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JIA 12月优先上线文章（七）

文摘   2024-12-26 17:17   北京  

 Journal of Integrative Agriculture

（《农业科学学报》(英文)，JIA）
12月优先上线文章（七）
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1

ZmMYC2, selected during modern breeding, orchestrates growth and defense gene expression in maize

现代育种选择基因ZmMYC2调控玉米生长和抗逆基因表达的研究

Shuai Ma, Xiangyu Lu, Bo Zhou, Jiameng Zhu, Qianhe Zhang, Suzhen Li, Xiaoqing Liu, Wenzhu Yang, Chunhui Li, Yongxiang Li, Yu Li, Rumei Chen, Xiaojin Zhou, Tianyu Wang

玉米是我国第一大作物，稳定其生长和抗逆的平衡是保障高产稳产的重要基础。茉莉素在植物发育和应对逆境胁迫中发挥重要功能，该信号通路中的核心转录因子MYC2调控多种发育及逆境相关基因表达。虽然MYC2在拟南芥中的功能已经得到广泛研究，但其在玉米中的表达调控网络解析尚不够全面。本研究以玉米为研究对象，首先明确了ZmMYC2在玉米育种进程中受到选择，其启动子区的优异单倍型有利于基因的高表达。借助PER-seq技术和差异表达基因分析筛选得到多个ZmMYC2的候选下游基因；根据功能注释可将这些基因分为：抗逆相关基因（ZmCYP709H1、ZmBX5、ZmBX6）和生长发育相关基因（ZmBRD1、ZmTIP3c、ZmARF3、ZmCER2）；进而利用eQTL分析、EMSA和双荧光素酶报告基因等实验，验证了ZmMYC2能够直接激活上述靶基因的表达，拓展了ZmMYC2调控玉米逆境响应和生长发育相关基因表达的网络，为玉米高产和抗逆的协同改良提供理论依据和基因资源。                                                                                                         


引用本文 >>>

Shuai Ma, Xiangyu Lu, Bo Zhou, Jiameng Zhu, Qianhe Zhang, Suzhen Li, Xiaoqing Liu, Wenzhu Yang, Chunhui Li, Yongxiang Li, Yu Li, Rumei Chen, Xiaojin Zhou, Tianyu Wang. 2024. ZmMYC2, selected during modern breeding, orchestrates growth and defense gene expression in maize. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.020



2

Identification and validation of two QTL associated with Fusarium head blight resistance in spring wheat (Triticum aestivum L.)

两个与春小麦赤霉病抗性相关的QTL位点的定位与验证

Cong Li, Lei Wu, Xinyao He, Yi He, Peng Jiang, Jian Ma, Pawan K. Singh, Xu Zhang

赤霉病（FHB）是全球小麦生产中极具破坏性的重要病害，严重威胁粮食安全与保障。本研究利用南京8611/Ocoroni 重组自交系（RIL）群体的269个F6株系进行赤霉病抗性QTL位点鉴定。所有株系连续3年分别在南京以单花滴注法、在墨西哥以孢子喷雾法进行田间赤霉病抗性鉴定，同时利用小麦55K 单核苷酸多态性（SNP）芯片构建高密度遗传图谱。共检测到13个QTL，分别位于1B, 2D, 3B, 5D, 6D和 7A染色体，其中两个主效QTL位点qfhb.CIM-2D.1 和qdon.CIM-3B.1得到稳定表达。条件QTL分析表明，位点qfhb.CIM-2D.1通过降低FHB严重度进而减少DON含量，而qdon.CIM-3B.1则通过直接控制DON积累提高赤霉病抗性。聚合qfhb.CIM-2D.1 和qdon.CIM-3B.1位点可以显著提高小麦对赤霉病和DON的抗性。此外，成功开发了与qfhb.CIM-2D.1 和qdon.CIM-3B.1分别紧密连锁的竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记KASP-1369 和 KASP-8394，并在相关的遗传群体中得到有效验证。本研究结果拓宽了赤霉病抗性研究遗传基础，开发的分子标记将有效应用于小麦标记辅助育种。




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Cong Li, Lei Wu, Xinyao He, Yi He, Peng Jiang, Jian Ma, Pawan K. Singh, Xu Zhang. 2024. Identification and validation of two QTL associated with Fusarium head blight resistance in spring wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.021



3

SiTCD1, encoding a P-type PPR protein, affects early chloroplast development under low temperature in foxtail millet

一个编码P型PPR蛋白的基因SiTCD1调控谷子低温下早期叶绿体发育

Zhilan Wang, Xiaofen Du, Kangni Han, Miao Li, Shichao Lian, Yuxin Li, Yanfang Li, Linyi Zhang, Xingchun Wang, Jun Wang

叶绿体基因的表达依赖于细胞核编码因子对其进行RNA代谢加工，但在冷胁迫下该机制仍不明确。在本研究中，我们分离鉴定了一个谷子(Setaria italica)温度敏感叶绿素缺乏突变体sitcd1 (temperature-sensitive chlorophyll-deficient 1)，在低温条件（光照20°C黑暗18°C，L20/D18）下，sitcd1早期发育叶片叶绿素含量降低，叶绿体结构异常，呈现白化表型。图位克隆结果表明，SiTCD1编码一个定位于叶绿体中的P型PPR蛋白。同时发现该基因受低温诱导表达且在早期叶片中高表达。在sitcd1遗传背景下，过表达SiTCD1的转基因株系在低温下出现近乎正常的绿叶表型。此外，REMSAs和RT-PCR结果表明，SiTCD1在体外直接与质体基因atpF结合，可能参与了低温下质体基因atpF的剪接。RNA-seq分析表明，在低温条件下，sitcd1中一些需要ATP提供能量的代谢（如卟啉、叶绿素和谷胱甘肽代谢）相关基因表达水平下调，导致其叶绿素含量、还原性谷胱甘肽（GSH）降低，谷胱甘肽氧化还原对（GSH/GSSG）比值下降。相对于萌发期和苗期，sitcd1在芽期对冷胁迫更敏感，利用195份种质芽期耐冷表型，发现携带SiTCD1Hap2种质比携带SiTCD1Hap1种质具有更强的芽期耐冷性。以上结果表明，SiTCD1在谷子低温早期叶绿体发育中发挥重要作用。

引用本文 >>>

Zhilan Wang, Xiaofen Du, Kangni Han, Miao Li, Shichao Lian, Yuxin Li, Yanfang Li, Linyi Zhang, Xingchun Wang, Jun Wang. 2024. SiTCD1, encoding a P-type PPR protein, affects early chloroplast development under low temperature in foxtail millet. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.022



4

Free fatty acids induce apoptosis in mammary epithelial cells from ketotic dairy cows via endoplasmic reticulum stress

Renxu Chang, Yuanyuan Chen, Xinyi Xu, Hongdou Jia, John Mauck, Juan J. Loor, Yehoshav A. Ben Meir, Qiushi Xu, Xudong Sun, Chuang Xu

酮病奶牛的乳腺组织面临着血液中游离脂肪酸（FFA）浓度显著升高和乳腺上皮细胞凋亡的严峻挑战。非反刍动物的研究已经证实，内质网（ER）应激与细胞凋亡之间密切相关，表明代谢应激可能通过ER应激通路诱导奶牛乳腺上皮细胞的凋亡。因此，本研究的目的是探讨：(1) 酮病奶牛乳腺中ER应激通路的状态；(2) ER应激在高浓度FFA诱导奶牛乳腺上皮细胞凋亡中的作用。本研究发现，酮病或外源性FFA能够激活奶牛乳腺组织或MAC-T细胞中的ER应激通路。通过ER应激激活剂Tunicamycin（Tun）预处理，进一步加重了FFA诱导的MAC-T细胞中的ER应激和凋亡。相反，ER应激抑制剂Tauroursodeoxycholate（TUDCA）预处理缓解了FFA诱导的ER应激以及MAC-T细胞凋亡。综上所述，研究证实FFA通过ER应激信号通路诱导酮病奶牛乳腺上皮细胞凋亡。因此，缓解ER应激可能有助于减轻酮病引起的奶牛乳腺组织损伤。


引用本文 >>>

Renxu Chang, Yuanyuan Chen, Xinyi Xu, Hongdou Jia, John Mauck, Juan J. Loor, Yehoshav A. Ben Meir, Qiushi Xu, Xudong Sun, Chuang Xu. 2024. Free fatty acids induce apoptosis in mammary epithelial cells from ketotic dairy cows via endoplasmic reticulum stress. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.023



5

Nitrogen redistribution during the grain-filling stage and its correlation with senescence and TaATG8 expression in leaves of winter wheat
冬小麦灌浆过程中旗叶氮素再分配及其与TaATG8表达的关系

Guoming Li, Xiaotian Ren, Shengyan Pang, Changjie Feng, Yuxi Niu, Yanjie Qu, Changhong Liu, Xiang Lin, Dong Wang

氮素是小麦（Triticum aestivum L.）生长和产量的重要营养元素，特别是在灌浆期，大部分氮素从营养器官重新分配到籽粒，对产量有显著影响。然而，氮素从营养器官向籽粒转运的具体时间段及其与旗叶衰老的相关性仍不清楚。本研究以冬小麦品种‘西农511’为试验材料，在田间条件下设置了两种氮肥处理：常规施氮（240 kg ha⁻¹ [N240]）和不施氮（0 kg ha⁻¹ [N0]）。结果显示，小麦旗叶中的氮素积累在7-14天达到峰值，氮含量为4.55%，随后氮素开始向籽粒重新分配。在21-35天内，旗叶中的氮含量减少了56%，而籽粒中的氮含量增加了51%。旗叶的相对叶绿素含量、光合速率、游离氨基酸浓度和可溶性蛋白含量在7-14天达到峰值，表明氮素从旗叶向籽粒运输。与N0处理相比，施氮显著提高了旗叶氮素再分配速率20%，减少了21%的活性氧（ROS）积累，并延缓了旗叶衰老。在缺氮条件下，自噬过程提前被诱导，自噬相关基因（TaATG8）的表达增加了5-7倍，这表明通过调控自噬途径并增强自噬活性可以优化氮肥利用效率。本研究表明，氮素从营养器官向籽粒的再分配启动了叶片的衰老过程，并与自噬相关基因的表达密切相关。

引用本文 >>>

Guoming Li, Xiaotian Ren, Shengyan Pang, Changjie Feng, Yuxi Niu, Yanjie Qu, Changhong Liu, Xiang Lin, Dong Wang. 2024. Nitrogen redistribution during the grain-filling stage and its correlation with senescence and TaATG8 expression in leaves of winter wheat. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.024


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Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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