放占总排放量的58.1%~66.7%,基肥期CH4吸收占总吸收量的55.3%~60.0%.不同有机替代处理中1/2M处理小麦产量最高,其次为1/4M处理,再次为3/4M和OPT处理,而全替代(M)和CK的产量最低.折中小麦产量和Net-GWP,本研究认为50%鸡粪替代短期施用既可以维持砂姜黑土小麦产量,也可实现较明显的固碳减排效果,是砂姜黑土麦田综合经济和生态效益的最佳替代比例.
关键词： 有机替代 温室气体 土壤固碳效率 砂姜黑土 田间增温潜势 产量效益
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盐胁迫下谷子叶片转录组de novo测序及分析
《江苏农业科学 》 2025 北大核心
摘要：为挖掘出与耐盐相关的基因，解析谷子耐盐机制和指导谷子耐盐育种提供理论支撑，本研究以宛谷098为试验材料，对盐胁迫前后谷子苗期倒二叶叶片进行转录组de novo测序，并采用实时荧光定量RT-PCR进行功能基因验证。结果表明，本研究通过de novo转录组测序检测到宛谷098盐胁迫前后倒二叶中1 793个差异表达基因(其中上调基因1 054个，下调基因739个),主要为细胞质翻译、细胞质核糖体、核糖体亚基、核糖体的结构成分、依赖信号识别颗粒(SRP)的共翻译蛋白靶向膜等基因。根据GO注释分析发现，参与生物过程的基因差异表达最多，其次是细胞组分，而参与分子功能的基因较少；差异基因数量最高的5个GO项是细胞质翻译和依赖SRP的共翻译蛋白靶向膜2个生物过程、细胞质核糖体和核糖体亚基2个细胞组分、核糖体的结构成分1个分子功能。KEGG代谢途径富集分析结果表明，DEG主要富集在苯丙氨酸代谢、细胞色素P450对异种生物的代谢、药物代谢-细胞色素P450、氨基酸和核苷酸糖代谢、谷胱甘肽代谢等代谢途径和苯丙氨酸的生物合成、类黄酮的生物合成、类胡萝卜素的生物合成等生物学合成上。谷胱甘肽转移酶主要参与细胞色素P450对异种生物的代谢通路、药物代谢-细胞色素P450通路、谷胱甘肽代谢通路、药物代谢-其他酶等通路，参与了活性氧清除过程；核糖体蛋白基因家族是调控植物抗逆性的宝贵资源，在植物耐盐性方面发挥着重要作用。本研究表明，谷子盐胁迫前后基因表达差异显著。
关键词： 转录组 谷子 耐盐基因 挖掘 盐胁迫 差异表达基因(DEG)
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花后喷施氨基酸螯合锌对小麦产量和品质的影响
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为探究氨基酸螯合锌对小麦产量和品质的效应，以郑麦1860为试验材料，设置花后喷施0.2%、0.4%浓度的硫酸锌、天冬氨酸锌与甘氨酸锌处理，以喷施清水为对照，在开封龙亭和周口郸城两试点研究喷施锌对小麦产量和品质的影响。结果表明，在龙亭和郸城试点，喷施0.2%天冬氨酸锌后小麦的千粒重显著提高，增幅分别为6.17%和6.58%;小麦产量显著增加，增幅分别为5.05%和5.32%;小麦籽粒容重显著提升，增幅分别为2.16%和2.32%。喷施锌显著降低龙亭和郸城试点小麦粉的弱化度，降幅分别为16.06%～26.98%、12.21%～34.27%。喷施天冬氨酸锌显著提高龙亭和郸城试点小麦粉的湿面筋含量，增幅分别为5.72%～10.51%和5.28%～6.53%;显著增大面团最大拉伸阻力，增幅分别为17.27%～20.96%和12.25%～14.13%;显著增加开封龙亭试点小麦粉的沉降值，增幅为19.69%～28.14%。喷施0.2%甘氨酸锌显著提高龙亭和郸城试点小麦粉的湿面筋含量，增幅分别为6.27%和7.40%;显著增大面团恒定变形拉伸阻力，增幅分别为18.37%和8.21%;显著增加周口郸城试点小麦粉的面团形成时间和稳定时间，增幅分别为36.53%和30.78%。综上所述，花后喷施0.2%天冬氨酸锌可提高小麦千粒重、籽粒产量和容重，降低小麦粉的弱化度，增大小麦粉湿面筋含量和面团拉伸阻力。
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不同氮效率小麦成熟期茎叶干物质积累量与氮素利用率的关系
《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】关于小麦氮效率差异的研究，其结果大多源于施氮与不施氮条件下的对比，这种研究方式可能会得出的结论不够全面。因此，我们通过设置不同施氮量水平，重点分析了高氮和低氮效率小麦品种成熟期营养和生殖生长指标与氮素利用的关系。【方法】研究于2022—2024年在河南省商丘市睢阳区郭村镇候福溪村进行，供试小麦品种包括两个氮高效小麦(百农4199和西农979)和两个氮低效小麦(丰德存麦21和郑品麦8号)。设置了4个施氮量处理，分别为0 kg/hm2(N0)、90 kg/hm2(N90)、180 kg/hm2(N180)、240 kg/hm2(N240)。测定干物质积累转运、氮素吸收分配及产量构成等指标，并结合结构方程模型进一步分析变量关系。【结果】180 kg/hm2为4个品种的最佳施氮量，在该施氮水平下，氮高效和氮低效小麦品种的干物质积累量显著高于其他处理，穗粒数、成穗数及产量均达峰值，氮肥偏生产力(NPPE)较N240处理提高了10.56%。随着施氮量增加，两类品种的成熟期干物质和氮素积累均呈现上升趋势，氮高效品种成熟期茎叶干物质积累量(DSLM)在N0、N90水平下较氮低效品种分别显著提高16.17%、11.49%。氮高效小麦花前干物质转运量(DMRA)、转运率(DMRR)及花前干物质转运对籽粒的贡献率(DMRCR)均低于氮低效小麦；而氮高效小麦的花前氮素转运量(NRA)、转运率(NRR)、花前氮素转运对籽粒的贡献率(NRCT)、花后氮素积累量(NAG)及对籽粒的贡献率(NACT)、花后干物质积累量(DMPA)及对籽粒的贡献率(DMACR)均高于氮低效小麦。不同施氮量处理下，氮高效小麦的DMPA和DMACR呈现先增加后降低的趋势，在N180水平下最高。与氮低效品种相比，氮高效品种的DMACR增幅在N180水平下达到显著水平，为18.57%。氮高效小麦品种的氮素吸收效率(NUPE)显著高于氮低效小麦品种。结构方程分析表明，影响小麦氮素利用率的主要指标为花前氮素运转量、成熟期茎叶干物质积累量和产量；成熟期茎叶干物质积累量通过产量和成熟期茎叶干物质氮素积累量对氮素利用效率产生负效应。【结论】在施氮(特别是适宜施氮量)条件下，氮高效小麦品种花前干物质转运量低于氮低效品种。而且，氮高效小麦成熟期茎叶干物质以及花后干物质、氮素积累量高，这会制约氮素吸收利用效率和氮肥偏生产力。因此，培育成熟期茎叶干物质和氮素积累量较低的氮高效品种是提高氮素利用率的途径。
关键词： 冬小麦 施氮量 氮效率 干物质积累 氮素转运 结构方程模型
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增强型双重Unet(ED-Unet)烟叶病斑分割模型的建立
《烟草科技 》 2025 北大核心
摘要：烟草病害的识别与诊断是烟草病害科学防治的前提和基础.为克服传统深度学习方法分割烟叶病斑时存在的泛化性弱、对噪声敏感等局限性问题,以角斑病、赤星病、野火病、蛙眼病4种病害为研究对象,基于Unet,通过改进特征提取模块、嵌入注意力机制等方法构建了增强型双重Unet(Enhanced Dual Unet,ED-Unet)模型对烟叶病斑进行精准分割.结果表明:①ED-Unet在病斑CPA、Recall、IoU、F1分数指标上分别达到92.75%、90.94%、84.93%、91.81%,整体Dice分数达到94.67%;②ED-Unet模型的参数量、浮点运算量、单幅图像推理时间分别为46.5 M、233.92 GFLOPs、65.096 ms;③相较于Unet、PSP、DeepLab v3+、FCN、SegNet、UNET++、DoubleU-Net,ED-Unet模型的精度取得了显著提升,且较好地控制了模型复杂度,综合性能达到最优.该方法可为烟叶病斑以及其他植物病害的精准分割提供技术支持.
关键词： Unet 深度学习 特征提取 注意力机制 烟叶病害 病斑分割
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