JIA 11月优先上线文章（二）

文摘 2024-11-07 17:08 北京

Journal of Integrative Agriculture

（《农业科学学报》(英文)，JIA）

11月优先上线文章（二）

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Physiology and transcriptome profiling reveal the drought tolerance of five grape varieties under high temperatures

Xuehao Zhang, Qiuling Zheng, Yongjiang Hao, Yingying Zhang, Weijie Gu, Zhihao Deng, Penghui Zhou, Yuling Fang, Keqin Chen, Kekun Zhang

The evaluation of plant stress tolerance and the screening of key regulatory genes under the combined stresses of high temperature and drought are important for the study of plant stress tolerance mechanisms. In this study, the drought tolerance of five grape varieties was evaluated under high-temperature conditions to screen key genes for further exploration of resistance mechanisms. By comparing and analysing the morphological characteristics and physiological indicators associated with the response of grapevines to drought stress and integrating them with the membership function to assess the strength of their drought tolerance, the order of drought tolerance was found to be as follows: 420A>110R>CS>fercal>188-08. To further analyse the mechanism of differences in drought tolerance, transcriptomic sequencing was performed on the drought-tolerant cultivar 420A, the drought-sensitive cultivar 188-08 and the control cultivar CS. The functional analysis of differential metabolic pathways indicated that the differentially expressed genes were enriched mainly in biological that 420A had higher antioxidant activity. Moreover, the transcription factors which differentially expressed were also analysed in the five grape varieties, and several genes, such as VvAGL15, VvLBD41, and VvMYB86, appeared to be closely related to drought tolerance, suggesting their potential involvement in the regulation of grapevine drought tolerance and their value in drought tolerance research.

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Xuehao Zhang, Qiuling Zheng, Yongjiang Hao, Yingying Zhang, Weijie Gu, Zhihao Deng, Penghui Zhou, Yuling Fang, Keqin Chen, Kekun Zhang. 2024. Physiology and transcriptome profiling reveal the drought tolerance of five grape varieties under high temperatures. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.006

Degradation of oxytetracycline in soil by a Pseudomonas strain

一种假单胞菌对土壤中土霉素的降解

Xueqi Guo, Weining Qi, Yao Feng, Zhaojun Li

土霉素（OTC）在畜牧业中被广泛使用并以不同形式进入土壤，对环境造成严重危害。前人研究表明，假单胞菌属可能具有降解土壤中抗生素的能力；同时，抗生素的初始浓度、降解温度等对抗生素降解菌的降解效率有显著影响，但是关于环境因素对假单胞菌降解效率的影响鲜有报道。本实验中，我们研究了不同OTC初始浓度、降解温度和土壤灭菌处理对假单胞菌T4降解效率的影响，还重点研究了加入T4菌后OTC的微生物降解途径、降解过程中抗性基因（ARGs）以及微生物群落的变化。结果表明，在未灭菌的土壤中，OTC初始浓度为2.5 mg kg^-1、降解温度为30℃时，T4菌对OTC的降解效果最好，63天后OTC的降解率达到69.53%。加入T4菌后OTC的降解途径包括脱水、去甲基化、脱胺化、羟基化、氧化和环裂解。拟杆菌门、变形菌门和酸杆菌门对土壤中OTC的生物降解起关键作用。同时发现tet(G)在13种常见四环素ARGs中检出频率最高。本研究中观察到的微生物群落变化可为土壤中OTC的生物降解提供新的思路。

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Xueqi Guo, Weining Qi, Yao Feng, Zhaojun Li. 2024. Degradation of oxytetracycline in soil by a Pseudomonas strain. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.007

Unveiling and advancing grassland degradation research using a BERTopic modelling approach

利用BERTopic建模方法揭示和推进草地生态退化研究

Tong Li, Lizhen Cui, Yu Wu, Rajiv Pandey, Hongdou Liu, Junfu Dong, Weijin Wang, Zhihong Xu, Xiufang Song, Yanbin Hao, Xiaoyong Cui, Jianqing Du, Xuefu Zhang, Yanfen Wang

草地退化对生物多样性、生态系统服务和依赖这些生态系统的社区的社会经济可持续性构成了严峻挑战。然而，由于传统科学计量方法的局限性，难以全面整合关于草地退化前沿和关键领域。为了克服这一问题，本文采用了BERTopic这一先进的自然语言处理工具，分析了关于草地退化的大量生态学文献。我们从Web of Science核心集合数据库中筛选了4504篇文献，评估了不同草地类型的地理分布及其时间演变趋势。分析结果揭示了草地退化研究的关键主题，包括草地退化对生态系统功能的影响、草地恢复和生物多样性保护、侵蚀过程以及草地水文模型等领域。与传统方法相比，BERTopic在识别目标文献中复杂且动态的主题变化方面表现出显著优势。BERTopic不仅揭示了热门研究方向，还发掘了传统方法可能忽视的新兴领域，提供了更广泛的研究视角；而科学计量学则在细节和特异性上表现突出。我们建议结合这两种方法，以更系统化和全面的方式评估研究现状。本研究展示了BERTopic算法在生态学中的新兴应用，尤其是在全球草地退化领域的应用。同时，这也凸显了在大数据时代，生态学研究亟需整合先进的计算工具。像BERTopic这样的算法对于深化我们对复杂环境问题的理解具有关键作用，标志着生态学向更为复杂的数据驱动分析迈出了重要一步。

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Tong Li, Lizhen Cui, Yu Wu, Rajiv Pandey, Hongdou Liu, Junfu Dong, Weijin Wang, Zhihong Xu, Xiufang Song, Yanbin Hao, Xiaoyong Cui, Jianqing Du, Xuefu Zhang, Yanfen Wang. 2024. Unveiling and advancing grassland degradation research using a BERTopic modelling approach. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.008

Combining GWAS and RNA-Seq approaches identifies the FtADH1 gene for drought resistance in Tartary buckwheat

全基因组关联研究结合转录组分析鉴定出苦荞抗旱基因FtADH1

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

干旱严重制约了苦荞产业的发展，干旱灾害是影响苦荞幼苗生长、产量及品质的主要环境因素。然而，苦荞中与干旱耐受相关基因的分子机制目前仍较少被研究。乙醇脱氢酶基因（ADH）在植物中作为一个小的基因家族，在植物生长、发育及抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用，但其在干旱胁迫中潜在的分子机制仍不清楚。本研究基于抗旱隶属函数值（MFVD）综合评价苦荞各个品种的抗旱性，通过全基因组关联研究(GWAS)并结合转录组数据分析，鉴定到苦荞抗旱基因FtADH1。研究结果表明，在拟南芥和苦荞毛状根中过表达FtADH1可以通过促进根系伸长和清除活性氧来增强其干旱耐受能力。此外，我们通过pull-down联合质谱分析发现与FtADH1相互作用的蛋白，揭示了苦荞FtADH1的与S-腺苷甲硫氨酸（SAM）合成酶蛋白FtSAMS1存在特异性相互作用。进一步的研究发现，在水分缺失胁迫处理下，过表达FtSAMS1可以显著增强苦荞毛状根中ADH酶活性和增加SAM含量。此外，FtSAMS1拟南芥和苦荞毛状根的过表达植物均表现出耐旱表型，这揭示了其FtADH1一致的生物学功能。进化变异分析表明，在荞麦属植物中，ADH1发生了基因重复和净化选择，这可能有助于提高该基因的适应性优势，如提高在栽培荞麦中的抗旱性。总之，我们的研究结果强调了的FtADH1在干旱胁迫下的重要功能，并且阐明了FtADH1和FtSAMS1在干旱条件下的相互作用机制，阐明了FtADH1与FtSAMS1之间的相互作用机制，并探讨了其在荞麦及其近缘种抗旱品种开发中的潜在应用价值。

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Jiayue He, Yanhua Chen, Yanrong Hao, Dili Lai, Tanzim Jahan, Yaliang Shi, Hao Lin, Yuqi He, Md. Nurul Huda, Jianping Cheng, Kaixuan Zhang, Jinbo Li, Jingjun Ruan, Meiliang Zhou . 2024. Combining GWAS and RNA-Seq approaches identifies the FtADH1 gene for drought resistance in Tartary buckwheat. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.009

Development of a fast LC-QqQ-MS/MS method for detecting flavonoids in the phenylpropanoid pathway of plants

一种快速用于检测植物苯丙烷途径中黄酮类化合物的LC-QqQ-MS/MS方法开发

Dili Lai, Yu Fan, Md. Nurul Huda, Yuanfen Gao, Tanzim Jahan, Wei Li, Yuqi He, Kaixuan Zhang, Jianping Cheng, Jingjun Ruan, Baoping Zhao, Meiliang Zhou

黄酮类化合物因其多种促进健康的作用而备受人们关注。然而，植物中存在许多结构相似的类黄酮，而且浓度往往很低，这在一定程度上增加了分离和鉴定的难度。液相色谱-三重四极杆飞行时间串联质谱法（LC-QqQ-MS/MS）成为检测类黄酮使用最广泛的技术之一。然而在植物中关于不同组织的黄酮类物质的系统检测方法较为匮乏。本研究系统构建了从苯丙烷开始到芦丁及其相关物质的检测方法，涉及黄酮化合物（21），香豆素（3），花青素（4），酚酸类（4），原花青素（4）和醌类（2）。检测发现该方法适用于模式植物烟草和拟南芥部分物质的检测，高度适用于富含黄酮类物质的植物进行检测，如荞麦属植物。该方法的建立可以为了解苯丙烷途径黄酮类物质的动态变化提供助力，进而为深入理解基因功能提供支持。

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Dili Lai, Yu Fan, Md. Nurul Huda, Yuanfen Gao, Tanzim Jahan, Wei Li, Yuqi He, Kaixuan Zhang, Jianping Cheng, Jingjun Ruan, Baoping Zhao, Meiliang Zhou. 2024. Development of a fast LC-QqQ-MS/MS method for detecting flavonoids in the phenylpropanoid pathway of plants. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.11.010

往期回顾

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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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