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JIA 11月优先上线文章（三）

文摘   2024-11-13 16:59   北京  

 Journal of Integrative Agriculture

（《农业科学学报》(英文)，JIA）
11月优先上线文章（三）
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1

Citrus PR4A is involved in the defense responses against Xanthomonas citri subsp. citri.

柑橘PR4A参与柑橘对溃疡病的防御反应

Chenxing Hao, Jian Han, Peihan Yan, Jia Ou’yang, Ling Sheng, Guiyou Long, Ziniu Deng, Yunlin Cao, Xianfeng Ma

柑橘溃疡病是由黄单胞菌属柑橘致病亚种Xanthomonas citri subsp. citri（Xcc）引起的一种毁灭性病害，几乎会感染所有柑橘栽培品种。值得注意的是，我们前期研究鉴定到枸橼C-05（Citrus medica L.）对Xcc的侵染表现出稳定的抗病性，然而其抗病机理仍不明晰。本研究中，我们在甜橙基因组的第8号染色体上发现了一个病程相关蛋白Pathogenesis-related 4-likes（PR4s）基因簇，由5个PR4s基因组成。其中，PR4A在枸橼C-05叶片中响应Xcc侵染后上调表达最高，且不同抗病种质的叶片中PR4A的表达量均高于感病种质，表明PR4A的表达可能与柑橘对溃疡病的抗性有关。双分子荧光互补及Split-Luc试验表明，CmPR4A的正调控因子CmWRKY75与Xcc的主要致病效应子pthA4具有相互作用，且pthA4正调控CmPR4A的表达，进一步证明了CmPR4A的上调表达与Xcc侵染的关联性。GUS染色结果显示，PCmPR4A-P-516是受Xcc诱导PR4A表达的主要启动子区段。与此同时，瞬时过表达CmPR4A提高了甜橙对Xcc的抗性，而且OE-CmPR4A拟南芥转基因系也表现出对Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000更强的抗性。此外，以CmPR4A为诱饵，通过酵母双杂交文库鉴定到CmSMU2与CmPR4A具有相互作用，并通过BiFC及Split-Luc验证了它们之间的相互作用。甜橙中瞬时过表达CmSMU2增加了其对Xcc的抗性，值得一提的是，与CmSMU2或CmPR4A单独过表达相比，二者共表达会增强枸橼C-05叶片中活性氧积累，这些结果表明它们可能会协同增强柑橘对Xcc的抗性。本文为解析枸橼C-05对溃疡病的抗病机制奠定了理论基础，为柑橘抗病育种提供了重要的基因资源。

引用本文 >>>

Chenxing Hao, Jian Han, Peihan Yan, Jia Ou’yang, Ling Sheng, Guiyou Long, Ziniu Deng, Yunlin Cao, Xianfeng Ma. 2024. Citrus PR4A is involved in the defense responses against Xanthomonas citri subsp. citri. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.011



2

The critical role of outside xylem hydraulic conductance in regulating stomatal conductance and water use efficiency in cotton across different planting densities

不同种植密度下棉花叶脉外水力导度是调节气孔导度和水分利用效率中的关键

Yunrui Chen, Dayong Fan, Ziliang Li, Yujie Zhang, Yang He, Minzhi Chen, Wangfeng Zhang, Yali Zhang

水力理论预测叶片水力导度（Kleaf）与气孔导度（gs）之间存在正相关关系；然而，这一理论并未得到充分的观察支持，其潜在机制仍不清楚。目前，将Kleaf细分为木质部内水力导度（Kx）和木质部外水力导度（Kox）为阐明Kleaf对gs的调节机制提供了新的视角。最优的种植密度可以通过优化gs来提高水分利用效率（WUE）；然而，在这一过程中叶片水力特性的变化及其对gs和WUE的调节机制尚不明确。我们研究了Kx和Kox与gs、光合速率（AN）和WUE之间的关系，并调查了在12、18、24、36、48、60、72和84株/平方米的8种种植密度下，影响Kox的结构基础。结果显示，随着种植密度的增加，Kleaf）和AN保持一致，而Kox和gs显著下降。Kox受叶片厚度和细胞间空气空间体积分数的显著影响。Kleaf和Kx与AN和gs没有相关性，但Kox与gs表现出显著的正相关。此外，Kox与WUE显著负相关。这些发现表明，Kox通过调节gs来减少水分损失，同时维持AN，从而在不同种植密度下提高棉花的WUE。


引用本文 >>>

Yunrui Chen, Dayong Fan, Ziliang Li, Yujie Zhang, Yang He, Minzhi Chen, Wangfeng Zhang, Yali Zhang. 2024. The critical role of outside xylem hydraulic conductance in regulating stomatal conductance and water use efficiency in cotton across different planting densities. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.012



3

Genome-wide association study integrated with transcriptome analysis to identify boron efficiency-related candidate genes and favorable haplotypes in Brassica napus L.

GWAS联合转录组分析鉴定甘蓝型油菜硼高效相关的候选基因及优异单倍型

Ziwei Zhang, Haoqiang Zhai, Yingpeng Hua, Sheliang Wang, Fangsen Xu

油菜（Brassica napus L.）是全球重要的油料作物之一，我国大力推广种植甘蓝型油菜。硼（B）是植物生长发育必需的微量营养元素，我国甘蓝型油菜种植区土壤普遍缺硼或严重缺硼。因此，提高油菜的抗缺硼能力成为一个重要的育种目标。然而，目前关于硼高效相关性状变异的遗传基础尚不清楚，能用于遗传育种的优异等位基因变异有待系统深入研究。本研究以391份甘蓝型油菜自然群体品种为材料，通过营养液培养的方法考察硼高效相关性状，包括相对根长（RRL）、地上部干重（SDW）、根部干重（RDW）和硼效率系数（BEC），这些性状在缺硼条件下表现出广泛的表型变异。结合全基因组重测序获得的高密度SNP标记进行全基因组关联分析（GWAS），使用一般线性模型和混合线性模型，共鉴定出106个显著关联的SNP位点。其中，在低硼条件下多个性状的三次重复试验中，检测到chrA03:14087835–14764672和chrC03:20110319–22135492两个显著的SNP簇。结合转录组分析，四个基因（BnaA03g29020D、BnaA03g29440D、BnaC03g33010D 和 BnaC03g34490D）在启动子区域或编码区内具有优异单倍型，并表现出更高的差异表达倍数，被鉴定为可能参与硼高效利用的候选基因。这些优异单倍型在硼缺乏条件下促进了苗期生长与油菜产量。鉴于我国硼矿资源缺乏，快速准确地鉴定到更多的硼高效优异等位基因并用于作物响应缺硼胁迫的遗传机制研究，对于培育硼高效利用的甘蓝型油菜品种以促进油菜绿色可持续的农业生产具有重要的理论和实践意义。

引用本文 >>>

Ziwei Zhang, Haoqiang Zhai, Yingpeng Hua, Sheliang Wang, Fangsen Xu. 2024. Genome-wide association study integrated with transcriptome analysis to identify boron efficiency-related candidate genes and favorable haplotypes in Brassica napus L. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.013



4

Genetic analysis of maize crude fat content by multi-locus genome-wide association study

玉米籽粒粗脂肪含量的多位点全基因组关联分析

Dan Lü, Jianxin Li, Xuehai Zhang, Ran Zheng, Aoni Zhang, Jingyun Luo, Bo Tong, Hongbing Luo, Jianbing Yan, Min Deng

粗脂肪是玉米籽粒的重要营养成分。然而，目前玉米籽粒粗脂肪含量的遗传机制仍然不清晰。前人研究多使用单一模型进行玉米籽粒粗脂肪含量的全基因组关联分析（GWAS），且群体数量有限，可能导致假阳性位点，阻碍了其功能基因的鉴定。因此，本研究利用495份玉米自交系，结合125万个单核苷酸多态性标记（SNP），利用6个模型进行GWAS分析，鉴定控制粗脂肪含量的数量性状核苷酸位点（QTNs），并挖掘关键基因。结果表明，粗脂肪含量变异范围较广（0.62%~16.03%），且广义遗传力较高（96.23%）。通过GWAS分析在6个模型中共检测到744个显著的QTNs，其中147个QTNs共定位在不同模型、环境和方法中。基于147个共定位的QTNs，在每个QTN的上下50 kb的区间内搜索候选基因。最终筛选到8个与粗脂肪含量相关的候选基因（GRMZM2G169089、GRMZM2G117935、GRMZM2G002075、GRMZM2G368838、GRMZM2G058496、GRMZM2G090669、GRMZM2G001241、GRMZM2G333454），这些基因在玉米自交系B73的籽粒发育过程中高表达。值得注意的是，GRMZM2G169089、GRMZM2G117935、GRMZM2G002075和GRMZM2G368838参与了玉米籽粒亚油酸代谢途径、油脂代谢和籽粒生长发育等途径。此外，共表达网络分析显示，8个候选基因与30个已知基因具有很强的相关性。同时，候选基因编码的蛋白质与其他多种蛋白质相互作用，在玉米籽粒含油量和油酸代谢中起重要作用。候选基因的最佳单倍型可能在不降低玉米产量的情况下提高玉米籽粒的粗脂肪含量。这些结果拓宽了我们对玉米粗脂肪含量遗传机制的认识，并为高粗脂肪含量玉米育种的标记辅助选择提供了便利。


引用本文 >>>

Dan Lü, Jianxin Li, Xuehai Zhang, Ran Zheng, Aoni Zhang, Jingyun Luo, Bo Tong, Hongbing Luo, Jianbing Yan, Min Deng. 2024. Genetic analysis of maize crude fat content by multi-locus genome-wide association study. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.014




5

Genome- and transcriptome-wide association studies reveal the genetic basis of seed palmitic acid content in Brassica napus

全基因组关联分析及全转录组关联分析揭示甘蓝型油菜种子棕榈酸含量的遗传基础

Haijiang Liu, Yongheng Yuan, YunShan Tang, RuoShui Li, Kaijie Ye, Mengzhen Zhang, Kun Lu, Nengwen Yin, Huiyan Zhao, Yuanyuan Liu, Taocui Huang, Rui Wang, Lei Shi, Hai Du, Cunmin Qu

油菜是世界上最重要的油料作物之一。培育优质油菜品种是一个长期的育种目标。降低菜籽油中的主要饱和脂肪酸棕榈酸的含量，可以极大的改善菜籽油的品质。本研究对393份甘蓝型油菜种子中的棕榈酸含量进行全基因组关联分析和全转录组关联分析，确定4个（BnaA08.DAP、BnaA08.PAA1、BnaAO8.DUF106和BnaC03.DAP）影响种子棕榈酸含量的候选基因。以上候选基因在开花后20和40天的基因表达量与SPAC呈显著相关。基于以上候选基因内的遗传变异，我们结合候选基因关联分析和单倍型分析，鉴定出4种低棕榈酸单倍型。携带低棕榈酸单倍型的油菜种子中的棕榈酸含量要显著低于携带高棕榈酸单倍型的油菜品种，但不影响种子含油量、蛋白质含量和产量。基于BnaA08.DUF106启动子上的与棕榈酸含量显著关联的功能SNP chrA08_9529850（C/A），开发了一个可用于甘蓝型油菜低棕榈酸的选育的分子标记Bn_A8_SPAC_Marker。本研究结果为解析甘蓝型油菜种子棕榈酸含量的遗传基础提供了有价值的信息。此外，本研究中确定的候选基因、优异单倍型和分子标记将为低棕榈酸油菜品种的选育提供参考。

引用本文 >>>

Haijiang Liu, Yongheng Yuan, YunShan Tang, RuoShui Li, Kaijie Ye, Mengzhen Zhang, Kun Lu, Nengwen Yin, Huiyan Zhao, Yuanyuan Liu, Taocui Huang, Rui Wang, Lei Shi, Hai Du, Cunmin Qu. 2024. Genome- and transcriptome-wide association studies reveal the genetic basis of seed palmitic acid content in Brassica napus. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.015



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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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