当期目录

2025年 第51卷 第5期 刊出日期：2025-05-12

上一期   

综述

谷类作物的胚乳发育及其对种子休眠与萌发的作用

宋松泉, 唐翠芳, 程红焱, 王程亮, 袁良兵, 左胜

作物学报. 2025, (5):  1133-1155.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42055

摘要 ( 124 )   PDF (5724KB) ( 165 )  

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在被子植物中，双受精触发了两个紧密相邻的组织胚和胚乳的同时发育。胚乳的功能除了为胚提供营养物质和作为胚的机械屏障外，也在种子发育、休眠和萌发过程中作为胚的生长调控因子，从而控制种子的生活力、休眠与萌发。但到目前为止，胚乳发育及其调控的作用机制还不够清楚。本文主要综述了谷类作物的胚乳发育与调控及其对种子休眠与萌发作用的研究进展，主要包括胚乳发育过程中的形态发生、糊粉层和淀粉胚乳的分化、淀粉胚乳的程序性细胞死亡、胚乳中储藏蛋白的积累，以及细胞周期调控因子、植物激素和表观遗传对胚乳发育的调控，胚乳对胚发育和种子休眠与萌发的作用，最后提出了在本领域需要进一步研究的科学问题，试图为理解胚乳发育及其调控的分子机制、提高谷类作物的产量与质量提供参考。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

黄麻U6启动子克隆及其转录活性分析

黄梦欣, 庄灵玲, 程佩佩, 李秦, 徐建堂, 陶爱芬, 方平平, 祁建民, 张立武

作物学报. 2025, (5):  1156-1165.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44161

摘要 ( 63 )   PDF (7262KB) ( 35 )  

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U6启动子是CRISPR/Cas9体系中驱动单向导RNA (single guide RNA, sgRNA)转录的重要元件，内源U6启动子相比外源U6启动子通常具有更高的启动效率。然而，目前黄麻内源U6启动子的研究还尚未见报道。本研究利用拟南芥保守的sgRNA AtU6-26序列，从黄麻“梅峰4号”基因组中克隆到相似性最高的CcU6.1与CcU6.3两个候选启动子。通过构建CcU6.1与CcU6.3分别驱动GUS报告基因的融合表达载体，利用农杆菌介导的转化法分别转染本氏烟草叶片和黄麻毛状根，通过GUS组织化学染色分析启动子的转录活性。同源比对结果显示，CcU6.1与CcU6.3启动子均具有影响U6启动子转录活性的2个必要元件USE和TATA box。GUS组织化学染色表明，黄麻这2个U6启动子均具有转录活性，但在烟草叶片和黄麻毛状根中CcU6.1启动子的转录活性均弱于CcU6.3启动子，荧光定量PCR进一步验证了这一结果。考虑到过长的U6启动子可能会削弱其转录活性，于是比较分析CcU6.3与AtU6-26启动子的顺式作用元件，发现CcU6.3启动子5′端截短后的序列即从转录起始位点至?550 bp位置，可能会进一步提高其转录活性。本研究率先在黄麻中克隆到具有较高转录活性的U6启动子CcU6.3，为构建黄麻属CRISPR/Cas9基因编辑系统提供了应用潜力的启动子。

芥菜型油菜不同组织硫苷含量的QTL定位与候选基因分析

张金泽, 周庆国, 肖莉晶, 金海润, 欧阳青静, 龙旭, 晏中彬, 田恩堂

作物学报. 2025, (5):  1166-1177.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44175

摘要 ( 54 )   PDF (2768KB) ( 63 )  

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硫苷是重要的次生代谢物，在油菜生长发育、病虫害防御等方面都具有重要作用。本研究以芥菜型油菜品系YufengZC和Qichi881为亲本创建的包含197个RIL-F₈株系的作图群体(QY-RIL群体)为研究材料，测定了全部株系的叶片、茎秆、花蕾和种子的硫苷含量。结果表明，同一株系不同组织间硫苷含量存在显著差异，而不同株系间相同组织的硫苷含量也存在较大变异，且总体呈正态分布。相关性分析发现，花蕾、茎秆与种子间硫苷含量呈显著正相关关系，而叶片的硫苷含量仅与花蕾呈显著正相关关系。此外，本研究还对叶片、茎秆、花蕾和种子硫苷含量的调控基因进行了QTL定位，分别鉴定到9、10、9和18个QTL，包含6个在多组织中共同检测到的cQTL (consensus QTL)。结合cQTL区间序列信息及所含基因的表达分析结果，初步筛选出6个候选基因，其中BjuB018426 (GTR1)和BjuB020498 (GTR2)参与硫苷从营养组织向生殖组织的转运，可能是造成本研究中硫苷含量差异分布的重要调控基因。本研究结果可为解析芥菜型油菜不同组织的硫苷合成与分配机制及选育不同硫苷含量的多功能品种奠定基础。

棉花60K功能位点基因芯片的制备及应用

王亚雯, 戚正阳, 尤佳琦, 聂新辉, 曹娟, 杨细燕, 涂礼莉, 张献龙, 王茂军

作物学报. 2025, (5):  1178-1188.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44146

摘要 ( 52 )   PDF (6933KB) ( 89 )  

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棉花是最重要的天然纺织纤维来源，同时是重要的油料来源。功能位点基因芯片作为一种可以提高育种值评估准确性和育种效率的工具，在棉花中应用较少。本研究制备了一款棉花60K功能位点基因芯片。该芯片制备基于已获得的棉花不同品种的Assay for Transposase Accessible Chromatin with high-throughput sequencing (ATAC-seq)、Chromatin Immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq)、High-throughput Chromosome Conformation Capture (Hi-C)等组学数据，相较棉花领域已有的基因芯片，包含了更多经过多维组学数据注释的功能遗传变异的位点，所携带的有效功能信息更多。本研究将该芯片应用于棉花群体的全基因组关联分析中，鉴定到40个与棉花纤维品质性状相关的显著SNP位点，其中与纤维伸长率(FE)相关的显著位点共25个，与马克隆值(FM)相关的显著位点共l5个，与纤维强度(FS)相关的显著位点共2个，与纤维长度(FL)相关的显著位点共4个，与纤维整齐度(FU)相关的显著位点共4个。本研究中棉花60K功能位点基因芯片可应用于棉花种质资源评价、遗传定位及全基因组选择育种等方面，助力棉花基因组育种。

甘蓝型油菜种子和种皮中水杨酸含量与原花色素积累的关系研究

夏琦, 郭滢, 王坤美, 王思忆, 巨建业, 彭雅雯, 刘忠松, 夏石头

作物学报. 2025, (5):  1189-1197.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44062

摘要 ( 44 )   PDF (3497KB) ( 39 )  

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甘蓝型黄、黑籽油菜种子颜色差异显著，原花色素是色泽差异的主要影响因素。为探究植物激素水杨酸(SA)对油菜种子颜色的调控作用，本研究通过切片观察和超高效液相色谱串联质谱法，分析了甘蓝型黑籽材料“中双11”(ZS11)与3种甘蓝型黄籽材料“黄矮早”(HAZ)、“华黄1号”(HH1)和GH06在不同发育时期的种子及种皮中花色素和SA的变化，发现黑籽品种ZS11在开花后25 d呈现明显色素积累，而黄籽材料HAZ没有色素积累层；开花后20 d，4个油菜材料种子和种皮中原花色素A1、B2含量逐渐上升，开花后25 d时达到峰值；此后，ZS11中原花色素A1、B2含量稳定在一个较高水平，且都极显著高于3个黄籽材料HAZ、GH06和HH1。开花后15 d，SA含量逐渐上升，20~25 d达到峰值，然后下降；开花后20 d以后，ZS11的种子和种皮中SA含量均显著高于3个黄籽材料。进一步分析发现，种子中的水杨酸含量与花色素积累之间呈正相关。在外源喷施1 mmol L^?1 SA的处理下，HAZ种皮色素的积累得到了加强，褐色种子的比例极显著增加。这表明，较高水平的SA有助于甘蓝型油菜种子和种皮的花色素积累，促进黑籽的形成，而较低水平的SA则有利于黄籽的形成，从而为黄籽油菜的育种提供了新的思路。

大麦PRX基因家族全基因组鉴定及其干旱胁迫下的表达分析

陆雯佳, 汪军成, 姚立蓉, 张宏, 司二静, 杨轲, 孟亚雄, 李葆春, 马小乐, 王化俊

作物学报. 2025, (5):  1198-1214.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.41053

摘要 ( 78 )   PDF (7098KB) ( 83 )  

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过氧化物酶(Class III peroxidase, PRX)基因家族在调控植物生长发育及非生物胁迫过程中发挥重要作用。大麦(Hordeum vulgare L.)是典型的C₃植物，目前关于HvPRXs基因家族的功能研究鲜有报道。本研究通过生物信息学的方法对大麦PRX基因家族(HvPRXs)成员进行了分析，探究其在20% PEG-6000胁迫下的表达模式。大麦全基因组中共鉴定出了178个HvPRXs基因家族成员，并根据其在染色体上位置顺序依次命名为HvPRX1~HvPRX178。通过对大麦、水稻和拟南芥的过氧化物酶进行进化树分析将其分为5个亚家族，基因结构和Domain分析表明同一亚家族具有较高的保守性。基因复制分析显示，15个HvPRX基因(8%)存在片段复制，34个HvPRX基因(67%)存在串联复制，串联复制事件在HvPRX基因扩增中起重要作用。大麦与拟南芥的物种间共线性分析显示，大麦与拟南芥有4个PRX直系同源基因对，说明基因从单子叶到双子叶进行了大规模的分子进化事件。转录组分析显示，HvPRXs基因家族成员在大麦根、叶中表达存在差异。启动子顺式作用元件分析显示，99个HvPRXs含有与干旱胁迫响应相关的顺式作用元件。最后基于qRT-PCR分析其干旱胁迫下的表达特征，结果表明，HvPRX1、HvPRX18、HvPRX63、HvPRX160和HvPRX167受20% PEG-6000诱导在3 h时表达量显著升高。本研究结果为全面探索HvPRXs基因的生物学功能、其调控大麦抗旱性的分子机制以及抗逆作物新品种的培育提供参考。

油菜和小麦响应盐碱胁迫的生理特性比较

王佳婕, 王正楠, BATOOL Maria, 王旺年, 文静, 任长忠, 何峰, 武优悠, 徐正华, 王晶, 蒯婕, 汪波, 周广生, 傅廷栋

作物学报. 2025, (5):  1215-1229.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44129

摘要 ( 72 )   PDF (1082KB) ( 36 )  

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利用能产生经济效益的作物改良盐碱地是扩充我国后备耕地资源的重要手段。明确油菜和小麦响应盐碱胁迫的生理机制，将为挖掘油菜、小麦在盐碱地种植以用作饲料及改良利用盐碱地中的潜力提供依据。本研究将取自吉林白城的盐碱土与武汉常规土壤配制为盐浓度分别为0.2%、0.4%的盐碱土，以武汉常规土壤作对照(CK)进行盆栽试验，分别以耐盐碱能力不同的甘蓝型油菜和小麦为材料，测定生物量、渗透调节、离子平衡、抗氧化酶及H₂O₂、O₂^?等指标。研究结果表明，(1) 盐碱胁迫下，油菜叶柄中的Na⁺含量最高，达88.40 mg g^?1；小麦则是根系中的Na⁺含量最高，为33.45 mg g^?1；且油菜各部位中的Na⁺积累量均显著高于小麦，尤其是叶片中的Na⁺积累量，高出2~8倍。(2) 油菜和小麦在盐碱胁迫下，耐盐碱品种各部位中的K⁺降幅和K⁺/Na⁺比值均高于盐敏感品种，Na⁺增幅均低于盐敏感品种；油菜苗期根系、蕾薹期叶片中的Na⁺对K⁺吸收的抑制效应最大，而小麦各个时期均为根系中的Na⁺对K⁺吸收的抑制效应最大。(3) 油菜和小麦在盐碱胁迫下，耐盐碱品种植株体内的可溶性糖含量、抗氧化酶活性以及O₂^?清除能力均高于盐敏感品种，H₂O₂、O₂^?均随盐碱胁迫浓度升高而增加，但耐盐碱品种叶片增幅较小；不同的是，耐盐碱油菜品种在苗期抗盐碱生理机制中响应更快，随着生育期的推进，叶片中的可溶性糖含量以及O₂^?清除能力也会逐渐增加；而耐盐碱小麦品种叶片中的可溶性糖含量和O₂^?的清除能力均随生育期推进而显著降低。油菜主要通过“储钠”作用将Na⁺区隔化进叶柄和茎秆中，而小麦主要通过“拒钠”作用减少Na⁺的吸收，并将Na⁺更多地积累在根系中；耐盐碱能力强的品种维持钠钾离子平衡能力更强；油菜耐盐碱能力随着生育期的推进逐渐增强，而小麦的耐盐碱能力则随着生育期推进逐渐减弱。

高、低Cd积累小麦对Cd胁迫的转录组学响应差异

王青, 王伊秀, 李越男, 吕永辉, 张海波, 刘娜, 程红艳

作物学报. 2025, (5):  1230-1247.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.41072

摘要 ( 55 )   PDF (8715KB) ( 47 )  

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镉(Cd)极易被小麦吸收并对人体健康构成威胁，且小麦响应Cd胁迫的分子机制尚不清楚。探究小麦Cd积累的分子机制对于通过遗传改良培育低Cd积累小麦至关重要。本试验采用营养液培养法，利用转录组学测序技术研究不同Cd积累特性小麦(济麦22和周麦32)在0、0.05和0.10 mmol L^-1 Cd胁迫下基因调控网络变化。京都基因与基因组百科全书(KEGG)、基因本体(GO)和蛋白-蛋白相互作用网络分析(PPI)表明，Cd胁迫诱导防御相关基因表达，内质网蛋白质加工途径是0.05 mmol L^?1 Cd胁迫下济麦22最显著富集的上调途径之一，苯并噁嗪生物合成途径是0.1 mmol L^-1 Cd胁迫下周麦32富集程度较高的上调途径之一。此外，Cd胁迫下核糖体蛋白uL13家族为PPI中主要节点，这表明核糖体蛋白uL13家族在Cd胁迫下维持核糖体正常功能起重要作用。转运体TaNRAMP1、TaNRAMP2、TaNRAMP5、TaZIP6和TaABCG36在小麦Cd吸收和积累中起关键作用。Cd胁迫下WRKY、MYB、bHLH、bZIP转录因子表达量上调，有助于缓解Cd胁迫造成的损伤。加权基因共表达网络和可视化分析表明gene-LOC123168319和gene-LOC123145825可能是与Cd积累相关的潜在候选基因。本研究筛选出的差异基因和代谢通路，可利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术，对小麦进行遗传改良，降低其对Cd的吸收和积累能力，为小麦抗Cd机制深入研究及后续培育低Cd小麦品种提供参考。

基于闭合哑铃介导等温扩增可视化检测大豆花叶病毒SC15方法的建立及应用

殷丛丛, 李睿琦, 岳霈尧, 李晨, 牛景萍, 赵晋忠, 杜维俊, 岳爱琴

作物学报. 2025, (5):  1248-1260.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44113

摘要 ( 54 )   PDF (13488KB) ( 55 )  

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大豆花叶病是一种由大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus, SMV)引起的最为普遍和严重的全球性大豆病害，可导致大豆产量和种子品质大幅降低，我国大豆产区均受其影响。在我国，SMV被划分为22个株系(SC1~SC22)，其中SMV-SC15毒性最强。但是，目前尚无有效的早期诊断方法，本研究基于闭合哑铃介导等温扩增(Closed dumbbell mediated isothermal amplification, CDA)，建立了一种可视化快速检测SMV-SC15的方法，实现了对SC15的高效特异检测与鉴定。根据SMV不同株系CP基因组序列的多态性设计了CDA方法的引物对(MF/MR)，建立并优化了检测SMV-SC15的反应体系，确定了最佳反应条件：反应温度63℃、Bst DNA聚合酶用量4.8 U以及引物浓度0.6 μmol L^?1。以溴百里酚蓝(BTB)和SYBR Green Ⅰ为指示剂实现了检测结果的可视化。对比分析CDA体系和加环引物CDA体系(L-CDA)检测SMV-SC15的稳定性、特异性和灵敏度发现，L-CDA体系实时荧光扩增曲线达到阈值的时间比CDA缩短5~6 min，其最低检出浓度低至10^?4 ng μL^?1，灵敏度为CDA体系的10倍。本研究通过L-CDA体系检测了200份不同品种的田间大豆叶片样本，显色结果对应于RT-qPCR检测的Ct值约为32，其灵敏度和特异性分别为100%和96.3%。

小麦新品种西农877高产稳产的遗传特性解析

孟祥宇, 刁邓超, 刘雅睿, 李云丽, 孙玉晨, 吴玮, 赵雯, 汪妤, 吴建辉, 李春莲, 曾庆东, 韩德俊, 郑炜君

作物学报. 2025, (5):  1261-1276.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.41064

摘要 ( 95 )   PDF (893KB) ( 56 )  

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西农877是西北农林科技大学选育的小麦新品种，具有一定的广适性、高产和稳产特性。本研究旨在解析西农877的高产、适应性和综合抗性的遗传基础，为小麦新品种选育提供理论依据和方法指导。通过田间试验分析了西农877及部分黄淮麦区创下高产记录的小麦品种的灌浆特征和光合特性，利用16K SNP背景芯片与0.1K SNP功能芯片相结合的方法，深入解析西农877的遗传基础，明确关键染色体区段的遗传效应。结果表明，西农877在灌浆特征上表现优异，具有较长的灌浆时间、合理的灌浆各阶段分配和高灌浆速率；其旗叶叶绿素含量和光合能力较高，区域试验中平均千粒重48.60 g，田间试验中千粒重达到50.05 g，均呈现出高于对照品种周麦36号的趋势且稳定性好，为实现高产潜力奠定了基础；在区试多点试验中，高稳系数平均值89.15，较周麦36号显著增加。在遗传构成上，西农805a作为母本对西农877的遗传贡献率为80.23%，在3个亲本中最高。同时，西农877聚合了来自亲本的多个优异基因/QTL，包含抗条锈病位点QYrqin.nwafu-6BS、QYrsn.nwafu-1BL、QYrxn.nwafu-1BL、Yr29及Yr78，抗赤霉病位点QFhb.caas-5AL、QFhb.hbaas-5AL，抗叶锈病位点Lr13、Lr68及产量相关性状位点，粒重基因TaT6P、TaGS5-A1和籽粒大小基因QGl-4A。综上，西农877在大田生产中展现出较高的增产潜力和广适性。亲本材料对西农877的遗传贡献率存在差异，其中西农805a的遗传贡献率最大。西农877中聚合了多个重要性状相关优异基因/QTL，为黄淮麦区高产广适新品种培育提供了重要的遗传资源和理论支撑。

耕作栽培·生理生化

耕层构造后东北旱作农田土壤有机碳组分积累及其稳定性特征

邹逸淼, 于湘萍, 苗玉聪, 蔡倩, 杜桂娟, 赵凤艳, 张诗雨, 李双异, 白伟

作物学报. 2025, (5):  1277-1285.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.43043

摘要 ( 37 )   PDF (762KB) ( 12 )  

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耕层构造是影响土壤有机碳(SOC)积累和玉米生长发育的重要技术措施，研究耕层构造后SOC组分积累及其稳定性的变化，对深入解析东北春玉米区农田固碳培肥机制和建立合理耕层结构具有重要意义。本文依托始于2009年的14年田间定位试验，试验采用随机区组设计，研究了上虚下实耕层(ULDC, CK)、全虚耕层(AL)、虚实并存耕层(FLRC)和全实耕层(AC) 4个处理对SOC组分积累及其稳定性的影响。结果表明，耕层构造显著影响0~15 cm和15~35 cm土层SOC含量，其中AC在0~15 cm土层中促进了SOC积累。耕层构造改变了颗粒态有机碳(POC)和矿质结合态有机碳(MAOC)的含量及其占SOC的比例，其中AC比ULDC显著提高0~15 cm土层MAOC含量(增幅为34.2%)，但显著降低了15~35 cm土层中MAOC含量(降幅为22.2%)，而POC含量在不同土层中的变化与不同耕层构造方式有关。相关性分析表明，POC/SOC与土壤微生物量碳(MBC)呈极显著正相关(r=0.74^**)，MAOC/SOC与MBC呈显著负相关(r= ?0.69^*)，表明耕层构造影响碳组分在碳库中的分配，调控了SOC稳定性。研究结果进一步验证了合理耕层构造在调控土壤有机碳组分和提高其稳定性方面的重要作用，为土壤健康管理和耕层结构优化提供了科学依据。综上，AC能够增加土壤有机碳组分积累，增强了土壤碳库的稳定性，这在辽西旱作农田合理耕层构建中具有一定的应用价值。

不同养分管理措施对稻田和旱地油菜产量的影响及其对冻害的响应

盛倩男, 方娅婷, 赵剑, 杜思垚, 胡行珍, 余秋华, 朱俊, 任涛, 鲁剑巍

作物学报. 2025, (5):  1286-1298.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44153

摘要 ( 49 )   PDF (1056KB) ( 25 )  

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蕾薹期冻害是限制冬油菜产量提升的关键因素之一，优化养分管理措施可有效缓解油菜冻害胁迫。在2023/2024年，我国长江流域经历了2轮寒潮天气，油菜生产均受到不同程度减产。为探究不同养分管理措施对稻田油菜(水稻-油菜)和旱地油菜(玉米-油菜)生长的影响及其对冻害的响应，利用湖北省沙洋县田间长期定位试验，结合2022/2023和2023/2024年2个油菜生长季的气象因子，以稻田油菜(水稻-油菜轮作)和旱地油菜(玉米-油菜轮作) 2种油菜种植方式为主处理，不施肥(CK)、习惯施肥(CF)、优化施肥(NPK)和优化施肥+秸秆+有机肥(NPK+S+M) 4个处理作为副处理，分析油菜产量、产量构成因子和地上部生物量，并进一步得出2种轮作模式下油菜对冻害胁迫的响应差异。研究表明，2022/2023年(对照年)旱地油菜产量较稻田油菜高(CK处理除外)，而在2023/2024年(冻害年)稻田油菜产量均高于旱地油菜。在CK、CF、NPK和NPK+S+M处理，稻田油菜的冻害减产率分别为74.9%、54.6%、61.1%、68.1%，旱地油菜的冻害减产率分别为70.8%、71.7%、69.0%、71.6%。冻害对稻田和旱地油菜的单株角果数影响最大，分别平均减少28.3%和29.7%；其次是千粒重，分别平均降低16.5%和38.8%，且冻害后增加了千粒重对油菜产量的贡献度。油菜地上部生物量对不同养分管理和冻害的响应程度与产量趋势一致。进一步对油菜生长指标和气象因子进行相关性分析，得出油菜产量与受冻害时期的平均最高气温呈显著正相关，与≤0℃天数、≤–3℃天数和总降雨量呈负相关。综上，旱地油菜和稻田油菜产量对适应低温胁迫的敏感程度存在差异并受到养分管理的影响，稻田油菜的抗冻效果优于旱地油菜，油菜生长应该提供充足的养分条件，以习惯施肥处理最佳。

乙烯利-甜菜碱-水杨酸合剂对夏玉米耐热性和产量的调控效应

孟凡琦, 房孟颖, 罗艺, 卢霖, 董学瑞, 王亚菲, 郭丽娜, 闫鹏, 董志强, 张凤路

作物学报. 2025, (5):  1299-1311.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.33074

摘要 ( 43 )   PDF (1008KB) ( 28 )  

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高温热害已成为黄淮海地区夏玉米生产的重要限制性气候因子，增强玉米耐热性对保障该区域玉米稳产高产具有重要意义。为研究乙烯利-甜菜碱-水杨酸合剂(有效成分为乙烯利、甜菜碱和水杨酸，总有效成分含量42%，下文简称“EGS”)对夏玉米耐热性和产量的调控效用及其作用机制，以郑单958 (ZD958)和豫单9953 (YD9953)为试验材料，采用随机区组试验设计，设置常温(CK)、高温(HT)和高温化控(TR) 3个处理，TR在玉米6展叶期叶面均匀喷施乙烯利-甜菜碱-水杨酸合剂，CK和HT处理喷施等量清水，2021年设置V8、V12和VT共3个高温处理时期，2022年设置V9和VT共2个高温处理时期。结果表明，相比CK，HT处理对玉米株高和穗位高无显著影响，单株叶面积下降3.6%；TR处理下，玉米株高、穗位高和单株叶面积相比CK分别显著下降10.9%、11.9%和7.3%，叶片净光合速率相比CK和HT分别显著提高6.3%和16.8%。TR处理增强了2个玉米品种叶片耐热性，促进了高温胁迫下玉米干物质积累和根系发育，叶片SOD活性、POD活性、可溶性蛋白含量、花期植株干重和根系干重相比HT分别增加6.6%、17.5%、15.2%、11.0%和16.3%，2个品种ZD958和YD9953产量相比CK无显著差异，相比HT分别显著增加14.8%和14.2%。相关性分析和回归分析结果表明，产量与植株干重和根系干重密切相关。综上所述，叶面喷施乙烯利-甜菜碱-水杨酸合剂增强了高温胁迫下冠层干物质生产能力并促进了根系发育、进而缓解了高温对玉米产量的影响，可作为黄淮海夏玉米区抗热增产的重要栽培措施。

补灌对黄土高原半湿润区冬小麦产量和水分利用效率的影响

王东, 王森, 尚丽, 冯浩伟, 张永巧, 崔佳鸣, 李爽, 章佳聪

作物学报. 2025, (5):  1312-1325.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.41056

摘要 ( 44 )   PDF (1109KB) ( 51 )  

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为明确黄土高原半湿润区冬小麦单产提升和水分高效利用的补灌方案，在2021—2023年冬小麦生长季，选取杨陵、乾县、合阳3个代表性试验点，分别设置全生育期不灌水(W0)、越冬期补灌(W1)、拔节期补灌(W2)、越冬期+拔节期补灌(W3)、拔节期+完花期补灌(W4) 5个补灌处理，每次补灌均以0~20 cm土层土壤相对含水量达100%为目标，探索不同时期和不同次数补灌对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明，该区域冬小麦生长季的降水量年际间变化较大，但其生长季的总耗水量年际间相对稳定，其对土壤水的消耗在稳定生长季耗水中发挥重要作用。播种期土壤底墒的高低在一定程度上影响补灌对冬小麦产量和水分利用效率调控的效果。冬小麦生长季高产高效的供水进程以播种至越冬、拔节、完花和成熟期的主要供水量分别为336.3、393.8、440.7、519.1 mm为宜。各试验点补灌处理的耗水构成均以土壤水和降水为主，灌溉水占总耗水量的比例不足20%。拔节期补灌处理在3个试验点对冬小麦的增产作用受环境因子的影响较小，两年度均在杨陵和乾县获得了高产(9888.5~10697.0 kg hm^-2和9015.4~9756.9 kg hm^-2)和高水分利用效率(21.2~23.9 kg hm^-2 mm^-1和20.9~21.1 kg hm^-2 mm^-1)。在年降水量为465.3 mm、冬小麦生长季降水量为114.8~194.7 mm的合阳试验点则以拔节期+完花期补灌处理最优。综上所述，在黄土高原年降水量465.3~635.1 mm的地区，冬小麦生长季补灌拔节水具有普遍适用性，部分地区仅此一水即可获得高产和高水分利用效率；在年降水量(465.3 mm)和冬小麦生长季降水量(114.8~194.7 mm)均较少的地区，于拔节期补灌一水的基础上再于完花期补灌一水可获得高产和高水分利用效率。

基于高光谱遥感的油菜叶片氮磷养分含量诊断

王清华, 朱格格, 方雯, 刘诗诗, 鲁剑巍

作物学报. 2025, (5):  1326-1337.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44157

摘要 ( 53 )   PDF (4973KB) ( 46 )  

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利用高光谱遥感技术准确、无损地诊断油菜氮磷养分亏缺，能够为精准施肥提供依据。本研究以多点、多年田间试验测定的越冬期冬油菜叶片氮含量(leaf nitrogen concentration，LNC)、叶片磷含量(leaf phosphorus concentration，LPC)、产量和冠层反射光谱为基础，利用竞争性自适应重加权平均算法、无信息变量消除法、连续投影算法筛选对LNC、LPC敏感的特征波段，基于筛选的波段利用偏最小二乘回归构建基于原初光谱和一阶微分光谱的LNC、LPC估测模型。根据养分含量估测结果结合研究区的氮营养指数(nitrogen nutrition index, NNI)和磷营养指数(phosphorous nutrition index, PNI)进行油菜养分亏缺诊断。结果表明，筛选出的油菜越冬期LNC、LPC特征波段主要集中在400~460 nm、650~730 nm、1140~1210 nm、2240~2370 nm和650~730 nm、2100~2310 nm。基于一阶微分光谱和无信息变量消除法的模型其估测精度要优于其他模型，在测试集上该模型也能准确估测油菜LNC (R²=0.773，RMSE=0.528%)和LPC (R²=0.785，RMSE=0.09%)。同时，本研究利用田间试验产量数据确定了油菜越冬期NNI和PNI的阈值，分别为1.2和0.75。基于高光谱遥感估测的LNC和LPC，进一步计算NNI和PNC，能够对油菜越冬期的养分亏缺进行诊断，为油菜生产可持续发展提供新的技术。

安徽省不同生理小种稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性研究

沈文杰, 陈晴晴, 胡逸群, 张爱芳, 张曼玉

作物学报. 2025, (5):  1338-1346.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42048

摘要 ( 41 )   PDF (576KB) ( 37 )  

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为探究安徽省不同生理小种的稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性差异，本研究于2021—2022年在安徽省17个地区采集分离173株稻瘟病菌，利用中国7个鉴别寄主对这173株稻瘟病菌进行生理小种鉴定，采用菌丝生长速率法测定稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性及该药与其他药剂的交互抗性。试验结果表明：供试稻瘟病菌菌株可划分为ZA、ZB、ZC、ZG和ZH共5个种群，其中优势种群为ZB种群，优势生理小种为ZB13。供试菌株抑制中浓度EC₅₀值范围为1.68~28.83 μg mL^?1，本研究将5.54 μg mL^?1定为安徽省稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性基线，划分出敏感菌株102株，低抗菌株70株，中抗菌株1株。在凤台县、宣州区等地鉴定到的ZB13、ZB15、ZB16等优势生理小种抗性水平明显低于南陵县、石台县等地，说明安徽省稻瘟病菌对稻瘟灵敏感性差异主要与地区有关，与生理小种无明显相关性。供试菌株对稻瘟灵的敏感性与对吡唑醚菌酯、咪鲜胺的敏感性之间没有显著相关性。在合理轮换使用不同杀菌剂的前提下，稻瘟灵仍然可以作为安徽省防治稻瘟病的主要杀菌剂。

水稻幼穗分化期至抽穗期高温对籽粒形态和充实的影响及其与粒重的关系

王梦宁, 谢可冉, 高逖, 王飞, 任孝俭, 熊栋梁, 黄见良, 彭少兵, 崔克辉

作物学报. 2025, (5):  1347-1362.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42046

摘要 ( 65 )   PDF (4341KB) ( 33 )  

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以热敏感型品种两优培九(LYPJ)和晶两优华占(JLYHZ)、耐热型品种汕优63 (SY63)为材料，在盆栽条件下设置幼穗分化期至抽穗期常温和高温两种温度处理，探究幼穗分化期至抽穗期高温对穗分化期颖花和籽粒大小、灌浆期籽粒充实的影响及其与粒重的关系及内在机制。与常温处理相比，幼穗分化期至抽穗期高温导致LYPJ和JLYHZ的千粒重、每穗颖花数、结实率和产量显著降低，但对SY63无显著影响。幼穗分化期至抽穗期高温显著降低LYPJ和JLYHZ颖花和籽粒大小(长度、宽度和厚度)，SY63的降幅低于热敏感品种。高温导致LYPJ颖花OsLOGL2基因表达降低、JLYHZ颖花OsCKX5基因表达增加，并显著降低两品种颖花活性细胞分裂素含量。高温对2个热敏感品种成熟期地上部干物质积累无显著影响，显著降低收获指数，降低抽穗期至成熟期单粒增重和平均灌浆速率，对SY63则无显著影响。高温显著降低了LYPJ和JLYHZ籽粒灌浆相关基因(OsFLO2、OsFLO4和OsGIF2)表达和籽粒酸性/中性转化酶、蔗糖合成酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶以及LYPJ籽粒淀粉分支酶活性，对SY63无显著影响。本研究表明幼穗分化期至抽穗期高温降低了收获指数，降低了颖花内源活性细胞分裂素含量从而降低颖花和籽粒大小，也抑制了籽粒灌浆相关基因表达和相关酶活性；因此，高温导致粒重和产量下降可能是由于同化物向籽粒分配减少和库活性受到抑制，表现出高温处理的后续效应。

无人化旱直播水稻产量形成特征及其能量与经济效益研究

翁文安, 邢志鹏, 胡群, 魏海燕, 廖萍, 朱海滨, 瞿济伟, 李秀丽, 刘桂云, 高辉, 张洪程

作物学报. 2025, (5):  1363-1377.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42043

摘要 ( 39 )   PDF (10334KB) ( 41 )  

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本研究旨在探讨无人化旱直播(unmanned dry direct-seeding, UDS)水稻的丰产形成规律，分析稳产栽培的关键技术，为无人化旱直播技术的规模化推广提供理论依据和技术支持。于2021—2023年，以南粳5718为材料，以无人化毯苗机插(unmanned carpet seedling machine transplanting, UMT)为对照，在江苏省稻麦两熟制代表性地区大丰和泗洪开展了大面积丰产栽培试验，系统研究了无人化旱直播水稻的生育期特征、分蘖特性、光合物质生产和产量形成规律，分析其能量投入及经济效益。结果表明，不同生态区无人化旱直播水稻的全生育期较对照缩短12~19 d，全生育期有效积温减少226.1~329.3℃。与对照相比，无人化旱直播通过提高主茎成穗比例，利用主茎的生长优势可以提高水稻拔节期和抽穗期的叶面积指数，从而提高播种到拔节阶段的群体生长率和群体净同化率以及拔节至抽穗阶段的群体光合势。然而，较低的成穗率和群体颖花量以及干物质积累量的减少是导致减产的重要因素，无人化旱直播水稻的产量平均降低了5.4%~5.9%。从能量投入和经济效益来看，无人化旱直播水稻种植环节的机械化集成度较高，耕播环节的机械能量投入减少43.8%，能源投入减少27.8%，总体能量投入减少了5.8%，水稻生产成本降低了11.8%，经济效益增加了3.4%。综上，在生产上应当进一步优化无人化旱直播栽培质量，在充分发挥主茎生长优势下，重点调控优势蘖位分蘖的发生及最终成穗以满足无人化旱直播水稻壮主茎、攻足穗的生产目标。同时应当以合理增加生育中期的生长量为重点，促进生育后期干物质的积累，提高穗部生物量，在大群体库容的前提下获得充足的籽粒灌浆物质，以实现无人化旱直播水稻进一步增产。

化肥配施有机物料对玉米田土壤细菌和真菌群落结构的影响

蒋雨洲, 王甲, 张宏媛, 冯文豪, 王鹏, 李玉义

作物学报. 2025, (5):  1378-1388.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.43036

摘要 ( 86 )   PDF (1991KB) ( 51 )  

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针对农田忽略有机物料投入，影响土壤微生物群落结构、降低土壤速效养分和玉米产量低等问题，探究施用化肥配施有机物料对农田土壤微生物群落、土壤化学性质和玉米产量的影响，揭示不同有机物料投入农田对土壤细菌和真菌群落结构的变化、多样性和群落物种组成上差异性的特征，进一步分析土壤微生物群落与土壤化学性质间的关系，为科学施肥、维护土壤微生物生态系统和农业可持续发展等方面提供依据。基于连续2年的田间试验，研究了仅施用化肥(chemical fertilizer, CF)、化肥+秸秆腐熟物(chemical fertilizer + straw rot, CF+SR)、化肥+黄腐酸(chemical fertilizer + fulvic acid, CF+FA)和化肥+鸡粪(chemical fertilizer + chicken manure, CF+CM)处理对玉米根际土壤细菌和真菌群落丰度的影响。化肥配施有机物料有利于提高玉米产量和土壤速效养分含量。玉米田投入有机物料能够影响土壤微生物(细菌和真菌) α多样性，与施用化肥对照处理相比，化肥+秸秆腐熟物处理细菌shannon指数、ACE指数和chao1指数，分别提高了2.42%、23.24%和23.19%；而真菌α多样性与之相反，呈降低趋势。细菌目分类水平的Vicinamibacterales和Sphingomonadales相对丰度高，分别是酸杆菌门和变形菌门，而真菌目分类水平的Sordariales相对丰度高，属于子囊菌门。相关性分析表明，土壤微生物多样性与土壤养分含量密切相关。综上所述，化肥配施有机物料有利于调节玉米田土壤微生物群落特征，增强农业生态系统的功能和可持续性，尤其是化肥配施秸秆腐熟物效果最佳。

研究简报

耦合多源无人机遥感数据和机器学习方法的玉米SPAD估测

周科, 陈鹏飞

作物学报. 2025, (5):  1389-1399.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.43050

摘要 ( 64 )   PDF (12774KB) ( 61 )  

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为实现玉米精准施肥管理，准确识别其叶绿素含量具有重要意义。叶片叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development, SPAD)值是叶绿素含量的重要指示参数，已有研究多采用单一数据源，结合单一机器学习方法来对其反演。为提高SPAD反演精度，本研究探讨耦合多源无人机遥感影像与多种机器学习方法来开展SPAD值反演的可行性，并将其与已有方法进行比较。基于不同有机肥、无机肥、秸秆还田以及种植密度处理的玉米田间试验，获取玉米四叶期和九叶期的无人机多光谱影像和RGB (Red-Green-Blue)影像，并同步测量了叶片SPAD数据。基于多尺度分析的方法，将RGB影像与多光谱影像进行融合，生成既具有高空间分辨率又具有多光谱的融合影像。此外，基于集成学习思想，选择BP-人工神经网络法(Back Propagation-Artificial Neural Network，BP-ANN)、支持向量机法(Support vector machine，SVM)、广义加性模型法(Generalized additive model，GAM)、随机森林法(Random Forest, RF)等不同类型机器学习模型，构建集成学习模型(Ensemble Learning Method，ELM)。基于以上数据源和模型，设计不同数据源和不同机器学习模型的耦合情景。将数据集分为建模数据集和验证数据集，基于建模数据集构建每种情景下的SPAD反演模型，然后基于验证数据集进行模型验证，对比分析确定最优SPAD反演模型与数据源。相对于单源数据，多源数据通过融合多光谱影像的光谱信息和RGB影像的纹理信息，提高了SPAD反演的精度。此外，相对于单一机器学习方法，基于集成学习思想耦合多种机器学习方法可以提高SPAD的反演精度。在所有情景中，基于ELM方法和融合影像的SPAD模型精度最高，其建模R_cal²为0.83、RMSE_cal为1.93，验证R_val²为0.80、RMSE_val为2.07；其他情景下，各模型的建模R_cal²在0.64~0.88之间，RMSE_cal在1.63~2.84之间；验证R_val²在0.60~0.78之间，RMSE_val在2.18~3.01之间。本研究证明了在反演玉米SPAD时，最优策略是使用多源数据和集成学习模型，为进一步的精准氮肥管理提供了技术支撑。

花生开花时间的全基因组关联分析及候选基因筛选

李文佳, 廖泳俊, 黄璐, 鲁清, 李少雄, 陈小平, 金晶炜, 王润风

作物学报. 2025, (5):  1400-1408.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44145

摘要 ( 65 )   PDF (4713KB) ( 70 )  

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开花时间是评价花生早熟品种的重要指标之一，对产量亦有重要影响。挖掘花生开花时间相关遗传位点并筛选候选基因，对于花生早熟育种至关重要。本文以390份花生栽培种自然群体为材料，统计了在5种环境下的开花时间。表型统计结果显示，5种环境下，花生开花时间的变异系数介于3.21%~8.54%之间，存在较丰富的表型变异。花生的开花时间基本呈现正态分布，且受环境影响较大。通过全基因组关联分析，共得到259个与开花时间显著关联的SNP位点，其中有29个位点在2个以上环境中重复出现，分别位于A01、A02、A03、A04、A05、A07、A10、B01、B02、B03、B04、B06、B07、B09染色体上，可解释3.47%~8.58%的表型变异。在29个重复出现位点上下游100 kb的置信区间寻找候选基因，共发现159个有功能注释的基因。在重复检测的位点的候选区间中预测到7个与花生开花时间相关的候选基因，分别编码R2R3-MYB转录因子、叶绿素a-b结合蛋白、bHLH转录因子、WRKY转录因子、FAR1转录因子。研究结果可为解析花生开花调控遗传机制及花生早熟育种奠定基础。

马铃薯块茎蒸制和烘焙后嗅味品质分析

徐杰, 夏露露, 唐振三, 李文丽, 赵甜甜, 程李香, 张峰

作物学报. 2025, (5):  1409-1420.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44139

摘要 ( 38 )   PDF (1558KB) ( 28 )  

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马铃薯块茎加工后嗅味品质是衡量加工产品品质的重要指标，分析块茎加工后嗅味品质不仅能够完善马铃薯块茎风味评价体系，还为选育优异风味品种提供一定依据。本研究以20个马铃薯品种(系)块茎为试验材料，110℃蒸制和250℃烘焙加工后，采用顶空固相微萃取法结合气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)对熟化块茎产生的挥发性风味物质进行鉴定，分析挥发性风味成分之间的相关性。结合嗅味品质感官评价对挥发性风味物质进行相对气味活度值(ROAV)分析、偏最小二乘判别(PLS-DA)分析和主成分(PCA)分析。110℃蒸制后，20份供试材料的挥发性风味物质中醛类含量最高，醛类与吡嗪类呈显著正相关；酯类与烃类呈显著负相关。250℃烘焙后，20份供试材料的挥发性风味物质中酯类含量最高，醛类与呋喃类呈显著正相关；酮类与烃类呈显著正相关；酸类与其他杂环类呈显著正相关；酮类与呋喃类呈显著负相关；醛类与酯类、酮类呈显著负相关。蒸制加工后块茎共有39种ROAV＞1的关键风味物质，PLS-DA分析VIP＞1的有月桂醛、正十四烷、棕榈酸、苯乙醛、正十六烷、2-氨基-5-甲基苯甲酸、正壬醛、癸醛、正十二烷、正辛醛和对二甲苯，PCA分析提取到5个主成分，累计贡献率达到86.248%；烘焙加工后块茎共有45种ROAV＞1的关键风味物质，PLS-DA分析VIP＞1的有正十六烷、正壬醛、癸醛、正十四烷、棕榈酸、正十二烷、月桂醛、苯甲醛和香叶基丙酮，PCA分析提取到4个主成分，累计贡献率达到78.102%。月桂醛、苯乙醛、正壬醛、癸醛、正十四烷、正十六烷和棕榈酸是蒸制加工后马铃薯优质嗅味品质的标志物。苯甲醛、正壬醛、癸醛、月桂醛、正十四烷、正十六烷、棕榈酸和香叶基丙酮是烘焙加工后马铃薯优质嗅味品质的标志物。蒸制加工和烘焙加工后嗅味品质优异的马铃薯品种均是sante Malta、H0916、H0933、H0951和甘农奶香薯。