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2017年 第43卷 第08期 刊出日期：2017-08-12

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综述

麦瘟病研究进展与展望

何心尧,郝元峰,周益林,何中虎

作物学报. 2017, (08):  1105-1114.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01105

摘要 ( 1212 )   RICH HTML    PDF (277KB) ( 2014 )  

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由Magnaporthe oryzae引起的麦瘟病是一种毁灭性小麦真菌病害，过去仅在南美流行，可造成10%~100%减产。2016年该病害首次在亚洲出现，给世界小麦生产带来重大潜在威胁。本文对麦瘟病病原生物学与病害流行学、小麦抗性材料筛选、麦瘟病的抗病性机制和综合治理等进行评述，并介绍了该领域国际合作研究的成功经验，以期为国内开展类似工作提供借鉴。尽管我国尚无麦瘟病报道，但南方部分地区为潜在适生区，异常气候可能会导致其在大范围流行，因此需高度警惕。建议与国际麦瘟病协作网合作，尽快开展麦瘟病相关研究，建立对此病害的监测预警和防治关键技术储备体系，以保障我国小麦生产安全。

寄主诱导的基因沉默提高植物真菌病害抗性研究进展

程伟,李和平,何水林,廖玉才

作物学报. 2017, (08):  1115-1121.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01115

摘要 ( 1020 )   RICH HTML    PDF (923KB) ( 1702 )  

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寄主诱导的基因沉默(host-induced gene silencing, HIGS)以病原菌生长发育、产孢繁殖、侵染或致病过程中的关键基因作为靶点，在寄主植物中表达针对靶基因的RNAi构建体，在病原菌侵染植物的过程中，摄入相应的dsRNA或siRNA分子，通过识别、结合特异核苷酸序列，干扰病菌靶基因表达，从而抑制病菌侵染和扩展，使植物表现抗病。这项技术为培育基于病原菌特异序列的植物抗病性奠定了基础，显示了巨大的应用潜力。本文综述了利用HIGS技术提高植物真菌病抗性的最新研究进展，总结了国内外利用这项技术改良植物真菌病害抗性的主要策略、技术路线，展望了发展应用前景。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

水稻颖花持续开放突变体sostenuto floret opening (sfo1)的鉴定与基因定位

沈亚林,庄慧,陈欢,曾晓琴,李香凝,张君,郑昊,凌英华,李云峰*

作物学报. 2017, (08):  1122-1127.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01122

摘要 ( 855 )   RICH HTML    PDF (2577KB) ( 1108 )  

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水稻颖花开放是其生殖发育一个关键生理过程，对受精和随后种子发育具有重要影响。本文报道了一个与水稻颖花开放相关的突变体，来源于籼稻保持系西农1B的EMS(ethyl methane sulfonate)诱变群体。该突变体表现为开颖后浆片失水萎缩过程缓慢，内外稃持续开裂不闭合，暂命名为水稻颖花持续开放sostenuto floret opening 1 (sfo1)突变体。遗传分析表明sfo1性状受一对隐性单基因控制，利用群体分离分析法(bulked segregation analysis, BSA)将SFO1基因定位在第5染色体SSR标记RM1054和IN/DEL标记ZTQ51之间，物理距离113 kb，含注释基因15个。本研究结果为SFO1基因的图位克隆和功能研究奠定了基础。

玉米SNAC基因的遗传变异及耐旱性调控

李国君,马艺文,徐丹阳,吴永波,宋洁,王楠,郝转芳,赵娟

作物学报. 2017, (08):  1128-1138.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01128

摘要 ( 807 )   RICH HTML    PDF (3053KB) ( 1103 )  

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以我国玉米育种中常用的16份自交系为材料，通过对SNAC(Stress-responsive NAM, ATAF1/2, CUC2)基因编码区及上游启动子区800bp核苷酸序列进行测序，检测SNAC基因在不同杂种优势类群材料中的遗传变异。在12个SNAC基因中，其中有4个基因在上游800bp区检测到遗传变异，有4个基因变异位点超过30个，多态性较高。虽然大多数SNAC基因变异以SNP(Single nucleotide polymorphism)为主，但在ZmNAC031467基因中检测到较多的插入缺失变异(In/Del)，达到基因总遗传变异的63.3%。通过PLACE软件对上游启动子有变异的4个基因进行3种耐逆结合元件的预测，结果显示4个基因均含有3种耐逆结合元件，但是基因突变对启动子结合元件的影响较小。再对检测到的遗传变异进行核苷酸多态性分析和中性检验，有7个SNAC基因核苷酸多态性较高，其中ZmNAC080308基因的多态性达到0.00962，推测这些基因在遗传漂移过程中受自然选择影响较大。利用T检验初步发现ZmNAC070395和ZmNAC080398基因的2个变异位点与耐旱相关性状关联，为进一步分析SNAC基因核苷酸变异与耐旱性状的关系提供一定的借鉴。

玉米InDel分子标记20重PCR检测体系的建立

冯博,许理文,王凤格,薛宁宁,刘文彬,易红梅

作物学报. 2017, (08):  1139-1148.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01139

摘要 ( 811 )   RICH HTML    PDF (776KB) ( 1627 )  

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为构建玉米多重PCR检测体系，提高分子标记检测效率，利用10份代表性玉米材料对238对InDel引物进行单重PCR评估，共得到192对扩增效率高、稳定性好的引物。根据软件评估结果、扩增质量、产物范围、染色体均匀分布原则从192对引物中优选出30对综合表现较好的引物形成扩增产物范围在80~200 bp和200~400 bp的两组核心引物组合，每套组合中有10对引物分布在不同染色体上。在核心引物组合的基础上综合考虑染色体分布、碱基片段范围、引物荧光颜色，逐一添加引物，最终形成两组玉米20重PCR体系，一组40重荧光标记毛细管电泳。

普通菜豆籽粒大小与形状的QTL定位

耿庆河,王兰芬,武晶,王述民

作物学报. 2017, (08):  1149-1160.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01149

摘要 ( 824 )   RICH HTML    PDF (827KB) ( 1023 )  

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普通菜豆是世界上最重要的食用豆类作物之一，其籽粒大小和形状与产量及外观品质密切相关。本研究以来自安第斯基因库的大粒品种龙270709和来自中美基因库的小粒品种F5910配置杂交组合，获得的F2分离群体分别在哈尔滨大田与北京昌平温室种植，对百粒重、粒长、粒宽、粒厚、长宽比和长厚比6个籽粒性状进行了相关性分析和QTL定位。相关性分析表明，百粒重与粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比5个衡量籽粒大小和形状的性状均显著正相关。利用基于完备区间作图方法的IciMapping 4.1进行QTL定位，哈尔滨环境下定位到38个与百粒重、粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比相关的QTL，表型贡献率介于2.39%~17.37%之间，分布在除第1染色体外的其余10条染色体上；北京昌平环境下定位到21个上述性状的QTL，表型贡献率介于5.92%~22.53%之间，分布在第1、第3、第6、第7、第8、第9和第11染色体上。其中，百粒重QTLSW7与SW7’，SW6.1与SW6’，粒长QTLSL6.1与SL6.1’，粒厚QTLSH11与SH11’在2个环境下的标记区间重叠或者重合，SW7、SW6.1、SL6.1、SW6’和SL6.1’的表型贡献率在10%以上。

大豆转录因子基因GmNF-YCa可提高转基因拟南芥渗透胁迫的耐性

李敏,于太飞,徐兆师,张双喜,闵东红,陈明,马有志,柴守诚,郑炜君

作物学报. 2017, (08):  1161-1169.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01161

摘要 ( 961 )   RICH HTML    PDF (3651KB) ( 1310 )  

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植物的核因子Y(NF-Y)是由3个亚基A、B和C组成，在响应非生物胁迫过程中起着重要的作用。本研究以大豆铁丰8号为材料建立大豆cDNA文库，以pGBKT7-GmDi19-5为诱饵，通过酵母双杂交技术筛选大豆cDNA文库，获得了大豆NF-Y转录因子家族亚基C的一个成员，命名为GmNF-YCa。该基因全长为864 bp，编码287个氨基酸，属于NF-YC亚家族。GmNF-YCa分子量为31.6 kD，等电点为5.07亲水性蛋白，具有一个跨膜结构域，无信号肽。序列分析表明，NF-YC亚家族具有很高的保守性。GmNF-YCa基因启动子含有ARE、Box4、GATA-motif、Box I、ACE、ABRE和CAT-Box等胁迫和光响应元件。组织特异性分析表明，GmNF-YCa基因在种子萌发期表达量最高。实时定量结果表明，GmNF-YCa受蔗糖和甘露醇的诱导上调表达。使用农杆菌介导法将大豆GmNF-YCa基因导入拟南芥，并进行了功能分析。发芽率试验分析表明，GmNF-YCa的转基因提高了转基因拟南芥萌发期对渗透胁迫的耐性；改良了在蔗糖和甘露醇处理下转基因拟南芥的根系生长和侧根发育。

红麻EST-SSR标记的开发及其多态性评价

万雪贝,李东旭,徐益,徐建堂,张力岚,张列梅,林荔辉,祁建民,张立武

作物学报. 2017, (08):  1170-1180.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01170

摘要 ( 1003 )   RICH HTML    PDF (1980KB) ( 2185 )  

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从红麻90175个EST序列中挑出含有转录因子的EST，开发了94对SSR引物。以24份不同红麻种质资源的DNA为模板，利用9%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测多态性。结果表明，85(90.4%)对引物至少在2个材料之间存在多态性，表明开发的EST-SSR具有很好的多态性。其中，三核苷酸重复所占比例最多，重复基元(AAT)n和(ATG)n的多态性较高。遗传多样性分析表明，24份红麻种质资源的遗传相似系数变化在0.62~0.92之间，表现出丰富的遗传基础。这些结果不仅丰富了红麻的分子标记数量，而且有助于红麻遗传育种研究。

木薯转录因子基因MeHDZ14的克隆与分析

于晓玲,阮孟斌,王斌,杨义伶,王树昌*,彭明*

作物学报. 2017, (08):  1181-1189.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01181

摘要 ( 796 )   RICH HTML    PDF (2718KB) ( 1265 )  

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HD-Zip家族基因在植物生长发育和逆境胁迫中起重要作用。为了研究MeHDZ14基因在非生物胁迫(尤其是干旱)应答中的作用，选用对干旱信号反应灵敏、相对耐旱的木薯品种“SC124”做为实验材料，利用RT-PCR克隆了MeHDZ14基因。生物信息学分析发现，MeHDZ14基因编码的蛋白具有典型的HD-Zip保守结构域。将该基因编码的蛋白与GFP融合，亚细胞MeHDZ14:GFP重组蛋白定位于细胞核。同时，酵母Y187中的转录自激活试验结果也表明，MeHDZ14蛋白具有明显转录自激活功能。推断MeHDZ14是一个典型的HD-Zip I转录因子。MeHDZ14启动子区具有多个ABA响应元件ABRE (ABA response element)；基因差异表达分析结果表明，MeHDZ14基因在叶片和根中的表达受干旱胁迫的诱导，并对外源ABA具有明显的响应。因此，认为MeHDZ14基因通过ABA依赖信号传导途径参与调控木薯干旱响应。此外，还发现MeHDZ14基因的编码区虽然存在数个SNP，但表现出高度保守性；且在不同木薯品种中的表达对干旱胁迫均有明显的响应，为进一步研究该基因的功能奠定了基础。

耕作栽培·生理生化

玉米秸秆收贮高效资源化利用模式分析

马秋颖,王智,徐道清,王秀东,顿宝庆,路明

作物学报. 2017, (08):  1190-1195.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01190

摘要 ( 920 )   RICH HTML    PDF (2482KB) ( 891 )  

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积极开发玉米秸秆低成本、高质量收贮模式，有效提高资源化利用水平，是推行农作物秸秆以农用为主、多元综合利用的重要途径。本研究在内蒙古自治区以玉米秸秆榨汁存贮模式为研究对象，基于实际收贮利用成本、秸秆产品收益对该模式资源化利用水平进行分析，结果表明目前该模式具有良好的经济效益，成本费用收益率约为6.70%，销售利润率约为6.30%，并且在收贮过程中能够有效降低秸秆中干物质、糖分和水分的流失，是一种高效资源化收贮利用模式。同时，结合该收贮模式在资源化利用方面的优势及我国东北地区玉米秸秆利用现状进行该模式在当地推广可行性探究表明，该模式具有一定程度上的推广前景。

玉米弱势粒库活性与籽粒内源激素及多胺含量的关系

王志刚,梁红伟,高聚林,于晓芳,孙继颖,苏治军,胡树平,余少波,李雅剑,魏淑丽,杨哲

作物学报. 2017, (08):  1196-1204.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01196

摘要 ( 819 )   RICH HTML    PDF (1123KB) ( 1300 )  

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玉米籽粒形成期的库活性是弱势粒败育或灌浆受限的核心限制因子，明确弱势粒中内源激素及多胺水平对其库活性的调控机制，对探索密植条件下玉米弱势粒调控途径具有重要意义。本研究以典型玉米杂交种郑单958和先玉335为材料，在控制授粉条件下(不完全授粉IcP、完全授粉CP)，比较分析了成功发育弱势粒(IcP处理)和发育不良弱势粒(CP处理)的内源激素及多胺水平差异及其与库活性的关系。结果表明，品种和年度对籽粒库活性、内源激素和多胺水平整体无显著影响。IcP处理下弱势粒的可溶性酸性蔗糖转化酶(SAI)活性显著高于CP处理，平均差异和最大差异分别达13.5%和21.8%。在玉米籽粒形成期，弱势粒中玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)、生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)和脱落酸(ABA)含量在两种控制授粉处理间无显著差异。弱势粒中多胺含量表现为IcP处理显著高于CP处理，而乙烯释放速率则恰恰相反。弱势粒中SAI活性与多胺含量显著正相关，而与乙烯释放速率显著负相关，且多胺含量与乙烯释放速率显著负相关。可见，在玉米籽粒形成期，其弱势粒中Z+ZR、IAA、GA₃和ABA与其库活性即SAI活性无关；弱势粒库活性主要受多胺和乙烯含量影响，多胺促进SAI活性而乙烯则抑制其活性，二者的平衡关系决定了弱势粒成功发育与否；多胺和乙烯平衡关系受同化物质供应水平的调控。

苗期耐低氮基因型苦荞的筛选及其评价指标

张楚,张永清,路之娟,刘丽琴

作物学报. 2017, (08):  1205-1215.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01205

摘要 ( 718 )   RICH HTML    PDF (528KB) ( 764 )  

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土壤缺氮是造成我国黄土高原冷凉地区农业低产的主要原因。为了筛选耐低氮苦荞基因型及适宜鉴定指标，采用苗期水培方式，测定9个不同基因型苦荞在不同氮水平下的农艺性状、生理特性及植株氮素利用等指标进行，采用隶属函数法计算各指标耐低氮指数，通过主成分分析与聚类分析评价各基因型苦荞综合耐低氮能力。结果表明，低氮胁迫下，苦荞地上部生长受抑制程度大于根系，株高、茎粗、叶面积、地上部干重、根系体积、根系表面积及根系平均直径均呈下降趋势，主根长和根冠比呈上升趋势；根系活力、根系硝酸还原酶(NR)活性及可溶性蛋白含量有所下降，而根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、可溶性糖及游离脯氨酸含量有所升高；叶片叶绿素含量、F_m和F_v/F_m降低，而F_o升高；植株全氮含量及氮积累量降低，而由于植株氮积累量降幅明显大于生物量降幅，导致氮利用效率显著升高。将25个单项指标转化为4个相互独立的综合指标(累计贡献率达87.44%)，并将9个苦荞基因型划分为耐低氮型、中间型和不耐低氮型。为了预测苦荞基因型的耐低氮能力，将D值作因变量，各指标耐低氮指数作自变量进行逐步回归分析，建立最优回归方程，筛选出株高、茎粗、叶面积、根冠比、叶绿素含量、F_m、根系超氧化物歧化酶(SOD)活性及氮利用效率8项对苦荞耐低氮能力有显著影响的指标，并且9个苦荞基因型的苗期耐低氮能力预测值Y与D值显著相关(R² = 0.998, P< 0.01)，表明这8个指标可用于耐低氮苦荞基因型的快速鉴定。

双季晚稻不同类型品种产量与主要品质性状的差异

陈波，李军，花劲，霍中洋，张洪程，程飞虎，黄大山，陈忠平，陈恒，郭保卫，周年兵，舒鹏

作物学报. 2017, (08):  1216-1225.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01216

摘要 ( 1030 )   RICH HTML    PDF (263KB) ( 1083 )  

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为明确江西双季晚稻条件下籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻、杂交籼稻4种类型品种产量与一般品质的差异，为江西双季晚稻适宜品种的科学选用与初步区划提供依据与参考，在江西上高县(28°31′N, 115°09′E)试验点进行，比较研究表明与杂交籼稻相比，常规粳稻、杂交粳稻和籼粳杂交稻加工品质、蒸煮食味品质有所改善，而外观品质与营养品质略逊。产量表现为籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻>杂交籼稻。本研究认为上高地区 “籼改粳”工程适宜种植的晚稻品种为籼粳杂交稻、杂交粳稻和常规粳稻。

长期水稻-冬油菜轮作模式下钾肥的适宜用量

肖克,唐静,李继福,邹家龙,朱建强

作物学报. 2017, (08):  1226-1233.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01226

摘要 ( 840 )   RICH HTML    PDF (650KB) ( 1245 )  

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研究长期施用钾肥对水稻?冬油菜轮作系统作物生产力、钾肥利用率和土壤供钾能力的影响，为水旱轮作区钾肥的统筹分配提供科学依据。2011—2016年在湖北省粮油主要生产区江汉平原布置中稻?冬油菜轮作定位田间试验。共设5个钾肥用量处理，分别为0 kg hm-2(K0)，45 kg hm-2(K1)，90 kg hm-2(K2)，135 kg hm-2(K3)和180 kg hm-2(K4)，其中K2处理为当地测土配方推荐钾肥用量(K2O 90 kg hm-2)。在土壤供钾能力较高情况下，水稻和油菜年均产量分别为6.87 t hm-2和2.25 t hm-2，经过一个轮作周期后施用钾肥具有明显的增产效果，且冬油菜季的产量和地上部吸钾量增幅最为明显，分别为16.9%和63.8%。长期施用推荐钾肥用量后，水稻和冬油菜的钾肥农学利用率年均分别为5.1 kg kg-1和3.2 kg kg-1，而钾肥吸收利用率和钾肥贡献率水稻季明显低于冬油菜，这表明水稻吸收的钾素主要来自土壤，而冬油菜则需要较多的外源钾来满足自身对养分的需求。通过线性加平台肥效模型拟合得出，水稻季适宜钾肥用量为70.5~100.9 kg hm-2，平均96.6 kg hm-2，比推荐用量提高了7.3%；冬油菜季适宜钾肥用量为75.6~118.2 kg hm-2，平均107.0 kg hm-2，比推荐用量提高18.9%，且冬油菜对钾肥需求高于水稻。因此，在本试验条件下，长期施用年均推荐钾肥用量(180 kg hm-2)不仅影响作物产量的稳定性，还导致轮作系统钾素持续亏缺和土壤有效钾含量降低，故钾肥应优先施用于油菜季并且重视作物秸秆还田、归还秸秆钾素，以维持农田钾素平衡和生产力可持续性。

甘薯块根硬度与干物质含量的相关性

唐道彬,安建刚,丁祎,白慧,张凯,吕长文,傅体华,王季春

作物学报. 2017, (08):  1234-1244.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01234

摘要 ( 995 )   RICH HTML    PDF (2323KB) ( 998 )  

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分别采用硬度测定法和烘干法，测试129份甘薯品种(系)块根不同部位的硬度值与干物质含量，构建甘薯各部位硬度与干物质含量的线性回归方程，以探讨甘薯硬度与干物质含量的关系，以及甘薯硬度与干物质含量分级标准。结果表明，129份甘薯材料的块根干物质含量与硬度均可划分为服从正态分布的5级，其平均分布频率为10.00%、19.12%、40.88%、20.88%和9.12%；甘薯不同部位硬度之间存在显著差异；其硬度值表现为径向切割心部>径向切割中部>轴向切割尾部>轴向切割头部>轴向切割心部>轴向切割中部；甘薯硬度与干物质含量呈极显著正相关，以径向切割心部与径向切割中部硬度的平均值建立甘薯干物质含量与硬度间的回归方程为y=0.6743x+3.6184(20≤x≤60,R²=0.712192)；用该回归方程验证20个样品集，计算所得干物质含量值与测定值相对误差为0.2%，表明该回归方程可用于准确、快速、低消耗测定甘薯块根干物质含量，指导甘薯育种实践。

研究简报

耕作模式对土壤生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响

陈金,庞党伟,韩明明,尹燕枰,郑孟静,骆永丽,王振林*,李勇*

作物学报. 2017, (08):  1245-1253.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01245

摘要 ( 1222 )   RICH HTML    PDF (905KB) ( 1498 )  

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为探讨长期玉米秸秆还田下不同耕作模式对土壤生化性状及冬小麦产量的影响, 从2011年10月至2016年6月连续5个冬小麦生长季进行田间定位试验。设4个耕作处理, 分别是连续旋耕秸秆不还田(RT)、连续旋耕秸秆还田(RS)、连续深耕秸秆还田(DS)及前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田(TS)。与RT相比, 连续5年秸秆还田显著提高0~10、10~20和20~30 cm土层土壤有机碳、无机氮、速效磷、速效钾含量; 土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和蔗糖酶活性及土壤微生物多样性分别提高23.1%~59.3%、13.2%~40.7%、14.1%~28.8%、10.9%~19.5%和31.9%~42.5%。秸秆还田使各土层变形菌门、硝化螺旋菌门及放线菌门的相对丰度显著提高, 而酸杆菌门相对丰度则显著降低。与DS及TS相比, RS显著提高0~10 cm土层土壤养分状况及生物活性, 10~30 cm土层则显著降低。连续旋耕至第3年, 无论秸秆还田与否, 小麦均表现减产; DS与TS处理则表现持续增产, 平均年增产3.2%和3.9%。本研究表明在黄淮海东部地区, 秸秆还田条件下, 2年旋耕后接1年深耕的耕作模式有助于改善耕层土壤质量和提高冬小麦生产力。

豌豆终止子rbc-T在转基因小麦研究中的应用

王小婷,黄锁,徐兆师,李连城,马有志,陈明,闵东红

作物学报. 2017, (08):  1254-1258.  doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01254

摘要 ( 1032 )   RICH HTML    PDF (2679KB) ( 825 )  

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目前常用的转基因载体元件大多为真菌或细菌来源，引发对转基因食品安全性的担忧。本研究克隆了豌豆终止子rbc-T，并用其替换农杆菌终止子nos-T构建转化载体，利用基因枪法将携带Ubi启动子、GUS基因和终止子rbc-T组成的最小表达框片段转化普通小麦，同时以带有nos-T终止子的载体为对照，经过PCR检测筛选获得T2代稳定遗传的转基因小麦株系。GUS组织化学染色及酶活定量分析结果表明，带有nos-T及rbc-T的转基因小麦中均能检测到GUS基因不同程度的表达。因此认为，豌豆终止子rbc-T可以代替农杆菌终止子nos-T用于小麦的转基因研究。