2024年, 第47卷, 第06期　
刊出日期：2025-03-21

  

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  干旱胁迫对葡萄生理特性和叶片胁迫相关基因表达的影响

  徐文清, 李少楠, 宋思言, 陈小蓓, 杨思玲, 柴文枝, 房经贵

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1049-1057.

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  [目的]本文旨在研究干旱胁迫对葡萄生理特性以及胁迫相关基因表达的影响。[方法]以‘阳光玫瑰’和‘巨峰’葡萄品种为试材，采用人工模拟干旱胁迫的方法，调查2个品种植株的胁迫症状，测定生理指标，并对2个品种在干旱胁迫处理下的各生理指标进行主成分分析和隶属函数分析，同时对叶片胁迫相关基因的表达进行测定。[结果]‘巨峰’和‘阳光玫瑰’2个品种的耐旱性均表现为胁迫前期植株基部叶片出现萎蔫并伴有叶缘焦枯，后期植株叶片失绿萎蔫至枯黄，‘阳光玫瑰’出现胁迫症状早于‘巨峰’。随着干旱胁迫时间的延长，2个葡萄品种的叶片旱情指数增加，株高和茎粗均呈先升高后降低的趋势，叶绿素含量下降，过氧化物酶、超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化氢酶活性呈先上升后下降的趋势，而光系统Ⅱ(PSⅡ)中非调节能量耗散的量子产额、丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量呈上升趋势。‘巨峰’和‘阳光玫瑰’在干旱胁迫下的平均隶属函数值为0.47和0.46,‘巨峰’对干旱胁迫耐受性略高于‘阳光玫瑰’。RT-qPCR结果显示干旱胁迫处理显著上调2个葡萄品种叶片中VvPIP1、VvWRKY71、VvPP2C2、VvRD22的基因表达量。[结论]干旱胁迫下，‘阳光玫瑰’和‘巨峰’葡萄对干旱胁迫的响应趋势相同但响应程度存在差异，‘巨峰’的干旱耐受性高于‘阳光玫瑰’。
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  LDH增强dsRNA对稻瘟病抑制效果的研究

  陈盼, 夏胜格, 兰莹, 周彤, 梁友, 赵弘巍

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1070-1076.

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  [目的]本文旨在研究层状复合氢氧化物（LDH）对dsRNA抑制稻瘟病的增强效果。[方法]比较层状复合氢氧化物（LDH）与不同比例dsRNA混合的负载效率，筛选合适的负载比。用不同浓度LDH处理稻瘟病菌孢子，考察LDH对稻瘟病菌孢子发育的影响。使用不同浓度的dsRNA-LDH处理稻瘟病菌孢子，检测dsRNA-LDH对稻瘟病菌孢子附着胞形成的抑制作用。使用稻瘟病菌侵染水稻，考察LDH增强dsRNA防治稻瘟病的效果。[结果]在100 ng·μL^-1浓度条件下LDH不仅不影响稻瘟病菌孢子发育，而且还可以增强dsRNA稳定性及其对稻瘟病菌孢子附着胞形成的抑制作用。与清水处理孢子的对照组相比，dsRNA-LDH处理组的水稻发病症状明显减弱。[结论]LDH可以明显增强dsRNA对稻瘟病的防治效果。dsRNA-LDH具有开发成为高效绿色环保RNAi药剂的潜力和价值。
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  高效防治半夏软腐病生防菌的筛选及其生物防治效果研究

  张欣悦, 张华梦, 姚志鹏, 王莹, 陈雯, 蒋春号, 牛冬冬

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1077-1085.

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  [目的]本研究旨在从实验室现有的生防细菌菌库中筛选对半夏软腐病具有较高防治效果的生防菌株，为半夏软腐病的绿色防控技术提供新的菌株资源。[方法]通过平板拮抗从实验室保存的300株具有生防潜力的菌株中，筛选对半夏软腐病具有拮抗效果的菌株。进一步测定拮抗菌株的水解酶活性和透明圈半径，通过对抑菌圈和透明圈半径进行统计赋值得到对半夏软腐病较高防治效果的复筛菌株。通过离体及温室防效试验验证复筛菌株对半夏软腐病的防治效果。[结果]初筛得到20株对半夏软腐病具有生防潜力的菌株，测定抑菌圈、透明圈半径大小，按照统计结果对20株菌株进行赋值，结果显示5YN8、XZ231和7Ze3赋值分数最高，分别为11.0、11.0和10.5。经离体防效验证得到20株初筛菌株对半夏软腐病腐烂程度的不同影响，对比赋值大小及半夏块茎的腐烂程度发现建立的赋值体系与菌株的生防效果具有较好的相关性，即赋值分数越高，半夏块茎的生防效果越好。将筛选得到的赋值分数最高的3株生防菌株5YN8、XZ231与7Ze3进行温室防效验证，发现它们对半夏软腐病防治效果分别为85.01%、79.55%和79.62%。通过16S rRNA基因测序比对发现5YN8为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis),XZ231和7Ze3均为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。[结论]5YN8、XZ231与7Ze3三株生防菌株能够有效防治半夏软腐病，具有潜在的应用价值。
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  基于转录组学分析Xenorhabdus bovienii肽基脯氨酰异构酶ppia-l20基因的表达调控

  孙静, 包浩然, 张克云

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1086-1096.

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  [目的]前期从广谱抗菌的Xenorhabdus bovienii NN6菌株的胞外蛋白中分离出一种新型杀菌蛋白PPIA-L20,为肽基脯氨酰异构酶A类似物，该蛋白能够抑制尖孢镰刀菌西瓜专化型的孢子的萌发，致使孢子死亡。经过多次试验验证ppia-l20基因的表达水平不稳定，与发酵时间没有明显的相关性。本文旨在探寻调控ppia-l20基因表达的调控因子，进而推测ppia-l20基因表达调控的分子机制，为进一步提高抗菌蛋白的产量提供参考。[方法]对ppia-l20的转录水平进行Real-time PCR分析并与菌株生长曲线进行相关性分析，选择ppia-l20基因表达量差异显著的2个发酵时间点进行转录组学比较，并对表达差异显著的DEG(differential expressed gene)进行GO功能注释、KEGG富集通路和蛋白网络互作分析。[结果]4～84 h发酵菌体中的ppia-l20基因表达趋势不稳定，其转录水平与时间不相关。与ppia-l20低表达量的8 h发酵菌体相比，ppia-l20高表达量的12 h发酵菌体中有466个DEG,包括193个上调基因和273个下调基因。Real-time PCR验证表明基因表达差异趋势与转录组测序结果一致，证明测序结果可信。对差异表达的基因进行GO功能注释、KEGG富集分析，发现DEG的功能与膜形成相关，富集通路与双组分调节系统、磷酸转移酶系统和阳离子抗菌肽抵制通路相关。其中，双组分调节系统中的qseC基因和opmR基因表达量均上调2倍，ppia-l20基因位于阳离子抗菌肽抵制通路，该通路上的nlpE基因(负责编码外膜脂蛋白)显著下调。蛋白互作网络中，PPIA-L20蛋白与位于外膜的AMP结合蛋白TycC、GrsB有互作关系，NlpE蛋白与双组分调节系统中cpxR基因、cpxA基因表达的蛋白有互作关系。[结论]Xenorhabdus bovienii NN6菌株可能通过双组分调节系统通路、阳离子抗菌肽抵制通路上的关键基因nlpE和磷酸转移酶系统共同调控ppia-l20的表达。
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  禾本科植物内生真菌研究22:Epichlo?festucae E2368基因组中非核糖体肽合成酶编码基因的挖掘与分析

  纪燕玲, 韩魁, 茅冬梅, 陈永敢, 王志伟

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1097-1104.

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  [目的]Epichlo3内生真菌能够产生抵御牲畜和害虫啃食的生物碱，其中部分生物碱由非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase, NRPS)合成。本研究旨在分析E.festucae基因组内的NRPS编码基因，并预测其功能。[方法]以E.festucae E2368菌株基因组数据为对象，综合运用HMMER和全局比对等分析方法以及ClustScan、PKS/NRPS Analysis和NCBI等数据库进行信息比对。[结果]E2368基因组中含有至少19个候选NRPS基因，其中11个未在Epichlo3内生真菌中报道。序列比对结果表明候选基因均为子囊菌中已报道的序列，但其中8个基因的功能未知；E2368基因组中存在环孢菌素合成酶基因扩增现象。构建候选NRPS基因所有A结构域氨基酸序列发育树，发现不同NRPS基因的A结构域会聚到同一分枝，而相同NRPS基因的A结构域则分散于不同分枝，说明采用简并引物扩增NRPS基因存在一定的局限性。[结论]对E2368基因组中NRPS基因的挖掘，将有助于解析NRPS基因的多样性，促进对新的天然产物的发现和生物合成途径的认识。
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  枯草芽胞杆菌NRCB002发酵液的促生效应及高产乙偶姻发酵条件优化

  李林梅, 刘柠, 马长义, 胡椿, 李珊珊, 沈慧, 高南

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1105-1112.

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  [目的]本文旨在明确枯草芽胞杆菌发酵液组分对番茄幼苗生长的影响，针对有效代谢产物进行发酵条件优化，为制备高效微生物肥料提供技术支持。[方法]以枯草芽胞杆菌枯草亚种（Bacillus subtilis subsp.subtilis）NRCB002为供试菌株，通过温室盆栽试验，明确NRCB002发酵液组分对番茄幼苗生长和根系形态的影响；以NRCB002菌株生长量及代谢产物乙偶姻产量为评价指标，通过单因素优化法确定碳源和氮源的种类、浓度、发酵温度和发酵时间，通过正交试验设计和极差分析优化无机盐成分。[结果]与去离子水和发酵培养基对照相比，重悬菌液、发酵菌液上清、发酵菌液及含乙偶姻的重悬菌液均显著提高番茄株高、茎粗、叶面积、根冠比、总根长、总根表面积、总根体积、侧根数、地上部和根部的干重；其中，发酵菌液上清及含乙偶姻的重悬菌液处理的番茄幼苗地上部干重显著高于重悬菌液的幼苗地上部干重；发酵菌液上清、发酵菌液及含乙偶姻的重悬菌液处理的番茄幼苗根部干重显著高于重悬菌液处理的幼苗根部干重。以80 g·L^-1蔗糖为碳源、以25 g·L^-1酵母浸粉为氮源时菌株NRCB002的生物量和乙偶姻浓度均较高；最优无机盐组合：KH₂PO₄1.5 g·L^-1、MgSO₄·7H₂O 1.0 g·L^-1和MnSO₄·H₂O 0.2 g·L^-1;优选的发酵温度为37℃,发酵时间96 h。使用优化后的发酵条件，用1 L摇瓶进行发酵，NRCB002生物量(D₆₀₀)为15.70,乙偶姻浓度为29.65 g·L^-1,分别是初始发酵培养基的3.4和11.8倍。[结论]菌株NRCB002发酵液对番茄生长具有良好的促生作用，乙偶姻是其发酵液中关键的促生物质。
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  口服表面活性素对母猪乳源性免疫力的影响

  张齐, 刘朋, 杨诚洁, 钟秋, 杨倩

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1122-1129.

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  [目的]本文旨在通过给母猪口服表面活性素（枯草芽胞杆菌OKB105发酵产物）以评估其产生的乳源性免疫力，从而提高仔猪肠道免疫力，降低仔猪流行性腹泻（Porcine epidemic diarrhea, PED）发病率。[方法]妊娠母猪日粮添加0.05%的表面活性素(1 g·d^-1),产后第1天收集初乳。对乳成分进行分析，然后通过流式细胞术测定初乳中的免疫细胞数量和淋巴细胞的增殖能力，随后进行ELISA试验测定初乳中的细胞因子和抗病毒蛋白含量，最后用空斑试验验证初乳上清抗猪流行性腹泻病毒（Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV）的能力。[结果]母猪口服表面活性素能显著提高初乳中乳蛋白的含量（P<0.05）,极显著提高初乳中CD14⁺单核细胞和CD3⁺T淋巴细胞的数量（P<0.01）,极显著增强初乳中淋巴细胞的增殖能力（P<0.01）,极显著提高初乳中IFN-γ和CCL28的含量（P<0.01）,显著提高初乳中sIgA、IgG、TGF-β、IL-6和乳铁蛋白的含量（P<0.05）。母猪口服表面活性素能将初乳上清拮抗PEDV的滴度从1∶4提升至1∶16。[结论]口服表面活性素可以提高母猪初乳中细胞免疫和体液免疫水平，为预防新生仔猪PED造成的腹泻提供充足的乳源性免疫力保护。
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  2′-岩藻糖基乳糖缓解LPS诱导的细胞炎症应答和屏障损伤的功能研究

  孙伟乐, 李轩, 慕春龙, 朱伟云

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1130-1138.

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  [目的]本文旨在探究2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）对脂多糖（LPS）诱导的仔猪小肠上皮J2细胞系（IPEC-J2）炎症和屏障功能的影响。[方法]以IPEC-J2为细胞模型，先通过预试验对LPS和2′-FL的处理浓度分别进行筛选，最终选择100μg·mL^-1 LPS诱导细胞促炎反应，然后通过不同浓度(20和100μg·mL^-1)2′-FL干预来探究其对LPS诱导IPEC-J2的促炎反应和屏障功能受损的调节作用。试验分为6组：对照组（CON）、LPS组(100μg·mL^-1 LPS)、FL20组(20μg·mL^-1 2′-FL)、FL100组(100μg·mL^-1 2′-FL)、SF20组(100μg·mL^-1 LPS+20μg·mL^-1 2′-FL)和SF100组(100μg·mL^-1 LPS+100μg·mL^-1 2′-FL)。试验处理24 h后测定各组细胞活力、紧密连接蛋白、炎症因子和炎症相关通路基因的表达水平，通过Western blot检测NF-κB、Myd88、Claudin-1和Occludin蛋白的相对表达水平。[结果]与CON组相比，LPS组显著降低IPEC-J2细胞活力（P<0.05）,显著上调促炎因子IL-6、IL-8及炎症通路NF-κB、Myd88和CD14基因的表达（P<0.05）,显著下调抗炎因子IL-4基因的表达（P<0.05）,显著下调紧密连接蛋白Claudin-1、Claudin-3、Claudin-4、ZO-1、ZO-2和Occludin基因的表达（P<0.05）。与CON组相比，FL20组还显著提高Claudin-1、Claudin-3、Claudin-4和ZO-2基因的表达水平（P<0.05）。与LPS组相比，SF20组和SF100组显著提高IPEC-J2细胞活力（P<0.05）,显著下调IL-8及上调IL-4和IL-10基因的表达（P<0.05）,显著下调NF-κB、Myd88和CD14基因的表达（P<0.05）,显著上调Claudin-1、Claudin-3、Claudin-4、ZO-1、ZO-2、Occludin基因的表达（P<0.05）。Western blot结果显示，与CON组相比，只有LPS组的NF-κB蛋白显著上调（P<0.05）。与LPS组相比，SF20组的NF-κB、Myd88蛋白表达量降低，Claudin-1和Occludin蛋白表达量升高，但差异均不显著。[结论]LPS处理促进IPEC-J2细胞的促炎反应并造成屏障功能受损，2′-FL干预减弱了LPS刺激的促炎信号通路，改善了LPS引起的屏障功能受损。
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  高温储存豆粕对肉鸡生长、免疫功能与肠道屏障的影响

  隋启慧, 郭丽丽, 汪鹏, 邓先乐, 陈跃平, 温超, 周岩民

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1139-1148.

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  [目的]本试验旨在研究高温储存豆粕对肉鸡生长、免疫功能和肠道屏障的影响。[方法]将216只1日龄健康雄性爱拔益加(AA)肉仔鸡随机分成3组，每组6个重复，每重复12只鸡，分别饲喂由新鲜豆粕(对照组)、高温储存(储存温度35℃)14 d和28 d豆粕配制的日粮。试验期21 d。试验结束后，每重复选取1只接近平均体重的肉鸡屠宰采样。[结果]与对照组相比，高温储存显著增加豆粕蛋白质羰基含量(P<0.05),显著降低巯基含量(P<0.05);与高温储存14 d豆粕组相比，高温储存28 d豆粕组豆粕羰基含量显著增加(P<0.05),巯基含量显著降低(P<0.05)。与对照组相比，饲喂高温储存豆粕配制的日粮显著降低了肉鸡平均体重和平均日增重(P<0.05),提高了料重比(P<0.05),但对平均日采食量无显著影响；高温储存28 d豆粕组肉鸡法氏囊的器官指数显著降低(P<0.05);高温储存豆粕组肉鸡胸腺皮质变薄，皮质与髓质交界模糊，胸腺小体体积增大，数量增多；肝脏炎性细胞浸润部位增多、面积增大。高温储存豆粕组肉鸡空肠黏膜中分泌型免疫球蛋白A(sIgA)和免疫球蛋白M(IgM)含量显著降低(P<0.05),高温储存28 d豆粕组肉鸡空肠黏膜免疫球蛋白G(IgG)含量显著降低(P<0.05),回肠黏膜中sIgA、IgG和IgM含量显著降低(P<0.05);高温储存豆粕组肉鸡空肠黏膜中髓过氧化物酶(MPO)活性显著降低(P<0.05),高温储存28 d豆粕组肉鸡回肠黏膜MPO活性显著降低(P<0.05);高温储存28 d豆粕组肉鸡空肠黏膜中白介素1β(IL-1β)、白介素6(IL-6)、白介素10(IL-10)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)含量显著下降(P<0.05);高温储存豆粕组肉鸡血清中二胺氧化酶(DAO)活性显著升高(P<0.05),但肠道屏障完整性相关基因表达量无显著变化。[结论]35℃高温储存使豆粕蛋白质发生氧化，摄入此类豆粕会降低肉鸡前期生长性能，影响肉鸡的免疫机能和肠道屏障完整性，其影响程度随豆粕蛋白质氧化程度增高而线性增加。
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  母猪饲粮添加益生菌和合生元对子代巴马香猪肌肉氨基酸组成及生长发育相关基因表达的影响

  祝倩, 李宸健, 程雅婷, 李锐煊, 刘雅婷, 孔祥峰

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1149-1158.

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  [目的]本文旨在研究母猪饲粮添加益生菌和合生元对子代巴马香猪肌肉氨基酸组成及相关基因表达的影响。[方法]选用64头妊娠巴马香猪，随机分为对照组（基础饲粮）、抗生素组(50 g·t^-1维吉尼亚霉素)、益生菌组(200 mL·d^-1益生菌发酵液)和合生元组(500 g·t^-1低聚木糖+200 mL·d^-1益生菌发酵液),每组16头母猪，单栏饲养。母猪在整个妊娠期和哺乳期饲喂相应试验饲粮；仔猪断奶后，每窝选取2头仔猪，每组32头（8栏，每栏4头）,饲喂基础饲粮。分别于65、95和125日龄每组选取8头采集股二头肌和腰大肌样品，测定其水解氨基酸组成和相关基因的表达量。[结果]与对照组相比，合生元组子代巴马香猪股二头肌粗蛋白、Gly、Ser、Ala、Asp、Glu、Pro和Ile含量，腰大肌Gly、Glu、Ser和His含量均显著增加（P<0.05）;益生菌组子代巴马香猪股二头肌肌肉萎缩F-box蛋白32和生肌调节因子（MyoG）、腰大肌生肌因子5（Myf5）的表达水平显著上调（P<0.05）,腰大肌肌球蛋白重链Ⅱb（MyHCⅡb）、股二头肌和腰大肌肌肉生长抑制素（MSTN）的表达水平显著下调（P<0.05）;合生元组子代巴马香猪股二头肌Myf6、生肌分化因子和MyoG以及腰大肌Myf5和MyoG的表达水平显著上调（P<0.05）,股二头肌MSTN的表达水平显著下调（P<0.05）;益生菌组和合生元组子代巴马香猪股二头肌MyHCⅡx的表达水平显著下调（P<0.05）;抗生素组子代巴马香猪腰大肌MyHCⅡx的表达水平显著上调（P<0.05）,而股二头肌MyHCⅠ和腰大肌MyHCⅡa的表达水平显著下调（P<0.05）。[结论]母猪饲粮添加益生菌和合生元可改变子代巴马香猪肌肉氨基酸组成，调控生肌因子相关基因表达，上调氧化型肌纤维基因的表达、下调酵解型肌纤维基因的表达，从而有利于肉品质的改善。
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  利用胞嘧啶碱基编辑器高效制备奶牛BLG基因敲除胚胎的研究

  丁修虎, 丁强, 王悦, 夏淑雯, 赵芳, 陈坤琳, 吴家顺, 何南, 仲跻峰, 王慧利, 李惠侠

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1159-1167.

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  [目的]β-乳球蛋白是由BLG基因编码的蛋白质，是牛乳中主要的过敏原。本试验旨在使用优化后的单碱基编辑器（CBE）YE1-BE3-FNLS和YE1-AncBE4max对牛胚胎BLG基因进行单碱基编辑，同时对2种单碱基编辑器在牛胚胎BLG基因敲除效果进行评价。[方法]在奶牛的BLG基因的第一外显子上设计sgRNA序列，通过胞嘧啶碱基编辑器将BLG基因第21位密码子CAG突变为TAG,实现c^*.61C>T（p.Q21^*）的转变，获得终止密码子，使蛋白质翻译提前终止，达到基因敲除的目的。通过体外转录获得sgRNA以及YE1-BE3-FNLS和YE1-AncBE4max的mRNA,显微注射到奶牛胚胎中，收集囊胚，分别检测20枚YE1-BE3-FNLS编辑囊胚和24枚YE1-AncBE4max编辑囊胚，进行胚胎基因组PCR扩增，扩增BLG基因目标序列并进行测序验证编辑效率。根据sgRNA的序列，全基因组选择错配碱基最少的5个潜在脱靶位点进行脱靶检测。[结果]囊胚靶向编辑效率检测结果表明，YE1-AncBE4max对牛胚胎BLG基因的靶向编辑效率为83.3%（20/24）高于YE1-BE3-FNLS的靶向编辑效率60%（12/20）,而前者存在较大的编辑窗口（C1-C9）,可对sgRNA序列上的多个胞嘧啶进行编辑，后者具有较小的编辑窗口C2-C4;另外，YE1-BE3-FNLS具有较高的靶位点双链编辑效率35%（7/20）,而YE1-AncBE4max只有2枚编辑胚胎发生双链编辑，纯合编辑率较低；2种单碱基编辑器制备的编辑胚胎均未出现插入缺失和脱靶效应。[结论]本文使用的2种胞嘧啶碱基编辑器均能高效制备奶牛BLG基因编辑胚胎，为进一步获得BLG基因单碱基敲除奶牛储备技术方法。
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  基于理性设计策略提高呕吐毒素解毒酶DepB的催化活性

  周慧敏, 牛家峰, 池慧兵, 马斌, 朱萍, 陆兆新, 吕凤霞

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1168-1177.

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  [目的]呕吐毒素（DON）广泛存在于粮谷类原料及其制品中，对人和动物的健康都造成严重危害。然而，现有呕吐毒素解毒酶DepB存在种类少、催化性能差等问题，限制了其在食品加工和饲料中的应用。本研究采用理性设计策略对呕吐毒素解毒酶DepB进行分子改造，以提高DepB的催化活性。[方法]通过对底物10?范围内的氨基酸残基进行丙氨酸和甘氨酸扫描，确定突变“热点”氨基酸残基。随后，采用定点饱和突变和组合突变技术筛选得到催化活性显著提高的突变酶，并对其进行三维结构模拟和分子动力学模拟，分析其催化活性提高的分子机制。[结果]通过筛选获得了催化活性显著提高的三点突变酶A289V/A227R/S54N,该酶比活力为335.77 U·mg^-1,是野生型DepB的2.25倍。三点突变酶的K_m值由95.11μmol·L^-1下降到58.33μmol·L^-1,k_cat/K_m值由5.99 mmol^-1·L·s^-1提高至16.94 mmol^-1·L·s^-1,亲和力和催化效率均显著提高。通过三维结构模拟和分子动力学模拟分析，发现空间位阻减小、静电相互作用增强、酶-底物-辅酶结合自由能降低是其催化活性提高的分子机制。[结论]基于理性设计策略提高了DepB的催化活性，强化了DepB的适用性能，为呕吐毒素解毒酶的分子改造及其在食品加工和饲料中的应用提供依据。
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  禾谷镰刀菌异质核糖核蛋白FGSG＿07478功能研究

  于伊楠, 范楷, 胡政, 郑思民, 孟佳佳, 张志岐, 黄晴雯, 聂冬霞, 韩铮

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1178-1188.

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  [目的]异质核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNP）是一类RNA结合蛋白，在RNA代谢的各个方面发挥着重要作用。将目前已注释的镰刀菌hnRNP G在禾谷镰刀菌基因组中进行比对，得到其同源蛋白FGSG＿07478。本研究旨在考察该蛋白在禾谷镰刀菌生长发育、抵抗逆境、产毒和致病等方面的作用。[方法]基于同源重组原理和聚乙二醇（PEG）介导的原生质体转化方法，获得FGSG＿07478基因敲除突变体ΔFGSG＿07478,观察测定其在营养生长、无性繁殖、有性生殖、抵抗逆境中的变化，同时进行小麦胚芽鞘接种试验验证其致病力。通过超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）检测ΔFGSG＿07478产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的能力，并利用RT-qPCR检测野生型菌株PH-1和突变菌株ΔFGSG＿07478中参与DON生物合成的7个TRI基因的相对表达量。[结果]突变菌株ΔFGSG＿07478的生长速率较野生型菌株PH-1慢16.2%,产孢量降低43.4%;有性生殖诱导结果显示ΔFGSG＿07478的有性生殖能力减弱，较野生型产生更少的子囊壳。胁迫因子敏感性测定结果显示，ΔFGSG＿07478对H₂O₂和十二烷基硫酸钠（SDS）等胁迫因子的敏感性显著增加，对刚果红的抗性显著增加。此外，与野生型相比，虽然致病力无明显差异，ΔFGSG＿07478的DON生物合成量显著减少，TRI4、TRI5、TRI6、TRI8、TRI10、TRI12和TRI101等基因表达水平显著降低。[结论]FGSG＿07478在禾谷镰刀菌的生长发育、有性生殖、逆境胁迫以及产毒过程中发挥着重要作用。
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  基于知识蒸馏和轻量级卷积神经网络的植物病害识别方法

  周罕觅, 陈佳庚, 代智光, 马林爽, 秦龙, 李纪琛, 苏裕民, 向友珍

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1189-1201.

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  [目的]针对现有植物病害识别模型参数大、田间复杂背景下识别准确率低的问题，提出一种基于改进ShuffleNetV2的轻量化植物病害识别模型LWCR-Net（lightweight crop recognition network）。[方法]在基本特征提取模块中引入残差连接，解决梯度消失问题，使模型能够学习更复杂的特征表示；引入CBAM（convolutional block attention module）注意力机制模块，以增强特征提取和模型利用能力；采用DenseNet121作为教师模型，LWCR-Net作为学生模型，利用知识蒸馏策略对模型进行训练，以进一步提升模型性能。[结果]轻量化植物病害识别模型LWCR-Net大小为2.44 MB;F₁值和准确率分别为95.49%和96.16%,较原模型提高4.89%和3.96%。与DenseNet121、ResNet34、MobileNetV3等其他经典网络对比，LWCR-Net模型不仅达到较高的识别准确率，而且模型参数量较少。[结论]LWCR-Net模型能够实现在田间复杂背景下对植物病害的准确识别，且模型所需内存较小，方便部署到移动端，为植物病害智能诊断提供参考。
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  一种基于改进YOLOv5s的麦穗检测计数方法

  仝召茂, 陈学海, 汪本福, 马志艳, 杨光友

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1202-1211.

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  [目的]为实现对田间麦穗的实时准确计数，本文提出一种基于改进YOLOv5s的麦穗检测计数方法。[方法]通过C2f模块获得更加丰富的梯度流，增强模型细粒度特征提取能力，并在网络关键部位引入CoordConv坐标卷积，加大对坐标信息关注程度，提升模型对麦穗位置的感知能力，同时考虑到麦穗检测任务中中小尺寸麦穗居多，采用Inner CIoU损失函数加快模型收敛速度。[结果]在公开数据集Global Wheat Head Detection(GWHD)上对上述方法进行试验，结果表明，本文改进模型的精确率、召回率、平均精度均值mAP0.5分别为93.5%、91.6%和95.9%,参数量、计算量、每秒帧数分别为12.4 MB、27.5 GFLOPs和34。[结论]本文改进模型在精确率、召回率、平均精度均值mAP0.5等指标上较原始YOLOv5s模型分别增加1.0、1.2和1.3百分点，并且优于YOLOv7-tiny、YOLOv8s等模型，可满足检测的实时性要求。同时改进后模型在处理遮挡、重叠等复杂情况时都比原始模型表现更优，具有良好的鲁棒性。
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  一种基于深度学习的端到端生菜无损鲜重估测模型的建立

  孙道宗, 张振宇, 陈俊聪, 琚俊, 张铭桂, 王卫星, 刘厚诚

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1212-1220.

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  [目的]为解决生菜分类、分割和鲜重估测独立处理，增加时间成本的问题，本文提出一种端到端的生菜无损鲜重估测模型——LettuceNet。[方法]LettuceNet模型通过分析俯视图像估测生菜鲜重。LettuceNet结合Swin Transformer-Tiny（Swin-T）和UPerNet,有效提取生菜冠层图像的特征。模型设计了基于K-Net的用于语义分割的分割头部网络以及用于鲜重估测的回归头部网络。回归头部网络融合利用Swin-T的特征与分割头部网络的结果，用于生菜的分类和冠层面积统计，使LettuceNet能够同时高效处理语义分割和鲜重估测任务。[结果]2个数据集的试验结果表明，LettuceNet语义分割任务中，其平均像素准确度（MPA）分别为98.01%和98.75%,而平均交并比（MIoU）分别为96.02%和97.63%;在鲜重预测方面，决定系数R²分别为0.898和0.919,均方根误差（RMSE）分别为0.865和30.814 g,平均绝对百分比误差（MAPE）分别为1.894%和18.194%。[结论]通过输入生菜冠层图像，LettuceNet能够实时且无损完成生菜的分类、分割与鲜重估测，能够快速对生菜的生长情况进行定量分析，为植物工厂的智能管控提供数据支持。
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  基于高光谱成像技术的番茄叶片含水量检测研究

  马玲, 李亚娇, 张祎洋, 王静, 马燕, 马思艳, 吴龙国

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1221-1229.

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  [目的]为快速检测叶片含水量，本研究探索及时监测番茄植株生长状况的在线监测模型。[方法]利用高光谱成像技术，提取195个叶片样本的平均光谱反射率。通过异常值剔除、样本集划分、5种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化，采用连续投影算法（successive projections algorithm, SPA）、无信息变量消除变换法（uninformation variable elimination, UVE）、迭代保留信息变量法（iterative retained information variable, IRIV）和遗传偏最小二乘算法（genetic partial-least-squares algorithm, GAPLS）提取特征波长，并建立偏最小二乘回归（partial-least-squares regression, PLSR）模型。基于优选的特征波长，建立PLSR、多元线性回归（multiple linear regression, MLR）以及主成分回归（principal component regression, PCR）模型和卷积神经网络模型（convolutional neural network, CNN）。[结果]优选基线校准-正交信号校正法（baseline-orthogonal signal correction, Baseline-OSC）对叶片含水量进行预处理；IRIV法提取的特征波长建立的叶片含水量定量预测模型效果最优，R_c²为0.489,R_p²为0.466;基于IRIV-CNN建立的叶片含水量模型效果好（R_c²=0.668,RMSEC=0.019;R_p²=0.424,RMSEP=0.033）。[结论]利用高光谱成像技术结合Baseline-OSC-IRIV-CNN模型预测番茄叶片含水量是可行的。
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  基于去除土壤效应的烤烟叶面积指数及烟碱含量的无人机高光谱监测研究

  蒋薇, 严定春, 李栋, 孙伟超, 薛博文, 程涛, 李军营, 汤亮

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1230-1240.

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  [目的]土壤背景在无人机遥感监测中存在干扰作用，本文旨在对烟草长势和品质无人机高光谱监测进行去土壤效应的研究。[方法]通过实施2个品种、4个施氮水平互作处理的烤烟田间试验，利用无人机平台搭载的高光谱相机获取大田关键生育期的烤烟冠层反射光谱数据，并分别使用土壤植被组分光谱分解（3SV）算法与植被指数阈值法去除土壤效应后的各小区平均光谱，利用植被指数优化算法进行全生育期烤烟叶面积指数和烟碱含量的高光谱监测模型构建。[结果]在使用3SV算法后，波段组合与烟叶烟碱相关关系较高的区域分布在λ1:450～500 nm和λ2:580～660 nm组合以及λ1:630～670 nm和λ2:680～700 nm;波段组合与叶面积指数相关关系较高的区域分布于λ1:730～770 nm和λ2:750～800 nm组合以及λ1:510～600 nm和λ2:680～700 nm。基于3SV算法的烟叶烟碱含量与叶面积指数监测模型验证精度均较植被指数阈值算法处理后有不同程度提高，‘云烟87’烟碱的模型验证决定系数R²从0.64提高到0.88,RMSE从0.71%降低至0.29%,效果最为明显。利用3SV算法与波段优化算法，筛选出与‘云烟87’和‘K326’叶面积指数关系最佳的指数分别为NDLI_515,691和NDLI_764,799;与‘云烟87’和‘K326’烟碱含量关系最佳的指数分别为NDNI_450,658和NDNI_456,654,并建立了适用于监测大田生育期的叶面积指数与叶片烟碱含量的模型。[结论]通过比较不同去除土壤背景算法，发现3SV算法提高了烟草叶面积指数与烟碱监测模型的精度，为无人机高光谱大面积监测烟草长势与品质提供了技术支持。
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  基于YOLOv5s-seg的非结构化枣园视觉导航路径提取

  卢心缘, 赵华民, 任锐, 苏萌, 苏立阳, 张淑娟

  南京农业大学学报. 2024, 47(06): 1241-1250.

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  [目的]针对目前农业机器人在非结构化枣园中传统机器视觉算法难以处理光影变化、夜间难以识别等问题导致的导航道路分割不准确，实时性及复杂模型难以部署等问题，本研究提出基于YOLOv5s-seg改进网络模型视觉导航路径识别方法——YOLOv5s-orchard模型。[方法]模型采用FasterNet代替YOLOv5s-seg的原有主干网络，减少了模型的参数量和内存占用量；在特征提取层及neck部分引入SE注意力机制，提高了模型的特征提取能力；将C3替换成C3Ghost轻量级网络以进一步减少模型的参数量和内存占用量。[结果]改进后的网络mAP达到91.59%,FLOP下降到11.30 G,模型大小为2.91 MB。对分割后的图像采用最小二乘法拟合道路离散点提取导航线，算法平均距离偏差为1.99 cm,平均距离误差比例为0.68%。[结论]YOLOv5s-orchard网络具有较高的精度，导航线提取误差较小，能够满足枣园道路分割的需求。