作物学报

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1. 豆科作物轮作强化农田生态系统功能的研究进展

刘春燕, 张利影, 周杰, 许依, 杨亚东, 曾昭海, 臧华栋

作物学报 2024, 50 (8): 1885-1895. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34195

摘要（924）

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PDF（pc）（4936KB）（911）

集约化农业对保障国家粮食安全至关重要, 但其导致的生态环境代价与绿色可持续发展之间的矛盾日益突出。引入豆科作物到农田生态系统对于实现地力保育、作物丰产稳产和资源优化利用等多目标协同具有重要意义。本文系统总结了豆科作物轮作对作物生产和土壤功能的主要影响: 1) 豆科作物通过生物固氮、高质量的根际分泌物输入、秸秆还田等过程改善了土壤氮素水平, 产生正向的残留效应, 有利于后茬作物增产, 且增产效应在低产区更显著; 2) 豆科作物轮作可以通过氮肥减施降低系统N₂O排放, 但豆科的生物固氮过程有增加CO₂排放的风险; 3) 低C/N、高氮含量的豆科秸秆还田能够提高土壤微生物活性和残体积累, 提高土壤固碳效率, 但其固碳效应也受到较低的秸秆生物量投入限制; 4) 豆科作物可以提高后茬作物的水肥利用效率, 同时利用前后茬作物根系深浅合理搭配, 实现轮作周年水肥高效利用。因此, 将豆科作物引入到轮作系统可实现氮肥减施和增产, 但其产生的土壤固碳和温室气体减排效应受到作物种类、肥料投入、土壤和气候条件等多种因素的综合影响。为更好地发挥豆科作物轮作优势, 应深入探究豆科促进后茬作物增产和驱动地下部生态功能提升的耦合机制, 开发豆科作物轮作配套田间管理技术, 并定向设计适合我国典型生态区的新型生态高效种植体系, 对推动豆科作物轮作模式构建与应用及农业绿色发展具有重要理论意义和实践价值。

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2. 小麦淀粉的理化特性及其合成的分子机制

康国章, 王永华, 郭天财

作物学报 2024, 50 (11): 2665-2673. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.41020

摘要（709）

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淀粉是小麦籽粒中最重要的组分, 其含量直接影响粒重和产量, 其理化特性是面条、馒头等蒸煮面食制品的主要决定因子。因此, 研究小麦淀粉理化特性及其合成的分子机制具有重要意义。直链淀粉和支链淀粉分别占小麦总淀粉含量的17%~34%和66%~83%, 以A型和B型2种颗粒形状存在, 淀粉含量、直/支比、膨胀和糊化等理化特性显著影响了面条和馒头等蒸煮面食制品的加工品质。小麦基因组中有26个基因编码了淀粉合成酶的亚基或同工酶, 这些基因的表达在转录、转录后和翻译后修饰等水平上受到调控。本文综述了小麦淀粉理化特性及其与面食制品品质之间的关系, 小麦淀粉合成功能基因及其在转录水平调控、转录后调控和翻译后修饰等分子机制方面的最新研究进展, 并对小麦淀粉研究的未来方向进行了展望。

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3. 黄淮海地区夏玉米育种目标与策略

陈永强, 王雅菲, 谢惠玲, 张战辉, 黑洪超, 彭强, 杨雪利, 何革命, 汤继华

作物学报 2024, 50 (12): 2917-2924. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.43026

摘要（658）

HTML （166）

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黄淮海地区是我国第二大玉米产区, 位于亚热带向北温带的过渡区域, 具有全球唯一的小麦玉米周年两熟耕作制度, 特殊的生态环境和耕作制度对玉米品种的综合抗性与适应性提出了更高要求。本文详细分析了黄淮海地区玉米生产概况及存在问题, 明确了“高产、宜机收、早熟、耐密、耐非生物逆境、抗主要病虫害”的育种目标, 提出了黄淮海地区“降优(杂种优势)增密(密度)、增容(容重)扩率(脱籽率)、多重(基因)增抗(逆)、增(气生)根抗倒(伏)、提早散粉避高温”的育种策略, 同时要针对育种目标发掘优异基因资源, 加强核心种质资源创制, 建立基因编辑和全基因组选择等现代分子育种体系, 组建科研院校和企业从种质资源创新、高效育种体系建立和新品种选育与推广的全产业链科企创新模式, 进而选育出优良新品种为黄淮海玉米生产提供有效支撑。

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4. 玉米果穗相关性状QTL定位及重要候选基因分析

郑雪晴, 王兴荣, 张彦军, 龚佃明, 邱法展

作物学报 2024, 50 (6): 1435-1450. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33061

摘要（656）

HTML （38）

PDF（pc）（3768KB）（480）

玉米果穗相关性状与产量直接相关, 其遗传基础解析对于指导玉米遗传改良意义重大。本研究对3年6个环境下的168份高代回交重组自交系(AB-RILs)的穗长、穗行数和百粒重等8个性状进行表型鉴定, 结合玉米10 K芯片产生的覆盖全基因组的11,407个SNP (Single Nucleotide Polymorphisms)标记对8个性状进行QTL定位。共鉴定到32个与8个果穗性状相关的QTL, 其中包含5个环境一致性的QTL, 3个多效性QTL。进一步利用507份关联群体的基因型与表型数据对主效QTL候选区间进行关联分析, 鉴定到19个可能与果穗性状相关的重要候选基因, 结合候选基因的进化分析和表达分析等, 初步确定其中4个为关键候选基因。以上结果为玉米育种中果穗性状的遗传改良提供了重要的标记信息, 同时也为果穗性状相关基因克隆提供指导。

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5. 大豆种质资源苗期耐盐性鉴定评价与筛选

孙现军, 胡正, 姜雪敏, 王世佳, 陈向前, 张惠媛, 张辉, 姜奇彦

作物学报 2024, 50 (9): 2179-2186. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44030

摘要（624）

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土壤盐渍化严重影响大豆品质与产量, 筛选耐盐大豆资源对开展盐碱地综合利用意义重大。为建立大豆苗期耐盐鉴定评价体系, 设置淡水和NaCl含量为0.9%~1.8%的10个等差梯度, 以蛭石为培养基质, 大豆2片真叶始现时开始盐处理。结果表明, 1.2%盐处理16 d时, 不同大豆种质资源耐盐等级四分位差值最大, 是大豆苗期耐盐鉴定评价的最适条件。利用大豆苗期耐盐鉴定评价体系对来自国内外的504份大豆种质资源进行苗期耐盐性鉴定评价, 耐盐等级为1级、2级、3级、4级、5级的大豆资源依次为46份、146份、157份、79份、76份。利用GmSALT3基因的分子标记对1级耐盐资源进行检测, 其中40份(86.96%)大豆材料扩增结果与GmSALT3基因的分子标记结果相符合。为分析大豆苗期鉴定过程中盐胁迫浓度的变化趋势, 确立了土壤含盐量(Y, %)与电导率(X, mS cm^-1)的回归方程: Y=0.278X-0.0618, 预测精准度在95%以上。测定统计了从盐处理开始至调查结束时的培养基质含盐量变化趋势, 培养基质含盐量基本维持在13 mS cm^-1左右。本研究为大豆苗期规模化耐盐性鉴定和培育耐盐新种质提供了技术体系和基础材料。

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6. 玉米无基因型限制遗传转化体系建立和应用

杨雅文, 朱东杰, 潘弘, 张云涛, 夏梦吟, 韩宝柱, 金敏亮, 李梦娇, 董鲁朋, 杨宁, 周英, 许洁婷, 严建兵

作物学报 2024, 50 (11): 2674-2683. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.43014

摘要（613）

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农杆菌介导的玉米自交系遗传转化具有基因型依赖性。形态发生基因Baby boom (Bbm)和Wuschel2 (Wus2)显著提高了转化效率, 拓宽了可转化自交系的范围。然而, 多数玉米自交系仍然难以得到转基因苗, 且潜在机制尚不清楚。本研究发现, 目标载体与Bbm和Wus2的辅助载体按10∶1比例混合能使大部分自交系产生体细胞胚。瞬时侵染效率和筛选是影响体细胞胚形成和成苗的关键因素。通过利用Bbm和Wus2混转以及优化侵染和延迟筛选的方式, 建立了一个快速、不受基因型限制的玉米遗传转化体系。利用该技术体系对131个自交系进行遗传转化, 其中104个自交系获得阳性转基因植株。

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7. 两个RIL群体中小麦籽粒品质相关性状QTL定位及KASP标记开发

毕俊鸽, 曾占奎, 李琼, 洪壮壮, 颜群翔, 赵越, 王春平

作物学报 2024, 50 (7): 1669-1683. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31073

摘要（579）

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本研究利用小麦55K SNP (55K single-nucleotide polymorphism)芯片和DArT (diversity array technology)标记对Avocet/Chilero和Avocet/Huites构建的两个F₆重组自交系群体(recombinant inbred line, RIL)进行了小麦籽粒蛋白质含量(grain protein content, GPC)、湿面筋含量(wet gluten content, WGC)和沉降值(sedimentation value, SV)的QTL (quantitative trait loci)定位。共鉴定到68个与小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值相关的QTL, 表型贡献率为3.60%~22.53%, 其中, 位于3A(2)、4D、5D(2)、6A(8)和7B染色体上的14个QTL可在多环境下被重复检测到。此外, 在3A、3D、4B、5D、6A(2)和7B染色体上检测到7个QTL簇, 位于3AS染色体9.32~60.01 Mb和6AS染色体38.47~82.95 Mb的稳定QTL簇C3A和C6A.2, 同时与小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值显著相关, 分别解释了6.55%~14.21%和3.83%~22.53%的表型变异。同时, 在2个QTL簇中筛选到16个可能与籽粒蛋白质含量相关的候选基因, 并根据候选基因开发了可供育种利用的KASP标记CGPC-6A-KASP-1和CGPC-6A-KASP-2。本研究为小麦籽粒品质相关性状的遗传改良提供了新的QTL位点和KASP标记, 为分子标记辅助育种提供依据与参考。

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8. 干旱胁迫下冬小麦不同品种萌发特性差异的研究

乔志新, 张杰道, 王雨, 郭启芳, 刘燕静, 陈蕊, 胡文浩, 孙爱清

作物学报 2024, 50 (6): 1568-1583. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31037

摘要（579）

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干旱是影响小麦生产的重要逆境, 可以造成萌发成苗质量下降。为了解当前小麦品种在干旱胁迫下的种子萌发特性, 采用沙培控水法研究了生产上应用广泛的128个小麦品种的干旱萌发特性; 筛选出干旱萌发特性差异显著的6个小麦品种(山农28号(SN28)、长6878 (C6878)、烟农19 (YN19)、山农23号(SN23)、鑫麦296 (XM296)和新麦38 (XM38))进行干旱胁迫下种子萌发过程中的生理生化分析。结果表明, 根据活力指数的耐旱系数进行聚类分析, 将128个小麦品种的干旱萌发特性分为好、较好、中等、较差、差5类。山农28号和长6878等18个干旱萌发特性好的小麦品种种子萌发快, 幼苗整齐健壮; 新麦38、乐麦185等26个干旱萌发特性差的小麦品种种子萌发慢、萌发时间分散、发芽率低且幼苗整齐度差。进一步对不同干旱萌发特性的小麦品种进行生理生化指标测定表明, 干旱萌发特性好的山农28号和长6878干旱萌发前期大分子修复基因TDP1表达水平显著高于对照; 干旱萌发前期POD活性也显著高于对照; α-淀粉酶和半胱氨酸蛋白酶活性受干旱影响较小, 萌发后期的可溶性蛋白含量显著高于对照。而干旱萌发特性差的鑫麦296和新麦38在干旱胁迫下种胚DNA和蛋白质修复基因表达水平上升相对滞后; 在干旱胁迫下的半胱氨酸蛋白酶活性显著降低。上述结果表明, 干旱萌发特性好的小麦品种在干旱胁迫下萌发成苗过程中种胚大分子修复能力和种子抗氧化能力强, 贮藏物质动员早, 最终种子萌发速度快, 出苗质量高。

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9. 联合全基因组关联和转录组分析筛选玉米拟轮枝镰孢穗腐病的抗性候选基因

叶靓, 朱叶琳, 裴琳婧, 张思颖, 左雪倩, 李正真, 刘芳, 谭静

作物学报 2024, 50 (9): 2279-2296. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33049

摘要（567）

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PDF（pc）（15220KB）（624）

玉米是我国第一大粮食作物, 实现玉米的高产稳产对于我国粮食安全、农业稳定有重要意义。穗腐病是一种严重危害全球玉米的真菌性病害, 会造成玉米大幅减产和品质劣变。本研究选用我国玉米穗腐病的优势致病菌拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides), 对241份来源广泛的玉米自交系进行2年田间人工接种抗性鉴定, 同时利用20,586个高质量SNP标记通过全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS), 鉴定拟轮枝镰孢穗腐病抗性显著关联的SNP位点; 在此基础上选取对拟轮枝镰孢穗腐病表现高抗和高感的玉米自交系各1份, 其籽粒在室内接种拟轮枝镰孢, 通过对3个不同侵染时间的籽粒进行转录组测序(RNA-seq), 分析抗感材料差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)及其富集情况; 结合GWAS和RNA-seq结果, 共同定位筛选抗病候选基因。主要研究结果如下: (1) 综合2年田间抗性鉴定结果, 筛选到4份抗拟轮枝镰孢穗腐病的玉米自交系, 其中含有热带血缘的玉米种质对拟轮枝镰孢穗腐病表现出更好的抗性。(2) 2年GWAS分析共检测到26个与拟轮枝镰孢穗腐病抗性显著关联的SNP位点, 其中有18个位点位于前人定位到的QTL范围内。(3) RNA-seq结果表明, 抗感材料对病原菌的响应基因不同。与感病材料相比, 抗病材料均显示出更多的DEGs, 且都有更多的上调基因; 在抗感材料特异性DEGs共同富集的GO条目和KEGG通路中, 抗病材料中富集到的DEGs占比显著多于感病材料; 一些与植物防御病原菌相关的条目和通路也仅在抗病材料中被特异富集。(4) 在GWAS检测到的显著关联位点上下游100 kb范围内筛选与转录组DEGs共同定位到的候选基因, 结果16个基因被GWAS和RNA-seq同时检测到; 根据这些基因的蛋白功能及相关文献报道, 从中预测到6个与拟轮枝镰孢穗腐病抗性相关的候选基因。综上所述, 本研究筛选出4份抗拟轮枝镰孢穗腐病的玉米自交系, 来自热带、亚热带的玉米种质可以作为抗逆性品种选育的研究重点; 对抗感玉米自交系响应拟轮枝镰孢侵染的DEGs及其相关抗病机制进行了初步解析, 联合GWAS和RNA-seq共定位到6个与拟轮枝镰孢穗腐病抗性相关的候选基因, 研究结果为玉米穗腐病抗性基因的克隆验证与抗性品种的培育提供了一定的理论依据。

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10. 不同马铃薯淀粉含量差异的转录组学解析

赵娜, 刘宇曦, 张朝澍, 石瑛

作物学报 2024, 50 (6): 1503-1513. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34172

摘要（551）

HTML （22）

PDF（pc）（10656KB）（634）

淀粉是马铃薯重要的品质性状之一, 广泛应用于食品、医药、石油化工等行业, 市场上对高淀粉马铃薯品种的需求逐年提高。为探究马铃薯块茎淀粉积累特性及调控的关键基因, 本研究通过RNA测序分析, 分别对高、低淀粉含量马铃薯品种大西洋(DXY)、定薯1号(DS1)的匍匐茎(a)、块茎膨大前期(b)、块茎膨大中期(c)、块茎膨大后期(d)及成熟期(e)进行转录组谱分析, 5个时期共获得9494个差异表达基因(DEGs), 结合功能注释发现差异基因主要富集在结合绑定和催化活性等分子功能中, 代谢通路分析发现差异基因主要富集在碳水化合物途径中, 其中有137个DEGs与淀粉和蔗糖代谢相关。筛选获得9个调控淀粉合成关键基因, 其中蔗糖合酶基因PGSC0003DMG400013547在大西洋整个生育期表达量较高, 且在各时期表达量均高于定薯1号; 果糖激酶基因PGSC0003DMG400026916在a、b时期大西洋的表达量显著高于定薯1号; 定薯1号中淀粉酶基因PGSC0003DMG400009891、PGSC0003DMG400001549和葡聚糖内切-1,3-β-葡萄糖苷酶基因PGSC0003DMG400024642、PGSC0003DMG400003181分别在c和e时期表达量显著高于高淀粉品种大西洋。上述基因可能是参与淀粉的合成与积累的关键调控基因。本研究为不同类型马铃薯品种块茎淀粉代谢调控机制研究提供参考。

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11. 植物激素对棉花蕾铃脱落的调控研究进展

谢章书, 谢学方, 屠小菊, 刘爱玉, 董合忠, 周仲华

作物学报 2025, 51 (1): 1-29. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.44122

摘要（546）

HTML （70）

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棉花蕾铃脱落是一个普遍存在的现象, 有对逆境环境胁迫的主动适应性脱落, 也有因品种遗传特性、环境条件、栽培措施以及生物和非生物胁迫被动的受损脱落。蕾铃脱落直接影响着棉花的产量, 国内外现有公开报道多集中于20世纪50、60年代关于乙烯和脱落酸对棉花蕾铃脱落影响的初步发现。结合其他植物的研究结果来看, 蕾铃脱落似乎与生长素、赤霉素和细胞分裂素等促生长类激素的下降以及乙烯和脱落酸等抑制生长类激素的升高密切相关, 激素在植物体内不仅介导新陈代谢过程, 还协调着与信号通路相关的调控因子, 在脱落过程中起着关键作用。本文从植物激素调控入手, 综述了近年来包括脱落区形成和作用的分子调控机制以及各激素在棉花蕾铃脱落以及其他植物(生殖)器官脱落过程中的响应和调控机制等。发现目前以棉花蕾铃脱落为对象的研究非常匮乏, 且多集中于少数激素对棉花生殖生长影响的有限研究, 缺乏对导致蕾铃脱落的深层次机制的探究和解析。因此, 未来研究方向应着重于探究棉花蕾铃脱落的遗传基础、发掘新的抗脱落基因资源和培育抗脱落棉花品种, 同时加强在以棉花为模型植物下, 蕾铃脱落与植物激素调节的关系研究, 为提高棉花产量提供理论依据和技术支持。

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12. 盐胁迫对油菜生理特征和菜籽产量品质的影响

王龙, 李静, 钱晨, 林国冰, 李亦扬, 杨光, 左青松

作物学报 2024, 50 (6): 1597-1607. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34137

摘要（545）

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为了探明盐胁迫对油菜产量品质和生理特征的影响机制, 本研究以浙油50为材料, 于2020—2022年油菜生长季在盐城大丰盐碱地进行试验, 分别设置低盐和高盐处理, 研究油菜碳氮同化、光合特征、抗逆生理以及菜籽产量品质的变化。结果表明, 相比低盐处理, 高盐处理下油菜初花期各器官干物质积累降低18.46%~35.67%, 成熟期降低20.92%~46.03%; 高盐处理提高了初花期根和叶片的干物质分配比例, 降低了茎枝的分配比例, 提高了成熟期根和茎枝的分配比例, 降低了果壳和籽粒的分配比例。此外, 高盐处理降低初花期和成熟期各器官碳氮积累, 降低了茎枝和叶片的碳氮转运效率, 表明盐胁迫抑制油菜碳氮同化和花后养分转运, 最终导致籽粒产量降低; 另一方面, 高盐处理下各器官C/N显著降低, 表明盐胁迫对碳素同化的抑制程度强于氮素, 导致籽粒品质改变, 使籽粒蛋白质含量提高8.23%, 油分含量降低4.42%。高盐较低盐显著降低初花期叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾系数、瞬间羧化效率, 提高胞间CO₂浓度和水分利用效率, 表明盐胁迫对油菜光合的影响可能主要归因于非气孔限制。与低盐相比, 高盐下油菜H₂O₂和MDA含量增加27.41%和42.33%, SOD活性、CAT活性、AsA含量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量分别上升65.54%、22.85%、29.68%、9.75%和16.84%。由此认为, 盐胁迫通过抑制油菜碳氮同化和限制光合, 降低籽粒产量, 改变籽粒品质, 同时油菜可以提高抗氧化和渗透调节能力来适应盐胁迫环境。

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13. 水稻OsCYP22互作蛋白的筛选及验证

张小芳, 朱琪, 华芸堰, 贾黎惠莹, 邱士优, 陈宇杰, 马涛, 丁沃娜

作物学报 2024, 50 (6): 1628-1634. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32041

摘要（531）

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为了探究水稻亲环素家族基因OsCYP22的功能, 构建OsCYP22酵母双杂交诱饵载体, 并利用水稻酵母双杂交cDNA文库筛选与OsCYP22相互作用蛋白。自激活试验结果表明, OsCYP22诱饵载体无自激活活性, 也对酵母细胞无毒性。通过对酵母双杂交文库的筛选, 共得到38个阳性菌落, 结合测序结果和生物信息学的方法筛选到20个可能与OsCYP22相互作用的蛋白。进一步对OsCYP22分别与调控植物根系生长相关基因OsCSN5和OsRUB1的全长互作验证, 结果显示OsCSN5与OsCYP22在酵母中相互作用。这为深入研究OsCYP22的生物学功能提供了理论依据。

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14. 玉米转录因子ZmEREB180调控根系生长发育及耐逆的功能研究

刘宸铭, 赵克勇, 悦曼芳, 赵延明, 吴忠义, 张春

作物学报 2024, 50 (8): 1920-1933. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33070

摘要（526）

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AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)转录因子是植物中最大的转录因子家族之一, 在调控植物生长发育、响应逆境胁迫、调节激素信号转导和物质代谢等多种生物学过程中发挥着重要作用。目前AP2/ERF超家族基因在许多植物物种中的生物学功能已经得到验证, 但对玉米(Zea mays L.)中AP2/ERF基因的结构和功能的研究报道较少。前期工作中我们发现, ZmEREB180 (ethylene-responsive element binding)转录因子, 在鉴定的玉米六叶期(V6)、十二叶期(V12)和抽雄期(VT)等关键发育时期, 根系中的表达量均存在显著差异; 通过组织表达分析发现该基因主要在玉米根系中表达, 且在幼根中的表达量显著高于成熟根, 推测该基因可能参与玉米根系生长发育调控。本研究克隆了ZmEREB180 (Gene ID: 100192457)基因, 结合生物信息学分析、实时荧光定量PCR (RT-qPCR)、亚细胞定位和转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)株系的耐逆表型鉴定等生物学手段, 初步分析了该基因的表达模式和生物学功能。该基因包含2个外显子, 编码序列全长1023 bp, 编码340个氨基酸, 具有AP2/ERF家族所特有的保守结构域; 该基因在玉米根系中表达量最高, 且在高盐、干旱、高氮和低氮等胁迫处理条件下的玉米根部皆有不同程度的诱导表达, 其中, 低氮处理较高氮处理具有更高的表达量和更快的响应速率; 在含0.10、0.15 mol L^-1 NaCl以及0.15、0.20和0.30 mol L^-1甘露醇(mannitol)的1/2 MS固体培养基上, 转ZmEREB180基因拟南芥的主根长度均显著长于野生型; 土壤环境中, 高盐和干旱胁迫条件下的转基因植株比野生型拟南芥具有更健康的生长状态、更高的绿叶率、更低的丙二醛含量和更高的过氧化物酶活性。转录因子ZmEREB180可能在调控玉米根系生长发育方面具有积极的促进作用, 并且能增强玉米植株对高盐、干旱、渗透、低氮等逆境胁迫的耐受性。本研究为下一步鉴定转录因子ZmEREB180在玉米中的生物学功能和分子机制奠定了良好的基础。

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15. 侧深施控释氮肥运筹方式对水稻产量、NH ₃挥发和温室气体排放的影响

郭松, 郭慧婷, 张裕梁, 钱紫慧, 王子君, 路佳明, 汪源, 赵灿, 王维领, 张洪程, 杨凤萍, 霍中洋

作物学报 2024, 50 (6): 1525-1539. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32036

摘要（517）

HTML （23）

PDF（pc）（1220KB）（514）

为建立机插稻高产低碳减排的控释氮肥施用技术, 以迟熟中粳南粳9108、泰香粳1402为材料, 选用控释期100 d、43%树脂包膜缓释氮肥与46%速效尿素为氮肥, 分别设置基穗氮肥比例为10:0 (NM1)、8:2 (NM2)、7:3 (NM3)与6:4 (NM4)不同运筹方式处理, 基肥采用侧深施肥方法, 控释氮肥与速效尿素比例均为5:5, 穗氮肥为尿素, 并设置常规施肥(FFT)与不施氮肥(0N)对照处理, 研究不同氮肥运筹方式对水稻产量、NH₃挥发和温室气体排放的影响。结果表明: 与FFT处理相比, 侧深施控释氮肥推迟NH₃挥发峰值出现, 避免分蘖期NH₃挥发峰值产生, 穗期追施尿素后的NH₃挥发通量和平均NH₃挥发通量显著降低, NH₃累积损失总量降低25.33%~48.76%, NH₃排放系数降低29.14%~60.81%, 单位产量NH₃排放强度显著降低29.60%~56.01%。与FFT处理相比, 侧深施控释氮肥分蘖期和抽穗后的CH₄排放通量显著降低, 搁田期和穗期追施尿素后的N₂O排放通量显著降低, CH₄排放累积总量降低20.20%~55.04%, CH₄减排率随基穗氮肥比例变小而降低, N₂O排放累积总量降低25.56%~61.56%, N₂O减排率表现为NM1>NM3>NM2>NM4, GWP和GHGI分别降低20.96%~53.35%、25.91%~55.40%。品种间NH₃挥发和温室气体规律一致, 减排效果均表现为NM1>NM3>NM2>NM4。综合考虑经济、生态效益, NM1处理氨挥发和温室气体减排效果最佳, 且比NM3和FFT处理减少施肥次数1~2次, 利于水稻绿色轻简规模化生产; NM3处理增产率最高且NH₃挥发和温室气体减排效果仅次NM1, 实现丰产减排协同进行。综上, 本文探索出一套适配迟熟中粳减排增产的控释氮肥施肥方式, 重点发现“轻简+减排”型施肥方式NM1和“丰产+减排”型施肥方式NM3。

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16. 花生干旱诱导型启动子 AhMYB44-11-Pro的克隆与功能分析

刘永惠, 沈一, 沈悦, 梁满, 沙琴, 张旭尧, 陈志德

作物学报 2024, 50 (9): 2157-2166. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44018

摘要（507）

HTML （74）

PDF（pc）（9813KB）（538）

干旱是严重威胁我国花生产量与品质的主要环境因素之一。为阐明干旱胁迫响应基因AhMYB44-11的调控机制, 揭示其启动子的功能, 本研究从花生基因组中扩增获得该基因的启动子序列AhMYB44-11-Pro, 分别构建全长及5°端部分缺失启动子的GUS融合表达载体, 利用农杆菌介导的遗传转化体系, 分析启动子的活性和表达模式。结果显示, 相比于同源基因AhMYB44-01的启动子, AhMYB44-11-Pro具有更多的MBS、Myb-binding sit等响应干旱胁迫的顺式作用元件; 同时其拟南芥转基因阳性植株经脱水处理后GUS染色加深, GUS酶活性显著增加; 表明启动子的活性受干旱胁迫诱导表达, 证实AhMYB44-11-Pro是一个干旱诱导型启动子。此外, AhMYB44-11-Pro含有种子胚乳特异表达元件和赤霉素响应元件, GUS染色显示在角果发育过程中其活性呈上调趋势, 由此推测AhMYB44-11可能在种子发育尤其是干物质积累过程中发挥重要作用。本研究结果将为全面解析AhMYB44的生物学功能奠定基础, 也为作物抗旱遗传改良提供参考依据。

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17. 通过CRISPR/Cas9建立豌豆基因组大片段敲除体系

黄淑贤, 刘荣, 李冠, 疏琴, 徐斐, 宗绪晓, 杨涛

作物学报 2024, 50 (7): 1658-1668. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34196

摘要（506）

HTML （34）

PDF（pc）（5683KB）（417）

豌豆是世界上主要食用豆类作物之一, 因其丰富的营养价值和良好的生态价值而受到越来越多的重视。CRISPR/Cas9作为一种生物育种的新型技术手段, 已广泛应用于各种作物的品种改良中, 但在豌豆中的应用报道非常少见。本研究以“中豌6号”品种为试验材料, 采用CRISPR/Cas9技术手段成功地实现了豌豆基因组中Psat01G0240600-T1、Psat03G0303300-T1和Psat03G0304700-T1基因的大片段缺失, 其大片段敲除效率分别是24.1%、13.0%和3.6%。进一步对结果分析发现, 不同靶点的编辑效率相差较大, 并且大片段缺失的效率取决于2个靶点中较低编辑效率的靶点。本研究利用发状根体系探索了CRISPR/Cas9在豌豆中的应用, 首次在豌豆中实现了大片段敲除, 对于豌豆的研究具有重要意义。

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18. 长粒香型的超短生育期水稻新品系创制

裴法敬, 张文轩, 张晓, 王昕钰, 彭少兵, 米甲明

作物学报 2024, 50 (7): 1684-1698. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32044

摘要（502）

HTML （59）

PDF（pc）（7420KB）（640）

培育优质、超短生育期的水稻品种对提高长江中下游地区复种指数, 保障我国粮食安全具有重要意义。本研究以超短生育期水稻品系CPPC09-180-28-1-5为母本, 携带香味基因fgr和粒长基因GW7的优质水稻品种象牙香占为父本, 通过杂交、回交并结合全基因组分子标记辅助选择技术培育了3个携带纯合fgr和GW7基因的优质、超短生育期水稻新品系。对新育成品系进行香味鉴定、主要农艺性状考察及稻米品质分析。结果表明, 导入fgr和GW7基因的新品系具有明显香味, 粒长较受体CPPC09-180-28-1-5显著增长, 品质较优。新品系的全生育期85~98 d, 与受体CPPC09-180-28-1-5基本一致, 可作早稻或晚稻在长江中下游稻区进行种植, 提高复种指数。此外, 新育成品系在株高、千粒重以及单株产量等性状较受体CPPC09-180-28-1-5有显著减小, 表明本研究中携带目标基因的2个染色体片段导入对受体CPPC09- 180-28-1-5的主要农艺性状具有显著的影响。本研究可为优质、超短生育期的水稻分子育种提供种质资源和育种策略。

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19. 陆地棉CLE基因家族的鉴定及 GhCLE13参与调控棉花抗旱性的功能分析

戎宇轩, 惠留洋, 王沛琦, 孙思敏, 张献龙, 袁道军, 杨细燕

作物学报 2024, 50 (12): 2925-2939. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44029

摘要（500）

HTML （151）

PDF（pc）（8243KB）（645）

CLAVATA3/Embryo surrounding region-related (CLE)小肽家族是植物中最大的小肽激素家族, 在植物中广泛存在, 且参与植物多个重要的生命活动。本研究对陆地棉CLE基因家族进行了鉴定, 并对GhCLE基因家族成员进行基因结构、启动子顺式作用元件、蛋白质理化性质、系统发育的分析; 通过RNA-seq数据构建了GhCLE基因家族成员在陆地棉各组织的表达谱及干旱处理下的表达模式, 并筛选在棉花根系特异表达且受干旱诱导的CLE基因; 最后通过VIGS技术对筛选出的GhCLE基因进行了抗旱功能的验证。结果显示,在陆地棉全基因组共鉴定出40个GhCLE基因, GhCLE基因结构较为简单, 32个GhCLE基因没有内含子, 所有基因编码的蛋白序列均包含12 aa的CLE结构域; GhCLE基因启动子区域包含多种光诱导响应、胁迫响应、激素响应和发育相关的顺式作用元件; GhCLE基因在陆地棉多个组织均有表达, 筛选出了1个根系特异表达且受干旱诱导的GhCLE13-D-2基因。通过VIGS技术和MDA含量的测定和比较验证了GhCLE13-D-2基因提高棉花的抗旱性的功能。本研究为CLE小肽在植物抗逆方面的深入研究以及棉花种质创新提供了新的理论依据。

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20. 马铃薯ARM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

刘震, 陈丽敏, 李志涛, 朱金勇, 王玮璐, 齐喆颖, 姚攀锋, 毕真真, 孙超, 白江平, 刘玉汇

作物学报 2024, 50 (6): 1451-1466. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34121

摘要（496）

HTML （42）

PDF（pc）（12948KB）（560）

ARM蛋白重复序列(Armadillo repeats)广泛存在于高等植物中, 它们参与多种细胞过程, 如信号转导、核转运以及对多种生物/非生物胁迫的响应。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平下鉴定出了54个马铃薯ARM基因家族成员(StARMs), 它们不均匀的分布在12条染色体上。根据其蛋白结构和系统发育特征, 将54个StARMs分为3个亚家族。片段重复事件在马铃薯ARM基因家族的扩展中起主要作用。共线性分析发现, StARMs与番茄(Solanum lycopersicum)、拟南芥(Arabidopsis)、甘蓝(Brassica oleracea)、水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)分别有51对、17对、25对、6对和10对直系同源基因, 这些基因均在纯化选择下进化。RNA-seq数据分析发现, 4个StARM基因在匍匐茎中特异表达, 2个StARM基因在根和心皮中特异表达, 1个StARM基因在块茎中特异表, 还有一些StARM基因参与了马铃薯对生物/非生物胁迫的响应。此外, 本研究对3个不同颜色马铃薯块茎组织(薯皮和薯肉)进行了RNA-seq测序, 分析了54个StARMs在不同颜色马铃薯块茎组织中的表达模式, 并利用qPCR分析了StARMs 在3个不同颜色块茎杂交子代薯肉中的相对表达量, 筛选出了4个可能参与马铃薯块茎花色素苷生物合成的候选基因。本研究为进一步了解StARM基因家族的特征, 深入分析StARM基因在马铃薯抵御生物/非生物胁迫和调控块茎花色素苷生物合成中的功能提供了理论依据。

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21. 马铃薯TIFY基因家族的全基因组鉴定及表达分析

祁稼民, 许春苗, 肖斌

作物学报 2024, 50 (9): 2297-2309. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34193

摘要（494）

HTML （33）

PDF（pc）（1311KB）（539）

TIFY家族是植物所特有的包含保守TIFY结构域(TIF [F/Y]XG)的转录因子基因家族, 在调节植物发育、响应非生物胁迫和植物激素方面具有重要作用。本研究在马铃薯(Solanum tuberosum L.)全基因组水平共鉴定出了26个StTIFY家族成员, 根据系统发育特征和蛋白结构将StTIFY分为4大亚家族, 其中JAZ亚家族分为了5个亚组。串联重复和片段重复事件在马铃薯TIFY基因家族的扩张中起主要作用。通过共线性分析发现, StTIFY与双子叶植物番茄(Solanum lycopersicum)、拟南芥(Arabidopsis)、甘蓝(Brassica oleracea)分别有21对、5对和6对直系同源基因, 而和单子叶植物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)则分别只有1对和3对直系同源基因, 这些基因均在纯化选择下进化。RNA-seq数据分析发现, TIFY基因和ZML亚家族的2个基因在13个组织部位均有较高的表达量, 而其余成员则呈现组织表达特异性。同时我们进一步分析了StTIFY基因对非生物胁迫以及激素处理的响应, 发现有19个基因响应非生物胁迫(干旱/盐/热), 其中分别有3个和2个基因同时响应3种和2种非生物胁迫; 有5个基因在BAP、ABA、IAA和GA₃处理下差异表达。利用qPCR进一步检测了在干旱胁迫条件下抗旱品种和水分敏感品种中4个候选基因的表达量, 结果发现这4个基因在2个品种的落花期显著差异表达。本研究为了解StTIFY基因家族的特征, 深入分析StTIFY家族成员在马铃薯响应激素信号和抵御非生物胁迫的功能提供了理论依据。

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22. 中国西南地区旱坡地碳减排研究进展与展望

王谢, 杨琴, 刘禹池, 李芹, 杨勤, 陈冠陶, 岳丽杰, 张建华, 陈新平, 刘永红

作物学报 2024, 50 (7): 1635-1646. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32029

摘要（493）

HTML （44）

PDF（pc）（310KB）（568）

农田生态系统既是碳源, 又是碳汇, 具备很强的减排固碳潜力, 对全球碳循环贡献巨大。西南地区旱坡地长期小规模、碎片化的农业生产方式给区域碳排放带来极大的不确定性。探索西南旱坡地的碳排放特征和减排途径对于改善环境、提升区域农业生产潜力具有重要意义。本研究系统总结了我国西南地区旱坡地农田生态系统主要温室气体(CO₂、N₂O)的产生环节, 探讨了旱坡地固碳减排新材料与新技术的应用效果, 提出了未来西南地区旱坡地的固碳减排策略。(1) 鉴于西南地区旱坡地的区域资源禀赋、产业基础、生产规模、经营方式、生态功能等差异巨大, 应结合地区特殊的农业生产条件, 集成研发适宜的固碳减排措施和监测体系, 探索全球变暖背景下西南旱坡地碳排放过程及其内在机制, 以全面提升地区农业生产应对气候变化的韧性。(2) 鉴于西南地区农作物复种指数较高且作物空间分布斑块化, 应依据国家战略和地方规划, 以绿色高产优质为目标导向, 改进农业生产方式, 优化产业空间布局。(3) 由于西南地区旱坡地碳减排是一个复合过程, 亟需根据今后较长一段时间内区域农业生产的实际结构和功能需求, 有针对性地对各项成熟的减排技术、固碳产品和固碳模式进行优化组合, 形成综合性的固碳减排方案。综上, 本综述期望为进一步研究西南地区旱坡地农田生态系统的碳源和碳汇特征, 以及合理调整农田管理措施提供全面的有效参考。

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23. 不同CRISPR-Cas12f系统的编辑效率比较

黄灵芝, 符晓, 祁显涛, 刘昌林, 谢传晓, 吴鹏昊, 任姣姣, 朱金洁

作物学报 2024, 50 (10): 2425-2434. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.43012

摘要（490）

HTML （34）

PDF（pc）（9242KB）（782）

来自Type V-F家族的CRISPR/Cas12f蛋白报道仅为Cas9蛋白分子的1/4到1/3大小, 在病毒载体的递送上具有重要优势。然而, CRISPR/Cas12f系统介导植物基因编辑的报道较少, 编辑活性相对较低, 限制了该系统在植物上的进一步应用。本研究分别在体外酶切、酵母以及玉米原生质体瞬时表达3个体系中比较了OsCas12f、SpCas12f及UnCas12f的编辑活性。结果表明, 基于Cas12f/sgRNA的体外酶切, OsCas12f与SpCas12f蛋白的编辑活性相当, 未检测到UnCas12f对底物酶切活性; 在酵母突变eGFP的恢复表达试验中, OsCas12f在2个测试位点对eGFP蛋白的表达恢复效率达到95%以上, 效率与Cas12i.3相当; SpCas12f介导的2个位点eGFP蛋白表达恢复效率分别是1.63%与3.20%, 效果次之; UnCas12f蛋白几乎无编辑活性; 玉米原生质体瞬时表达比较OsCas12f和SpCas12f介导的玉米内源位点的编辑效率, 发现OsCas12f对2个位点的编辑效率分别为2.72%和1.97%, 而SpCas12f仅能介导其中1个位点的定点编辑, 编辑效率为1.09%。Cas12f蛋白在靶位点处引入的突变类型以碱基的缺失为主, 缺失碱基长度在-9~ -17 bp之间。综上, OsCas12f可以作为植物微型基因编辑器及衍生技术开发的底盘工具酶。

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24. 小麦茎秆性状的转录组测序及全基因组关联分析

禹海龙, 吴文雪, 裴星旭, 刘晓宇, 邓跟望, 李西臣, 甄士聪, 望俊森, 赵永涛, 许海霞, 程西永, 詹克慧

作物学报 2024, 50 (9): 2187-2206. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31076

摘要（485）

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PDF（pc）（4530KB）（495）

小麦的茎秆性状与倒伏紧密相关, 发掘其显著关联的基因位点和候选基因, 为解析小麦茎秆性状的遗传机制和分子标记辅助育种提供依据。本研究以黄淮南部地区的192份小麦品种为材料, 利用小麦660K SNP芯片对7个环境成熟期和4个环境灌浆中期的14个茎秆性状进行了全基因组关联分析(GWAS), 同时利用RNA-seq分析了基部前二节间强度和直径的差异表达基因。结果表明, 所有性状的成熟期与灌浆中期的差异均达到极显著水平。与灌浆中期相比, 成熟期的重心高度增幅较大, 基部第二和第三节间长度增加, 其他性状均降低。GWAS共检测出163个与茎秆性状相关的稳定SNP标记(MTA), 其中45个具有基因或蛋白注释, 与转录组联合分析, 共筛选到3个与小麦茎秆性状相关的候选基因。推测候选基因TraesCS5A02G522100通过合成异戊二酸类化合物调节小麦的光合作用以及通过调节固醇的生成提高细胞膜的稳定性和渗透性, 进而促进茎秆的发育, 改善茎秆性状。候选基因TraesCS1D02G390600直接参与小麦茎秆细胞分裂和器官的形成, 使茎秆变粗, 充实度增加。候选基因TraesCS7A02G481800在小麦中通过参与细胞间的信号传递过程, 调控茎秆的发育、应激响应等过程。这些候选基因通过qRT-PCR验证, 其基因的表达趋势与转录组测序所得结果基本一致。

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25. 基于大刍草渗入系的玉米抗旱优异等位基因挖掘

刘爽, 李珅, 王东梅, 沙小茜, 何冠华, 张登峰, 李永祥, 刘旭洋, 王天宇, 黎裕, 李春辉

作物学报 2024, 50 (8): 1896-1906. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.43007

摘要（485）

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干旱是影响玉米生产的主要非生物胁迫之一。为了挖掘玉米优异抗旱基因, 本研究基于墨西哥大刍草和玉米自交系PH4CV构建的BC₂F₆群体, 通过苗期抗旱性初步鉴定, 筛选出抗旱性强的渗入系TP180。干旱胁迫后发现渗入系TP180较轮回亲本PH4CV萎蔫程度更小, 并且复水后存活率显著高于PH4CV。全基因组基因型鉴定发现, 渗入系TP180含有0.6%的墨西哥大刍草导入。通过开展TP180和PH4CV不同水分条件下的转录组测序, 在渗入系TP180和PH4CV之间共鉴定了 2307个差异表达基因, 不同胁迫重叠差异表达基因共122个, 这些基因涉及生长素途径, 茉莉酸途径等, 包含多个转录因子。整合差异表达基因和含大刍草导入区段分析, 鉴定出2个抗旱候选基因Zm00001d033050和Zm00001d002025, 并进一步开展了RT-PCR分析。本研究为挖掘大刍草中抗旱基因资源提供了重要材料和信息基础。

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26. 强光胁迫对转玉米C ₄型 ZmPEPC+ ZmPPDK基因小麦光合和生理特性的影响

方宇辉, 齐学礼, 李艳, 张煜, 彭超军, 华夏, 陈艳艳, 郭瑞, 胡琳, 许为钢

作物学报 2024, 50 (7): 1647-1657. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31077

摘要（482）

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为研究转玉米C₄型PEPC (磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因)和PPDK (丙酮酸磷酸双激酶基因)双基因小麦对强光胁迫的光合和生理响应, 以转ZmPEPC+ZmPPDK基因小麦株系PCK30和PCK60及其野生型对照材料(WT)为试验材料, 鉴定了外源基因在转基因小麦中的表达量, 在抽穗期和灌浆期测定正常光强(NL)和强光胁迫(HL)处理下转基因小麦的光合酶活性、叶绿素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数、活性氧物质含量和抗氧化酶活性。结果表明, 2个转基因株系在转录水平上高效表达了PEPC和PPDK基因。在不同时期NL和HL处理下, 转基因小麦的PEPC、PPDK、NADP-ME和Rubisco的酶活均显著高于WT, 且HL处理下高出WT的幅度更明显。与NL处理相比, 转基因小麦和WT的叶绿素含量在HL处理下显著降低, 但转基因株系的下降幅度更小, 且HL处理下转基因株系的叶绿素含量显著高于WT。两种水平处理下, 转基因小麦PCK30、PCK60的净光合速率(P_n)均显著高于WT, 且HL处理下高出幅度更明显, 抽穗期增幅分别为15.26%和17.57%, 灌浆期为13.41%和15.82%。气孔导度、F_v/F_m、q_p的变化趋势与P_n一致, 胞间二氧化碳浓度的变化趋势与P_n相反。转基因株系在HL处理下产生的活性氧物质和丙二醛含量显著低于WT, 而抗氧化酶变化趋势与之相反。连续2年田间小区产量试验, 转基因小麦PCK30和PCK60平均比WT高8.37%和10.16%。PEPC和PPDK在小麦中的过表达增强了小麦内源的光合酶、光化学效率和抗氧化酶活性, 增强了强光下的叶片细胞膜的稳定性, 保护了光合机构, 维持了较高的光合效率, 从而提高了转基因小麦的耐强光胁迫能力。

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27. 二项分布双边收尾概率和假设检验统计量的几处修正

王建康

作物学报 2024, 50 (6): 1361-1372. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33057

摘要（477）

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二项分布是广泛存在的一种离散型概率分布。服从二项分布B(n, p)的一个随机变量等于n个相互独立且服从贝努利分布B(1, p)的随机变量之和, 二项分布包含参数p的估计与检验等同于贝努利分布参数p的估计与检验。本文修正常见教科书中有关二项分布双边收尾概率计算和假设检验统计量构建中存在的3处问题。(1) 对二项分布B(n, p)的取值概率p_k(k = 0, 1, ···, n)从小到大排序, 排序后的概率用p₍_k₎表示, 观测值k的双边收尾精确概率等于 $\sum\limits_{i=0}^{k}{{{p}_{(i)}}}$ ; (2) 二项分布B(n, p)参数p与给定值p₀的差异显著性检验统计量被修正为 $u=\frac{\hat{p}-{{p}_{0}}}{\sqrt{\frac{\hat{p}\hat{q}}{n}}}$ , 该统计量在大样本条件下近似服从正态分布N(p–p₀, 1); (3) 二项分布B(n₁, p₁)和 B(n₂, p₂)的参数p₁和p₂差异显著性检验统计量被修正为 $u=\frac{{{{\hat{p}}}_{1}}-{{{\hat{p}}}_{2}}}{\sqrt{\frac{{{{\hat{p}}}_{1}}{{{\hat{q}}}_{1}}}{{{n}_{1}}}+\frac{{{{\hat{p}}}_{2}}{{{\hat{q}}}_{2}}}{{{n}_{2}}}}}$ , 该统计量在大样本条件下近似服从正态分布N(p₁–p₂, 1)。修正后的双边收尾概率是精确值, 不会出现概率大于1的问题。修正后的2个检验统计量无论原假设是否成立, 其大样本近似正态分布的方差均为1, 有利于准确研究备择假设条件下检验统计量的功效。此外, 文中还介绍了小样本条件下二项分布参数的精确检验, 对比分析了准确检验与近似检验的异同; 讨论了修正统计量的理论基础, 给出了小概率和大样本的判定标准, 列出了贝努利分布参数检验与正态分布均值检验的异同。期望读者能够从中了解到假设检验与统计推断作为统计学核心研究内容的全貌。

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28. 基于遗传解析新模式的小麦寡分蘖QTL的鉴定和验证

张智源, 周界光, 刘家君, 王素容, 王同著, 赵聪豪, 尤佳宁, 丁浦洋, 唐华苹, 刘燕林, 江千涛, 陈国跃, 魏育明, 马建

作物学报 2024, 50 (6): 1373-1383. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31051

摘要（474）

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有效分蘖数可直接影响小麦的成穗数, 与产量关系极为密切。挖掘小麦分蘖数相关数量性状位点, 解析分蘖数与其他重要农艺性状之间的相关性, 可为分子育种提供理论依据。本研究首先提出和建立了“多个环境评价-单个性状深入-综合性状兼顾-友好标记开发-不同背景验证”的遗传解析新模式。进一步利用该模式, 以寡分蘖自然变异植株msf和川农16 (CN16)构建的F₆代重组自交系群体(MC群体)为实验材料, 以多年多点的有效分蘖数作为表型数据, 借助基于16K芯片构建的遗传连锁图谱成功定位和验证了寡分蘖遗传调控位点。QTL定位结果显示, 1A、5A和6D染色体上有4个控制寡分蘖的QTL。其中Qltn.sau-MC-1A为稳定主效的寡分蘖QTL, 解释了13.39%~60.40%的表型变异, 其正效应位点来源于msf。表型分析发现, 携带Qltn.sau-MC-1A正效应位点株系的有效分蘖数显著少于携带Qltn.sau-MC-1A负效应位点株系的有效分蘖数。相关性分析表明, 有效分蘖数和株高之间存在极显著的正相关, 与千粒重、每穗粒数、每穗粒重、旗叶宽之间存在显著的负相关, 有效分蘖数与旗叶长、开花期之间无显著相关。遗传分析结果表明, Qltn.sau-MC-1A正效应位点显著增加每穗粒数、每穗粒重和千粒重, 但推迟开花期。不同遗传背景下的验证结果表明, 携带Qltn.sau-MC-1A正效应位点的株系确实能降低有效分蘖数。综上, 本研究建立了一种遗传解析新模式, 并基于此模式解析、定位和验证了一个控制寡分蘖的主效QTL Qltn.sau-MC-1A, 为进一步精细定位和了解分蘖形成机制奠定了基础。

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29. 珍珠粟WD40基因家族鉴定及表达特征分析

杨煜琛, 靳雅荣, 骆金婵, 祝鑫, 李葳航, 贾纪原, 王小珊, 黄德均, 黄琳凯

作物学报 2024, 50 (9): 2219-2236. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34214

摘要（473）

HTML （43）

PDF（pc）（14827KB）（374）

珍珠粟是世界范围重要的谷物, 拥有极强的光合能力和高生产潜力, 较其他作物相比, 珍珠粟具有对贫瘠土壤的耐受性, 能够适应多种非生物胁迫和多样化的环境条件。PgWD40基因家族在植物抵御生物和非生物胁迫以及调控植物生长发育中扮演着重要角色。本研究利用生物信息学方法全面鉴定和分析了珍珠粟中的PgWD40基因家族及其表达模式。研究结果显示, 共鉴定出209个PgWD40基因家族成员, 通过对珍珠粟和水稻的系统进化分析将其归为5个亚家族, 在同一亚族内的成员中, 它们的保守序列和基因结构表现出一定的相似性。此外, 通过对启动子顺式作用元件的分析显示, 176个PgWD40基因与植物的生长和发育相关, 208个PgWD40基因成员含有不同激素胁迫响应的顺式作用元件, 进一步通过转录组数据分析和qRT-PCR分析显示, PMA3G03393.1、PMA4G00558.1、PMA5G02217.1等基因受到盐、热和干旱胁迫的诱导, 表明这些基因可能通过依赖不同激素的信号通路来调控和响应非生物胁迫, 可作为进一步研究PgWD40基因家族耐受性功能的候选基因。并且PgWD40基因家族成员在珍珠粟抽穗期的不同时期存在表达差异。通过基因表达热图以及GO和KEGG等分析, 发现许多PgWD40基因家族成员参与了植物生长发育和籽粒形成的各个阶段。研究结果为全面解析PgWD40基因结构与生物学功能、耐逆性分子机制以及分子育种提供了理论基础, 为今后培育高效抗逆作物新品种提供基因资源。

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30. 玉米 ZmGRAS13基因的克隆及功能研究

折萌, 郑登俞, 柯照, 吴忠义, 邹华文, 张中保

作物学报 2024, 50 (6): 1420-1434. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33060

摘要（464）

HTML （44）

PDF（pc）（18106KB）（464）

GRAS家族是植物特有的一类转录因子, 在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。探究玉米(Zea mays L.) GRAS家族基因功能将为玉米新种质创制提供重要的基因资源。本研究克隆获得了ZmGRAS13基因(Zm00001eb401210), 利用生物信息学分析、实时荧光定量PCR (qPCR)等技术对该基因的基本特性、组织表达特性及逆境胁迫下表达模式等进行分析。生物信息学分析结果显示, 该基因编码序列全长为1638 bp, 编码545个氨基酸; ZmGRAS13蛋白不具有跨膜结构, 分子量为60.79 kD, 理论等电点为5.86, 具有GRAS家族所特有的保守结构域。对基因启动子上游2 kb序列进行分析, 发现该序列含有与逆境胁迫、激素响应及光响应等相关的顺式作用元件。qPCR分析表明, ZmGRAS13基因在玉米不同组织中均有表达, 且茎中的表达量最高; 同时该基因在不同非生物胁迫处理条件下均有不同程度的诱导表达。玉米原生质体瞬时表达实验表明, ZmGRAS13蛋白定位于细胞核。在分别含有不同浓度梯度的NaCl、甘露醇(mannitol)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、茉莉酸(jasmonic acid, JA)和水杨酸(salicylic acid, SA)的1/2 MS固体培养基上, 转ZmGRAS13基因拟南芥株系的根长均显著长于野生型拟南芥; 在土壤中, 高盐和干旱处理下转基因拟南芥株系较野生型拟南芥生长状态更好, 且绿叶率高于野生型。转ZmGRAS13基因拟南芥与野生型相比, 抗逆生理指标MDA含量降低、叶绿素含量增加、POD和CAT活性增强, 且差异均显著。由此推测, ZmGRAS13基因可能参与玉米生长发育调控和对逆境胁迫应答及激素信号转导途径。本研究为进一步解析ZmGRAS13在玉米中的生物学功能提供了重要的参考依据。

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31. 谷子籽粒类黄酮含量和粒色的QTL定位

秦娜, 叶珍言, 朱灿灿, 付森杰, 代书桃, 宋迎辉, 景雅, 王春义, 李君霞

作物学报 2024, 50 (7): 1719-1727. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34186

摘要（459）

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PDF（pc）（4016KB）（612）

谷子(Setaria italica L.)是我国北方地区重要的粮食作物, 籽粒营养丰富, 且富含多种类黄酮物质, 对生长发育和品质形成发挥着重要作用。目前谷子籽粒类黄酮合成及粒色形成相关调控机制研究较少。分析谷子类黄酮含量及粒色性状相关的QTL, 为类黄酮合成关键基因的精细定位、克隆及功能研究奠定基础, 同时, 也为揭示谷子类黄酮合成及代谢机制和培育富含类黄酮谷子品种提供技术支撑。本研究以红粒色高类黄酮品种金苗红酒谷和黄粒色低类黄酮品种豫谷28为亲本构建的包含150个家系的重组自交系(RIL)群体为试验材料, 在谷子成熟期对籽粒粒色和类黄酮含量相关性状进行分析。同时, 采用复合区间作图法(composite interval mapping, CIM)对粒色和类黄酮含量进行QTL定位与分析, 并对QTL置信区间内的候选基因进行预测。相关性分析表明, 类黄酮含量与粒色呈显著正相关。共定位到4个与类黄酮含量相关和11个与粒色相关的QTL, 分别位于1号、2号、5号、6号、7号、8号和9号染色体上, 单个QTL的表型贡献率为2.01%~29.25%, 6个为主效QTL, 其中, qSC1-2和qFLA1-1、qSC7-1和qFLA7-1、qSC9-3和qFLA9-1为2个性状下共同定位到的QTL。通过基因预测与功能注释, 筛选出QTL置信区间内5个与类黄酮物质合成及代谢相关的候选基因, 表明类黄酮物质的合成、代谢及利用相关基因极有可能控制了这些基因的表达。15个QTL分别聚集于7条染色体上, 基于基因功能注释, 共筛选了5个与谷子类黄酮合成及代谢相关的候选基因, 表明不同QTL位点参与到了共同遗传机制, 并可通过分子标记辅助选择进行类黄酮合成及代谢等有利基因的聚合育种。

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32. 花生种皮类黄酮物质的代谢组与转录组分析

金欣欣, 苏俏, 宋亚辉, 杨永庆, 李玉荣, 王瑾

作物学报 2024, 50 (12): 2950-2961. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44057

摘要（446）

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为探究不同颜色花生种皮的类黄酮物质成分及花青素生物合成对种皮颜色形成的调控机制, 本研究利用粉色、红色、白色、黑色以及花斑色(红色和白色)共5种颜色差异明显的花生品种, 对种皮进行类黄酮代谢组和转录组分析, 明确种皮花青素合成相关的关键代谢物和关键基因。结果表明,5种花生种皮共鉴定到329种类黄酮代谢物, 其中黄酮醇类物质相对含量及种类最多。共检测到19种花青素色苷, 主要是矢车菊素色苷、飞燕草素色苷、矮牵牛素色苷, 多以葡萄糖苷、桑布苷、芸香苷、半乳糖苷等糖苷修饰。黑色种皮花青素含量约是其他皮色的22.60~66.72倍。黑色种皮中以矢车菊素-3-O-桑布双糖苷相对含量最高。4种有色种皮分别与白色种皮相比, 差异代谢物主要在花青素生物合成、类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、异黄酮生物合成途径中显著富集。有色种皮中, 类黄酮和花青素生物合成途径结构基因的高表达水平, 是促进种皮花青素积累的主要原因。花青素还原酶(ANR)和糖基转移酶(UGT)是参与种皮色素沉着的候选基因, 两者的活性以及对底物花青素的竞争, 最终决定花生种皮的颜色模式。本研究解析了类黄酮物质对花生种皮颜色合成的调控机制, 可为特色花生品种培育以及营养价值利用提供重要参考。

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33. 转录因子 GhWRKY41促进水杨酸合成增强棉花对黄萎病菌的抗性

肖胜华, 董贤镘, 彭鑫, 李安子, 闭兆福, 廖铭静, 黄礼豪, 管倩倩, 胡琴, 朱龙付

作物学报 2024, 50 (10): 2447-2457. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44009

摘要（441）

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棉花是我国最重要的经济作物之一, 但其产量和品质受黄萎病菌危害而大幅度下降。挖掘棉花黄萎病抗性相关基因并解析其分子机制, 对加快棉花抗黄萎病育种进程具有重要意义。前期研究鉴定到一个在多个抗病棉花品种中均受黄萎病菌诱导显著上调表达的WRKY基因GhWRKY41, 该基因通过激活苯丙烷代谢增强棉花对黄萎病菌的抗性。本研究进一步分析了GhWRKY41在不同激素处理下的诱导表达模式, 利用病毒介导的基因沉默(VIGS)技术验证了GhWRKY41的抗病功能, 并利用前期已创制的GhWRKY41转基因棉花株系‘Jin668’测定了其内源植物抗病激素含量。结果显示, GhWRKY41受水杨酸(SA)、Me-JA和H₂O₂诱导均显著上调表达; GhWRKY41被沉默后可削弱棉花对黄萎病菌的抗性; SA含量在GhWRKY41超表达棉花中显著增加, 而在GhWRKY41干涉棉花中则明显减少。RT-qPCR分析显示, SA合成基因GhSID2及SA信号转导基因GhNPR1、GhPR1、GhPR5的表达水平在超表达植株中明显上调, 而在干涉植株中则显著下降。ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因试验结果表明, GhWRKY41可结合并激活GhSID2、GhPR1和GhPR5的表达。此外, 外施SA可明显提高棉花的黄萎病抗性。综上表明, GhWRKY41可通过促进棉花中内源植物激素SA的合成来增强植株的黄萎病抗性, 这一结果完善了GhWRKY41在棉花抵御黄萎病菌过程中的生物学功能, 为未来利用黄萎病抗性基因创制棉花抗病材料提供了理论基础。

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34. 大豆萌发期耐盐性鉴定方法建立及耐盐大豆资源筛选

刘欣玥, 郭潇阳, 王欣茹, 辛大伟, 关荣霞, 邱丽娟

作物学报 2024, 50 (8): 2122-2130. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44006

摘要（439）

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PDF（pc）（4658KB）（487）

土壤盐渍化会影响大豆萌发和生长, 筛选萌发期耐盐大豆种质对于耐盐大豆品种选育及盐渍土利用意义重大。本研究以8份代表性大豆种质为材料, 蛭石为培养基质, 用150 mmol L^-1 NaCl进行盐胁迫处理, 以水处理作为对照, 测量2 d和3 d的大豆发芽率和芽长, 旨在建立大豆萌发期耐盐性鉴定指标和评价方法。与对照相比, 盐胁迫下大豆发芽率和芽长均下降。盐处理2 d不同种质间相对发芽率、相对芽长无显著差异, 盐处理3 d相对芽长差异显著, 可用以进行不同大豆萌发期耐盐性评价。以150 mmol L^-1 NaCl对48份大豆种质进行盐处理, 3 d相对芽长作为评价指标, 将萌发期耐盐性划分为5级, 1级为高度耐盐型, 2级为耐盐型, 3级为中度盐敏感型, 4级为盐敏感型, 5级为高度盐敏感型。鉴定出萌发期高度耐盐种质5份, 耐盐种质12份。同时对48份种质进行出苗期和苗期耐盐性鉴定, 鉴定出3份从萌发期到苗期均耐盐的种质, 分别为中黄685、黑农94和东生104。本研究建立了一套室内大豆萌发期耐盐性鉴定方法, 为耐盐种质鉴定利用奠定了基础。

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35. 北方春大豆品种农艺和品质性状分析与综合评价

聂波涛, 刘德泉, 陈健, 崔正果, 侯云龙, 陈亮, 邱红梅, 王跃强

作物学报 2024, 50 (9): 2248-2266. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44004

摘要（438）

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大豆种质资源是品种改良的关键。本研究对334份我国北方春大豆种质资源的主要农艺性状和品质性状进行了变异分析、相关性分析、聚类分析、主成分分析、分段线性回归分析和逐步多元回归分析。聚类分析结果表明, 可将334份大豆种质划分为4个类群, 其中类群III主要为吉林地区杂交育成大豆品种, 在本地区平均单产高, 抗倒伏能力强, 综合表现较好。主成分分析表明, 5个主成分分别代表产量因素、品质因素、株高因素、分枝与开花因素和开花至成熟时间因素, 累计贡献率达到79.76%。使用DTOPSIS法对大豆品种进行评分, 综合表现最好的是编号36的大豆品种。多元线性逐步回归分析表明, 单株荚数、百粒重、油分、主茎节数、单株粒数对单产影响显著; 油分、单株荚数、分枝数、株高和开花时间对蛋白质影响显著; 蛋白质、百粒重、开花时间、开花至成熟时间、单株荚数和单产对油分影响显著。依据分段线性回归分析, 并综合相关性分析和多元回归方程, 构建高产大豆理想株型为: 主茎节数尽量增加; 五节高8.00~14.70 cm; 单株荚数大于132.83个; 分枝数在6个左右; 开花时间57.16 d左右; 开花至成熟时间大于61.29 d, 整个生育日期控制在霜降期以内; 不倒伏或轻倒; 单株粒数250.43粒左右; 蛋白质38.87%左右; 油分大于19.27%; 百粒重19.45~22.55 g。高产高油大豆理想株型为: 株高113.50~114.45 cm左右; 五节高12.15~14.70 cm; 主茎节数不超过25.15节; 单株荚数132.83~142.65个; 分枝数0~3.00个; 不倒伏或轻倒; 开花时间57.16 d左右; 开花至成熟时间61.29~69.00 d; 单株粒数249.63粒左右; 百粒重19.25~22.55 g。高产高蛋白大豆理想株型为: 株高113.50~114.45 cm左右; 五节高8.00~10.55 cm左右; 主茎节数19.42节左右; 单株荚数132.83~138.96个; 分枝数4.72个左右; 倒伏性可为轻倒; 开花时间63.00 d左右; 开花至成熟时间68.52 d左右; 单株粒数227.54~250.43粒; 百粒重小于19.20 g。本研究揭示了北方春大豆品种具有广泛的遗传背景和丰富的基因潜力, 是优质的大豆育种资源。

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36. 滴灌条件下施氮量对不同氮效率水稻品种物质积累及养分吸收的影响

宋志文, 赵蕾, 毕俊国, 唐清芸, 王国栋, 李玉祥

作物学报 2024, 50 (8): 2025-2038. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32061

摘要（436）

HTML （40）

PDF（pc）（1059KB）（354）

研究滴灌条件下施氮量对不同氮效率品种关键生育时期干物质积累和氮素吸收转运及产量的影响, 为干旱半干旱区滴灌水稻高产高效生产提供技术参考。试验于2021—2022年开展, 以氮高效品种(T-43)和氮低效品种(LX-3)为供试材料, 采用裂区设计; 设置4个施氮水平, 分别为N0 (0 kg hm^-2)、N1 (150 kg hm^-2)、N2 (300 kg hm^-2)和N3 (450 kg hm^-2)。分析滴灌水稻在抽穗期和成熟期干物质积累、氮素吸收利用及产量对施氮量的响应差异。结果表明: (1) 施用氮肥可以增加滴灌水稻干物质积累量(1.99%~26.02%)和氮素积累量(25.67%~97.69%), 提高水稻产量(23.75%~66.75%); 但过量施氮(450 kg hm^-2)会减小对干物质积累的促进作用, 导致结实率和穗粒数下降, 使氮素主要集中在秸秆中, 最终降低水稻对氮素的利用效率。(2) 在同一施氮条件下, T-43的有效穗数、结实率、抽穗期叶片和穗部干物质及氮素积累量均高于LX-3 (分别为1.65%~5.19%、0.42%~8.47%、7.61%~19.68%、19.81%~40.73%、19.81%~30.23%和20.14%~49.65%), 最终产量高于LX-3 (4.23%~28.47%)。(3) 氮素利用效率对施氮量的响应存在品种间差异(P<0.05)。与LX-3相比, T-43有更高的氮肥农学利用效率、氮素回收率和氮肥偏生产力(分别高1.05%~25.23%、5.86%~20.05%和10.09%~18.01%)。综上所述, 在滴灌栽培条件下, 选用氮高效品种(T-43), 配施300 kg hm^-2氮肥表现出更佳的氮素吸收转运能力和更高的产量, 能更好地利用养分资源, 是本试验最佳的品种和施氮量组合方式。

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37. 施氮量对滴灌水稻根系形态构型和分形特征的影响

唐清芸, 杨晶晶, 赵蕾, 宋志文, 王国栋, 李玉祥

作物学报 2024, 50 (6): 1540-1553. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32040

摘要（435）

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PDF（pc）（6367KB）（629）

旨在探明水稻在膜下滴灌下根系形态、构型、氮利用效率变化及其与分形维数的关系。于2021—2022年, 以氮高效品种(T-43)和氮低效品种(垦-26)为材料, 设置滴灌(drip irrigation, DI)、淹灌(flooding irrigation, FI) 2种方式与4种施氮水平(0、150、300和450 kg hm^-2)的盆栽试验。基于盒维数法结合根系图像分形分析程序计算根系形态的分形维数和分形丰度, 研究滴灌及施氮对水稻产量、氮素利用效率、根系形态、构型、分形维数、分形丰度的影响。结果表明, (1) 在相同施氮水平下, 与淹灌相比, 滴灌处理下T-43和垦-26细根百分比、根长密度(root length density, RLD) β值、氮肥农学利用效率(nitrogen agronomic efficiency, NAE)显著提高(分别为6.8%~14.5%和9.9%~17.2%、0.65%~5.45%和0.32%~3.43%、12.1%~22.4%和12.2%~20.5%); >0.5 mm RLD、0~40 cm土层表面积密度(surface area density, SAD)和根体积密度(RLD)、分形维数(fractal dimension, FD)、分形丰度(fractal abundance, FA)显著降低, 造成产量降低(3.8%~37.4%和7.6%~48.3%)。(2) 滴灌模式下, 施氮显著提高了水稻根系FD和FA, T-43在施氮量为300 kg hm^-2时, FD和FA最高(分别为1.55和14.07); 垦-26在施氮量为450 kg hm^-2时最高(分别为1.62和14.78)。(3) 相关分析表明, FD、FA与直径0.1~0.3 mm RLD、0~10 cm土层根长和根质量密度、产量、氮素稻谷生产效率呈显著正相关, 与30~40 cm土层表面积密度呈显著负相关。因此, 在滴灌条件下, 氮高效品种“T-43”配施300 kg hm^-2氮肥, 能够增加细根根长密度比例, 优化表层根系形态分布, 提高根系分形维数和丰度, 进而实现滴灌水稻产量和氮肥利用效率协同提高。

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38. 过表达野生大豆耐盐碱基因 GsGSTU13提高了水稻苗期耐盐碱性

李宛鸿, 胡冰霜, 孙晓丽, 才晓溪, 孙明哲

作物学报 2024, 50 (10): 2458-2467. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.44017

摘要（433）

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谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferases, GSTs)是一类高度保守的功能酶, 在植物对非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。本研究通过生物信息学分析发现, 野生大豆GsGSTU13与水稻GSTU17蛋白序列相似性最高, 均含有高度保守的结构域。为探究GsGSTU13基因对水稻耐盐碱性的影响, 通过遗传转化、PCR、RT-PCR和GST活性检测, 获得了2个GsGSTU13过表达转基因水稻纯合株系。苗期耐盐碱性分析显示, 200 mmol L^-1 NaHCO₃处理下, GsGSTU13转基因株系的活性氧积累显著低于野生型, 而存活率、相对含水量、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和GST活性均显著高于野生型。综上, 在水稻中过表达GsGSTU13基因增强了活性氧清除能力, 提高了转基因水稻耐盐碱性, 为耐盐碱水稻新种质创制提供了参考。

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39. 土壤调理剂对滨海盐碱地土壤盐分含量及夏玉米产量的影响

韩笑晨, 张贵芹, 王亚辉, 任昊, 王洪章, 刘国利, 林佃旭, 王子强, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏

作物学报 2024, 50 (7): 1776-1786. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33069

摘要（432）

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研究不同类型土壤调理剂对滨海盐碱地夏玉米田0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤盐分含量、玉米根系形态和籽粒产量的影响, 为滨海盐碱地区夏玉米田适宜土壤调理剂的选用提供理论依据。试验于2022—2023年夏玉米季在山东省滨州市滨海盐碱型农田进行。采用完全随机区组设计, 以不施土壤调理剂为对照(CK), 设置3种不同类型的土壤调理剂, 分别为硅钙钾镁型调理剂(T1)、硅钙钾镁沸石型调理剂(T2)和硅钙钾镁聚丙烯酰胺(PAM)型调理剂(T3)。研究不同类型土壤调理剂对0~40 cm土层土壤盐分含量、玉米根系形态、叶面积指数、地上部干物质积累量、氮素积累量及籽粒产量的调控效应。结果表明, 与CK相比, 玉米拔节期(V6) T1、T3处理20~30 cm土层土壤总盐含量和Na⁺含量分别降低6.88%和23.00%、28.82%和17.44%, 土壤HCO₃^-含量分别升高10.97%、5.66%; 吐丝期(R1) T2处理10~40 cm土层土壤总盐含量、Na⁺含量分别平均降低9.07%、14.11%, 土壤HCO₃^-含量平均升高21.35%。土壤总盐含量降低有利于根系和地上部生长。与CK相比, 吐丝期T1、T2和T3处理0~40 cm土层玉米单株平均根系长度分别提高17.56%、74.83%和33.53%; T2和T3处理单株平均根系表面积分别提高33.35%和27.44%, 单株平均根系干重分别提高14.58%和11.93%。与CK相比, T1、T2和T3处理显著提高了玉米的叶面积指数, 植株地上部干物质积累量以及氮素积累量, 最终提高了夏玉米产量。2022年T1、T2和T3处理籽粒产量分别提高3.81%、8.22%和4.72%; 2023年分别提高8.08%、18.88%和15.95%。综合分析可知, 本试验条件下硅钙钾镁沸石型调理剂可有效降低玉米吐丝期土壤盐分含量, 减轻盐分胁迫, 促进玉米根系生长和对氮素的吸收, 增加地上部氮素积累量和干物质积累量, 显著增加籽粒产量, 是滨海盐碱地降低盐碱胁迫促进夏玉米生长的最佳土壤调理剂类型。

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40. 谷子育成品种萌芽期耐冷性综合评价

闫锋, 董扬, 李清泉, 赵富阳, 侯晓敏, 刘洋, 李青超, 赵蕾, 范国权, 刘凯

作物学报 2024, 50 (9): 2207-2218. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34216

摘要（431）

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黑龙江地处高纬度地区, 谷子播种后萌发期冷害频繁发生, 造成出苗缓慢、出苗不齐、缺苗, 是限制本地区谷子产量和品质的关键性因素, 鉴定谷子耐冷性并筛选耐冷评价指标, 可为耐冷谷子品种选育提供理论依据并对谷子安全生产具有重要意义。以52个谷子育成品种为研究对象, 设置12个萌发期冷胁迫处理, 以发芽率为指标探讨了谷子萌发期耐冷性的适宜鉴定方法。低温胁迫后测量了发芽势、发芽率、发芽指数、芽长、根长、芽鲜重、根鲜重7个指标的耐冷系数, 运用隶属函数分析、主成分分析、相关分析和聚类分析法对参试品种的耐冷性进行了综合评价和归类, 并采用逐步回归分析建立了耐冷性预测回归方程。结果表明, 8℃低温处理7 d, 谷子品种发芽率的变异幅度最大, 能较好地鉴别品种间耐冷性差异, 是谷子萌发期耐冷性鉴定的最适宜条件; 低温胁迫后7个鉴定指标均低28℃对照处理, 但各指标间降低程度不同; 利用主成分分析将7个单项指标转化为3个独立的综合指标, 主成分分析表明, 芽长、芽鲜重和根鲜重最能代表谷子萌发期对低温胁迫后的响应情况, 可作为萌发期耐冷性鉴定的评价指标。通过聚类分析, 将52个谷子品种划分为3类, 筛选出嫩选14、朝谷14、蒙黑谷8号等17个高度耐冷品种, 以及鲁谷7号、晋谷20等15个冷敏感品种, 这些品种可为耐冷育种和谷子生产提供种质基础。

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