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    2026年 第52卷 第5期 刊出日期:2026-05-12
    上一期   
    • 综述
      基于产量差的作物大面积单产提升策略与展望
      王宇诚, 张露, 刘阿康, 黄见良, 彭少兵, 袁珅
      作物学报. 2026, (5):  1279-1290.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53079
      摘要 ( 330 )   HTML ( 10 )   PDF (7081KB) ( 253 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      在“新一轮千亿斤粮食产能提升行动”背景下, 大面积单产提升被确立为保障国家粮食安全的核心战略路径。近年来, 尽管我国粮食总产量持续稳定增长, 但在水土资源紧张和生态环境压力不断加剧的条件下, 依赖扩大耕地面积实现增产的空间已十分有限。围绕“主要粮食作物是否仍具备增产潜力、增产空间有多大以及如何实现”等关键科学问题, 产量潜力与产量差研究为定量评估增产空间、识别限制因素及设计增产技术路径提供了重要理论与方法支撑。本文系统梳理了产量潜力评估和产量差解析的研究进展, 揭示了不同作物和区域的潜在增产空间及关键制约环节, 并据此提出了面向大面积单产提升的差异化技术路径: 对于产量差较大的地区, 应以优化栽培管理和资源配置为重点, 加快缩小可利用产量差; 对于产量差较小的地区, 则需通过育种创新、关键技术突破与种植制度优化, 推动产量潜力上限提升。与此同时, 分析了当前增产技术推广应用中面临的主要瓶颈, 指出科研成果与农户实际生产之间衔接不足, 导致技术大面积落地转化困难。未来, 有必要在产量潜力评估、产量差诊断、技术集成与推广机制等环节形成协同闭环, 通过技术创新与政策和制度支持的协同推进, 在有限耕地和资源环境约束条件下实现粮食生产能力的持续提升, 为国家粮食安全和农业可持续发展提供科学支撑。

      作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
      玉米MAPK家族全基因组鉴定及其对拟轮枝镰孢菌感染的响应
      孙淑凤, 许振南, 黄嘉鑫, 翁建峰, 李新海
      作物学报. 2026, (5):  1291-1308.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53078
      摘要 ( 176 )   HTML ( 3 )   PDF (8263KB) ( 68 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      拟轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)引起的穗腐病(Fusarium ear rot, FER)是在生产中影响玉米(Zea mays L.)最严重的真菌病害之一。丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联通路在植物生长、发育及胁迫响应中具有关键调控作用。研究表明, ZmMAPK通过增强防御相关基因的表达及关键酶的活性, 调控对真菌病原体的抗性。尽管MAPK家族在玉米及其他植物中的功能已有较多研究, 但其成员是否参与调控玉米穗腐病相关通路尚不明确。本研究对玉米ZmMAPK基因家族进行了系统分析, 包括全基因组鉴定与特征分析、染色体定位、系统发育重建、共线性分析、启动子顺式作用元件预测、组织特异性表达及响应拟轮枝镰孢菌侵染表达。基于B73参考基因组(V5)共鉴定到24个MAPK基因。系统发育分析表明, MAPK分为4个亚族, 同一亚族内的基因在外显子-内含子结构上高度保守。A、B和C组的MAPK蛋白均含有典型的Thr-Glu-Tyr (TEY)激活环, D组则具有Thr-Asp-Tyr (TDY)基序。MAPK家族成员的组织表达存在显著差异, 暗示其功能多样化。RT-qPCR结果发现, 在接种拟轮枝镰孢菌后, ZmMAPK12ZmMAPK22ZmMAPK23ZmMAPK24等基因在玉米抗病自交系齐319和感病自交系B73中呈现差异表达, 序列分析进一步揭示, 这些基因的启动子及编码区不仅存在SNP变异, 同时含有转座子等结构变异, 暗示它们可能参与玉米拟轮枝镰孢菌的调控通路。本研究为解析MAPK级联信号通路调控玉米穗腐病的分子机制提供了理论依据, 并为玉米抗病品种的遗传改良提供了基因资源。

      201份玉米自交系抗旱表型评价及可塑性分析
      张宁宁, 滕雨菲, 任娜娜, 魏兴卓, 闫书豪, 樊可心, 王永宏, 陈文康, 张兴华, 朱万超, 徐淑兔, 薛吉全
      作物学报. 2026, (5):  1309-1325.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53083
      摘要 ( 196 )   HTML ( 5 )   PDF (3977KB) ( 110 )  
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      干旱是限制玉米产量提升的关键因素之一。表型可塑性指特定基因型对环境变化的响应模式。因此, 有必要评估玉米自交系的抗旱可塑性。本研究以2019—2020年在5个环境、2种水分处理下201份玉米材料抗旱性相关数据为基础, 基于因子分析等3种方法进行抗旱性鉴定, 将材料划分为强抗(HR)、抗(R)、中抗(MR)和弱抗(WR) 4个抗旱等级, 其中, KA105、KB020、综31等材料抗旱性较强。同时, 基于FW (Finlay-Wilkinson)回归方法对抗旱可塑性进行量化, 提出了2种玉米抗旱可塑性模式, 即有G×E正向可塑性(基因型在特定环境中具有显著优于其平均表现的正向响应)和无G×E正向可塑性(基因型在不同环境中表现相对稳定, 且未在特定环境中表现出显著优于其平均水平的正向响应)。其中, KA105、M1801等属于有G×E正向可塑性, 09B-6-2等属于无G×E正向可塑性。综合评价得出, KA105抗旱性强且具有G×E正向可塑性, 可作为适应未来抗旱育种的优异种源, 应用前景十分广阔。

      花生WOX基因家族的全基因组分析及不定芽再生候选基因的鉴定
      谷春苗, 王润风, 黄璐, 刘浩, 鲁清, 李海芬, 李少雄, 何双呈, 洪彦彬, 陈小平, 谭斌, 余倩霞
      作物学报. 2026, (5):  1326-1340.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55065
      摘要 ( 155 )   HTML ( 7 )   PDF (15116KB) ( 43 )  
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      WOX转录因子家族在植物干细胞稳态维持和器官发生过程中发挥关键调控作用。花生(Arachis hypogaea L.)作为重要的油料作物, 其遗传转化受到植株再生能力的严重制约。本研究在“伏花生”全基因组中鉴定到20个WOX基因, 对其进行系统进化、蛋白结构、共线性和顺式作用元件分析, 并利用转录组数据解析其在不同组织及不定芽再生过程中的表达模式。系统进化分析将花生WOX基因分为远古支、中间支和WUS支。所有成员均含有典型的同源结构域(homeodomain, HD), 其中, WUS支部分成员还具有WUS-box和EAR基序。共线性分析表明, AhWOX7AhWOX12AhWOX14分别与拟南芥WUSWOX5以及大豆再生相关基因GmWOX18为直系同源关系。表达谱分析显示, 这些直系同源基因的表达水平较低, 而远古支成员AhWOX13AhWOX20在不定芽再生各阶段中均呈现持续高表达模式。进一步的启动子分析发现, AhWOX13AhWOX20启动子区富含分生组织发育相关的顺式作用元件, 且其与拟南芥芽再生正调控因子WOX14为直系同源。综上所述, 本研究通过全基因组分析系统鉴定了花生WOX基因家族, 并综合多项分析筛选出AhWOX13AhWOX20作为调控花生器官再生的重要候选基因。该发现为通过基因工程手段提高花生遗传转化效率奠定了理论基础。

      基于RNA-Seq和BSA-Seq联合分析挖掘玉米侧根密度基因资源
      韩亚鑫, 何冠华, 张小琼, 张登峰, 李永祥, 刘旭洋, 王天宇, 黎裕, 邹华文, 李春辉
      作物学报. 2026, (5):  1341-1352.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53070
      摘要 ( 157 )   HTML ( 5 )   PDF (8818KB) ( 66 )  
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      根系作为玉米植株吸收水分和营养成分的重要器官, 对玉米生长发育及产量形成至关重要。因此研究玉米根系结构的遗传机制对玉米高产育种实践具有重要意义。本研究利用玉米自交系丹黄02 (侧根密度高)和HRB16041 (侧根密度低)构建了一个F2群体, 利用极端性状混池测序法(BSA-seq)获得控制侧根密度(LRD)的显著关联位点, 结合8个玉米自交系侧根组织的转录组测序, 挖掘控制玉米苗期侧根密度的候选基因。基于侧根密度的BSA-seq分析, 研究共检测到240个显著关联的SNP和2420个显著关联的InDel位点, 其中, 位于基因上下游区域或影响可变剪接位点和基因编码蛋白的变异位点共涉及235个候选基因。通过侧根组织RNA-seq分析, 共鉴定出与侧根密度相关的差异表达基因1979个, 其中, 954个基因上调表达, 1025个基因下调表达。BSA-seq和RNA-seq分析共同鉴定到了12个基因, 这些基因被确定为控制侧根密度的候选基因。通过对这12个候选基因进行qRT-PCR验证, 确定Zm00001d033708Zm00001d045720等候选基因的基因表达和玉米侧根密度呈正相关, 而Zm00001d040375基因表达与玉米侧根密度呈负相关。本研究为玉米侧根密度研究提供了候选基因资源。

      不同生态区国审玉米品种的遗传多样性分析
      杨扬, 常诗惠, 田红丽, 易红梅, 王璐, 任洁, 范亚明, 刘亚维, 王凤格, 赵久然
      作物学报. 2026, (5):  1352-1364.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53086
      摘要 ( 163 )   HTML ( 3 )   PDF (4831KB) ( 96 )  
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      分析不同生态区国家审定玉米品种的遗传多样性, 能够揭示区域间种质的遗传分化规律, 为优异种质筛选与品种区域化育种提供理论依据。本研究以273个国审普通玉米品种为材料, 分别对16个田间表型的特征分布和40个SSR标记的遗传变异参数进行统计分析, 并对表型数据与基因型数据分别进行聚类分析及关联分析, 探究普通玉米的表型、基因型及环境因素间的联系。结果表明: 不同生态区国审玉米品种的生育期、区试产量的组间差异显著且组内分布集中, 其F值分别为2484.95、472.83; 西南春播区品种基因多样性最高, 为0.72。表型聚类将325个品次信息划分为4组, 其中, X1组以东华北春播区与西北春播区审定品种为主, X2组以北方早熟春播区为主, X3组以西南春播区为主, X4组以黄淮海夏播区与东南春播区为主。不同生态区表型分化规律表现为: 东华北春播区与西北区春播区以中晚熟、高秆类型为主, 北方早熟春播区主要为早熟、中矮秆类型, 西南区多为中熟、中高秆类型, 黄淮海与东南区则以早熟、中秆类型为主, 其中, 西南春播区、黄淮海夏播区与东南春播区的病害压力较大。表型主成分分析结果表明, 前两个主成分累计贡献率达69.0%, 且组间界限明显, 验证了基于表型分组的合理性。基因型聚类将273个品种划分为4组, 其中, Y1组的杂种优势模式以瑞德群×X群、改良瑞德群×X群为主, Y2组以X群×塘四平头群(黄改群)为主, Y4组主要为改良瑞德群×塘四平头群; 基因型主成分分析结果显示, 前两个主成分累计贡献率达57.9%, 组内聚集且组间差异显著, 佐证了基于基因型分组的可靠性。基因型与表型关联分析结果表明, 二者的对应关系较弱, 这与分子标记筛选设计目标密不可分。我国不同生态区的玉米品种在表型与亲本杂种优势类群上呈现一定程度区域性分化, 形成了生态区、田间表现与亲本杂种优势类群互相匹配的格局, 这与以稳产性与资源高效利用为核心的区域化育种目标密切相关。

      水稻剑叶小维管束数基因SVN7的鉴定与克隆
      闫安, 蒋昆炜, 王蓉圆, 田林, 张璐, 王韵, 徐建龙
      作物学报. 2026, (5):  1364-1372.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.52045
      摘要 ( 131 )   HTML ( 6 )   PDF (6502KB) ( 46 )  
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      叶片维管束在光合产物的运输过程中起着重要作用, 维管束的数量、大小直接影响着叶片光合产物的运输效率。本研究通过对307份水稻品种的剑叶小维管束数性状进行全基因组关联分析(GWAS), 鉴定到一个控制剑叶小维管束数的基因SVN7, 该基因与油菜素内酯信号传导的下游信号分子基因OsBZR1等位。利用CRISPR/Cas9敲除技术获得了SVN7基因的突变体。与野生型中花11相比, 突变体的剑叶小维管束数显著增加, 表明SVN7基因负调控剑叶小维管束数。除此以外, snv7突变体的穗颈大、小维管束数、剑叶宽度和穗粒数均显著增加, 而株高和粒重显著降低, 说明SVN7基因具有一因多效性, 同时调控源、库、流相关性状。挖掘到了SVN7基因的优异单倍型Hap1, 该单倍型具有较多的剑叶小维管束数、较宽的剑叶、较多的穗粒数和较高的单株产量, 可用于分子设计育种培育高产的水稻新品种。

      大豆苗期耐低铁综合评价及优异种质筛选
      姚术, 郭凯悦, 翟慧慧, 姚佳慧, 邓文琪, 闫玲, 黄驰, 高阳, 俞嫣然, 赵振邦, 李英慧, 王晓波, 李佳佳
      作物学报. 2026, (5):  1373-1387.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55066
      摘要 ( 190 )   HTML ( 6 )   PDF (2798KB) ( 56 )  
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      铁是植物生长必需的微量元素, 土壤有效铁不足会直接引发植物缺铁症的发生。大豆苗期对缺铁较为敏感, 缺铁显著影响其生长发育。本研究以130份大豆种质资源为试验材料, 设置低铁(1 μmol L-1, LFe)和正常铁(25 μmol L-1, CK) 2种处理, 通过水培法培养大豆幼苗, 待处理至第2片三出复叶完全展开期, 收集处理组(LFe)与对照组(CK)大豆植株的相对叶绿素含量、株高、叶面积、主根长、茎叶鲜重和根平均直径等13个性状表征值。结果显示, 相较于对照组, 低铁胁迫处理后的大豆植株叶片相对叶绿素含量、叶面积和茎叶鲜重3个指标均显著降低20%以上, 株高、主根长等9个指标均显著降低10%以上。表明相较于正常铁浓度, 低铁胁迫处理显著抑制了大豆地上部和地下部生长发育。对获得的各性状耐低铁系数进行主成分分析, 将13个指标转换成4个主成分, 进一步通过隶属函数标准化分析, 计算获得大豆耐低铁性综合评价D值, 并基于D值对参试品种进行聚类分析, 最终将参试大豆苗期耐低铁特性划分为5个等级, 即: I级耐低铁型(12份)、II级较耐低铁型(48份)、III级中间型(47份)、IV级低铁较敏感型(16份)和V级低铁敏感型(7份)。对各项指标逐步回归分析后, 建立大豆苗期耐低铁综合评价预测模型: D = -0.486+0.178X1+0.262X2+0.072X3+0.189X4+0.124X5+0.091X6+0.065X7+0.064X8+0.118X9, 筛选出相对叶绿素含量、株高和叶面积等9个指标作为大豆苗期耐低铁评价的核心指标。研究结果为挖掘大豆耐低铁功能基因和铁营养高效利用等提供了理论依据和材料基础。

      EMS诱导糜子优异性状突变体的筛选及表型分析
      张颖星, 宋裕祯, 王跃, 曹越, 曹晓宁, 王瑞云
      作物学报. 2026, (5):  1388-1400.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54134
      摘要 ( 149 )   HTML ( 3 )   PDF (6199KB) ( 56 )  
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      EMS诱变是创制糜子优良突变体的有效方法。本研究以农家品种黑黍子为试验材料, 采用双因素完全交叉试验设计, 比较不同EMS浓度梯度(0、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%)与浸种时间(6、8、10、12和14 h)共30个处理组合对种子发芽率及突变效应的影响。结果表明, EMS显著抑制种子萌发, 随EMS浓度升高和诱变时间延长, 种子发芽率逐渐下降; 根据表型变异共鉴定出矮秆、密穗、叶色、早熟和单分蘖等18种突变类型。M2群体中获得297株突变体, 突变率为28.89%, 其中矮秆类型最多(35株), 单分蘖类型最少(5株); M3群体中鉴定出215株突变体, 突变率为20.91%, 早熟型数量最多(35株), 单分蘖型较少(6株)。利用85个糜子特异性SSR检测215份M3材料, 筛选出12个条带清晰、多态性高的标记, 共鉴定出44株突变体, 遗传变异率为4.3%。电泳条带结果显示, 32株出现条带增加, 6株存在条带缺失, 6株存在位点差异。根据农艺性状差异, 鉴定到密穗型1株、矮秆型(株高60~70 cm) 21株、早熟型(生育期55~60 d) 11株及单分蘖型2株。

      基于深度学习的小麦重要病害图像识别系统的研究
      何万龙, 耿洪伟, 张飞飞, 米克热阿依·阿巴白克热, 罗紫洋, 李鹏程, 周钊宇, 程宇坤
      作物学报. 2026, (5):  1401-1417.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51089
      摘要 ( 275 )   HTML ( 3 )   PDF (19381KB) ( 79 )  
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      传统的小麦病害识别严重依赖于耗时费力的人工调查。本研究提出一种基于改进MobileNet-V2的轻量化小麦病害识别模型CBAM-MobileNet-V2, 并将其移植到Android端部署, 为从事农业的科技工作者创造一个方便、快捷、准确的小麦病害识别软件。此模型具有以下特点: 首先, 在学习方式上选择迁移学习模式; 其次, 在基本特征提取模块中引入残差连接, 然后, 在倒挂残差模块中使用平均池化层完成下采样; 同时, 引入CBAM注意力机制模块, 以增强特征提取和模型利用能力, 且采取正则项系数为0.005、学习率为0.010时, 模型的准确率最高的设置; 最后, 采用AdamW作为优化器。结果表明, 小麦病害识别模型CBAM-MobileNet-V2的模型大小为9.69 Mb, 准确率达97.95%, 较MobileNet-V2模型提高12.59%。与EfficientNet-B0、MNASNet、MobileNet-V2、ResNet-18、ShuffleNet-V2和SqueezeNet等轻量化的神经网络模型对比, CBAM-MobileNet-V2模型达到了较高的识别准确率并具有使用模型参数少的优点。基于深度学习的小麦病害图像识别系统模型实现了对小麦7种病害的准确识别, 且模型可以进行离线检测, 摆脱了对云端部署的依赖, 降低了推广成本, 为小麦病害智能诊断提供了参考。

      外源槲皮素增强茶树抗寒性的分子机制
      徐苗苗, 邸太妹, 王洁, 吴叶蝶, 刘恩贝, 王玉春, 王新超, 王璐
      作物学报. 2026, (5):  1418-1429.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54137
      摘要 ( 124 )   HTML ( 5 )   PDF (13164KB) ( 42 )  
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      “倒春寒”等极端天气对早春茶生产构成严重威胁, 导致茶叶产量下降和品质降低。槲皮素是一种广泛存在于植物中的黄酮类化合物, 其在非生物胁迫响应中发挥着重要的抗氧化和信号调控作用。为探究槲皮素对茶树新梢抗寒性的影响及其作用机制, 本研究以‘龙井43’为材料, 通过外源喷施不同浓度(0.1 μg mL-1、0.5 μg mL-1)的槲皮素, 分析其在低温胁迫下对茶树新梢的生理表型和基因表达的影响。结果表明, 低温胁迫显著诱导茶树新梢的槲皮素积累, 外源槲皮素处理显著提高茶树新梢的抗寒性。与对照组相比, 喷施不同浓度槲皮素后, 茶树新梢在低温胁迫下的最大光化学效率(Fv/Fm)升高, 相对电导率、丙二醛和过氧化氢含量降低, 抗氧化酶活性增强。转录组分析发现, 低温胁迫下, 外源槲皮素处理显著上调激素信号、钙信号、MAPK信号相关通路基因的表达, 表明槲皮素通过激活低温信号转导途径来诱导下游抗逆基因的表达, 从而提高茶树新梢的抗寒性。

      木薯分枝发育过程的动态转录组分析与关键基因发掘
      蔡兆琴, 何观咏, 何文, 阮丽霞, 梁振华, 李永珍, 李恒锐, 陈会鲜
      作物学报. 2026, (5):  1430-1441.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54123
      摘要 ( 107 )   HTML ( 3 )   PDF (3101KB) ( 31 )  
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      分枝是决定木薯株型与产量的关键性状之一, 但其分子调控机制尚不明确。本研究以多分枝木薯品种SC5为材料, 通过测定分枝发育不同阶段的植物激素含量, 并结合转录组测序, 系统解析了木薯分枝的调控网络。结果显示, 木薯分枝过程中生长素与细胞分裂素含量持续下降, 而赤霉素含量呈先升后降趋势, 并在腋芽激活期达到峰值。与之相应, 生长素生物合成与信号转导基因表达持续下调, 而赤霉素相关基因显著上调。进一步鉴定获得7个关键转录因子, 包括MeTCP (2个)、MeMADS (2个)、MeAP2 (1个)、MeHD-ZIP (1个)和MeERF (1个), 其表达模式与分枝发育进程密切关联。综上所述, 木薯分枝发育受植物激素动态平衡与多层次转录调控网络的协同调控。

      基于转录组测序解析陆海杂交姊妹系马克隆值差异的形成机制
      张曦, 王广恩, 李邵琦, 刘祎, 李俊兰, 钱玉源
      作物学报. 2026, (5):  1442-1458.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54110
      摘要 ( 107 )   HTML ( 3 )   PDF (9223KB) ( 34 )  
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      马克隆值是综合表征棉花纤维细度与成熟度的指标。马克隆值过高难以用于纺织高支纱线。马克隆值偏高是高品质棉花新品种选育的瓶颈之一。本研究以马克隆值差异极显著、纤维长度和强度差异不显著的陆海杂交高代姊妹系LM (低马克隆值)和HM (高马克隆值)为材料, 对15、20、25和30 DPA的棉花纤维进行转录组测序分析, 解析LM和HM的马克隆值差异的形成机制。KEGG分析和激素含量测定结果表明, 生长素可能是影响LM和HM的次生壁发育的主要植物激素。结合纤维细胞结构观察发现, 相较于物质代谢, 纤维素微纤丝的定位与排列方向可能对马克隆值影响更大。这一发育过程, 需要纤维素合成、纤维素合酶复合体(CSC)形成与精确定位, 以及微管、肌动蛋白动态调整等协同作用, 并受生长素调控。此外, 细胞内容物降解相关基因的差异表达可能是造成马克隆值不同的成熟纤维中腔大小差异的重要原因。本研究揭示的代谢通路及差异基因, 可为选育马克隆值符合纺织要求的棉花新品种提供理论依据和后备基因资源。

      耕作栽培·生理生化
      油菜叶片功能氮动态变化对光合速率及光合氮利用效率的影响
      任依涵, 赵曼利, 代晶, 李银水, 顾炽明, 杨璐, 杜雪竹, 胡文诗, 秦璐
      作物学报. 2026, (5):  1459-1471.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55058
      摘要 ( 143 )   HTML ( 3 )   PDF (1121KB) ( 83 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      油菜是我国重要的油料作物, 其高产依赖大量氮肥投入, 但氮肥利用率偏低。油菜生物量主要来源于光合作用, 通过提高光合速率(Pn)和光合氮利用效率(PNUE)实现高产与氮高效的协同, 对减少氮肥施用量、增加油菜产量, 确保油菜产业可持续发展具有重要意义。本研究选用叶面积和光合速率差异明显的2个油菜种质, 通过不同氮水平的水培试验, 测定叶片生长过程中的氮含量、光合能力、功能氮含量及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)特性的动态变化, 旨在阐明氮素分配调控Pn和PNUE的生理机制。结果表明, 叶片氮含量随其生长而降低, 但Pn并不随之降低, 供氮水平增加促进了Pn提升。叶片氮主要为光合氮和储存氮, 占83.12%~97.61%。在叶面积扩张阶段, 光合氮含量没有显著变化, 而储存氮含量降低, 这使得叶片能够在全氮含量降低的情况下维持Pn不变, 从而提高了PNUE; 在叶片氮含量低于1.77 g m-2后, 光合氮和储存氮含量均线性降低, Pn和PNUE降低。在叶片衰老阶段, 光合氮含量降低幅度比储存氮高6.24%~19.07%, Pn和PNUE均显著降低。Rubisco含量与光合氮含量呈显著正相关, 光合氮含量与Rubisco含量在云油9号(Pn较高的油菜种质)中比福油3号(叶面积较大的油菜种质)分别高5.63%~40.37%和0.38%~38.02%。施氮提高油菜叶片光合氮和储存氮含量, 进而提高Pn。叶片生长过程中, Rubisco维持光合氮含量而储存氮含量降低, 使得光合速率和光合氮利用效率均较高。因此, 未来通过定向调控Rubisco含量以优化叶片内氮素分配, 可能是进一步提高油菜光合能力和氮素利用效率的有效策略。

      冬闲期翻耕和绿肥还田对连作花生田土壤理化性质和产量的影响
      张思思, 赵向辉, 周洋, 姚云凤, 朱荣昱, 董元杰, 胡国庆, 徐通, 刘兆新
      作物学报. 2026, (5):  1472-1486.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55046
      摘要 ( 173 )   HTML ( 3 )   PDF (1222KB) ( 48 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      为阐明冬闲期不同耕作方式与绿肥还田对连作花生田土壤理化性质和产量的影响, 确定缓解春花生连作障碍的最佳农艺措施。试验于2022—2024年在山东农业大学农学试验站进行, 在花生连作条件下, 设置3个处理, 分别为前茬花生收获后不进行耕作(免耕, MG)、前茬花生收获后翻耕并种植黑麦草至次年抽穗期翻压还田(压青, YQ)、前茬花生收获后仅进行翻耕晾晒土地(翻耕, FG)。探究后茬花生季整个生育期内土壤物理特性、养分含量、酶活性及花生产量的变化规律。结果表明: 绿肥压青和冬闲翻耕较冬闲免耕在饱果期的土壤容重分别平均降低了5.39%和2.31%, 土壤孔隙度平均提高了9.62%和5.84%; 并显著增加0~30 cm土层中> 5 mm、2~5 mm和1~2 mm粒径的土壤团聚体比重, 有利于优化土壤结构。此外, 绿肥压青处理显著提高了花生各生育时期0~20 cm和20~40 cm土层土壤全氮和有机质含量以及土壤蔗糖酶和脲酶的活性。综合2年的试验结果, 绿肥压青和冬闲翻耕处理的花生荚果产量较免耕分别提高了18.85%和9.22%, 籽仁产量分别提高了12.21%和3.21%, 从产量构成因素来看, 主要是增加了单株结果数。相关性分析表明, 花生荚果产量与全氮含量(TN)、有机质含量(OM)、土壤脲酶(UA)和蔗糖酶(SA)活性均呈正相关关系, 与土壤容重(BD)呈负相关关系。因此, 绿肥压青和冬闲翻耕通过改善土壤理化特性, 增加土壤养分含量和水解酶活性, 改良了连作花生田的土壤生态环境, 进而提高荚果产量, 是缓解连作障碍的有效农艺措施, 其中绿肥压青处理的效果优于翻耕处理。

      减量20%灌水与25%有机肥替代化肥提高青贮玉米产量的光合特性
      张鸿蓉, 王菲儿, 李盼, 仇海龙, 朱静, 赵连豪, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文
      作物学报. 2026, (5):  1487-1500.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53071
      摘要 ( 191 )   HTML ( 5 )   PDF (2086KB) ( 43 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      针对西北绿洲灌区青贮玉米生产中存在水肥施用过量、资源浪费及产量低下等现象, 本研究旨在探究减量灌溉及适宜比例有机肥替代化肥协同调控青贮玉米产量的光合特性, 以期为西北干旱灌区青贮玉米高效生产配置适宜的水肥管理技术。本研究开始于2020年, 在甘肃省武威市开展二因素田间裂区试验, 主因素为2个灌水水平, 分别为常规灌水减量20%灌水(I1, 324 mm)、常规灌水(I2, 405 mm); 副因素为5个不同施肥配比, 分别为全施化学氮肥(F1)、25%有机肥替代化学氮肥(F2)、50%有机肥替代化学氮肥(F3)、75%有机肥替代化学氮肥(F4)、全施有机肥(F5)。通过测定2022—2024年青贮玉米叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、光合特征参数、叶绿素荧光参数及鲜草与干草产量等指标, 探究减量灌水与适宜比例有机肥替代化肥对青贮玉米产量的影响。研究表明, 25%有机肥替代化学氮肥较全施化肥显著提高青贮玉米鲜草和干草产量, 且效果优于其他等氮替代处理; 减量20%灌水结合25%有机肥替代化学氮肥(I1F2)较常规灌水结合全施化学氮肥(I2F1)分别提高青贮玉米鲜草和干草产量5.0%和13.8%。减量灌水与有机无机肥配合施用有利于增强青贮玉米产量及光合特性, 其中以减量20%灌水结合25%有机肥替代化学氮肥调控优势突出。与对照I2F1相比, I1F2青贮玉米平均叶面积指数(MLAI)、总光合势(TLAD)和PSII电子传递速率(ETR)分别提高11.5%、40.8%和17.2%; 净光合速率(Pn)提升15.9%, 胞间CO2浓度(Ci)降低12.6%, 气孔导度(Gs)提高7.8%, 非调节性能量耗散(Y(NO))降低14.7%。减量20%灌水与25%有机肥替代化学氮肥提高青贮玉米产量主要归因于LAI、LAD、SPAD、ETR、PnGs的协同提升而增强叶片光合特性。因此, 减量20%灌水结合25%有机肥替代化肥可通过优化青贮玉米光合特性进而提高产量, 是西北灌区实现节水增产的高效水肥策略。

      豫东南黏壤潮土区水氮优化协同提高冬小麦产量和氮素利用效率
      王壮壮, 武紫君, 张永新, 张芯源, 袁丽雪, 陈如雪, 刘世举, 段剑钊, 冯伟, 王同朝, 王永华
      作物学报. 2026, (5):  1501-1521.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51084
      摘要 ( 127 )   HTML ( 3 )   PDF (1331KB) ( 61 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      为缓解豫东南黏壤潮土区冬小麦生产因降水不均与氮肥过量施用引起的产量波动大、氮肥利用效率低等问题, 本研究通过2年裂区试验, 设置水分主区(雨养W0; 拔节+开花期补灌W2, 每次75 mm)和氮肥副区(0、180、240、300、360 kg hm-2 N, 分别记为N0、N1、N2、N3、N4), 系统探究水氮协同对冬小麦干物质生产、氮素利用及产量的调控效应。结果表明, W2处理显著促进花后干物质同化, 开花—灌浆阶段的干物质积累量较W0平均提高32.2%, 总干物质积累量平均增加28.1%; 同时氮素吸收效率与氮肥偏生产力分别平均提升26.7%和25.5%。水氮互作通过协同调控花前氮素转运与花后同化物分配, 进而同步优化了产量构成三要素。在最优水氮组合(W2N2)下, 单位面积穗数、穗粒数和千粒重分别平均达615.0×104 hm-2、43.9粒穗-1和45.6 g, 与传统高氮模式(W2N4)相比, 穗粒数与千粒重分别平均提高2.0%和2.3%; 与雨养减氮模式(W0N2)相比, 穗数与穗粒数分别平均提高11.1%和34.6%。这说明W2主要通过提升穗数和穗粒数实现增产, 而氮肥减量至N2能在稳定穗数的基础上优化穗粒数并维持较高千粒重, 形成“穗数奠基、穗粒主导、粒重维稳”的协同增产模式。该模式下产量最高平均达9331.8 kg hm-2, 氮肥偏生产力与氮肥农学效率较传统施氮量(360 kg hm-2 N)分别平均提高61.2%和67.9%。在土壤环境效应方面, 补灌处理改变了硝态氮的垂直分布, 0~40 cm土层残留量平均降低23.4%, 而40~100 cm土层残留量平均增加32.2%, 表明单纯优化灌溉可能促使氮素向深层迁移。然而, 结合氮肥减量至N2可协同降低0~100 cm剖面硝态氮累积量平均达26.9%, 有效缓解淋溶风险。综上, 拔节+开花期各补灌75 mm并减氮至240 kg hm-2 N, 可通过水分调控氮素在作物-土壤系统中的合理分布, 在协同提升产量与氮肥利用效率的同时, 为豫东南黏壤潮土区冬小麦高产高效生产提供一种可推广的水氮协同优化技术模式。

      节水补灌下不同穗型小麦产量形成差异研究
      张振, 冯连杰, 石玉, 于振文, 张永丽
      作物学报. 2026, (5):  1522-1535.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51076
      摘要 ( 118 )   HTML ( 4 )   PDF (1306KB) ( 31 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      为研究节水补灌处理对不同穗型小麦各茎蘖旗叶光合、衰老及籽粒灌浆特性的影响, 明确节水补灌对不同穗型小麦产量形成的生理机制。本试验选用中穗型小麦品种济麦22 (J22)和大穗型小麦品种山农23 (S23)为供试材料, 灌溉处理分别为全生育期不灌水(W0)、节水补灌(于小麦拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%, W70)和充分补灌(于小麦拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量补灌至90%, W90), 共6个处理, 分析不同穗型小麦各茎蘖旗叶光合和衰老特性及籽粒灌浆参数的差异。结果表明, 在节水补灌条件下, 山农23相较于其他处理, 提高了小麦各茎蘖开花后旗叶叶绿素相对含量、净光合速率、蔗糖含量、超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白含量, 同时降低了丙二醛含量; 籽粒平均灌浆速率、最大灌浆速率和灌浆活跃期亦显著提高, 这是其单株籽粒产量显著高于其他处理的重要原因。相较于其他处理, 在节水补灌条件下, 山农23单株籽粒产量提高了8.39%~45.16%, 公顷籽粒产量提高了5.76%~44.32%。但与充分补灌条件下的山农23相比, 其单株籽粒产量和公顷籽粒产量均无显著差异。在节水补灌条件下, 山农23的总灌水量降低了14.82%~52.61%, 灌水利用效率提高了22.33%~122.74%。综上所述, 在节水补灌条件下, 山农23通过改善各茎蘖光合物质生产能力, 获得较高的籽粒产量和最高的灌水利用效率, 故为本试验中的最优处理。

      生物炭配施化肥提高玉米‖大豆下玉米产量和土壤生态系统多功能性
      郭星宇, 胡丹, 林苏期, 王梦凯, 谭文峰, 黄传琴
      作物学报. 2026, (5):  1536-1547.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53082
      摘要 ( 177 )   HTML ( 3 )   PDF (1318KB) ( 20 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      为明确玉米‖大豆中施用生物炭对玉米生长和土壤生态系统多功能性的影响, 本研究于2023—2024年连续2年在湖北省咸宁市开展田间试验, 探究不同种植模式(玉米单作(MM)、玉米‖大豆(SM))和不同施肥模式(常规化肥(CF)、生物炭+化肥(BF))对玉米生长、土壤理化性质、微生物多样性和土壤生态系统多功能性的影响。结果表明, 就种植模式而言, 与玉米单作相比, 玉米‖大豆0~30 cm土层玉米根长密度显著增加21.58%~32.24%, 10~20 cm土壤容重显著降低6.31%, 同时0~10 cm和20~30 cm土壤有机碳含量分别显著增加3.51%和13.01%, 10~20 cm和20~30 cm土壤全氮分别显著增加8.96%和12.13%; 就施肥处理而言, 与常规化肥相比, 施用生物炭0~30 cm根长密度显著增加5.84%~11.42%, 10~20 cm容重显著降低4.77%, 同时0~10 cm和20~30 cm土壤有机碳含量分别显著增加4.54%和14.11%; 二者互作可进一步强化间作效益, 与玉米单作+常规化肥(MM-CF)相比, 玉米‖大豆+化肥(SM-CF)下玉米当量产量显著增加33.56%, 0~30 cm土层土壤生态系统多功能性指数显著提高101.63%~119.91%, 玉米‖大豆+生物炭+化肥(SM-BF)下玉米当量产量则显著增加49.24%, 0~30 cm土层土壤生态系统多功能性指数显著提高134.59%~238.63%。随机森林模型表明, 根系生物量是影响土壤生态系统多功能性指数的最关键因素, 表明生物炭配施化肥可以通过促进玉米‖大豆下玉米根系生长来改善土壤结构, 促进养分积累, 并增强微生物多样性, 从而协同提高玉米产量与土壤生态系统功能, 推动农业可持续发展。

      长期秸秆还田与深松通过改善土壤环境与棉花光合特性提高滨海盐碱地棉花产量
      赵佳雪, 周龙昊, 郭岂源, 尚伦霄, 王涵, 刘志涛, 陈曦, 张晓佩, 宋宪亮, 毛丽丽
      作物学报. 2026, (5):  1548-1560.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54113
      摘要 ( 122 )   HTML ( 3 )   PDF (3510KB) ( 22 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      秸秆还田和深松是盐碱地改良的重要措施, 光合作用是作物产量形成的基础。在长期秸秆还田与深松措施下, 滨海盐碱棉田土壤肥力得到改善, 棉花生长发育和产量得到促进和提高, 但是盐碱地棉花生长发育改善和产量提高的机制有待进一步研究。本研究以滨海盐碱棉田为研究对象, 基于长期秸秆还田和深松试验设常规耕作(CK)、深松(S)、秸秆还田(R)和秸秆还田+深松(RS)共4个处理, 从棉田理化性质、棉花光合特性与光能利用、干物质积累和养分利用、产量形成等方面进行了研究。结果表明, 与CK相比, RS处理土壤pH显著降低6.6%~7.7% (P < 0.01), 土壤含盐量显著降低21.2%~26.1% (P < 0.01); 棉花盛花结铃期的净光合速率、气孔导度和叶绿素相对含量2年平均分别提高15.9%、42.9%和12.7% (P < 0.05); 吐絮期的光合有效辐射、干物质量和棉株氮素积累量2年平均分别增加11.8%、59.8%和72.0% (P < 0.05); 皮棉产量2年平均增加56.2% (P < 0.01)。产量与蒸腾速率、气孔导度及光合有效辐射密切相关(r > 0.5, P < 0.05)。综上, 长期秸秆还田+深松可通过改善盐碱地土壤环境, 增强棉花光合能力, 从而促进棉花生长, 提高产量, 是改良盐碱地和提高棉花产量的有效措施。

      茉莉酸甲酯(MeJA)缓解高温影响玉米雌穗分化的生理机制
      刘昕萌, 任昊, 张继波, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章
      作物学报. 2026, (5):  1561-1572.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53068
      摘要 ( 157 )   HTML ( 3 )   PDF (861KB) ( 63 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      全球气候变暖导致黄淮海地区夏玉米生长季高温胁迫呈现早发、频发、重发趋势, 严重制约夏玉米雌穗发育及产量形成。茉莉酸甲酯(MeJA)在缓解逆境胁迫及促进生殖器官发育方面具有较高生物活性, 是应对作物非生物逆境的优良外源调节物质之一。本研究以玉米品种先玉335为材料, 于雌穗分化关键生育时期(小喇叭口期, V9; 大喇叭口期, V12)在模拟高温胁迫条件下设置外源MeJA喷施处理, 系统分析喷施后雌穗形态、小花分化数量、受精结实特性、内源激素含量、抗氧化酶活性和丙二醛含量的变化, 以期明确其对高温阻碍夏玉米雌穗分化及受精结实的缓解效应。结果表明, 喷施外源MeJA显著增加夏玉米幼穗反式玉米素+反式玉米素核苷、水杨酸和茉莉酸的含量, 降低脱落酸的含量; 超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性增强, 丙二醛含量降低; 雌穗长度、直径和小花数量分别增加5.54%~48.88%、12.34%~24.41%和2.51%~25.51%, 同时雌穗顶部未发育长度降低10.26%~50.00%。此外, MeJA显著提高了雌穗吐丝数和小花受精率, 降低了籽粒败育率, 最终穗粒数增加48.36%~57.23%, 籽粒产量增加49.14%~66.79%。表明外源MeJA通过调控内源激素合成, 提高抗氧化系统活性, 有效缓解高温诱导的氧化损伤, 减轻高温对幼穗分化的抑制作用并改善其受精结实能力, 增强植株对高温胁迫的应对能力, 最终降低高温胁迫导致的产量损失。本研究为夏玉米抗高温栽培技术研发及稳产性能提升提供了理论依据。

      研究简报
      玉米穗上叶片数全基因组关联分析和全基因组选择
      杨欣雨, 崔文涛, 迪力尼格尔·阿力木, 汪凯翔, 吴鹏昊, 任姣姣
      作物学报. 2026, (5):  1573-1590.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53065
      摘要 ( 192 )   HTML ( 3 )   PDF (5107KB) ( 59 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      穗上叶片数是影响玉米株型的重要性状之一, 采用遗传定位方法能鉴定到与玉米穗上叶片数显著关联的单核苷酸多态性(SNP)位点, 并进一步筛选出调控该性状的候选基因, 为玉米理想株型定向选育及籽粒产量的高效提升奠定基础。利用291个玉米自交系组成的自然群体进行多个环境试验, 采用测序手段进行基因分型, 对穗上叶片数(LNAE)进行全基因组关联分析(GWAS)和全基因组选择(GS)。穗上叶片数受基因型(G)、环境(E)及基因型与环境互作(G×E)影响极显著(P < 0.001), 广义遗传力为81.23%; 穗上叶片数在环境间以及在与产量相关性状间均呈显著正相关。MLMM模型检测到15个与穗上叶片数显著相关的SNP位点, 单个SNP解释的表型贡献率为1.12%~22.43%。FarmCPU模型检测到了37个显著相关的SNP, 单个SNP解释的表型贡献率为0.02%~18.23%。2种不同的模型共检测到11个共定位位点, 分别位于第2、4、5、6、7和9染色体上。其中, 位于5号染色体的5_93495559既是环境稳定位点, 又是模型共定位位点, 与前期研究相比, 该SNP是新的遗传位点。结合关联图谱、共定位分析和候选基因表达预测分析发现, 在11个共定位位点的15个候选基因中, 基因Zm00001eb315650Zm00001eb315660Zm00001eb089980在特定的叶片生长阶段呈现高水平表达。全基因选择结果显示, 70%的训练群体规模和3000个SNP可以获得较高的预测准确度。总之, 本研究通过全基因组关联分析定位到52个与穗上叶片数显著相关的SNP位点, 11个共定位位点确定了15个候选基因, 其中, Zm00001eb315650Zm00001eb315660Zm00001eb089980为本研究的3个关键候选基因; 穗上叶片数全基因组选择结果表明, 70%的训练群体规模和3000个SNP标记组合可获得较高的预测准确度, 该参数可用于穗上叶片数的分子育种选择。

主管:中国科学技术协会
主办:中国作物学会
   中国农业科学院作物科学研究所
   中国科技出版传媒股份有限公司
出版:科学出版社
主编:万建民
副主编:张献龙 丁艳锋 王建康
    徐明良 刘录祥 邱丽娟
    倪中福 周文彬 闫春玲
编辑部主任: 闫春玲
国内统一刊号:CN 11-1809/S
国际标准刊号:ISSN 0496-3490
国内邮发代号:82-336

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