当期目录

2016年 第42卷 第12期 刊出日期：2016-12-12

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

芥菜型油菜多室基因Bjmc2的精细定位

王刚，张向向，徐平，吕泽文，文静，易斌，马朝芝，涂金星，傅廷栋，沈金雄*

作物学报. 2016, (12):  1735-1742.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01735

摘要 ( 712 )   RICH HTML    PDF (750KB) ( 870 )  

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芥菜型多室油菜的产量比普通两室油菜更高，定位乃至克隆多室基因可为油菜遗传改良及解释多室角果形成机制创造条件。本研究通过验证JD11-2家系衍生群体仅在BjMc2位点上存在差异，可用于BjMc2的定位。采用AFLP结合BSA法分析BC₅和BC₆群体，筛选到1个与BjMc2连锁的AFLP标记并转化为SCAR标记SC1。基于该AFLP标记序列信息，利用白菜同源序列设计SSR引物和SCAR引物，获得11对SSR标记和1对SCAR标记。通过在芥菜型油菜BAC文库中的挑选，获得2个覆盖目标区域的单克隆，由此开发1个SSR标记。将获得的SCAR和SSR标记扫描BC₇群体，构建了两室性状基因BjMc2的遗传连锁图，两侧最近标记ZX17和BACsr96与目标基因之间的遗传距离分别为0.048 cM和0.340 cM，并定位到白菜A7 scaffold000019的946~1014 kb之间，约68 kb物理距离。

烟草ATP合酶F₀部分4个亚基基因转录本编辑位点分析

陶瑶，王瑜，钟思荣，吴凌敏，谢丽娟，聂亚平，周玮，王建革，刘齐元

作物学报. 2016, (12):  1743-1753.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01743

摘要 ( 453 )   RICH HTML    PDF (2312KB) ( 571 )  

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RNA编辑是高等植物线粒体基因转录后表达调控的一种重要方式。为探究ATP合酶F₀部分的4个亚基基因与植物雄性不育性的关系, 本研究以3个烟草雄性不育系(MS中烟90、MS云烟85和MS K326)及其同型保持系为供试材料, 比较分析atp6、atp9、orf25和orfB线粒体基因转录本的编辑位点。结果表明, orf25和orfB基因转录本在不育系和保持系中发生的编辑位点是一致的。atp6基因在不育系中未发生编辑, 在保持系中共有6处发生了RNA编辑。与保持系相比, atp9基因在不育系中除8处共同的C→T编辑外, 还缺少2个C→T的特异编辑位点, 其中1个导致氨基酸类型的改变。推测不育胞质因缺少特异的线粒体基因转录本编辑而导致烟草的细胞质雄性不育。

水稻温敏型叶片白化突变体tsa1的表型鉴定和基因定位

刘钰龙，刘峰，周坤能，苏晓妹，方先文，张云辉，鲍依群

作物学报. 2016, (12):  1754-1763.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01754

摘要 ( 733 )   RICH HTML    PDF (5737KB) ( 1223 )  

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一个由甲磺酸乙酯(EMS)诱变宁粳36水稻品种获得的温敏型叶片白化突变体tsa1在低温条件下(20~24°C)表现叶片白化，但在较高温度下(28~32°C)叶色与野生型无显著差异。突变体白化叶片中叶绿素a和类胡萝卜素含量与野生型相比显著下降。显微观察发现突变体白化组织中正常叶绿体数量稀少，包含大量小型的异常叶绿体，进一步用透射电镜观察发现异常叶绿体中无发育完整的类囊体片层结构，表明该突变体中叶绿体发育存在严重缺陷。遗传分析表明该突变性状受单个隐性核基因控制。利用tsa1与南京11杂交所得的F₂群体中的368个隐性极端个体，将该突变基因定位于第5染色体长臂163 kb的范围内。本研究为该基因的图位克隆及功能解析奠定了基础。

小麦燕大1817×北农6号重组自交系群体在正常和盐胁迫水培条件下苗期性状的QTL定位

周升辉，吴秋红，谢菁忠，陈娇娇，陈永兴，傅琳，王国鑫，于美华，王振忠，张德云，王令，王丽丽，张艳，梁荣奇，韩俊，刘志勇

作物学报. 2016, (12):  1764-1778.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01764

摘要 ( 551 )   RICH HTML    PDF (3546KB) ( 924 )  

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小麦苗期性状能够指示品种的耐盐性。本研究以小麦骨干亲本燕大1817与品系北农6号衍生的230个重组自交系为材料，利用2013年3个不同时间的水培试验数据和已经构建的SSR和SNP高密度遗传连锁图谱分别对正常和盐胁迫条件下根数和最长根长等7个苗期性状进行QTL定位。利用完备复合区间作图法(ICIM)共检测到69个加性效应QTL(LOD≥2.5)，分布于除1A染色体外的所有20条染色体上，单个QTL解释的表型变异率为2.70%~19.00%。有46个QTL的增效效应来自于燕大1817，有23个QTL的增效效应来自于北农6号。有12个QTL能够在3个或3个以上的环境中被检测到，在燕大1817中定位到稳定的多分蘖主效QTLQTn.cau-7BS.1和盐胁迫条件下特异表达的根数QTLQRn.cau-2A，解析了小麦骨干亲本燕大1817的繁茂性和抗逆性遗传基础，为解析小麦品种耐盐遗传机理和耐盐性的分子标记辅助选择提供了重要信息。

一个受黄萎病菌诱导的海岛棉功能基因GbVWR的克隆与表达

张力佳,张艳,荣伟,杨君,张桂寅,吴立强,李志坤,吴金华,马峙英,王省芬

作物学报. 2016, (12):  1779-1786.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01779

摘要 ( 523 )   RICH HTML    PDF (877KB) ( 608 )  

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黄萎病是一种土传真菌维管束病害，严重影响棉花产量和品质。挖掘抗黄萎病相关基因对于棉花抗黄萎病遗传改良具有重要意义。本研究通过筛选黄萎病菌胁迫下的海岛棉全长cDNA文库和陆地棉SSH文库，获得一个与黄萎病菌胁迫相关的基因，命名为GbVWR。生物信息学特征和基因表达分析表明，GbVWR基因全长520 bp，开放读码框198 bp，编码65个氨基酸残基组成的蛋白，理论等电点为5.32，包含一个信号肽和一个跨膜区，是一种分泌蛋白。GbVWR基因可以诱导表达7 kD的蛋白。在GbVWR基因起始密码子上游1500 bp的核苷酸序列区间预测到真菌激发子响应、激素响应、伤口响应及黄酮生物合成基因调节等应答元件。GbVWR基因在海岛棉根中表达最高，茎中其次，叶中最低。受黄萎病菌诱导后，GbVWR基因在接菌后2 h可对黄萎病菌作出应答反应。此外SA、ET和GA均可显著诱导GbVWR基因的表达。初步推断GbVWR是海岛棉抵御黄萎病菌过程中一个新的功能基因，通过参与多种激素信号途径发挥功能

谷子转录因子SiNF-YA5通过ABA非依赖途径提高转基因拟南芥耐盐性

黄锁,胡利芹,徐东北,李微微,徐兆师,李连城,周永斌,刁现民,贾冠清,马有志,陈明

作物学报. 2016, (12):  1787-1797.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01787

摘要 ( 655 )   RICH HTML    PDF (9357KB) ( 1181 )  

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核转录因子Y (nuclear transcription factor Y，NF-Y)类转录因子在植物生长发育和非生物胁迫响应基因表达调控中发挥重要的作用，NF-Y由3种亚基(NF-YA、NF-YB、NF-YC)组成。本研究从抗逆性强的谷子品种龙谷25中克隆1个新的NF-Y类转录因子基因SiNF-YA5。该基因序列为924 bp，编码307个氨基酸，分子量为33.76 kD，等电点为9.19。SiNF-YA5在149~210位氨基酸之间含有CBF保守结构域。亚细胞定位分析表明，SiNF-YA5定位于细胞膜和细胞核。基因功能分析显示，在不同浓度高盐处理下，和野生型拟南芥(WT)相比SiNF-YA5转基因拟南芥种子萌发率更高；苗期SiNF-YA5转基因拟南芥根表面积和植株鲜重显著高于WT，证明过表达SiNF-YA5基因可以显著提高植物耐盐性。基因表达分析结果显示，在SiNF-YA5转基因拟南芥中参与盐胁迫响应的基因NHX1和LEA7的表达量明显高于WT。另一方面，SiNF-YA5转基因拟南芥与WT相比对于ABA的敏感性差异不显著，以上结果证明SiNF-YA5主要通过ABA非依赖途径提高转基因植物对高盐胁迫的耐性。

植酸酶phyA基因的密码子优化及其在大豆中的表达

寇莹莹,宋英今,杨少辉,王洁华

作物学报. 2016, (12):  1798-1804.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01798

摘要 ( 461 )   RICH HTML    PDF (3324KB) ( 740 )  

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植酸是植物源食品中的主要抗营养成分, 降低植酸含量可有效提高大豆的营养利用率。本文根据大豆密码子使用偏好性, 对无花果曲霉植酸酶phyA基因进行密码子优化, 人工合成了适合在大豆中表达的phyA(b)基因。以pCAMBIA3301为骨架, 构建由大豆凝集素基因启动子和信号肽序列调控的植物表达载体pCBPS-phyA(b)。用农杆菌介导法遗传转化吉林35大豆子叶节。PCR检测表明目的基因已初步整合至大豆基因组中; bar试纸条表明所有阳性植株中均能检测到bar基因的蛋白产物; 除草剂叶片涂抹显示野生型的叶片出现黄化或枯萎现象, 而转基因植株叶片表现正常, 具除草剂抗性; 以半定量RT-PCR共筛选到13株转phyA和19株转phyA(b)阳性转基因大豆植株。通过对转基因大豆T3种子中植酸酶活性、无机磷和植酸磷含量等检测, 证明人工基因phyA(b)比phyA在大豆种子中所表达的植酸酶具有更高的活性, 说明密码子优化有利于提高外源基因的表达。

耕作栽培·生理生化

在植株不同水平距离处垂直断根对夏玉米产量形成和籽粒库容特性的影响

徐振和,梁明磊,路笃旭,刘梅,刘鹏,董树亭,张吉旺,赵斌,李耕,杨金胜

作物学报. 2016, (12):  1805-1816.  doi: 10.3724/SP.J.1006.2016.01805

摘要 ( 559 )   RICH HTML    PDF (810KB) ( 595 )  

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以高产夏玉米品种郑单958 (浅根型，ZD)和登海661 (深根型，DH)为材料，于大喇叭口期(V12)分别在距离植株两侧10 cm、20 cm、30 cm处垂直断根，断根深度60 cm，以不断根处理为对照，共设计8个处理(ZDCK、ZD10、ZD20、ZD30；DHCK、DH10、DH20、DH30)，研究了玉米植株两侧不同水平距离处根系对夏玉米籽粒灌浆及产量形成的调控作用。结果表明，ZD10、ZD20与DH10、DH20分别切断24.81%、11.69%与16.82%、7.52%的根系；ZD30与DH30各指标与CK间无显著差异，ZD10、ZD20产量分别下降13.09%、9.10%，显著大于DH10、DH20的产量降幅(9.81%、4.64%)，其产量下降原因主要是断根后两品种的穗粒数与千粒重降低，其中ZD20、ZD10穗粒数与千粒重较ZDCK分别下降4.90%、5.60%和4.37%、7.88%，DH20、DH10穗粒数与千粒重较DHCK分别下降3.38%、5.15%和1.15%、4.97%；断根后两品种实际库容与结实率均有不同程度下降；到达最大灌浆速率时的天数(T_max)、灌浆速率最大时的生长量(W_max)、最大灌浆速率(G_max)、籽粒灌浆活跃期(P)、灌浆速率也均下降，断根处理对浅根型品种郑单958的影响更为显著。

贵州省高原山区杂交籼稻不同产量水平群体的特征

罗德强,王绍华,江学海,李刚华,周维佳,李敏,姬光梅,丁艳锋,凌启鸿,刘正辉

作物学报. 2016, (12):  1817-1826.  doi: 10.3724/SP.J.1006.2016.01817

摘要 ( 465 )   RICH HTML    PDF (466KB) ( 679 )  

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2011—2012年以超级杂交籼稻金优785为试材, 研究贵州高原山区6个试验点的中产(9.0~10.5 t hm^-2)、高产(10.5~12.0 t hm^-2)、超高产(12.0~14.5 t hm^-2)群体特征。结果表明, (1) 不同产量水平群体的有效穗数差异最大, 其次是穗粒数和结实率, 千粒重差异最小, 有效穗数与产量的直接通径系数2011年和2012年分别为0.5822和0.7304, 相关系数分别为0.7771和0.8858；(2) 抽穗期不同产量水平群体干物质积累量差异较小, 成熟期超高产群体干物质积累量两年平均为21.9 h hm^-2, 分别比高产和中产群体提高了7.7%和15.9%, 差异达显著水平；(3) 抽穗期粒叶比以超高产群体最高, 与高产和中产群体相比, 超高产群体颖花数/叶面积分别提高9.7%和21.5%, 实粒数/叶面积分别提高10.9%和17.8%, 粒重/叶面积分别提高4.3%和8.4%；(4) 超高产和高产群体穗型较大, 每穗250粒以上的大穗比例较多, 100粒以下的小穗比例较少；(5) 顶四叶叶长顺序在不同产量水平群体间也有较大差异, 中产群体以顶一叶最长、顶四叶最短, 高产和超高产群体以顶二叶或顶三叶最长、顶四叶最短。因此, 要实现贵州高原水稻超高产, 需增加有效穗数、促大穗形成, 确保抽穗期拥有适宜叶面积和较高的抽穗后干物质积累量。

SA、MeJA和ACC处理对甘蓝型油菜叶角质层蜡质组分、结构及渗透性的影响

李帅,赵秋棱,彭阳,徐熠,李加纳,倪郁*

作物学报. 2016, (12):  1827-1833.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01827

摘要 ( 617 )   RICH HTML    PDF (1787KB) ( 1184 )  

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角质层蜡质与植物适应逆境胁迫有关。本研究以甘蓝型油菜中双11为试材，在五叶期分别对其进行200 μmol L^–1水杨酸(SA)溶液、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)溶液以及100 μmol L^–1茉莉酸甲酯(MeJA)溶液浇灌处理，分析油菜叶角质层蜡质组分含量、结构以及角质层渗透性的变化。结果表明，MeJA处理7 d后，烷类、二级醇类、酮类、醛类含量以及蜡质总量与对照相比均显著增加，而处理14 d后，所有蜡质组分含量及蜡质总量与对照相比均显著减少；SA与ACC处理早期对叶片蜡质沉积无显著影响(SA处理14 d后，一级醇类、醛类及未知组分含量显著减少)。SA、MeJA和ACC处理21 d后均显著诱导油菜叶片角质层蜡质的沉积，蜡质组分中烷类、酮类、醛类显著增加，其中C29烷、C29酮、C30醛是被SA、MeJA和ACC诱导的主要蜡质组分，暗示烷类、酮类、醛类可能与这些信号分子介导的抗(耐)性反应密切相关。扫描电镜结果显示，SA处理减少叶表皮蜡质杆状结构，且部分区域熔融；MeJA与ACC处理增加油菜叶表皮蜡质的晶体结构密度。角质层蜡质的沉积与结构变化降低角质层渗透性，减缓叶片的水分散失，其中C29烷的特异性增加可能是造成叶片失水率降低的主要原因。

拔节期补灌对两种土壤质地上冬小麦旗叶衰老特性和籽粒产量的影响

宋兆云,赵阳,王东*,谷淑波

作物学报. 2016, (12):  1834-1843.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01834

摘要 ( 486 )   RICH HTML    PDF (448KB) ( 805 )  

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为明确不同质地土壤条件下，拔节期补灌对冬小麦旗叶衰老特性、光合速率、籽粒产量和水分利用效率的影响，2013—2014和2014—2015冬小麦生长季，在粉壤土和沙壤土地块进行补灌试验，以全生育期不灌水处理(D0)为对照，设4个灌水处理，分别是拔节期目标湿润层为0~10 (D1)、0~20 (D2)、0~30 (D3)和0~40 cm (D4)，目标相对含水量均为100%，4个灌水处理开花期补灌水量均以0~20 cm土层相对含水量达100%为目标。结果显示，随目标湿润层深度增加，两种质地土壤地块小麦拔节期补灌水量均明显增加，开花期补灌水量变化较小。随拔节期灌水量的增大，开花后小麦旗叶可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、旗叶光合速率均呈升高趋势，丙二醛含量呈下降趋势；粉壤土条件下D3与D4无显著差异，沙壤土条件下D2、D3和D4处理间无显著差异。随着拔节期目标湿润层深度的增加，两种土壤质地的麦田耗水量和籽粒产量均呈增加趋势，D4与D3处理间籽粒产量无显著差异；而水分利用效率则呈先升后降趋势，D4显著低于D3或D2处理。在本试验条件下，根据某一深度土层土壤饱和水亏缺量进行补灌，无论是粉壤土还是沙壤土，拔节期均以补灌至0~30 cm土层相对含水量达100%为最佳，有利于延缓旗叶衰老，提高光合速率，并可获得较高的籽粒产量和水分利用效率。

光、氮及其互作对玉米氮素吸收利用和物质生产的影响

宋航,周卫霞,袁刘正,靳英杰,李鸿萍,杨艳,尤东玲,李潮海*

作物学报. 2016, (12):  1844-1852.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01844

摘要 ( 718 )   RICH HTML    PDF (350KB) ( 820 )  

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以玉米单交种豫玉22为材料，设置2个光照处理和3个氮肥水平，研究光、氮及其互作下玉米酶活性、干物质生产和产量变化特征及其对玉米氮素吸收利用和物质生产的影响。结果表明，弱光胁迫下玉米叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性降低，植株和籽粒氮积累量下降；干物质积累量显著降低；果穗穗长、行粒数和穗粒数减少，导致产量显著降低。但弱光胁迫下增施氮肥可以提高叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性，增加干物质积累量，穗长、行粒数和穗粒数增加，产量显著提高，并且随施氮量的增多，产量增加效果也越显著。可见，光、氮及其互作对玉米氮素吸收利用及物质生产具有显著影响，弱光胁迫条件下增施氮肥可以部分缓解其致害效应，减少玉米产量损失。

不同氮素处理对中麦175和京冬17产量相关性状和氮素利用效率的影响

李法计,徐学欣,肖永贵,何中虎,王志敏

作物学报. 2016, (12):  1853-1863.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01853

摘要 ( 805 )   RICH HTML    PDF (794KB) ( 1117 )  

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本研究旨在了解我国黄淮和北部冬麦区不同施氮量和施氮模式对氮高效吸收和利用的影响，以及中麦175和京冬17产量对不同施氮处理的响应。2013—2014和2014—2015连续两年在河北吴桥和北京顺义两地种植两品种，观测不同施氮量和基追比处理下，冬小麦的群体特性、产量相关性状，以及氮素吸收效率(NUpE)和氮素利用效率(NUtE)。在吴桥点设0、60+0、120+0、120+60、120+120、120+180 kg hm?2 (基肥+拔节肥) 6个处理，在顺义点仅设前5个处理。在总施氮量0~240 kg hm?2 (吴桥)和0~180 kg hm?2 (顺义)范围内，随施氮量增加，归一化植被指数(NDVI)和气冠温差(CTD)提高，群体总粒数和成熟期生物量增加，进而产量提高；但继续增加施氮量会导致粒重、开花前干物质向籽粒转运量、转运率、对籽粒贡献率、收获指数、氮肥偏生产力、氮素吸收和利用效率降低。在不同施氮水平下，中麦175的产量和稳定性均优于京冬17，表现出穗数多、穗粒重稳定性好、群体活力持久、生物量和收获指数高、花前干物质积累量高和花后干物质转运能力强、氮素吸收效率高，这可能是其高产高效的重要基础。考虑到产量回报和经济效益，推荐中麦175和京冬17在黄淮麦区(北片)施氮量为180~240 kg hm?2，在北部冬麦区施氮量为120~180 kg hm?2。灌浆中后期，NDVI和CTD与穗数、产量和生物量相关性高，可作为快速评价品种氮肥敏感性的指标。

研究简报

种植密度对不同株高夏玉米品种茎秆性状与抗倒伏能力的影响

任佰朝,李利利,董树亭,刘鹏,赵斌,杨今胜,王丁波,张吉旺

作物学报. 2016, (12):  1864-1872.  doi:10.3724/SP.J.1006.2016.01864

摘要 ( 847 )   RICH HTML    PDF (7243KB) ( 1324 )  

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倒伏是影响夏玉米在密植条件下获得高产的重要限制因素之一，本研究旨在探讨种植密度对不同株高夏玉米品种茎秆性状与抗倒伏能力的影响。以矮秆品种登海661 (DH661)和高秆品种鲁单981 (LD981)为试验材料，通过设置4.50×10⁴株 hm^-2、6.75×10⁴株 hm^-2和9.00×10⁴株 hm^-2 3个种植密度，研究茎秆节间长度、茎秆穿刺强度、茎秆显微结构以及倒伏率等方面的变化。结果表明，随种植密度增加，夏玉米的基部第3茎节间和穗位节间变细，茎秆穿刺强度显著下降，较密度4.50万株 hm^-2，DH661和LD981 6.75万株 hm^-2、9.00万株 hm^-2地上第3节间茎秆穿刺强度分别降低了8.5%、22.6%和13.3%、29.6%；茎秆皮层和维管束内部厚壁细胞厚度及维管束数目均随种植密度的增加显著下降，倒伏风险增加，但矮秆品种的下降幅度小于高秆品种，而产量的增加幅度大于高秆品种，说明矮秆品种在高密度下能够保持较好的抗倒伏性能，有助于其在高密度种植条件下获得高产、稳产。