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JIA 11月优先上线文章（一）

文摘   2024-11-06 17:00   北京  

 Journal of Integrative Agriculture

（《农业科学学报》(英文)，JIA）
11月优先上线文章（一）
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1

Methyl donor micronutrients orchestrate lipid metabolism: The role of DNA methylation modification

甲基营养素通过DNA甲基化修饰介导脂质代谢

Li Han, Qiyu Tian, Qi Han, Yulong Yin, Jie Yin

DNA 甲基化是最重要的表观遗传修饰方式，在调节脂质代谢中起着至关重要的作用。已有研究揭示，异常的DNA甲基化模式与脂质代谢紊乱之间存在显著的相关性。最新研究表明，甲基营养素(蛋氨酸、叶酸、胆碱、甜菜碱和B族维生素) 的供给状态（无论是缺乏还是过量）可影响DNA甲基化模式，从而影响脂质代谢。这些影响体现在全局性及特定启动子区域的DNA甲基化水平变化上，可能调控与脂质代谢紧密相关的基因表达模式。然而，关于甲基营养素如何通过DNA甲基化修饰调节脂质代谢的机制以及甲基营养素补充对DNA甲基化谱的调控作用尚不完全清楚。本综述系统性地概述了DNA甲基化在脂质代谢中的调控作用，并着重探讨了甲基营养素对脂质代谢的潜在影响，同时引入了DNA甲基化介导的脂肪形成和脂肪沉积的最新研究。综上所述，本综述不仅加深了我们对甲基营养素、DNA甲基化与脂质代谢之间复杂相互作用的理解，还为精准调控畜禽脂质代谢、优化肉质及推动畜牧业可持续发展提供了了有价值的信息。

引用本文 >>>

Li Han, Qiyu Tian, Qi Han, Yulong Yin, Jie Yin. 2024. Methyl donor micronutrients orchestrate lipid metabolism: The role of DNA methylation modification. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.001



2

Cultivar mixtures of maize enhance grain yield and nitrogen use efficiency by promoting canopy photosynthetically active radiation and root growth

玉米间作促进冠层光截获和根系生长进而增加籽粒产量和氮素利用效率

Xucun Jia, Fuli Li, Zhengyan Miao, Xiaoyong Li, Leikang Sun, Yuepeng Wei, Kangna Yang, Hangzhao Guo, Rui Song, Haipeng Shang, Xianli Feng, Yuxia Li, Rongfa Li, Qun Wang

种内间混作有利于增加作物多样性和产量稳定性。如何通过环境友好的方式实现粮食高产和氮素利用效率是一个重大挑战。然而，目前还不清楚玉米品种间混作能否提高氮素利用效率。本研究以不同根夹角和叶夹角的两个玉米品种为试验材料，在4个施氮量水平下（0、140、280、340 kg N ha-1）开展了2年大田试验。在N0、N140、N280施氮量下，玉米间混作显著提高冠层中部光截获、干物质积累量和总根长度。冠层中部光截获与干物质积累量呈正相关关系，并因此增加了产量。同时，结构方程分析表明，冠层光截获与总侧根长度呈正相关关系，而外层节根的总侧根长度的增加显著提高了氮素积累量和氮素利用效率。因此，玉米间混作促进了冠层优化和根系生长，进而提高了籽粒产量和氮素利用效率。这些发现有助于加深对品种间混作协同改善冠层结构和根系性状进而促进籽粒产量和氮素利用效率的理解。


引用本文 >>>

Xucun Jia, Fuli Li, Zhengyan Miao, Xiaoyong Li, Leikang Sun, Yuepeng Wei, Kangna Yang, Hangzhao Guo, Rui Song, Haipeng Shang, Xianli Feng, Yuxia Li, Rongfa Li, Qun Wang. 2024. Cultivar mixtures of maize enhance grain yield and nitrogen use efficiency by promoting canopy photosynthetically active radiation and root growth. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.002



3

Comparative transcriptome analysis reveals the key factors regulating nitrogen use efficiency in Chrysanthemum

转录组分析揭示菊花氮素利用效率的关键调控因素

Qian Liu, Qijing Xuan, Yuxin Lan, Xinlin Xie, Bin Chen, Jianing You, Longxing Su, Md Nahibuzzaman Lohani, Lei Wu, Xinrong Hu, Li Yin, Yanlin Liu, Tongzhu Wang, Qiantao Jiang, Yuming Wei, Youliang Zheng, Chunji Liu, Hongwei Geng, Jian Ma

氮（N）是决定菊花产量和品质的限制因子。不同基因型菊花的氮利用效率(NUE)存在遗传变异。为探究影响菊花NUE的遗传因子，我们应用转录组技术分析了氮高效基因型‘南农丽黄’（‘LH’）和氮低效基因型‘南农雪峰’(‘XF’)经低氮（0.4 mM·L-1 N）、正常氮（8 mM·L-1 N)处理15 d和氮恢复处理12 h（低氮处理15 d后转正常氮处理12 h）的根系基因表达特征。结果显示，两种基因型对不同氮处理表现出响应差异。正常氮和低氮处理下，氮高效基因型‘LH’在农艺性状、氮累积量和谷氨酰胺合成酶活性中展现显著优势。低氮处理促进了‘LH’的根系生长，但抑制了‘XF’的根系生长。转录组分析发现，低氮处理增加了两基因型根系中部分N代谢、生长素和脱落酸信号转导相关基因的表达以及‘LH’根系中赤霉素信号转导相关基因的表达，氮恢复处理则仅增加了‘LH’根系细胞分裂素信号转导相关基因的表达。不同氮处理下，‘LH’根系中NRT2.1、AMT1.1、Gln1、赤霉素和细胞分裂素信号转导相关基因的表达量均高于‘XF’，说明‘LH’根中与N代谢和激素（生长素、脱落酸、赤霉素和细胞分裂素）信号转导相关的基因对不同氮处理响应比‘XF’更为敏感。共表达网络分析结果显示，bZIP43、bHLH93、NPF6.3、IBR10、MYB62、PP2C、PP2C06和NLP7等八个枢纽基因可能是菊花氮素介导应答的关键调控因子，在氮高效基因型菊花抵御低氮胁迫、提高NUE的过程中发挥重要作用。本研究结果在遗传水平上揭示了调控菊花NUE的关键因素，为菊花氮高效利用这一复杂机理的理解提供了新视角，同时也为菊花基因型改良和氮高效菊花基因型育种提供了有益依据。

引用本文 >>>

Qian Liu, Qijing Xuan, Yuxin Lan, Xinlin Xie, Bin Chen, Jianing You, Longxing Su, Md Nahibuzzaman Lohani, Lei Wu, Xinrong Hu, Li Yin, Yanlin Liu, Tongzhu Wang, Qiantao Jiang, Yuming Wei, Youliang Zheng, Chunji Liu, Hongwei Geng, Jian Ma. 2024. Genetic identification and characterization of a novel locus for wheat kernel length. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.10.005



4

Identification and molecular marker development for peel color gene in melon (Cucumis melo L.)

甜瓜果皮颜色基因的鉴定与标记开发

Jian Ma, Guoliang Yuan, Xinyang Xu, Haijun Zhang, Yanhong Qiu, Congcong Li, Huijun Zhang

果皮颜色是甜瓜的重要外观品质，会极大地影响着消费者的喜好。本研究中，我们利用灰绿色果皮甜瓜材料B8和白色果皮材料B15构建了一个深绿色果皮近等基因系NIL-G，随后以NIL-G和B15为亲本重新构建了次级F2群体来研究果皮颜色的遗传模式，并进一步采用混池分离群体分析测序方法确定目标基因所在的物理位置。遗传分析表明：甜瓜成熟时的深绿色果皮性状由单显性基因控制。利用混池分离群体测序和分子标记将目的基因所在区间定位到4号染色体顶端263.7 kb区间内，该区间包含已报道的CmAPRR2基因。此外，进一步对NIL-G和B15中的CmAPRR2基因序列分析发现两者存在四个SNP变异，其中SNP.G614331A为G到A的突变，位于第6外显子和第6内含子的交界处，该突变导致B15中CmAPRR2基因转录本发生可变剪接，产生两个翻译提前终止的转录本CmAPRR2-A 和CmAPRR2-B。我们也基于该SNP变异位点开发了一个KASP标记APRR2-G/A，该标记与构建的F2群体中的果皮颜色表型共分离。另外，NIL-G中CmAPRR2的表达水平在果实各个生长阶段都高于B15。因此，我们推测CmAPRR2可能是控制甜瓜果实颜色的关键目的基因。总之，本研究鉴定到一个CmAPRR2的新等位基因，该等位变异导致甜瓜成熟时形成白色果皮。本研究为进一步研究甜瓜果皮颜色调控机制奠定了理论基础，并将来利用分子标记辅助选择改良甜瓜的果皮颜色提供了技术支撑。

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Jian Ma, Guoliang Yuan, Xinyang Xu, Haijun Zhang, Yanhong Qiu, Congcong Li, Huijun Zhang. 2024. Identification and molecular marker development for peel color gene in melon (Cucumis melo L.). Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.004




5

Ppbbx24-del mutant positively regulates light-induced anthocyanin accumulation in the 'Red Zaosu' pear (Pyrus pyrifolia White Pear Group)

‘红早酥’梨Ppbbx24-del突变正调控光诱导花青苷积累

Shuran Li, Chunqing Ou, Fei Wang, Yanjie Zhang, Omayma Ismail, Yasser S.G. Abd Elaziz, Sherif Edris, He Li, Shuling Jiang

红梨因外观艳丽、营养丰富深受消费者喜爱，而花青苷是红梨果皮的主要色素。许多具有红色果皮的梨品种起源于芽变，然而这种现象背后的遗传机制尚不清楚。我们前期自‘早酥’梨红色芽变‘红早酥’梨中鉴定出一个发生移码突变的PpBBX24基因，命名为Ppbbx24-del，该基因与‘红早酥’梨花青苷的积累密切相关。在此，我们分析了突变基因在红梨着色中的作用及其作用机制。结果表明，光照促进了‘红早酥’梨果皮着色，Ppbbx24-del对光诱导花青苷的生物合成有促进作用，这与正常的PpBBX24相反。瞬时转化和稳定转化实验证实Ppbbx24-del能促进梨果皮、愈伤组织和烟草花青苷的积累。亚细胞定位结果表明，PpBBX24与Ppbbx24-del蛋白的亚细胞定位不同，PpBBX24定位于细胞核；而由于NLS和VP结构域的缺失，Ppbbx24-del为核质共定位。酵母双杂交、Pull-down和BiFC试验结果表明PpBBX24可以与PpHY5互作，但Ppbbx24-del不能；酵母单杂交、EMSA和双荧光素酶表达活性分析试验结果表明PpHY5、PpBBX24与Ppbbx24-del均可与PpMYB10、PpCHS和PpCHI基因启动子上的G-box元件结合，PpHY5和Ppbbx24-del单独存在时，均对下游基因的表达起正调控作用，二者同时存在时，对下游基因的激活呈累加效应；而PpBBX24单独存在时，对下游基因的表达没有显著影响，与PpHY5同时存在时，抑制了PpHY5对下游基因的激活作用。本研究系统证明了突变的Ppbbx24-del基因由花青苷积累负调控因子突变成了正调控因子，并解析了其作用机制，丰富了植物花青素生物合成调控网络，为利用该基因创制红梨资源奠定了理论基础。

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Shuran Li, Chunqing Ou, Fei Wang, Yanjie Zhang, Omayma Ismail, Yasser S.G. Abd Elaziz, Sherif Edris, He Li, Shuling Jiang. 2024. Ppbbx24-del mutant positively regulates light-induced anthocyanin accumulation in the 'Red Zaosu' pear (Pyrus pyrifolia White Pear Group). Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.005



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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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