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2020年 第46卷 第10期 刊出日期：2020-10-12

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综述

小麦族的基因组显性及其育种学意义

刘登才, 张连全, 郝明, 黄林, 甯顺腙, 袁中伟, 姜博, 颜泽洪, 伍碧华, 郑有良

作物学报. 2020, (10):  1465-1473.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.01022

摘要 ( 1214 )   HTML ( 60 )   PDF (4156KB) ( 1174 )  

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小麦族包含大量由不同基因组组成的异源多倍体物种。同一个异源多倍体物种的不同基因组可能对表型性状产生非对称性贡献, 例如小麦属多倍体物种的形态分类特性, 更像其A基因组供体物种, 这种现象称为A基因组显性。由于基因组显性, 小麦族形成了以A、D、U、St为轴心(显性)基因组的异源多倍体物种簇。异源多倍体物种的基因组显性可能与其进化适应优势的形成有关。在育种方面, 基因组显性影响多倍体新作物开发及小麦-外源染色体易位设计。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

Bna-novel-miR311-HSC70-1模块调控甘蓝型油菜响应热胁迫的机制

鲁海琴, 陈丽, 陈磊, 张盈川, 文静, 易斌, 涂金星, 傅廷栋, 沈金雄

作物学报. 2020, (10):  1474-1484.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04014

摘要 ( 581 )   HTML ( 28 )   PDF (6332KB) ( 572 )  

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HSP70 (heat shock protein 70)参与植物热胁迫应答, 增强植物耐热性, 但目前油菜中尚无miRNA调控HSP70基因的报道。本研究novel-miR311是利用高通量技术在甘蓝型油菜茎尖中筛选出的新miRNA。novel-miR311存在于油菜而不存在于拟南芥中, 5°-RACE技术证实其2个靶基因属热应激同源蛋白基因HSC70-1 (HSP70家族), 在甘蓝型油菜体内被剪切。构建novel-miR311超表达载体, 转化拟南芥和甘蓝型油菜, 其转基因阳性苗中HSC70-1基因表达量显著下降。高温胁迫试验表明, 拟南芥和甘蓝型油菜热胁迫后, 其阳性苗的生长势和存活率显著低于其对应的对照。qPCR结果显示, 油菜中HSC70-1基因表达量热胁迫后较热胁迫前上升。上述结果表明, 油菜novel-miR311介导HSC70-1基因的剪切降低了拟南芥和甘蓝型油菜耐热性。

小麦类胡萝卜素合成途径关键基因Lcye功能分析

翟胜男, 郭军, 刘成, 李豪圣, 宋健民, 刘爱峰, 曹新有, 程敦公, 李法计, 何中虎, 夏先春, 刘建军

作物学报. 2020, (10):  1485-1495.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.01013

摘要 ( 721 )   HTML ( 25 )   PDF (1755KB) ( 519 )  

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小麦籽粒黄色素是面粉及面制品黄度形成的主要原因, 其主要成分是类胡萝卜素。ε-番茄红素环化酶(LCYE)是小麦类胡萝卜素生物合成途径的关键酶, 前人对其研究多集中于QTL定位、基因克隆和分子标记开发, 而基因功能和遗传调控机制尚不明确。本研究利用TILLING技术筛选EMS诱变群体, 对Lcye功能及遗传调控机制进行研究, 以期深入认识小麦籽粒黄色素含量形成的分子机制。在2491份M₂代EMS诱变群体中共检测到21个Lcye基因的点突变, 包含6个错义突变, 2个同义突变和13个内含子突变, Lcye基因在该诱变群体中的突变频率为1/266.1 kb。PARSENP软件预测分析显示, M090815 (C2202T)和M091648 (G3284A)两个错义突变可能严重影响蛋白质功能。MEME分析结果表明, M090815和M092230 (G2195A)突变位点位于Lcye基因保守结构域内。6个错义突变植株与野生型杂交构建的F₂代群体中, M090815突变位点显著降低籽粒黄色素含量, 证实该位点对LCYE功能具有重要影响。qRT-PCR (quantitative real-time PCR)分析也显示, M090815突变位点显著降低Lcye基因表达水平, 且Lcye-B1和Lcye-D1基因表达降低趋势相似, 而Lcye-A1在花后14~28 d表现出补偿效应。本研究不仅验证Lcye基因功能, 也为面粉及其制品颜色性状改良提供了理论依据和种质资源。

利用2个F₂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, (10):  1496-1506.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04028

摘要 ( 614 )   HTML ( 17 )   PDF (1354KB) ( 867 )  

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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。

白菜型冬油菜温敏不育系PK3-12S育性转换的差异蛋白质组学分析

米文博, 方园, 刘自刚, 徐春梅, 刘高阳, 邹娅, 徐明霞, 郑国强, 曹小东, 方新玲

作物学报. 2020, (10):  1507-1516.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04015

摘要 ( 612 )   HTML ( 10 )   PDF (1520KB) ( 190 )  

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为揭示温敏不育系PK3-12S育性转换机制, 本研究以白菜型冬油菜温敏不育系PK3-12花药为材料, 采用2-DE和LC-MS/MS质谱鉴定等差异蛋白组学方法, 分离鉴定了PK3-12在不育/可育条件下花药差异表达蛋白质, 并对差异表达蛋白进行了生物信息学分析; 进而采用RT-PCR检测了PK3-12在不育/可育条件下花蕾发育进程中差异蛋白编码基因表达量变化。结果表明, 高温不育条件下, PK3-12花药形态瘪小, 药室有少量败育花粉, 育性转换受1对隐性基因控制, 表达变化量在2倍以上差异蛋白质点31个, 其中增量表达蛋白质点6个, 减量表达蛋白质点11个, 表达完全抑制蛋白点12个, 不育花药特异表达蛋白点2个。质谱鉴定出15个差异蛋白质, 参与信号转导通路、二羧基乙醛酸代谢、糖酵解代谢、次生合成代谢、氨基酸生物合成、分支酸生物合成、碳代谢途径等细胞过程。Rubisco亚基连接蛋白编码基因BrrbcL开放读码框(open reading frame, ORF)长度为1095 bp, 编码364个氨基酸; 与可育花蕾相比, 发育进程中不育花蕾BrrbcL基因、膜联蛋白基因(ANN)、BetVI过敏原家族基因(BetVI)表达明显下调, 表明上述基因可能参与了温敏不育系PK3-12S育性的转换。

基于染色体片段置换系对水稻粒形及千粒重QTL检测与稳定性分析

王小雷, 李炜星, 曾博虹, 孙晓棠, 欧阳林娟, 陈小荣, 贺浩华, 朱昌兰

作物学报. 2020, (10):  1517-1525.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.02008

摘要 ( 552 )   HTML ( 24 )   PDF (2185KB) ( 569 )  

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粒形及千粒重是水稻产量的重要影响因素, 通过挖掘这些性状的优异基因, 对水稻超高产育种具有重要意义。本研究利用1套以籼稻恢复系昌恢121为背景亲本, 粳稻越光为供体亲本构建的染色体片段代换系为材料, 在3个环境下对水稻粒形及千粒重进行QTL检测及稳定性分析, 共检测到59个QTL, 分布于1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、10号、11号和12号染色体上, 贡献率为0.77%~36.26%, 其中发现10个QTL多效位点。值得关注的是qGW2-1、qGW2-2、qGW3-1、qGW3-2、qGL3和qGL12这6个QTL能在3个环境中重复检测到, 其中qGW3-1为新鉴定的QTL位点。这些结果为进一步开展水稻粒形基因的精细定位、克隆和分子辅助育种奠定了一定的理论基础。

甘蓝型油菜响应低氮胁迫的表达谱分析

肖燕, 姚珺玥, 刘冬, 宋海星, 张振华

作物学报. 2020, (10):  1526-1538.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94197

摘要 ( 747 )   HTML ( 25 )   PDF (5526KB) ( 291 )  

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随着人们对作物产量的需求不断提高, 氮肥被过量施用, 而作物的氮素利用率(NUE)却在不断降低。本研究从低氮胁迫下油菜的生理变化入手, 结合高通量的数字基因表达谱测序技术, 分析了油菜在低氮0、3、72 h下的转录组差异响应, 鉴定了氮的吸收﹑转运﹑分配和转录因子等方面的差异表达基因。结果表明, 甘蓝型油菜在低氮处理后, 氮优先分配到地上部, 硝酸还原酶(NR)活性显著降低, 而谷氨酞胺合成酶(GS)活性升高, 油菜植株总氮浓度降低, NUE升高。基因基因本位论(GO)功能与京都基因和基因组百科全书(KEGG)代谢通路分析表明, 地上部差异表达基因主要是参与代谢过程、蛋白结合、离子结合、阴离子结合等, 根中差异表达基因主要是参与分子功能、初级代谢过程、离子结合、阴离子结合等。基因表达谱分析表明, 低氮胁迫72 h后, 根中BnaGLNs家族基因表达大部分升高; 根中BnaWRKY33s和BnaWRKY70s的基因表达量降低; BnaMYB4s、BnaMYB44s和BnaMYB51s亚家族中的大部分基因的表达量降低; BnaNIAs家族中的大部分基因表达上调; 在BnaNRT2.1s和BnaNRT3.1s亚家族中, 根中BnaA6NRT2.1 (BnaA06g04560D)、BnaA6NRT2.1 (BnaA06g04570D)、BnaA2NRT3.1 (BnaA02g11760D)、BnaC2NRT3.1 (BnaC02g16150D)的表达上调。同时, 地上部和根发生外显子跳跃(SE), 外显子选择性跳跃(MXE)类型的可变剪接积极加强对低氮的适应。总而言之, 在低氮处理下, 甘蓝型油菜可以通过调控BnaNRTs、BnaGLNs、BnaNIAs家族基因提高NUE, 以及调控BnaMYBs、BnaWRKYs家族和可变剪接积极适应低氮胁迫。

新疆冬小麦地方品种与育成品种基于SNP芯片的遗传多样性分析

马艳明, 娄鸿耀, 陈朝燕, 肖菁, 徐麟, 倪中福, 刘杰

作物学报. 2020, (10):  1539-1556.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.91077

摘要 ( 1110 )   HTML ( 16 )   PDF (458KB) ( 984 )  

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新疆是我国西北重要的小麦优势产区和消费区。解析新疆冬小麦地方品种与育成品种之间的遗传多样性和亲缘关系, 对新疆冬小麦育种中杂交组合的合理选配以及后代选择具有重要的指导意义。本研究利用小麦55K SNP (single nucleotide polymorphism)芯片对134份新疆冬小麦地方品种及54份育成品种进行全基因组扫描, 估算其品种间的遗传距离, 揭示其遗传多样性。结果表明, 所有 SNP 位点的多态性比率达到95.62% (50,743/53,063)。每条染色体分布1068~2616个多态性位点, 多态性标记在基因组间分布呈现 A>B>D。188个品种间的两两遗传距离在0.002~0.723之间, 平均为0.378。其中134个地方品种两两之间的遗传距离在0.002~0.400之间, 平均为0.070; 54个育成品种两两之间的遗传距离在0.004~0.337之间, 平均为0.114; 134个地方品种与54个育成品种之间的遗传距离在0.605~0.723之间, 平均为0.699。聚类结果显示可将所有材料分为10个不同类群。综合SNP和系谱分析, 育成品种与地方品种之间的遗传差异最大, 其次是育成品种之间, 而地方品种之间遗传差异最小。鉴于育成与地方品种之间较大的遗传差异, 新疆冬小麦品种可以利用地方种来丰富其育种的种质基础, 拓宽遗传背景, 进而提高当地小麦育种水平。本研究为新疆冬小麦品种选育和改良提供了重要的理论指导。

用全基因组关联分析筛选甘蓝型油菜叶片叶绿素含量候选基因

荐红举, 霍强, 高玉敏, 李阳阳, 谢玲, 魏丽娟, 刘列钊, 卢坤, 李加纳

作物学报. 2020, (10):  1557-1565.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04007

摘要 ( 671 )   HTML ( 30 )   PDF (2958KB) ( 1025 )  

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提高油菜产量是保障国家粮油安全的重要举措。作物“源”“流”“库”理论表明, 充足的光合产物(源)是高产的前提, 而叶绿素是直接参与光合作用的物质, 因此, 选育高叶绿素含量的甘蓝型油菜是提高产量的重要途径。本课题组前期对全球收集的588份优异油菜种质资源进行5X重测序, 获得385,692个高质量SNP标记。利用SPAD-502叶绿素仪于2018—2019连续2年测定苗期完全伸展的叶片叶绿素总量, 结合获得的SNP标记进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS), 筛选与叶绿素含量显著关联的SNP位点。结果表明, 2018年鉴定到5个显著关联的SNP位点, 贡献率为5.51%~7.89%, 其中S6_3493805位点贡献率最大; 2019年检测到46个SNP位点, 贡献率为7.29%~10.34%, 其中S13_11413088位点贡献率最大。将显著关联SNP位点上下游各500 kb区间内的基因与参考基因组比对, 初步筛选出2022个油菜基因。将其基因序列在拟南芥基因组内进行BLAST比对, 结合前人已报道的拟南芥同源基因功能, 筛选到23个候选基因, 其中5个属于叶绿素合成途径同源基因。本研究结果为后续油菜叶片叶绿素含量的遗传改良奠定了基础。

耕作栽培·生理生化

江淮下游不同播期对稻-麦周年作物产量、品质及温光资源利用的影响

陈天晔, 袁嘉琦, 刘艳阳, 许轲, 郭保卫, 戴其根, 霍中洋, 张洪程, 李国辉, 魏海燕

作物学报. 2020, (10):  1566-1578.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.02007

摘要 ( 641 )   HTML ( 21 )   PDF (312KB) ( 800 )  

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对江淮下游稻麦两熟高产优质种植模式周年气候资源分配和利用特征的探究, 可以为当地机插水稻-小麦周年产量和气候资源利用效率的提高提供一定的理论依据。在泰州兴化市, 水稻季以迟熟中粳南粳9108和中熟中粳连粳11为材料, 设置5月22日(R-I)、5月29日(R-II)和6月5日(R-III) 3个播期, 小麦季以冬小麦宁麦13为材料, 设置11月5日(W-I)、11月15日(W-II)和11月25日(W-III) 3个播期, 分析了不同播期下机插水稻-小麦周年高产优质形成与稻季、麦季资源分配特征。结果表明, 水稻季, 随着播期推迟, 迟熟中粳南粳9108产量、温光资源量及其生产效率均显著下降, 中熟中粳连粳11温光资源量呈下降趋势, 但产量及温光利用率呈先升后降趋势, 各播期迟熟中粳产量均高于中熟中粳。小麦季, 产量、温光资源量及其生产效率均随播期推迟有不同程度降低。从周年生产看, 周年稻麦产量随两季作物播期的推迟显著降低, 其中迟熟中粳南粳9108播期R-I与小麦播期W-I组合在所有处理中产量最高。水稻产量占周年产量比例最高为62.99%, 最低为55.86%。两季间积温分配率水稻季最高为68.38%, 小麦季最高为34.14%。季节间辐射量分配率水稻季平均为51.7%, 小麦季平均为48.3%。周年积温生产效率和光能生产效率随着稻麦播期推迟, 呈下降趋势, 播期越迟减少越显著。品质方面, 迟熟中粳南粳9108的加工品质均随着播期推迟变劣而外观品质变优, 中熟中粳连粳11加工品质变优而外观品质变劣。两品种蒸煮食味品质及营养品质(除中熟中粳连粳11食味值外)均随播期推迟变劣。小麦的湿面筋含量和蛋白质含量均随播期推迟而减少。通过优化稻麦播栽期, 选用适宜生育期水稻品种, 可提高周年产量和光温资源生产效率, 是提升江淮下游机插水稻-冬小麦模式生产力的有效技术途径。

不同生态条件下播期对机插杂交籼稻日产量的影响

张驰, 何连华, 廖爽, 高云天, 朱世林, 李博, 周伟, 陈勇, 胡剑锋, 项祖芬, 任万军

作物学报. 2020, (10):  1579-1590.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.02010

摘要 ( 765 )   HTML ( 13 )   PDF (1284KB) ( 948 )  

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为探讨不同生态条件下播期对机插杂交籼稻日产量的影响, 并提出相应的丰产对策, 以3个杂交籼稻品种宜香优2115、F优498和川优6203为材料, 采取毯苗机插栽培方式, 在四川的南部、射洪、安州和大邑4个生态点, 通过分期播种, 研究不同生态条件下播期对机插杂交籼稻全生育期、产量和日产量的影响。结果表明, 不同生态条件下机插杂交籼稻的全生育期、产量和日产量存在差异; 随着播期从3月下旬推迟至5月上旬, 机插杂交籼稻播种至拔节期天数缩短, 抽穗至成熟期天数增加, 平均全生育期从159.5 d逐渐缩短至150.7 d, 平均产量从10,260.45 kg hm^-2逐渐下降至7795.83 kg hm^-2, 平均日产量从64.58 kg hm^-2 d^-1逐渐下降至51.95 kg hm^-2 d^-1。气象因子对机插杂交籼稻产量和日产量的影响在不同生态条件下存在差异, 产量与全生育期平均气温日较差、日照时数呈显著正相关, 与水稻全生育期日平均温度、平均日最低温度、日平均相对湿度和降雨量呈显著负相关; 日产量与全生育期平均气温日较差、日照时数呈显著正相关, 而与全生育期平均日最低温度、日平均相对湿度呈显著负相关, 在南部、射洪和大邑与全生育期日平均温度呈显著负相关。在四川盆地西平原区和中、东北丘陵区, 冬水(闲)田或蔬菜茬口水稻最佳播期在3月下旬, 选择F优498进行机插栽培可获得较高日产量; 麦(油)茬水稻应在前茬收获后尽早抢栽, 一般在4月下旬播种, 选择F优498进行机插栽培可获得较高日产量。

谷子芽期耐盐碱综合鉴定及评价

陈二影, 王润丰, 秦岭, 杨延兵, 黎飞飞, 张华文, 王海莲, 刘宾, 孔清华, 管延安

作物学报. 2020, (10):  1591-1604.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04064

摘要 ( 927 )   HTML ( 24 )   PDF (1238KB) ( 1322 )  

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以全国主推的53个谷子品种为材料, 在100 mmol L^-1混合盐碱(NaCl∶NaHCO₃ = 4∶1)胁迫下研究了不同谷子品种的耐盐碱性。结果表明, 在盐碱胁迫下, 53个谷子品种的发芽势、发芽率、根长、芽长、根鲜重和芽鲜重均受到不同程度的抑制, 以对根长的影响最大; 相对发芽势与相对发芽率、相对根长与相对芽长及相对根鲜重与相对芽鲜重均呈显著或极显著正相关。通过主成分分析将14个单项性状指标转化为4个主成分, 累积贡献率为90.4%; 以4个主成分的得分值通过隶属函数分析获得不同品种耐盐碱的综合得分值, 并通过聚类分析将53个谷子品种划分为6种耐盐碱类型, 其中强耐盐碱品种2个, 耐盐碱品种16个, 中间型品种17个, 盐碱敏感品种6个, 不耐盐碱品种9个和极不耐盐碱的品种3个。同时利用回归分析建立了可用于评价谷子耐盐碱性的回归方程D° = 0.298 + 0.037X₂ + 0.144X₃ + 0.018X₆ + 0.209X₇ - 0.183X₉ + 0.115X₁₁ - 0.201X₁₂ + 0.112X₁₃ - 0.101X₁₄ + 0.284X₁₅, 相对发芽率、根长盐害率、芽长盐害率和根冠比盐害率可以作为谷子耐盐碱性的评价指标。

氮肥与密度互作对单粒精播花生根系形态、植株性状及产量的影响

刘俊华, 吴正锋, 沈浦, 于天一, 郑永美, 孙学武, 李林, 陈殿绪, 王才斌, 万书波

作物学报. 2020, (10):  1605-1616.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04058

摘要 ( 647 )   HTML ( 21 )   PDF (1279KB) ( 983 )  

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为明确花生单粒精播适宜的氮肥水平和种植密度, 本研究于2018年和2019年以‘花育22’为供试花生品种, 设置3个氮肥水平(0 kg hm^-2, N0; 60 kg hm^-2, N1; 120 kg hm^-2, N2), 3个种植密度(7.93万株 hm^-2, D1; 15.86万株 hm^-2, D2; 23.79万株 hm^-2, D3), 采用二因素裂区试验设计, 研究氮肥、密度及其互作对单粒精播花生根系形态、植株性状及产量的影响。氮肥对花生根长、根表面积、根体积、根干重的影响不显著, 而密度的影响显著。单株根长、根表面积、根体积及根系干重随密度的增加而降低, D1显著高于D2和D3, D2、D3处理间差异不显著; 单位面积根长、根表面积、根体积及根系干重随密度的增加而增加, D1显著低于D2和D3, D2、D3处理间差异不显著。氮肥和密度互作对2019年收获期单位面积根长、根表面积的影响显著, 与D1相比, N1处理下D3的增幅显著高于N0和N2处理。氮肥及氮肥与密度互作对植株性状的影响存在年度和时期间的差异, 主茎叶片数、侧枝数和主茎第一节间粗随密度增加有降低趋势。氮肥对荚果产量的影响不显著, 荚果产量随密度的增加呈增加的趋势。产量与根体积、根干重、主茎叶片数、主茎高及侧枝长呈显著正相关。综上所述, 在本试验条件下, 花生单粒精播适宜的氮肥(N)水平为60 kg hm^-2, 种植密度为18.8万株 hm^-2。

四甲基戊二酸对夏玉米光合生产特征的调控效应

马正波, 董学瑞, 唐会会, 闫鹏, 卢霖, 王庆燕, 房孟颖, 王琦, 董志强

作物学报. 2020, (10):  1617-1627.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.03002

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为研究四甲基戊二酸(TGA)对夏玉米光合特征和产量的调控效应, 2018、2019年在中国农业科学院新乡试验基地开展大田试验, 以中单909 (ZD909) 和京农科728 (JNK728)为试验材料, 设置5个TGA施用梯度(0、75、150、225和300 g hm^-2)。结果表明,适宜剂量的TGA处理可提高玉米产量、延缓玉米生育期内功能叶的衰老速率, 增强灌浆期的净光合速率, 试验条件下TGA的最佳施用量为150 g hm^-2。在TGA最佳施用量下, ZD909和JNK728的产量相比对照2年平均分别增加8.7%和11.7%。2个品种玉米生育期内叶绿素含量、可溶性蛋白含量和光合势相比对照平均分别增加14.3%和19.7%、18.7%和22.7%、10.9%和16.9%; 而叶片衰老速率相比对照平均降低了55.9%和56.5%; 灌浆期的净光合速率相比对照平均分别增加44.0%和58.4%。相关性分析表明, 玉米产量与生育期内叶片衰老速率呈显著负相关, 而与灌浆期净光合速率呈显著正相关。综上, TGA处理能够提高叶片叶绿素和可溶性蛋白含量, 延缓玉米叶片衰老速率, 并提高了灌浆期净光合速率, 进而实现玉米增产。

研究简报

茶树己糖激酶基因CsHXK2的启动子克隆及表达特性分析

李娜娜, 刘莹, 张豪杰, 王璐, 郝心愿, 张伟富, 王玉春, 熊飞, 杨亚军, 王新超

作物学报. 2020, (10):  1628-1638.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.94166

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植物己糖激酶是双功能蛋白, 具有磷酸化己糖和介导糖信号的关键性作用。前期研究中, 我们从茶树中克隆获得4个己糖激酶基因, 其中CsHXK2基因编码492个氨基酸残基, 与拟南芥AtHXK3、番茄LeHXK4归为Type A类HXKs。利用RT-PCR技术, 克隆获得长度为2029 bp的CsHXK2基因启动子。CsHXK2基因可能受到光照、低温、病原菌、糖和多种激素等信号的调控, 且可能特异性表达于叶、花、种子、根系、腋芽等组织。CsHXK2蛋白定位于叶绿体内。酵母突变体功能互补试验表明, 去除叶绿体转运信号肽的CsHXK2成熟蛋白具有葡萄糖和果糖磷酸化活性。茶树组织特异性表达分析显示, CsHXK2基因在根和茎中表达量最高, 而在老叶中表达量最低。CsHXK2基因的表达受低温胁迫而显著下调, 经炭疽菌侵染的茶树叶片内CsHXK2基因的表达也受到显著抑制, 而外源赤霉素(GA₃)处理的茶树叶片内CsHXK2基因表达显著上调。本研究结果表明, CsHXK2基因在茶树的生长发育过程和逆境胁迫响应中发挥重要的调控作用。

油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因标记的开发与应用

胡茂龙, 程丽, 郭月, 龙卫华, 高建芹, 浦惠明, 张洁夫, 陈松

作物学报. 2020, (10):  1639-1646.  doi:10.3724/SP.J.1006.2020.04056

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草害已成为严重制约我国油菜生产的重要因素。种植抗除草剂品种和采用化学除草是防控草害的经济有效途径。为了开展分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)育种, 加速抗除草剂品种培育, 本研究针对已发现的抗咪唑啉酮类除草剂油菜M9中BnALS1R基因编码区第1913位点的SNP变异, 开发高通量、低成本的竞争性等位基因特异PCR (kompetitive allele specific PCR, KASP)标记。采用筛选出的KBA1R19681913B标记在2个F₂群体中进行KASP反应。结果表明, 该标记能有效检测群体中存在的BnALS1R 3种基因型, 其分离比均为1︰2︰1, 遵循单基因遗传规律, 且基因型与表型完全吻合。将该标记用于BnALS1R抗性纯合基因的回交转育, 获得200多个抗咪唑啉酮油菜恢复系。该标记还可在油菜苗期鉴定抗性杂交种的纯度。KASP标记KBA1R19681913B的获得为油菜抗除草剂MAS育种以及抗性新种质的培育提供了技术支撑。