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JIA 12月优先上线文章（六）

文摘   2024-12-24 17:05   北京  

 Journal of Integrative Agriculture

（《农业科学学报》(英文)，JIA）
12月优先上线文章（六）
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1

Differential energy pathways are required for rapid long-term memory formation in the oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis

桔小实蝇快速形成长期记忆需要的不同能量途径

Jinxin Yu, Jiayi He, Xuefeng Zhang, Chuxiao Lin, Shiyan Liu, Xin Gong, Xinnian Zeng, Jiali Liu

为了确保获取的信息的可靠性，大多数昆虫在将信息存储为长期记忆之前需要经历多个间隔的体验，这一观点在昆虫的行为和分子层面上均得到证实。近期的研究表明，一些昆虫在一次经历后就能形成长期记忆。然而，单次经历形成长期记忆的机制尚不清楚。因此，了解昆虫快速学习和随后形成偏好的机制至关重要。我们在这里发现了农业害虫桔小实蝇能够迅速形成依赖于蛋白质合成的长期记忆，并且形成长期记忆需要高能量的支持，代价是降低了存活率。此外，我们采用液相色谱-质谱代谢组学方法发现，与长期记忆相关的过程依次与两种能量生成过程相关联，即三羧酸循环和氧化磷酸化。通过阻断这些能量生成过程进一步证实了这一点。我们的研究结果为针对桔小实蝇的能量生成中间代谢物的行为调节剂的开发提供了理论依据，同时也为昆虫快速形成长期记忆提供了新的视角。                                                                                                            


引用本文 >>>

Jinxin Yu, Jiayi He, Xuefeng Zhang, Chuxiao Lin, Shiyan Liu, Xin Gong, Xinnian Zeng, Jiali Liu. 2024. Differential energy pathways are required for rapid long-term memory formation in the oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.015



2

Two genes of cytochrome P450 regulate plant height via brassinosteroid biosynthesis in Brassica napus

2个参与油菜素内酯合成的细胞色素P450同源基因协同调控油菜株高

Qianqian Zheng, Xinhua Wang, Zhenzhen Wang, Yi Zhang, Hao Wang, Kangxi Du, Shaohong Fu, Wanzhuo Gong, Hua Yuan, Weilan Chen, Bin Tu, Jin Yang, Yun Li, Ting Li

油菜，作为全球重要的油料作物之一，是食用植物油的重要来源。现有研究表明优化油菜株型是提高油菜单位面积产量的关键因素之一，但其遗传基础和分子调控机制研究尚未明确。为了创制油菜矮杆新种质挖掘控制株高的新基因，我们利用EMS诱变技术对油菜品种“中双11”进行诱变筛选，获得一份矮杆突变体dm1。形态学分析显示发现dm1矮化表型是由于细胞长度显著减少导致的。结合BSA-seq进行定位分析，鉴定到参与dm1株高调控的基因是BnaA10.CYP90A1和BnaC09.CYP90A1。上述2个基因编码细胞色素酶P450，与拟南芥中的AtCPD/AtCYP90A1同源。AtCPD/AtCYP90A1对油菜素内酯（BR）的生物合成至关重要，在本文研究中，我们也发现dm1中具有生物活性油菜素内酯（CS）及其前体6-脱氧CS水平显著降低，并导致下游参与细胞扩张相关基因表达下调。此外，BR水平的降低还通过负反馈机制促进了BR生物合成基因的表达。最后，我们分离获得BnaA10.CYP90A1的单突突变体，发现BnaA10.CYP90A1基因的单一突变导致了植株呈现出半矮化表型，这种表型有望应用于未来的半矮杆育种，以实现产量和机械收获的平衡。综上所述，以上研究表明BnaCYP90A1s参与油菜中油菜素内酯生物合成，并证实它们在调控油菜植株高度中的重要作用，为油菜株型改良提供了新的基因资源和遗传材料。




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Qianqian Zheng, Xinhua Wang, Zhenzhen Wang, Yi Zhang, Hao Wang, Kangxi Du, Shaohong Fu, Wanzhuo Gong, Hua Yuan, Weilan Chen, Bin Tu, Jin Yang, Yun Li, Ting Li. 2024. Two genes of cytochrome P450 regulate plant height via brassinosteroid biosynthesis in Brassica napus. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.016



3

GBiDC-PEST: A novel lightweight model for real-time multiclass tiny pest detection and mobile platform deployment

GBiDC-PEST：一种用于多类微小害虫实时检测和移动平台部署的新型轻量级模型

Weiyue Xu, Ruxue Yang, Raghupathy Karthikeyan, Yinhao Shi, Qiong Su

基于深度学习的智能识别算法可解决劳动密集型人工害虫检测问题，但其移动设备上的部署通常受限于高计算需求。本文开发了基于GBiDC-PEST改进轻量级检测算法的移动应用程序，其结合了You Only Look Once （YOLO）系列单阶段架构用于实时检测四种微小害虫（小麦螨，甘蔗蚜虫，小麦蚜虫和水稻飞虱）。改进的GBiDC-PEST模型包括GhostNet（用于轻量级特征提取和主干架构优化），双向特征金字塔网络（BiFPN，用于增强多尺度特征融合），DWConv层（用于减少计算负荷的深度卷积），以及卷积注意力模块（CBAM，用于精确特征聚焦）。GBiDC-PEST使用覆盖多种田间环境的多靶点农业微小害虫数据集（Tpest-3960）进行训练和验证，结果显示：（1）模型尺寸被显著减小（2.8 MB，为原始模型的20%），小于YOLO系列（v5 ~ v10）；（2）检测精度高于YOLOv10n和v10s；（3）检测速度优于v8s、v9c、v10m和v10b；（4）复杂背景下的害虫检测性能获得提高，对小麦螨和水稻飞虱的检测准确率比原始模型增加了4.5-7.5%（Android部署实验）。本研究提出的GBiDC-PEST模型及其移动端部署工作为大田现场的快速识别、定位微小害虫提供了强大技术支撑，为在各种农业环境中有效监测、计数和控制有害生物提供了有价值的参考。

引用本文 >>>

Weiyue Xu, Ruxue Yang, Raghupathy Karthikeyan, Yinhao Shi, Qiong Su. 2024. GBiDC-PEST: A novel lightweight model for real-time multiclass tiny pest detection and mobile platform deployment. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.017



4

Soybean variety influences the advantages of nutrient uptake and yield in soybean/maize intercropping via regulating root-root interaction and rhizobacterial composition

玉米/大豆间作下作物根系互作与根际细菌群落受不同大豆品种调控

Tianqi Wang, Jihui Tian, Xing Lu, Chang Liu, Junhua Ao, Huafu Mai, Jinglin Tan, Bingbing Zhang, Cuiyue Liang, Jiang Tian

玉米/大豆间作体系在发展中国家得到普遍应用，但鲜有研究解析玉米与不同大豆品种间作时根-根互作所介导的养分效率与根际微生物组成上的差异。本研究通过田间试验比较了两个大豆（Glycine max）品种BD2和YC03-3，以及一个“华珍”品种鲜食玉米（Zea mays）在单、间作栽培模式下的生长与产量变化。与单作相比，BD2/玉米间作下两种作物的植株生物量和氮含量均显著提高，但在YC03-3/玉米间作中则无明显影响。与单作相比，与玉米间作后BD2产量提高了37.5%。此外，玉米与BD2间作后根长增加了19.2%-29.1%，间作BD2的根体积提高了19.0%-39.4%，而在YC03-3/玉米间作中根系性状无显著变化。同时，玉米与BD2间作时表现出根系回避现象，而与YC03 - 3间作时则表现为空间竞争。16S rRNA测序结果表明，与单作体系相比，BD2/玉米间作中的根际细菌群落组成比YC03-3/玉米间作中的变化更为显著。在BD2/玉米间作中，大部分BD2根际富集的优势细菌与其生物量及磷、氮含量呈正相关。而与BD2间作的玉米在根际招募了根瘤菌目（Rhizobiales）和变形菌门（Proteobacteria）细菌，它们分别与玉米生物量与氮含量及土壤速效氮呈正相关。总之，不同大豆品种通过根-根互作和改变根际细菌群落组成调控了玉米/大豆间作的资源利用优势。本文强调了根系性状与根际细菌群落之间的联系，体现了酸性土壤中通过选择合适的作物品种来优化间作体系的重要性。


引用本文 >>>

Tianqi Wang, Jihui Tian, Xing Lu, Chang Liu, Junhua Ao, Huafu Mai, Jinglin Tan, Bingbing Zhang, Cuiyue Liang, Jiang Tian. 2024. Soybean variety influences the advantages of nutrient uptake and yield in soybean/maize intercropping via regulating root-root interaction and rhizobacterial composition. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.018



5

Major and stably expressed QTL for grain cadmium, copper, and magnesium concentrations independent of main agronomic traits in tetraploid wheat
四倍体小麦籽粒中独立于主要农艺性状的镉、铜和镁含量位点的遗传鉴定与分析

Zhaoyong Zeng, Jian Ma, Ying Wang, Yuxin Lan, Longxing Su, Bin Chen, Huaping Tang, Deyi Hu, Bingjie Chen, Yinggang Xu, Yang Li, Xuesong Gao, Chunji Liu, Guangdeng Chen

籽粒中镉的过量以及铜和镁的缺乏均会对人类健康构成严重威胁。普通小麦育种导致优良种质资源的遗传多样性下降，从而对未来小麦生产产生不利影响。因此，从四倍体小麦中鉴定控制籽粒镉、铜和镁的基因座，并将其导入普通小麦，是实现遗传改良的关键。本研究以四川地方品种四倍体小麦（矮兰麦）和野生二粒小麦（LM001）杂交构建的重组自交系，结合55K单核苷酸多态性（SNP）阵列的连锁图谱和多个环境中的表型数据，鉴定籽粒镉、铜和镁含量的数量性状位点，共鉴定出4个稳定表达的主效位点。其中控制籽粒镉含量的QGrCdc.sau-AM-5A、控制籽粒铜含量的QGrCuc.sau-AM-4A和控制籽粒镁含量的QGrMgc.sau-AM-4A是3个新的主效位点。通过紧密连锁的等位基因特异性PCR（KASP）标记，在不同遗传背景下对这些位点进行了验证。在几个主效位点中，预测到一些具有序列变异的候选基因（TRIDC5AG052690、TRIDC5BG060070、TRIDC4AG008520）可能会影响镉、铜或镁的吸收和转运。相关分析表明，籽粒镉含量与籽粒铜和镁含量之间没有显著相关性，而籽粒铜含量与镁含量则显著相关。此外，籽粒镉、铜和镁含量与11个农艺性状均未表现出相关性。值得注意的是，QGrCuc.sau-AM-4A与QGrMgc.sau-AM-4A共定位，表明它们可能存在共同的生理和/或遗传控制。总的来说，这些稳定表达的位点为进一步的种质改良和精细定位提供了理论依据。

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Zhaoyong Zeng, Jian Ma, Ying Wang, Yuxin Lan, Longxing Su, Bin Chen, Huaping Tang, Deyi Hu, Bingjie Chen, Yinggang Xu, Yang Li, Xuesong Gao, Chunji Liu, Guangdeng Chen. 2024. Major and stably expressed QTL for grain cadmium, copper, and magnesium concentrations independent of main agronomic traits in tetraploid wheat. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.12.019


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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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