论文标题：非专辑文章精选：2020–2022年

期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering

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《农业科学与工程前沿》（英文简称FASE）期刊旨在为农业科学与工程领域的研究人员提供论文发表与学术交流的国际化平台，服务对象包括两院院士和国内外的研究人员，内容涵盖农业科学、农业技术/工程、农业经济、农业政策及管理等可促进当前与未来农业可持续发展的学科。FASE编辑部精选2020–2022年15篇非专辑文章分享给大家。

非专辑文章精选

归类与目录

· 营养与人类健康 ·

1. 新型冠状病毒的种间传播和进化：来自蝙蝠生理学和蛋白质空间结构的视角

2. 赶黄草（Penthorum chinense Pursh）茎叶中乙酸乙酯组分的生物活性比较

3. 细菌素对动物–人传播突变SARS-CoV-2的抗病毒作用：系统综述

· 植物生产技术 ·

1. 传统草药植物海南叶下珠（Phyllanthus hainanensis）外植体毛状根生长的优化

2. 西非珍珠栗（Pennisetum glaucum）可持续生产的施肥改进方法和种植制度综述

3. 西北地区不同灌溉阈值、施氮量和种植密度下藜麦倒伏风险与产量评价

· 园艺研究 ·

1. 西瓜超氧化物歧化酶家族基因及其对不同非生物胁迫的响应

2. 基于叶绿体SNP、核SSR和全基因组测序对金桔（Fortunella spp.）系统发育和物种形成的新见解（点击标题可跳转至亮文解读）

· 畜牧业&草业科学 ·

1. 优化的太阳能–空气源度日法评估不同气候带下禽舍对能源的需求

2. 苜蓿生物学学科体系：从多组学到生物育种

· 土壤、土地和水资源管理 ·

1. 不同灌溉方式下葡萄园主要生物和非生物控制因子的蒸散量和能量分配比较

2. 杂交籼稻籽粒中镉浓度的研究

· 食品科学与工程 ·

1. 水酶法提取裂殖壶菌（Schizochytrium sp.）食用油的工艺研究

· 植物保护 ·

1. 五种药用植物提取物对植物病原真菌的体外活性研究

· 农业信息推广 ·

1. 肯尼亚和乌干达小农获得数字推广和咨询服务方面的挑战和能力差距

· 营养与人类健康 ·

1.新型冠状病毒的种间传播和进化：来自蝙蝠生理学和蛋白质空间结构的视角

Interspecies transmission and evolution of the emerging coronaviruses: perspectives from bat physiology and protein spatial structure

摘要：在过去二十年中，SARS-CoV和MERS-CoV等突发冠状病毒对全球公共卫生构成了巨大威胁。目前，SARS-CoV-2作为大流行的出现引起了更大的公共卫生关注。冠状病毒的多样性是由于基因组的大尺寸和复制机制，以及蝙蝠是其最佳的自然宿主。蝙蝠的生态行为和独特的免疫特性是冠状病毒同源重组的最佳选择。刺突蛋白是宿主受体识别的关键蛋白，不同冠状病毒中刺突蛋白的空间结构特征之间的关系可能为解释冠状病毒与宿主的共同进化提供证据。这一信息有助于加强对冠状病毒演变的理解，从而为今后任何疫情的准备工作提供部分基础。

关键词：bat, coronavirus, evolution, host receptor, spike protein, transmission

2.赶黄草（Penthorum chinense Pursh）茎叶中乙酸乙酯组分的生物活性比较

A comparison of the biological activities of ethyl acetate fractions from the stems and leaves of Penthorum chinense Pursh

摘要：赶黄草（Penthorum chinense Pursh, PCP）是中国流行的传统药用植物，广泛用于治疗多种肝脏疾病。虽然人们早就认识到PCP的主要活性元素包含在乙酸乙酯组分（ethyl acetate fraction, EAF）中，但迄今为止，对该植物的茎和叶中提取的EAF的相对效率知之甚少。在本研究中，采用反流提取和顺序提取的方法从PCP的茎（SEAF）和叶（LEAF）得到了EAF，并测试了它们的肝保护作用。叶提取物提取率和黄酮含量均高于茎提取物。EAFs（＞50 μg·mL^–1）可阻止细胞内脂质积累，当浓度超过25 μg·mL^–1 时，EAFs对脂肪毒性损伤具有保护作用。25 μg·mL^–1SEAF和50 μg·mL^–1 LEAF可消除2,2-二苯基-1-吡啶肼释放的95%以上的自由基。EAFs（25 μg·mL^–1）也具有保护抗氧化作用，其中LEAF的活性显著高于SEAF。EAFs（10 mg·mL^–1）也显示出类似的非特异性抑菌活性。与SEAF相比，LEAF含有更多的黄酮类化合物，具有更高的抗氧化能力，因此它应用于临床上是更好的选择。

关键词：antibacterial, anti-oxidation, lipid accumulation, lipotoxicity, Penthorum chinense Pursh

3.细菌素对动物–人传播突变SARS-CoV-2的抗病毒作用：系统综述

Antiviral effects of bacteriocin against animal-to-human transmittable mutated SARS-CoV-2: a systematic review

摘要：自2019年11月以来，由SARS-CoV-2引起的COVID-19已导致全球数百万人感染，数千人死亡。细菌素尽管具有抗病毒特性，但其对抗SARS-CoV-2感染的潜力尚未得到充分研究。本文综述了细菌素作为有效的病毒进入阻滞剂的机制，通过全面的免疫调节对高传染性病毒具有抑制感染的潜在特性，可能对COVID-19有效。这些抗菌肽已被认为是有效的抗病毒药物和治疗补充剂，以防止病毒的快速传播。这一综述也为SARS-CoV-2自我修饰和多样化感染模式的细胞和分子改变提供了新的认识。此外，本文还全面分析了抗菌肽在自然机制和诱导机制两方面对不同毒力病例预防感染方面的应用前景。特别关注这些分子的抗病毒机制，以及它们与合成生物学和纳米传感器技术的综合应用，以实现快速检测。采用尖端技术的新型细菌素治疗方法可能是对抗这一新出现的全球威胁的现有耗时且昂贵方法的潜在替代品。

关键词：antimicrobial proteins, antiviral profiling of bacteriocins, antiviral therapeutics, immunomodulation, nanosensor technology, mutated SARS-CoV-2

· 植物生产技术 ·

1.传统草药植物海南叶下珠（Phyllanthus hainanensis）外植体毛状根生长的优化

Optimizing hairy root production from explants of Phyllanthus hainanensis, a shrub used for traditional herbal medicine

摘要：海南叶下珠（Phyllanthus hainanensis）是一种灌木，被用作于传统草药。它在治疗癌症和糖尿病等疾病方面具有巨大的药用潜力。本文利用根瘤菌（Rhizobium rhizogenes）诱导 P. hainanensis毛状根的生长，评价了影响毛状根诱导和生长的各种因素，为 P. hainanensis毛状根大规模繁殖提供了前提条件。本文考察了7个因素：(1)外植体类型，(2)培养基类型，(3)预培养时间，(4)根瘤菌接种细胞密度，(5)感染时间，(6)培养基中乙酰丁香酮浓度，(7)孵育时间。毛状根诱导和生长的最佳方案为：幼芽在Y1中预培养2 d，接种OD₆₀₀为0.6，活化20 min后的根瘤菌液体培养基，培养3 d。通过形态学初步鉴定推测的毛状根，然后通过聚合酶链反应进行验证。毛状根的成功诱导和优化生产是P. hainanensis规模工业化无性系繁殖的关键前提。能够大规模种植这种植物并提供快速和现成的植物材料，可用于草药科学和工业开发。

关键词：hairy root induction, medicinal plant, MS growth medium, Phyllanthus hainanensis, Rhizobium rhizogenes

2.西非珍珠栗（Pennisetum glaucum）可持续生产的施肥改进方法和种植制度综述

Improving fertilization methods and cropping systems for sustainable production of pearl millet (Pennisetum glaucum) in West Africa: a review

摘要：西非国家是全球较大的谷子生产国之一，但产量较低，主要原因是其边缘土壤质量较差。本研究旨在分析珍珠粟生产的效益和制约因素，总结不同种植制度和施肥方式对珍珠粟生产的影响，并提出可持续生产的整体方法。制约谷子产量的主要因素是施肥少或缺乏肥料、不适宜的种植制度，以及病虫害的扩散。豇豆间作是除轮作、单作和农林复合系统外广泛应用的一种种植制度。微量施肥是西非小农的最佳施肥方式。综上所述，通过实施中国“科技小院”等创新方法，以结垄或渗坑方式维持的综合系统（选育新品种、间作和微剂量）是提高珍珠粟产量的一条潜在的途径。此外，对农民的土地保护、政府对投入物的补贴，以及农民和推广人员的有效参与等政策，对于维持西非珍珠栗生产是必要的。

关键词：integrated management system, pearl millet, Science and Technology Backyard, West Africa

3.西北地区不同灌溉阈值、施氮量和种植密度下藜麦倒伏风险与产量评价

Evaluating quinoa lodging risk and yield under different irrigation thresholds, nitrogen rates and planting densities in North-Western China

摘要：倒伏是限制藜麦产量的主要因素。2018年和2019年，本文通过田间正交试验，研究了灌溉阈值（土壤基质电位–15、–25和–55 kPa）、施氮量（80、160和240 kg·ha–1）和种植密度（每平方米20、30和40株）对藜麦倒伏风险和产量的影响。结果表明，高灌溉阈值和施氮量显著提高了单株株高和鲜重，高种植密度降低了茎粗和茎强，均显著导致倒伏风险高。–15和–55 kPa处理分别在2018年和2019年中的实际产量最低。施氮量为240 kg·ha^–1时倒伏率较高，实际产量低于80和160 kg·ha^–1。每平方米30株的种植密度估计产量显著高于每平方米20株，倒伏率低于每平方米40株，实际产量最高。综上所述，西北地区藜麦适宜的灌溉阈值为–25 kPa，施氮量为80~160 kg·ha^–1，种植密度为每平方米30株。此外，茎下倒伏指数（1/4株高）比茎中倒伏指数（1/2株高）和茎上倒伏指数（3/4株高）更能准确地评价植株倒伏风险。

关键词：lodging index, orthogonal design, soil matric potential, stem strength

· 园艺研究 ·

1.西瓜超氧化物歧化酶家族基因及其对不同非生物胁迫的响应

Superoxide dismutase family genes in watermelon and their responses to different abiotic stresses

摘要：超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）是植物抗氧化系统中的一种重要酶，通过维持活性氧（ROS）浓度的动态平衡，在逆境反应中起着至关重要的作用。研究人员对不同植物中SOD基因家族的全基因组分析已经开展，但对西瓜（Citrullus lanatus）中SOD基因家族的了解甚少。本研究从西瓜基因组中鉴定出8个SOD基因，根据其金属辅酶因子分别命名为ClCSD1-5、ClFSD1-2和ClMSD。系统发育分析表明，不同植物的SOD蛋白可分为5个类群，同一类群成员具有相同的金属辅酶因子和相似的亚细胞定位。ClSOD基因的表达分析表明，它们具有组织特异性表达模式，在叶、花、果等不同组织中均有高表达。此外，ClSOD基因在盐度、干旱和脱落酸（abscisic acid, ABA）处理下的表达差异明显，表明它们可能通过ABA依赖的信号通路参与不同非生物胁迫下的ROS清除。

关键词：abiotic stress, expression analysis, phylogeny, SOD, superoxide dismutase, watermelon

2.基于叶绿体SNP、核SSR和全基因组测序对金桔（Fortunella spp.）系统发育和物种形成的新见解

New insights into the phylogeny and speciation of KumQuat (Fortunella spp.) based on chloroplast SNP, nuclear SSR and whole-genome sequencing

摘要：金桔（Fortunella spp.），因其味美芬芳，璀璨夺目，既是一种水果作物，又是优良的观果花卉。虽然 Fortunella 与 Citrus 和 Poncirus 一起被归类为具有重要经济意义的真柑橘类果树，但对其进化过程的研究却很少。本研究通过对38份金桔和10份柑橘材料的5个叶绿体位点和47个核SSR位点的分析，揭示了 Fortunella 在柑橘类群中的独立系统发育，表明 Fortunella 主要由两个种群组成：CUL，栽培金桔种群（包括F. margarita、F. crassifolia 和 F. japonica）；HK，野生山金桔种群（即 F. hindsii）。基因组分析表明，这两个种群在演化过程中都经历了定向选择，但方向不同。本研究在 CUL 和 HK 之间检测到高水平的遗传分化（Fst = 0.364）并明显观察到群体差异，进而提出了 Fortunella 物种演化的新假说。

关键词：Citrus, Fortunella, kumquat, phylogenetics

· 畜牧业&草业科学 ·

1.优化的太阳能–空气源度日法评估不同气候带下禽舍对能源的需求

An optimized solar-air degree-day method to evaluate energy demand for poultry buildings in different climate zones

摘要：度日法（degree-day method）被广泛用于确定能耗，但如果不提高其准确性，则不能直接应用于家禽建筑。本研究旨在优化度日计算，提出一种太阳能–空气源度日法，可用于计算不同气候条件下禽舍的冷热度日及年冷热负荷。本文提出了考虑不同墙面朝向和表面颜色的太阳辐射影响的太阳能–空气源度日法。选中国五个城市，哈尔滨，北京，重庆，昆明和广州，分别代表不同的气候带。通过DeST（Designer’s Simulation Toolkit）模拟和太阳能–空气源度日法比较了不同气候条件下的制热和制冷能量需求，开发了降低能耗的方法。结果表明，新方法的最大相对误差小于10%，与DeST模拟无显著差异。在不同的气候带，采用太阳能–空气源度日法可以提高能量需求计算的精度。需要考虑朝向和表面颜色对能耗的影响，不同朝向的外墙应具有不同的表面颜色。

关键词：base temperature, energy consumption, solar radiation, orientation, surface color

2.苜蓿生物学学科体系：从多组学到生物育种

Discipline system of alfalfa biology：from multiomics to biological breeding

摘要：苜蓿（Medicago sativa）是我国主要的豆科饲料作物，具有重要的生态和经济价值。苜蓿在各个领域的研究呈爆炸式增长，但尚未纳入一个系统的框架。本文综述了近10年来全球苜蓿研究的现状，提出了苜蓿生物学的学科概念，并从种质资源、多组学与生物技术、环境生物学、共生固氮、生物育种与栽培等学科体系方面综述了近年来的研究进展。本文提出了苜蓿生物学中尚未解决的关键科技问题，希望能引起更多植物科学家的研究兴趣，促进苜蓿产业的发展。

关键词：alfalfa, discipline system, forage biology, lucerne, Medicago sativa

· 土壤、土地和水资源管理 ·

1.不同灌溉方式下葡萄园主要生物和非生物控制因子的蒸散量和能量分配比较

Comparison of evapotranspiration and energy partitioning related to main biotic and abiotic controllers in vineyards using different irrigation methods

摘要：蒸散量（ET）和能量分配的知识有助于优化水资源管理，特别是在缺水地区。本文以西北干旱区一个沟灌葡萄园（2015年）和一个滴灌葡萄园（2017年）为研究对象，比较了葡萄园ET和能量分配及其对土壤含水量和叶面积指数的响应。蒸散量（ET）、土壤蒸发（E）和蒸腾（T）可分别通过涡动相关、微溶渗仪和液流进行测定。两种灌溉方式下，蒸散量和能量分配对土壤含水量和叶面积指数的响应存在差异。滴灌降低了季节平均E/ET，增加了季节平均T/ET。从能量分配的角度看，季节平均感热通量/净辐射（H/Rn）增加，潜热通量/净辐射（LE/Rn）下降。与沟灌相比，滴灌降低了非生产性耗水比例，有利于提高水分利用效率和干物质积累。

关键词：crop coefficient, eddy covariance, microlysimeter, sap flow, soil evaporation, transpiration

2.杂交籼稻籽粒中镉浓度的研究

Characterization of grain cadmium concentration in indica hybrid rice

摘要：粮食镉的积累是土壤重金属污染的结果，在世界范围内引起了广泛关注，特别是在中国南方地区。在审定新品种前或审定新品种时，对籽粒中镉（Cd）积累潜力进行评价是十分重要的。本文提出了一种验证水稻Cd积累潜力的评价方法和标准，并对2016年省级品种试验收集的56个中稻杂交品种的Cd积累潜力进行了研究。基因型、环境及其相互作用对籽粒中镉积累的影响较大。两个杂交种被鉴定为轻度Cd积累。具有较弱Cd积累潜力的杂交种适合在湖南省污染土地（总Cd低于2.0 mg·kg^–1）上安全生产，在新品种鉴定和审定中应予以考虑。该评价方法和标准可用于水稻品种Cd积累潜力的鉴定。

关键词：accumulation, cadmium, hybrid, methodology, rice

· 食品科学与工程 ·

1.水酶法提取裂殖壶菌（Schizochytrium sp.）食用油的工艺研究

Extraction and evaluation of edible oil from Schizochytrium sp. using an aqueous enzymatic method

摘要：本文采用水酶法（aqueous enzymatic extraction, AEE）从Schizochytrium sp.中分离得到食用油微藻油。采用单因素试验和Box-Behnken设计优化参数。蛋白酶对油脂的提取是有效的。在液料比为4.8:1、木瓜蛋白酶浓度为2.5%、提取时间为2.2 h的最佳条件下，微藻油的最大游离油回收率为49.7%±0.58%，总油回收率为68.1%±0.94%。AEE法和索氏法提取的微藻油的多不饱和脂肪酸组成差异显著。前者具有优越的物理化学特性和较高浓度的生物活性成分，包括总酚类化合物和总生育酚。这些研究结果表明，AEE法在Schizochytrium sp.的食用油提取中具有潜在的应用前景。

关键词：antioxidant activity, aqueous enzymatic extraction, edible microalgal oil, fatty acid composition, physicochemical properties

· 植物保护 ·

1.五种药用植物提取物对植物病原真菌的体外活性研究

In vitro activity of extracts of five medicinal plant species on plant pathogenic fungi

摘要：本文测定了5种药用植物提取物的抗真菌活性。研究了细叶桉（Eucalyptus tereticornis）、苍耳（Xanthium sibiricum）、艾蒿（Artemisia argyi）、开口箭（Tupistra chinensis）和鹿蹄草（Pyrola calliantha）提取物对植物病原菌黑曲霉（Aspergillus niger）、灰霉（Botrytis cinerea）、指状青霉（Penicillium digitatum）、扩展青霉（P. expansum）、意大利青霉（P. italicum）和匍枝根霉（Rhizopus stolonifer）的抑菌活性。所有植物提取物在60 °C下用溶剂（水、50%乙醇(v/v)、95%乙醇(v/v)、乙酸乙酯或石油醚）制备。所有试验植物的杀真菌效果均得到证实。同一植物不同提取物的抑制程度不同。所有水提液对所有真菌的活性都很弱或没有活性。乙酸乙酯和95%乙醇提取物的抑菌效果较好，抑菌谱较宽。赤霉素作为一种新型的天然杀菌剂，可用于果蔬等农林产品的保鲜。

关键词：Botrytis cinerea, food preservation, plant diseases, plant pathogenic fungi, Tupistra chinensis

· 农业信息推广 ·

1.肯尼亚和乌干达小农获得数字推广和咨询服务方面的挑战和能力差距

Challenges and capacity gaps in smallholder access to digital extension and advisory services in Kenya and Uganda

摘要：本文通过对肯尼亚和乌干达的197名女性和239名男性农民进行调查，评估了小农获得数字推广和咨询服务（advisory services, EAS）方面的挑战和能力差距。非数字推广方法仍然占主导地位，但至少78%的农民通过以无线电为主的电子来源访问EAS。这是因为拥有收音机的人比拥有其他数字设备的人更普遍。尤其限制数字服务使用的挑战包括数字素养低以及互联网和移动设备成本过高。女性和老年农民比他们的同行更有可能面临这些挑战。逻辑回归模型结果显示，数字设备的所有权、参与后期制作活动和获得扩展是数字EAS使用的推动因素。农民在获取作物病虫害诊断和管理、化肥施用、农药安全和优质种子等信息方面存在差距。鉴于小农技术能力和信息需求的多样性，本文建议（1）将数字通信整合到使用不同但相互关联的通信渠道的多模式咨询服务中，（2）持续增强农民数字创新能力，（3）提供相关和可操作信息的参与式设计方法，以包容性地扩大推广活动的规模。

关键词：advisory service, agricultural extension, digital extension, digital literacy

投稿地址：https://mc.manuscriptcentral.com/fase

美编 | 冯晨晨

编辑 | 唐静月 李云舟

审稿 | 许建香

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中12种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

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