海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）科研工作简报（第9期）-海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）

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海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）科研工作简报（第9期）

2023年10月18日 17:01

2023年9月，海南大学三亚南繁研究院各科研团队共发表高水平论文6篇，其中4篇为JCR 1区；获得国家发明专利授权3项（种子繁育及土中作物机械化生产团队:马铃薯收获机故障诊断系统与方法；热带特色功能性植物种质创新与技术服务团队：一种越南油茶糖基转移酶CvUM7及其应用，一种环肽化合物或其药学上可接受的盐及其制备方法和应用、药物及其应用），等。

1、生物多样性与系统发育基因组学团队在五个热带滨海城市植物多样性的分布格局及驱动因素研究方面取得进展

2023年9月，王华锋教授团队硕士生崔健鹏为第一作者，王华锋教授为通讯作者在Sustainability中的“城市森林、植物系统学与种质创新”专辑上发表题为“Urban Planning and Green Landscape Management Drive Plant Diversity in Five Tropical Cities in China”的研究论文，本研究基于中国热带沿海地区五个城市或地区（湛江、海口、儋州、三亚和崖州）的826个城市功能单元的样本（图1），探讨了五个热带滨海城市植物多样性的分布格局及驱动因素。

通过实地调查，该团队获得了这些单元内各类型植物物种丰富度、土地利用类型、社会经济特征和环境特征的数据，图2为各城市地区代表性功能单元以及调查过程中常见的或具有地域特色的景观植物。

结果显示城市中不同土地利用类型的植物多样性差异显著，高层住宅、公园和大学的植物多样性较高。栽培植物物种多样性与区域经济呈显著正相关，而自生植物物种和本地物种多样性的增加与建筑年代有关，绿地管理（浇水、养护）同样也会影响植物物种多样性。

图1. 中国热带地区五个城市的区位以及采样点分布

注：图中绿点代表采样点，红色多边形代表城市边界。

图2. 各城市代表性功能单元

注：(A1)三亚凤凰岛酒店; (A2)崖州水南村; (B1)海口钟楼; (B2)湛江南国热带公园; (C1)崖州古城; (C2)儋州花果山公园。常见或特色的代表植物：(A3)三角梅Bougainvillea spectabilis; (A4)洋蒲桃Syzygium samarangense; (B3)黄槐决明Senna surattensis; (B4)鸡冠刺桐Erythrina crista-galli; (C3)龙珠果Passiflora foetida; (C4)洋金凤Caesalpinia pulcherrima

2、国家天然橡胶产业技术体系病害防控团队评估了三种农药混合施用对农药降解和蚯蚓毒性的影响

农药混合使用可能会在短期内对作物土壤造成多重压力。因此，有必要评估不同农药混合施用对土壤中农药的环境行为和对土壤生态毒性的影响。该团队评估了阿维菌素、吡虫啉和多菌灵二元和三元混合施用对农药降解和蚯蚓的毒性的影响。阿维菌素、吡虫啉和多菌灵在二元混合施用与单独施用的降解半衰期（DT50）无差异。然而，当三元混施用时，它们的DT50值约为单独施用的1.5倍，使它们在经过两次或三次施用后更加稳定地富集在土壤中。另外，这些农药的三元混合物对蚯蚓表现出显著的协同毒性，更加显著地激活了蚯蚓体内的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性。团队通过蚯蚓的回避测试，在相对较短的测试期内有效评估三元混合物的协调毒性。总之，与单一或二元混合施用相比，三种农药在三元混合施用中表现出更长的降解半衰期和对蚯蚓的协同毒性。该成果在Scientific Reports期刊在线发表。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41598-023-41206-1

3、热带特色果树品质形成与种质创新团队揭示了外源有机酸对减轻绿豆、荞麦和水稻幼苗铝毒性的生理机制

2023年9月，热带特色果树品质形成与种质创新团队在Plant Physiology and Biochemistry (JCR分区/中国科学院分区：Q1/二区，IF=6.5)上发表了以“Physiological mechanisms of exogenous organic acids to alleviate aluminum toxicity in seedlings of mungbean, buckwheat, and rice”为题目的研究论文，在该研究中，研究团队比较了有机酸在缓解植物铝毒中的作用及其生理机制。研究结果表明不同植物的铝耐受性及不同有机酸对铝毒的缓解作用存在特异性响应。铝耐受程度从高到低分别是荞麦、绿豆和水稻。不同有机酸对不同植物的缓解能力不同，虽然这些有机酸都通过影响根尖细胞的有机酸代谢酶（包括PEPC酶、MDH酶、CS和GO酶等）活性来降低铝毒，但不同植物中响应的酶具有特异性。这些发现表明，不同的有机酸可以通过不同的生理机制减轻不同种类植物的铝毒，这一方面说明有机酸在铝毒抗性中具有重要作用，另一方面也说明植物在长期进化中形成了不同的生理和分子机制来抵御铝毒。研究结果为探索热带植物独特铝毒抗性的生理及分子机制提供了实验证据。

DOI:10.1016/j.plaphy.2023.108031

4、热带大豆分子育种创新团队在大豆耐盐碱及耐低温胁迫研究中取得进展

大豆是一种重要的经济作物，是人类植物油脂和蛋白质的主要来源。然而，大豆产量极易受盐碱，低温等逆境胁迫的影响。近日，李海燕教授团队分别在大豆耐盐碱和耐低温胁迫研究中取得进展，为培育抗逆大豆新品种（系）提供候选功能基因和新思路，具有广泛的应用前景。

2023年9月25日，该团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry（中国科学院农林科学大类一区TOP期刊，IF=6.1）上发表了题为“Comparative Proteomic Analysis of Two Wild Soybean (Glycine soja) Genotypes Reveals Positive Regulation of Saline−Alkaline Stress Tolerance by Tonoplast Transporters”的研究论文，李海燕教授为该论文的通讯作者，周永刚博士为该论文的第一作者。该研究通过对125个野生大豆品系进行盐碱（NaCl⁺NaHCO³）及盐（NaCl）耐受性表型的鉴定，从中分别筛选到一个耐受型品系SWBY032及一个敏感型品系SWLJ092，并对其进行了蛋白组学分析及差异表达蛋白的筛选。研究发现，在耐受型大豆品系SWBY032的133个差异蛋白中，功能注释到有较多的膜转运蛋白呈现显著上调表达；通过蛋白质的相互作用分析，发现有14个与蛋白质合成相关的差异蛋白，有2个与TCA循环相关的差异蛋白。基于以上对差异蛋白的筛选，本研究进一步利用蛋白的亚细胞定位，酵母异源表达分析及转基因毛状根结合盐碱胁迫下的表型鉴定等实验，对5个转运蛋白GsTIP2-1，GsTIP2-2，GsINT1，GsSUC4和GsACA11的耐盐碱功能进行鉴定，初步证明5个蛋白可能通过减少对蛋白质合成及氨基酸代谢的抑制来提高大豆对盐碱的耐受性（图4，图5）。该项研究为耐盐碱大豆的分子育种奠定了基础。

图3. Effects of overexpressing five tonoplast-associated DEPs of composite soybean plants under saline-alkaline resistance.

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图4. Overview of the possible network of DEPs in response to saline−alkaline stress.

2023年9月2日，该团队在Plant Stress（IF=5.0）上发表了题为“Genome-wide identification, molecular structures and functional exploration of the membrane attack complex/perforin domain-containing proteins and validation of GmmiRNA169o- GmMACPF-9 module in soybean cold stress”的研究论文，李海燕教授为该论文的通讯作者，Muhammad Azhar Hussain博士为该论文的第一作者。植物MACPFs（攻膜复合体/穿孔素超家族）在参与植物生长发育，逆境胁迫中具有重要的作用。本研究鉴定到大豆共有20个GmMACPFs家族成员，通过对保守结构域、系统发育、启动子特异性元件及RNA-seq数据分析，发现该家族成员在豆科植物中的进化呈现多样性，并响应多种非生物胁迫反应。此外，已有研究表明在逆境胁迫下GmMACPFs会受到大量GmmiRNAs的调节。因此，本研究首先通过RT-qPCR技术检测到低温、盐、干旱及热胁迫下GmMACPFs与GmmiRNAs基因的表达模式；进一步通过转基因毛状根结合Fv/Fm、POD等多种表型指标及生理指标的测定，初步明确GmmiR169o-GmMACPF-9调节模块在影响大豆低温胁迫中的作用。

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图5. Transient hairy root overexpression of GmmiR169o-GmMACPF-9 module effect the cold tolerance of soybean

5、热带瓜类作物种质资源创新利用团队在苦瓜白粉病抗性机制方面取得新进展

2023年9月，热带瓜类作物种质资源创新利用团队在INT J MOL SCI（IF:5.6, JCR 1区）以海南大学三亚南繁研究院为第一单位发表了苦瓜白粉病抗性机制的研究论文。如何缓解白粉病对苦瓜产量和品质的影响是苦瓜产业面临的关键问题。然而，对绝大多数苦瓜种质来说，抵抗这种病原体的复杂机制仍然是未知的。在这项研究中，团队深入研究了在与病原菌Podosphaera xanthii的互作过程抗感种质的生理生化和转录组的动态变化。在R和S种质中分别鉴定出6635个和6954个差异表达基因(DEGs)。通过富集分析揭示了DEG在苯丙素生物合成、植物与病原体的相互作用以及植物激素信号传导相关的途径中普遍存在。值得注意的是，在R种质中，DEGs参与植物与病原体相互作用的苯丙类生物合成途径，包括钙结合蛋白、钙调蛋白和苯丙氨酸解氨酶等成分，在白粉菌感染时明显表现出上调趋势。与此同时，控制SA合成和转导的基因在感染后经历了明显的上调，而它们在JA信号通路中的对应基因在感染后表达被抑制。这些结果强调了SA/JA信号级联在R种质对白粉菌的抗性机制中所起的关键作用。此外，发现40个白粉菌诱导的基因，包括致病相关蛋白、钙调素、WRKY转录因子和抗霜霉病基因，对于抗病具有重要意义。本研究采用了多种分析方法，捕获了潜在的抗病基因，并为选育抗pm苦瓜品种提供了至关重要的基因资源。

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图6. 苦瓜叶片P. xathii侵染7个时间点的转录组学研究（左）；苦瓜对白粉菌防御相关关键模块的WGCNA（右）

6、种子繁育及土中作物机械化生产团队获得国家发明专利授权1项

种子繁育及土中作物机械化生产团队授权了一种马铃薯收获机故障诊断系统与方法的发明专利。该专利主要内容为以控制模块、故障定位模块、传感故障检测模块、仪表通讯模块、发动机ECU和液压执行模块组成的马铃薯收获机故障诊断系统，针对马铃薯收获机的经验故障信息建立故障树模型，该技术可为农业机械故障处理提供一种新的技术方法，对马铃薯收获机智能装备研发具有重要的理论基础和生产实践意义。

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图7. “马铃薯收获机故障诊断系统与方法”国家发明专利授权证书

7、热带特色功能性植物种质创新与技术服务团队获得国家发明专利授权2项

专利一：“一种越南油茶糖基转移酶CvUM7及其应用”。该专利的主要内容为公布了越南油茶糖基转移酶CvUM7的氨基酸序列、核苷酸序列以及带有CvUM7序列的重组载体—pET‑28a，提供了越南油茶糖基转移酶CvUM7在制备茶皂素方面的具体应用，该技术可为越南油茶糖基转移酶CvUM7的编码基因催化齐墩果酸发生糖基化反应，合成茶皂素提供一种新的技术方法，对越南油茶的新品种进行选育、茶皂素工业化合成等研究具有重要的理论基础和生产实践意义。

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图8. “越南油茶糖基转移酶CvUM7及其应用”国家发明专利授权证书

专利二：“一种环肽化合物或其药学上可接受的盐及其制备方法和应用、药物及其应用”。该专利的主要内容为一种环肽化合物或其药学上可接受的盐，此环肽化合物对α‑葡萄糖苷酶的抑制活性高，在制备抗糖尿病药物中具有良好的应用前景，与有机合成法制备环肽化合物相比，本发明以真菌Alternariasp.PfuH1作为生物源制备原料，有机溶剂消耗少，生产成本低，安全环保，操作简单，适宜规模化生产，该技术可为制备具有α‑葡萄糖苷酶抑制活性的环肽化合物提供一种新的技术方法，对研发抗糖尿病药物具有重要的理论基础和生产实践意义。

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图9. “一种环肽化合物或其药学上可接受的盐及其制备方法和应用、药物及其应用”国家发明专利授权证书

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1、热带作物害虫绿色防控创新团队参加2023年“崖州湾杯”研究生创新创业大赛并获奖

为推进海南自由贸易港高质量发展，集聚科技成果、科创人才、创投机构和技术专家等创新要素，由三亚崖州湾科技城管理局举办的2023年“崖州湾杯”研究生创新创业大赛于9月23日落下帷幕。吴少英教授团队组建的由金海峰博士带队，袁琳琳、侯清芳等同学参与的研究生创新团队荣获2023年“崖州湾杯”研究生创新创业大赛南繁科技赛道三等奖，且获得线上项目云展览“人气项目奖”第一名。

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本次大赛共有136个团队，约814名来自各个高校的选手参加。经过激烈角逐，吴少英教授团队最终凭借扎实的基础知识、优秀的专业素养以及团队丰富的创新成果从众多团队中脱颖而出，荣获南繁科技赛道三等奖及线上项目云展览“人气项目奖”第一名。在颁奖典礼上，杨小锋副院长亲自为团队颁发证书并予以鼓励。

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团队参赛项目“热带重要害虫绿色防控技术高效集成研发与应用”主要针对重大海南瓜菜产业虫害问题，深入开展豇豆和哈密瓜害虫防控应用技术研究：前瞻性地创制一整套完备的害虫绿色防控技术体系。该项技术在海南省的推广应用不仅能有效提高瓜菜品质，显著减少瓜菜害虫的发生为害，而且对促进瓜菜的增产增收，保障国家瓜菜食品安全具有重大意义。

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1、我院热作大讲堂——第12期高端学术讲座成功召开

2023年9月23日上午，奥地利科学院孟德尔研究所Frederic Berger教授应邀莅临海南大学三亚南繁研究院，以“基因印记表达”为主题，为我院师生带来了一场高水平的学术讲座。本次讲座由李靖教授主持。

奥地利科学院格雷戈尔·孟德尔研究所高级研究员及欧洲分子生物学会会士Frederic Berger教授，长期致力于染色质及功能、DNA甲基化及表观遗传学领域的研究，以及对组蛋白变体、植物有性生殖及生物进化等更为专业的研究。

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图10. Frederic Berger教授作学术分享

2、热带大豆分子育种创新团队李海燕教授参加2023中国-东盟妇女论坛并接受人民网专访

2023年9月15日，以“科技创新与妇女发展”为主题的2023中国—东盟妇女论坛在柳州市举办。论坛期间，热带大豆分子育种创新团队李海燕教授接受人民网专访。基于中国—东盟农作物研究的合作情况，及所在科技创新领域的工作亮点和成效等方面，分享了女性科技工作者在推进中国-东盟科技合作方面的看法与建议。

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图11. 李海燕教授接受人民网专访现场

3、种子繁育及土中作物机械化生产团队举行“海南省南繁育种全程机械化科研中心”和“农业农村部南繁育种全程机械化科研试验基地”揭牌仪式及项目推进会

9月18日，由海南大学牵头成立的“海南省南繁育种全程机械化科研中心”和“农业农村部南繁育种全程机械化科研试验基地”揭牌仪式及项目推进会在海南大学三亚南繁研究院举行。海南省农业农村厅杨建平副厅长，三亚市崖州湾科技城管理局葛瑞明副局长，海南省农业农村厅农业机械化管理处邬艳处长，海南省农业机械鉴定推广站陈斌玺站长，海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）李海燕院长、杨小锋副院长，海南大学崖州湾科教园党委钟祥涛副书记，海南大学杨然兵教授团队以及三亚农业农村局，三亚市农机局，崖州湾国家实验室，海南省农业工程学会等单位领导、专家出席。

种子是保障国家粮食安全和实现农业现代化战略制高点的根本力量。为推动南繁育种产业，加快实现全程机械化，2023年海南省一号文件指出：“要加快热区农机研发推广，推进三亚南繁育种全程机械化科研中心建设”。依托田间试验基地和海南省南繁育种全程机械化科研中心综合形成农业农村部南繁育种全程机械化科研试验基地，研发、优化设计南繁作物的种植、管理、采收、种子加工、表型信息等全程机械化技术与装备，形成稳定的新技术新装备示范、推广、培训等服务体系，从而有效引领育种行业在全国的发展，保证国家粮食安全。

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图12.“海南省南繁育种全程机械化科研中心”和“农业农村部南繁育种全程机械化科研试验基地”揭牌仪式及项目推进会现场

4、热带耕地养分循环利用与质量保育团队师生前往河北曲周参加全国科技小院培训会

2023年9月7日-8日，热带耕地养分循环利用与质量保育团队师生共11人参加以“脚踏实地解民生，立地顶天治学问”为主题的全国科技小院培训会，在河北曲周培训基地举办。

会议伊始，全国农业专业学位研究生教育指导委员会秘书长郭鑫秘书长、朱智国处长、河北省孙晨光副厅长分别致开幕辞。分别阐述了科技小院15年的建设历程及“解民生、治学问、育英才”的精神。

科技小院创始人中国农业大学张宏彦教授等6位教授对科技小院起源、运行、管理及成效等进行了全面的介绍。

本次培训会全面贯彻了习近平总书记重要回信精神，深入了解了科技小院“四阶递进、五育并举”人才培养模式。恰逢中国农业大学曲周实验站50周年站庆，以曲周精神为核心，一方面回顾了过去迎难而上，将盐碱滩转变为米粮川的传奇故事，另一方面展望了科技小院未来建设的目标和方向，为科技小院的传承和创新提供了新的思路，同时也对加快推进农业农村现代化、全面建设社会主义现代化国家贡献青春力量具有重要意义。

河北省农业农村厅副厅长孙晨光，河北省教育厅学位管理与研究生处处长、二级巡视员朱智国等领导及全国25家科技小院建设高校和共建单位领导、专家、科技小院师生代表共140余人参加此次培训，会议由全国农业教指委第四届委员李健强教授主持。

图13. 科技小院发源地-曲周-白寨科技小院

1、国家菜用甘薯联合鉴定平台进行2023年度区域试验第二次测产

2023年9月18日，热带特色蔬菜产业技术创新与服务团队成员刘意带领14名研究生前往试验基地对参试的菜用甘薯新品系进行第二次产量测定。

图14. 菜用甘薯新品系测产

1、热带果蔬保鲜技术创新团队赴陵水县英州镇开展调研、交流工作

2023年9月21日，热带果蔬保鲜技术创新团队赴英州镇海南雷丰芒果农业合作社的葡萄种植基地开展技术指导。该基地种植面积50亩，品种是阳光玫瑰和夏黑，团队从葡萄苗期管理开始，进行全程跟踪指导。接着团队赴英州镇万安村的景鹏集团万丰芒果基地开展科技指导工作。目前正是果树控梢促花的关键时期，而基地果树生长差异较大，面对此问题，团队提出要加强树体营养，注意防治病虫危害。

此次调研活动为今年的高产稳产打下了较好的基础。

图15. 热带果蔬保鲜技术创新团队赴陵水县英州镇基地调研现场

2、热带耕地养分循环利用与质量保育团队参加海南省科协主席史贻云调研东方市科技小院建设工作活动

9月18日-19日，省科协主席史贻云一行赴东方调研，了解掌握基层科协工作情况，推动海南科技小院建设，团队负责人阮云泽教授对东方市科技小院建设情况进行了全面的汇报和交流。省科协党组成员、副主席王胜，东方市政协主席潘乙宁陪同调研，省科协青少部、科普部，省农函大和东方市相关工作人员参加调研。

图16. 东方燕窝果科技小院现场（左）；东方燕窝果水稻小院现场（右）

3、热带耕地养分循环利用与质量保育团队参加省科协组织的全省科技小院考核评估工作

2023年9月20日-22日，热带耕地养分循环利用与质量保育团队负责人阮云泽教授参加省科协组织的全省科技小院考核评估工作，考核组先后对14家科技小院研究生入驻、企业配套条件、规范管理、科技成果等方面进行全面考核，并对科技小院师生在小院建设过程中存在的问题进行了深入探讨，省科协将通过对科技小院的考核评估，发现宣传典型案例，发挥示范带动作用，促进科技经济深度融合，培养乡村人才，助力海南热带高效农业发展。

4、国家甘薯产业技术体系副首席曹清河一行人到崖州湾考察指导工作

国家甘薯产业技术体系副首席曹清河研究员、徐州市农科院刘明钟院长、钮福祥研究员及山东金海种业首席品牌官邓秀峰总经理到海南三亚崖州湾考察指导工作。热带特色蔬菜产业技术创新与服务团队负责人、菜用甘薯岗岗位科学家朱国鹏教授及团队成员带领专家先后考察了菜用甘薯联合鉴定平台海南点试验进展情况，并走访了崖州湾种子实验室、生物育种国家重点实验室等。