作物学报

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1. 钙在作物生长发育中的功能及应用

王宇, 郜耿东, 葛萌萌, 常影, 谭静, 葛贤宏, 王晶, 汪波, 周广生, 傅廷栋

作物学报 2024, 50 (4): 793-807. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34145

摘要（438）

HTML （51）

PDF（pc）（4101KB）（476）

钙是作物必需的中量元素之一, 广泛存在于根、茎、叶、花、果实、种子中, 对作物的生长发育具有重要意义。钙属于再利用难的元素, 其吸收、转运受制于蒸腾作用, 因此农作物常发生生理性缺钙, 从而导致抗逆性减弱, 产量和品质降低。作物体内的钙具有双重功能, 既参与细胞壁与细胞膜的构成, 还可作为细胞内第二信使参与多种环境刺激和内部生长发育信号的响应。细胞中钙的吸收和转运对于维持细胞内钙离子稳态和钙信号精准传导至关重要。近年来, 钙在作物生长与发育中的功能和在作物生产中的应用得到了广泛研究。本文阐述了作物体内钙元素的分布、吸收转运和需求状况, 介绍了作物缺钙症状和原因, 并综述了钙的营养结构功能和第二信使功能及钙信号产生、传导和解码机制, 总结了钙在作物生长发育中的作用, 包括对产量、品质和抗逆性等方面的影响, 同时对其未来研究方向提出了展望。

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2. 外源褪黑素对干旱胁迫下绥农26大豆鼓粒期叶片碳氮代谢调控的途径分析

曹亮, 杜昕, 于高波, 金喜军, 张明聪, 任春元, 王孟雪, 张玉先

作物学报 2021, 47 (9): 1779-1790. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04151

摘要（511）

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PDF（pc）（6085KB）（663）

鼓粒期是大豆碳氮代谢最复杂的阶段, 干旱胁迫必然限制鼓粒期大豆碳氮同化、分配和转移, 影响大豆产量的形成。在我们前期的研究中, 明确了外源褪黑素对干旱胁迫下鼓粒期大豆抗旱和碳氮代谢的生理调控效应。本研究通过转录组和代谢组分析来确定褪黑素对大豆干旱条件反应的一些重要的碳氮代谢基因和途径。转录组分析表明, 与干旱胁迫处理相比, 正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的基因分别有37个和493个。上调的基因中存在着直接和间接参与碳氮代谢的功能基因, 包括正向调控的参与半胱氨酸合成、光合作用、碳水化合物代谢和葡萄糖代谢等途径关键基因。代谢组分析发现, 与干旱胁迫处理相比, 正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的代谢物分别有17个和43个, 上调的代谢物中绝大部分(14/17)属于氨基酸、脂质、有机酸和碳水化合物, 进一步揭示了外源褪黑素能够提高大豆碳氮代谢与抗旱的能力。结合转录组和代谢组分析发现, 褪黑素通过调节氨基酸代谢和淀粉蔗糖代谢途径, 促进干旱胁迫下β-葡萄糖苷酶基因表达, 提高了L-天冬酰胺和6-磷酸葡萄糖代谢物的含量, 最终提高了大豆的抗旱性。

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3. 种子休眠与萌发调控的研究进展

宋松泉, 唐翠芳, 雷华平, 姜孝成, 王伟青, 程红焱

作物学报 2024, 50 (1): 1-15. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34012

摘要（777）

HTML （120）

PDF（pc）（3074KB）（867）

休眠使植物种子能够为萌发安排时间, 直到环境条件变得有利于幼苗的存活与生长。种子的休眠特性具有重要的生态适应性意义和显著的农业价值。植物激素脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)是种子休眠与萌发的关键因素, 处于休眠状态的成熟种子含有高水平的ABA和低水平的GA; ABA诱导和维持种子休眠, 而GA拮抗ABA的作用和促进种子萌发。萌发延迟-1 (DOG1)是种子休眠的主要调控因子, 与ABA协同作用延迟萌发。DOG1通过与PP2C ABA过敏感萌发(AHG1/AHG3)结合以增强ABA的信号转导, 以及抑制AHG1的作用以增加ABA的敏感性和强加种子休眠。印记基因在受精前后受到表观遗传机制的调控, 与种子休眠的建立与释放密切相关。近年来, 种子休眠的调控研究取得了显著的进展。本文综述了植物激素ABA和GA对种子休眠与萌发的控制, DOG1调控种子休眠的作用机制, 以及种子休眠与萌发的表观遗传调控, 并提出了在本领域需要进一步研究的科学问题, 以期为深入理解种子休眠与萌发的分子机制、抗穗萌发育种以及促进休眠种子的萌发提供参考。

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4. 限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法的特点与计算程序

贺建波,刘方东,邢光南,王吴彬,赵团结,管荣展,盖钧镒

作物学报 2018, 44 (9): 1274-1289. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2018.01274

摘要（892）

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PDF（pc）（1557KB）（889）

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全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)的理论及应用是近十几年来国内外数量性状研究的热点, 但是以往GWAS方法注重于个别主要QTL/基因的检测与发掘。为了相对全面地解析全基因组QTL及其等位基因构成, 本研究提出了限制性两阶段多位点GWAS方法(RTM-GWAS, https://github.com/njau-sri/rtm-gwas)。RTM-GWAS首先将多个相邻且紧密连锁的SNP分组, 成为具有多个单倍型(复等位变异)的连锁不平衡区段(SNPLDB)标记, 然后采用两阶段分析策略, 基于多位点复等位变异遗传模型, 在节省计算空间的条件下保障全基因组QTL及其复等位变异检出的精确度。和以往GWAS方法相比, RTM-GWAS以性状遗传率为上限, 能够较充分地检测出QTL及其相应的复等位变异并能有效地控制假阳性的膨胀。由其结果建立的QTL-allele矩阵代表了群体中所研究性状的全部遗传组成。依据这种QTL-allele矩阵的信息, 可以设计最优基因型的遗传组成, 预测群体中最优化的杂交组合, 并用以进行群体遗传和特有与新生等位变异的研究。本研究首先对RTM-GWAS方法的特点和计算程序功能进行说明, 然后通过大豆试验数据说明RTM-GWAS计算程序的使用方法。

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5. 不同播幅对小麦花后叶片光合特性和产量的影响

张振, 赵俊晔, 石玉, 张永丽, 于振文

作物学报 2024, 50 (4): 981-990. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31042

摘要（154）

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PDF（pc）（544KB）（270）

为了明确不同播幅对小麦籽粒产量的影响及其形成的生理原因, 本研究于2019—2020年和2020—2021年冬小麦生长季, 在山东省济宁市兖州区小孟镇史家王子村小麦试验站大田试验条件下设置2种播幅处理: 处理1是播幅为8 cm (B1); 处理2是播幅为3 cm (B2)。研究了不同播幅对小麦光合特性、冠层光截获特性、干物质积累与转运和籽粒产量的影响。试验结果表明: B1处理开花后叶面积指数和冠层光合有效辐射截获率显著高于B2处理, 其冠层光合有效辐射透射率显著低于B2处理; B1处理开花后旗叶叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著高于B2处理, 其胞间二氧化碳浓度显著低于B2处理; B1处理开花期和成熟期干物质积累量、开花后干物质在籽粒中的分配量、成熟期籽粒干物质积累量均显著高于B2处理; B1处理穗粒数、千粒重均显著高于B2处理; 与B2处理相比, B1处理的2年平均籽粒产量和光能利用率分别高6.12%和7.71%。综上所述, 播幅为8 cm的B1处理通过塑造了合理的冠层结构, 改善了开花后叶片的光合性能, 有利于开花后植株的光合物质生产, 从而获得了最高的籽粒产量和光能利用率, 为本试验条件下的最优处理。研究为小麦宽幅播种节水高产高效栽培技术提供了理论依据。

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6. 有机肥替代部分化肥氮对糯玉米产量、品质及氮素利用的影响

娄菲, 左怿平, 李萌, 代鑫萌, 王健, 韩金玲, 吴舒, 李向岭, 段会军

作物学报 2024, 50 (4): 1053-1064. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33038

摘要（137）

HTML （14）

PDF（pc）（557KB）（289）

研究有机肥替代部分化肥氮对糯玉米产量、品质及氮素利用的影响, 探索糯玉米生产中有机肥与化肥的最佳配施比例, 为河北省鲜食糯玉米优质栽培提供理论依据。2021和2022年设置田间试验, 以糯玉米品种斯达糯41为试验材料, 采用随机区组设计, 设置不施氮(T1)、常量化肥氮(T2)、有机肥替代20%化肥氮(T3)、有机肥替代40%化肥氮(T4)、有机肥替代60%化肥氮(T5)和有机肥替代100%化肥氮(T6)共6个处理。结果表明, 与T2处理相比, T3、T4和T5处理提高了糯玉米鲜果穗产量, 分别增加3.08%、13.61%、3.20%; T3~T6处理下氮素利用效率降低, T3、T4和T5处理氮肥偏生产力和氮肥农学效率增加。与T2处理相比, T3~T5处理提高了糯玉米外观和品尝品质评分, 其中T4处理总评分最高, 这主要是因为有机肥替代部分化肥氮增加了籽粒总淀粉和支链淀粉含量, 降低了籽粒蛋白质和可溶性糖含量, 同时改善了籽粒质构特性, 籽粒硬度、弹性和咀嚼性增加, 内聚性降低。综上所述, 在总施氮量为180 kg hm^-2条件下, 有机肥替代部分化肥氮的比例为总施氮量40%时可以实现糯玉米鲜果穗产量和品质的协同提高。

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7. 作物生长模型研究综述

林忠辉;莫兴国;项月琴

作物学报 2003, 29 (05): 750-758.

摘要（2854）

PDF（pc）（237KB）（6628）

作物生长模型的构建有利于既有科研成果的综合集成，也是作物种植管理决策现代化的基础，还是辅助决策的有力工具.本文以荷兰Wageningen，美国DSSAT，澳大利亚APSIM和中国CCSODS等作物生长模型研究流派为例，回顾了作物生长模型的发展历程，论述了作物生长模型的主要功用，并指出了在模型研究和开发应用中存在的问题.

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8. 基于QTL和转录组测序鉴定甘蓝型油菜耐旱候选基因

李阳阳, 吴丹, 许军红, 陈倬永, 徐昕媛, 徐金盼, 唐钟林, 张娅茹, 朱丽, 严卓立, 周清元, 李加纳, 刘列钊, 唐章林

作物学报 2024, 50 (4): 820-835. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34144

摘要（187）

HTML （24）

PDF（pc）（4758KB）（219）

干旱胁迫严重限制了甘蓝型油菜种植面积的扩大和产量的提升。耐旱性是由多基因控制的复杂数量性状, 将QTL定位与转录组测序相结合, 是鉴定甘蓝型油菜耐旱候选基因的有效手段。本研究对甘蓝型油菜干旱敏感品系三六矮和耐旱品系科里纳-2构建的F_2:6和F_2:8重组自交系群体幼苗进行正常灌溉和干旱胁迫处理, 测定地上部鲜重、地上部干重、叶片相对含水量、丙二醛和可溶性糖含量, 利用SSR和SNP多态性分子标记构建遗传连锁图谱, 鉴定耐旱相关QTL和候选区间, 结合耐旱材料No11和干旱敏感材料No28的转录组测序, 筛选耐旱相关候选基因。研究结果表明: 干旱胁迫使甘蓝型油菜幼苗地上部鲜重、地上部干重和叶片相对含水量下降, 使叶片丙二醛和可溶性糖含量上升; 耐旱相关QTL和候选区间分布于A01、A02、A06、A08、A09、A10、C02、C03、C04、C06和C09染色体; 对耐旱材料和干旱敏感材料正常灌溉、干旱24 h、36 h和48 h进行转录组分析, 主要差异表达基因显著富集到光合作用、脂肪酸代谢、氨基酸代谢、植物激素信号转导、核糖体、昼夜节律及角质、木栓素和蜡质的生物合成等相关途径; 将QTL与转录组测序相结合, 鉴定到28个耐旱相关候选基因, 主要编码FLC、bHLH105、TGA4、TEM1、ERF003、ACO3、CHLI1、LHCB6和PORC等, 具有转录因子活性、乙烯产生和信号传导、叶绿素生物合成与结合、叶绿素氧化还原酶以及编码核糖体相关蛋白等功能。这些结果可为揭示甘蓝型油菜耐旱机理及分子标记辅助选育耐旱新品种奠定基础。

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9. 基于SNP标记的小麦品种遗传相似度及其检测准确度分析

许乃银, 金石桥, 晋芳, 刘丽华, 徐剑文, 刘丰泽, 任雪贞, 孙全, 许栩, 庞斌双

作物学报 2024, 50 (4): 887-896. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31044

摘要（182）

HTML （10）

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遗传相似度检测的准确度估计是对SNP标记法在农作物品种检测体系中应用的必要补充和完善。本研究基于2021年小麦品种SNP标记法跨实验室协同验证实验数据, 分析了该方法的检测准确度及在品种间的遗传相似度。分析结果表明: (1) 10个实验室对55组小麦品种组合的标记位点相似度检测的总体准确度约为98%。(2) GGE双标图的品种遗传关系功能图显示, 7组小麦品种的组内遗传相似度在95%以上, 其余组合的遗传相似度较低。(3) 依据GGE双标图的“正确度-精确度”功能图和“准确度排序”功能图, 发现洛旱7号/洛旱11等品种组合的相似度检测准确度较高, 晋麦47/临抗11的检测准确度一般, 而济麦22/婴泊700的检测准确度较差。(4) 10个实验室的检测准确度存在显著差异, 其中2个实验室检测的正确度、精确度和准确度表现显著差于其余实验室。(5) 各实验室检测正确度的容许误差分布于1.3%~1.9%之间, 平均为1.5%; 准确度的容许误差分布于1.5%~2.0%之间, 平均为1.7%。其中, Lab2和Lab3的检测正确度和准确度的容许误差显著差于其余实验室。本研究构建了SNP标记法对品种相似性检测的准确度统计模型, 分析了品种组合和实验室的检测准确度及其容许误差, 采用GGE双标图方法对检测正确度、精确度和准确度进行可视化分析, 验证了各实验室对品种位点相似性检测的准确度和可靠性, 为SNP标记法在农作物品种遗传相似性检测中的准确度评价提供了理论支持和应用范例。

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10. 中国作物新基因发掘：现状、挑战与展望

邱丽娟, 郭勇, 黎裕, 王晓波, 周国安, 刘章雄, 周时荣, 李新海, 马有志, 王建康, 万建民

作物学报 2011, 37 (01): 1-17. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.00001

摘要（3985）

PDF（pc）（376KB）（7046）

中国作物新基因发掘是实现中国作物种质资源优势向基因资源优势转变和作物分子育种的基础。本文对中国近10年来水稻、小麦、玉米、大豆、棉花和油菜等主要作物基因发掘研究的进展进行了分析和评述。中国作物基因发掘也取得了一系列突破性进展：(1)创制出一批具有特色的基因发掘材料，包括基于中国作物遗传多样性的核心种质、基于优异资源的遗传分离群体和基于人工诱变的突变体等；(2)基因发掘技术和方法有所突破，尤其是在针对基因特点整合各种基因发掘技术、改进基因/QTL的生物统计算法等，提高了基因发掘的效率；(3)作物农艺性状的标记与基因定位已成为常规遗传研究方法，初步定位了一批抗病、抗逆、优质、养分高效、高产相关基因/QTL，其中，有500多个基因已精细定位；(4)以水稻为代表的作物基因克隆及功能研究在国际上受到瞩目，在主要作物中已克隆了300多个基因，其中，在目标作物中验证的基因数超过70个。在国际作物基因发掘高效化、规模化及实用化发展过程中，中国作物基因发掘也取得了重要进展。然而，中国作物基因发掘的数量和质量还远远不能满足作物分子育种的需求，与国际作物基因发掘也存在差距，具体表现为不同作物基因发掘研究进展不平衡、发掘基因的数量还相对有限、已发掘的基因中具有重大利用价值的基因不多。针对中国基因发掘面临的问题和世界各国以及跨国生物技术公司争夺基因的巨大挑战，作者提出了中国作物基因发掘应重点提高基因发掘效率，加强重要基因克隆及基因的价值评估，以生物产业发展需求为导向的基因发掘策略。

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11. 气候变化对中国水稻生产的影响研究进展

凌霄霞,张作林,翟景秋,叶树春,黄见良

作物学报 2019, 45 (3): 323-334. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2019.82044

摘要（1513）

HTML （138）

PDF（pc）（593KB）（1977）

水稻生产系统是响应气候变化最敏感的农业生态系统之一, 本文综述了当前和未来气候变化对我国水稻生产的影响。气候变化背景下, 我国水稻生长季的热量资源增多, 辐射资源减少, 降水不均一性加大。高温热害、干旱、暴雨和洪涝灾害发生更频繁, 这可能降低水、热资源的有效性。气候变化使我国单季稻和双季稻潜在种植边界显著北移, 导致单季稻、早稻和晚稻的主要生育期缩短。基于统计模型和水稻生长模型的研究结果表明, 如果不考虑品种改良和栽培技术的进步, 气候变化使单季稻、早稻和晚稻产量下降, 但不同稻作区和方法间存在差异。我国水稻生产重心北移、实测生育期延长和产量增加的变化趋势, 反映了水稻生产系统通过种植分布调整、品种改良和技术改进来适应气候变化的能力。未来气候变化将进一步导致水稻生育期缩短和产量下降, 对我国水稻生产和粮食安全带来严峻挑战。仍需加强气候变化影响机制的研究及其在影响评估中的应用, 减小影响评估的不确定性并增加其系统性, 为制定有效的应对策略提供可靠的理论支持。

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12. 玉米籽粒突变体 smk7的表型分析和基因定位

蒋成功, 石慧敏, 王红武, 李坤, 黄长玲, 刘志芳, 吴宇锦, 李树强, 胡小娇, 马庆

作物学报 2021, 47 (2): 285-293. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.03015

摘要（982）

HTML （28）

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利用甲基磺酸乙酯(EMS)对玉米自交系B73进行诱变, 获得一个可以稳定遗传的小籽粒突变体smk7 (small kernel 7)。smk7成熟籽粒表现为体积变小, 胚和胚乳发育缺陷, 百粒重显著降低。突变籽粒发芽率仅为10%, 且幼苗黄化不能生长成正常植株。成熟smk7胚乳中淀粉、蛋白、油分含量与野生型籽粒相比无显著差异, 但突变体胚乳淀粉粒体积明显变小且形状不规则。smk7突变籽粒在授粉后12 d即可观察到明显的小籽粒和空瘪表型, 石蜡切片显微观察显示突变籽粒的胚和胚乳发育迟缓, 胚乳基部转移层细胞(BETL)相对于野生型细胞壁向内生长减少, 发育受阻。用杂合植株(+/smk7)与多个自交系分别杂交, 构建不同背景的F₂分离群体, 遗传分析结果表明该性状受单隐性核基因控制。利用靶向测序基因型分型(genotyping by target sequencing, GBTS)技术将基因初定位于2号染色体短臂, 进一步精细定位发现该基因位于RM1433917和RM1535316两个标记之间约120 kb的物理范围内, 共有8个蛋白编码基因。本研究为进一步克隆和解析SMK7基因调控玉米籽粒发育的分子机制奠定了基础。

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13. 大气CO ₂浓度升高背景下冬小麦冠层光谱特征和地上生物量估算

黄宏胜, 张馨月, 居辉, 韩雪

作物学报 2024, 50 (4): 991-1003. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31041

摘要（86）

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本研究旨在探究大气CO₂浓度升高对冬小麦全生育时期冠层光谱特征的影响, 并基于筛选的敏感波段建立地上生物量(AGB)与光谱参数的定量关系。为此, 在2021—2022年的冬小麦生长季, 利用开放式CO₂富集系统(Mini-FACE), 设定大气CO₂浓度(ACO₂, (420±20) μL L^-1)和高CO₂浓度(ECO₂, (550±20) μL L^-1)两个处理水平, 分析了高CO₂浓度下光谱特征变化, 基于连续投影算法(SPA)、逐步多元线性回归(SMLR)和偏最小二乘法回归(PLSR)筛选AGB敏感波段并构建估算模型。结果表明: CO₂浓度升高使冬小麦拔节期和开花期AGB显著增加。红边和近红边反射率及红边面积在拔节期增加, 在开花期和灌浆期降低, 蓝边、黄边和红边位置在不同生育时期均发生移动; AGB的敏感光谱波段主要分布在红边和近红边区域, CO₂浓度升高缩小了AGB敏感波段范围, 但不影响AGB的估算; AGB的SMLR和PLSR模型均取得了较高的估算精度(R²>0.8), 其中SMLR模型中的R₇₉₉′、D_y、SD_y和PRI等特征参数与AGB显著相关, R²为0.866。PLSR模型(R²>0.9)在估算精度和稳定性上优于SMLR模型。本研究可为未来高CO₂浓度下冬小麦生长发育的遥感监测提供理论基础和技术方法。

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14. 我国主要麦区小麦籽粒微量元素含量及营养评价

褚宏欣, 牟文燕, 党海燕, 王涛, 孙蕊卿, 侯赛宾, 黄婷苗, 黄倩楠, 石美, 王朝辉

作物学报 2022, 48 (11): 2853-2865. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.11099

摘要（623）

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小麦是重要的粮食作物, 其微量元素含量高低直接影响人体健康。明确我国主要麦区小麦籽粒微量元素含量水平, 对优化小麦微量元素营养品质, 保障居民营养健康有重要意义。于2016—2020年, 在我国17个小麦主产省区采集分析了1112份小麦及土壤样品, 参考《中国营养学会人体微量元素摄入标准》和美国环境保护署健康风险评估方法, 结合我国居民饮食特点, 推荐了小麦籽粒微量元素适宜含量范围, 并以此评价了我国小麦的微量元素营养状况。研究发现, 我国小麦籽粒铁含量平均为43.8 mg kg^-1, 72.9%样本低于铁的推荐量下限50 mg kg^-1, 所有样本铁含量均低于推荐量上限140 mg kg^-1; 籽粒锰含量平均为43.0 mg kg^-1, 仅4.1%样本低于推荐锰含量下限22 mg kg^-1, 但23.7%样本高于推荐上限值50 mg kg^-1; 籽粒铜含量平均为4.6 mg kg^-1, 7.6%样本低于推荐量下限3 mg kg^-1, 所有样本铜含量均低于推荐量上限10 mg kg^-1; 籽粒锌含量平均为31.4 mg kg^-1, 85.8%的样本低于推荐量下限40 mg kg^-1, 仅4.1%样本高于50 mg kg^-1的推荐量上限; 籽粒硼含量平均为1.2 mg kg^-1, 低于推荐量下限0.8 mg kg^-1的样本占29.2%, 所有样本均低于推荐值上限10 mg kg^-1; 籽粒钼含量平均为0.5 mg kg^-1, 18.8%的样本钼含量低于推荐量下限0.2 mg kg^-1, 仅有0.4%样本钼含量高于推荐值上限2 mg kg^-1。我国小麦籽粒微量元素含量也存在区域间变异, 其中, 铁、锌含量普遍偏低, 部分地区硼、钼含量不足, 而锰含量偏高, 铜含量基本在推荐范围内。

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15. 水培条件下病毒诱导棉花基因沉默体系的建立及优化

穆春,周琳,李茂营,杜明伟,张明才,田晓莉,李召虎*

作物学报 2016, 42 (06): 844-849. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00844

摘要（617）

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以国欣棉3号为材料，以棉花GhCLA1为指示基因，探讨了生长温度、重悬液浓度、注射时间、品种等对水培棉花pTRV介导的VIGS沉默效率的影响。结果表明在24℃条件下，出苗后3~5 d内注射能得到较高沉默效率，重悬液浓度对沉默效率没有影响；同时以注射pTRV-GFP作为空白对照可以消除插入片段对植株生长的影响，减小对照误差；水培与土培方式相比能更快更早出现沉默表型，缩短试验周期，并能诱导不同品种棉花材料GhCLA1基因沉默；利用水培棉花TRV-VIGS体系，成功抑制了棉花GhCTR1基因的表达，与对照株相比，抑制后的棉花植株出现矮化表型，说明水培棉花TRV-VIGS体系建立在棉花研究中的广谱利用性。

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16. 玉米持绿与早衰品种叶片衰老过程中光化学活性的变化

张子山,李耕,高辉远,刘鹏,杨程,孟祥龙

作物学报 2013, 39 (01): 93-100. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00093

摘要（1077）

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为了探讨不同衰老型玉米叶片在衰老过程中光化学反应及其对光合能力维持的贡献, 本研究使用持绿玉米品种“齐319”和早衰玉米品种“黄早四”, 在控制的条件下, 用乙烯利诱导离体叶片衰老, 通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)和820 nm光吸收等技术, 研究了衰老过程中叶片叶绿素含量、光合速率、光系统I (PSI)、光系统II (PSII)以及光合电子传递体活性的变化。结果表明, 在衰老过程中, 齐319叶片叶绿素含量和光合速率的下降速度明显慢于黄早四, 是功能型持绿品种。玉米叶片的衰老伴随着OJIP曲线的J、I、K、L点荧光的增加, 以及远红光诱导820 nm光信号落差的下降。与齐319相比, 黄早四叶片的OJIP曲线和820 nm光吸收曲线的变化更剧烈。我们认为, 在衰老过程中PSI和PSII光化学活性的快速下降和光合电子传递功能的衰退是玉米叶片光合能力迅速下降的重要原因之一。在此基础上, 讨论了衰老过程中玉米叶片中与光合作用有关蛋白与光合能力下降的可能关系。

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17. 水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

周丽慧，刘巧泉，张昌泉，徐勇，汤述翥，顾铭洪*

作物学报 2009, 35 (5): 884-891. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00884

摘要（2936）

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采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量，结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间，平均为12.4%；籼稻平均蛋白质含量为13.2%，比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多，表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平，而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质，如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高，而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质，为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。

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18. 小麦种质资源抗旱性鉴定评价

李龙,毛新国,王景一,昌小平,柳玉平,景蕊莲

作物学报 2018, 44 (7): 988-999. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2018.00988

摘要（1465）

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培育抗旱节水小麦品种是保障我国粮食安全的重要途径之一, 优异抗旱种质资源筛选及抗旱性评价方法的研究对于提高抗旱育种效率具有关键作用。本研究采用反复干旱法和田间直接鉴定法分别鉴定323份小麦种质苗期和成株期的抗旱性。结果表明, 随着干旱次数的增加幼苗存活率逐渐下降, 而其变异系数和广义遗传力增加。成株期单株产量抗旱系数与综合抗旱性度量值D显著正相关(R ² = 0.609), 采用综合抗旱性度量值D有利于区分干旱对不同种质产量的影响力。苗期反复干旱存活率(DS)与单株产量的抗旱系数及综合抗旱性度量值D均无显著相关。基于反复干旱存活率筛选得到28份苗期强抗旱种质, 基于单株产量抗旱系数和综合抗旱性度量值D分别得到25和30份成株期强抗旱种质, 其中, 9份种质用2种评价方法均表现强抗旱; 21份种质在苗期和成株期均表现抗旱或强抗旱。本研究为小麦抗旱性评价方法及抗旱亲本的合理选择提供理论指导和信息支撑。

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19. 烟农系列小麦高产遗传基础解析

王昊, 孙妮娜, 王矗, 肖露凝, 肖蓓, 李栋, 刘洁, 秦冉, 吴永振, 孙晗, 赵春华, 李林志, 崔法, 刘伟

作物学报 2023, 49 (6): 1584-1600. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21033

摘要（372）

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烟农系列小麦品种具有高产、抗病、广适性等特点, 近几年审定的高产多抗品种烟农1212, 曾多次打破全国冬小麦单产纪录, 鲁麦14已衍生出至少214份小麦新品种, 成为重要的骨干亲本。本研究旨在解析烟农系列小麦高产遗传基础, 明确其高产广适关键染色体区段, 为小麦新品种遗传改良提供理论参考。利用小麦55K SNP芯片对38份烟农系列小麦品种、其部分衍生后代品种和244份育成品种(系)组成的自然群体进行基因型扫描, 并进行了多环境表型鉴定。基因型分析结果表明, 自主选育的17份烟农品种之间的遗传相似系数在0.80~0.99之间, 获得了975个高频率共同选择区段, 区段长度变幅为1.00~75.18 Mb, 其中在2D、4D、6D、7B染色体上存在较多的高频率共同选择区段, 其总长度占对应染色体的40%以上。骨干亲本鲁麦14对其23个衍生后代的平均遗传贡献率为71.45%, 在3个(A、B、D)亚基因组的贡献率分别为69.63%、66.04%和79.82%; 共检测到430个在鲁麦14衍生后代中高频率选择遗传区段, 265个区段(61.6%)与烟农系列高频率共同选择区段重叠。基于自然群体表型鉴定及遗传解析结果显示, 骨干亲本鲁麦14和最新选育的高产广适主推品种烟农1212均富集了千粒重和单株产量优异等位基因; 在鲁麦14高频率选择区段上富集了92.3%和84.4%的来自鲁麦14的增加千粒重和单株产量显著关联SNP位点, 主要分布在2A、2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上。烟农系列小麦高频率共同选择基因组区段已富集了丰富的高产基因位点, 是其高产稳产的遗传基础所在。

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20. 不同磷胁迫处理转 OsPHR2小麦的转录组学分析

李艳, 方宇辉, 王永霞, 彭超军, 华夏, 齐学礼, 胡琳, 许为钢

作物学报 2024, 50 (2): 340-353. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31020

摘要（210）

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PHR基因是磷信号调控体系的核心转录因子, 负责启动下游部分应对磷饥饿的适应性反应。本课题前期获得了磷高效转OsPHR2小麦纯系, 但OsPHR2提高小麦磷吸收利用效率的分子机制尚不清楚。为揭示该机制, 本研究以前期获得的磷高效转OsPHR2小麦纯系为研究材料, 采用水培试验, 小麦长至四叶一心时进行低磷胁迫处理, 分别在低磷胁迫0、6、24和72 h, 利用RNA-Seq进行转录组测定, 分析转基因小麦与对照之间根部和叶片的差异表达基因(differentially expression gene, DEG), 并分别对根部和叶片DEG进行GO和KEGG功能富集分析。结果显示: 低磷胁迫处理0、6、24和72 h转基因系与对照根部有22个共同的DEG, 叶片有9个共同的DEG。转基因小麦与对照根部DEG数量在低磷胁迫处理0 h最多, 其次为6 h。GO和KEGG富集分析显示, 低磷胁迫0 h和6 h, 根部DEG主要富集在糖代谢、苯丙素生物合成等生物学过程, 以及养分贮存器活性、ATP酶活性等分子功能。转基因小麦与对照叶片DEG数量在低磷胁迫72 h最多, 主要富集在糖代谢、有机酸生物合成等生物学过程, 以及与糖基转移酶活性、纤维素合酶活性等有关的分子功能。与对照相比, 转基因系OsT5-28根部血红素过氧化物酶、谷胱甘肽S-转移酶等防御系统关键酶基因, 以及叶片磷酸丙糖转运体家族基因在低磷胁迫前后均上调表达。转OsPHR2小麦与对照对低磷胁迫的响应程度具有一定的差异性, 低磷胁迫下转基因小麦较对照具有较强的磷素吸收利用能力, 主要是OsPHR2调控了小麦中相关基因表达。

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21. 基于WGCNA发掘谷子穗部类黄酮合成途径调控关键基因

韩尚玲, 霍轶琼, 李辉, 韩华蕊, 侯思宇, 孙朝霞, 韩渊怀, 李红英

作物学报 2022, 48 (7): 1645-1657. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.14107

摘要（473）

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类黄酮是植物重要的次生代谢物质, 在植物生长发育中发挥着重要的作用, 此外, 类黄酮具有抗氧化活性, 对人体十分有益。谷子籽粒营养丰富全面, 是一种保健型杂粮, 深受我国人民喜爱。谷子作为C₄模式植物, 正在受到越来越多的关注。目前谷子籽粒类黄酮代谢及调控机制研究较少。本研究利用高类黄酮品种晋谷21 (JG21)及低类黄酮品种牛毛白(NMB)谷穗为材料, 分析JG21与NMB小穗发育不同阶段类黄酮靶向代谢组及JG21小穗发育不同阶段转录组, 结合加权基因共表达网络分析挖掘可能参与调控类黄酮代谢的转录因子, 并在不同水平的类黄酮品种中进行表达分析初步验证。结果发现, 2个品种小穗中主要富集的类黄酮组分为芹菜素、牡荆素及柚皮素, 三者共占总类黄酮含量的79%以上。类黄酮代谢基因共表达网络中包含38,921个基因, 共划分为32个模块, 其中turquoise模块、green模块及magenta模块与类黄酮代谢显著相关。利用类黄酮代谢通路差异表达基因作为关键基因筛选出与类黄酮代谢调控相关的27个转录因子家族, 并通过启动子结合基序分析筛选获得11个转录因子。Pearson相关性分析表明, 11个转录因子中有7个候选转录因子可能参与类黄酮代谢, 分别为WRKY38、MYB4a、PI、WRKY15、WRKY62、MYB46、WRKY23。以上结果为研究谷子类黄酮代谢通路转录调控机制提供了新的候选基因, 为深入揭示类黄酮代谢调控机制奠定基础。

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22. 水稻AP2/ERF转录因子参与逆境胁迫应答的分子机制研究进展

陈悦, 孙明哲, 贾博为, 冷月, 孙晓丽

作物学报 2022, 48 (4): 781-790. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.12026

摘要（886）

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AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)是植物特有的转录因子家族, 广泛参与生长发育和胁迫应答等多种生物学进程。水稻是我国重要的粮食作物, 但在其生长过程中受到多种逆境的影响。目前研究发现AP2/ERF转录因子在水稻逆境应答中扮演十分重要的角色。本文结合国内外研究进展, 综述了水稻AP2/ERF转录因子的分类和结构, 并梳理了不同亚家族的AP2/ERF转录因子响应病害、干旱、高盐和低温胁迫的功能和机制研究进展, 为深入阐释水稻AP2/ERF转录因子调控逆境应答的分子网络及品种改良提供参考。

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23. 大豆类病变皱叶突变体 NT301遗传分析和2对基因定位

王亚琪, 徐海风, 李曙光, 傅蒙蒙, 余希文, 赵志鑫, 杨加银, 赵团结

作物学报 2024, 50 (4): 808-819. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34106

摘要（158）

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通过研究类病变突变体, 挖掘抗病基因, 利用分子设计育种的方法快速培育优良抗病大豆新品种, 可减轻化学农药对环境的污染, 降低病害的抗药性。本研究以⁶⁰Coγ诱变获得的类病变皱叶突变体NT301为父本, 分别与W82、KF1和KF35进行杂交, 构建了F₂和F_2:3分离群体, 通过SSR标记和SNP分析, 将目标基因1 (rl1)缩小到18号染色体937 kb区间内, 包含66个候选基因, 将目标基因2 (rl2)缩小到8号染色体130 kb区间内, 包含15个候选基因。接着, 本研究利用基因芯片技术对近等基因系进行了基因表达谱研究, 得到了差异表达基因参与的KEGG调控通路。另外对8号染色体的15个候选基因进行半定量与荧光定量RT-PCR表达分析发现, 只有基因Glyma. 08G332500在突变体NT301与野生型中的差异达到了4倍, 推测Glyma.08G332500基因是突变体NT301的候选基因。

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24. 基于55K SNP芯片揭示小麦育种亲本遗传多样性

卢茂昂, 彭小爱, 张玲, 汪建来, 何贤芳, 朱玉磊

作物学报 2023, 49 (6): 1708-1714. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21047

摘要（347）

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为了解不同省份小麦亲本材料间的遗传多样性, 以150份分布于安徽、江苏、河南、四川及山东等省份小麦种质资源为试验材料, 利用小麦55K SNP芯片对其进行遗传多样性分析、聚类分析、主成分分析及群体结构分析。结果表明, 在150份小麦材料中共检测到52,537个SNP位点, 质控后共获得39,422个有效标记, 其中多态性标记为38,135个, 占有效标记数96.74%。多态性标记在亚基因组间分布呈现D (10,450)<A (12,365)<B (15,290); 平均多态信息含量(PIC)为0.315, 变幅为0.068~0.375。各省供试材料平均遗传距离呈现: 河南省>四川省>山东省>江苏省>安徽省; 聚类分析、主成分分析和群体结构分析结果高度一致, 分群结果与血缘关系、区域来源及育成单位均较为吻合。本研究表明各省份平均多态性信息含量处于中度多态水平, 但材料平均遗传距离较为接近, 仍需引入优质种质资源, 缓解材料同质化情况, 增加小麦应对逆境胁迫能力, 减轻小麦实际生产中的脆弱性及风险性。

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25. 甘蓝型油菜苗期响应渍害胁迫的生理调控机制

周香玉, 徐劲松, 谢伶俐, 许本波, 张学昆

作物学报 2024, 50 (4): 1015-1029. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34116

摘要（124）

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长江流域是中国油菜主产区, 该区域常年湿润多雨, 且产区实行油菜-水稻轮作制度, 导致渍害频发。为明确甘蓝型油菜(Brassica napus L.)对苗期渍害的响应机制, 本研究采用盆栽试验, 以强耐渍品系YZ12、中等耐渍品系YZ45和不耐渍品系YZ59为试验材料, 研究苗期淹水对油菜表型性状、生理特性、光合作用、相关基因相对转录水平等的影响, 同时分析了外源激素抑制剂对油菜渍害胁迫的影响。结果表明, 淹水胁迫严重抑制油菜生长, 根系活力可作为衡量淹水胁迫对油菜生长影响的指示指标。根细胞超微结构观察发现, 淹水胁迫导致油菜根系细胞发生质壁分离及细胞器破碎解体, 强、中耐渍油菜的细胞器受损程度较小, 能够在淹水胁迫中维持较为正常的细胞形态; 淹水胁迫下根部细胞骨架相关基因Bnamicrotubule1.A3、Bnatubulin-α2.C3、Bnatubulin-β7.C6、Bnalamin-like.A2相对转录水平显著下调至对照水平(CK)的0.2~0.5倍; 无氧呼吸相关基因BnaPDC.C9、BnaLDH.A1、BnaADH.A7表达量显著升高, 为CK的3~6倍, 且在中、强耐渍油菜中诱导表达水平更高。过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性随淹水时间延长呈先升后降趋势, 过氧化氢酶(catalase, CAT)活性和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量呈升高趋势, 其中强耐渍品系抗氧化酶活性相对较高, 而MDA增幅较小。淹水胁迫严重影响油菜叶片光合效率及叶绿素含量, 导致油菜叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著下降, 胞间CO₂浓度显著升高, 且不耐渍品系变化幅度相对较大。淹水胁迫导致油菜乙烯(ethylene, ET)和脱落酸(abscisic acid, ABA)含量显著升高, 其中强耐渍品系ET含量较高, 不耐渍品系ABA含量较高; 强耐渍品系的ET信号相关基因BnaACO1.C8、BnaERF73.C6相对转录水平显著上调, 不耐渍品系ABA合成相关基因BnaZEP.A7相对转录水平上调。外源喷施激素抑制剂可改善淹水胁迫对油菜的伤害, 但不同外源激素抑制剂效果差异明显。综上, 不同耐渍性甘蓝型油菜苗期对淹水胁迫响应在表型、生理代谢、光合、激素和基因转录水平存在差异。甘蓝型油菜通过调控细胞骨架、无氧呼吸、激素代谢相关基因的相对转录水平, 引起植株内抗氧化酶活性、激素水平、光合效率、根部超微结构及根系活力改变, 进而响应淹水胁迫。

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26. 玉米低植酸自交系的鉴定及其连锁分子标记的初步筛选

高庆华,孟义江,张萃,贾盟,刘钊,侯明明,金德敏,李雪姣,牛东东,缪刘杨,郭乐群,窦世娟,刘丽娟,李莉云,翟文学,刘国振

作物学报 2013, 39 (05): 935-942. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00935

摘要（957）

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降低玉米植酸含量对于改善玉米营养品质具有重要的意义，挖掘低植酸玉米种质，培育低植酸品种是一种有效降低植酸的途径。在前期工作中，我们筛选获得并初步鉴定了1个低植酸的玉米自交系齐319。本研究进一步鉴定了该自交系的植酸含量，发现它仅为常规玉米自交系的1/4左右，田间发现，其发芽率略低，但发芽后的植株生长正常，进而利用齐319与Lpa241杂交获得F₂群体，分析表明F₂群体的植酸含量呈现分离, 符合3∶1比例, 确定该性状受隐性单基因控制，在此基础上，初步筛选了与低植酸性状连锁的分子标记，发现第2染色体长臂上的2个标记(IDP7818和IDP7635)与低植酸性状连锁。这一工作为分子标记辅助的玉米低植酸育种奠定了基础。

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27. 减量灌水及有机无机肥配施对西北灌区玉米光合生理、籽粒产量及品质的影响

吴霞玉, 李盼, 韦金贵, 范虹, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文

作物学报 2024, 50 (4): 1065-1079. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33041

摘要（98）

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针对绿洲灌区玉米生产中普遍水肥投入大、利用效率低等问题, 通过研究不同灌水量和有机无机肥等氮配施对玉米光合生理、籽粒产量和品质的影响, 以期获得最佳的灌水水平和有机无机肥等氮配施比例。2021—2022年, 在绿洲灌区采用两因素裂区试验设计, 主区为2个灌水水平(传统灌水和减量20%灌水), 副区为5个有机无机肥等氮配施比例(全施无机氮肥、75%无机氮肥+25%有机肥、50%无机氮肥+50%有机肥、25%无机氮肥+75%有机肥和全施有机肥), 探究玉米光合生理、籽粒产量和品质对不同水氮管理模式的响应特征。结果表明, 与传统灌水(I2)相比, 减量20%灌水(I1)降低了玉米叶面积指数(leaf area index, LAI)、光合势(photosynthetic potential, LAD)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s), 提高了胞间CO₂浓度(C_i)、籽粒蛋白质含量和籽粒苏氨酸含量; 有机无机肥配施对玉米光合生理指标、籽粒产量和品质都有显著影响, 随有机肥比例增加, 有机无机肥配施对玉米的影响会逐渐从正效应变为负效应; 与传统灌水结合全施无机氮肥(I2F1)相比, 减量20%灌水结合75%无机氮肥+25%有机肥(I1F2)玉米平均叶面积指数(mean leaf area index, MLAI)提高了6.9%~7.1%, 总光合势(total photosynthetic potential, TLAD)无显著变化; 玉米吐丝期-蜡熟期LAI提高了5.0%~11.4%, 吐丝期-蜡熟期LAD提高了7.5%~9.1%。I1F2较I2F1提高了玉米抽雄期-蜡熟期叶绿素含量(chlorophyll content, SPAD)、P_n、T_r和G_s, 降低了C_i。2年内I1F2较I2F1玉米增产12.0%~12.5%, 籽粒中蛋白含量提高了6.9%~18.9%, 籽粒中苯丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸含量分别提高了29.6%~43.3%、77.7%~93.3%、49.7%~51.5%、18.4%~28.6%、39.5%~46.0%、57.4%~78.1%和35.1%~41.3%。其他处理对玉米光合生理、籽粒产量及品质指标也有一定影响, 但综合2年结果, I1F2影响更显著。因此, 减量20%灌水(3240 m³ hm^-2)结合75%无机化学氮肥(270 kg hm^-2)配施25%有机肥(90 kg hm^-2)是实现西北灌区玉米高产优质生产目标的适宜水氮管理模式。

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28. 茶树橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷含量全基因组关联分析及候选基因预测

张力岚, 杨军, 王让剑

作物学报 2024, 50 (4): 871-886. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34124

摘要（130）

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橙花叔醇与芳樟醇是广泛分布于植物中的挥发性萜烯醇类化合物, 在茶树新梢中主要以樱草糖苷形式存在, 提高其含量对茶叶香气品质改良具有重要意义。为揭示茶树橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷的遗传机制, 本研究以169个茶树自然杂交后代单株为关联群体, 利用均匀分布在茶树染色体上的675,245个SNP标记, 对3个年份下茶树新梢中橙花叔醇与芳樟醇樱草糖苷含量进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。结果表明, 橙花叔醇与芳樟醇樱草糖苷含量的表型变异系数为60.83%~80.08%, 广义遗传力分别为51.29%与61.87%, 基本符合正态分布, 具有典型的数量性状遗传特征。全基因组关联分析共检测到50个显著关联位点, 各位点分别对橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷含量变化的贡献率均超过20%, 其中橙花叔醇樱草糖苷含量(nerolidol primeveroside content, NPC)变化位点最大贡献率为38.73%, 芳樟醇樱草糖苷含量(linalool primeveroside content, LPC)变化位点最大贡献率为39.07%。通过等位变异效应分析, 鉴定出4个主效SNP位点及其优异等位变异, 并发现1个可同时调控NPC和LPC的一因多效位点。结合已有的文献报道和基因的功能注释, 筛选出每个显著位点置信区间内最有可能的候选基因共59个, 主要涉及茶树的糖类代谢、转录调控、萜烯类生物合成等多个生物学过程, 其中26个基因在适制绿茶品种和适制乌龙茶品种单芽中的表达水平存在显著差异。本研究为深入解析茶树橙花叔醇和芳樟醇樱草糖苷含量的遗传机制提供了新的信息, 为加速培育高香型优异茶树新品种提供了重要的基因资源。

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29. 水稻花粉小肽锌指蛋白基因 OsFLZ13功能研究

张丽洁, 周海宇, MUHAMMAD Zeshan, MUNSIF Ali Shad, 杨明冲, 李波, 韩世健, 张翠翠, 胡利华, 王令强

作物学报 2024, 50 (3): 543-555. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32023

摘要（267）

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FCS样锌指蛋白(FLZ)与植物的生长发育和逆境胁迫反应相关。水稻的FLZ基因家族分析和功能研究较少。本研究利用TBtools对水稻基因组Blast, 鉴定到29个OsFLZ家族基因成员, 并分析了相关基因位置、基因结构、motif和启动子顺式作用元件等特征。随后, 通过水稻CREP数据库研究了FLZ家族成员的全生育期组织表达模式, 并发现其中的OsFLZ13基因在开花前的花药中特异高水平表达。随后β-D-葡萄糖苷酸酶(GUS)染色显示, OsFLZ13在花药发育的第8阶段开始表达, 并在开花前的第14阶段表达量最高。用CRISPR/Cas9基因编辑获得的突变体植株结实率显著下降。相比野生型中花11的94%结实率, Osflz13-1和Osflz13-2的结实率分别只有44%和36%。本研究表明OsFLZ13参与花药发育以及花粉育性的调控, 为进一步研究该基因及其家族基因的功能提供参考, 同时对水稻雄性不育利用具有潜在的价值。

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30. 小麦胚芽鞘长度QTL定位和GWAS分析

郝倩琳, 杨廷志, 吕新茹, 秦慧敏, 王亚林, 贾晨飞, 夏先春, 马武军, 徐登安

作物学报 2024, 50 (3): 590-602. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.31034

摘要（222）

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在干旱条件下, 小麦(Triticum aestivum L.)适当深播可提高出苗率, 胚芽鞘长度决定了小麦播种的最大深度, 因此培育长胚芽鞘小麦品种至关重要。为了挖掘控制小麦胚芽鞘长度相关的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL), 本研究以275份豆麦/石4185重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体和186份自然群体为材料, 根据90K SNP芯片的分型结果, 利用3个环境下小麦胚芽鞘长度表型数据进行QTL鉴定。采用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping, ICIM)在RIL群体中鉴定到2个稳定的QTL位点, 分别位于4BS (30.17~40.59 Mb)和6BL (700.08~703.53 Mb)染色体上, 解释表型变异率(PVE)分别为26.29%~28.46%和4.16%~4.36%; 全基因组关联分析(GWAS)采用混合线性模型(Mixed linear model, MLM)方法, 共鉴定到36个稳定的QTL位点, 分别位于1A (3)、1B (3)、1D (2)、2A (1)、3A (2)、3B (2)、4B (11)、5A (1)、5B (3)、6B (4)、7A (2)、7B (2)染色体上, 在3个环境中重复检测到的显著关联位点有7个, 其中3个位点与已报道的位点重叠或邻近, 其他4个位点推测为新位点, 分别位于1A (499.03 Mb)、3A (73.06 Mb)、4B (648.74~648.87 Mb)、7A (36.31 Mb)染色体上, 预测了5个候选基因(TraesCS1A03G0748300、Rht1、TraesCS4B03G0110000、TraesCS4B03G0112200和TraesCS7A03G0146600)。在两个群体中均鉴定到位于4BS (30.17~40.59 Mb)染色体上的主效QTL位点, 该位点的候选基因Rht1已被证实能降低小麦胚芽鞘长度。该研究结果为挖掘控制小麦胚芽鞘长度的基因以及胚芽鞘长度相关性状分子标记辅助选择育种奠定了基础。

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31. 小麦矮秆突变体 je0098的遗传分析与其矮秆基因定位

付美玉, 熊宏春, 周春云, 郭会君, 谢永盾, 赵林姝, 古佳玉, 赵世荣, 丁玉萍, 徐延浩, 刘录祥

作物学报 2022, 48 (3): 580-589. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.11015

摘要（441）

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倒伏易引发小麦严重减产, 发掘和利用优异矮秆基因是培育高产抗倒伏小麦新品种的关键。本研究以京411 (WT)及其经EMS诱变获得的产量相关性状优良的矮秆突变体je0098为试验材料, 对其株高进行遗传分析, 结合外显子捕获测序和遗传连锁分析定位矮秆基因。3年田间株高数据统计分析表明, je0098与WT相比株高降低15 cm, 组织细胞学观察结果显示, je0098与WT相比节间细胞长度缩短18%, 暗示je0098的矮化是由于节间细胞长度变短所致; 赤霉素敏感性分析表明, je0098为赤霉素敏感型矮秆突变体。利用WT和je0098杂交构建的由344个单株组成的F₂分离群体, 结合F_2:3家系表型数据, 选取矮秆纯合和高秆单株构建混池, 对两亲本和子代混池分别进行外显子捕获测序, 在2D染色体上定位到一个具有降秆效应的数量性状位点(QTL)。结合全基因组重测序所得SNP位点, 在2D染色体开发了6个KASP分子标记, 对F₂单株进行基因分型。利用QTL IciMapping作图软件构建遗传连锁图谱, 结合3年田间表型数据, 将矮秆基因定位在20.77~28.84 Mb区间内, 遗传距离为11.48 cM。本研究结果为突变体je0098矮秆基因的功能研究以及育种利用奠定了基础。

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32. 长期秸秆还田下施氮量对棉花产量和氮素利用的影响

刘成敏, 门雅琦, 秦都林, 闫晓宇, 张乐, 孟浩, 苏寻雅, 孙学振, 宋宪亮, 毛丽丽

作物学报 2024, 50 (4): 1043-1052. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34118

摘要（100）

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施氮能够增加土壤中氮的有效性, 提高植株光合作用, 促进植株对氮的吸收和干物质的积累, 最终增加作物产量。但是在长期高氮秸秆还田条件下, 是否应调整施氮量尚不清楚。为探究长期秸秆还田条件下施氮量对棉花光合速率、干物质和养分积累分配、产量、氮素利用和土壤氮素变化的影响, 本研究设置0 (N0)、150 (N150)、180 (N180)、210 (N210)、240 (N240)、270 (N270)和300 (N300) kg hm^-2共7个施氮量处理。与常规施氮量(N300)相比, 2020—2021年, 减氮30% (N210)处理2年均获得了较高产量, 分别为1853.62 kg hm^-2和1872.43 kg hm^-2, 减氮40% (N180)仅在第1年保持了较高产量, 为1743.68 kg hm^-2。2021年, N210的净光合速率、干物质和养分积累量均高于N180, 两者间生殖器官的干物质和养分分配系数、氮肥利用效率未有显著差异, 但N180的土壤表观氮盈余量显著降低了39.15%。综上, 长期秸秆还田条件下, 鲁西北棉区应适量减少施氮量。

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33. 盐胁迫对水稻籽粒灌浆特性及产量形成的影响

韦还和, 张翔, 朱旺, 耿孝宇, 马唯一, 左博源, 孟天瑶, 高平磊, 陈英龙, 许轲, 戴其根

作物学报 2024, 50 (3): 734-746. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.32021

摘要（245）

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以江苏沿海滩涂主栽常规粳稻南粳9108和淮稻5号为试材, 研究不同盐胁迫处理包括对照(CK, 盐浓度0)、中盐(medium-salinity stress, MS, 盐浓度0.15%)和高盐(high-salinity stress, HS, 盐浓度0.3%)对水稻籽粒灌浆及产量形成生理特性的影响。结果表明: (1) 与对照相比, 中盐和高盐胁迫均显著降低水稻产量, 降幅分别为26.3%和57.7% (两品种平均); 盐胁迫处理下, 穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均显著下降。(2) 盐胁迫显著降低穗长、每穗强势粒和弱势粒籽粒数、结实率和千粒重, 其中强势粒结实率和千粒重的降幅均低于弱势粒。(3) 盐胁迫下, 水稻植株抽穗期和成熟期干物重以及抽穗期至成熟期干物质积累量显著下降, 但收获指数明显增加。此外, 抽穗后15 d和30 d盐胁迫处理的叶片净光合速率和SPAD值均显著低于对照。(4) 盐胁迫降低籽粒最大灌浆速率和平均灌浆速率, 但达最大灌浆速率时间和有效灌浆天数有所增加; 盐胁迫提高了强势粒和弱势粒有效灌浆天数, 但平均灌浆速率显著下降, 其中强势粒灌浆量的降幅低于弱势粒。(5) 盐胁迫下, 籽粒腺苷二磷酸焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合成酶(SSS)、颗粒型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性显著下降, 其中弱势粒的降幅高于强势粒。综上所述, 盐胁迫下水稻强势粒和弱势粒灌浆天数有所增加, 但籽粒灌浆速率及其淀粉合成关键酶活性显著下降, 致使籽粒充实度、粒重和产量显著下降, 其中盐胁迫对弱势粒抑制作用大于强势粒。

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34. 一种绿豆柱头外露突变体的转录组分析

宋梦媛, 郭中校, 苏禹霏, 邓昆鹏, 兰天娇, 程钰鑫, 包淑英, 王桂芳, 窦金光, 姜泽锴, 王明海, 徐宁

作物学报 2024, 50 (4): 957-968. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34080

摘要（103）

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柱头外露作为提高作物异交率、制种纯度和降低制种成本的优良性状, 在杂交制种中得到了广泛的利用。绿豆是一种闭花授粉的作物, 被报道的柱头外露突变体很少。通过对冀绿7号的化学诱变, 发现了1个柱头外露突变体se2, 为明确该突变体柱头外露的分子机制, 对该突变体及其野生型冀绿7号即将开放的花蕾进行了转录组测序(RNA-seq)分析。根据差异倍数|log₂(Fold Change)|≥1, P≤0.05的标准筛选, 在se2中共得到572个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs), 其中262个DEGs上调, 310个DEGs下调。在基因本体(gene ontology, GO)数据库中, 差异表达基因显著富集到代谢和生物合成等生物过程, 定位在质外体和细胞壁、细胞膜等区域, 与结合、氧化还原等分子功能有关。在京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genome, KEGG)数据库中, 差异表达基因显著富集在植物激素信号传导、次生代谢物生物合成等通路。功能注释发现许多有关细胞壁合成和代谢、细胞分裂和细胞扩张、植物激素相关的基因, 因此推测se2突变体中龙骨瓣的细胞分裂、细胞扩张以及植物激素信号传导过程受到影响, 从而导致了柱头外露。本研究为今后探究绿豆柱头外露的分子机制以及该性状在绿豆杂种优势中的利用奠定了基础。

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35. 气候变化背景下我国天麻种植适宜性和适宜区的评估

郝佳乐, 赵炯超, 赵明宇, 王艺璇, 逯杰, 石晓宇, 高真真, 褚庆全

作物学报 2024, 50 (4): 1004-1014. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.34098

摘要（177）

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气候变化通过改变物种栖息地的适宜性来影响物种的生长区域。天麻作为中国珍稀濒危药用植物, 评估其种植适宜区分布以及气候变化对天麻种植适宜性的影响可以为天麻生产布局提供重要依据。本研究采用MaxEnt模型, 基于我国天麻地理分布数据和环境数据, 模拟天麻种植适宜性和适宜区的空间分布和变化。结果表明, 影响天麻分布的主要环境因子是5月至7月太阳辐射量、10月至11月降水量、最冷月最低温和植被类型。我国天麻种植高适宜区主要分布在四川盆地周围的西南地区。1961—2020年, 天麻种植适宜性呈波动增加趋势, 种植适宜性提高的面积占全国陆地面积的9.10%, 主要分布在西南地区、华中、华东的部分地区以及陕西省。过去60年间5月至7月太阳辐射量总体上的下降是天麻种植适宜性提高的主要原因。本研究通过对天麻种植适宜性准确评估和种植适宜区变化因子解析, 为我国天麻生产与人工栽培选址提供科学依据, 对制定应对未来气候变化的对策具有借鉴意义。

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36. 玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性基因的挖掘

闻竞, 沈彦岐, 韩四平, 邢跃先, 张叶, 王梓钰, 李世界, 杨小红, 郝东云, 张艳

作物学报 2020, 46 (9): 1303-1311. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.03004

摘要（698）

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玉米穗腐病是一种严重危害玉米生产的真菌性病害, 而目前在世界范围内玉米育种上应用的大多数自交系缺少对穗腐病的抗性。玉米穗腐病抗性位点的挖掘和抗病基因的克隆, 对玉米穗腐病的遗传改良至关重要。本研究旨在通过转录组测序和全基因组关联分析的方法进行玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性位点的挖掘并初步确定候选基因。抗病自交系法A和感病自交系掖81162的转录组测序结果表明, 人工接种拟轮枝镰孢菌后7 d两个自交系的差异表达基因有10,761个。通过全基因组关联分析共检测到5个与穗腐病抗性显著相关的SNP, 这些SNP分布在1号和9号染色体上。通过比对B73 RefGen_v3并注释, 发现SNP位点附近涉及的基因包括酰基激活酶1过氧化物酶体、蛋白磷酸酶2C 48、镁转运蛋白、受体蛋白激酶CRINKLY4和锌指CCCH域蛋白19。将在转录组测序中获得差异表达基因和全基因组选择中关联到的基因进行比对, 发现全基因组关联分析中关联到的锌指CCCH域蛋白19同时也是转录组测序中获得的差异表达基因, 表明锌指CCCH域蛋白19可能与玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病的抗性相关。本研究结果不仅能为抗病基因的克隆和玉米的抗病分子育种提供一定的理论依据和重要的遗传资源, 而且能为玉米和病原菌的相互作用机理的解析奠定基础。

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37. 基于GYT双标图分析对黄淮海生态区玉米品种综合评价

岳海旺, 魏建伟, 刘朋程, 陈淑萍, 卜俊周

作物学报 2024, 50 (4): 836-856. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2024.33034

摘要（136）

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针对不同环境、多性状条件下优良品种选择效率低下的问题, 探讨整合环境型鉴定技术(envirotyping techniques, ET)和多性状选择对黄淮海夏玉米区试参试品种进行综合评价, 以期为品种合理布局提供理论依据。本研究以2016—2017年黄淮海夏玉米组区域试验数据为材料, 基于当年19个环境协变量信息采用ET将40个试点划分为不同生态区(mega-environments, ME)。采用品种-产量×性状(genotype by yield × trait, GYT)双标图技术对不同生态区(mega-environments, ME)籽粒产量与生育期、株高、穗位高、倒伏率、空秆率、穗长、秃尖、穗行数、穗粒重、百粒重、茎腐病和黑粉病等农艺性状的组合表现进行综合评价, 研究GYT双标图技术在玉米区域试验多性状评价中的作用。AMMI方差分析表明, 2016年被测农艺性状基因型、环境和互作效应均达到了极显著水平(P<0.01), 2017年被测农艺性状除穗位高互作效应不显著外, 其余性状基因型、环境和互作效应均达到了极显著水平。根据当年气象因子信息将位于8个省份的40个试点划分为4个ME, 降水亏缺(dbp)、饱和水汽压差(vpd)、相对湿度(rh)和最高温度(T_max)在5个物候期中呈现出较大的变化趋势。GYT双标图与ME结合, 可以筛选出不同ME的优势品种。2016年参试品种中, 衡玉321和冀丰118在划定的4个ME中均表现出丰产性突出、稳定性较好的特征, 属于丰产稳产型品种。而潞玉36和潞研1502则属于参试品种中丰产性、稳定性均较差的品种。2017年参试品种中, DK56在ME2和ME4试点中产量-性状组合表现较为协调, DK205和衡玉6105分别在ME1和ME3生态区中有较好的表现。对照品种郑单958两年区域试验表现出较好的稳定性但丰产性一般。基于环境型鉴定技术划分生态区与GYT双标图相结合对参试品种的丰产性、适应性和稳定性进行评价, 实现品种推广的精细定位, 为黄淮海夏玉米区品种多性状综合评价提供理论基础。

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38. 一个新的水稻脆秆突变体 bc17的鉴定及基因定位

姜鸿瑞, 叶亚峰, 何丹, 任艳, 杨阳, 谢建, 程维民, 陶亮之, 周利斌, 吴跃进, 刘斌美

作物学报 2021, 47 (1): 71-79. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.02025

摘要（744）

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利用重离子辐照武运粳7号(Wuyunjing 7, wyj7)获得一个脆秆突变体bc17 (brittle culm 17), 该突变体脆性特征仅在茎秆中表现, 叶片正常, 并且茎秆脆性在抽穗后开始表现, 随着成熟度的增加脆性特征逐渐显著。农艺性状分析表明, 该突变体生长发育受到影响, 株高显著低于野生型, 分蘖数减少以及结实率降低。茎秆和叶片生化成分测定显示, 与野生型相比, bc17茎秆和叶片的纤维素含量分别降低22.70%和18.67%, 半纤维素含量分别升高45.76%和31.36%。bc17茎秆的抗折力、拉伸力均显著低于野生型, 表明茎秆的机械强度发生改变。组织解剖学观察发现, bc17茎秆的厚壁细胞孔隙变大, 结构疏松, 细胞数目减少。遗传分析表明, bc17的脆秆特征受单隐性核基因控制。利用图位克隆技术将bc17基因精细定位于水稻第7号染色体162 kb区域中, 生物信息学分析表明可能是一个新的水稻脆秆基因, 为揭示水稻细胞壁合成分子机制的研究提供重要的材料支撑。

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39. 甘薯基因组NBS-LRR类抗病家族基因挖掘与分析

黄小芳,毕楚韵,石媛媛,胡韵卓,周丽香,梁才晓,黄碧芳,许明,林世强,陈选阳

作物学报 2020, 46 (8): 1195-1207. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94163

摘要（1333）

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NBS-LRR类基因家族是植物抗病R基因(Resistance gene)数量最多的一类, 具有NBS (Nucleotide-binding site)和LRR (Leucine-leucine-repeat)结构域。甘薯(Ipomoea batatas)栽培种基因组已完成测序, 但尚未注释, 本研究对甘薯基因组序列进行外显子预测, 得到甘薯染色体组全基因组蛋白序列, 在此基础上进一步对NBS-LRR家族基因鉴定和分析表明, 甘薯基因组中含有379个NBS-LRR家族基因, 占全基因组基因总数的0.212%, 其中N型亚家族120个, NL型103个, CNL型133个, TNL型22个, PN型1个。所有染色体上均有NBS-LRR家族基因分布, 但数量明显不同, 其中有60.9%的NBS-LRR基因序列呈簇状分布。NBS-LRR基因序列有15个保守结构域, 在N端较为保守。研究结果为甘薯进一步开展NBS-LRR家族基因的功能研究和抗性育种提供了参考。

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40. 利用2个F ₂群体整合中国豌豆高密度SSR遗传连锁图谱

刘荣, 王芳, 方俐, 杨涛, 张红岩, 黄宇宁, 王栋, 季一山, 徐东旭, 李冠, 郭瑞军, 宗绪晓

作物学报 2020, 46 (10): 1496-1506. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.04028

摘要（541）

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豌豆(Pisum sativum L.)是一种重要的食用豆类作物, 在全世界范围内广泛种植, 既可作为人类食物, 也可作为牲畜饲料。用SSR标记构建的遗传连锁图谱在豌豆和其他作物的标记辅助育种中发挥着重要的作用。尽管对豌豆遗传连锁作图的研究已有悠久历史, 但公众可获得且可转移的SSR标记以及基于遗传独特的中国豌豆种质的高密度遗传连锁图谱仍然有限。为了获得更多可转移的SSR标记和中国豌豆的高密度遗传连锁图谱, 本研究首先从自主开发和文献获取的12,491个全基因组SSR标记中筛选了617个多态性SSR标记, 并用于G0003973×G0005527 F₂群体遗传连锁图谱的加密。加密后的图谱全长扩展到5330.6 cM, 包含603个SSR标记, 标记平均间距离8.8 cM, 相比之前的图谱有明显改善。基于上述结果, 我们又筛选了119个具有多态性的SSR标记, 用于构建大样本W6-22600×W6-15174 F₂群体的遗传连锁图谱, 新图谱累积长度为1127.1 cM, 包含118个SSR标记, 装配在7条连锁群上。最后, 将来自以上2个遗传图谱的数据进行整合, 得到了一张覆盖范围6592.6 cM的整合图谱, 包含668个SSR标记, 由509个基因组SSR、134个EST-SSR和25个锚定标记组成, 分布在7条连锁群上。这些SSR标记和遗传连锁图谱将为豌豆的遗传研究和标记辅助育种提供有力工具。

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