服务国家农业重大需求，打好农业领域关键技术攻坚战以中国农业科学院为例

2020年我国农业科技进步贡献率已经超过60%,农业科技的影响度和引领度位居全球第一。然而,我国农业科技的一些重点领域仍存在制约农业农村现代化发展的关键瓶颈,部分关键核心技术尚未攻克,阻碍农业产业迈向中高端和国际竞争力的提升。文章分析了开展农业领域关键核心技术攻关的迫切需求,围绕粮食作物、经济作物、畜禽种业、动植物疫病防控、农业绿色发展、农机装备、食品制造与营养健康、农业大数据与人工智能等农业重点领域梳理科学问题和任务清单,系统剖析了中国农业科学院开展关键核心技术攻关工作的相关举措,并提出了相关意见和建议,以期为突破农业领域关键技术路径提供参考和借鉴。     

粮食作物生物育种技术全球创新布局与竞争态势研究——基于核心专利数据挖掘的视角

“开展种源‘卡脖子’技术攻关,打好种业翻身仗”亟需探明当前粮食作物生物育种技术领域的专利创新布局和竞争态势。依据专利导向的产业竞争情报分析框架,以核心专利数据（不包含中国港澳台地区）为基础,从整体环境、技术布局和机构竞争3个方面剖析了粮食作物生物育种技术领域的全球创新布局及竞争态势。结果表明,领域内技术创新活跃,中国核心专利量位居前列,但与美国相比有很大差距;北美、欧洲和中国是全球主要技术布局地,尤以美国最为集中,中国发明的专利主要布局在国内,全球竞争能力不足;基因组重测序技术、分子标记辅助育种、抗性技术和杂交技术等是领域热点技术;突变或遗传工程、改良基因型的方法是领域内“主导-成熟型”技术,各主要国家和地区均进行了重点布局,我国在“新兴-成长型”技术领域具备相对优势;跨国种子公司的技术和市场竞争覆盖了全球主要国家和地区,技术布局主题广泛,因此,我国亟待培育有国际竞争力的本土创新研发机构。上述结果为政府及科研部门制定该领域技术创新引导政策,以及开展前瞻性研发布局和优化竞争决策提供参考。     

稻田和池塘养殖模式对中华绒螯蟹肠道菌群、免疫酶活及肌肉游离氨基酸的影响

为了探究稻田和池塘养殖模式对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)肠道菌群、免疫力和肌肉风味影响,选取同一批次稻田和池塘的中华绒螯蟹在5月和10月对其肠道菌群、免疫酶活和肌肉游离氨基酸进行测定。结果表明：中华绒螯蟹肠道优势菌群为软壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和厚壁菌门。在季节和养殖模式均对蟹的肠道菌群造成影响的情况下,季节变化对菌群变化的影响更大。从5月到10月,稻田养殖模式下中华绒螯蟹肠道菌群的丰富度和多样性均出现上升趋势,而池塘养殖模式下肠道菌群的丰富度和多样性则无显著变化。两种养殖模式下中华绒螯蟹肠道中的SOD (超氧化物歧化酶)在5月的活性均高于10月(P <0.05);在10月,池塘模式下的免疫酶活性LZM（溶菌酶）和ACP（酸性磷酸酶）显著高于稻田模式(P< 0.05)。各组肌肉中均检测出17种游离氨基酸,呈味氨基酸中甜味氨基酸含量(TSAA)>总苦味氨基酸(TBAA)>总鲜味氨基酸(TUAA),且池塘养殖模式下中华绒螯蟹肌肉中TSAA和总游离氨基酸TFAA高于稻田养殖模式下含量(P< 0.05)。因此,池塘养殖模式较稻田养殖模式下的中华绒螯蟹肠道菌群时间上更稳定,免疫酶活更强,肌肉风味更优。     

基于介电特征的苹果霉心病检测方法

针对苹果霉心病无法有效根据外表进行识别,且传统检测方法具有设备复杂、成本高昂等问题,本研究通过采集苹果介电参数构建苹果霉心病检测模型,从而实现简单快速的苹果霉心病无损检测。基于LCR测量仪采集220个苹果的108项介电指标（9个频率下的12项介电指标）作为原始参数,使用数据标准化、主成分分析算法等对数据进行预处理,并利用BP神经网络、支持向量机、随机森林算法构建霉心病果检测模型。试验结果表明,基于随机森林算法构建的霉心病果检测模型性能最佳,在150个苹果构建的训练集和70个苹果构建的测试集中分类准确率分别达到96.66%和95.71%;基于采用BP神经网络构建的霉心病果检测模型效果次之,分类准确率分别可达到94.66%和94.29%;基于使用支持向量机构建的模型检测效果相对较差,分类准确率分别为93.33%和91.43%。试验结果表明,使用随机森林构建的模型可以更有效地识别霉心病果和好果。本研究可为苹果病虫害及苹果品质无损检测等提供参考。     

苦参碱不同给药途径对小鼠肠道菌群的影响

为探究苦参碱灌胃和腹腔注射不同给药途径对肠道菌群的影响,将昆明小鼠随机分为4组,分别为生理盐水腹腔注射组(NCip)、生理盐水灌胃组(NCig)、苦参碱腹腔注射组(MTip)及苦参碱灌胃组(MTig),连续给药5d后,收集各组粪便,进行小鼠肠道微生物α多样性指数分析和β多样性分析,利用LEfSe和Metastats分析不同组间肠道菌群的差异。结果表明:灌胃和腹腔注射苦参碱的不同给药方式对小鼠肠道菌群的α多样性指数及β多样性的影响差异不显著(P0.05);LEfSe分析发现,与灌胃苦参碱相比,腹腔注射苦参碱组的小鼠肠道有益菌拟杆菌目(Bacteroidales)、调节机体代谢的另枝菌属(Alistipes)丰度显著增加(P0.05);Metastats分析发现,与灌胃苦参碱相比,苦参碱腹腔注射组的小鼠肠道与结肠炎相关的脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、[Eubacterium]_fissicatena_group丰度显著降低(P0.05)。综上,不同给药途径会引起肠道菌群的差异,相比于灌胃给予苦参碱,通过腹腔注射给予苦参碱更有利于优化肠道菌群的结构及功能。     

生物活性肽调节断奶仔猪肠道健康

断奶是养猪业中最具挑战性的阶段,对仔猪生长性能及之后的发育有着重要的影响。断奶对仔猪的肠道发育和健康带来了极大的挑战,可能会导致采食量减少、生长速率降低、发病率和死亡率增加。采取有效的营养策略可改善仔猪肠道健康和最大限度地提高断奶仔猪的产量。本文综述了生物活性肽通过仔猪肠道免疫、肠道微生物稳态及肠-脑轴的调节仔猪肠道健康,为加深生物活性肽的开发和利用提供参考。     

Influence of dietary feathers on the fecal microbiota in captive Arctic fox: Do dietary hair or feathers play a role in the evolution of carnivorous mammals?

Hair and feathers are composed of keratin and are indigestible, inalimental and unpalatable for carnivores. However, carnivores often ingest hair and feathers during feeding or when grooming. We hypothesized that ingestion of hair and feathers changes species diversity and relative abundance of bacteria in the gut of carnivores. To test this hypothesis, we added disinfected poultry down feathers to the normal diet of captive Arctic foxes (Alopex lagopus). We then used fluorescently labeled terminal restriction fragments (T‐RFs) to examine changes in fecal bacterial diversity and abundance. The results showed that the number of bacterial species increased significantly after feather ingestion, but that total abundance was unchanged. This demonstrated that addition of disinfected feathers to the diet stimulated increased production among less abundant bacteria, resulting in a balancing of relative abundance of different bacterial species, or that some newly‐ingested microbial species would colonize the gut because a suitable microhabitat had become available. This implies that the overall production of bacterial metabolites would be made up of a greater range of substances after feather ingestion. On one hand, the host's immune response would be more diverse, increasing the capacity of the immune system to regulate gut microflora. On the other hand, the animal's physiological performance would also be affected. For wild animals, such altered physiological traits would be subjected to natural selection, and, hence, persistent geographic differences in the character of ingested feathers or fur would drive speciation.     

浒苔多酚对肥胖小鼠血脂代谢及肠道菌群的调节作用

为了研究浒苔多酚(Enteromorpha prolifera polyphenols, EPP)对高脂饮食诱导小鼠肥胖的预防作用,将24只C57BL/6J小鼠分为4组,即空白对照组、模型对照组、低剂量浒苔多酚处理组(100 mg·kg^-1·d^-1)以及高剂量浒苔多酚处理组(300 mg·kg^-1·d^-1),连续灌胃14周,考察不同剂量浒苔多酚干预对肥胖小鼠生理生化指标以及肠道菌群数量和结构的影响。结果表明,EPP能抑制肥胖小鼠体重增长,降低血清中总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇浓度(LDL-C)、丙二醛(MDA)、谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)浓度,增加高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)浓度,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性。此外,EPP干预可提高有益菌如拟杆菌属(Bacteroides)、艾克曼菌属(Akkermansia)及副杆菌属(Parabacteroides)的相对丰度,促进短链脂肪酸(SCFAs)分泌;降低有害菌如瘤胃球菌属(Ruminococcaceae)及颤螺菌属(Oscillospira)的相对丰度。因此,浒苔多酚作为功能性食品成分能够减轻高脂饮食诱导的小鼠肥胖症状。本研究为浒苔多酚作为海洋资源的开发与利用提供了理论依据与数据支撑。