当期目录

2018年 第44卷 第11期 刊出日期：2018-11-12

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综述

藜麦活性成分研究进展

胡一晨,赵钢,秦培友,成颜芬,曹亚楠,邹亮,任贵兴

作物学报. 2018, (11):  1579-1591.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01579

摘要 ( 1721 )   HTML ( 96 )   PDF (935KB) ( 1469 )   PDF（mobile） (935KB) ( 137 )  

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藜麦是苋科藜属一年生双子叶植物, 作为一种营养价值突出的功能性健康食品, 不仅富含多酚、黄酮、皂苷、多糖、多肽、蜕皮激素等活性成分, 还含有丰富的维生素、必需氨基酸、矿物质(K、P、Mg、Ca、Zn、Fe)等营养物质, 具有均衡补充营养、增强机体功能、抗氧化、降血糖、降血脂、抗炎、提高免疫、防治心血管疾病以及抗菌抗溃疡等生理活性, 尤其适于高血糖、高血压、高血脂、心脏病等慢性病人群及婴幼儿、孕产妇、儿童、学生、老年人等人群食用。藜麦因其全面的营养价值和食用功能特性, 且优于大多数谷物, 成为适宜人类食用的全营养食品。本文综述藜麦的活性成分及其生理功能作用, 并展望其在食品工业中的发展前景, 旨在对藜麦产业、食品保健和医药研发等领域提供重要的参考价值。

油菜抗根肿病资源创新与利用的研究进展与展望

江莹芬,战宗祥,朴钟云,张椿雨

作物学报. 2018, (11):  1592-1599.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01592

摘要 ( 941 )   HTML ( 29 )   PDF (250KB) ( 691 )   PDF（mobile） (250KB) ( 57 )  

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根肿病是原生动物界根肿菌门根肿菌属芸薹根肿菌( Plasmodiophora brassicae Wor.)侵染引起, 并专性危害十字花科作物的一种传染性强的土传病害。近些年来, 加拿大和我国油菜的安全生产均受到根肿病的严重威胁。本文简要介绍了根肿菌的生物学特性、分类及主要防治途径, 重点总结了在根肿病抗性资源发掘、抗病基因遗传定位和克隆以及抗病育种等方面的进展, 分析了目前我国油菜根肿病综合防控过程中存在的主要问题, 并探讨与展望了相应的对策, 旨在为油菜抗根肿病遗传育种的高效顺利开展提供技术支持, 进而保障油菜产业的可持续发展。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

抗大豆胞囊线虫SCN3-11位点的KASP标记开发和利用

田宇,杨蕾,李英慧,邱丽娟

作物学报. 2018, (11):  1600-1611.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01600

摘要 ( 1030 )   HTML ( 20 )   PDF (1787KB) ( 735 )   PDF（mobile） (1787KB) ( 29 )  

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大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)是严重危害世界范围大豆生产的害虫, 采用合理轮作和种植抗病品种可有效控制损失。为了开展分子标记辅助选择以加速抗病品种培育, 本研究针对前期发现的与大豆胞囊线虫3号小种(SCN3)抗性显著关联的非同义变异SNP位点Map-5149, 开发高通量、低成本的新型分子标记—竞争性等位基因特异PCR标记(kompetitive allele specific PCR, KASP), GmSNAP11-5149。利用GmSNAP11-5149鉴定了来自8个国家的202份代表性大豆抗感资源, 发现141份材料携带抗病基因型GmSNAP11-5149-AA, 平均雌虫指数为6.2%, 极显著低于58份携带感病基因型GmSNAP11-5149-GG材料的雌虫指数(61.1%), 方差分析表明, GmSNAP11-5149与胞囊线虫的抗性显著相关(F=44.18, P<0.0001), 对抗病材料的选择效率达到92%, GmSNAP11-5149可作为一个实用的分子标记应用于辅助抗大豆胞囊线虫品种选育和抗病种质资源鉴定。

水稻稻瘟病抗性基因Bsr-d1功能标记的开发和利用

王军,赵婕宇,许扬,范方军,朱金燕,李文奇,王芳权,费云燕,仲维功,杨杰

作物学报. 2018, (11):  1612-1620.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01612

摘要 ( 1215 )   HTML ( 25 )   PDF (1709KB) ( 510 )   PDF（mobile） (1709KB) ( 41 )  

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稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一, 选育抗病品种是防治该病害最有效的方法。Bsr-d1是对稻瘟病菌具有广谱抗性的一个重要基因。为提高Bsr-d1基因在育种中的选择效率, 根据Bsr-d1与其感病等位基因bsr-d1在功能区域存在的单核苷酸差异, 设计和筛选出Bsr-d1基因不同类型的基因功能标记CAPs5-1和3Bsr-d1/3bsr-d1, 结合测序分析验证, 可准确鉴定出Bsr-d1的不同基因型。利用3Bsr-d1/3bsr-d1对34份籼稻品种、江苏历年来主要推广的110份粳稻品种、其他省份的13份粳稻品种、148份太湖流域地方粳稻资源和19份太湖流域地方籼稻资源进行了Bsr-d1基因型检测, 筛选到携带Bsr-d1基因的籼型资源11份, 271份粳型资源中均不携带Bsr-d1基因, 这也说明Bsr-d1主要分布在籼型水稻资源中, 在粳型资源中几乎不存在。本研究为Bsr-d1基因的育种利用和分子标记辅助选择奠定了基础。

水稻矮化大粒突变体sdb1的鉴定与基因定位

陶怡然,熊毓贞,谢佳,田维江,张晓琼,张孝波,周倩,桑贤春,王晓雯

作物学报. 2018, (11):  1621-1630.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01621

摘要 ( 753 )   HTML ( 43 )   PDF (5817KB) ( 505 )   PDF（mobile） (5817KB) ( 48 )  

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适度矮化有利于提高水稻的抗倒伏性, 进而影响产量和品质, 是水稻育种中重要的选择性状之一, 因此研究矮秆形成的分子机制具有重要的意义。为鉴定新的矮秆资源, 探讨株高形成的分子调控机制, 我们对籼型恢复系缙恢10号的EMS (甲基磺酸乙酯)诱变体库进行了鉴定, 从中筛选到1个植株半矮化且籽粒变大的突变体sdb1。本文对其进行了形态鉴定、细胞学观察、遗传分析和基因定位等研究。田间种植条件下, 全生育期sdb1的株高都明显矮于野生型, 成熟期仅76.66 cm, 与野生型的117.43 cm相比, 下降了34.72%, 差异达极显著水平, 进一步分析发现sdb1的穗和各节间长均显著变短。在茎秆石蜡切片中发现, 纵向细胞的长度与野生型相比无显著变化, 横向细胞面积极显著变小、数量则极显著增加, 纵向细胞变少是导致sdb1植株半矮化的主要原因。除植株变矮外, sdb1的另一典型特征是籽粒变大, 千粒重由野生型的24.83 g变为突变体的29.00 g, 差异达极显著水平; 颖壳中薄壁细胞数量增加了22.05%, 致使籽粒的长、宽、厚均极显著变大, 从而提高了sdb1的粒重。此外, sdb1叶肉细胞层数增多, 导致其光合色素含量极显著高于野生型, 叶片呈现深绿色。遗传分析发现, sdb1的突变表型受单隐性核基因调控, 利用中花11/sdb1杂交组合的F₂隐性植株, 最终将调控基因定位在第4染色体SSR标记RM16632和Indel标记J50-7之间约406 kb的物理范围内。这为SDB1的克隆和功能研究奠定了基础, 也有助于水稻株高发育分子机制的进一步阐释。

适于陆地棉品种身份鉴定的SNP核心位点筛选与评价

朱国忠,张芳,付洁,李乐晨,牛二利,郭旺珍

作物学报. 2018, (11):  1631-1639.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01631

摘要 ( 853 )   HTML ( 23 )   PDF (1872KB) ( 575 )   PDF（mobile） (1872KB) ( 27 )  

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利用全基因组SNP信息, 筛选陆地棉品种特异的核心SNP位点组合, 可为陆地棉品种身份鉴定提供准确高效的检测手段。本研究利用棉花CottonSNP80K芯片对326份不同来源的陆地棉种质进行SNP分型。以南京农业大学陆地棉TM-1基因组Gossypium hirsutum (AD1) genome NBI v1.1版本为参考序列, 对SNP位点进行注释。结果表明, 93.85% (72 990/77 774)的位点检出率超过99%, 61 595 (79.20%)个SNP位点具有多态性, 其中76.32% (47 009)的位点最小等位基因频率(MAF)大于0.1。基于位点检出率大于0.99、位点具多态性、MAF大于0.2、杂合率小于0.05、每条染色体的SNP密度为400 kb/SNP左右等要求, 最终获得4857个覆盖全基因组的高质量核心SNP位点组合。这些核心SNP位点组合平均检出率接近100%; 平均MAF值为0.34; 平均杂合率为0.02; 99%以上的陆地棉材料均能够被准确鉴定。统计分析表明利用核心SNP位点组合与CottonSNP80K的鉴定结果呈极显著相关。本研究提供了包含4857个SNP位点, 适于陆地棉品种指纹图谱绘制的核心SNP位点组合, 可实现陆地棉品种身份鉴定和品种确权。

基于SSR分子标记的Nicotiana tobacum-N. plumbaginifolia异源染色体植株的鉴定与筛选

尚维,赵申清玉,党江波,郭启高,梁国鲁,杨超,张艳,陈益银

作物学报. 2018, (11):  1640-1649.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01640

摘要 ( 674 )   HTML ( 13 )   PDF (5658KB) ( 365 )   PDF（mobile） (5658KB) ( 14 )  

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以烟草(Nicotiana tabacum)品种云烟87的八倍体(2n = 8x = 96)和野生烟草N. plumbaginifolia (2n = 2x = 20)的基因组DNA为模板, 对340对烟草SSR引物进行筛选以获得能扩增多态性条带的引物。利用多态性引物对种间杂交后代及190株回交后代的基因组DNA进行扩增, 并对N. plumbaginifolia中的SSR标记的连锁情况进行简要分析。经筛选获得了多态性引物29对。结果显示, 在190株后代中, 159株的基因组DNA能扩增出N. plumbaginifolia的特异SSR位点, 可以判定该159株为N. tabacum的N. plumbaginifolia异源染色体植株, 其余31株植株可能不含有N. plumbaginifolia的染色体。经UPGMA聚类分析, 本群体中植株的遗传多样性较为丰富, 部分分子标记在后代中的出现具有完全相关性。29个标记中14个可确定来源于5条不同染色体, N. plumbaginifolia的29个位点在回交后代中的扩增效率并不相同, 且效率均较低(低于31.00%), 说明该杂种中N. plumbaginifolia基因组的垂直传递效率较低。利用SSR分子标记可以判定云烟87八倍体与N. plumbaginifolia杂交获得的后代为真杂种, 且自该远缘杂种回交后代中筛选获得大量异源染色体植株。这些结果和筛选获得异源染色体植株为进一步创制N. tabacum-N. plumbaginifolia抗黑胫病单体附加系以及易位系奠定了基础。

甘蓝锌指蛋白转录因子BoC2H2的克隆、定位与表达分析

罗绍兰,廉小平,蒲敏,白晓璟,王玉奎,曾静,施松梅,张贺翠,朱利泉

作物学报. 2018, (11):  1650-1660.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01650

摘要 ( 638 )   HTML ( 18 )   PDF (5045KB) ( 508 )  

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C2H2型锌指蛋白是植物中最重要的转录调节子之一, 主要调控植物的生长发育和胁迫应答反应。本研究通过分析自交不亲和甘蓝未授粉, 自花授粉15、30和60 min, 异花授粉15、30和60 min柱头转录组数据, 筛选到一个自花授粉诱导上调表达的C2H2型锌指蛋白基因, 命名为BoC2H2。BoC2H2开放阅读框756 bp, 编码251个氨基酸残基, 蛋白分子量为26.7 kDa, 等电点为4.62, 是一种亲水性蛋白, 不含信号肽和跨膜域, 含有C2H2型锌指蛋白家族高度保守的ZnF_C2H2结构域。BoC2H2起始密码子上游2000 bp的核苷酸序列中含有光响应、昼夜节律、茉莉酸响应、防御和应激反应等多种顺式作用元件。通过原生质体亚细胞定位和瞬时浸染烟草, 发现BoC2H2蛋白在细胞核和细胞质中表达。BoC2H2在下胚轴、叶片和花中均有表达, 柱头中的表达量随发育时间而变化, 开花当天后表达量降低。荧光定量PCR结果显示, BoC2H2在自花授粉和异花授粉0~60 min的表达量变化趋势与转录组分析结果基本一致。综上所述, 甘蓝BoC2H2属于C2H2型锌指蛋白家族, 可能参与了柱头响应花粉刺激的分子过程, 这有利于揭示BoC2H2在甘蓝自交不亲和过程中的作用机制, 为研究C2H2型转录因子在甘蓝自交不亲和过程中的调控机制提供依据。

阻断授粉诱导玉米叶片提前衰老的转录组分析

吴连成,李沛,田磊,王顺喜,李明娜,王宇宇,王赛,陈彦惠

作物学报. 2018, (11):  1661-1672.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01661

摘要 ( 789 )   HTML ( 17 )   PDF (2319KB) ( 390 )   PDF（mobile） (2319KB) ( 26 )  

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衰老发生在玉米生长发育的最后阶段, 叶片适时启动衰老对玉米最终产量的形成具有至关重要的作用。本研究以玉米自交系豫816为试材, 采用RNA-seq技术分析阻断授粉诱导玉米叶片提前衰老的分子机制。与正常授粉植株相比, 阻断授粉诱导条件下的植株在吐丝后27 d, 叶片全部变黄并枯萎。吐丝后24 d, 授粉植株与同期非授粉植株叶片间的叶绿素含量差异达到极显著水平。差异表达基因(DEG)分析结果显示, 吐丝后10 d的授粉处理组与同期非授粉处理组比较存在173个DEG; 吐丝后24 d的授粉处理组与同期非授粉处理组比较存在835个DEG。吐丝后24 d的授粉处理组与吐丝后10 d的授粉处理组比较存在1381个DEG; 吐丝后24 d的非授粉处理组与吐丝后10 d的非授粉处理组比较存在1591个DEG。GO功能富集分析发现, 吐丝后10 d, 授粉处理组和非授粉处理组间DEG的功能主要富集在刺激响应和代谢进程; 吐丝后24 d, 授粉处理与非授粉处理间DEG的功能主要富集在光合作用进程。Pathway富集分析结果显示, 吐丝后10 d, 授粉处理与非授粉处理间的DEG主要参与RNA降解、光合作用、木质素合成、转录调控、糖转运代谢路径; 吐丝后24 d, 授粉处理与非授粉处理间的DEG主要参与信号传导、激素代谢和光合作用路径。阻断授粉诱导处理使豫816植株体内碳水化合物代谢和光合作用受到影响, 造成玉米衰老反应的启动和衰老速率显著提前和加快。

水稻品种魔王谷粒形、剑叶性状和株高QTL定位

彭伟业,孙平勇,潘素君,李魏,戴良英

作物学报. 2018, (11):  1673-1680.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01673

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以粳稻魔王谷和籼稻CO39配组衍生的280个重组自交系为材料, 2015年和2016年对其粒形、剑叶形态、株高性状进行了相关性分析和QTL检测。剑叶长分别与粒厚和株高存在极显著负相关和正相关, 剑叶宽与粒宽存在极显著正相关。检测到17个粒形QTL, 分布于第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9和第10染色体上, 贡献率为3.51%~48.65%; 其中, 第3染色体RM6080-RM6283区间对粒长和千粒重兼具显著作用, 第5染色体RM8211-RM3381区间同时影响粒宽和粒厚。检测到12个控制剑叶形态性状的QTL, 分布于第1、第3、第4、第6、第7和第9染色体上, 贡献率为4.26%~38.40%; 有5个多效QTL区间, 其中, 第4染色体RM252-SFP4_6区间同时控制剑叶长、剑叶宽、剑叶面积和粒长, 第9染色体RM257-RM3909区间同时影响剑叶面积和粒长。只检测到一个控制株高的QTL, 位于第1染色体的RM6333-RM5536区间, 是一个主效QTL, 贡献率为28.76%。这些结果为进一步开展粒形、剑叶形态、株高基因的精细定位、克隆和分子辅助育种奠定了基础。

耕作栽培·生理生化

淮北地区机械化种植方式对不同生育类型优质食味粳稻产量及品质的影响

韩超,许方甫,卞金龙,徐栋,裘实,赵晨,朱盈,刘国栋,张洪程,魏海燕

作物学报. 2018, (11):  1681-1693.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01681

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为探明淮北地区不同机械化种植方式对优质食味粳稻产量及品质的影响, 以中熟中粳品种南粳2728和南粳505, 迟熟中粳品种南粳9108和南粳3818为材料, 研究毯苗机插和机械直播两种种植方式对水稻产量及其构成因素、茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累及比例、加工品质、外观品质、蒸煮食味品质、营养品质和RVA谱特征值的影响。结果表明, 相同品种, 与机械直播比, 毯苗机插产量显著提高, 因为毯苗机插条件下群体结构合理, 穗数适宜, 茎蘖成穗率高, 中后期叶面积指数大, 叶面积衰减率低, 从而其抽穗后干物质积累量和比例高。毯苗机插种植方式下的糙米率、精米率和整精米率分别增加2.3%~3.1%、1.2%~2.7%和1.8%~3.2%, 但垩白有所增加。同时营养和蒸煮食味品质中的蛋白质含量提高而直链淀粉含量降低, 胶稠度变长, 增加了淀粉RVA谱特征值中峰值黏度、热浆黏度、崩解值, 减小消减值, 除南粳2728外, 最终黏度也均提高。相同种植方式下, 与迟熟中粳比, 中熟中粳产量极显著提高, 是因为其抽穗期和成熟期提前, 灌浆结实期日均温度、抽穗后30 d日均温度平均分别提高1.07°C和1.18°C, 所以其各生育期叶面积指数高, 结实期叶面积衰减率低, 抽穗至成熟期干物质积累量和比例高。中熟中粳精米率和整精米率显著提高, 垩白有所提高, 蛋白质含量提高, 直链淀粉含量降低1.5%~5.1%, 胶稠度变长7.0~16.7 mm, 峰值黏度和崩解值提高, 最终黏度和消减值降低。因此, 淮北地区选择中熟中粳优质食味粳稻品种并配套毯苗机插方式是实现粳稻优质、高产和温光资源高效利用最佳生产模式。

水氮耦合对地膜玉米免耕轮作小麦干物质积累及产量的影响

赵财,王巧梅,郭瑶,殷文,樊志龙,胡发龙,于爱忠,柴强

作物学报. 2018, (11):  1694-1703.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01694

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前茬地膜玉米免耕种植后茬小麦水氮高效利用生产技术是绿洲灌区作物高效生产的新型农田管理技术。为构建该区地膜减量和水氮高效生产技术, 2015—2017年通过3年田间试验, 研究两种耕作方式、2种灌水水平和3个施氮量组合对小麦干物质积累和产量及产量构成的协同效应, 其中耕作方式为覆膜玉米茬免耕直播(NT)和玉米茬传统耕作(CT), 灌水量为传统灌水(I2)和传统灌水减量20% (I1), 施氮量为纯N 225 kg hm ^-2 (N3)、180 kg hm ^-2 (N2)和135 kg hm ^-2 (N1)。结果表明, 耕作方式、灌水水平、施氮量对小麦群体生长速率、干物质积累量均有显著影响。与CT相比, NT显著增大全生育期生长速率, 提高22.0%~28.0%, NT促进小麦地上干物质积累, 提高6.4%~7.4%, 收获期生物产量提高5.4%~15.1%。免耕低灌(NTI1)较传统耕作高灌(CTI2)的生长速率增大7.7%~13.4%, 干物质积累量提高3.1%~5.9%, 收获期生物产量提高8.7%~10.5%。免耕低灌中施氮(NTI1N2)较传统耕作高灌中、高施氮(CTI2N2、CTI2N3) 生长速率分别增大6.9%~20.5%与4.1%~14.0%, 收获期生物产量分别提高7.8%~9.7%与4.8%~10.2%。NT比CT增产10.1%~10.4%, NTI1较CTI2、CTI1分别增产13.0%~14.8%与9.4%~10.1%, NTI1N2比CTI2N2、CTI2N3分别增产3.7%~9.8%与15.2%~22.0%。从产量构成因素分析, NTI1N2提高了单位面积成穗数、穗粒数和千粒重, NTI1N2处理组合更有利于穗数、千粒重的增加。通径分析进一步证明, NTI1N2增产的主要原因是增加了单位面积穗数和千粒重。因此, 在施氮量为180 kg hm ^-2的基础上, 玉米茬地膜再利用免耕技术组装减少20%灌溉量(1920 m ³ hm ^-2)轮作小麦模式是河西灌区小麦高效生产的可行措施。

基于县域单元的我国水稻生产时空动态变化

王小慧,姜雨林,刘洋,卢捷,尹小刚,史磊刚,黄晶,褚庆全,陈阜

作物学报. 2018, (11):  1704-1712.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01704

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水稻是我国最重要的粮食作物之一, 阐明近几十年来水稻的时空动态变化特征, 对于优化水稻布局、促进水稻生产的可持续发展具有重要意义。本研究基于1985年以来的县域水稻生产数据, 分析了我国水稻产量、面积和单产的时空动态变化特征和水稻生产重心迁移轨迹, 在此基础上量化了水稻面积和单产对总产的贡献度。结果发现, 我国水稻产量变化以49年周期为主, 21年为辅, 面积变化周期为26年, 单产变化周期为60年; 1985—2015年间, 在水稻种植区域内, 近50%地区产量上升, 约70%播种面积减少, 80%以上区域单产增加; 我国水稻产量、面积重心分别向东北方向迁移229 km和225 km, 而东北稻作区产量、面积重心分别向北偏东方向迁移238 km和242 km; 我国水稻生产主导因素中单产占比由56.3%下降至28.3%, 面积由34.7%上升至63.1%。结果表明, 全国各稻作区单产提升、东北早熟单季稻区面积增加、华中双单季稻区和华南双季稻区面积减少是我国水稻种植面积变化的主要特征。因此, 合理布局我国水稻的种植面积和持续提高的水稻单产是稳定和提升我国水稻产量的主要措施, 充分利用光热资源、提高机械化程度和比较效益是促进我国水稻生产发展的关键途径。

外源生长调节物质对甜高粱种子萌发过程中盐分胁迫的缓解效应及其生理机制

朱广龙,宋成钰,于林林,陈许兵,智文芳,刘家玮,焦秀荣,周桂生

作物学报. 2018, (11):  1713-1724.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01713

摘要 ( 839 )   HTML ( 12 )   PDF (1387KB) ( 770 )   PDF（mobile） (1387KB) ( 55 )  

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盐渍化土壤中盐胁迫是作物种子萌发和生长发育的主要限制因子, 探究盐分胁迫下提高种子萌发率的技术及机制对开发利用盐碱地有重要意义。本文以不同耐盐能力的高粱品种国甜2011和国甜106为材料, 研究了盐分对甜高粱种子萌发期生长过程的影响, 并比较了耐盐性差异。以耐盐性弱的国甜106为试材, 探究盐分胁迫下不同生长调节物质[γ-氨基丁酸(GABA)、赤霉素(GA₃)、激动素(KT)和水杨酸(SA)]对甜高粱种子吸水萌发过程中生长特性的调节效应。表明, 盐分胁迫显著抑制种子的吸水萌发, 降低种子的吸水速率、发芽势、发芽率、发芽指数, 增加种子的相对盐害率和丙二醛(MDA)含量。外源生长调节物质可有效缓解盐害, 显著增加种子的吸水率、发芽率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量, 提高SOD (超氧化物岐化酶)、POD (过氧化物酶)、CAT (过氧化氢酶)的活性, 促进K ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺离子的吸收, 降低Na ⁺和MDA含量。外源生长调节物质主要是通过提高保护酶活性、渗透调剂物质含量和维持体内离子平衡来提高耐盐性。GA₃和GABA对盐害的缓解效应较好, 而KT促进种子对Mg ²⁺的吸收效果较好。本研究表明外源生长调节物质(尤其是 GA₃和 GABA)可用于盐碱地高粱生产, 为减轻盐碱地对高粱的盐碱胁迫提供了理论依据。

不同种植年限对枸杞根系及土壤环境的影响

胥生荣,张恩和,马瑞丽,王琦,刘青林,崔佳佳

作物学报. 2018, (11):  1725-1732.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01725

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宁夏枸杞是西北干旱地区重要的经济作物, 为了进一步明确不同种植年限枸杞根系及土壤环境的动态变化, 以不同种植年限‘宁杞1号’苗木及其根际土壤为试验材料, 研究枸杞根系生理特性以及土壤酶活性、有机碳、微生物数量和多样性等根际土壤理化特性的变化规律。结果表明, 随着种植年限的增加, 根系比导率先逐渐增大, 种植5年开始逐年减小; 根系活力逐渐减小, 根系相对电导率逐渐增大, 虽然7年生植株根系相对电导率减小, 但减小程度不显著; 根围0~150 cm深处土壤平均含水量在前5年内逐渐增大, 种植7年地块60 cm以上浅层土壤水分显著降低; 根围0~100 cm深处土壤孔隙度不断减小; 土壤微生物总量趋于上升, 其中, 土壤细菌和真菌数量趋于上升, 放线菌数量变化不显著; 土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)逐年降低, Shannon指数(H)和丰富度指数(S)变化趋势相对一致, 为先下降后上升; 土壤有机碳活性逐渐下降, 虽然种植5年地块的LFOC活性和种植7年地块的DOC活性有小幅上升, 但总体趋势一致; 土壤脱氢酶活性相对稳定, 没有出现显著的增大或降低; 土壤磷酸酶活性一直处于增大趋势; 土壤脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶以及土壤蔗糖酶活性变化趋势相对一致, 均先减小后增大。综合分析表明, 随着种植年限的增加, 土壤活性、肥力和土壤微生物多样性降低, 土壤微环境对根系生物活性的毒害作用增大; 根系生存环境的变化使根系活性降低, 影响枸杞根系导水率和植株对土壤的水分利用。

研究简报

玉米种胚HSP20基因对人工老化处理的响应

邢芦蔓, 吕伟增, 雷薇, 梁雨欢, 卢洋, 陈军营

作物学报. 2018, (11):  1733-1742.  doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01733

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以玉米杂交种“郑单958”为材料, 采用高温(45°C)高湿(100%相对湿度)对玉米种子进行人工老化处理, 并用转录组技术, 研究植物HSP20基因对种子人工老化处理的响应, 旨在为揭示种子衰老的分子机制提供依据。结果表明, 随着老化时间的延长, 种子活力和种胚内过氧化氢酶的活性均表现下降趋势; 过氧化氢含量在老化第3天达到最大值, 随后下降; 丙二醛含量逐渐升高; 转录组检测表明, 种子老化过程中差异显著的HSP20基因有25个, 这些基因编码的HSP20蛋白主要被定位在细胞核、线粒体、以及叶绿体上, 其序列中均含有ACD保守序列(RVDWRETPDAHEIVVDVP GMRREDLRIEVEDNRVLRVSGERRRAEERKGDH WHREERSYGRFWRRFRLPENADLDSVAASLDSGVL TVRFRK)。该序列中含有较多的Arg (11.2%)、Lys (7.2%)、Pro (4.2%)、Thr (3.9%)等氨基酸, 老化过程中积累的ROS可能氧化这些氨基酸, 导致HSP20结构破坏、功能丧失。利用qRT-PCR技术对挑选的编码细胞质、叶绿体和线粒体HSP20的基因的表达模式分析显示, 随着老化程度的加深, 2个编码细胞质HSP20的基因上调表达, 另外两个编码叶绿体和线粒体HSP20基因的表达量在老化第3天达最大值, 随后下降。推测HSP20基因对种子老化有重要作用, HSP20蛋白的ACD结构域中Arg、Lys等氨基酸的靶向氧化可能是种子衰老的主要原因之一。