作物学报

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1. 甘薯基因组NBS-LRR类抗病家族基因挖掘与分析

黄小芳,毕楚韵,石媛媛,胡韵卓,周丽香,梁才晓,黄碧芳,许明,林世强,陈选阳

作物学报 2020, 46 (8): 1195-1207. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94163

摘要（1327）

HTML （40）

PDF（pc）（1379KB）（1673）

NBS-LRR类基因家族是植物抗病R基因(Resistance gene)数量最多的一类, 具有NBS (Nucleotide-binding site)和LRR (Leucine-leucine-repeat)结构域。甘薯(Ipomoea batatas)栽培种基因组已完成测序, 但尚未注释, 本研究对甘薯基因组序列进行外显子预测, 得到甘薯染色体组全基因组蛋白序列, 在此基础上进一步对NBS-LRR家族基因鉴定和分析表明, 甘薯基因组中含有379个NBS-LRR家族基因, 占全基因组基因总数的0.212%, 其中N型亚家族120个, NL型103个, CNL型133个, TNL型22个, PN型1个。所有染色体上均有NBS-LRR家族基因分布, 但数量明显不同, 其中有60.9%的NBS-LRR基因序列呈簇状分布。NBS-LRR基因序列有15个保守结构域, 在N端较为保守。研究结果为甘薯进一步开展NBS-LRR家族基因的功能研究和抗性育种提供了参考。

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2. 热诱导转录因子ZmNF-YC13调控热胁迫应答基因提高玉米耐热性

梅秀鹏, 赵子堃, 贾欣瑶, 白洋, 李梅, 甘宇玲, 杨秋悦, 蔡一林

作物学报 2023, 49 (7): 1747-1757. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.23054

摘要（396）

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PDF（pc）（2878KB）（972）

热胁迫是影响玉米生长发育和产量形成的重要因素, 相关抗性基因的挖掘和机制解析是进行玉米耐热品种培育的重要分子基础, 而目前这方面的研究仍是缺乏。本研究鉴定到一个与热胁迫应答相关的核因子ZmNF-YC13, 该基因受高温和渗透胁迫快速诱导表达。用拟南芥热胁迫诱导表达基因AtHSP70的启动子驱动ZmNF-YC13基因, 转化玉米筛选出了热诱导表达的转基因材料HSP21Pro:ZmNF-YC13-myc。高温处理后的表型鉴定表明, 叶长、叶宽、地上部粗、地上部分和地下部分的鲜重和干重均显著高于野生型。表达分析表明, ZmNF-YC13能增强下游热胁迫应答基因响应热胁迫的程度。荧光素酶报告基因实验和ChIP-qPCR实验表明, ZmNF-YC13可调控热应激转录因子ZmHsfA2c的表达。这些结果初步证实了ZmNF-YC13可通过调控下游热胁迫应答基因来提高玉米的耐热能力, 可为利用该位点的多态性进行分子标记辅助选择和种质资源鉴定提供理论依据。

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3. 作物生长模型研究综述

林忠辉;莫兴国;项月琴

作物学报 2003, 29 (05): 750-758.

摘要（2853）

PDF（pc）（237KB）（6614）

作物生长模型的构建有利于既有科研成果的综合集成，也是作物种植管理决策现代化的基础，还是辅助决策的有力工具.本文以荷兰Wageningen，美国DSSAT，澳大利亚APSIM和中国CCSODS等作物生长模型研究流派为例，回顾了作物生长模型的发展历程，论述了作物生长模型的主要功用，并指出了在模型研究和开发应用中存在的问题.

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4. 水稻株型生理生态与遗传基础研究进展

许娜, 徐铨, 徐正进, 陈温福

作物学报 2023, 49 (7): 1735-1746. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.22050

摘要（637）

HTML （98）

PDF（pc）（5416KB）（942）

株型是水稻重要农艺性状, 与产量、品质及抗逆性有密切关系。株型改良过去曾对水稻育种发挥了重要作用, 未来还将对水稻育种产生深远影响。本文结合沈阳农业大学水稻团队相关工作, 从株型的概念、株型育种研究简要回顾、株型生理生态与遗传基础等方面综合评述了水稻株型研究进展, 还讨论了水稻株型相关领域存在问题与发展方向。充分利用现代分子生物学相关理论与技术最新研究结果, 解析群体与个体、个体器官之间的相互关系及其优化组合模式, 明确生理生态基础及其分子调控网络并付诸株型育种实践, 有望实现更高水平上全方位的水稻“理想株型”。

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5. 大豆芽期耐高温评价方法构建及耐高温种质资源筛选

李佳佳, 龙群, 朱尚尚, 单雅敬, 吴美燕, 鲁云, 支现管, 廖威, 陈浩然, 赵振邦, 苗龙, 高慧慧, 李英慧, 王晓波, 邱丽娟

作物学报 2023, 49 (11): 2863-2875. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.34025

摘要（463）

HTML （54）

PDF（pc）（530KB）（865）

极端高温事件频增导致大豆生产接连遭受高温热害, 严重影响其产量构成和品质性状。种子在发芽阶段对外界环境变化较为敏感, 温度升高及伴随而来的干旱等现象会影响大豆种子出苗。建立一套科学的大豆芽期耐高温评价方法, 可以为早期耐高温鉴定、耐高温种质选育以及遗传机制研究提供理论基础。本研究以385份大豆种质资源为材料, 利用人工气候培养箱创造高温环境, 于芽期进行高温处理3 d (40℃, 8 h光照/16 h黑暗)。相较于对照(25℃, 8 h光照/16 h黑暗), 高温处理后大豆芽期下胚轴长显著下降10.9% (P<0.05); 根鲜重、根干重和根冠比等指标分别极显著增加了13.10%、22.20%和16.90% (P<0.01), 结果表明, 高温处理会显著影响大豆芽期地上部与地下部生物量的分布。对各性状耐高温系数进行主成分分析, 将11个指标转换成3个主成分因子, 进一步通过隶属函数标准化分析计算获得大豆响应高温胁迫综合评价值(H), 并基于H值对参试品种进行聚类分析。最终将385份种质资源芽期耐高温特性划分为5个等级, 即: I级(耐高温型)、II级(较耐高温型)、III级(中间型)、IV级(高温较敏感型)和V级(高温敏感型), 综合试验中具体表现, 筛选出4个芽期耐高温型大豆品种(H245、H070、H268和H216)。对各项指标逐步回归分析后, 建立大豆芽期耐高温综合评价(H值)预测模型: H = 0.191+0.017X₁-0.007X₂+0.013X₇+0.027X₈-0.009X₁₀ (R²=0.9752), 筛选出下胚轴长(X₁)、主根长(X₂)、下胚轴干重(X₇)、根鲜重(X₈)和简化活力指数(X₁₀) 5个指标可以作为大豆芽期耐高温评价指标。

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6. 种子休眠与萌发调控的研究进展

宋松泉, 唐翠芳, 雷华平, 姜孝成, 王伟青, 程红焱

作物学报 2024, 50 (1): 1-15. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34012

摘要（755）

HTML （119）

PDF（pc）（3074KB）（860）

休眠使植物种子能够为萌发安排时间, 直到环境条件变得有利于幼苗的存活与生长。种子的休眠特性具有重要的生态适应性意义和显著的农业价值。植物激素脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)是种子休眠与萌发的关键因素, 处于休眠状态的成熟种子含有高水平的ABA和低水平的GA; ABA诱导和维持种子休眠, 而GA拮抗ABA的作用和促进种子萌发。萌发延迟-1 (DOG1)是种子休眠的主要调控因子, 与ABA协同作用延迟萌发。DOG1通过与PP2C ABA过敏感萌发(AHG1/AHG3)结合以增强ABA的信号转导, 以及抑制AHG1的作用以增加ABA的敏感性和强加种子休眠。印记基因在受精前后受到表观遗传机制的调控, 与种子休眠的建立与释放密切相关。近年来, 种子休眠的调控研究取得了显著的进展。本文综述了植物激素ABA和GA对种子休眠与萌发的控制, DOG1调控种子休眠的作用机制, 以及种子休眠与萌发的表观遗传调控, 并提出了在本领域需要进一步研究的科学问题, 以期为深入理解种子休眠与萌发的分子机制、抗穗萌发育种以及促进休眠种子的萌发提供参考。

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7. 玉米籽粒突变体 smk7的表型分析和基因定位

蒋成功, 石慧敏, 王红武, 李坤, 黄长玲, 刘志芳, 吴宇锦, 李树强, 胡小娇, 马庆

作物学报 2021, 47 (2): 285-293. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.03015

摘要（977）

HTML （28）

PDF（pc）（4699KB）（1425）

利用甲基磺酸乙酯(EMS)对玉米自交系B73进行诱变, 获得一个可以稳定遗传的小籽粒突变体smk7 (small kernel 7)。smk7成熟籽粒表现为体积变小, 胚和胚乳发育缺陷, 百粒重显著降低。突变籽粒发芽率仅为10%, 且幼苗黄化不能生长成正常植株。成熟smk7胚乳中淀粉、蛋白、油分含量与野生型籽粒相比无显著差异, 但突变体胚乳淀粉粒体积明显变小且形状不规则。smk7突变籽粒在授粉后12 d即可观察到明显的小籽粒和空瘪表型, 石蜡切片显微观察显示突变籽粒的胚和胚乳发育迟缓, 胚乳基部转移层细胞(BETL)相对于野生型细胞壁向内生长减少, 发育受阻。用杂合植株(+/smk7)与多个自交系分别杂交, 构建不同背景的F₂分离群体, 遗传分析结果表明该性状受单隐性核基因控制。利用靶向测序基因型分型(genotyping by target sequencing, GBTS)技术将基因初定位于2号染色体短臂, 进一步精细定位发现该基因位于RM1433917和RM1535316两个标记之间约120 kb的物理范围内, 共有8个蛋白编码基因。本研究为进一步克隆和解析SMK7基因调控玉米籽粒发育的分子机制奠定了基础。

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8. 中国作物新基因发掘：现状、挑战与展望

邱丽娟, 郭勇, 黎裕, 王晓波, 周国安, 刘章雄, 周时荣, 李新海, 马有志, 王建康, 万建民

作物学报 2011, 37 (01): 1-17. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.00001

摘要（3984）

PDF（pc）（376KB）（7040）

中国作物新基因发掘是实现中国作物种质资源优势向基因资源优势转变和作物分子育种的基础。本文对中国近10年来水稻、小麦、玉米、大豆、棉花和油菜等主要作物基因发掘研究的进展进行了分析和评述。中国作物基因发掘也取得了一系列突破性进展：(1)创制出一批具有特色的基因发掘材料，包括基于中国作物遗传多样性的核心种质、基于优异资源的遗传分离群体和基于人工诱变的突变体等；(2)基因发掘技术和方法有所突破，尤其是在针对基因特点整合各种基因发掘技术、改进基因/QTL的生物统计算法等，提高了基因发掘的效率；(3)作物农艺性状的标记与基因定位已成为常规遗传研究方法，初步定位了一批抗病、抗逆、优质、养分高效、高产相关基因/QTL，其中，有500多个基因已精细定位；(4)以水稻为代表的作物基因克隆及功能研究在国际上受到瞩目，在主要作物中已克隆了300多个基因，其中，在目标作物中验证的基因数超过70个。在国际作物基因发掘高效化、规模化及实用化发展过程中，中国作物基因发掘也取得了重要进展。然而，中国作物基因发掘的数量和质量还远远不能满足作物分子育种的需求，与国际作物基因发掘也存在差距，具体表现为不同作物基因发掘研究进展不平衡、发掘基因的数量还相对有限、已发掘的基因中具有重大利用价值的基因不多。针对中国基因发掘面临的问题和世界各国以及跨国生物技术公司争夺基因的巨大挑战，作者提出了中国作物基因发掘应重点提高基因发掘效率，加强重要基因克隆及基因的价值评估，以生物产业发展需求为导向的基因发掘策略。

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9. 全基因组关联定位籼稻种质资源外观和加工品质QTL

方雅洁，朱亚军，吴志超，陈凯，申聪聪，石英尧，徐建龙

作物学报 2018, 44 (01): 32-42. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2018.00032

摘要（564）

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以400份籼稻变异丰富的种质资源材料在2个环境下考察外观与加工品质性状表型，利用404K高密度SNP基因型进行全基因组关联分析，挖掘影响外观与加工品质性状的重要位点。结果表明，粒型和籼米的外观和加工品质密切相关，垩白性状降低稻米的精米率和整精米率，除粒型外，籼稻的外观和加工品质明显受到环境影响。全基因组关联分析共鉴定到39个QTL，其中17个为新位点，6个新位点(qMRR9、qGL2、qGL10、qGW1、qGLWR1和qGLWR2.1)在2个环境下均被检测到，暗示这6个位点在水稻外观与加工品质上可能是不依赖于环境稳定表达的QTL。此外，21个控制稻米外观品质的位点很可能具一因多效。结合前人研究结果，我们推论qSW5、GSE5和GS3在籼稻外观和加工品质性状上扮演着关键性角色。研究结果为克隆新的外观与加工品质基因以及通过分子手段加速培育优质高产籼稻新品种提供了指导信息。

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10. 烟农系列小麦高产遗传基础解析

王昊, 孙妮娜, 王矗, 肖露凝, 肖蓓, 李栋, 刘洁, 秦冉, 吴永振, 孙晗, 赵春华, 李林志, 崔法, 刘伟

作物学报 2023, 49 (6): 1584-1600. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21033

摘要（368）

HTML （23）

PDF（pc）（3125KB）（812）

烟农系列小麦品种具有高产、抗病、广适性等特点, 近几年审定的高产多抗品种烟农1212, 曾多次打破全国冬小麦单产纪录, 鲁麦14已衍生出至少214份小麦新品种, 成为重要的骨干亲本。本研究旨在解析烟农系列小麦高产遗传基础, 明确其高产广适关键染色体区段, 为小麦新品种遗传改良提供理论参考。利用小麦55K SNP芯片对38份烟农系列小麦品种、其部分衍生后代品种和244份育成品种(系)组成的自然群体进行基因型扫描, 并进行了多环境表型鉴定。基因型分析结果表明, 自主选育的17份烟农品种之间的遗传相似系数在0.80~0.99之间, 获得了975个高频率共同选择区段, 区段长度变幅为1.00~75.18 Mb, 其中在2D、4D、6D、7B染色体上存在较多的高频率共同选择区段, 其总长度占对应染色体的40%以上。骨干亲本鲁麦14对其23个衍生后代的平均遗传贡献率为71.45%, 在3个(A、B、D)亚基因组的贡献率分别为69.63%、66.04%和79.82%; 共检测到430个在鲁麦14衍生后代中高频率选择遗传区段, 265个区段(61.6%)与烟农系列高频率共同选择区段重叠。基于自然群体表型鉴定及遗传解析结果显示, 骨干亲本鲁麦14和最新选育的高产广适主推品种烟农1212均富集了千粒重和单株产量优异等位基因; 在鲁麦14高频率选择区段上富集了92.3%和84.4%的来自鲁麦14的增加千粒重和单株产量显著关联SNP位点, 主要分布在2A、2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上。烟农系列小麦高频率共同选择基因组区段已富集了丰富的高产基因位点, 是其高产稳产的遗传基础所在。

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11. 水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

周丽慧，刘巧泉，张昌泉，徐勇，汤述翥，顾铭洪*

作物学报 2009, 35 (5): 884-891. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00884

摘要（2935）

PDF（pc）（400KB）（3611）

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量，结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间，平均为12.4%；籼稻平均蛋白质含量为13.2%，比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多，表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平，而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质，如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高，而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质，为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。

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12. 基于55K SNP芯片揭示小麦育种亲本遗传多样性

卢茂昂, 彭小爱, 张玲, 汪建来, 何贤芳, 朱玉磊

作物学报 2023, 49 (6): 1708-1714. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21047

摘要（339）

HTML （25）

PDF（pc）（1484KB）（682）

为了解不同省份小麦亲本材料间的遗传多样性, 以150份分布于安徽、江苏、河南、四川及山东等省份小麦种质资源为试验材料, 利用小麦55K SNP芯片对其进行遗传多样性分析、聚类分析、主成分分析及群体结构分析。结果表明, 在150份小麦材料中共检测到52,537个SNP位点, 质控后共获得39,422个有效标记, 其中多态性标记为38,135个, 占有效标记数96.74%。多态性标记在亚基因组间分布呈现D (10,450)<A (12,365)<B (15,290); 平均多态信息含量(PIC)为0.315, 变幅为0.068~0.375。各省供试材料平均遗传距离呈现: 河南省>四川省>山东省>江苏省>安徽省; 聚类分析、主成分分析和群体结构分析结果高度一致, 分群结果与血缘关系、区域来源及育成单位均较为吻合。本研究表明各省份平均多态性信息含量处于中度多态水平, 但材料平均遗传距离较为接近, 仍需引入优质种质资源, 缓解材料同质化情况, 增加小麦应对逆境胁迫能力, 减轻小麦实际生产中的脆弱性及风险性。

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13. 近四十年来我国玉米大品种的历史沿革与发展趋势

白岩, 高婷婷, 卢实, 郑淑波, 路明

作物学报 2023, 49 (8): 2064-2076. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.23067

摘要（473）

HTML （39）

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种子是农业的芯片, 优良品种更新换代对我国玉米产量提高发挥了重要作用。研究近40年来我国玉米大品种的历史贡献和发展趋势对当前我国玉米育种具有重要的现实意义。本研究以1982—2020年期间全国农业技术推广服务中心发布的历年玉米品种推广面积为依据, 筛选出近40年来我国种植的郑单958等27个玉米大品种, 累计推广3.21亿公顷, 占期间我国玉米总种植面积的29.09%, 其中超大品种4个, 分别是郑单958、中单2号、丹玉13、先玉335; 特大品种6个, 分别是浚单20、掖单2号、农大108、掖单13、四单19、烟单14, 推广年限在8~30年之间, 平均17.63年, 单年最大推广面积在69.97万~456.95万公顷, 平均150.79万公顷。主要分布于山东、河南、河北、吉林、黑龙江、内蒙古等省区, 13个品种单年超66.67万公顷的省(区)是山东、河南、河北、吉林、黑龙江、内蒙古、辽宁、四川。大品种种植面积占总面积的比例变化特征是1982—1989年期间快速上升、1990—1997年期间面积占比稳定、1998之后下降, 至2020年面积占比下降到12%左右。裕丰303、中科玉505等具有发展成为大品种的潜力, 未来智能设计育种将高效培育出新一代突破性品种, 加速提升我国玉米单产水平。面对当前玉米生产问题及今后发展趋势, 建议在区域试验的分布布局、试验精准度和品种审定标准等方面进一步完善玉米品种区域试验。

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14. 利用WGCNA鉴定玉米非生物胁迫相关基因共表达网络

邓照, 蒋环琪, 程丽沙, 刘睿, 黄敏, 李曼菲, 杜何为

作物学报 2023, 49 (3): 672-686. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.23017

摘要（421）

HTML （33）

PDF（pc）（2789KB）（748）

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)是一种经典的系统生物学分析方法, 可用来鉴定协同表达的基因模块, 探索模块与目标性状的生物学相关性, 并挖掘模块网络中的核心基因。本文收集了低温胁迫、高温胁迫、干旱胁迫和盐胁迫处理下玉米(Zea mays L.)根、茎、叶等组织的58份转录组数据, 利用WGCNA方法鉴定玉米非生物胁迫的基因共表达网络模块。过滤转录组数据中12,552个低表达基因后, 利用余下27,204个高表达基因构建共表达网络, 分析得到25个模块。根据玉米中已报道非生物胁迫相关基因与差异表达基因在模块中的分布, 筛选出与低温胁迫、高温胁迫、干旱胁迫和盐胁迫最相关的mediumpurple4、ivory、coral2、darkseagreen4模块和响应多种胁迫的green模块。随后对这5个模块的基因进行GO富集分析, 发现在这些模块内与非生物胁迫相关基因的在非生物胁迫调控相关功能显著富集, 如胁迫响应、过氧化物酶活性等。对这5个模块作相关性分析, 预测出Zm00001eb072870、Zm00001eb320970、Zm00001eb037640、Zm00001eb423300和Zm00001eb265310等10个非生物胁迫相关的核心基因。本研究为玉米非生物胁迫相关基因的挖掘和非生物胁迫调控网络研究等提供了新思路。

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15. 藜麦GRF转录因子家族的鉴定及表达分析

时丕彪,何冰,费月跃,王军,王伟义,魏福友,吕远大,顾闽峰

作物学报 2019, 45 (12): 1841-1850. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.94049

摘要（679）

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生长调控因子(growth-regulating factor, GRF)是植物特有的一类转录因子, 对植物的生长发育起重要的调控作用。藜麦是一种单体植物即可满足人体基本营养需求的食物, 也是未来最具潜力的农作物之一。但是关于藜麦GRF基因家族的研究至今尚缺乏报道。因此, 本研究利用生物信息学方法, 对藜麦GRF基因进行全基因组鉴定, 并对其理化性质、基因结构、保守结构域、系统发育关系及组织表达进行分析。结果表明, 藜麦中共有18个GRF转录因子, 蛋白长度77~621 aa, 分子量8.81~67.38 kD, 等电点5.23~9.37; 每个成员含有1~4个内含子及2~5个外显子, 这些GRF蛋白都具有由31~35个氨基酸组成的QLQ保守结构域或由25~43个氨基酸组成的WRC保守结构域。系统进化分析表明, 藜麦与拟南芥的GRF转录因子亲缘关系比水稻更近。表达图谱显示, 藜麦GRF基因具有明显的组织表达特异性, 总体在种子中的表达量较高, 其次是在花序和根中, 在其他组织中的表达量相对较低。

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16. 光强和氮肥互作对南方软米粳稻灌浆结实期碳氮代谢影响及其与产量品质间关系

陈心怡, 朱盈, 马中涛, 张明月, 魏海燕, 张洪程, 刘国栋, 胡群, 李光彦, 许方甫

作物学报 2023, 49 (11): 3042-3062. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.22054

摘要（262）

HTML （33）

PDF（pc）（1970KB）（569）

以南方软米粳稻南粳9108和扬农香28为材料, 设置2个光强处理和4种氮肥处理, 其中光强处理于结实期展开, 分为100%自然光照强度(L1)和50%自然光照强度(L2), 氮肥处理为生长中后期不施氮肥(N1), 分别于倒六叶(N2)、倒四叶(N3)、倒二叶(N4)期一次性施用氮肥, 研究了不同光照强度、氮肥施用时期及光氮互作条件下水稻结实期碳氮代谢差异及其对产量和品质的影响。结果表明, 结实期光强减弱, 剑叶净光合速率下降7.35%~42.36%、叶片中蔗糖磷酸合酶(SPS)和蔗糖合酶(SS)酶活性下降, 叶片C/N比下降3.98~6.49, 光合产物向籽粒输送减少, 籽粒中淀粉(包括直链淀粉)含量降低, 同时叶片中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性增强, 植株含氮率提升, 蛋白质含量相对增加, 不利于产量和优良品质的形成。中后期施用氮肥后, 叶片中碳氮代谢关键酶活性显著提高、叶片的衰老减缓, 水稻的灌浆结实期延长, 有利于产量的提升。随中后期氮肥施用时期推迟, 氮代谢愈发旺盛, 籽粒中蛋白质含量相对明显增加, 导致淀粉与蛋白质、直链淀粉与蛋白质的比值均下降, 食味值下降。本试验条件下, 正常光照配合倒四叶施用氮肥处理(L1~N3)能够协同提高叶片碳氮代谢关键酶活性, 使得光合产物和含氮化合物以适宜的比例向籽粒输送, 最终籽粒中淀粉与蛋白质的比值在11.43~12.03之间, 直链淀粉与蛋白质的比值在1.34~1.50之间, 米饭的硬度低, 黏度、平衡性高, 食味好, 可同时获得高产和优质。

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17. 基于Adaptive Lasso的两阶段全基因组关联分析方法

杨文宇, 吴成秀, 肖英杰, 严建兵

作物学报 2023, 49 (9): 2321-2330. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.23072

摘要（316）

HTML （35）

PDF（pc）（874KB）（571）

作为进行全基因组关联分析的主流方法, 混合线性模型类方法得到了广泛的应用。但是, 现有方法仍存在检测功效不高的问题。本文提出一种基于Adaptive Lasso的2阶段全基因组关联分析方法(two-stage Adaptive Lasso-based genome-wide association analysis, ALGWAS), 该方法在第1阶段通过变量选择方法Adaptive Lasso筛选出与目标性状相关联的单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism, SNP), 第2阶段将第1阶段筛选出的SNP作为协变量放入线性模型中进行全基因组扫描。在模拟实验中, ALGWAS方法与3种常用的全基因组关联分析方法fastGWA、GEMMA和EMMAX相比具有最高的检测功效, 同时具有较低的错误发现率(false discovery rate, FDR)。将以上4种方法应用到包含1341份材料的玉米CUBIC (Complete-diallel plus Unbalanced Breeding-like Inter-Cross)群体的全基因组关联分析中, ALGWAS方法可检测到与开花期相关基因ZmMADS69、ZmMADS15/31、ZmZCN8和ZmRAP2.7, 与株高相关基因ZmBRD1和ZmBR2, 与产量相关基因ZmUB2、ZmKRN2和ZmCLE7等, 而其他3种常用的全基因组关联分析方法检测功效较低。本研究提出了一种非混合线性模型类的全基因组关联分析方法, 对解析微效多基因决定的复杂遗传性状具有更高的检测效率, 为基因挖掘提供了新的途径。

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18. 水稻产量相关性状的全基因组关联分析及候选基因筛选

杨飞, 张征锋, 南波, 肖本泽

作物学报 2022, 48 (7): 1813-1821. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.12047

摘要（580）

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PDF（pc）（4541KB）（966）

水稻是最重要的粮食作物之一, 培育高产稳产的水稻品种对于维护粮食安全至关重要, 对产量相关性状的遗传解析是提高水稻产量的基础。本文从“3000份水稻核心种质重测序项目” (3K Rice Genome Project)中挑选生育期较为一致的226份核心种质资源材料考察生育期(rice growing period, RGP)、株高(plant height, PH)、有效穗数(effective panicle number, EPN)、穗长(panicle length, PL)、穗着粒密度(spikelet density, SD)、结实率(seed setting rate, SSR)、千粒重(thousand grains weight, TGW)、单株产量(yield per plant, YP)、每穗颖花数(spikelet per panicle, SP)、每穗实粒数(grains per panicle, GP) 10个主要农艺性状, 结合2429 kb的高密度基因型数据进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。共定位到显著相关位点43个, 除了qRGP7.2、qPH12、qPL6.2、qSD6.2、qTGW1.1、qGP1、qGP5.2 7个QTLs以外, 其余36个QTL为本研究中定位到的新位点。此外, 本研究利用单核苷酸位点功能评估的方式筛选到6个主要农艺性状相关候选基因。分别为株高相关基因LOC_Os12g18760、有效穗数相关基因LOC_Os03g33530、穗长相关基因LOC_Os06g30940、千粒重相关基因LOC_Os01g49810、单株产量相关基因LOC_Os09g25260、穗着粒密度和每穗颖花数相关基因LOC_Os09g32620。本研究结果将为水稻产量遗传改良提供理论参考与重要基因资源。

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19. 玉米密植光合生理机制及应用途径研究进展

郭瑶, 柴强, 殷文, 范虹

作物学报 2022, 48 (8): 1871-1883. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.13024

摘要（735）

HTML （76）

PDF（pc）（767KB）（978）

在有限土地面积上生产足够粮食保证粮食安全, 关键在于提高单产。密植作为提高玉米单产的重要农艺措施, 适度增加种植密度, 其群体光合速率不受影响甚至有所提高, 进而可以增加单产。揭示玉米密植光合生理学机理, 是当前提高单产的重点研究方向。密植致使玉米光合特性发生改变, 调控限制光合生理因子是有效促进玉米密植增产的关键所在, 而挖掘密植增产的光合生理学潜力是玉米密植生理学基础, 在保障粮食安全中发挥着重要作用。因此, 本文基于前人研究成果, 重点综述了光合生理研究方法与思路变迁, 国内外玉米适应密植的光合生理响应和相关农艺调控途径研究现状, 为光合生理研究提供理论基础与技术方法。围绕未来玉米密植生产对科技的需求, 依据现代科技的发展趋势, 我们认为, 传统研究方法必须结合分子生物学技术挖掘光合潜力或缩小实际与理论光合速率之间的差距以实现高光效是未来玉米密植研究的主要目标。探讨光合生理功能基因差异表达对栽培措施的响应作为今后研究的重点之一, 明确农艺措施与密植玉米光合相关基因表达信息的联系与互作关系, 通过农艺栽培措施与分子生物学技术融合挖掘玉米密植增产的光合生理潜力, 为玉米密植增产提供光合生理理论和实践支撑。

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20. 不同耐旱性紫花苜蓿干旱胁迫下生理响应和转录调控的差异研究

陈力, 王靖, 邱晓, 孙海莲, 张文浩, 王天佐

作物学报 2023, 49 (8): 2122-2132. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.24205

摘要（334）

HTML （36）

PDF（pc）（1732KB）（557）

苜蓿是最重要的豆科牧草, 常被种植在干旱/半干旱地区。为研究不同耐旱性紫花苜蓿应对干旱胁迫的调控机制, 本研究以中科1号紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Zhongke 1’)为试验材料, 以三得利紫花苜蓿(M. sativa ‘Sanditi’)为对照, 采用自然干旱法进行处理, 比较干旱胁迫对其生长性状、光合作用、叶绿素含量、叶片相对含水量、渗透调节物质和抗氧化酶活性等指标的影响, 并使用转录组测序分析2个品种响应干旱基因的差异。结果表明, 干旱胁迫显著降低了2个紫花苜蓿品种的株高、地上地下生物量、叶片相对含水量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和叶绿素含量; 与三得利相比, 干旱胁迫下中科1号紫花苜蓿丙二醛含量和电导率更低, 渗透调节物质积累和活性氧清除能力更强。中科1号和三得利分别有5308个和8053个响应干旱的基因; GO功能注释分析发现, 中科1号的346个干旱响应基因被显著富集在6个GO类别, 而三得利的1683个干旱响应基因被显著富集在29个GO类别; 此外, 我们还筛选到19个在中科1号中表达量显著高于三得利的抗旱关键基因。本研究发现紫花苜蓿可能通过上调抗旱基因SUS、P5CS、LEA、SOD、POD、PEPC、NCED等的表达, 提高渗透调节能力和抗氧化酶活性来维持相对较高的光合速率, 从而增强抗旱能力。研究结果为进一步挖掘紫花苜蓿响应干旱胁迫的候选基因和抗旱育种提供了理论依据。

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21. 谷子MAPK家族成员的鉴定及其对生物胁迫的响应分析

刘佳, 邹晓悦, 马继芳, 王永芳, 董志平, 李志勇, 白辉

作物学报 2023, 49 (6): 1480-1495. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.24113

摘要（377）

HTML （48）

PDF（pc）（6746KB）（634）

MAPK在植物的生长发育调节、生物和非生物胁迫反应、激素信号转导中具有重要作用。系统分析谷子SiMPKs基因家族成员全基因组分布、结构、进化及其响应不同胁迫的表达特性, 对于阐明其生物学功能具有重要意义。本研究利用谷子和水稻MAPK蛋白保守结构域及特异TXY基序的氨基酸序列在全基因组水平鉴定了谷子SiMPKs家族成员, 分析其蛋白质理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构、蛋白质保守基序、启动子顺式作用元件及共线性等。利用荧光定量PCR技术, 分析了谷子SiMPKs在不同组织部位和谷锈菌、玉米螟病虫害生物胁迫以及不同激素处理下的表达模式。结果显示, 共鉴定到15个谷子SiMPK成员, 其编码的蛋白质含有220~611个氨基酸, 相对分子量范围25.77~69.63 kD, 等电点范围5.46~9.34。系统进化分析表明, SiMPK基因分为4组, A、B、C组包含TEY基序, D组包含TDY基序。SiMPK基因分布在1号、3号、4号、5号、8号和9号染色体上, 含有3~11个外显子, 所有SiMPK蛋白均含有motif 1与motif 2。上游2000 bp启动子区域预测到多个与胁迫、激素和植物生长发育等相关的顺式作用元件。qRT-PCR结果表明, 大部分基因具有明显的组织表达特异性; 除SiMPK21-2和SiMPK6外, 其余成员对谷锈菌侵染、玉米螟取食、SA和MeJA激素处理等1~3种胁迫具有明显响应。以上结果为进一步研究SiMPK基因在谷子应对病虫害生物胁迫中的功能奠定了理论基础。

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22. 大豆叶型调控基因 Ln及其同源基因单倍型分析

李刚, 周彦辰, 熊亚俊, 陈伊洁, 郭庆元, 高杰, 宋健, 王俊, 李英慧, 邱丽娟

作物学报 2023, 49 (8): 2051-2063. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.24208

摘要（298）

HTML （31）

PDF（pc）（1158KB）（539）

大豆叶型是理想株型的重要构成部分, 对大豆品种选育具有重要意义。本研究通过对来自中国不同地区的598份材料进行Ln及其同源基因(Glyma.10G273800)单倍型分析发现, Ln基因和同源基因均分别包含3种单倍型(Hap1~Hap3)。Ln基因3种单倍型之间除了叶长没有显著差异外, Hap2在叶宽、叶面积和叶长宽比中均与Hap1/Hap3差异显著。Ln同源基因的Hap3与Hap2在不同叶型表型中均有显著差异, Hap1和Hap2之间的叶长宽比没有差异, 叶宽在第4节叶位点没有显著差异, 第5节叶位点Hap1显著低于Hap2。叶长、叶面积、叶周长Hap1均显著低于Hap2。从地理分布来看, Ln基因的Hap2主要分布在高纬度和高海拔地区, 其同源基因的3种单倍型分布未发现明显地域倾向性。遗传分析表明仅Ln基因中Hap2的D9H存在人工选择的信号, Ln基因中的另外2个突变位点和同源基因中的2个突变位点则没有人工选择的信号。本研究为大豆叶型育种提供理论依据, 同时对提高大豆产量具有积极意义。

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23. 利用WGCNA进行玉米花期基因共表达模块鉴定

杨宇昕,桑志勤,许诚,代文双,邹枨

作物学报 2019, 45 (2): 161-174. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.83053

摘要（2219）

HTML （130）

PDF（pc）（1494KB）（1628）

权重基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)是系统生物学的一种研究方法, 在挖掘生物学数据与特定性状之间的生物学关系方面具有十分重要的作用。本研究利用玉米(Zea mays L.)自交系B73的14份不同发育阶段的转录组数据, 筛选掉低表达丰度的基因, 最终得到了22,426个高表达的基因用于创建基因表达矩阵; 利用不同组织作为性状, 创建表型矩阵。然后利用R软件中的WGCNA包建立了共表达网络, 共得到20个模块。本研究将与组织相关性高于0.65的模块定义为组织特异性模块, 最终鉴定到14个组织特异性模块。利用在线网站Agrigo对组织特异性模块中的基因进行GO (gene ontology)富集分析, 发现14个模块中均可以得到富集种类。开花作为玉米生育周期中的一个重要生理过程, 不仅代表着植物从营养生长到生殖生长的转变, 也关系到产量、株高和抗逆性等农艺性状。本研究发现8个组织特异性模块中的基因可以富集到与开花调控的代谢通。此外, 有17个已经报道过的开花时间调控基因存在于共表达模块中, 并且主要分布在Blue模块和Darkmagenta模块, 因此本研究重点关注了这2个模块内部的基因调控网络。本研究通过计算不同组织中的基因表达丰度, 并联合权重基因共表达网络分析的方法, 鉴定到了具有生物学意义的共表达基因模块, 挖掘到了数个开花相关的模块, 有助于揭示玉米开花调控的遗传机制。

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24. 水氮减量密植玉米的产量及产量构成

韦金贵, 郭瑶, 柴强, 殷文, 樊志龙, 胡发龙

作物学报 2023, 49 (7): 1919-1929. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.23056

摘要（277）

HTML （17）

PDF（pc）（539KB）（536）

针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、玉米生产化肥投入量大等问题, 在水氮减量条件下, 探讨增大密度对玉米干物质积累、籽粒产量和产量构成的影响, 以期为建立水氮减量玉米稳产高效技术体系提供依据。2020—2021年, 在地方习惯灌水减量20% (3240 m³ hm^-2, W1)、习惯灌水(4050 m³ hm^-2, W2)和减量施氮25% (270 kg hm^-2, N1)、习惯施氮(360 kg hm^-2, N2)条件下, 研究密度从7.50万株 hm^-2(低, D1)提高30% (中, D2)、60% (高, D3)时, 玉米干物质积累及产量的响应特征。研究表明, 水、氮减量均显著降低玉米籽粒产量, 增密30%可补偿水氮同时减量导致的产量降低效应; 施氮量不变降低灌水量时, 增密可显著提高产量。2个试验年度内, W1较W2、N1较N2产量分别降低3.0%、12.9%, D2、D3较D1产量分别高12.9%、9.2%; W1N1D1较W2N2D1处理减产12.3%, W1N1D2与W2N2D1处理产量差异不显著。增密30%能够补偿水氮减量减产的主要原因是提高了灌浆初期到成熟期干物质的累积量和成穗数, W1N1D2与W2N2D1相比, 灌浆初期到成熟期干物质积累量提高5.8%, V_max(最大干物质积累速率)、V_mean(平均干物质积累速率)、T_m(最大干物质积累速率出现时间)、HI (收获指数)差异均不显著, 穗数增加24.7%, 但穗粒数、千粒重分别降低19.3%和14.8%。W1N2D2较W2N2D1处理增产13.9%。当施氮量不变时, 减水增密稳产的主要原因是提高了干物质积累量、V_mean、HI和穗数, W1N2D2与W2N2D1相比, 穗数、干物质积累、V_mean和HI分别提高24.8%、10.2%、8.4%和4.7%, 千粒重差异不显著。因此, 本试验水氮同步减量条件下增密30%, 是绿洲灌区玉米水氮节约稳产高产的可行措施; 在施氮量保持不变但灌水量减少20%时, 密度提高30%是玉米节水增产的有效措施。

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25. 基于SSR标记的雪茄烟种质资源指纹图谱库的构建及遗传多样性分析

王琰琰, 王俊, 刘国祥, 钟秋, 张华述, 骆铮珍, 陈志华, 戴培刚, 佟英, 李媛, 蒋勋, 张兴伟, 杨爱国

作物学报 2021, 47 (7): 1259-1274. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04183

摘要（755）

HTML （25）

PDF（pc）（911KB）（902）

为从分子水平研究我国雪茄烟种质资源的遗传多样性差异并建立雪茄烟品种的DNA指纹图谱数据库, 本研究利用43对多态性好的SSR引物对220份雪茄烟种质进行遗传多样性分析, 筛选出14对核心引物对雪茄烟种质进行指纹图谱的构建。结果表明, 43对SSR引物在220份雪茄烟种质材料中共扩增出243个等位基因, 平均每个标记5.65个, 变幅为2~13, 每个位点的多态性信息量(polymorphism information content, PIC)变化为0.2078~0.9087, 平均为0.6360。有效等位基因数(number of effective alleles, N_e)范围为1.3081~11.7876, 平均有效等位基因数为3.9077; 观测杂合度(observed heterozygosity, H_o)变化范围为0.0828~0.7639, 平均为0.3191; 预期杂合度(expected heterozygosity, H_e)的变化范围为0.2361~0.9172, 平均为0.6809; 种群平均Shannon遗传多样性指数(Shannon genetic diversity index, I)为1.3756, 遗传距离在0.0233~0.9286之间, 平均遗传距离0.6816。聚类分析表明, 在遗传距离为0.74处, 可将供试雪茄烟资源分为3个类群。Structure群体遗传结构分析和主成分分析将所有的供试材料划分为2个类群。根据引物的分析和表型鉴定结果, 确定良种、辅善和满耳朵, 山东大叶和牡丹江05-1, Florida 513和CA0701为异名同种, 一个品种保留一份种质, 剩余216份不同种质。从43对SSR引物中筛选出14对可区分所有供试材料的SSR引物作为核心引物构建了216个雪茄烟品种的指纹图谱。我国雪茄烟种质资源具有较高水平的遗传多样性, 本研究构建的雪茄烟种质资源SSR指纹图谱库及遗传分析的结果在分子水平上为筛选、鉴定优质雪茄烟种质资源、挖掘重要基因以及拓宽雪茄烟遗传育种基础等工作提供科学依据。

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26. 玉米抗茎倒伏能力相关性状与评价研究进展

赵雪, 周顺利

作物学报 2022, 48 (1): 15-26. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.03055

摘要（803）

HTML （73）

PDF（pc）（959KB）（1410）

茎倒伏造成玉米产量和品质下降, 收获成本增加, 籽粒生理成熟后无法继续田间站秆脱水, 影响玉米机械化籽粒收获。关于玉米抗茎倒伏相关的性状, 前人从植株形态、节间形态、解剖结构和化学成分等方面进行了大量研究, 但结果不完全一致, 同时这些性状对茎秆抗倒性作用大小的定量研究较少。本文综述了玉米抗茎倒伏能力的评价方法和指标、茎秆力学测定方法、抗茎倒伏能力相关性状的分析方法及其影响因素, 提出了抗茎倒伏能力相关性状及评价研究中存在的问题和需要进一步关注的内容, 希望为进一步研究玉米抗茎倒伏相关性状及其评价方法, 培育抗倒伏品种和优化栽培措施提供参考。

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27. 谷子中矮秆资源创制、遗传解析和育种利用

刁现民, 王立伟, 智慧, 张俊, 李顺国, 程汝宏

作物学报 2024, 50 (2): 265-279. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34131

摘要（377）

HTML （42）

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谷子是旱作生态农业的主栽作物和应对气候变化的战略储备作物, 也是新时期功能基因研究的模式作物。谷子品种的中矮秆化是产业发展的必然趋势。国内外目前已报道的谷子矮秆材料达70多个, 从形态上谷子矮秆种质可以分为叶穗直立的紧凑型和叶穗下披的常规型2类; 赤霉素(GA)敏感性测定发现4个材料对GA不敏感, 其他均是GA敏感型; 显隐性分析表明, 多数矮秆材料为隐性单基因控制, 但矮88株高为多基因控制。利用自然群体关联分析和双亲杂交分离群体合计发掘了109个控制株高的QTL, 精细定位了7个矮秆基因, 半显性矮秆材料84133的矮化基因SiDW1是唯一克隆并进行功能分析的矮化基因。对谷子中矮秆品种选育的梳理表明, 利用矮88和其衍生系为亲本已培育出139个中矮品种(系), 实现了谷子株高的显著矮化, 满足了机械化收获对抗倒伏降株高的要求。本文综述了国内外谷子株高矮化基因的研究进展, 梳理了已经定位和克隆的谷子矮秆基因, 讨论了谷子矮秆遗传和育种研究中的问题, 展望了未来发展方向。

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28. 土壤水分含量对小麦耗水特性和旗叶/根系衰老特性的影响

张振, 石玉, 张永丽, 于振文, 王西芝

作物学报 2023, 49 (7): 1895-1905. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21052

摘要（247）

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为明确土壤含水量对小麦籽粒产量的影响及其形成的生理原因, 于2019—2021年小麦生长季在山东省兖州区小孟镇史家王子村小麦试验站进行试验, 选用冬小麦品种济麦22, 设置4种土壤含水量处理: 分别为全生育不灌水(W0), 于小麦拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至65% (W1)、75% (W2)、85% (W3), 研究了土壤含水量对小麦耗水特性、旗叶与根系衰老特性和籽粒产量的影响。结果表明: W2处理的穗粒数和千粒重显著高于其他处理, 获得了最高的籽粒产量和水分利用效率, 相较于W0、W1、W3, 籽粒产量分别高48.49%、20.80%、8.68% (2019—2020)和46.87%、17.36%、7.53% (2020—2021), 水分利用效率分别高21.70%、14.25%、15.59% (2019—2020)和25.44%、11.90%、13.39% (2020—2021); W2处理开花后40~100 cm土层根长密度、40~60 cm土层根系超氧化物歧化酶活性和根系活力显著高于其他处理, 丙二醛含量显著低于其他处理; W2处理开花后旗叶超氧化物歧化酶活性显著高于W0、W1处理, 与W3处理无显著差异, 丙二醛含量显著低于W0、W1处理, 与W3处理无显著差异; W2处理显著提高了开花期至成熟期阶段耗水量、日耗水量、耗水模系数和40~120 cm土层土壤贮水消耗量。由此可见, 适宜的土壤含水量能够促进根系下扎, 延缓植株衰老, 提高对深层土壤水分的吸收利用, 保证了籽粒灌浆期水分供应, 显著提高籽粒产量。在本试验条件下以小麦拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至75%的W2处理效果最好。

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29. 不同降水年型水分运筹对冬小麦产量及其构成的影响

张丽华, 张经廷, 董志强, 侯万彬, 翟立超, 姚艳荣, 吕丽华, 赵一安, 贾秀领

作物学报 2023, 49 (9): 2539-2551. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21062

摘要（252）

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为明确不同降水条件下实现小麦产量及构成提高的灌水策略, 以冀麦585为试验材料, 于2010—2017年小麦季设置W0 (雨养)、W1 (拔节)、W2 (拔节、开花)、W3 (拔节、开花、灌浆)和W4 (越冬、拔节、开花、灌浆) 5种灌水处理, 分析了不同降水年型下降水、灌水与小麦产量及构成的关系。结果表明: (1) 不灌水条件下多数年份的小麦产量在6400~6800 kg hm^-2, 穗数与产量显著正相关(r=0.860^*); 增加灌水, 产量、穗粒数和千粒重增加, 但每增1水增产率显著下降(由13.8%下降到1.7%)。(2) 生育期总降水量及阶段降水量与产量无明显相关关系, 总降水量对千粒重的影响高于其他因素; W0和W1条件下, 总降水量对穗粒数的影响>穗数, 增加灌水后反之, 而该条件下穗粒数与拔节前降水呈显著正相关且W0下与2月1日至拔节前降水的相关性>播种到拔节前, 但随灌水增加其相关性降低; 除W4灌水与穗粒数和千粒重相关性>降水且相关显著以外, W1~W3条件下其相关性降水>灌水, 这表明灌水缓解降水不足对穗粒数的影响。(3) 前多后少年型(拔节前后降水88.2 mm + 29 mm)穗粒数和千粒重最高, 且3水产量最高, 但与2水无差异; 相对均衡年型(拔节前后降水<60 mm, 30~80 mm)的小麦产量及构成总体偏低但相对稳定, 灌水后穗粒数和千粒重增加, 但影响相对较小, 2~3水产量差异显著(后期降水<36 mm) (增产率为10.5%和22.9%); 前少后多年型(拔节前后降水<25 mm, 40~90 mm)增加灌水最高穗粒数增加1.5~7.1粒, 多水处理下千粒重差异较小, 4月无有效降雨时灌溉3水较2水产量显著增加13.4%。因此, 本区域小麦拔节前降水量低于60 mm时(尤其低于25 mm)灌溉拔节水对穗粒数增加作用明显; 相对均衡年型拔节后降水低于36 mm、前少后多年型4月份无明显有效降水年度灌溉3水, 其他年度灌水2次可实现有限灌水下的产量最大化。

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30. 我国主要麦区小麦籽粒微量元素含量及营养评价

褚宏欣, 牟文燕, 党海燕, 王涛, 孙蕊卿, 侯赛宾, 黄婷苗, 黄倩楠, 石美, 王朝辉

作物学报 2022, 48 (11): 2853-2865. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.11099

摘要（613）

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小麦是重要的粮食作物, 其微量元素含量高低直接影响人体健康。明确我国主要麦区小麦籽粒微量元素含量水平, 对优化小麦微量元素营养品质, 保障居民营养健康有重要意义。于2016—2020年, 在我国17个小麦主产省区采集分析了1112份小麦及土壤样品, 参考《中国营养学会人体微量元素摄入标准》和美国环境保护署健康风险评估方法, 结合我国居民饮食特点, 推荐了小麦籽粒微量元素适宜含量范围, 并以此评价了我国小麦的微量元素营养状况。研究发现, 我国小麦籽粒铁含量平均为43.8 mg kg^-1, 72.9%样本低于铁的推荐量下限50 mg kg^-1, 所有样本铁含量均低于推荐量上限140 mg kg^-1; 籽粒锰含量平均为43.0 mg kg^-1, 仅4.1%样本低于推荐锰含量下限22 mg kg^-1, 但23.7%样本高于推荐上限值50 mg kg^-1; 籽粒铜含量平均为4.6 mg kg^-1, 7.6%样本低于推荐量下限3 mg kg^-1, 所有样本铜含量均低于推荐量上限10 mg kg^-1; 籽粒锌含量平均为31.4 mg kg^-1, 85.8%的样本低于推荐量下限40 mg kg^-1, 仅4.1%样本高于50 mg kg^-1的推荐量上限; 籽粒硼含量平均为1.2 mg kg^-1, 低于推荐量下限0.8 mg kg^-1的样本占29.2%, 所有样本均低于推荐值上限10 mg kg^-1; 籽粒钼含量平均为0.5 mg kg^-1, 18.8%的样本钼含量低于推荐量下限0.2 mg kg^-1, 仅有0.4%样本钼含量高于推荐值上限2 mg kg^-1。我国小麦籽粒微量元素含量也存在区域间变异, 其中, 铁、锌含量普遍偏低, 部分地区硼、钼含量不足, 而锰含量偏高, 铜含量基本在推荐范围内。

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31. 小麦种质资源苗期耐盐性鉴定评价

孙现军, 姜奇彦, 胡正, 李宏博, 庞斌双, 张风廷, 张胜全, 张辉

作物学报 2023, 49 (4): 1132-1139. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21021

摘要（395）

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土壤盐渍化是影响小麦生长的重要非生物胁迫之一, 筛选培育耐盐小麦种质资源对开展盐碱地综合利用具有重要意义。本研究以19份杂交小麦和2份常规品种为试验材料, 以蛭石为培养基质, 设置NaCl含量分别为0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%的6个处理, 从播种时开始盐胁迫处理, 分析测定生长相关的11项指标。采用多元统计分析方法对小麦种质资源进行苗期耐盐性评价, 结果表明, 在1.2%盐处理下, 小麦种质资源大多数指标的耐盐系数四分位差最大, 因此, 1.2%盐被认为是耐盐鉴定最适浓度; 利用主成分分析方法可将11项调查指标的耐盐系数简化为3个主成分; 通过主成分贡献率和隶属函数分析进一步将3个主成分值简化成综合评价指标D值; 根据D值利用聚类分析将21份小麦种质资源划分为5类, 对应高耐、耐盐、中耐、敏感和高敏5个耐盐级别, 苗期耐盐鉴定表明13份杂交小麦的综合评价D值高于捷麦19与济麦22; 结合逐步回归分析获得11个调查指标耐盐系数与D值的最优回归方程: D = -0.743+0.779×PLL+0.372×TNL+1.273×PH+0.336×PLC+0.279×RL+0.558×RDW, 由此回归方程可知倒二叶叶长(PLL)、总叶片数(TNL)、株高(PH)、倒二叶叶绿素(PLC)、根长(RL)和根干重(RDW)可作为1.2%持续盐胁迫下小麦种质资源苗期鉴定评价指标。

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32. 水稻大穗形成及其调控的研究进展

刘立军, 周沈琪, 刘昆, 张伟杨, 杨建昌

作物学报 2023, 49 (3): 585-596. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.22035

摘要（801）

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水稻每穗粒数是构成产量的关键因素, 现代高产水稻品种多表现为穗大粒多。增加每穗粒数、促进大穗形成是提高水稻产量的重要途径。本文概述了水稻每穗粒数形成与幼穗发育的关系, 并结合作者相关研究, 从水稻穗型的遗传调控、营养状况与氮肥管理、水分、温光条件和内源激素等方面分析了其对每穗粒数形成的影响。从根系形态生理与幼穗发育、水肥管理和温光条件以及植物激素间的相互作用调节颖花分化与退化的生理和分子机制等方面提出了未来加强水稻大穗形成研究的重点, 以期为大穗高产水稻品种选育和栽培调控提供依据。

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33. 花生全基因组抗病基因鉴定及其对青枯菌侵染的响应分析

张欢, 罗怀勇, 李威涛, 郭建斌, 陈伟刚, 周小静, 黄莉, 刘念, 晏立英, 雷永, 廖伯寿, 姜慧芳

作物学报 2021, 47 (12): 2314-2323. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04266

摘要（557）

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花生是主要的油料作物之一, 在生产过程中受到多种病原微生物的危害。培育和选用抗病品种是防治病害最经济有效的途径之一, 而抗病基因是植物抵御病原微生物的重要基因。本文首次对花生抗病基因进行全基因组鉴定, 发掘抗病候选基因4156个, 其中RLK、RLP、NL、CNL、TNL这5种典型抗病基因分别有536、490、232、182和149个。抗病基因在染色体上分布不均匀, 多数抗病基因集中在B02染色体上。转录组测序发现, 抗病材料中特异表达的基因有111个, 感病材料中特异表达的基因有104个, 抗、感病材料均有表达的基因2216个、均不表达的有1725个。筛选出第1类响应青枯菌诱导的抗病基因5个, 第2类持续上调表达抗青枯病基因65个。qRT-PCR成功验证了1个抗病候选基因Arahy.5D95TJ。本文对花生抗病基因的鉴定分析, 为后续研究抗病基因功能与花生抗病的分子育种提供重要参考。

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34. 水稻氮高效基因分子标记开发与基因型筛选

陶亚军, 朱静妍, 王军, 范方军, 许扬, 李文奇, 王芳权, 陈智慧, 蒋彦婕, 朱建平, 李霞, 杨杰

作物学报 2022, 48 (12): 3045-3056. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.12080

摘要（433）

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氮素是促进水稻物质生产和产量形成的首要因素, 其高效与合理的利用是农业可持续发展的重要保障。培育含有氮高效基因的水稻品种, 充分发挥氮素高效吸收和利用遗传潜力是提高氮肥利用率、减少氮肥施用量的有效途径。本研究从氮素的吸收、转运、再分配和再利用等环节, 选择了OsNR2、OsNPF6.1、OsTCP19、OsLHT1和OsGRF4共5个基因作为水稻氮高效遗传改良的基因组合, 根据已报道的功能位点设计得到与目标基因共分离的基因功能标记, 包括6对等位特异PCR标记和1对InDel标记, 并对70份常规籼稻, 34份常规粳稻和84份太湖资源水稻材料进行了鉴定。结果表明, OsNR2在籼稻中分布较广, OsNPF6.1、OsTCP19、OsGRF4在籼稻中分布较少, 但是均未在常规粳稻中检出; 常规粳稻中仅含有OsLHT1; 同时我们还筛选出2份材料同时含有OsNR2、OsNPF6.1和OsGRF4高效单倍型。本研究开发的功能标记和筛选出的材料为通过分子标记辅助选择方法培育氮高效水稻新品种提供了技术支撑。

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35. 玉米持绿与早衰品种叶片衰老过程中光化学活性的变化

张子山,李耕,高辉远,刘鹏,杨程,孟祥龙

作物学报 2013, 39 (01): 93-100. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00093

摘要（1077）

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为了探讨不同衰老型玉米叶片在衰老过程中光化学反应及其对光合能力维持的贡献, 本研究使用持绿玉米品种“齐319”和早衰玉米品种“黄早四”, 在控制的条件下, 用乙烯利诱导离体叶片衰老, 通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)和820 nm光吸收等技术, 研究了衰老过程中叶片叶绿素含量、光合速率、光系统I (PSI)、光系统II (PSII)以及光合电子传递体活性的变化。结果表明, 在衰老过程中, 齐319叶片叶绿素含量和光合速率的下降速度明显慢于黄早四, 是功能型持绿品种。玉米叶片的衰老伴随着OJIP曲线的J、I、K、L点荧光的增加, 以及远红光诱导820 nm光信号落差的下降。与齐319相比, 黄早四叶片的OJIP曲线和820 nm光吸收曲线的变化更剧烈。我们认为, 在衰老过程中PSI和PSII光化学活性的快速下降和光合电子传递功能的衰退是玉米叶片光合能力迅速下降的重要原因之一。在此基础上, 讨论了衰老过程中玉米叶片中与光合作用有关蛋白与光合能力下降的可能关系。

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36. 大豆PIN-Like (PILS)基因家族的鉴定、表达分析及在根瘤共生固氮过程中的功能

董衍坤, 黄定全, 高震, 陈栩

作物学报 2022, 48 (2): 353-366. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.14006

摘要（417）

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植物激素生长素在植物的生长发育过程中发挥了至关重要的作用, 它的稳态和浓度梯度建立控制了几乎所有器官的极性建成。生长素在特定细胞中合成、运输、感知以及代谢降解建立了符合器官发育的生长素浓度梯度。在豆科植物中, 根与土壤微生物互作形成了根瘤这一特殊的器官, 进行生物固氮。然而, 生长素稳态控制生物固氮的功能还未知。拟南芥中的研究表明, PIN-Like (PILS)蛋白协助调节的细胞内生长素稳态, 并介导下游细胞核内的生长素信号传递。本研究以大豆作为研究模型, 在大豆基因组中鉴定获得19个PILS家族基因(GmPILS), 不均匀分布于大豆10条染色体上。GmPILS在大豆9种组织部位中表现出多种表达模式, 且具有明显的组织表达特异性。GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤菌体区域富集表达, 使用人工微RNA沉默(artificial microRNA interference, amiRNAi)下调GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤的表达, 导致根瘤的固氮酶活性上升, 而过量表达GmPILS1f导致根瘤的固氮酶活性下降, 因此GmPILS1e和GmPILS1f可能参与大豆固氮酶活性的调节。这些结果为进一步解析大豆GmPILS家族基因的功能和作用机制奠定了基础, 同时也为结瘤固氮在农业育种中的应用提供了有价值的基因资源。

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37. 马铃薯苗期耐碱性鉴定方法及86份种质资源耐碱性综合评价

赵朋, 陈广侠, 张宴萍, 杨晓慧, 刘芳, 董道峰

作物学报 2023, 49 (11): 2923-2934. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.24278

摘要（221）

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我国土地盐碱化问题十分严重, 盐碱地面积达1亿公顷, 其中可利用盐碱地约0.33亿公顷。选育耐盐碱农作物新品种是提高盐碱地利用率的有效手段。马铃薯耐盐碱研究集中在耐盐性, 而耐碱性研究相对较少。本研究对5个马铃薯品种(系)组培苗在不同浓度NaHCO₃模拟碱胁迫下的株高、茎叶鲜重、根鲜重、生根率指标进行测定, 统计不同浓度碱胁迫下各指标的变异系数, 结合有效生长率, 确定了马铃薯组培苗耐碱性鉴定最适浓度为5 mmol L^-1 NaHCO₃。对86个马铃薯品种(系)进行5 mmol L^-1 NaHCO₃碱胁迫, 测定株高、茎叶鲜重、根鲜重、生根率指标耐碱系数, 通过主成分分析和隶属函数转换, 得出耐碱性综合评价A值, 中薯3号A值最低, 北方008 A值最高。耐碱性综合评价聚类分析结果表明86份马铃薯品种(系)可分为5组, 其中强耐碱马铃薯品种(系)为北方008、SDP632、SDP562、SDP274、SDP869和SDP750。通过逐步回归分析建立了耐碱性综合评价A值与各表型指标耐碱系数之间的回归方程, A = 0.214X₁ + 0.341X₂ + 0.398X₃ - 0.177X₄ - 0.026, 4个自变量依次为株高、茎叶鲜重、根鲜重、生根率的耐碱系数。本研究建立的马铃薯组培苗耐碱性综合评价体系有助于马铃薯种质资源耐碱性初步评估, 筛选出的碱胁迫敏感与高耐受种质材料为进一步研究马铃薯耐碱胁迫分子调控机理和抗碱胁迫育种奠定了基础。

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38. 植物关联分析方法的研究进展

冯建英,温阳俊,张瑾,章元明

作物学报 2016, 42 (07): 945-956. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00945

摘要（1371）

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关联分析在人类和动植物遗传研究中的应用日益广泛，新方法及其软件包不断涌现。为对其更好选择和应用，本文综述了关联分析的主要方法及其软件包。首先，介绍了群体结构对关联分析的影响；其次，重点介绍了单位点关联分析、多位点关联分析、上位性和多性状关联分析方法及其软件包；最后，展望了关联分析的发展动向。应当指出，基于群体结构和多基因整体背景控制的全基因组单标记快速扫描算法在目前的实际资料分析中应用较广泛，与其结果互补的是假阳性率较高的非参数方法。但是，今后的方法应当是以多位点模型、环境互作、上位性检验和多个相关性状联合分析为主。这为今后的理论与应用研究提供了有益信息。

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39. 镁肥用量对油菜籽产量及品质的影响

叶晓磊, 耿国涛, 肖国滨, 吕伟生, 任涛, 陆志峰, 鲁剑巍

作物学报 2023, 49 (11): 3063-3073. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.34051

摘要（244）

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我国冬油菜主产区土壤缺镁严重, 为明确镁肥施用在油菜增产提质上的作用, 于2020/2021和2021/2022油菜种植季在江西进贤和湖南安仁开展田间试验, 共设置0、15、30、45和60 kg MgO hm^-2 5个镁肥施用量。研究了镁肥用量对油菜籽产量及其构成因子、籽粒镁含量、含油率和脂肪酸组成的影响。结果表明, 施镁显著增加了油菜籽粒产量(增幅为12.0%~77.1%), 当镁肥用量为21.4~45.6 kg MgO hm^-2时菜籽产量达到最高。与不施镁肥相比, 施镁使油菜单株角果数、每角粒数和千粒重分别增加了5.0%~64.7%、1.8%~19.6%和7.1%~8.7%, 但对收获密度影响不显著。施镁后籽粒镁含量增幅为5.0%~30.3%, 含油率增加了0.63~5.11个百分点, 蛋白质含量下降了1.45~2.34个百分点, 籽粒含水率和硫甙含量则无明显变化。镁肥施用显著增加了单位面积籽粒产油量(14.4%~83.4%)和蛋白产量(9.8%~68.1%), 当镁肥用量为30~45 MgO hm^-2时产油量达到最高。从脂肪酸组成来看, 施镁对籽粒油酸含量和亚麻酸含量有提升作用, 增幅分别为4.4%~16.0%和3.8%~40.8%, 但降低了亚油酸含量, 降幅为1.2%~10.1%, 对其他脂肪酸组分的影响则较小。综上, 施镁有利于提高油菜产量及其构成因子(单株角果数、每角粒数、千粒重)、籽粒含油量及不饱和脂肪酸含量, 实现产量和品质的协同提升。当镁肥用量为30~45 MgO hm^-2时产量与产油量均达到较高水平。

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40. 水稻白叶枯病感病相关基因 Xig1的分子鉴定及抗病资源创制

郑凯丽, 纪志远, 郝巍, 唐永超, 韦叶娜, 胡运高, 赵开军, 王春连

作物学报 2020, 46 (9): 1332-1339. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.02013

摘要（617）

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水稻白叶枯病相关基因Xig1在感病亲本IR24中受白叶枯病菌的诱导表达。本研究通过克隆与比较Xig1的序列后发现, 抗病野生稻导入系W6023与感病亲本IR24中Xig1等位基因的差异主要集中在启动子区。水稻原生质体观察XIG1在细胞中的定位, 显示XIG1定位于细胞质中。利用CRISPR/Cas9系统对感病籼稻品种IR24的Xig1靶点进行基因组编辑, 获得并评价了多个Xig1定点突变株系对白叶枯菌的抗性。与野生型相比, 8个IR24的Xig1基因定点突变株系对水稻白叶枯病的抗性得到明显提高, 而农艺性状无显著差异。Xig1是新发现的水稻白叶枯病感病基因, 该基因在水稻白叶枯病感病性中贡献的研究, 不仅为创制新的抗病资源提供理论指导, 还将丰富和加深我们对植物先天免疫系统的认知。

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