中国行业发展报告

【摘要】　　3月4日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业新污染物与环境健康风险防控研究团队，量化了极端降雨事件下侵蚀驱动的泥沙来源及其微塑料的输出负荷，首次揭示了土地管理政策转型背景下集约化农业小流域土壤微塑料的“源-汇”关系。相关研究成果发表在《危险材料杂志（Journal of Hazardous Materials）》上。集约化农业活动往往会导致土壤微塑料积累和侵蚀加剧，在地表径流等作用下土壤微塑料会进入水体，威胁水生态系统安全。因此，研究土地集约化利用对农业流域土壤微塑料时空分布与输出负荷的影响规律，对制定针对性的微塑料污染防治措施至关重要。该研究以北方集约化农业小流域为对象，连续一年监测流域土壤微塑料的时空赋存特征，同时创新联合应用单体化合物稳定性同位素（CSSI）泥沙指纹技术与7Be示踪技术，定量解析了极端降雨事件下泥沙及微塑料的来源贡献与输出负荷，发现林地＋林改农是主要的泥沙来源，其微塑料输出负荷也显著高于农地和菜地。研究建议，需重点管控政策转型后的新垦农田，通过提高化肥利用率、加强暴雨后边坡维护等措施，从源头上减少微塑料产生与迁移，该研究为集约化农业面源污染防治提供科学依据。

【关键词】流域土壤，微塑料，生态系统

【摘要】　　3月4日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院麻类研究所南方特色作物遗传育种团队联合兄弟单位，通过自组装技术合成橙皮苷纳米棒，并负载到海藻酸钠或羧甲基纤维素钠的膜基质中，制备的多功能食品包装膜在水果保鲜方面具有应用潜力，相关研究成果发表在《食品化学（Food Chemistry）》上。随着人们生活水平的提高，消费者对新鲜水果和蔬菜的需求与日俱增。因此，开发高效安全的果蔬保鲜技术对于延长保质期、减少浪费和确保食品安全至关重要。柑橘是中国种植面积最大、产量最高的水果，柑橘的生理落果、以及果实加工过程中会产生大量的果实废弃物，而其中柑橘果皮大概占比25 %～40%。柑橘果皮中富含的橙皮苷是一种黄酮类化合物，因其出色的抗氧化和抗菌效果而受到广泛关注。为了开发绿色食品包装膜，该团队采用自组装技术制备了无载体橙皮苷纳米粒子，并将其装入海藻酸钠和羧甲基纤维素钠基质中，得到了复合膜。扫描电子显微镜成像显示，这些纳米颗粒呈现棒状结构（橙皮苷纳米棒）。与橙皮苷单体相比，纳米棒的水溶性和生物活性明显更高。该复合膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有优异的抗菌效果。此外，复合薄膜还具有良好的抗氧化活性。橙皮苷纳米棒的加入大大提高了薄膜的阻隔性能和机械强度。因此，在延长保质期方面，复合膜比传统的聚乙烯薄膜更有效，将红提的保鲜期延长了1倍。

【关键词】柑橘废弃物，食品保鲜，橙皮苷纳米棒

【摘要】　　3月4日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院棉花研究所棉花病害防控与风险评估创新团队发现了在棉花寄主与黄萎病菌协同进化中，抗病棉花品种诱导黄萎病菌毒力升级，对于深入理解寄主与病原菌互作机制及有效防治棉花黄萎病具有指导意义。相关研究成果发表在《生态毒理学与环境安全（Ecotoxicology and Environmental Safety）》上。由大丽轮枝菌引发的黄萎病是我国棉花生产中危害最严重的病害之一。在农业生态系统中，植物抗病性与病原菌毒力的动态博弈驱动着双方协同进化，其中黄萎病菌的毒力分化现象尤其值得关注。该研究解析了高毒力菌株Vd076的后代菌株在生理特征和遗传变异方面的动态变化，明确了不同抗性棉花品种对大丽轮枝菌毒力分化的诱导效应，并阐明了毒力分化的关键分子通路。研究发现，相较于中低毒力菌株，高毒力菌株呈现显著的生理特征和基因组可塑性；抗病棉花品种较感病品种更能促进病原菌毒力升级。研究结果揭示了植物抗性驱动病原菌适应性进化的重要规律，为建立基于协同进化理论的黄萎病防控体系提供了理论支撑。

【关键词】棉花品种，黄萎病菌，毒力分化

【摘要】　　3月4日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院棉花研究所种质资源创新利用团队联合质量与加工科学课题组、虫害防控与生物安全课题组鉴定到陆地棉中调控根皮苷生物合成的关键基因GhUGT88F3，并深入解析了相关调控机制，为根皮苷的生物合成及其在医药领域的应用提供了理论支撑。相关研究成果发表在《植物杂志（The Plant Journal）》上。根皮苷是一种植物次生代谢产物，具有抗氧化、抗炎和降血糖等多种功效，在糖尿病治疗领域具有重要的应用前景。根皮苷在植物中的生物合成机制尚未完全阐明，特别是在棉花中的研究鲜有报道。该研究鉴定到陆地棉中调控根皮苷生物合成的关键基因GhUGT88F3，并揭示了其通过糖基化反应将根皮素转化为根皮苷的分子机制。研究发现，GhUGT88F3基因的单碱基缺失会引发蛋白质移码突变，导致根皮苷含量显著下降。进一步研究表明，转录因子GhMYB330能够特异性结合GhUGT88F3的启动子，正向调控其表达。过表达GhUGT88F3和GhMYB330的棉花植株，根皮苷含量显著提高。研究结果为根皮苷高效绿色合成提供了工具酶，为开发新型棉花生物资源提供了理论依据和技术支撑。

【关键词】根皮苷，生物合成，关键基因

【摘要】　　2月10日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院烟草研究所滨海盐碱地生物资源评价利用创新团队围绕根系分泌物阿魏酸甲酯（4-羟基-3-甲氧基肉桂酸甲酯），探讨其在抑制病原菌和招募有益微生物方面所起的双重作用及分子机制，相关研究成果发表在《微生物组（Microbiome）》上。疫霉菌可导致马铃薯疫病、烟草黑胫病等病害，毁灭性强、防治难度大。针对这类以根、茎基部侵染为主的病害，从根际信号分子“根系分泌物”出发提出生物防治新策略十分必要。该研究发现，烟草抗、感病品种的根系分泌物显著不同，抗病品种接种烟草疫霉后，可分泌更多的阿魏酸甲酯。阿魏酸甲酯增强烟草抗病性可通过两条途径：一是直接破坏病原菌NADH脱氢酶的功能抑制烟草疫霉的生长。二是间接通过招募有益微生物来提高烟草的抗病能力。此外，将阿魏酸甲酯直接施用于土壤或利用基因工程技术提高植物自身分泌量，均能显著提高烟草植株的抗病性。这项研究全面揭示了阿魏酸甲酯在防控土传病害上的新机制，为开发生物防治新产品提供了技术支持。

【关键词】根系分泌物，抗病，生物防治

【摘要】　　2月10日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院烟草研究所烟草功能基因组创新团队研发出适应于双子叶植物的高效基因组编辑工具。相关研究成果发表在《分子园艺（Molecular Horticulture）》上。基因编辑技术已成为生物育种和基因功能研究的重要工具，但在烟草等双子叶植物中仍面临多基因编辑效率低等问题。该研究鉴定出一种新型钙网蛋白启动子，能显著提升双子叶植物基因组编辑效率。与传统编辑体系相比，新工具将烟草的纯合或双等位突变比率提升了6倍至15倍，部分位点纯合突变率接近100%。进一步测试发现，该工具还可大幅提高番茄和生菜的纯合突变效率，具有广泛适用性。此外，该研究构建了快速编辑体系，能够在实现较高编辑效率的同时，缩短烟草和番茄约三分之一的再生周期。该研究为植物基因功能解析以及基因敲除文库规模化应用等领域提供了理想的编辑工具。

【关键词】烟草，基因组，编辑工具

【摘要】　　2月10日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队和茄科蔬菜育种创新团队，构建了野生和栽培辣椒高质量基因组，解析了辣椒的染色体核型、基因表达调控元件等的演化特征，发现了转座子驱动的结构变异和高频渐渗事件对辣椒重要性状形成的贡献。相关研究成果以封面论文的形式发表在《自然植物（Nature Plants）》上。辣椒属包括5个栽培种和众多野生种，遗传多样性丰富，但演化路线尚不明确。该研究完成了11个辣椒基因组的高质量组装，2个基因组达到端粒无间隙水平。通过系统发育分析明确了辣椒属物种的演化关系，重建了辣椒属具有12对染色体的祖先核型。研究发现，不同辣椒基因组中转座子爆发事件的差异，不仅导致了大量的结构变异，促进了果实朝向、颜色等性状的多样性，还显著影响了调控元件的动态变化模式，为理解辣椒的基因表达调控变化提供了新视角。另外，研究还基于辣椒核心种质的深度重测序，构建了辣椒群体的单体型图谱，发现了辣味、病毒抗性等性状相关单体型片段的渐渗和分化。

【关键词】辣椒属，多样性演化，研究成果

【摘要】　　2月10日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院烟草研究所烟草功能基因组创新团队系统总结了植物多肽激素在鉴定、分类、功能及作用机制等方面的最新研究进展，并对该领域研究方向进行深入展望，相关研究成果发表在《分子园艺（Molecular Horticulture）》上。植物多肽激素是一类由核基因编码的信号分子，广泛参与植物体信号转导过程，调控生长发育和环境适应。在植物应对干旱、盐碱等非生物胁迫，以及病原菌感染、昆虫攻击等生物胁迫时也发挥重要功能。该综述梳理了已鉴定的30余个植物多肽家族，并对其在不同物种中的分布和数量进行统计分析。总结了主要多肽激素家族的鉴定过程、表达模式、生物学功能以及在植物体内的作用机制和突出关键研究成果。深入探讨多肽如何通过与细胞膜表面的受体或共受体相互作用，从而调控植物干细胞的分裂、分化及受精等重要生物学过程的具体机制。并从多肽激素的功能冗余性、识别多肽的内源性形式、揭示非传统多肽的翻译机制等方面阐明植物多肽激素研究面临的主要挑战和未解难题。

【关键词】植物多肽，激素研究，信号分子

【摘要】　　1月26日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院生物技术研究所玉米耐密高产功能基因组创新团队联合国内高校发现了一种通过选择性基因编辑Br2基因实现玉米株高连续降低的方法，为玉米耐密、抗倒改良提供了重要的技术支撑。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志（Plant Biotechnology Journal）》上。“半矮秆”育种曾引发世界范围内的绿色革命。然而，目前为止，生产中实际可用的玉米降杆策略仍然缺乏。该研究通过选择性基因编辑Br2基因，创制了7种具有不同（连续）降杆效应的等位基因型（其中两种基因型可降杆不减产）。杂交实验表明，该策略普适性强，可对玉米自交系进行有效编辑和连续降杆改良。通过创制基于Br2的“单倍体介导的基因组编辑（IMGE）”系统，实现了两代内对玉米株高进行快速定向改良，从而提高育种效率。

【关键词】玉米株高，基因，“半矮秆”育种

【摘要】　　1月26日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队将棉花秸秆转化为微生物蛋白，为棉花秸秆高值化利用和饲料蛋白资源开发提供了新路径。相关研究成果发表在《生物资源技术（Bioresource Technology）》上。秸秆转化是丰富饲用蛋白资源的有效途径。棉花秸秆是重要的木质纤维素资源，但较高的木质化程度致使其利用较为困难。棉秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，纤维素和半纤维素约占65%～85%，水解后产生葡萄糖和木糖，两者可被微生物转化为多种高附加值产物。然而，可同时高效利用两种糖合成蛋白的细胞底盘缺乏。该研究首先解析了棉花秸秆不同部位木质纤维素的基本特征，并评估了这些部位作为木质纤维素原料的潜力。通过筛选获得了能够高效利用葡萄糖和木糖合成蛋白质的高效底盘细胞。经过发酵将棉花秸秆水解液转化为了微生物蛋白。该蛋白氨基酸含量丰富，蛋白质含量达到70%，最高产量为5.74 克/升，得率达到23%。通过物料平衡计算，理论上按照此工艺我国每年棉花秸秆可以产生约250万吨蛋白和100万吨碳水化合物，为饲料蛋白开发和秸秆资源化利用提供了可行路径。

【关键词】棉花秸秆，微生物蛋白，细胞底盘

【摘要】　　1月26日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院植物保护研究所农药应用风险控制创新团队利用氧化镁纳米颗粒实现了对小麦赤霉病发生和呕吐毒素累积的有效控制。相关研究成果发表在《环境科学技术（Environmental Science & Technology）》上。赤霉病被称为小麦“癌症”，是世界性农业难题。化学防治是赤霉病防控的主要手段，生产中常用的赤霉病防治药剂面临抗药性爆发和呕吐毒素累积等问题，因此亟需开发新型防病控毒产品。该研究对比10种常见活性纳米颗粒的生测结果，发现氧化镁纳米颗粒对禾谷镰孢菌生长的抑制效果最好。该药剂可有效抑制禾谷镰孢菌孢子萌发、呕吐毒素产生和小麦胚芽鞘定殖，与赤霉病常用药剂多菌灵、嘧菌酯之间存在协同增效作用。其可通过气孔进入小麦叶片组织，但不能被吸收进入禾谷镰孢菌菌丝细胞。氧化镁纳米颗粒对禾谷镰孢菌的毒性新机制包括胞外的氧化损伤、碱损伤和细胞结构损伤以及胞内的代谢损伤。其对小麦植株、斑马鱼和人体细胞的暴露风险均为低风险。此外，该药剂化学性质稳定，含量丰富，镁元素还是植物叶绿素的重要组分。该研究为减少小麦病害防控中的农药用量和毒素污染提供了新策略。

【关键词】纳米颗粒，抑毒，人体细胞

【摘要】　　1月26日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院棉花研究所乡村振兴科技创新团队牵头构建了首个结合单细胞转录组、空间转录组及空间代谢组的棉花纤维起始发育图谱。利用该图谱可以识别关键基因的表达模式及其与代谢途径的关系，深入剖析纤维发育过程中的核心调控机制。相关研究成果发表在《自然通讯（Nature Communications）》上。棉花纤维是由种子外表皮表面的单细胞发育而来，在种子发育的早期阶段大约25%的胚珠表皮细胞分化成棉絮纤维。解析决定细胞发育命运及调控棉纤维起始和延伸的机制将为提高棉花纤维产量和品质提供新途径。该研究绘制了棉花纤维早期发育的单细胞转录组图谱、空间转录组图谱及空间代谢组图谱，构建了一个多层次的棉花纤维起始发育的动态调控网络，不仅能够高分辨率捕捉纤维细胞发育过程中的基因表达模式，还能揭示与基因表达密切相关的代谢变化，填补了目前在纤维细胞发育研究中的技术空白。利用该图谱，该研究鉴定到一批调控纤维起始发育的关键基因。研究结果从单细胞水平全面解析了纤维起始发育过程中动态的调控网络，为棉纤维发育研究提供了重要数据资源，也为棉花精准育种提供了理论支撑。

【关键词】棉花纤维，单细胞，图谱

【摘要】　　12月6日，中国农业科学院网站讯，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域团队的最新研究揭示了在二氧化碳浓度长期升高条件下，作物如何调节根系形态和生理性状及根际微食物网以获取磷的生物学机制。研究发现，二氧化碳浓度的升高能够提升小麦根系形态、生理性状和丛枝菌根真菌生长，促进磷的矿化和溶解，增强根际微生物群的相互作用，进而促进小麦的生长和磷利用效率。该研究成果强调了根系性状和微生物群之间的多营养级相互作用在调节作物磷获取策略中的重要作用，为全球气候变化下作物养分获取策略的理解提供了新视角，并为农业系统中合理的磷管理提供了理论支持。该研究得到国家重点研发青年科学家项目、自然科学基金项目等的支持。

【关键词】二氧化碳浓度，小麦磷利用，生物学机制

【摘要】　　12月6日，中国农业科学院网站讯，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤培肥与改良创新团队在全国范围内量化了不同施肥管理措施对农田土壤氮矿化速率的影响及其主控因素。研究发现，有机肥配施对土壤氮矿化速率的提升幅度显著高于秸秆还田和化肥处理。土壤初始酸碱度在化肥和秸秆还田处理下是影响土壤总氮矿化的关键因素，而在有机肥配施下，土壤粘粒含量是最重要的影响因素。研究通过随机森林插值揭示了不同施肥措施对中国农田土壤氮矿化速率提升效果的空间格局，为优化培肥管理策略和土壤氮素肥力培育提供了科学依据。该研究依托国家土壤质量观测实验站网络平台，联合13个农田长期定位试验，采用氮15同位素示踪技术，得到了上述结论。研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室、中国农业科学院耕地科学中心任务等项目的支持。

【关键词】土壤氮矿化，施肥管理，氮素转化

【摘要】　　12月6日，中国农业科学院网站讯，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业创新团队在农业合成孔径雷达定量遥感领域取得重要进展。该团队发表的综述文章全面梳理了作物参数合成孔径雷达反演研究的进展，回顾了当前研究现状，明确了现存问题，并提出了未来研究方向。作物冠层参数是联系遥感特征和作物产量的重要参数，而合成孔径雷达技术能在各种气象条件下获取目标地物散射信息，为作物冠层信息的及时获取提供数据保障。研究总结了冠层参数反演精度的影响因素，并将反演模型分为经验模型、半经验模型和机理模型，详细阐述了各模型的原理、优缺点与发展趋势。研究发现，将雷达遥感机理与农学机理深度结合可精确模拟作物微波散射信息，模型构建过程中需重视发展机理模型，探索微波与作物间“真实”关系。该研究为融合新兴技术，扩大作物冠层参数反演模型的应用范围提供了理论支撑，并得到了国家自然科学基金等项目的支持。

【关键词】合成孔径雷达，作物参数，遥感技术

【摘要】　　12月6日，中国农业科学院网站讯，中国农业科学院茶叶研究所茶树遗传育种创新团队在茶树越冬芽休眠与萌芽调控机理研究中取得重要进展。研究发现CsMADS27基因是调控茶树越冬芽休眠和萌发的关键基因，其表达模式与越冬芽的休眠和萌发状态密切相关。异源超表达CsMADS27基因能够延迟芽休眠的形成并促进休眠解除，而瞬时沉默该基因可抑制越冬芽的萌发。研究还发现两个上游转录因子通过感受外界低温和相互作用，协同调控CsMADS27基因的转录。这项研究揭示了茶树休眠和萌发的分子调控网络，为耐寒早生茶树新品种的选育提供了新的基因资源和理论依据。该研究得到了国家自然科学基金、浙江省农业（茶树）新品种选育重大科技专项和中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。这项研究成果对于茶树遗传育种领域具有重要意义，它不仅增进了我们对茶树生物学过程的理解，还为培育耐寒早生茶树新品种提供了科学依据。

【关键词】茶树遗传，休眠萌发，关键基因

【摘要】　　11月1日，中国农业科学院讯，近日，中国农业科学院棉花研究所的棉花虫害防控与生物安全创新团队近期开发了一种纳米递送体系，该体系能够提高农药利用率、增强生物活性、降低非靶标生物风险。这项研究成果为开发高效安全的农药制剂产品提供了新的思路，并已在线发表在《光化层》上。该研究以碳量子点修饰的荧光介孔二氧化硅为载体材料，制备了噻虫啉介孔二氧化硅纳米递送体系，载药率达到33.58%，并且显示出良好的杀棉蚜活性，同时对捕食性天敌大草蛉幼虫的毒性较低。研究结果表明，这种纳米递送体系能够提高农药的利用率，降低非靶标生物风险，为棉田蚜虫的综合防治提供了新策略。该研究得到了国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

【关键词】纳米递送体系，农药利用率，棉花虫害防控

【摘要】　　11月1日，中国农业科学院讯，近日，中国农业科学院棉花研究所的棉花分子遗传改良创新团队与合作者近期在《植物生物技术杂志》上发表了关于棉花花瓣颜色多样性的研究。研究发现，GhRPRS1基因启动子上的顺式作用元件的自然变异对棉花花瓣颜色的多样性有重要影响，为直系同源基因的演化提供了新见解，并为通过修饰启动子策略改良农艺性状提供了新思路。花瓣颜色是植物吸引授粉者和保护花粉的重要特征，棉花花瓣颜色的多样性与地理分布密切相关。研究挖掘到了控制红色花瓣形成的主效基因GhRPRS1，并证实该基因参与花色苷的转运，通过调控液泡中花色苷的积累量控制花瓣颜色。GhRPRS1基因启动子上的顺式作用元件的缺失导致基因转录活性降低，影响花青素的转运，从而改变花瓣颜色。该基因在棉属中的多样性和功能保守性表明，启动子变异是造成花瓣颜色表型变化的原因。这项研究对于理解植物花色形成演化及同源基因功能分化具有重要意义，并得到了多个科研项目的支持。

【关键词】棉花花瓣，色彩多样性，GhRPRS1基因

【摘要】　　11月1日，中国农业科学院讯，近日，中国水稻研究所的水稻基因组编辑和无融合生殖创新团队与中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队合作，利用水稻内源基因OsWUS成功构建了新的无融合生殖体系，该体系能够实现克隆种子的生产且不影响水稻的结实率。这项研究首次发现OsWUS基因能够被调控诱导无融合生殖，研究团队构建了由拟南芥卵细胞特异性启动子驱动OsWUS的异位表达载体，并将其转入杂交水稻春优84中。通过异位表达OsWUS并结合将减数分裂转变为类似有丝分裂的策略，成功获得生长发育正常的材料。这些材料表现出与野生型杂交水稻相似的农艺性状，保持了完全正常的结实率，并且展现了较高的克隆种子效率，部分株系的克隆效率达到21.7%左右。克隆植株后代的表型与野生型杂交水稻高度相似，同时也保持了正常结实率。这项研究不仅丰富了现有的无融合生殖基因资源，还在其他杂交作物中具有推广应用的潜力。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省重点研发计划等项目的支持。

【关键词】克隆水稻，无融合生殖，基因编辑

【摘要】　　11月1日，中国农业科学院讯，近日，农业农村部环境保护科研监测所农田有机污染生物消减创新团队近期在《生物资源技术》上发表了一项研究成果，揭示了载体负载技术提升固定化菌群去除四环素的生物学机制。这项研究对于开发绿色、高效且经济的抗生素去除技术具有重要意义，尤其是在减轻农田抗生素污染方面。研究团队探究了固定化微生物菌群去除四环素的潜力，并评估了芦苇炭、麦麸、稻壳炭等6种不同载体材料的适用性。研究发现，菌群负载芦苇炭去除四环素效果最佳，效率高达92%，而麦麸负载菌群去除四环素效率提高了11.43倍。载体的添加显著增加了菌群可利用的碳、氮等营养物质含量，提高了微生物的生物量。固定化后，细胞内外过氧化氢酶的活性增强，无色杆菌和副土地杆菌是潜在的关键降解菌，载体材料增强了菌群间的相互作用，大幅提升了四环素的降解效率。该研究成果为固定化菌群在有机污染土壤和水的生物修复提供了方法支撑，得到了中国农业科学院科技创新工程等项目资助。

【关键词】固定化菌群，四环素污染，生物修复