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（1948）

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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（1381）

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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. 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（1337）

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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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4. 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（1315）

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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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5. 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（1057）

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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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6. 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（1034）

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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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7. 小麦抗纹枯病新位点 Qse.hnau-5AS的定位及其候选基因鉴定

高梦娟, 赵贺莹, 陈家辉, 陈晓倩, 牛萌康, 钱琪润, 崔陆飞, 邢江敏, 银庆淼, 郭雯, 张宁, 孙丛苇, 阳霞, 裴丹, 贾奥琳, 陈锋, 余晓东, 任妍

作物学报 2025, 51 (8): 2240-2250. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.51008

摘要（1012）

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由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)引起的小麦纹枯病是我国小麦生产上极具破坏性的土传性病害, 严重影响小麦高产和稳产。选育和种植抗病品种是防治该病害最为经济有效和绿色环保的途径之一, 而纹枯病抗性基因挖掘是培育抗性品种的重要基础。本研究收集了349份黄淮麦区小麦种质并将其种植于河南农业大学小麦分子育种创新团队人工气候室进行纹枯病表型鉴定, 利用小麦660K SNP芯片对其进行基因型分析, 采用混合线性模型的方法对其进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS), 在小麦5A染色体短臂上挖掘到1个新的抗小麦纹枯病QTL位点, 命名为Qse.hnau-5AS, 其中15个显著性SNP集中在960.6 kb区段内。根据中国春高质量基因组信息, Qse.hnau-5AS区段内共包含13个高可信度(high-confidence, HC)注释基因。结合病原菌诱导和组织特异性表达分析, 推测其中1个编码刺猬互作蛋白类似蛋白基因(TaHIPL)和1个编码质膜ATP酶基因(TaHA)可能参与调控小麦纹枯病抗性。利用病毒介导基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术对上述2个抗纹枯病候选基因进行功能验证。接种病毒14 d后, qRT-PCR结果显示, VIGS沉默植株中TaHIPL和TaHA基因表达水平均显著下调, 表明2个基因均被有效沉默。表型鉴定发现, 与对照相比, VIGS沉默植株的病情指数(disease index, DI)较对照显著或极显著增加, 植株更感纹枯病。综上所述, TaHIPL和TaHA很可能是Qse.hnau-5AS的候选基因且可正调控小麦纹枯病抗性。本研究为小麦抗纹枯病分子机制的解析及抗病育种提供了新的基因和材料资源。

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8. 小麦幼苗根系性状全基因组关联分析及 TaSRL-3B优异等位基因发掘

蔡金珊, 李超男, 王景一, 李宁, 柳玉平, 景蕊莲, 李龙, 孙黛珍

作物学报 2025, 51 (8): 2020-2032. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.51020

摘要（983）

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根系是小麦吸收土壤水分和养分的器官, 其形态特征与产量及耐逆性密切相关。因此, 发掘根系形态相关遗传位点及优异等位基因对于小麦改良具有重要意义。本项目以277份小麦种质为材料, 采用凝胶根室法鉴定总根长、根表面积及根角度等8种幼苗根系性状, 结合小麦660K SNP芯片的分型结果开展3种模型(GLM、MLM和FarmCPU)全基因组关联分析(GWAS)。共检测到52个关联位点, 其中包括6个与多个根系性状相关的一因多效性遗传位点(Loci17、Loci20、Loci22、Loci38、Loci46、Loci47), 分别位于染色体3A、3B、3D、5A、6A和6B上。在位点Loci20中克隆到调控根系性状候选基因TaSRL-3B, 其序列全长1089 bp, 无内含子, 第78~235位氨基酸处有1个保守的NAC结构域。在该基因编码区检测到1个20 bp的插入/缺失变异(InDel⁷¹⁷), 该变异导致移码突变且与Loci20位点的候选SNP (cSNP, AX-108758584)紧密连锁(R² = 0.84)。277份供试小麦材料中携带等位基因TaSRL-3B^In的种质平均最大根长、总根长及根表面积均显著大于携带等位基因TaSRL-3B^Del的种质。以携带TaSRL-3B^Del的鲁麦14 (LM14)为受体亲本、携带TaSRL-3B^In的陕合6号 (SH6)为供体亲本, 创制回交导入系群体(BC₃F₅)。利用基于InDel⁷¹⁷开发的分子标记从中鉴定出5个携带TaSRL-3B^In的鲁麦14近等基因系。与鲁麦14相比, 其近等基因系的最大根长、总根长、根表面积及根体积均显著增加, 进一步表明TaSRL-3B参与调控小麦幼苗根系形态。与小麦地方品种相比, 我国现代育成品种中长根型等位基因TaSRL-3B^In频率减少。本研究为加快小麦根系遗传调控网络构建和功能解析提供了重要信息, 有助于小麦根系的遗传改良。

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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（962）

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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. 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（957）

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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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11. 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, 51 (5): 1389-1399. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.43050

摘要（940）

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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。

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12. 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（906）

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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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13. 花生磷脂酰肌醇转运蛋白基因AhSFH的克隆及其响应黄曲霉菌侵染的表达特征分析

郭腾达, 崔梦杰, 陈琳杰, 韩锁义, 郭敬坤, 吴晨迪, 付留洋, 黄冰艳, 董文召, 张新友

作物学报 2025, 51 (6): 1489-1500. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44191

摘要（902）

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磷脂酰肌醇转运蛋白(phosphatidylinositol transfer protein, PITP)是真核生物细胞内膜系统间转运磷脂酰肌醇和磷脂酰胆碱单体的一类蛋白质, 其参与植物生长发育、信号转导、逆境胁迫响应等多种重要的生命过程。花生中响应黄曲霉侵染的 PITP基因尚未见报道。本研究以高抗黄曲霉侵染花生种质J11为材料, 利用RT-PCR技术克隆获得花生磷脂酰肌醇转运蛋白类基因, 并通过生物信息学分析、实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术、亚细胞定位等对其进行分子特征鉴定和功能预测。结果显示, 该基因编码区序列长度为1836 bp, 编码一个分子式为C ₃₁₁₄H ₄₉₃₈N ₈₈₀O ₉₄₃S ₃₅、包含611个氨基酸、分子量为70.91 kD、等电点为7.84的不稳定亲水性蛋白。该蛋白无信号肽和跨膜结构域, 含有典型的Sec14和Nodulin结构域, 属于植物PITP家族的SFH亚族, 将其命名为AhSFH, 与大豆和蓖麻SFH蛋白有较近的亲缘关系。亚细胞定位结果显示, AhSFH蛋白主要定位于细胞质中。启动子作用元件分析发现, AhSFH基因启动子区包含大量的光响应、激素和胁迫响应元件。转录组和RT-qPCR分析发现, 在黄曲霉侵染初期(T2~T3), AhSFH基因在抗性材料中的表达水平急剧上升, 且显著高于高感材料。蛋白互作预测分析显示, AhSFH蛋白与多个转移酶相关家族蛋白具有关联性。本研究表明, 花生 AhSFH基因可强烈响应黄曲霉的侵染, 可能在抗性花生材料抵抗黄曲霉侵染中发挥正调控作用。

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14. 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（860）

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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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15. 玉米配置不同豆科作物对间作体系产量稳定性的影响

王彦婷, 逄蕾, 赵建华, 郑浩飞, 麻文浩

作物学报 2025, 51 (12): 3292-3303. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.53036

摘要（824）

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为探究玉米配置不同豆科作物对间作体系产量及其稳定性的影响, 于2017年在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站进行4年大田试验, 试验为单因素随机区组设计, 设玉米‖豌豆(maize ‖ pea, M‖P)、玉米‖蚕豆(maize ‖ faba bean, M‖F)及玉米‖大豆(maize ‖ soybean, M‖S) 3种间作模式及配对作物单作, 测定籽粒产量并计算超产率、相对相互作用指数及作物产量稳定性等相关指标。结果表明, 3种玉米‖豆科作物均能提高豆科作物产量稳定性, 其中玉米‖大豆时体系产量稳定性最高, 间作蚕豆较单作产量稳定性增幅最高。通过计算豆科作物产量稳定性发现, 间作较单作提高蚕豆产量稳定性184.18%, M‖P和M‖S较单作产量稳定性有所提高但未达显著水平。分析玉米产量稳定性发现, M‖P中间作玉米较单作产量稳定性降低62.21%, M‖F和M‖S中玉米较单作产量稳定性均有所提高, 但并无显著差异。玉米‖豆科作物有显著间作产量优势, 其中M‖S中玉米增产最高, 豆科作物中蚕豆增产最高。具体而言, 玉米‖豆科作物较单作加权产量平均提高16.71%, 其中M‖S、M‖P和M‖F分别增产27.02%、16.75%和6.80%。相较单作豆科作物, 间作蚕豆、豌豆增产, 大豆减产, 总体表现为蚕豆>豌豆>大豆, 分别为82.24%、71.48%和-14.63%。不同间作体系玉米超产率表现为M‖S>M‖P>M‖F, 分别为32.92%、13.47%和0.30%。计算相对相互作用指数发现, M‖P、M‖F和M‖S的玉米相对相互作用指数(relative interaction index-maize, RIIM)值分别为0.05、-0.01和0.14, 豆科作物相对相互作用指数(relative interaction index-legumes, RIIL)值分别为0.25、0.28和-0.08; 在M‖S中玉米较大豆具有竞争优势, M‖F中蚕豆为优势作物, 而M‖P中豌豆和玉米表现为相互促进作用。同时研究发现时间生态位分离程度与豆科作物超产率和RIIL呈正相关, 与RIIM呈负相关; 体系超产率与RIIM呈极显著正相关, 玉米和豆科作物的超产率与RIIM和RIIL均呈极显著正相关。因此, 在河西走廊中部, 玉米‖大豆是保障作物高产、稳产的多样化种植模式。

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16. 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（797）

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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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17. 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（781）

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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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18. 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（778）

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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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19. 基于茶树液相功能芯片的白化茶树资源遗传多样性分析

梅飘, 刘丁丁, 叶圆圆, 张晨禹, 丁诗琦, 李亚奇, 王培鑫, 梅菊芬, 马春雷

作物学报 2025, 51 (9): 2358-2370. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.54043

摘要（772）

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本研究基于自主开发的茶树高密度液相功能芯片对我国主要白化茶树资源进行了基因型检测, 根据遗传相似度结果保留了61份核心样本用于遗传多样性分析。通过进化树和群体遗传结构分析发现, 这些白化茶树资源主要可分为3个类群, 不同类群的分布与样本地理来源和育种背景密切相关。进一步的PCA分析结果表明, 我国的白化茶树资源主要来自浙江省, 其遗传多样性水平同我国保存的丰富种质资源相比, 整体上并不高, 表明白化茶树在育种改良方面还具有较大潜力。随后研究组对30份典型白化茶树资源品质成分进行鉴定发现, 30份白化茶树资源的咖啡碱含量介于2.26%~4.17%, 平均值为3.51%; 氨基酸总含量分布在1.85%~7.54%之间, 平均为4.33%; 儿茶素总量分布范围为8.63%~16.68%, 平均值为13.28%。相比于普通绿色品种, 大部分白化茶树资源具有高氨基酸、低生物碱、低儿茶素的特征, 是制作高品质绿茶的良好原料。综上, 本研究初步阐明了我国主要白化茶树种质资源的遗传结构和遗传多样性水平, 并验证了茶树液相功能芯片在资源和品种鉴定中的可行性, 为白化茶树资源的创新利用和遗传改良提供了理论依据。

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20. 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（766）

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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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21. 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（752）

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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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22. 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（709）

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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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23. 不同马铃薯品种块茎创伤愈合能力的比较

尹丽娜, 张锐, 陈国欢, 白磊, 李俊, 郭华春, 杨芳

作物学报 2025, 51 (9): 2399-2411. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.54027

摘要（691）

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马铃薯块茎的创伤愈合能力因品种而异, 本研究以5个四倍体马铃薯栽培品种‘滇薯47号’ (D47)、‘滇薯14023’ (14023)、‘滇薯1208’ (1208)、‘合作88’ (C88)和‘青薯9号’ (Q9)为材料, 观察软木脂和木质素在损伤块茎中的积累, 并测定苯丙烷途径关键酶活性和代谢产物含量, 以及创伤对木栓质合成相关基因相对表达水平的影响, 利用隶属函数法对5个马铃薯品种的创伤愈合能力进行综合评价。结果表明, 5个马铃薯品种损伤块茎中的PAL、4CL、C4H、POD酶活性和 StPAL、 StPOD、 St4CL、 StC4H相对基因表达量在愈伤前期(0~2 d)快速积累, 到愈伤中后期(4~8 d)持续增加且达到最大值; 随着创伤时间的增加, 木质素、类黄酮、总酚含量增加, SPP和SPA快速沉积, 形成创伤周皮。在整个创伤愈合过程中, D47的失重率最低, 1208和C88的失重率最高; D47的SPA、SPP和木质素层沉积速度较快, 在创伤后6 d达到最大值, 14023和1208的沉积速度较慢; 此外D47和C88具有较高的PAL、POD和C4H酶活性; StPAL、 StPOD、 StC4H相对基因表达量在D47和Q9中显著高于其余品种( P < 0.05); 而14023和1208的PAL和POD酶活性较低; D47的木质素、总酚和类黄酮含量在整个创伤愈合过程中较高, 在1208和14023中的积累较低。通过5个马铃薯品种在整个创伤愈合过程中(创伤后0~8 d)的18个创伤愈合指标进行主成分分析, 筛选出失重率、SPA细胞层厚度、SPP细胞层厚度、木质素细胞层厚度及 StPAL、 StC4H和 StPOD相对表达水平作为评价马铃薯创伤愈合能力的代表性指标, 根据隶属函数分析法对不同品种创伤愈合能力综合排序为D47 (3.9808) > Q9 (3.5767) > C88 (3.4663) > 1208 (3.3546) > 14023 (2.0241), 且苯丙烷代谢途径在马铃薯块茎愈合中起重要作用。

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24. 基于CSSL-Z267的单/双片段代换系的水稻产量性状QTL遗传效应解析与设计育种应用

张瀚, 余金琎, 谭林璐, 张婧泉, 王小董, 谢庄, 谢可盈, 凌英华, 赵芳明

作物学报 2025, 51 (12): 3157-3170. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.52020

摘要（688）

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水稻产量性状作为典型的数量性状, 受微效多基因系统调控。将相关基因解析至单片段代换系(SSSL)不仅为深入阐明其分子机制提供了理想研究体系, 更因其克服遗传背景干扰的优势, 为基于SSSL平台的全基因组设计育种奠定了重要基础。本研究以日本晴为遗传背景的染色体片段代换系CSSL Z267 (携带5个供体片段)为材料, 通过构建日本晴/Z267的F₂群体, 成功鉴定出9个调控产量性状的QTL, 并进一步通过遗传解析获得5个单片段代换系(SSSL)和1个双片段代换系(DSSL)。研究发现, S1~S5均携带显著增加粒长和二次枝梗数的正向效应QTL, 同时具有降低粒宽的负向效应QTL。在双片段代换系D1中观察到多对QTL的互作效应: 穗长(qPL6与qPL1)、一次枝梗数(qNPB6与qNPB1)和二次枝梗数(qNSB1与qNSB6)位点聚合均产生正向超亲遗传效应; 粒宽(qGW6与qGW1)和千粒重(qGWT6与qGWT1)位点组合则表现出负向超亲遗传效应; 而粒长(qGL6与qGL1)和株高(qPH6与qPH1)位点组合的遗传效应分别与qGL1和qPH6单一位点相当。遗传效应解析表明, S1与S5的杂交组合可有效选育出株型较高且籽粒细长化的优良株系。本研究系统解析了产量相关QTL的遗传效应, 为阐明其分子机制和推进水稻全基因组设计育种提供了重要理论依据和材料基础。

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25. 苎麻 BnGCL1基因响应干旱胁迫的功能研究

刘海波, 张蕾, 王立琦, 石晓丽, 周文莹, 崔国贤, 佘玮

作物学报 2026, 52 (1): 14-27. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2026.54037

摘要（688）

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干旱是影响植物生长发育的主要逆境之一。本研究探讨了苎麻( Boehmeria nivea L.) BnGCL1基因在干旱胁迫响应中的功能机制。结果表明, BnGCL1基因序列最大开放阅读框(ORF)为1581 bp, 编码526个氨基酸; 蛋白的等电点为5.79, 分子量为59,123.98 Da, 脂肪系数为78.78, 稳定系数为37.42, 属于稳定蛋白。 BnGCL1基因在苎麻的根、茎、叶中均有表达, 受干旱胁迫诱导表达。在干旱条件下, 过表达 BnGCL1植株的根长、鲜重、叶绿素 a、叶绿素 b均显著高于野生型, 同时抗氧化酶如APX和γ-GCL的活性以及渗透调节相关物质如GSSG、Pro等的代谢水平均发生显著变化。 BnGCL1的过表达显著上调 AtGST1、 AtGST11、 AtNCED3和 AtWRKY40等干旱应答相关基因的表达水平, 表明 BnGCL1通过调控抗氧化系统和干旱响应信号通路参与植物的抗旱应答。通过VIGS技术验证了 BnGCL1基因的沉默能够降低苎麻的耐旱性, 表明其在苎麻干旱响应中的作用。本研究揭示了 BnGCL1基因在干旱胁迫中的重要作用, 为苎麻的抗旱分子机制研究和抗旱品种培育提供了理论依据。

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26. 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（674）

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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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27. 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（669）

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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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28. 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（661）

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PDF（pc）（7098KB）（328）

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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29. 小麦叶片气孔相关性状全基因组关联分析

李璐琪, 程宇坤, 白斌, 雷斌, 耿洪伟

作物学报 2025, 51 (9): 2266-2284. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.51028

摘要（659）

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PDF（pc）（11500KB）（220）

小麦气孔是调节光合作用和蒸腾作用的微观孔隙, 对产量有着关键作用, 了解小麦气孔性状的遗传机制, 挖掘关于小麦气孔相关性状的候选基因对于提高小麦产量具有重要意义。本研究以276份冬小麦品种(系)为研究对象, 在正常灌溉和干旱胁迫2个处理下, 对小麦抽穗期和灌浆期的气孔密度、气孔平均面积、气孔所占比等叶片气孔相关性状进行测定, 并结合90K小麦芯片, 对上述3个性状进行全基因组关联分析。研究结果显示, 在不同水分处理条件下, 小麦气孔相关性状在2个时期均表现出较大的表型变异, 变异系数介于0.06至0.28之间。全基因组关联结果显示, 共检测到88个位于除4D的其他20条染色体上与气孔相关性状显著关联的位点(P < 0.001), 其中与气孔平均面积显著相关的稳定遗传位点有4个, 分布于1B, 3A, 6A染色体上, 可解释遗传变异为2.78%~6.55%, 均在正常灌溉下的灌浆期检测到。在抽穗期和灌浆期同时检测到2个与气孔密度显著关联的位点, 其中在正常灌溉下6A染色体上检测到的位点Ex_c69429_328, 可解释表型变异为2.31%~3.06%; 在干旱胁迫下4A染色体上检测到的位点BS00064423_51, 可解释表型变异的4.40%~6.09%。在1A、1B、3A、4A、5A、6A、6D染色体上检测到8个“一因多效”遗传位点, 可解释表型变异的1.25%~7.31%。对贡献率大于5.00%且在2个环境或2个性状以上检测到位点进行单倍型分析, 发现与气孔平均面积和气孔所占比显著相关的wsnp_Ex_rep_c69627_68580121(R²=6.47%)位点存在Hap1、Hap2两个单倍型, 在276份品种(系)中含有Hap1(频率为81.20%)单倍型品种(系)的气孔平均面积显著小于含有Hap2(18.80%)单倍型品种(系)的气孔平均面积(P < 0.05), 不同单倍型在不同麦区的占比不同, 其中单倍型Hap1在西南冬麦区出现的频率最高, 单倍型Hap2则在北部冬麦区出现的频率最高。对2个环境检测到的及“一因多效”的位点进行候选基因的挖掘, 共筛选出9个与小麦气孔性状相关的候选基因, 这些基因在气孔发育、光合作用和抗逆性等方面具有潜在功能, 可作为进一步研究气孔相关性状的重要基因。

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30. 气候变化对作物病虫害影响的研究进展

李心怡, 陈欣童, 赵闯, 王茜, 丛佳慧, 林若薇, 邱渝欣, 杨晓光

作物学报 2026, 52 (2): 331-348. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2026.53041

摘要（655）

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全球气候变化通过加剧气温升高、改变降水格局和增加CO₂浓度, 正在系统性地增加病虫害对农作物的危害, 对国家粮食安全构成严峻挑战。本文综述了我国农作物病虫害发生现状与特征、气候变化对病虫害发生态势的影响机制, 揭示了温度升高加速害虫发育与向北扩张、降水格局改变对病虫害的双向调控, 以及CO₂浓度升高通过改变寄主植物生理间接影响病虫害动态的核心过程, 并强调多因子交互作用(如高温高湿)进一步放大了灾害风险。在应对策略上, 虽已初步形成涵盖抗逆育种与绿色农药开发、智能监测预警及适应性农艺措施的综合体系, 但现有研究在分子响应机制、动态过程量化及区域灾变模式整合上仍显不足。未来亟需突破“气候-作物-有害生物”系统的多维度耦合机制, 融合多模态数据与人工智能, 构建主动适应的新型数据驱动防治体系。

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31. 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（652）

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PDF（pc）（1410KB）（473）

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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32. 基于抗旱玉米自交系SL001的抗旱优异基因资源挖掘

魏琦, 何冠华, 张登峰, 李永祥, 刘旭洋, 唐怀君, 刘成, 王天宇, 黎裕, 路运才, 李春辉

作物学报 2025, 51 (12): 3171-3183. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.53024

摘要（652）

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干旱是玉米生长发育过程中影响最严重的非生物胁迫因素之一, 挖掘玉米抗旱相关基因并将其应用于培育抗旱新品种是解决该问题的有效途径。为了挖掘玉米抗旱关键基因, 本研究利用干旱敏感自交系B73及抗旱自交系SL001开展抗旱表型鉴定, 发现干旱胁迫后SL001较B73的萎蔫程度更小, 复水后的存活率显著高于B73, 且干旱胁迫后SL001相对含水量和净光合速率等表型性状均显著高于B73。通过对B73和SL001不同干旱胁迫条件下的转录组数据分析, 共鉴定出11,240个差异表达基因, 其中4354个基因在中度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理时差异表达, 且不在正常水分处理时差异表达。这些基因主要富集于植物激素信号转导途径和植物-病原体互作途径。在这些基因中预测了2个玉米抗旱候选基因 Zm00001eb439810、 Zm00001eb365420, 并进行了qRT-PCR验证, 结果表明作为抗旱候选基因 Zm00001eb439810可能正向调控玉米对干旱胁迫的响应, 而 Zm00001eb365420可能负向调控玉米对干旱胁迫的响应。本研究为玉米抗旱提供了重要材料和基因资源。

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33. 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, 51 (5): 1400-1408. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44145

摘要（627）

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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。

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34. 基于BSA-seq技术的块茎芽眼深度QTL定位分析

邵顺伟, 陈卓, 兰振东, 蔡兴奎, 邹华芬, 李晨曦, 唐景华, 朱熙, 张彧, 董建科, 金辉, 宋波涛

作物学报 2025, 51 (7): 1725-1735. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44201

摘要（624）

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芽眼深度是马铃薯块茎的重要性状之一, 对马铃薯的外观品质及加工适宜性具有重要影响。为挖掘控制马铃薯芽眼深度的数量性状位点, 本研究以四倍体深芽眼品种“华薯12”为母本、浅芽眼高代品系“天2002-4-5”为父本, 杂交获得F₁代分离群体, 共255份无性系。基于连续2年田间表型观测数据, 分别选取20个深芽眼和20个浅芽眼个体构建混合池, 利用BSA-seq技术进行芽眼深度相关性状的QTL定位, 并结合传统QTL定位方法, 采用完备区间作图法构建遗传连锁图谱, 成功定位到2个与芽眼深度相关的QTL位点。2年表型相关性分析结果表明, 马铃薯块茎芽眼深度主要受遗传因素的控制。10号染色体上qEyd10.1位点的LOD值为4.96, 表型贡献率为14.49%; 3号染色体上qEyd3.1位点的LOD值为3.29, 表型贡献率为10.18%。其中, qEyd3.1与此前报道的芽眼深度调控位点一致, 而qEyd10.1为新发现的QTL。2个位点的加性效应均为负值, 表明降低芽眼深度的等位基因来源于浅芽眼亲本“天2002-4-5”。通过对定位区间内候选基因注释结合芽眼深浅材料基因结构变异分析, 推测Soltu.DM.10G029390.1、Soltu.DM.03G036540.1、Soltu.DM.03G036140.1和Soltu.DM.03G036580.1可能为与芽眼深度相关的候选基因。本研究通过BSA-seq与传统QTL定位相结合的方式, 快速完成了同源四倍体马铃薯中芽眼深度这一数量性状的调控位点定位工作, 并初步确定了4个候选基因, 为进一步完成芽眼深度调控基因的克隆及其遗传机制解析奠定了重要基础, 也为培育具有浅芽眼块茎的四倍体马铃薯新品种提供了参考。

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35. 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（617）

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PDF（pc）（8715KB）（208）

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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36. 全基因组关联分析定位与挖掘小麦氮高效基因

赵超男, 王金凤, 张玉, 张丽, 李瑞琦, 王鹏飞, 李鸽子, 张宏军, 虞波, 康国章

作物学报 2025, 51 (7): 1801-1813. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.41086

摘要（610）

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PDF（pc）（5114KB）（177）

挖掘小麦氮高效的种质和基因资源, 揭示其分子机制和遗传效应, 是当前小麦氮效率研究的重要内容和目标。本研究以255份不同小麦品种组成的自然群体为试验材料, 对每个品种1叶1心幼苗分别进行低氮(low nitrogen, LN, 0.05 mmol L^-1 NO₃^-)和充足供氮(sufficient nitrogen, SN, 1.00 mmol L^-1 NO₃^-) 2个水培条件处理, 培养28 d后, 在低氮和充足供氮处理下测定17个表型指标, 通过对55K SNP芯片进行质控过滤筛选出38,215个高质量单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNPs)位点,结合FarmCPU、MLM以及MLM+Q+K模型进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。该群体在LN和SN水平下17个表型指标比值(LS, LN/SN)的频率分布均呈正态分布, 对17个LS指标进行全基因组关联分析, 共检测到1161个显著位点(P≤0.001), 发现有103个标记至少在2个模型中同时被检测到, 有8个SNP至少关联了4个性状, 其中AX-110548993 (3B)和AX-111802919 (4D)为新位点。2个新位点上下游5 Mb范围区间内含有267个候选基因, 其中位于4D染色体上的SNP AX-111802919包括3个直接参与或调控氮吸收转运的候选基因: TraesCS4D02G361500编码硝酸盐转运蛋白(NRT1.1), TraesCS4D02G362100编码锌指蛋白CONSTANS-LIKE 1, TraesCS4D02G362800编码1个GATA转录因子蛋白。

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37. 戈壁异常球菌 csp2基因提高玉米的抗旱性

许忆葳, 张莹莹, 李瑞, 燕永亮, 刘允军, 孔照胜, 郑军, 王逸茹

作物学报 2025, 51 (8): 1981-1990. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.53010

摘要（609）

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csp2基因来源于戈壁异常球菌, 该菌对伽马射线、紫外线和干旱等损伤因子表现出极强的抗性。本研究按照植物密码子优化csp2并合成基因, 构建p3301-csp2植物表达载体后转化玉米, 在苗期和成株期评价转csp2基因玉米的耐旱性。研究发现, 在干旱处理条件下, csp2过表达株系苗期相比野生型表现出了更强的耐旱表型, 相对含水量显著提高, 电导率、MDA含量和H₂O₂含量均显著降低。此外, 成株期耐旱性鉴定结果表明, csp2可提高玉米在干旱胁迫下的穗长和单穗重, 过表达株系的产量显著高于对照。转录组分析表明, csp2通过调控茉莉酸信号通路、干旱胁迫相关激酶以及WRKY、ERF转录因子的表达响应干旱胁迫。因此, 异源表达戈壁异常球菌csp2可以显著提高玉米的耐旱性, csp2可作为培育耐旱转基因玉米的优良基因。

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38. 基于40K SNP芯片的陆地棉产量构成因素全基因组关联分析及单铃重位点挖掘

李宜谦, 徐守振, 刘萍, 马麒, 谢斌, 陈红

作物学报 2025, 51 (8): 2128-2138. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44199

摘要（603）

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棉花经济产量主要受单株铃数、单铃重和衣分等产量构成因素的影响, 解析棉花产量构成因素的遗传机制对指导分子育种具有重要意义。本研究以612份陆地棉品种(系)构成的自然群体为研究材料, 利用基于液相探针杂交的40K SNP芯片进行基因型分型, 并在5个自然环境下调查单株铃数、单铃重、衣分及籽棉产量等性状。通过全基因组关联分析共检测到6个显著关联位点, 包括与单株铃数相关的2个位点(A03、A05染色体)、与单铃重相关的1个位点(A07染色体)、与衣分相关的1个位点(D01染色体)和与籽棉产量相关的2个位点(A05、D07染色体)。其中, 位于A07染色体89.01~90.45 Mb区间的QTL在5个环境中与单铃重显著关联(P = 5.3646×10^-8), 表现出较高的稳定性。通过单倍型分析发现该区间存在2个主要单倍型, 携带有利单倍型的材料平均单铃重显著增加0.64 g。结合深度重测序数据和转录组数据分析, 在该区间鉴定到7个候选基因, 并确定了可用于分子标记开发的关键SNP位点。本研究不仅丰富了陆地棉产量性状的遗传解析结果, 而且为高产育种提供了重要的分子信息。

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39. 玉米‖紫花苜蓿间作群体光分布特征及对植物性状和产量的影响

杨姝, 白伟, 蔡倩, 杜桂娟

作物学报 2025, 51 (9): 2514-2526. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.53004

摘要（601）

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为明确玉米‖紫花苜蓿间作群体光资源利用机制, 筛选适宜东北旱作农业区适宜的最优行比配置方式, 本研究于2021—2022年在典型旱作农业区辽宁阜新设置了2行玉米间作2行紫花苜蓿(2M2A)、2行玉米间作4行紫花苜蓿(2M4A)、4行玉米间作4行紫花苜蓿(4M4A)、玉米单作(M)和紫花苜蓿单作(A)5个试验处理的田间定位试验。研究了间作模式对玉米‖紫花苜蓿间作群体光分布及植物性状和产量的影响。结果表明: 玉米‖紫花苜蓿间作系统中紫花苜蓿冠层PAR明显小于玉米冠层; 玉米群体光环境因间作模式而得到改善, 间作玉米穗位层透光率较单作玉米提高28.8%~178.4%, 底层的透光率亦大于单作, 但与单作差异不显著; 紫花苜蓿群体光环境因间作模式变差, 间作紫花苜蓿冠层透光率较单作紫花苜蓿降低21.4%~59.2%, 底层透光率降低40.3%~50.3%; 与单作玉米相比, 间作玉米灌浆期的茎粗和单株叶面积增大, 果穗长度显著增加, 果穗直径略有增加, 秃尖长度略有减小; 间作玉米通过显著提高穗数和穗粒数显著提高了产量, 增产幅度为13.29%~28.22%; 间作紫花苜蓿干草产量较单作降低20.91%~ 49.20%。总之, 间作模式改变了玉米‖紫花苜蓿间作群体的光分布, 适宜的行比配置可以平衡玉米‖紫花苜蓿对光的竞争, 改善植物性状, 提高产量。3种间作模式相比较, 2M4A土地当量比(1.01)最高, 有一定的间作优势, 其纯效益比单作玉米和单作苜蓿分别提高0.8%和10.5%; 4M4A土地当量比为1.00, 没有间作优势, 其纯效益比单作玉米和单作苜蓿分别提高1.9%和11.8%。综合考虑间作优势和纯效益2个指标, 2M4A是东北旱作农业区适宜的间作模式。

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40. 不同耐荫性谷子对遮阴的生理响应及转录组分析

朱灿灿, 李君霞, 景雅, 付森杰, 秦娜, 王春义, 代书桃, 魏昕, 张程炀

作物学报 2025, 51 (12): 3211-3223. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.54045

摘要（601）

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为研究不同耐荫性谷子对遮阴胁迫的响应机制, 本研究以豫谷29 (YG29)和保谷25 (BG25)为试验材料, 于灌浆期搭建遮阴网进行遮阴处理, 分析2个谷子品种的产量性状、光合色素、光合作用、抗氧化酶活性以及转录组学差异。结果表明, 遮阴胁迫显著降低了2个谷子品种的产量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度, 显著增加了叶绿素 a和叶绿素 b含量, 增强了POD、SOD和CAT活性; 与BG25相比, YG29在遮阴条件下具有更高的产量、叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性, 更低的叶绿素 a/ b值, 表现出较强的耐荫性。转录组分析发现, BG25和YG29中分别有2961个和2966个响应遮阴胁迫的差异表达基因; BG25和YG29的差异基因分别显著富集在24个和16个GO类别、13条和6条KEGG通路, 2个品种共同显著富集的通路有光合作用-天线蛋白、卟啉与叶绿素代谢、苯丙素生物合成和氰基氨基酸代谢。对关键代谢通路上基因进行分析发现, 与BG25相比, 遮阴下YG29中叶绿素降解相关基因 NOL、 HCAR、 SGR、 PPH和 RCCR的表达量较低, 碳固定相关基因 RBC、 RCA、 PEPC、 MDH、 GAPC、 FBA和抗氧化酶相关基因 PRX、 CAT的表达量较高, 这些基因可能在谷子耐荫中发挥重要作用。

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