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叶面喷施丹参碳点缓解甘薯低磷胁迫的转录组与代谢组学分析

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作物学报 2024年第2期50卷 383-393页

作者：朱晓亚张强强赵鹏刘明王静靳容于永超唐忠厚江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/中国徐州国家土壤质量观测试验站江苏徐州221131

为探究叶面喷施碳点(CDs)对低磷胁迫下甘薯幼苗生长发育的影响,发掘CDs调控甘薯根系响应低磷胁迫的关键基因,解析根系代谢产物与关键基因的协同变化,探讨CDs缓解甘薯低磷胁迫的机制,本研究以商薯19和徐薯32为研究对象,设置低磷水平下(0.... 详细信息

为探究叶面喷施碳点(CDs)对低磷胁迫下甘薯幼苗生长发育的影响,发掘CDs调控甘薯根系响应低磷胁迫的关键基因,解析根系代谢产物与关键基因的协同变化,探讨CDs缓解甘薯低磷胁迫的机制,本研究以商薯19和徐薯32为研究对象,设置低磷水平下(0.01 mmol L-1KH2PO4)叶面喷施超纯水(CK1)、喷施丹参碳点(CDs)和正常磷水平下(1 mmol L-1KH2PO4)喷施超纯水(CK2) 3个处理,对不同处理甘薯根系进行转录组和代谢组学分析,同时考查不同处理中甘薯叶、茎和根系生物量和磷含量的变化。结果表明,叶面喷施丹参CDs显著增加了低磷胁迫下甘薯幼苗叶、茎和根系的生物量,提高了根系磷含量,增强了甘薯幼苗的耐低磷性。转录组分析结果显示,磷酸盐吸收和转运基因(PHO1、PHT1-4)、根系构型调控基因(ZAT6、ZFP5、PLT5)和肌醇磷酸盐生物合成基因(VIP2)在缓解甘薯低磷胁迫中发挥着关键作用。代谢组分析结果显示,CDs处理较CK1处理甘薯根系磷酸肌醇的表达量均显著降低。这表明,低磷胁迫下,叶面喷施CDs通过诱导甘薯根系高亲和磷吸收转运系统、优化根系构型等以提高甘薯对磷素的吸收能力,同时通过调整植株体内的磷代谢过程来维持磷稳态。但CDs介导下不同甘薯品种的低磷胁迫反应也存在差异。与CK1处理相比,CDs处理中还观察到商薯19根系磷酸乙醇胺和4-磷酸肌醇等磷酸酯的表达量显著降低;而徐薯32根系分泌的柠檬酸和草酸的表达量显著增加,它们能够活化土壤中的难溶性磷,促进植物磷吸收。这可能与不同甘薯品种本身的耐低磷性存在差异有关。研究结果可为建立甘薯磷养分高效的调控理论与调控新途径提供科学支撑和理论依据,也为后续针对纳米CDs缓解甘薯低磷胁迫的相关研究提供了候选分子资源。

关键词：甘薯低磷胁迫碳点转录组代谢组

不同有机物料对南疆黏质土壤化学性质及微生物数量的影响

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-9页

作者：赵玉鹏王治国付彦博陈波浪扁青永新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所新疆农业大学资源与环境学院新疆农业科学院拜城农业试验站/国家土壤质量阿克苏观测试验站

【目的】探究不同有机物料输入对土壤化学性质和土壤微生物数量的影响,筛选最佳碳源物质输入量,指导有机物料合理利用,为板结黏质土壤改良提供重要的理论参数。【方法】采用大田试验方法,设置农家肥组（N）、生物炭组（T）、生物菌肥组... 详细信息

【目的】探究不同有机物料输入对土壤化学性质和土壤微生物数量的影响,筛选最佳碳源物质输入量,指导有机物料合理利用,为板结黏质土壤改良提供重要的理论参数。【方法】采用大田试验方法,设置农家肥组（N）、生物炭组（T）、生物菌肥组（J）、商品有机肥组（S）、矿源黄腐酸钾组（H）5个不同有机物料组,每组设置50%推荐量、100%推荐量和150%推荐量3个梯度处理,以不施用有机物料为对照（CK）,测定不同处理土壤化学性质和微生物数量,探讨5种不同有机物料（碳源物质）对黏质土壤化学性质和微生物数量的影响。【结果】（1）与对照相比,不同有机物料处理均能降低土壤盐分含量、p H和电导率,其中矿源黄腐酸钾和生物菌肥处理的抑盐效果较好。（2）与对照相比,不同有机物料处理均能提高土壤中有机质、全氮、水解氮、有效磷和速效钾含量,其中生物菌肥、生物炭、农家肥处理的效果较好。（3）农家肥处理对土壤细菌和放线菌数量有较好的提升效果,生物炭处理对土壤真菌数量有较好的提升作用。【结论】综合各有机物料对土壤化学性质和微生物数量的影响,农家肥是该试验区较适宜的黏质土壤改良剂,推荐用量为36 t/hm2。

关键词：土壤改良黏质土壤土壤化学性质土壤微生物南疆

基于转录组分析的低铁胁迫下Bt棉苗杀虫蛋白表达量下降机制

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作物学报 2024年

作者：王永慧贺江张向向娄向弟高进孙艳茹曹婷施洋江苏沿海地区农业科学研究所/农业农村部沿海盐碱地农业科学观测试验站

研究低铁对Bt棉杀虫蛋白含量的影响及其生理和分子机制，可为Bt棉抗虫性安全表达提供理论参考。本文以转基因抗虫棉品种中棉50为试验材料，设置正常铁(CK， 20 μmol L-1)和低铁(LI， 0.1 μmol L-1) 2个铁水平处理，采用水培法研究了... 详细信息

研究低铁对Bt棉杀虫蛋白含量的影响及其生理和分子机制，可为Bt棉抗虫性安全表达提供理论参考。本文以转基因抗虫棉品种中棉50为试验材料，设置正常铁(CK， 20 μmol L-1)和低铁(LI， 0.1 μmol L-1) 2个铁水平处理，采用水培法研究了低铁胁迫下Bt棉苗期Bt杀虫蛋白含量变化及氮代谢生理特征，通过转录组测序挖掘差异表达基因及其相关代谢途径，并采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明，与对照处理相比，低铁胁迫下Bt棉根和叶片中杀虫蛋白含量显著下降，且根中杀虫蛋白含量下降幅度更大。低铁胁迫降低了叶片中NH4+-N和NO3--N含量，降低根和叶片中可溶性蛋白含量和全氮含量。根和叶片中硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和谷氨酸合成酶活性的变化趋势与Bt杀虫蛋白含量表现一致。转录组结果表明，根和叶片中分别鉴定出11，661个和8972个差异表达基因，其中有1652个差异表达基因在根和叶片中均下调表达。GO注释表明，低铁处理根和叶片中差异基因的功能都主要富集于刺激反应、细胞壁、质膜、结合、氧化还原活性等。KEGG富集分析显示，苯丙烷类物质生物合成、苯丙氨酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、激素信号转导、玉米素生物合成、氮代谢、淀粉和蔗糖代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢和酪氨酸代谢等途径在根和叶片中均发生显著变化。低铁胁迫下与氮素还原、同化途径相关的NR、NiR1和GLT1基因表达显著下调。以上结果表明，低铁胁迫会抑制Bt棉氮代谢相关基因的转录水平，减弱氮代谢的生理活性，抑制Bt杀虫蛋白的合成。

关键词： Bt棉杀虫蛋白低铁胁迫转录组

不同耕作和秸秆还田方式对灰钙土土壤理化性状、酶活性及玉米产量的影响

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生态学杂志 2024年

作者：温美娟杨思存王成宝霍琳甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所/国家农业科学白银观测实验站/国家盐碱地综合利用技术创新中心白银试验站

为探究不同耕作和秸秆还田对土壤理化性状、土壤微生物量碳氮、土壤酶活性和玉米产量的影响，揭示影响土壤酶活性的关键环境因子，于2017—2021年在甘肃引黄灌区灰钙土上进行田间试验，设置旋耕（RT）、旋耕秸秆还田（RTS）、深松（ST... 详细信息

为探究不同耕作和秸秆还田对土壤理化性状、土壤微生物量碳氮、土壤酶活性和玉米产量的影响，揭示影响土壤酶活性的关键环境因子，于2017—2021年在甘肃引黄灌区灰钙土上进行田间试验，设置旋耕（RT）、旋耕秸秆还田（RTS）、深松（ST）、深松秸秆还田（STS）四种耕作和秸秆还田方式处理，研究其对0～40 cm土层土壤理化学性状、土壤胞外酶活性及玉米产量的影响。结果表明：2017—2021年，ST和STS处理显著提高了玉米产量，其中STS处理产量最高，其次为ST处理，二者显著高于RT和RTS；较RT、RTS处理，ST和STS可显著降低20～40 cm土层土壤容重（BD）和紧实度，以及0～40 cm土层pH和电导率（EC），且STS降低最显著；STS显著提高了0～40 cm土壤含水量（SWC）、土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、碱解氮（AHN）和有效磷（AP）；0～20 cm土层，土壤微生物量均以RTS、ST和STS较高，其中STS微生物量碳（MBC）和微生物量氮（MBN）最高，且STS和RTS显著提高了土壤微生物墒，20～40 cm土层，较RT处理，STS显著提高了MBC和MBN，RTS显著提高了MBN；0～20 cm土层，较RT处理，ST、RTS和STS均显著提高了β-1，4-葡萄糖苷酶（BG）和纤维二糖水解酶（CBH）活性，且STS显著提高了β-1，4-木糖苷酶（BXYL）活性，STS显著提高了β-1，4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性和碱性磷酸酶（AKP）活性，而RTS显著提高了NAG活性，20～40 cm土层，较RT处理，STS显著提高了BG、BXYL、CBH、NAG、AKP活性，RTS显著提高了BG活性，ST显著提高BXYL活性；相关分析显示，0～40 cm土层，MBC、MBN、SOC、TN、AHN、AP、SWC、BD、EC与各类胞外酶活性存在显著或极显著相关性；冗余分析表明，MBC和SOC是影响土壤酶活性的主要环境因子，其次为MBN和pH。综上所述，深松秸秆还田是改善灰钙土土壤物理性状、增加土壤肥力、提高土壤微生物量和酶活性、促进玉米增产的最优耕作措施。

关键词：深松秸秆还田土壤微生物量土壤酶活性土壤理化性状

小菜蛾UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶基因的克隆、表达及功能研究

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生物安全学报 2024年

作者：李恒田厚军林硕陈艺欣魏辉陈勇福建省农业科学院植物保护研究所农业部福州作物有害生物科学观测试验站

【目的】克隆小菜蛾几丁质合成酶基因Px UAP并阐明其功能。【方法】基于小菜蛾基因组信息，利用RT-PCR克隆小菜蛾Px UAP基因的c DNA序列，并应用荧光定量PCR和RNA干扰技术分析该基因的表达模式及功能。【结果】Px UAP (Gen Bank登录号:O... 详细信息

【目的】克隆小菜蛾几丁质合成酶基因Px UAP并阐明其功能。【方法】基于小菜蛾基因组信息，利用RT-PCR克隆小菜蛾Px UAP基因的c DNA序列，并应用荧光定量PCR和RNA干扰技术分析该基因的表达模式及功能。【结果】Px UAP (Gen Bank登录号:OR659549)开放阅读框长度为1467 bp，预测编码488个氨基酸，蛋白分子质量为54.985 ku，理论等电点为6.12;与金凤蝶UAP (KPJ20218.1)同源蛋白亲缘关系较近，氨基酸同源性为80.33%。发育表达谱结果表明，Px UAP在小菜蛾各个发育阶段均有表达，在雄成虫期的表达量最高;组织表达谱结果表明，Px UAP在雌成虫足和翅膀的表达量最高。RNAi结果表明，与注射ds GFP对照组相比，注射ds Px UAP显著降低了靶标基因和几丁质合成酶Px CHSA基因的表达量，且Px CHSB基因在24和48 h的表达量也显著下降;注射ds Px UAP的小菜蛾大部分无法化蛹，蛹壳出现皱缩等畸形现象，并在注射后168 h全部死亡。【结论】Px UAP是小菜蛾几丁质合成酶通路中的关键调控基因，对小菜蛾生长发育起至关重要的作用。

关键词：小菜蛾 RNA干扰几丁质 UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶表达谱

秸秆还田和添加生物炭对热带地区稻菜轮作体系中淹水后土壤温室气体排放的影响

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环境科学 2024年第3期45卷 1692-1701页

作者：胡天怡车佳玥胡煜杰陈绮琦张冬明雷菲曾建华汤水荣伍延正孟磊海南大学热带作物学院海口570228 海南省农业科学院农业环境与土壤研究所海口571100 农业农村部海南耕地保育科学观测试验站海口571100 海南省耕地保育重点实验室海口571100

热区稻菜轮作系统瓜菜季施肥后大量硝态氮积累,导致后续的水稻季淹水后硝态氮的淋失以及大量N_(2)O排放,使氮素损失以及温室效应加剧.如何提高硝态氮利用率,减少N_(2)O排放成为了亟待解决的问题.试验共设置6个处理:添加200 mg·kg^(-1)(... 详细信息

热区稻菜轮作系统瓜菜季施肥后大量硝态氮积累,导致后续的水稻季淹水后硝态氮的淋失以及大量N_(2)O排放,使氮素损失以及温室效应加剧.如何提高硝态氮利用率,减少N_(2)O排放成为了亟待解决的问题.试验共设置6个处理:添加200 mg·kg^(-1)(以N计,下同)KNO_(3)(CK);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+2%生物炭(B);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)和1%花生秸秆(P);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+2%生物炭+1%花生秸秆(P+B);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+1%水稻秸秆(R);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+2%生物炭+1%水稻秸秆(R+B),进行114 d的25℃恒温淹水培养,来探究有机物料添加对土壤淹水后温室气体排放和氮素利用的影响.结果表明,与CK相比,添加秸秆或秸秆和生物炭配施显著增加了土壤pH(P<0.05);B和P处理分别显著增加了41.6%和28.5%的N_(2)O累计排放(P<0.05),P+B、R和R+B处理分别显著降低了14.1%、24.7%和36.7%的N_(2)O累计排放(P<0.05);添加秸秆增加了净温室气体增温潜势(NGWP),增施椰壳生物炭能够显著减缓秸秆对NGWP的影响(P<0.05),秸秆和生物炭配合施用降低了NGWP,其中P+B显著降低NGWP(P<0.05),R+B不显著;添加秸秆或生物炭显著增加了土壤微生物量碳(MBC)(P<0.05),P+B最高,为502.26mg·kg^(-1);秸秆和生物炭配施增加了土壤微生物量氮(MBN),P+B最高.N_(2)O排放通量与pH呈极显著负相关(P<0.01),与NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N呈极显著正相关(P<0.01);N_(2)O累计排放量与MBN呈极显著负相关(P<0.01);NO_(3)^(-)-N与MBN呈显著负相关(P<0.05),说明硝态氮的减少可能被微生物固持,微生物对硝态氮固持的增加也减少了N_(2)O排放.综上所述,花生秸秆和椰壳生物炭配合施用能够显著抑制N_(2)O排放,增加土壤MBC和MBN,是一种海南瓜菜季后充分利用氮肥,减少氮素损失,减缓N_(2)O排放的一种合理措施.

关键词：生物炭秸秆氧化亚氮(N_(2)O) 土壤微生物量碳氮硝态氮

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配方施肥对滴灌玉米生理生长及产量的影响

新疆农业科学 2024年第4期61卷 878-884页

作者：付彦博扁青永魏亚媛魏彦宏张万旭朱锦泉新疆农业科学院拜城农业试验站/国家土壤质量阿克苏观测试验站新疆阿克苏843000 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091 新疆生产建设兵团农业推广技术总站乌鲁木齐830091

【目的】研究新疆南疆地区配方施肥对滴灌玉米生理生长及产量影响。【方法】以玉米品种新玉31号为供试材料,采取多点对比重复试验设计,设置4个处理:(1)配方施肥处理(OPT);N 15 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)11.5 kg/667m^(2),K_(2)O_(6)kg/667... 详细信息

【目的】研究新疆南疆地区配方施肥对滴灌玉米生理生长及产量影响。【方法】以玉米品种新玉31号为供试材料,采取多点对比重复试验设计,设置4个处理:(1)配方施肥处理(OPT);N 15 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)11.5 kg/667m^(2),K_(2)O_(6)kg/667m^(2);(2)配方施肥无氮处理(OPT-N);N 0 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)11.5 kg/667m^(2),K_(2)O_(6)kg/667m^(2);(3)配方施肥无磷处理(OPT-P);N 15 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)0 kg/667m^(2),K_(2)O_(6)kg/667m^(2);(3)配方施肥无钾处理(OPT-P),N 15 kg/667m^(2),P_(2)O_(5)0 kg/667m^(2),K_(2)O 0 kg/667m^(2),分析不同配方施肥对滴灌玉米农艺性状、光合特性(净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO_(2)浓度(Ci))、产量及肥料利用效率的变化。【结果】(1)配方施肥处理玉米株高、叶面积、光合特性和产量呈现最佳效果。(2)配方施肥处理比配方施肥无氮处理、配方施肥无磷处理、配方施肥无钾处理提高经济效益分别为602.4、316.8、220.8元/667m^(2)。(3)玉米产量与净光合速率、蒸腾速率、株高、穗位高、穗长、穗粗、秃尖长均呈现线性关系,其中产量与净光合速率的相关性较高,穗长、穗粗、秃尖长与产量相关性亦较高,净光合速率、穗长、穗粗、秃尖长一定程度上能体现产量,而其他指标虽具有相关性,但代表性不强。【结论】N 15 kg/667m^(2)、P_(2)O_(5)11.5 kg/667m^(2)、K_(2)O_(6)kg/667m^(2)配方处理可作为新疆南疆玉米节本增效的配方施肥组合。

关键词：滴灌玉米配方施肥生理生长产量

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辣椒疫霉病生防菌的筛选、防效及抑菌机理

植物病理学报 2024年

作者：钱新陈亚丽李美霞曹凯歌周长勇陈香华罗德旭付佑胜陈澄宇孙玉东江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所国家农业科学淮安观测实验点

由辣椒疫霉（Phytophthora capsici）引起的辣椒疫霉病是一种具有毁灭性的土传病害，可导致辣椒减产甚至绝收，造成重大经济损失。本研究通过平板对峙培养法筛选到一个对P. capsici拮抗效果较好的细菌菌株1LN2，进一步根据生理生化特性... 详细信息

由辣椒疫霉（Phytophthora capsici）引起的辣椒疫霉病是一种具有毁灭性的土传病害，可导致辣椒减产甚至绝收，造成重大经济损失。本研究通过平板对峙培养法筛选到一个对P. capsici拮抗效果较好的细菌菌株1LN2，进一步根据生理生化特性、基于16S rRNA的系统发育分析以及核酸序列分析结果，将其鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。抑菌谱测定结果显示1LN2菌株对镰孢菌（Fusarium graminearum）、禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）、核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）等10种病原菌均具有拮抗作用，表明1LN2的抑菌谱较广。1LN2发酵菌液可强烈抑制P. capsici菌丝生长并导致菌丝畸形。温室盆栽防效结果显示1LN2菌液灌根处理对6～8叶期、9～11叶期、花蕾期三个不同生育期的辣椒疫霉病的防效分别为85.26%、61.27%和49.73%。田间防效试验结果表明1LN2对辣椒疫霉病的防效为62.35%。1LN2无菌发酵液也可显著抑制***菌丝生长，且1LN2可分泌纤维素酶、蛋白酶等细胞壁降解酶。全基因组测序结果显示1LN2基因组中包含subtilin、bacillibactin及macrolactin等8种次生代谢产物合成基因簇且存在合成抑菌物质的未知基因簇。此外，1LN2处理能够促进辣椒植株生长，导致辣椒防御酶（PAL、POD和SOD）活性增高。本研究为辣椒疫霉病绿色防控提供了有潜在应用价值的生防菌株1LN2，为深入揭示辣椒疫霉病生物防治机理提供了参考。

关键词：解淀粉芽孢杆菌辣椒疫霉病生物防治绿色防控抑菌机理

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐与四唑虫酰胺复配对草地贪夜蛾的联合生物活性及田间防效

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农药 2024年第2期63卷 147-151页

作者：陈澄宇张学峰赵云霞唐艺婷张凯付佑胜江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所国家农业科学淮安观测实验站江苏淮安223001

[目的]为获得对草地贪夜蛾具有速效性及持效性的杀虫剂复配组合。[方法]选择甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和四唑虫酰胺对草地贪夜蛾3龄幼虫进行生物活性测定,并利用共毒因子以及共毒系数法明确不同杀虫剂复配的生物活性,随后在田间条件下对... 详细信息

[目的]为获得对草地贪夜蛾具有速效性及持效性的杀虫剂复配组合。[方法]选择甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和四唑虫酰胺对草地贪夜蛾3龄幼虫进行生物活性测定,并利用共毒因子以及共毒系数法明确不同杀虫剂复配的生物活性,随后在田间条件下对具有增效作用的复配组合进行试验。[结果]甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和四唑虫酰胺对草地贪夜蛾3龄幼虫72 h的LC_(50)分别为0.088、4.380 mg/L。利用共毒因子法筛选具有增效作用的组合为1∶50、1∶25;利用共毒系数法筛选具有增效作用的组合为1∶30、1∶40、1∶50、1∶60,LC_(50)分别为0.936、0.742、1.086、1.915 mg/L。田间试验结果表明:甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和四唑虫酰胺1∶40进行复配,药后3、14 d均表现出良好防控效果。[结论]甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和四唑虫酰胺复配对于草地贪夜蛾防控具有良好的速效性和持效性。

关键词：草地贪夜蛾农药复配共毒因子共毒系数田间试验