【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
【摘要】 10月12日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院作物科学研究所培育的高产优质谷子新品种“中谷25”在河南省伊川县高产千亩示范方进行实收测产，平均亩穗数64115穗，实测亩产达到625.92公斤，较2023年我国谷子平均亩产280公斤增产一倍多，为我国粮食单产提升和谷子产业振兴提供有力支撑。专家组认为，“中谷25”在今年降雨量大、阴雨寡照等不利条件下仍获得好收成，得益于该品种抗倒伏、高产、综合抗病抗逆性好等特性和基于宽窄行的配套栽培种植技术。此次测产为壮大谷子产业、提高综合效益提供了科学依据，为谷子大面积单产提升提供了可复制的样板。“中谷25”是作科所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队培育的优质高产新品种，该品种于2022年完成新品种登记。“中谷25”粒型整齐，米色鲜黄，易蒸煮，干饭和米粥均适宜，被中国作物学会评为国家一级优质米。在第三届中国（伊川）优质小米鉴评大会上获商品品质、食味品质和综合品质三项冠军。目前，是多家知名小米生产加工企业的主要开发品种。
【关键词】良种配良法，抗倒伏，谷子产业
【摘要】 10月12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和烟草功能成分与生物合成创新团队发现了新型山梨素类天然产物除草先导化合物，为天然除草剂的开发提供了分子模板和靶标基础，相关成果发表在《农业与食品化学杂志（Journal of Agricultural and Food Chemistry）》。农业生产中，大量使用化学除草剂会导致环境污染和杂草抗性，开发新型微生物天然产物除草剂成为新的研究热点。相较于细菌而言，真菌能够产生丰富的植物毒素，是天然除草活性化合物的主要生产者，也是开发新型微生物天然产物除草剂的重要来源。该团队筛选到一株对多种单子叶和双子叶杂草具有显著除草活性的棘孢曲霉TE-65L，从其发酵产物中获得了5个新型山梨素类化合物。通过波谱分析光谱计算，确定了该类化合物的化学结构，并首次发现了其对杂草的除草活性，其中2个化合物能够显著抑制牛筋草胚芽和胚根的伸长，其活性均强于阳性药草甘膦。研究表明，该类化合物能够诱导木质素生物合成途径，导致木质素积累，并引起杂草种子细胞壁增厚，抑制杂草的生长。该研究获得了具有自主知识产权的天然除草剂分子模板，扩展了天然产物除草剂的结构类型，拓宽了山梨素类化合物的农业应用途径。
【关键词】山梨素类化合物，杂草，环境污染
【摘要】 10月12日，中国农业科学院网站讯，近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤植物互作团队揭示了衣藻CrPHT3基因介导的磷积累过程可以显著影响莱茵衣藻对砷的耐受性的新机制。相关研究成果发表在《有毒材料（Journal of Hazardous Materials）》上。五价砷主要通过磷酸盐转运蛋白基因进入到植物体内，进而沿着食物链影响人体健康。植物磷转运蛋白分为质膜、线粒体、高尔基体等五类。以往的研究主要关注在细胞质膜，而线粒体磷转运蛋白基因对五价砷的响应机制尚不清楚。该研究以莱茵衣藻及Crpht3突变体为材料，研究表明，线粒体磷转运蛋白PHT3基因可以通过磷的积累来调控植物对砷的耐受性。低水平磷酸盐供应下，莱茵衣藻野生型和Crpht3突变体并没有表型差异；但在五价砷胁迫下，充足的磷酸盐供应显著增加了Crpht3突变体对多聚磷酸盐和细胞间磷酸盐的吸收，同时触发了突变体中谷胱甘肽氧化还原过程、抗氧化活性和细胞解毒能力，从而提高了Crpht3突变体对五价砷胁迫的耐受性。该研究成果为植物修复重金属环境污染提供了技术参考。
【关键词】线粒体，磷转运，蛋白基因
【摘要】 10月12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种植废弃物清洁转化与高值利用创新团队，通过机器学习算法对湿法沼气工程中发酵产物特性进行了精准预测。相关研究成果发表在《化学工程杂志（Chemical Engineering Journal）》上。厌氧发酵是一种重要的农业废弃物处理方法，针对传统机器学习模型在预测发酵性能时存在的精度低、线性相关性差等问题，该研究选择典型的2种非时序模型（GBR和RF）和3种时序模型（LSTM、CNN-LSTM和DA-LSTM）进行系统比较，模型超参数优化后用于预测湿法沼气工程中发酵产物的特性。该研究获得了较为理想的预测甲烷含量的GBR非时序模型，且时序模型DA-LSTM在预测产气量方面优于时序模型LSTM和CNN-LSTM。该研究建立的机器学习模型可精准预测湿法沼气工程中发酵产物特性，为湿法沼气工程过程调控及高效产气提供重要的理论和技术支撑，同时该研究建立的方法框架包括输入数据预处理、模型训练和优化、精度验证和泛化能力提升等，可为其他可再生能源工程中的模型预测提供方法指导。
【关键词】机器学习，线性相关性，沼气工程
【摘要】 9月6日，中国农业科学院网讯，近日，中国农业科学院麻类研究所的可降解材料开发与利用创新团队与合作单位共同开发了一种新型超分子聚合玻璃。这种材料在-150℃至150℃的温度范围内，展现出了卓越的机械性能和光学透明度，与聚甲基丙烯酸甲酯（亚克力）相当。该材料还具备了优异的抗冲击性和阻燃性，这些特性是传统超分子材料难以实现的。研究团队选择了带有乙烯基和四氟硼酸阴离子的咪唑鎓单元作为构建材料，通过聚合低分子量单体制备出这种透明玻璃。这种新型超分子聚合玻璃的成功开发，不仅解决了现有超分子玻璃机械性能不足的问题，而且为制备具有优异性能的有机玻璃提供了理论支持和实践基础。该研究的成果已发表在《材料视野》杂志上，得到了中国农业科学院科技创新工程、国家自然科学基金等项目的资助。
【关键词】超分子聚合玻璃，抗冲击性，阻燃性
【摘要】 9月6日，中国农业科学院网讯，近日，中国农业科学院烟草研究所的烟草功能成分与生物合成创新团队近期在《食品化学》上发表了一项研究成果，该研究从中国菰米中鉴定出两个花青素合成的关键调控基因ZlMYB1和ZlMYB2。通过将这些基因转入水稻，研究团队阐明了其在水稻种子花青素生物强化中的作用机制。中国菰米相较于普通无色稻米，含有更丰富的类黄酮和花青素，具有显著的抗氧化特性。研究团队通过克隆关键基因，并在水稻中过表达，显著提高了水稻种子的总花青素含量、抗氧化活性以及α-葡萄糖苷酶等的酶抑制作用。通过黄酮代谢组、转录组、基因表达分析以及酶活性的测定，明确了这些基因能够激活花青素生物合成结构基因F3'H和UFGT的表达。这项研究不仅提出了用杂粮基因来实现主粮营养强化的新思路，而且为杂粮功能成分基因资源的挖掘及其在主粮营养强化中的利用提供了范例。这对于选育功能型水稻品种和维护人民营养健康具有重要意义。
【关键词】花青素，基因调控，营养强化
【摘要】 9月6日，中国农业科学院网讯，近日，中国农业科学院烟草研究所的烟草病虫害绿色防控创新团队近期开发出一种新型纳米核酸抗病毒药物，该药物能够释放特异性非编码小核糖核酸链（siRNA），有效提高植物对病毒的抵抗力。这一研究成果在《化学工程杂志》上发表。RNA干扰是植物抗病毒的重要机制之一，但传统的非编码长核糖核酸链（dsRNA）容易脱靶，而特异性非编码小核糖核酸链（siRNA）虽然可以减少脱靶现象，但其易降解的特性限制了其应用。为了解决这一问题，该团队创新设计了一种约130纳米的纳米递送系统，通过分层释放siRNA，提高了其在植物组织内的递送效率，并减缓了体外降解问题。该纳米递送系统通过响应细胞内酸性环境释放siRNA，触发RNA干扰机制，有效降低靶向蛋白基因的表达，抑制烟草花叶病毒和马铃薯Y病毒感染。这项研究首次从提高siRNA稳定性和递送效率两个角度实现了纳米核酸药物的广谱抗病毒应用，为病毒病的精准抑制和靶向防控提供了新的基础架构，为绿色生物农药的发展提出了新的思路和方法。该研究得到了中国农业科学院科技创新工程、山东省自然科学基金等项目的支持。
【关键词】纳米核酸药物，RNA干扰，广谱抗病毒
【摘要】 9月6日，中国农业科学院网讯，近日，中国农业科学院植物保护研究所农药分子靶标与绿色农药创制创新团队针对全球气候风险加剧和种植结构调整对植物生长带来的不良影响，提出了利用功能化农药制剂同时应对生物及非生物组合胁迫的新观点。相关研究成果发表在《植物科学趋势（Trends in Plant Science）》。气候变化和种植结构调整经常导致植物同时遭受多种生物和非生物的组合胁迫。与遭受单一胁迫相比，暴露于组合胁迫中的植物在活性氧信号传导、激素调控和气孔反应等方面表现出不同特征。该研究提出将具有缓解胁迫功能的农药制剂用于遭受多种生物及非生物组合胁迫的植物。制剂中的载体材料不仅可以将农药输送至靶标以应对生物胁迫，还可修复植物生长环境和特定部位遭受的非生物胁迫。此类农药制剂的定制化方案包括开发功能化的载体材料，以复合体系提高植物对逆境胁迫耐受性，增强植物的光合作用和促进其生长。在制备过程中可通过功能化基团引入等提高复合体系的活性氧稳态调控、营养输送和逆境稳定性。该研究为应对气候变化和种植结构调整导致的组合胁迫危机提供了一种新的解决思路。
【关键词】功能化农药，植物胁迫，绿色创制
【摘要】 8月2日，中国农业科学院讯，近日，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业清洁流域创新团队研究发现，采用土壤酶谱分析法可有效评估土壤腐解微食物网状况。相关研究成果发表在《宏（iMeta）》上。土壤腐解微食物网是由微生物和微型动物通过营养互作形成的地下生物网络，在维持土壤健康和生态多功能性方面发挥着重要作用。针对土壤腐解微食物网直接表征方法过于复杂的问题，该研究提出可通过“土壤酶谱分析”派生的系列参数来综合反映土壤腐解微食物网状况。该研究以退耕还林后的土壤为对象，系统评价了酶活碳氮计量比、总酶活、酶活多样性、酶活通道指数等土壤酶谱生态指标和腐解食物网关键特征的变化与联系。研究显示，长期退耕还林后土壤酶谱指标与腐解微食物网的底物氮限制、生物群落大小、物种多样性、分解通道等特征参数存在密切相关关系，证明土壤酶谱分析法对于腐解微食物网具有良好的指示作用。该研究为今后采用土壤酶谱分析法间接简便的评估土壤腐解微食物网状况提供了新的思路和工具。
【关键词】土壤酶谱，微食物网，总酶活
【摘要】 8月2日，中国农业科学院讯，近日，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所退化及污染农田修复团队研究发现，传统的起垄栽培配合施肥可以通过强化关键元素循环的级联效应实现同步阻控水稻籽粒镉砷吸收。相关研究成果发表在《危险物质杂志（Journal of Hazardous Materials）》上。稻田起垄栽培是我国南方改良冷浸田的一种传统农业栽培技术。前期研究发现，起垄配合合理施肥可以同步阻控水稻籽粒镉砷累积，保障农产品安全。然而，该措施调控稻田土壤砷、镉有效性变化的微观机理仍不清楚。研究发现，稻田起垄栽培营造了以铁、锰和氮元素循环耦联为主的“半旱式”稻田新生境，而垄施钙镁磷肥或生物炭可以通过增强铁、锰和氮元素的循环耦联来协同降低稻田镉和砷的生物有效性。研究还探明了介导铁、锰和氮元素循环耦联的关键微生物过程，发现了降低镉砷生物有效性的微生物预测因子。该研究为砷镉共污染稻田绿色修复技术创新提供了理论支持。
【关键词】施肥，水稻籽粒，稻田
【摘要】 8月2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乡村环境建设创新团队开发了铝载生物质功能材料，实现高效催化葡萄糖异构产果糖。相关研究成果发表在《应用催化B：环境与能源（Applied Catalysis B: Environment and Energy）》上。果糖作为甜度最高的天然单糖，是生物质高值化转化制备平台化学品、燃料和功能材料的重要中间体之一，广泛应用于食品、饮料、日化和制药等领域。目前，工业上主要通过生物酶异构葡萄糖制备果糖，而利用化学催化法异构葡萄糖制备果糖仍处于研发阶段。科研人员利用机械化学法制备了铝载生物质功能新材料，并应用于化学催化法异构葡萄糖制备果糖。该新材料的制备无需煅烧处理，大幅度降低了制备成本。同时，该新材料在葡萄糖异构过程中表现出优异的活性和良好的稳定性，果糖产率高达58.8%，是目前文献报道中果糖最高产率。该研究为破解工业上“非用酶异构葡萄糖产果糖不可”的现状提供了新思路。
【关键词】新材料，果糖，制备成本
【摘要】 8月2日，中国农业科学院讯，近日，农业农村部食物与营养发展研究所动物食物与营养政策研究团队揭示了营养导向下我国居民饮食转变的环境效益。该研究为分地区的饮食结构优化提供了科学依据。相关研究成果发表在《清洁生产杂志（Journal of Cleaner Production）》上。随着收入增长和城市化的推进，我国居民饮食中的动物性食物消费进一步增加。饮食模式转变加剧了资源环境压力，饮食相关疾病也造成了巨大负担。因此，有必要推动居民合理健康膳食转型。该研究发现，在满足每日营养需求的前提下，引导居民饮食向可持续饮食转变，可以实现将居民食物消费的碳、水、土地、氮和磷足迹分别降低9.5%～25.3%、10.7%～19.1%、22.4%～32.9%、30.8%～40.2%和21.4%～34.5%。为实现可持续饮食，各地区所需的饮食结构转变因省而异；从总体上看，需要减少肉类、谷物和食用油的摄入量，增加豆类、薯类、奶类和蔬果的摄入量。
【关键词】营养导向，饮食转变，食物消费
