作物学报

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1. 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, 51 (5): 1261-1276. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41064

摘要（1741）

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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、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。

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2. 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, 51 (5): 1133-1155. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.42055

摘要（1002）

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在被子植物中, 双受精触发了2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。

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3. 水稻转录因子OsERF104的克隆和功能研究

潘炬忠, 韦萍, 朱德平, 邵胜雪, 陈珊珊, 韦雅倩, 高维维

作物学报 2025, 51 (4): 900-913. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.42040

摘要（854）

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乙烯响应因子(ERF)是植物中AP2/ERF转录因子超家族中的成员之一, 在植物的生长发育、响应逆境胁迫和调节激素信号转导等生物学过程中起重要调控作用。探究水稻ERF家族基因功能将为水稻育种提供重要的基因资源。本研究克隆了OsERF104 (LOC_Os08g36920)基因, 利用生物信息学分析发现该基因编码序列全长849 bp, 编码283个氨基酸。OsERF104蛋白含有AP2/ERF转录因子家族特有的AP2保守结构域, 与拟南芥中调控盐胁迫耐受性的AtERF96的蛋白序列相似性最高。亚细胞定位结果显示OsERF104定位于细胞核, 表明OsERF104是典型的核转录因子。OsERF104基因启动子顺式作用元件分析表明, 启动子含有与激素响应、逆境胁迫及光响应相关的顺式作用元件。为了探究OsERF104对非生物胁迫的响应, 利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析OsERF104的表达模式, 发现OsERF104在水稻不同组织中均有表达, 在叶鞘中的表达量最高, 且该基因的表达受ABA和GA抑制, 受JA、PEG和NaCl诱导。转录活性分析显示该基因全长和C端具有转录自激活活性, N端和AP2结构域不具有转录自激活活性。通过遗传转化获得OsERF104过表达和敲除的突变体转基因水稻。表型分析显示, 与野生型ZH11相比, OsERF104过表达植株对ABA的敏感性及苗期的耐盐性显著增加, oserf104突变体则相反。由此推测, OsERF104正调控水稻对盐胁迫的耐受性。本研究为进一步解析OsERF104的生物学功能及分子机制奠定了良好的基础。

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4. 小麦抗茎基腐病遗传育种研究的现状与展望

马骏, 陈锋, 殷贵鸿, 胡海燕, 魏学宁, 解超杰, 孔令让

作物学报 2025, 51 (10): 2559-2569. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.51064

摘要（772）

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小麦茎基腐病(Fusarium crown rot, FCR)是一种由镰孢菌属真菌引起的世界性土传病害。近年来该病害在我国迅速蔓延, 已严重威胁小麦安全生产。种植抗病品种是防治茎基腐病最为经济、有效的措施之一。然而, 目前我国小麦生产中大部分品种对于茎基腐病的抗性表现都不够理想, 相关抗性遗传研究进展也相对较慢。本文综述了国内外在小麦茎基腐病抗性鉴定方法、抗源筛选以及抗性遗传分析等关键领域的研究进展, 同时针对小麦茎基腐病遗传育种研究中的一些难点问题, 建议通过建立温室-大田二级制接种鉴定体系、加大抗源筛选规模、聚合多种类型抗性基因以及开展全国联合攻关等措施加速茎基腐病抗病品种培育进程。

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5. 中国高粱株高和节间数全基因组关联分析及候选基因预测

徐建霞, 丁延庆, 曹宁, 程斌, 高旭, 李文贞, 张立异

作物学报 2025, 51 (3): 568-585. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44051

摘要（770）

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适当降低株高可以提高植物的养分利用效率和抗倒伏性, 对高粱的高产和稳产具有重要意义。为揭示高粱株高遗传机制, 本研究以242份中国高粱为研究对象, 利用2,015,850个单核苷酸多态性(SNP)标记, 在7个不同环境条件下对株高、节间数及节间长度进行全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS)。表型调查表明, 株高、节间数和节间长度的表型变异系数在13.47%~30.06%之间, 在所有环境下的偏度和峰度的绝对值均小于1。利用2种不同的关联模型(Blink和FarmCPU)对株高、节间数及节间长度进行GWAS分析, 在10条染色体上共鉴定出118个与这3个性状显著相关的数量性状核苷酸(QTN)。其中, 与株高、节间数及节间长度显著相关的QTN分别为60个、37个和32个, 株高与节间数、节间长度共定位QTN分别有8个和3个。通过对候选基因的序列分析和功能注释, 在12个QTN置信区间或附近鉴定出14个候选基因, 它们与水稻和玉米中参与糖代谢、激素合成与信号传递以及细胞分裂的基因同源。选择性消除分析揭示, 位于1号染色体的候选基因Sobic.001G510400在中国南北高粱群体中受到强烈选择, 形成了以北方矮秆高粱为主的单倍型Hap1和以南方高秆高粱为主的单倍型Hap2。携有Hap1的北方种质871255和携有Hap2的南方种质红缨子之间, 该基因表达存在显著差异。本研究结果为中国高粱品种株高遗传改良提供了理论依据。

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6. 基于生育期、产量和品质对70份粳糯品种(系)的综合评价

熊强强, 孙长辉, 顾雯霏, 陆彦尧, 周年兵, 郭保卫, 刘国栋, 魏海燕, 朱金燕, 张洪程

作物学报 2025, 51 (3): 728-743. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.42026

摘要（741）

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本研究以70份糯稻品种(系)作为试验材料, 综合生育期、产量和稻米品质筛选出适合扬中地区种植的优质、高产粳糯稻品种(系)。试验于2021—2023年在江苏省扬中市进行, 采用随机区组设计, 3次重复。结果表明: (1) 70份糯稻品种(系) 2021年全生育期变幅为137~159 d, 2023年变幅为139~158 d。根据全生育期可划分为3个生育类型, 其中早熟晚粳17个, 中熟中粳18个, 迟熟中粳35个。(2) 2021年产量变幅为5.19~9.50 t hm^-2, 2023年产量变幅为5.57~9.64 t hm^-2。主成分分析表明, 每穗粒数与穗数是决定产量性状的主要指标。(3) 2021年糙米率变幅为80.45%~87.35%, 精米率变幅为59.86%~75.87%, 达到优质一级标准的品种有20个, 达到优质二级标准的品种有16个; 2023年糙米率变幅为81.60%~88.50%, 精米率变幅为65.07%~75.59%, 达到优质一级标准的品种有15个, 达到优质二级标准的品种有18个。2021年蛋白质含量变幅为7.00%~10.77%, 总淀粉含量变幅为69.42%~92.73%; 2023年蛋白质含量变幅为7.00%~10.79%, 总淀粉含量变幅为68.00%~92.68%。分子标记检测发现有35个水稻品种携带香味基因badh2。综合生育期、产量和品质的比较与评价, 筛选出4个适宜扬中地区推广种植的高产优质糯稻品种(系)扬软糯2号、苏糯7132、扬粳糯2号和盐稻93207。

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7. 中国花生高产栽培研究进展与展望

万书波, 张佳蕾, 高华鑫, 王才斌

作物学报 2025, 51 (7): 1703-1711. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.55017

摘要（741）

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我国人多地少, 持续提高花生产量是花生栽培的首要目标。建国以来, 我国花生高产栽培技术研究与应用取得了长足的进步, 形成了独具中国特色的花生高产栽培技术体系, 带动了花生整体生产水平的不断提高。回顾和总结我国花生高产栽培历程和经验, 分析和探讨花生持续增产潜力与途径, 有助于进一步提升我国花生高产栽培研究创新能力和整体生产水平。20世纪70年代初期, 通过应用增产效果显著的氮磷化肥施用技术, 产量突破了6000 kg hm^-2; 70年代末, 通过化学调控、地膜覆盖、氮磷钾平衡施肥等关键技术, 产量突破了7500 kg hm^-2; 进入20世纪90年代后, 通过缓控徒长、量化施肥等关键技术, 产量突破了9000 kg hm^-2; 进入新千年后, 通过单粒精播等关键技术, 产量突破了11,250 kg hm^-2; 2023年, 以单粒精播技术为核心, 配套全程可控施肥、“三防三促”群体调控和微生物耦合技术等, 构建高产栽培技术体系创造实打验收12,982 kg hm^-2的全国高产纪录。据推算花生实际生产能力还有较大的提升空间, 培育高潜力品种、充分挖掘土壤生产潜能和构建高质量的群体是未来进一步提高花生产量的主要途径。

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8. 化学调控及其他栽培措施在小麦抗倒伏高产栽培中的应用

李慧敏, 邢志鹏, 张海鹏, 魏海燕, 张洪程, 李光彦

作物学报 2025, 51 (4): 847-862. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41066

摘要（733）

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倒伏一直是限制小麦高产稳产的关键因素, 化学调控是一种有效降低倒伏风险的策略。喷施化控防倒剂(Chemical anti-lodging regulators, CARs)能够控制小麦生长, 提高茎秆强度, 预防倒伏。然而针对小麦高产栽培中化控抗倒伏的研究及应用还未有较全面的综述。因此本文收集整理了我国现有登记的小麦抗倒伏CARs, 总结了不同CARs的特点、功效及其对小麦茎秆结构与组成、根系、冠层结构、作物生产力及品质的影响, 并以高产抗倒为目标, 总结了不同CARs在实现小麦高产抗倒协同提升的适宜施用时期。此外, 本文全方面汇总了与CARs配套的小麦抗倒伏栽培管理措施(耕作方式、适宜密度、营养水平与水分管理), 小麦抗倒伏评价方法及CARs对关键指标的影响, 并展望了CARs在小麦抗倒伏高产栽培中的研究方向, 旨在为促进小麦的高产、稳产提供精准调控措施及理论支撑。

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9. 大豆不同生育时期耐盐性综合评价及耐盐种质筛选

孟然, 李赵嘉, 冯薇, 陈悦, 刘路平, 杨春燕, 鲁雪林, 王秀萍

作物学报 2025, 51 (8): 1991-2008. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.55013

摘要（726）

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土壤盐渍化是影响大豆生长的重要非生物胁迫之一。评价与筛选耐盐性大豆种质资源对于挖掘耐盐碱基因、耐盐大豆品种选育及盐碱地高效利用具有重要意义。本研究以50份大豆种质资源为研究对象, 进行了发芽期(0.6% NaCl)、苗期(1.5% NaCl)和全生育期(0.9% NaCl)的耐盐性鉴定, 基于芽期发芽率、苗期株高、叶面积、SPAD值、地上及地下部分的鲜重和干重及丙二醛含量等10个指标和全生育期株高、底荚高度、有效分枝、单株荚数、单株粒数、单株粒重等8个指标, 采用相关性分析、主成分分析、隶属函数法和聚类分析, 对大豆种质耐盐性进行综合评价, 并采用逐步回归分析建立了苗期和全生育期耐盐性预测回归模型, 明确了各时期的耐盐评价指标。结果表明, 依据盐害指数筛选出发芽期高耐盐种质8份, 耐盐种质10份, 高度盐敏感种质6份。利用主成分分析和隶属函数进行综合评价, 鉴定出苗期耐盐材料12份; 通过聚类分析方法将50份全生育期大豆材料分成5类: 高耐盐种质3份、耐盐种质3份、中等耐盐种质20份、盐敏感种质19份和高敏感种质5份。通过逐步回归分析, 建立大豆苗期耐盐性评价预测模型: D= -0.223 + 0.085X1 + 0.203X2 + 0.075X3 + 0.149X6 + 0.132X7 + 0.070X9 + 0.084X10 (R²= 0.969, P < 0.01)。筛选出相对株高、相对叶面积、相对SPAD、相对地下部分鲜重、相对地下部分干重、相对SOD活性、相对PRO含量可作为大豆苗期耐盐性鉴定的指标。建立大豆全生育期耐盐性评价预测模型: D= -0.153 + 0.143X1 + 0.443X6 + 0.171X7 (R²= 0.962, P < 0.01), 筛选出相对株高、相对单株粒数、相对单株粒重可以作为大豆全生育期耐盐性评价指标。本研究建立了一套全面精简、针对于大豆不同生育时期的耐盐性鉴定评价方法, 为大豆耐盐机理研究和耐盐新种质选育提供了技术体系和基础材料。

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10. 大豆开花时间和成熟期性状全基因组关联分析与候选基因预测

王琼, 邹丹霞, 陈兴运, 张威, 张红梅, 刘晓庆, 贾倩茹, 魏利斌, 崔晓艳, 陈新, 王学军, 陈华涛

作物学报 2025, 51 (6): 1558-1568. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44166

摘要（714）

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大豆是典型的短日照作物, 对光周期极为敏感, 其栽培和产量均受到田间光周期条件的制约。本研究对264份大豆种质资源的开花时间和成熟期性状进行了考察, 分析了开花相关性状与蛋白质含量、含油量、百粒重和株高等农艺性状之间的关系。随后利用全基因组关联分析, 鉴定出235个与开花时间和成熟期相关的位点, 并预测了14个可能参与调控大豆开花时间和成熟期的候选基因, 其中与开花时间相关的候选基因有10个, 与成熟期相关的基因有5个, 且有1个候选基因同时与开花时间和成熟期相关。这些候选基因为进一步解析大豆开花相关性状的调控机制和大豆广适性高效遗传改良奠定了基础。

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11. 甘蓝型油菜角果长度和每角粒数基因定位以及角果皮转录组动态分析

王晓琳, 刘忠松, 康雷, 杨柳

作物学报 2025, 51 (4): 888-899. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44156

摘要（709）

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甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是全球重要的油料作物, 提高其产量是育种的重要目标。单位面积角果数、每角粒数和粒重是油菜产量的3个构成因子。角果长度虽然不是油菜产量的直接构成因素, 但影响每角粒数和粒重, 进而影响油菜产量。本研究以角果长度和每角粒数差异显著的亲本YA和中双11号(ZS11)及用其构建的包含211个株系的重组自交系(RIL)群体为材料, 在长沙秋播和民乐夏播, 考察角果长度和每角粒数, 通过群体及双亲重测序对上述2个性状进行QTL定位, 结果在2个环境下均检测到1个角果长度和每角粒数的主效QTL, 其位于A09染色体。双亲开花后3~21 d, 角果皮转录组测序分析发现角果皮光合作用、激素和次生代谢物合成的基因在角果发育中发挥了重要作用, 功能注释认为BnaA09.CYP78A9、BnaC08.SCL13和BnaA04.ARL等参与生长素响应和传导的基因为调控油菜角果长度的候选基因。这些结果为进一步开展油菜角果长度基因精细定位及其调控机制研究奠定了基础。

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12. 盐胁迫对不同耐盐型玉米品种叶片光合性能和干物质积累与分配的影响

李雪婷, 任昊, 王洪章, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘莹, 姚海燕, 刘鹏

作物学报 2025, 51 (4): 1091-1101. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.43032

摘要（686）

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研究盐胁迫对不同耐盐型玉米品种叶片光合性能、干物质积累与分配特征的影响, 为培育耐盐型玉米品种和轻中度盐碱地玉米丰产抗逆栽培提供理论依据。试验于2022—2023年进行, 以耐盐型玉米品种万盛69 (WS69)和盐敏感型玉米品种登海605 (DH605)为材料, 以不施盐处理为对照(CK), 设置低(1.5‰, MS)、高(3.0‰, HS) 2个盐分浓度, 研究土壤盐分对不同耐盐型玉米品种物质生产性能的胁迫效应。盐胁迫显著降低夏玉米叶面积指数、叶绿素相对含量(SPAD值)和叶片光合势; 高盐胁迫处理DH605和WS69夏玉米叶片的平均光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(E)较CK分别降低22.11%、19.99%、11.63%和13.51%、13.42%、8.81%, 胞间二氧化碳浓度(C_i)升高19.83%和10.79%。盐胁迫阻碍夏玉米干物质积累速率, 植株生物量、积累速率最大时的生长量(W_max)和最大积累速率(R_max)显著降低, 达到最大积累速率所需天数(T_max)增加。耐盐型品种花后干物质积累所占比例增加, 而盐敏感型品种则降低; 同时盐胁迫降低了干物质向生殖器官的分配比例, 进而造成减产。在MS和HS处理下, DH605平均产量较CK分别降低16.12%和27.42%; WS69平均产量分别降低6.90%和9.12%。盐胁迫后, 耐盐品种保持了较高的叶面积指数、SPAD值和光合势, 叶片光合性能受胁迫程度小, 有利于保持较高光合产物的积累; 盐胁迫显著降低夏玉米花后干物质积累和向生殖器官的分配, 降低收获指数, 从而导致产量降低。

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13. 小麦TaSnRK基因家族鉴定及在局部根区干旱下的表达分析

张恒, 冯雅岚, 田文仲, 郭彬彬, 张均, 马超

作物学报 2025, 51 (3): 632-649. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41033

摘要（632）

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蔗糖玉米非发酵-1相关蛋白激酶(Sucrose non-ferment-1-related protein kinase, SnRK)在响应非生物胁迫过程中发挥着核心调控作用。为系统分析小麦(Triticum aestivum L.) TaSnRK基因家族成员的基本理化性质、染色体分布、基因结构、系统进化关系和在局部根区干旱下的表达特性, 本研究利用生物信息学的方法在小麦全基因组进行鉴定, 并通过小麦公共表达数据库和实时荧光定量PCR (Real-time fluorescent quantitative PCR, qRT-PCR)分析了其在局部根区干旱下的表达模式。结果表明, 在小麦中共鉴定到139个SnRK基因家族成员, 并将其分为3个亚家族, 每个亚家族中分别含有15 (SnRK1)、31 (SnRK2)和93 (SnRK3)个成员, 蛋白质序列长度在154~836个氨基酸之间。通过保守基序分析发现, 3个亚家族的成员中均含Motif2和Motif4; 在SnRK1亚家族中所有成员均含Motif14和Motif15, 而在SnRK2和SnRK3亚家族中均不含这2个结构域; 在SnRK3亚家族中所有成员均含Motif10, 而在SnRK1和SnRK2亚家族中均不含Motif10。通过种内共线性分析发现, TaSnRK基因共有217个重复事件, 同源性较高且进化过程非常保守, K_a/K_s比率显示仅有4对家族成员受到了正向的自然选择压力。顺式作用元件分析发现, 小麦TaSnRK基因中的顺式作用元件大多与生长发育有关, 此外还包含多种逆境响应的结合元件。基因表达模式分析显示, 在TaSnRK家族成员中仅有20个基因在籽粒中的相对表达量较高, 而在穗、叶、芽、根中分别有85、90、92和80个基因具有较高的表达量。qRT-PCR分析表明, TaSnRK基因在抗旱性强的小麦中表达量更高, 另外SnRK2和SnRK3这2个亚族中的成员可以感受并传递干旱胁迫信号。蛋白互作分析结果表明, 35个TaSnRK蛋白和与其相关的23个功能蛋白共存在267对蛋白互作事件。上述结果为深入研究TaSnRK基因在调控小麦生长发育与干旱胁迫中的响应提供了理论依据。

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14. 水稻MKKs家族基因成员 OsMKK4的不同等位基因型及自然变异对籽粒的影响

刘建国, 陈冬东, 陈玉玉, 易琴琴, 李清, 徐正进, 钱前, 沈兰

作物学报 2025, 51 (3): 598-608. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.42028

摘要（618）

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MAPK信号通路中的MKKs家族基因在水稻生长发育和防御信号传导中起承上启下的作用, 并参与调控多种生物学过程。本研究通过生物信息学分析, 鉴定了水稻中的MKKs基因, 并构建了它们的系统发育树, 揭示了MKKs家族基因的保守性和多样性。利用基因编辑技术, 编辑日本晴水稻品种中OsMKK4基因, 成功获得了6种该基因不同突变类型的材料, 其粒长、粒宽和千粒重均较野生型显著降低。单倍型分析结果表明, OsMKK4基因的单倍型有明显的籼粳分化, 主要为Glu¹⁴粳型和Leu¹⁴籼型。含有Glu¹⁴粳型稻的平均粒长较低, 平均粒宽和千粒重较高。此外, 将Kasalath中带有Leu¹⁴单倍型的OsMKK4基因导入日本晴, 导致DHX (CSSL)的粒长、粒宽和千粒重较日本晴显著降低; 与Kasalath相比, 代换系的粒宽和千粒重显著增加。本研究探索了OsMKK4基因的重要单倍型对水稻籽粒的影响, 为更精确的分子设计育种提供基因资源和策略。

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15. 小麦蔗糖合酶基因TaSUS2调控籽粒淀粉合成及品质的功能研究

吴美娟, 张寅辉, 李元昊, 刘海霞, 黄以琳, 李甜, 刘红霞, 张学勇, 郝晨阳, 郭杰, 侯健

作物学报 2025, 51 (6): 1514-1525. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41076

摘要（609）

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小麦是重要的粮食作物之一, 持续提升其产量是育种的重要目标。提高粒重可以有效提高小麦单产, 而小麦籽粒的主要成分是淀粉。为全面解析淀粉合成通路关键酶基因TaSUS2对籽粒淀粉合成的作用, 本研究从小麦基因组中扩增了TaSUS2的全长cDNA序列, 并在科农199中对TaSUS2进行基因编辑, 获得2种纯合二突材料(KO-1、KO-2)和1种纯合的三突材料(KO-3)。转基因材料表型鉴定发现, 与野生型相比, TaSUS2的种子出现明显的皱缩, 粒重显著下降, 且籽粒胚乳中总淀粉含量、直链淀粉含量、绝对淀粉含量和A型淀粉的粒径也显著降低, 表明TaSUS2影响粒重和籽粒中的淀粉合成。转录组分析发现, TaSUS2-KO-3花后21 d的籽粒中淀粉合成通路上的多个主要合成酶基因上调表达。开发TaSUS2-2A-CAPS标记并鉴定了145份重测序材料, 发现TaSUS2影响淀粉含量、湿面筋含量、蛋白质含量及沉降值等品质性状, TaSUS2-2A-Hap-G是影响品质性状的优异单倍型。研究结果为阐析TaSUS2的生物学功能奠定了基础, 也为未来小麦的高产优质分子育种提供了基因资源。

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16. 小麦小旗叶突变性状基因定位与遗传分析

杨思杰, 杜启迪, 柴守玺, 熊宏春, 谢永盾, 赵林姝, 古佳玉, 郭会君, 刘录祥

作物学报 2025, 51 (6): 1548-1557. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41095

摘要（606）

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叶片形态作为株型结构的核心特征, 对光合作用效率、作物产量及胁迫响应等具有重要影响。旗叶是小麦进行光合作用的重要功能器官, 其光合效率直接影响小麦产量, 深入挖掘旗叶发育调控基因有助于培育高产小麦品种。本研究以小麦品种京411为野生型, 经诱变获得了表型稳定的小旗叶突变体je0261。该突变体表现旗叶变窄变短, 旗叶叶长减小38.9%, 叶宽减少29.3%, 叶面积减小56.7%。根据突变体与野生型的F₂和F₃代表型数据分析表明, 旗叶宽窄和长短性状分别受1对主效隐性基因控制。采用混合群体分离分析法(BSA), 结合测序所得SNP位点, 在7A染色体上开发了7个KASP标记, 将控制叶长、叶宽的目标基因同时定位在7A染色体长臂1.18 cM遗传区段内, 对应中国春参考基因组8.08 Mb的物理区间。2个基因之间的遗传距离为1.00 cM, 推断是2个新的控制旗叶宽度和长度的主效基因。本研究所鉴定的小麦旗叶大小和宽窄调控区段有助于深入解析小麦旗叶叶面积形成的遗传基础, 为进一步改良小麦叶型提供新基因源。

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17. 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, 51 (5): 1215-1229. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44129

摘要（583）

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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、$\mathrm{O}^{\bar{.}}_{2}$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$\mathrm{O}^{\bar{.}}_{2}$清除能力均高于盐敏感品种, H₂O₂、$\mathrm{O}^{\bar{.}}_{2}$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$\mathrm{O}^{\bar{.}}_{2}$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$\mathrm{O}^{\bar{.}}_{2}$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。

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18. 玉米穗腐病的抗性遗传研究进展与育种应用

苏爱国, 肖森林, 易红梅, 段赛茹, 王帅帅, 张如养, 邢锦丰, 李春辉, 孙轩, 徐瑞斌, 徐田军, 李志勇, 张勇, 王荣焕, 宋伟, 赵久然

作物学报 2026, 52 (1): 1-13. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2026.53053

摘要（581）

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穗腐病是玉米生产中的一种主要病害, 不仅影响产量和品质, 病原菌产生的毒素还会危害人畜的健康安全。选育和种植玉米抗病品种, 是防治玉米穗腐病最有效的途径之一。目前, 国内外学者对优势病原菌的抗性候选基因和分子遗传机制进行了深入研究。玉米的10条染色体上, 均有穗腐病抗性相关QTL和显著关联的SNP位点报道。但病原菌侵染的复杂性, 以及其抗性为微效多基因控制的数量性状, 导致相关研究应用于抗病育种实践的实例并不多。本文介绍了玉米穗腐病的主要病原菌种类、地域分布、发病影响因素以及毒素危害, 总结了近年来在拟轮枝穗腐病(fusarium ear rot, FER)和禾谷镰孢穗腐病(gibberella ear rot, GER)抗性基因挖掘和分子遗传机制方面取得的研究进展, 并对抗病育种进行了展望。多组学交叉研究的深入和新生物技术的应用将加速穗腐病主效抗性基因的挖掘和抗病分子机制解析, 进而促进玉米种质创制和穗腐病抗性品种选育。

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19. 生长素响应报告基因转化甘蓝型油菜及各组织GUS动态信号分析

张琴, 戴成, 马朝芝

作物学报 2025, 51 (3): 667-675. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44132

摘要（577）

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为探究甘蓝型油菜中生长素在不同组织中的动态分布情况, 构建了以DR5::GUS为报告基因的生长素响应表达载体, 将其转化到甘蓝型油菜中, 获得了稳定表达GUS基因的转基因株系。GUS染色发现, 在油菜苗期, 子叶和下胚轴中都有比较强的GUS信号, 并且DR5启动子受生长素类似物NAA诱导, 而真叶和根部的GUS信号比较弱, 证明子叶中生长素含量比较高; 在油菜花蕾期, 花药以及萼片中有比较强的GUS信号, 而柱头中GUS信号比较弱, 说明生长素可能对花药的发育有比较重要的作用; 生长素在授粉后不同发育时期的种子以及角果中均表现出先升高再降低的趋势, 表明生长素可能在种子发育中发挥作用。综上所述, 本研究通过DR5::GUS生长素报告系统对甘蓝型油菜中的生长素进行可视化, 为进一步揭示生长素在油菜生长发育中的作用机制提供了新的技术手段。

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20. 秸秆还田配施氮肥对春玉米产量和籽粒品质的影响

李翔宇, 季欣杰, 王雪莲, 龙安燃, 王峥宇, 杨子慧, 宫香伟, 姜英, 齐华

作物学报 2025, 51 (3): 696-712. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.43031

摘要（571）

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明确不同秸秆还田方式下氮肥对春玉米籽粒产量与品质的影响, 分析玉米淀粉糊化特性与热特性, 探究不同秸秆还田方式的玉米最佳施肥量, 为完善玉米高品质的农田栽培措施提供科学依据。针对东北地区春玉米产量不稳、产质难以协同等问题, 于2015年在辽宁省铁岭县蔡牛镇沈阳农业大学试验基地建立长期定位试验, 于2021—2022年研究了2种秸秆还田方式(旋耕秸秆还田, RTS; 翻耕秸秆还田, PTS)和5个施氮水平(0、112、187、262和337 kg hm^-2)下玉米籽粒产量和品质的变化规律。结果表明, 与RTS处理相比, PTS处理籽粒产量提高6.09%, 且增加籽粒总淀粉、直链淀粉含量和直链/支链淀粉, 有效降低脂肪含量, 促进玉米淀粉的糊化与回升。同时, PTS处理的糊化焓(?H)增加14.09%, 有利于优化淀粉的相对结晶度和组织度。相比耕作方式, 施氮对玉米籽粒蛋白质、脂肪和糖含量的影响更为显著, 262 kg hm^-2的施氮量使其达到最大值。与不施氮相比, 氮肥处理下的玉米籽粒粗蛋白、粗脂肪、蔗糖、可溶性糖、直链淀粉的含量和直链/支链淀粉增幅分别为17.99%~31.20%、3.19%~14.91%、32.88%~45.41%、13.93%~23.73%、6.80%~21.02%和10.26%~33.77%。但过高施氮(337 kg hm^-2)会削弱玉米淀粉和脂肪含量, 降低总淀粉和支链淀粉含量, 导致玉米淀粉峰值黏度、最终黏度和破损值下降, 影响玉米淀粉加工过程中糊化。施氮使玉米淀粉峰值时间和糊化温度上升, 分别升高1.42%和6.79%, 有助于提高食品的黏稠性、口感和烹饪稳定性。相关性分析表明, 玉米籽粒总淀粉含量与峰值、谷值及最终黏度之间存在显著的正相关关系, 而蛋白质含量则与这些指标呈显著负相关。此外, 不同耕作方式与氮肥施用量的交互作用对玉米产量、籽粒蔗糖含量、淀粉热焓特性及糊化特性均产生显著影响, 进一步证明两者的协同作用能够有效提升玉米产量与品质。综上所述, 翻耕秸秆还田(PTS)配施262 kg hm^-2氮肥, 能有效提升玉米产量, 促进玉米籽粒淀粉积累, 改善热特性与糊化特性, 从而实现春玉米品质的全面提升。

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21. 大麦 HvMYB2分子特性及响应干旱胁迫的功能分析

王林, 陈晓雨, 张文梦龙, 汪思琦, 程冰云, 程靖秋, 潘锐, 张文英

作物学报 2025, 51 (4): 873-887. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41068

摘要（567）

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干旱是全球农业生产中最主要的环境胁迫之一, 严重影响作物的生长发育和产量形成。挖掘野生大麦优异的抗旱基因对于我国干旱、半干旱区域抗旱大麦品种的选育与利用具有重要意义。为阐明HvMYB2基因的分子特性及其响应干旱胁迫的功能, 本研究从抗旱野生大麦EC_S1中扩增HvMYB2编码序列(CDS), 获得了912 bp长的CDS序列, 编码303个氨基酸。保守结构分析显示, HvMYB2为R2R3型MYB转录因子, 含有2个HTH_MYB结构域, 其编码蛋白定位于细胞核。系统发育分析表明, HvMYB2与小麦PIMP1蛋白同源性最高(87.5%)。表达模式分析显示, HvMYB2在苗期地上部分表达水平最高。在干旱胁迫条件下, HvMYB2在抗旱野生大麦EC_S1中表达水平显著升高。过表达HvMYB2的拟南芥株系在干旱条件下表现出更强的抗旱性, 干旱胁迫下叶片相对含水量、叶绿素a和叶绿素b含量显著高于野生型拟南芥, 相对电导率则显著降低, 叶片气孔导度显著低于野生型植株。反之, 沉默HvMYB2导致了大麦植株在干旱胁迫下的抗旱性显著降低, 表现为更高的水分损失和细胞损伤, 以及更大的气孔导度。由此推测HvMYB2通过调节叶片气孔导度正调控大麦的抗旱性。互作蛋白预测结果显示, HvMYB2可能与HvMYB27和HvMYB29转录因子形成复合物以调节下游基因表达。此外, HvMYB2启动子分析揭示其包含多个干旱诱导和激素响应元件, 野生大麦HvMYB2启动子中181 bp特异性片段插入导致其转录水平受干旱显著诱导, 可能提高了野生大麦EC_S1的抗旱性。本研究为全面解析HvMYB2抗旱分子调控机制奠定了基础, 为大麦品种抗旱遗传改良提供了新的基因资源。

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22. 谷子SHMT基因家族全基因组鉴定与表达分析

郭冰, 秦家范, 李娜, 宋梦瑶, 王黎明, 李君霞, 马小倩

作物学报 2025, 51 (3): 586-5897. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44112

摘要（558）

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丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在作物中广泛存在, 参与作物碳代谢、光呼吸等途径, 在作物生长发育及抗逆胁迫中发挥重要作用, 但是目前关于谷子SHMT基因的研究较少。本研究在全基因组水平鉴定了谷子SHMT基因家族成员, 系统分析了SiSHMTs的基因结构、进化关系、染色体定位、物种间共线性、顺式作用元件、表达模式、优势单倍型等。结果表明, 谷子中共有5个SiSHMTs, 分子量在51.70~64.37 kD之间, 空间结构相近, 进化关系将其分为3组, 每组成员散落在各条染色体上。启动子顺式作用元件分析发现, 在启动子中包含多个光反应响应元件、厌氧响应元件、激素响应元件等作用元件。物种间共线性分析结果表明, SiSHMT3和SiSHMT4与单子叶作物水稻、小麦、高粱、玉米存在共线性, SiSHMT3与水稻、小麦、玉米存在多个共线对。SiSHMT成员在谷子不同发育时期、不同组织中表达量不同, SiSHMT4表达量较高, 在穗发育过程持续高表达, 并受到干旱、盐和ABA的显著诱导。SiSHMT4单倍型分析显示, Hap1为优势单倍型, 在穗长、穗宽、穗重各表型中都显著优于其他单倍型。研究结果为挖掘谷子抗旱、耐盐新功能基因提供基因源, 为今后选择培育高产抗逆谷子新品种奠定理论基础。

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23. 谷子微核心种质的构建

梁红凯, 赵苏蒙, 陆琼, 周鹏, 智慧, 刁现民, 贺强

作物学报 2025, 51 (6): 1435-1444. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44204

摘要（558）

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种质资源是作物遗传研究、种质创新和新品种培育的重要基础。然而, 随着种质资源数量的快速增长, 如何高效研究和利用这些遗传资源成为亟待解决的重要问题。本研究基于全球范围的967份谷子种质资源的基因组数据, 通过遗传多样性、遗传距离、地理分布等信息, 构建出一个具有代表性的200份谷子微核心种质资源群体。该微核心种质保留了原始种质的遗传多样性和群体结构的代表性, 同时具有广泛的地理分布和丰富的表型变异。本研究进一步通过全基因组关联分析鉴定出10个与农艺性状关联的QTL, 包括调控谷子叶枕颜色的PPLS1基因和与抽穗期相关的Ghd7.1基因, 表明该微核心种质具有高的实用性。研究结果为谷子种质资源的高效利用提供了重要的材料基础。

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24. 四川省农作物种业发展现状与对策

唐永严, 尹俊杰, 侯青青, 冯俊彦, 李俊, 杨武云, 陈学伟, 胡培松, 万建民

作物学报 2025, 51 (11): 2845-2859. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.53038

摘要（553）

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作物种质资源作为农业发展的核心要素, 其高效开发利用对推动农业现代化和保障国家粮食安全具有重要的战略意义。近年来, 四川省在种质资源普查、作物种植结构优化、作物产量提升和新品种选育等方面都取得了显著成效, 但仍面临种质资源保存与利用不足、国家级种业创新平台缺乏、科技创新力不足、种业企业竞争力不强等瓶颈。作为国家战略腹地和种业大省, 四川省在维护国家粮食安全格局、驱动农业可持续发展、引领农业科技创新等方面承担着不可替代的使命。鉴于此, 亟需通过强化政策体系顶层设计, 促进种质资源高效利用、推进种业科技创新、完善产学研协同创新机制, 以培育具有核心竞争力的现代化种业企业集群, 加快实现四川省从种业大省向种业强省的转型升级, 切实筑牢国家粮食安全根基。

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25. 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, 51 (5): 1156-1165. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44161

摘要（544）

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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。

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26. 不同生育期涝渍对甘薯抗逆生理特性及产量形成的影响

阳新月, 肖人滈, 张林茜, 唐铭均, 孙光燕, 杜康, 吕长文, 唐道彬, 王季春

作物学报 2025, 51 (3): 744-754. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44116

摘要（537）

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涝渍胁迫是造成甘薯产量下降的重要原因之一, 但不同生育期涝渍胁迫对甘薯生长发育及产量的影响尚未见报道。为此, 于2022—2023年以渝红心薯98为试验材料在人工控水条件下进行不同时期的涝渍胁迫处理。设置全生育期正常浇水(CK, 对照)、薯蔓并长期涝渍胁迫(T1)、块根盛长期涝渍胁迫(T2)、薯蔓并长期与块根盛长期均涝渍胁迫(T3) 4个处理, 探究不同生育期涝渍胁迫对甘薯抗逆生理特性与产量的影响。结果表明, 涝渍胁迫条件下, 甘薯根冠比、功能叶相对含水量下降, 脯氨酸、可溶性糖含量增加, CAT、POD、SOD活性显著提高。涝渍胁迫改变了甘薯同化产物在地上部与地下部间的分配, 使得地上部徒长而地下部发育受抑制, 最终导致2022年及2023年块根产量较对照分别显著降低22.67%、40.05%、66.93%和31.20%、40.80%、64.60%。薯蔓并长期和块根盛长期均发生涝渍对甘薯生长发育影响最为显著。与薯蔓并长期相比, 块根盛长期对涝渍响应更为敏感, 且复水后恢复甘薯生长的能力更弱。

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27. I型MADS-box基因 SlMADS79调控番茄株型的功能研究

郭绪虎, 李灵芝, 李凤, 马博岩, 贾晓宇

作物学报 2025, 51 (4): 982-991. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44147

摘要（525）

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MADS-box基因在植物生长发育全过程中具有重要调控功能。目前, 关于番茄II型MADS-box基因的功能研究较多, 而I型MADS-box基因却鲜有报道。本研究克隆了I型MADS-box基因SlMADS79, 该基因在番茄根、叶和侧芽中表达水平相对较高, 推测其可能参与番茄营养器官生长调控。本研究以经典番茄栽培品种Ailsa Craig (AC⁺⁺)为背景材料, 采用RNA干扰技术沉默SlMADS79基因。与野生型相比, SlMADS79基因沉默株系顶端优势度降低、植株矮小; 叶片的长度、宽度、周长以及面积均小于野生型植株; 根系总长度、总表面积、总投影面积、根系体积、分叉数、根尖数均显著减少。解剖学研究表明, 沉默植株茎秆的纵切面细胞较小, 然而其平均数量明显增加。在激素水平上, SlMADS79沉默株系中IAA (吲哚-3-乙酸)、TZR (转玉米素核糖苷)以及CS (栗木甾酮)含量降低。在分子水平上, 生长素应答基因IAA3和赤霉素合成基因GA3ox1在SlMADS79沉默株系中显著下调, 而细胞周期基因CyCA3;1在沉默株系中显著上调。本研究从形态、解剖、激素和分子水平上进一步解析了SlMADS79基因的生物学功能, 丰富了番茄I型MADS-box基因家族的研究, 为番茄株型调控研究提供了可靠的理论依据。

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28. 彩色青稞和彩色小麦籽粒的代谢组学比较分析

程红娜, 秦丹丹, 许甫超, 徐晴, 彭严春, 孙龙清, 徐乐, 郭英, 杨新泉, 徐得泽, 董静

作物学报 2025, 51 (4): 932-942. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41042

摘要（522）

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彩色青稞和彩色小麦是一类特殊的、珍贵的种质资源, 不同颜色籽粒中的营养物质成分和含量均不同。本研究基于LC-MS对2个彩色青稞品种鄂黑稞720135 (EH720135)、广州蓝稞(GZL)和2个彩色小麦品种中科紫麦(ZKZM)、农大4218紫(ND4218)授粉后不同天数的籽粒代谢组进行了分析和比较。结果表明:在4个材料不同发育时期的籽粒中, 共检测到936种代谢物, 包含379种已知物质和557种未知物。聚类分析表明, 不同发育时期的籽粒中代谢物存在明显差异, 各种代谢物的动态积累模式也不尽相同。对4个材料成熟籽粒中代谢物进行比较分析, 在彩色青稞和彩色小麦之间共鉴定出687种差异代谢物, 其中, 206种在2个彩色青稞和2个彩色小麦之间均存在显著差异。此外, 还鉴定到308种和277种代谢物分别在2个彩色小麦之间和2个彩色青稞之间存在显著差异。进一步分析表明, 成熟青稞籽粒中的儿茶素、麦黄酮衍生物、金圣草黄素等黄酮类相关代谢物含量显著高于彩色小麦, 它们可能为青稞特异的功能性成分。本研究有助于全面了解彩色青稞和彩色小麦籽粒代谢物的差异, 并为彩色青稞和彩色小麦功能性食品研发提供理论依据。

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29. 密植滴灌水肥一体化对西南夏玉米产量及土壤细菌群落的影响

宋利, 刘广周, 张华, 卢庭启, 卿春燕, 杨云山, 郭晓霞, 胡单, 李少昆, 侯鹏

作物学报 2025, 51 (4): 992-1004. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.43041

摘要（510）

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土壤微生物参与碳氮循环, 对于维持土壤生态系统健康具有重要意义。为研究密植滴灌水肥一体化对西南地区夏玉米产量与土壤细菌群落的影响, 设置传统水肥(F)和密植滴灌水肥一体化(H) 2个处理。采用高通量测序方法, 通过测定16S rRNA基因, 研究密植滴灌水肥一体化对土壤细菌群落的影响。2年试验结果表明, 与对照F相比, H处理的产量与生物量分别显著提高30.92%与56.03%。对2022年土壤中细菌微生物进行分析发现, H处理显著提高了不同时期土壤细菌群落的多样性, 且处理间细菌群落结构存在差异。对细菌群落组成分析可知, H处理提高了部分门(髌骨菌门、拟杆菌门和放线菌门)和属(黄单胞杆菌属、鞘氨醇单细胞菌属、Jatrophihabitans和黄杆菌属)分类水平的细菌群落相对丰度。相关性分析结果表明, 吐丝期F处理中酸杆菌门的相对丰度与产量相关, H处理中鞘氨醇单细胞菌属的相对丰度与生物量相关; 成熟期H处理的3门(粘菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门)和2属(Ellin6067、芽单胞菌属)细菌群落的相对丰度与生物量及产量相关, 而F处理的细菌群落的相对丰度与生物量及产量无关。利用PICRUSt2对细菌群落进行功能预测可知, H处理提高了多种细菌的代谢能力, 如氨基酸代谢、外来化合物的生物降解与代谢、糖类生物合成与代谢等。综上, 与传统水肥管理相比, 密植滴灌水肥一体化不仅提高了土壤细菌的群落多样性和代谢能力, 还提高了3门(髌骨菌门、拟杆菌门和放线菌门)和4属(黄单胞杆菌属、鞘氨醇单细胞菌属、Jatrophihabitans和黄杆菌属)的群落相对丰度, 并通过降低有害菌门(芽单胞菌门)和提高有益菌属(鞘氨醇单细胞菌属)的群落相对丰度来影响产量。

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30. 芥菜型油菜响应菌核病侵染表达特性与高抗性关联基因分析

张金泽, 周庆国, 杨旭, 王倩, 肖莉晶, 金海润, 欧阳青静, 余坤江, 田恩堂

作物学报 2025, 51 (3): 621-631. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44120

摘要（508）

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菌核病是油菜的主要病害, 侵染后能导致油菜大幅减产。本研究对200份芥菜型油菜株系进行了菌核病抗性鉴定, 并从中筛选出部分高抗性育种材料。然后选取高抗株系G21-243-1 (HR)和感病株系G21-149-2 (LR)作为研究材料, 通过实验室模拟核盘菌侵染12 h、24 h、36 h后的叶片为材料进行转录组分析(RNA-Seq), 共获得138.16 Gb的Clean Data。以菌核病感病株系为对照, 以接种菌核病的同时期抗病株系为处理组, 进行差异基因表达分析后, 共检测到1899个上调表达基因, 1330个下调基因表达, 在2个时期同时检测到445个差异表达基因, 在3个时期同时检测到90个差异表达基因。对全部差异表达基因进行GO和KEGG功能分析, 在KEGG分析中显著富集的通路为Plant-pathogen interactions、Plant hormone signaling、MAPK signaling pathways-plants。结合转录组分析检测到的DEG及功能分析结果, 初步筛选出20个菌核病抗性相关的候选基因, 并随机选取其中6个候选基因进行了qRT-PCR分析。本研究的开展可为解析菌核病侵染寄生植物基因表达特性、菌核病抗性基因筛选及油菜的菌核病抗性育种奠定基础。

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31. 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, 51 (5): 1198-1214. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41053

摘要（507）

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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。

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32. 花后高温干旱逆境对冬小麦光合特性和产量的影响

李乔, 叶杨春, 常旭虹, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 马瑞琦, 赵广才, 蔡瑞国, 张敏, 刘希伟

作物学报 2025, 51 (4): 1077-1090. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41035

摘要（506）

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为了明确花后高温干旱逆境对小麦产量的影响及其生理机制, 本研究于2022—2023年冬小麦生长季, 选用中麦36 (ZM36)和济麦22 (JM22) 2个小麦品种, 在北京和河北赵县大田试验条件下设置花后高温(HT)、干旱(DS)、高温干旱复合胁迫(DHS) 3种逆境处理, 以自然环境为对照(CK), 比较了不同逆境处理对小麦光合特性、叶片衰老和籽粒产量的影响。结果表明,与CK相比, 在逆境下北京试验点ZM36的产量、穗粒数、千粒重分别降低了18.0%~40.2%、10.4%~16.3%和6.9%~22.7%; JM22分别降低了18.2%~32.8%、3.1%~8.7%和4.0%~14.6%。赵县试验点ZM36的产量、穗粒数、千粒重分别降低了6.4%~27.8%、8.2%~23.1%和2.9%~11.0%; JM22分别降低了6.8%~35.3%、8.0%~19.0%和0.6%~7.7%。2个试验点不同逆境对2个小麦品种产量的影响程度均为DHS>DS>HT。花后逆境下2个小麦品种叶面积指数(LAI)降低14.4%~36.9%, 旗叶叶绿素相对含量(SPAD)减少11.2%~24.6%、叶片持绿时间(Chl_total)缩短1.8~5.0 d, PSII最大光化学效率(F_v/F_m)降低3.5%~10.5%, 非光化学淬灭系数(NPQ)增加9.3%~27.8%, 致使旗叶净光合速率(P_n)降低14.3%~39.6%, 且花后高温干旱复合胁迫对小麦旗叶光合特性的影响远大于单一干旱、高温胁迫。由结构方程可知, 叶片温度(T_leaf)与土壤体积含水量(SVC)、SPAD、P_n呈负相关, SVC与LAI、SPAD、P_n、F_v/F_m呈正相关, 表明较高的土壤体积含水量(0~20 cm土层30%~32%)可降低冠层和叶片温度, 延缓小麦叶片衰老, 提高光合效率。研究结果为小麦高产稳产抗逆栽培提供理论依据。

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33. 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, 51 (5): 1378-1388. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.43036

摘要（505）

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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。

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34. 小麦苗期耐旱耐盐种质筛选及抗旱耐盐综合评价

胡润慧, 汪军成, 司二静, 张宏, 李兴茂, 马小乐, 孟亚雄, 王化俊, 刘青, 姚立蓉, 李葆春

作物学报 2025, 51 (9): 2371-2386. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.51022

摘要（501）

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通过建立小麦品种(系)抗旱耐盐评价体系, 筛选抗旱耐盐小麦种质, 以8份不同基因型小麦品种(系)为材料, 采用苗期水培法, 在干旱处理(20% PEG-6000)、盐处理(200 mmol L^-1 NaCl)和双胁迫处理(20% PEG-6000+200 mmol L^-1 NaCl)下, 测定各小麦品种在不同胁迫下的生物量、根系相关指标和生理指标等19个性状表征值, 计算各指标抗旱耐盐胁迫指数, 并利用综合隶属函数法进行主成分分析和聚类分析, 最终评价各小麦抗旱耐盐能力。与正常处理相比, 在3种胁迫条件下, 8份小麦品种叶片相对含水量整体呈下降趋势; 保护酶活性(SOD, POD和CAT)、质膜氧化程度(MDA含量)、脯氨酸含量在各小麦体内整体呈上升趋势; 而可溶性蛋白质含量在不同小麦品种间变化呈下降趋势; 根平均体积、根系表面积、根总长等指标呈上升趋势; 3种处理下, 指标的最高变异系数可达116.86%, 确定叶绿素含量(SPAD)、可溶性蛋白含量(SP)、根系表面积、根平均体积、根总长和根冠比6个指标可以作为评价不同小麦(系)抗旱耐盐能力的鉴定指标, 以此为依据, 对其进行系统聚类分析, 最终得到西农535、陇育11号、兰19、兰天10和陇紫麦1号抗旱性较强; 陇鉴114和西科麦510的耐盐性较强; 西农535和陇育11号在双胁迫处理下的表现性最好。

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35. 植物光合午休研究进展

高园, 李霞, 魏少博, 田小海, 周文彬

作物学报 2025, 51 (9): 2253-2265. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.53033

摘要（499）

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光合午休是指植物在自然条件下, 在正午出现光合速率下降, 随后逐渐上升的现象。光合午休的发现至今已有百余年历史, 但其形成的确切机制尚不清楚。光合午休不仅影响植物光合生产力, 还对大田作物的产量形成具有重要影响。因此, 深入研究光合午休成因及其生理与分子机制, 对于提高大田作物光合效率、进而提升产量具有重要意义。本文系统回顾了光合午休的发现历程, 综述了环境因子对光合午休形成的影响及其相关生理机制, 并对未来研究进行了展望, 以期为深入研究光合午休及其调控机制提供参考和思路。

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36. 小麦抗条锈病相关性状元分析及候选基因分析

张飞飞, 何万龙, 焦文娟, 白斌, 耿洪伟, 程宇坤

作物学报 2025, 51 (8): 2111-2127. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41069

摘要（495）

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小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. Tritici)引起的真菌病害, 是小麦生产中主要病害之一。利用元分析(meta-analysis)对已报道的小麦条锈病抗病数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)和已知抗病基因(Yr)进行统合分析, 将480个不同分子标记类型QTL通过构建的参考图谱进行映射, 获得meta-QTL (meta-quantitative trait locus, MQTL) 90个, 其中16个与严重度(disease severity, DS)相关、10个与反应型(infection type, IT)相关、7个与病程曲线下面积相关(area under disease progress curve, AUDPC)、3个与其他抗条锈病性状相关; 有19个同时与DS和IT共相关、20个与DS和AUDPC共相关、15个与IT和AUDPC共相关。获得的MQTL非均匀分布于21条染色体上, 部分MQTL聚合成簇; 解释表型变异率范围2.00%~63.01%, 置信区间范围为0.01~24.60 cM; 映射的MQTL包含13个抗病基因: Yr5, Yr7, Yr17, Yr18, Yr28, Yr29, Yr30, Yr44, Yr48, Yr52, Yr54, Yr67和Yr82。进一步对MQTL进行候选基因分析, 鉴定了72个候选基因(candidate gene, CG), 功能注释和表达模式分析发现, CG编码的蛋白质含有与抗病相关的如NBS-LRR结构域、WRKY结构域、F-box结构域、糖转运蛋白等; 并且研究了CG在小麦发育过程中不同叶片组织中的表达情况。本研究通过分子标记辅助育种将抗条锈病基因或QTL聚合培育获得小麦抗病品种, 为有效提高小麦抗病水平、保障粮食安全提供参考。

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37. 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, 51 (5): 1230-1247. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41072

摘要（491）

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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0.10 mmol L^-1 Cd胁迫下济麦22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。转运体相关基因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, LOC123168319和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积累小麦品种提供参考。

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38. 铝胁迫下水稻 osalr3突变体对外源有机酸和植物生长调节物质的响应

苏畅, 满福原, 王镜博, 冯晶, 姜思旭, 赵明辉

作物学报 2025, 51 (3): 676-686. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.42031

摘要（487）

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土壤酸化和铝毒害逐渐成为危害水稻生长发育和产量的重要问题, 因此挖掘水稻耐铝相关基因, 阐明其参与耐铝的分子机制尤为重要。前期研究利用全基因组关联分析筛选出了一个耐铝相关基因OsAlR3, 通过表型和生理指标证明该基因参与水稻耐铝调控。有机酸和植物生长调节物质与铝抗性有着密切关系, 但OsAlR3如何响应该过程尚未明确。本研究探讨了野生型和osalr3敲除突变体对外源有机酸(柠檬酸(CA)、草酸(OA)和苹果酸(MA))和植物生长调节物质(芸苔素内酯(BR)和生长素(IAA))的响应。研究表明, 敲除突变体osalr3在铝处理下总根长显著缩短、地上部和地下部铝离子含量显著升高、根际pH和有机酸含量降低、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O₂^?)、过氧化氢(H₂O₂)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高, 与野生型相比表现出了对铝胁迫更敏感的表型。外施有机酸和芸苔素内酯后, 突变体总根长增加, 地上部和地下部铝离子含量减少, 柠檬酸、草酸和苹果酸含量增加, MDA、O₂^?、H₂O₂含量和SOD活性降低, 突变体遭受铝毒害减轻。而外施生长素后虽然突变体总根长较铝处理增加, 地上部铝离子含量降低, 但是地下部铝离子含量显著增加, MDA、O₂^?和H₂O₂含量均与野生型存在显著性差异。综上所述, 外施有机酸(柠檬酸、草酸和苹果酸)和芸苔素内酯对OsAlR3基因起到了积极作用, 而施用生长素对OsAlR3基因的功能起到了负向调节的作用。

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39. 近二十年国审冬小麦品种的产量与品质性状变化趋势研究

吴柳格, 陈坚, 张鑫, 邓艾兴, 宋振伟, 郑成岩, 张卫建

作物学报 2025, 51 (7): 1814-1826. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41093

摘要（486）

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分析近二十年北方冬麦区与南方冬麦区国审冬小麦品种产量和品质变化及性状之间的相关性, 旨在明确品种更替过程中冬小麦产量和品质的变化趋势, 为未来高产优质小麦育种和栽培技术创新提供重要参考。收集并整理2000—2024年北方冬麦区与南方冬麦区1187个国审冬小麦品种数据, 将其按品质类型分为强筋、中强筋、中筋与弱筋4种类型, 并对其产量及构成因素、品质指标等进行了分析。自2017年起, 2个麦区国审冬小麦品种数量显著增加; 均以中筋品种为主。北方冬麦区的中强筋品种产量高于强筋和中筋品种, 南方冬麦区的中强筋品种产量高于弱筋品种。北方冬麦区品种的生育期显著缩短, 产量随时间显著增加, 以中强筋品种增幅最大, 为0.14 t hm^-2, 中强筋品种的蛋白质和湿面筋含量年均分别减少0.07%和0.15%, 强筋和中强筋品种的稳定时间年均分别增加0.27 min和0.25 min; 南方冬麦区中强筋和中筋品种产量显著增加, 中筋品种的湿面筋含量和稳定时间年均分别增加0.22%和0.07 min。在北方冬麦区, 强筋和中强筋品种的穗粒数与产量的相关性最高。中筋品种的千粒重与产量的相关性最高。强筋和中强筋品种的蛋白质含量与湿面筋、稳定时间和拉伸面积均呈正相关。在南方冬麦区, 中强筋和中筋品种的穗数与产量呈显著正相关, 弱筋品种穗粒数与产量呈正相关。北方冬麦区冬小麦通过统筹提高产量构成三因素, 进一步提高产量和品质; 南方冬麦区中强筋和中筋小麦的穗数是提高产量的关键因素, 弱筋小麦则通过增加穗粒数并优化栽培管理以保持较低的蛋白质含量, 从而提升产量并确保加工适应性。在未来气候变化的背景下, 如何实现产量与品质的协同提升, 是我国小麦育种和优质栽培创新亟待解决的重要科技问题。

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40. 棉花纤维品质相关性状QTL元分析及候选基因鉴定

郭栋财, 吕涛, 蔡永生, 买吾鲁达·艾合买提, 全家, 曲延英, 郑凯

作物学报 2025, 51 (6): 1445-1466. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44108

摘要（482）

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棉花纤维品质性状是受多基因控制的复杂数量性状, 深入挖掘棉花纤维品质数量性状基因座(quantitative trait loci, QTL)和候选基因对棉花纤维品质遗传改良具有重要意义。本研究利用BioMercator 4.2软件, 以Blenda A等发布的棉花高密度分子标记遗传连锁图谱为参考图谱, 对来自21个独立纤维品质QTL定位研究中的379个控制棉花纤维品质的原始QTL进行图谱整合、映射以及QTL元分析。获得的74个控制棉花纤维品质性状的一致性meta-QTL (meta quantitative trait loci, MQTL), 分布在26条染色体上, 置信区间最小为0.5 cM, 所有MQTL中共包含13,833个基因。通过RNA-seq、GO和KEGG富集分析, 挖掘到32个与棉花纤维品质相关的候选基因。通过qRT-PCR验证发现, 这些基因在棉花纤维发育不同时期差异表达, 推测其可能参与调控棉花纤维发育。本研究为棉花纤维品质性状分子标记辅助选择育种和基因克隆提供理论依据。

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