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2023年 第49卷 第1期 刊出日期：2023-01-12

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综述

营养导向型作物新品种选育与审定现状、问题与展望

朱大洲, 武宁, 张勇, 孙君茂, 陈萌山

作物学报. 2023, (1):  1-11.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.23018

摘要 ( 788 )   HTML ( 66 )   PDF (305KB) ( 932 )  

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随着我国经济社会的发展和人民生活水平的不断提高, 消费者对饮食的要求已经从单纯追求温饱和口感向营养和健康转变, 居民膳食结构转型升级需求十分迫切, 营养和健康品质导向的作物育种势在必行。本文从我国农作物育种目标的变迁出发, 阐述了国内外营养导向型作物育种研究进展情况, 梳理了我国作物育种中关注的营养品质指标, 分析了作物新品种审定中已涉及的营养指标和存在的问题。结合消费需求, 提出把营养指标纳入现行作物品种审定体系的建议与展望, 以推动作物营养品质育种的快速发展, 从源头支撑居民营养改善和“健康中国”建设。

弱光胁迫影响玉米产量形成的生理机制及调控效应

孙智超, 张吉旺

作物学报. 2023, (1):  12-23.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.13064

摘要 ( 797 )   HTML ( 46 )   PDF (4229KB) ( 722 )  

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在全球气候变化背景下, 生育期内光照不足已成为制约玉米产量提高的主要因素之一, 增加了全球粮食生产和营养安全的风险。本文从光合性能、养分吸收特性、籽粒形成与灌浆特性等方面系统总结了弱光胁迫影响玉米产量形成的生理机制。弱光降低了叶片捕光能力, 基质和基粒类囊体结构解体, 相关酶活性降低, 光系统受到损伤, 碳同化能力降低, 进而抑制根系发育, 影响根系形态和功能, 不利于养分吸收和代谢。由于营养供应不足, 雌、雄穗发育受阻, 花粉和花丝的形态功能受到影响, 导致小花受精率低, 穗粒数降低。弱光条件下, 胚乳细胞数量——“库”容量降低, 胚乳传递细胞结构和功能受到影响, 内源激素平衡被打破, 蔗糖-淀粉代谢相关酶活性下降, 茎节维管束数目和面积减少, 物质转运和转化能力降低, 导致淀粉充实状态差, 粒重降低。因此, 为缓解弱光胁迫对玉米产量形成的影响, 亟须创建系统评估耐阴品种的指标, 利用现代育种技术加快培育出高光效耐阴新品种, 采取增施氮肥、去除顶部叶、喷施生长调节剂和叶面肥等栽培措施提高产量。未来研究需要注重根冠协调, 深入探讨弱光胁迫的作用机理, 为玉米抗逆增产关键技术的创建提供理论依据。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

大豆GmPIN2家族基因调控根系发育功能初探

梁政, 柯美玉, 陈志威, 陈栩, 高震

作物学报. 2023, (1):  24-35.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.14233

摘要 ( 476 )   HTML ( 29 )   PDF (7803KB) ( 259 )  

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生长素作为重要的植物激素之一。生长素的转运参与了植物各组织器官发育调控。在拟南芥中, 生长素转运调控主要由PIN家族蛋白所介导, 其中拟南芥AtPIN2主要通过介导生长素向基运输调控根的向重力性。大豆中PIN2家族蛋白及其功能研究尚未有报道。本研究通过构建系统进化树和蛋白质结构域分析发现, 大豆GmPIN2a和GmPIN2b为AtPIN2的同源基因。组织表达分析研究发现, GmPIN2a和GmPIN2b在根、根瘤原基和根瘤等组织中高表达。GmPIN2a和GmPIN2b在根部主要表达在根尖表皮和外部皮层细胞, 在根瘤中GmPIN2a、GmPIN2b均定位于根瘤基部维管束区, 此外, GmPIN2a定位在根瘤顶部表皮及外皮层。利用基因编辑技术CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats/CRISPR associated 9)同时敲除GmPIN2a和GmPIN2b后发现, Gmpin2ab突变体根具有明显的重力缺失表型。与野生型相比, Gmpin2ab和35S::GmPIN2b的根面积和侧根长度显著降低, Gmpin2ab侧根夹角显著上升, 而35S::GmPIN2b侧根夹角不变。综上所述, GmPIN2a和GmPIN2b通过介导生长素向基运输对大豆根型调控具有重要作用。本研究为深入探究大豆PIN蛋白介导生长素极性运输在根形态建成的作用机制奠定了一定研究基础。

马铃薯StMAPKK4基因表达分析及互作蛋白筛选与鉴定

濮雪, 王凯彤, 张宁, 司怀军

作物学报. 2023, (1):  36-45.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24006

摘要 ( 592 )   HTML ( 31 )   PDF (3873KB) ( 324 )  

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MAPKKs是促丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联反应主要成员之一, 位于该级联反应通路中间, 对信号传递起着收集和发散的关键作用。有研究表明马铃薯StMAPKK4基因响应干旱胁迫, 为进一步探究该基因的生物学功能, 本研究对StMAPKK4基因进行了生物信息学分析。结果表明, StMAPKK4与科民茄亲缘关系最近。其含有蛋白激酶家族的Protein kinase domain (PF00069)结构域, 位置定位于64~302 aa之间。StMAPKK4含有多个激素(茉莉酸甲酯、乙烯、脱落酸、ABA)及胁迫相关响应元件。qRT-PCR分析结果表明, StMAPKK4基因在马铃薯茎中表达量最高, 且在干旱及盐处理下均上调表达。亚细胞定位表明该基因定位于细胞膜上。利用酵母双杂交方法筛选出8个与StMAPKK4相互作用的蛋白, 并通过回转试验验证了其互作的真实性。对互作蛋白进行Blast比对结果显示, StMAPKK4与多酚氧化酶、藻蓝蛋白、天冬氨酸转氨酶、渗透素、磷酸盐转运蛋白等多种蛋白互作, 初步判断StMAPKK4可能参与光合作用响应机制、植物体低温、干旱及盐胁迫等一系列非生物胁迫、促进根系对磷元素的吸收等生理生化过程。

甘蔗割手密种NAC转录因子ATAF亚家族鉴定及栽培品种ScNAC2基因的功能分析

王恒波, 张畅, 吴明星, 李湘, 蒋钟莉, 林容潇, 郭晋隆, 阙友雄

作物学报. 2023, (1):  46-61.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24005

摘要 ( 563 )   HTML ( 23 )   PDF (2771KB) ( 586 )  

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NAC (NAM, ATAF和CUC)是陆生植物特有的转录因子家族, 包含18个亚家族, 其中ATAF亚家族成员广泛参与生物和非生物胁迫应答过程。本研究基于甘蔗割手密种基因组数据和栽培品种ROC22的cDNA文库, 首先, 通过比较基因组学方法, 对ATAF亚家族成员进行鉴定、蛋白多序列比对、系统进化分析及启动子区域顺式作用元件预测; 其次, 从甘蔗栽培品种克隆获得割手密种ATAF亚家族成员SsNAC2的同源基因ScNAC2, 在生物信息学分析基础上, 采用qRT-PCR技术分析该基因的组织特异性表达模式, 及其在不同外源胁迫下的表达特性; 最后, 对ScNAC2基因的编码蛋白进行亚细胞定位和转录激活活性试验。结果表明, 一共鉴定到6个ATAF亚家族成员, 开放读阅读框在889~1017 bp之间, 相对分子量介于32.067~35.819 kD之间, 理论等电点分布在5.09~8.92之间, 所有成员的编码蛋白被预测均定位于细胞核上。这些基因的Ka/Ks比值均小于1, 表明纯化选择在进化过程中起重要作用。蛋白的氨基酸序列比对显示, ATAF亚家族成员都含NAM保守结构域(由I、II、III、IV和V亚结构域组成)。系统进化分析揭示, 禾本科的甘蔗、高粱、玉米与水稻亚家族成员都聚类在一起, 表明有较近的亲缘关系, 同时拟南芥、水稻、玉米和高粱等40个ATAF亚家族成员分为两个组(Group A和Group B), 其中玉米ATAF亚家族发生明显的基因扩增现象。此外, ATAF亚家族成员启动子区域均包含响应低温、干旱和激素等逆境胁迫的顺式作用元件, 推测其参与多种生物和非生物胁迫的应答过程。进一步, 从甘蔗栽培品种ROC22中克隆获得ScNAC2基因的cDNA全长序列(GenBank登录号为OL982539), 其开放读码框为891 bp, 编码296个氨基酸残基; 该基因的编码蛋白与割手密种ATAF亚家族Group B 中SsNAC2蛋白的氨基酸序列相似性为97.99%。qRT-PCR表达分析结果表明, ScNAC2基因在甘蔗不同组织中组成型表达, 在蔗叶和蔗皮中表达量高于蔗肉、蔗芽和蔗根; 在水杨酸和茉莉酸甲酯胁迫下, 表达量显著下调; 在脱落酸、4℃低温和氯化钠胁迫下, ScNAC2基因的表达呈现由低到高的模式, 且差异达显著水平。亚细胞定位结果显示, ScNAC2-GFP融合蛋白定位在细胞核上。转录激活活性试验表明, ScNAC2蛋白不具有转录自激活活性。以上结果为深入解析甘蔗NAC-ATAF亚家族成员在响应生物和非生物胁迫应答中的生物学功能奠定了基础, 为甘蔗抗性分子育种提供潜在的基因资源。

大豆生长节间响应温度和外源GA诱导的赤霉素途径关键基因分析

齐阳阳, 窦汝娜, 赵彩桐, 张帜, 李文滨, 姜振峰

作物学报. 2023, (1):  62-72.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24007

摘要 ( 597 )   HTML ( 21 )   PDF (1338KB) ( 277 )  

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为了解大豆节间在不同温度和外源赤霉素(gibberellic acid, GA)诱导条件下的表型变化规律, 分析GA合成重要途径和挖掘调控节间的关键候选基因, 本研究将大豆品种Charleston在培养箱条件和室外盆栽条件种植, 进行不同温度处理和外源GA涂抹处理, 利用徒手切片配合显微照相方法, 分析大豆节间长度和细胞形态变化; 利用液相色谱-质谱联机结合转录组测序方法分析大豆节间GA合成主要通路并挖掘调控节间生长的关键候选基因。结果表明在25℃和30℃条件下, 外源涂抹不同浓度GA可以诱导大豆生长节间伸长, 随着伸长量的增加, 大豆节间都变得纤细。外源GA对细胞作用效果主要为促进伸长, 对宽度影响不明显。高温处理对节间的伸长效果高于低温处理。本研究鉴定到GA2氧化酶基因在大豆生长节间表达和较高含量的GA19和GA53, 及这2种GA下游的GA20 (活性GA前体), 以及这条合成途径的活性GA产物GA3也被检测到都存在于细胞伸长区组织, 说明从GA前体物质到GA53, 再到GA19, 通过GA20最终合成GA3是大豆节间生长的一条重要GA合成通路, 进一步说明GA2氧化酶在大豆节间生长过程中有重要作用。挖掘到某些DELLA、GA和PIF基因家族成员具有组织表达特异性, 为调节大豆节间和株高提供了候选基因。

向日葵DGATs基因家族的鉴定及表达分析

张程, 张展, 杨佳宝, 孟晚秋, 曾令露, 孙黎

作物学报. 2023, (1):  73-85.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.14217

摘要 ( 503 )   HTML ( 30 )   PDF (5822KB) ( 167 )  

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二酰基甘油酰基转移酶(Diacylglycerol acyltransferase, DGAT)在植物油脂代谢和抗逆过程中发挥重要作用。为探究DGAT基因在向日葵(Helianthus annuus L.)中的进化及在油脂积累和非生物胁迫应答中的功能, 本研究以拟南芥AtDGATs基因为基础序列, 通过同源比对从向日葵基因组中获得18个DGAT同源基因序列, 并对其染色体分布、基因结构、蛋白保守结构域、系统进化关系、组织特异性表达以及非生物胁迫下的表达模式进行系统分析。结果表明, 向日葵DGATs基因可分为4个亚族(DGAT1、DGAT2、DGAT3和WSD), 且同一亚族成员具有相似的基因结构和蛋白保守基序; HaDGATs基因的启动子区富含逆境和植物激素响应相关元件; 片段复制是导致该基因家族扩张的主要因素; qRT-PCR结果表明, HaDGAT1、HaDGAT2和HaDGAT3主要在种子发育的早、中期表达, 与种子油脂快速积累密切相关, 而HaWSDs亚家族基因主要在茎、叶和花中表达。盐、低温、干旱和ABA处理后, 多数HaWSDs基因在向日葵根、茎和叶中呈现诱导表达, 推测其可能在对逆境胁迫的响应中起重要作用。这些结果为进一步研究向日葵DGATs基因的功能奠定了基础。

基于NCII遗传交配设计的籼稻抽穗期全基因组关联分析

徐凯, 郑兴飞, 张红燕, 胡中立, 宁子岚, 李兰芝

作物学报. 2023, (1):  86-96.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.12079

摘要 ( 497 )   HTML ( 24 )   PDF (5448KB) ( 197 )  

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抽穗期受光温资源和基因网络的共同调控, 影响作物产量和品种的地域适应性, 通过关联分析鉴定与抽穗期性状相关的显著位点和基因, 对解析抽穗期的遗传基础具有重要意义。本研究按照双因素交叉式遗传设计(North Carolina design II, NCII)将115份籼稻品种作为父本, 5份不育系作为母本, 进行测交, 得到了575个F₁代的测交群体。对亲本和F₁代抽穗期的表型值、亲本品种群体的一般配合力、F₁代群体的特殊配合力和超亲优势值进行全基因组关联分析, (1) 共定位到104个关联位点, 分布在12条染色体上。其中, 第4条染色体上检测到的显著位点最多, 为16个。在亲本的抽穗期表型、一般配合力、F₁代的抽穗期表型、特殊配合力、超亲优势值5个数据集中分别检测到6、5、15、57和21个。对这5个数据集中的显著关联位点进行表型变异分析, 发现在亲本抽穗期表型、一般配合力、F₁代抽穗期表型、特殊配合力和超亲优势值这5个数据集中的显著关联位点对表型变异的总贡献率(phenotypic variation explained, PVE)分别为79.57%、10.51%、33.35%、56.42%和54.86%。其中, 25个位点在多个数据集中被检测到, 可能为抽穗期相关的热点区域。(2) 通过关联分析得到的显著位点与日本晴参考基因组注释信息比对, 共检测到5个已克隆抽穗期基因, 其中3个基因与显著关联位点的基因组距离小于200 kb, 对这3个基因中的单倍型组合与单个基因的优异单倍型进行比较发现, 亲本品种群体中单倍型组合SDG724 (Hap.A)_Hd17 (Hap. E)_Ghd7 (Hap. A)的对应的水稻单株籽粒产量较高, 抽穗期较长, 该组合中各基因的单倍型对应于单个克隆基因的优异单倍型, 表明优异单倍型的聚合的常规稻, 具有更高的产量和更长的抽穗期。测交子代未见此情形, 测交子代群体中SDG724 (Hap. I)_Hd17 (Hap. K)_Ghd7 (Hap. I)的单倍型组合形式的水稻有适中的抽穗期和较高的产量, 说明测交子代的抽穗期遗传机制较父本(常规水稻品种)复杂。全基因组关联分析和单倍型分析相结合, 能利用到多个SNP提供的连锁不平衡信息, 提高了基因检测效率, 对培育高产的水稻品种具有重要的指导意义。

甘蔗ScPR10基因的克隆及其响应赤条病菌侵染的表达特征分析

李娟, 周敬如, 储娜, 孙会东, 黄美婷, 傅华英, 高三基

作物学报. 2023, (1):  97-104.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.14239

摘要 ( 372 )   HTML ( 14 )   PDF (9172KB) ( 178 )  

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PR10是一种病程相关蛋白(pathogenesis-related protein, PR), 在植物生长发育、应激生物和非生物胁迫时发挥重要作用。本研究利用RT-PCR技术从甘蔗赤条病抗病品种新台糖22号和感病品种闽糖11-610叶片克隆获得ScPR10基因, 并利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)、转录组和蛋白质组分析, 研究在接种燕麦食酸菌燕麦亚种(Acidovorax avenae subsp. avenae, Aaa)之后这2个品种ScPR10基因的转录和蛋白表达模式。序列分析显示, 本研究克隆获得2个ScPR10基因, 编码187个氨基酸, 比其他植物PR10蛋白多了27个氨基酸, 含有保守结构域P-loop和Bet v 1; 与已报道的甘蔗、高粱和斑茅的PR10亲缘关系较近。在Aaa胁迫下, RT-qPCR分析表明抗病、感病品种ScPR10基因的表达量均显著上调, 尤其在接种24 h时, 表达量最高, 分别为对照的27.2倍和39.7倍; 转录组数据分析结果显示, 该基因表达水平在抗病、感病品种上均显著提高, 尤其在接种72 h时, 表达量最高, log₂ FC值为5.3~5.4。蛋白互作预测发现, ScPR10与植物PDR型ABCG转运蛋白(Cluster-13677.282407)、蛋白激酶(Cluster- 13677.166559)之间存在互作关系。蛋白质组数据分析显示, 在Aaa接种24 h时, 抗病、感病品种ScPR10均为上调表达, log₂FC值为1.65~1.69; 与ScPR10互作的PDR型ABCG转运蛋白成员的表达量在抗病、感病品种上有不同程度提高; 蛋白激酶表达量在感病品种上有显著提高, 但是, 在抗病品种上表达量没有显著变化。本研究结果表明, ScPR10可能与PDR型ABCG转运蛋白正向协同参与甘蔗寄主应答Aaa病菌侵染的防御响应。

应用RNA重测序分析低硫条件下大豆基因表达谱

王慧, 吴志医, 张玉娥, 喻德跃

作物学报. 2023, (1):  105-118.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24004

摘要 ( 382 )   HTML ( 17 )   PDF (8526KB) ( 106 )  

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大豆是重要的粮油兼用作物, 其硫利用的研究不足。本研究评价了云梦六月花叶和沁阳大豆对低硫的耐性, 以这2个品种为材料, 利用RNA重测序技术分析了对照(+S)和缺硫(-S)水平下根和叶中的表达谱。结果表明, 云梦六月花叶对低硫表现为耐性, 沁阳大豆对低硫表现为敏感。表达谱分析在云梦六月花叶和沁阳大豆的叶中分别鉴定到9064个和9795个低硫响应的差异表达基因, 根中分别鉴定到3185个和5006个差异表达基因。KEGG富集分析发现, 2个材料叶中有9个共有途径, 仅植物MAPK信号途径富集更多的上调表达基因。2个材料根中有18个共有途径, 其中9个途径在2个材料的中对低硫的响应一致, 4个途径包含更多的上调表达基因, 5个途径包含更多的下调表达基因。在其余9个途径中, 云梦六月花叶包含更多的上调表达基因。大豆硫酸根转运蛋白基因对硫酸根的吸收和转运非常重要, 在表达谱中鉴定到27个硫酸根转运蛋白基因, 分属4个亚组, 亚组1、2、4的基因多受低硫诱导, 亚组3的基因对低硫的响应较为复杂。基于富集分析结果, 本研究从植物MAPK信号途径中克隆了一个受低硫诱导的基因GmEIL1, 通过转化大豆毛状根证明该基因参与大豆硫利用的调控。本研究结果为深入探索大豆硫利用效率的遗传机理奠定了基础, 为大豆耐低硫育种提供了候选基因。

利用高密度Bin遗传图谱定位水稻抽穗期QTL

赵凌, 梁文化, 赵春芳, 魏晓东, 周丽慧, 姚姝, 王才林, 张亚东

作物学报. 2023, (1):  119-128.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.12089

摘要 ( 670 )   HTML ( 14 )   PDF (382KB) ( 561 )  

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挖掘新的控制水稻抽穗期相关位点和候选基因, 对抽穗期的遗传机制研究和品种改良具有重要的意义。利用抽穗期存在明显差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath杂交衍生的包含186个家系的重组自交系群体, 构建了基于深度重测序的高密度Bin遗传图谱, 图谱共包含12,328个Bin标记。RIL群体及亲本2018年和2021年正季种植于江苏省南京市江苏省农业科学院。以家系从播种到抽穗所经历的天数作为抽穗期表型值, 使用IciMapping软件3.4版的完备区间作图法, 对控制水稻抽穗期的QTL进行鉴定。2年共检测到15个抽穗期的QTL, 分布在3号、6号、7号、8号、10号和12号染色体上, LOD值为2.58~10.68, 其中7个QTL和已知抽穗期QTL的位置存在重叠或者部分重叠。共有4个QTL在2年均检测到, 表现出较强的稳定性。对2年重复鉴定到的4个QTL区间进行基因功能注释和亲本间序列分析, 共发现7个注释有功能, 且在2个亲本间编码区存在非同义突变的基因。根据候选基因SNP的类型对RIL群体家系进行基因等位型分类和效应分析, 发现4个基因其不同等位型的RIL家系在抽穗期上存在显著或者极显著差异, 推测可能为候选基因, 可用于后续水稻抽穗期的分子机制研究。

甘薯糖转运蛋白IbSWEET15的功能研究

吴旭莉, 吴正丹, 晚传芳, 杜叶, 高艳, 李賾萱, 王志前, 唐道彬, 王季春, 张凯

作物学报. 2023, (1):  129-139.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24023

摘要 ( 561 )   HTML ( 23 )   PDF (8387KB) ( 233 )  

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SWEET蛋白在植物生长发育、胁迫响应和糖代谢过程中具有重要的调控作用, 而甘薯SWEET蛋白的研究鲜有报道。开展甘薯SWEET蛋白功能研究, 揭示其在糖转运及淀粉与糖代谢中的功能, 具有重要的理论与实践意义。根据不同淀粉性状甘薯块根中差异表达的SWEET编码基因转录本, 设计引物进行RACE克隆, 获得IbSWEET15全长cDNA序列。利用在线软件对IbSWEET15进行生物信息学分析, 并构建系统发育树明确其分类。通过在本氏烟草中瞬时表达IbSWEET15-GFP融合蛋白, 明确IbSWEET15的亚细胞定位; 以酵母突变体互补试验, 验证IbSWEET15蛋白在酵母中的糖转运功能。通过实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析IbSWEET15在甘薯各器官中的表达特征; 构建IbSWEET15表达载体并通过蘸花法转化拟南芥野生型Col-0, 获得IbSWEET15异源表达拟南芥株系, 比较转基因株系与野生型拟南芥植株的淀粉和糖含量差异, 以明确IbSWEET15在淀粉和糖代谢过程中的功能。IbSWEET15基因开放阅读框为879 bp, 编码292个氨基酸组成的SWEET蛋白, 具有2个MtN3_slv保守结构域及7个跨膜结构域, 属于SWEET蛋白家族第III分支成员。IbSWEET15定位于质膜, 在酵母中无蔗糖和己糖转运功能, 其编码基因在甘薯侧枝中表达量最高, 主茎、叶次之, 块根中最低。IbSWEET15的拟南芥过表达株系的叶片可溶性糖含量显著下降, 而种子可溶性糖和淀粉含量均高于野生型。推测IbSWEET15可能在光合产物源-库运输过程中的韧皮部装载以及植株淀粉和糖积累方面具有重要作用。本研究为揭示IbSWEET15在甘薯淀粉和糖代谢及重要品质性状形成中的功能提供了重要信息。

玉米籽粒淀粉含量全基因组关联分析和候选基因预测

王锐璞, 董振营, 高悦欣, 鲍建喜, 殷芳冰, 李金萍, 龙艳, 万向元

作物学报. 2023, (1):  140-152.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.23020

摘要 ( 668 )   HTML ( 31 )   PDF (2087KB) ( 616 )  

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玉米是重要的粮食作物, 其籽粒重量的70%来自于淀粉。淀粉不仅是人类及其他动物的主要能量来源, 同时也是化工等行业的重要原料。本研究利用711份玉米自交系作为关联群体, 对2个环境下玉米籽粒湿基淀粉含量和干基淀粉含量进行统计分析, 结合覆盖玉米全基因组的2799个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)标记, 通过FarmCPU模型对玉米籽粒淀粉含量性状开展全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS), 共关联到67个显著SNP位点, 其中23个高可信度显著SNP位点可在多个环境重复检测到。3个高可信度SNP标记位点为本研究首次发现与玉米籽粒淀粉含量相关, 其余20个SNP标记位于前人已定位QTL (quantitative trait locus)置信区间或/和已报道与籽粒淀粉含量显著相关SNP标记1 Mb之内。进一步通过基因功能注释、基因本体论(gene ontology, GO)分析及籽粒胚乳基因表达分析, 在23个高可信度显著SNP位点上下游各200 kb候选区间共挖掘45个重要候选基因, 涉及淀粉生物合成与代谢、碳水化合物代谢、糖代谢、激素代谢等途径, 同时检测到2个已报道调控玉米籽粒淀粉含量的基因Ae1和Pin1。通过等位变异效应分析鉴定出9个主效SNP位点及其优异等位变异。本研究为深入解析玉米籽粒淀粉含量遗传机制提供了新的信息, 为加速培育高产、优质玉米新品种提供重要基因资源。

冷胁迫下甘蓝型冬油菜表达蛋白及BnGSTs基因家族的鉴定与分析

马骊, 白静, 赵玉红, 孙柏林, 侯献飞, 方彦, 王旺田, 蒲媛媛, 刘丽君, 徐佳, 陶肖蕾, 孙万仓, 武军艳

作物学报. 2023, (1):  153-166.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.14207

摘要 ( 581 )   HTML ( 27 )   PDF (11797KB) ( 348 )  

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谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferases, GST)参与调节植物生长、发育和逆境胁迫反应的许多方面。本研究利用双向电泳和质谱技术分析‘16VHNTS309’在冷胁迫下差异表达的蛋白质, 基于GO和KEGG分析鉴定出BE、APX、SOD、GST等参与冷胁迫反应的蛋白质。利用qRT-PCR和生理指标鉴定到响应冷胁迫的关键蛋白质GST, 采用同源克隆法克隆到‘16VHNTS309’的GST基因。该基因CDS长度为642 bp, 编码213个氨基酸, 是一个不稳定蛋白, 属于GST_N_3谷胱甘肽S-转移酶家族, 与甘蓝型油菜‘ZS11’序列相似性为99.22%, 与‘ZS11’和‘Vision’两者的氨基酸序列相比较发现第127位亮氨酸(L)突变为脯氨酸(P)。基因家族分析表明, 在甘蓝型油菜中共鉴定到153个BnGSTs成员, 按其功能主要分为Zeta、Phi、Theta、CHQ、DHAR、Lambda和Tau这七大类型, 大部分的BnGSTs属于Phi和Tau这2种类型。系统进化将BnGSTs分为12个亚家族, 亚家族I和VIII包含了较多的成员, BnGSTs不均匀的分布在18条染色体上, C06染色体上分布BnGSTs基因数量最多, 含有10个保守的蛋白质基序。BnGSTs基因家族中有99对基因存在共线性关系, 131个基因来自基因复制事件, 片段重复事件在BnGSTs基因的进化中起着重要作用。冷胁迫下BnaA02g35760D、BnaC06g20450D、BnaC06g35490D、BnaA02g03230D和BnaA02g35980D在强抗寒品种中的显著高表达, 是弱抗寒品种的7~12倍, 并且强抗寒品种具有较高的生理酶活性。另外, 在冷冻胁迫下鉴定到一些瞬时和持续表达的关键候选基因。这些结果为进一步研究BnGSTs基因在强抗寒甘蓝型冬油菜抗寒分子调控中的作用奠定基础。

耕作栽培·生理生化

气候变化背景下中国不同区域玉米生育期高温胁迫时空变化特征

商蒙非, 石晓宇, 赵炯超, 李硕, 褚庆全

作物学报. 2023, (1):  167-176.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.23007

摘要 ( 791 )   HTML ( 44 )   PDF (4112KB) ( 557 )  

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研究气候变化背景下作物生长季高温热害的时空分布和变化特征, 对于制定适应气候变化的作物栽培管理技术有重要的参考意义。本研究利用我国558个气象站点的逐日气象数据和物候期数据, 分析了1961—2020年玉米不同生育阶段的高温度日(heat degree days, HDD)及其气候倾向率的时空变化特征。结果表明, 1961—2020年, 我国玉米全生育期及各生育阶段的HDD整体呈升高趋势, 不同农作区玉米全生育期HDD增加1.19~9.27℃ d (10a)^-1, 四川盆地农作区、华南农林渔区和西北农牧区增幅较高, 分别显著增加8.79、9.27和5.81℃ d (10a)^-1。不同生育阶段HDD变化趋势呈现明显区域差异, 北方农作区玉米HDD在生育前期增幅较大, 而南方农作区玉米HDD在生育后期增幅较大。播种-抽穗期, 北方农作区中西北农牧区和北部中低高原农牧区HDD分别显著增加2.67℃ d (10a)^-1和2.00℃ d (10a)^-1, 黄淮海平原农作区增加1.41℃ d (10a)^-1, 都高于其他农作区。抽穗至乳熟期, 南方农作区的HDD增幅较大, 华南农林渔区和四川盆地农作区HDD分别显著增加3.68℃ d (10a)^-1和2.11℃ d (10a)^-1。乳熟至成熟期, 南方农作区HDD增幅为0.88~5.31℃ d (10a)^-1, 大幅超过北方农作区的-0.01~0.59℃ d (10a)^-1。因此, 为应对不断增加的玉米高温胁迫风险, 北方玉米产区应重点关注播种-乳熟期高温对玉米生产的影响, 南方玉米产区应重点关注抽穗后高温对玉米生产的影响。

1991—2019年美国大豆区试品种(系)农艺和品质性状时空变化特征

白智媛, 陈向阳, 郑阿香, 张力, 邹军, 张大同, 陈阜, 尹小刚

作物学报. 2023, (1):  177-187.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24026

摘要 ( 604 )   HTML ( 32 )   PDF (3298KB) ( 453 )  

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美国是全球重要的大豆生产国, 中美大豆生产水平差距大, 探讨美国大豆品种主要性状的时空演变规律对中国大豆生产具有重要借鉴意义。本研究基于1991—2019年美国213个大豆品种区试站点共计102,244个年点观测数据, 综合运用线性回归模型、空间分析和结构方程模型等方法, 研究了近30年来美国大豆区试品种(系)农艺和品质性状的时空变化特征。结果表明: (1) 1991—2019年美国大豆区试品种(系)数量和大豆单产均呈上升趋势, 1991—2003年大豆单产稳定在3000 kg hm^-2左右, 2004年以来大豆单产以年均46.4 kg hm^-2的速度显著增加, 近15年大豆平均单产为3525 kg hm^-2; 西部和东部玉米带是美国大豆高产区, 2004—2019年美国有22.6%的区试站点大豆单产超过4000 kg hm^-2, 且主要分布于西部玉米带和东部玉米带。(2) 近30年美国大豆区试品种(系)的百粒重呈下降趋势, 而株高和生育期无显著变化; 1991—2003年间百粒重年均下降0.12 g, 2004年以来百粒重无明显变化。(3) 近30年美国大豆区试品种(系)的蛋白质含量呈下降趋势, 平均蛋白质含量从1991—2003年间的41.3%下降到2004—2019年间的40.0%, 美国南部地区的蛋白质含量比北部地区高1.4%; 油脂呈先下降后增加趋势, 平均油脂含量从1991—2003年间的20.3%上升到2004—2019年间的21.3%; 2004—2019年美国有59.2%的区试站点大豆油脂含量超过21%。(4) 2004—2019年美国大豆区试品种(系)单产水平和油脂含量协同提高, 大豆自身农艺性状对单产的制约作用降低。本研究揭示了美国近30年来大豆品种(系)农艺和品质性状的时空变化特征, 阐明了不同时期大豆区试品种(系)单产与主要性状之间的关系, 可为中国大豆品种高产优质协同发展提供参考。

夏玉米根系构型与抗根倒性能间的关系

张静, 王洪章, 任昊, 殷复伟, 吴红燕, 赵斌, 张吉旺, 任佰朝, 戴爱斌, 刘鹏

作物学报. 2023, (1):  188-199.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.23004

摘要 ( 677 )   HTML ( 19 )   PDF (1162KB) ( 495 )  

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探究夏玉米根系构型与抗根倒性能间的关系, 筛选出高抗根倒性能的夏玉米品种, 明确抗根倒玉米的根系特性, 为抗根倒玉米品种选育和玉米抗倒稳产栽培提供理论依据。本试验以黄淮海区域推广种植的104个夏玉米品种为试验材料, 在开花期测定不同品种玉米的根拔力及根系相关性状, 用主成分分析和聚类分析方法对这些夏玉米抗根倒性状进行综合评价, 分析根系形态特征与抗根倒性能间的关系。结果表明, 试验所用的104个品种的根拔力符合正态分布, 其变化范围为862~1092 N。根拔力与节根着生角度、节根条数、节根总条数、节根长度、根干重、产量呈显著正相关性。基于不同玉米品种根系性状综合因子可以将试验品种按抗根倒伏性能由强到弱聚为6类。其中, 抗根倒性强的品种有: 联研155、迪卡517、齐民玉6号、金海13、来玉721、丰乐365、良星579、登海605、登海518、德单179。这一类群玉米品种具有根干重、节根条数、节根总条数、节根着生角度、节根长度、产量均较大的特点。

氮素穗肥对粳米淀粉特性和结构的影响及其与食用特征的关系

蒋岩, 赵灿, 陈越, 刘光明, 赵凌天, 廖平强, 王维领, 许轲, 李国辉, 吴文革, 霍中洋

作物学报. 2023, (1):  200-210.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.12083

摘要 ( 532 )   HTML ( 30 )   PDF (578KB) ( 352 )  

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为研究氮素穗肥对粳米淀粉理化特性和精细结构的影响, 明确粳米食用特征与淀粉特性和结构的关系, 以南粳9108和南粳0212为供试材料, 在相同基蘖肥用量下设置3个穗肥施氮水平(0、45和135 kg N hm^-2), 测定了不同处理下粳米的淀粉特性及其结构, 分析了其与食用特征间的关系。施用氮素穗肥降低了粳米食味值, 高氮下差异显著。硬度、弹性、黏性和平衡性的绝对值与总蛋白含量均随穗肥施氮量的增加而提高, 表观直链淀粉含量则与之相反。在淀粉特性和结构方面, 增施氮素穗肥提高了淀粉溶解度、膨胀势、糊化焓、小淀粉颗粒占比、相对结晶度、红外比值(1045/1022 cm^-1), 降低了淀粉回生焓、回生度、大淀粉颗粒占比、淀粉平均直径和红外比值(1022/995 cm^-1), 高氮影响更趋明显。施用氮素穗肥降低了表观直链淀粉含量, 提高了淀粉表层的有序性和结晶区稳定性, 淀粉粒径变小, 进而阻碍了淀粉膨胀和糊化, 米饭硬度升高, 食用口感变差。适量施用氮素穗肥可实现粳稻优质丰产协同。

施氮量对滴灌春小麦叶片光合生理性状的影响

王海琪, 王荣荣, 蒋桂英, 尹豪杰, 晏世杰, 车子强

作物学报. 2023, (1):  211-224.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.11100

摘要 ( 512 )   HTML ( 26 )   PDF (1736KB) ( 655 )  

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在北疆气候条件下, 为明确不同氮肥施用量对滴灌春小麦叶片光合特性与同化物累积的调控效应, 以强筋小麦新春37号(XC37)、中筋小麦新春6号(XC6)为试验材料, 采用裂区试验设计, 在CK1 (300 kg hm^-2)、A1 (255 kg hm^-2)、B1 (210 kg hm^-2)、CK2 (0 kg hm^-2)施氮水平下, 研究施氮量对小麦叶片光合关键酶活性、气体交换参数、叶绿素荧光参数、干物质累积分配、产量及氮肥利用率(NUE)的影响。结果表明, 随施氮量的增加, 光合关键酶活性、气体交换参数、叶绿素荧光参数、地上部干物质累积(SDM)、穗重(SPDM)及产量均呈先升后降的趋势。其中以A1处理表现出高的RuBPC酶活性、PEPC酶活性、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)、SDM、SPDM、产量和NUE, 比其余处理高出10.51%~30.45%, 7.05%~64.95%, 7.49%~26.66%, 11.61%~63.44%, 5.72%~49.85%, 1.68%~28.55%, 5.00%~46.01%, 18.95%~96.45%, 22.95%~177.44%, 4.15%~46.88%, 6.30%~25.42%, 胞间CO₂浓度(C_i)相比其余处理降低了11.73%~20.95%。相关分析表明, 产量、干物质累积、NUE和P_n、G_s、T_r、Ф_PSII呈极显著正相关关系, 与C_i呈极显著负相关。施氮量和品种互作对RuBPC酶活性在扬花期、PEPC酶活性在扬花至乳熟期、F_v/F_m和Φ_PSII在拔节期和扬花期的互作效应达到显著水平。因此, 新疆滴灌模式下, 适量减氮(255 kg hm^-2)能改善小麦光合性能, 在增加干物质累积的基础上, 促进光合产物向穗部的分配运输, 有利于产量的形成。

氮素缓解花生干旱胁迫的生理和转录调控机制

丁红, 张智猛, 徐扬, 张冠初, 郭庆, 秦斐斐, 戴良香

作物学报. 2023, (1):  225-238.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24020

摘要 ( 638 )   HTML ( 31 )   PDF (5119KB) ( 317 )  

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干旱胁迫下氮素施用对植物生长发育具有重要的影响。为明确氮素提高花生抗旱性的生理和转录调控机制, 本研究对施氮、干旱及旱氮同存处理下的花生生理指标和根系转录组进行了测定。结果表明, 旱氮同存处理提高了干旱胁迫下花生生物量和叶片相对含水量。施用氮肥增加了干旱胁迫下花生根系的总酚和类黄酮含量, 提高其过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性, 降低其丙二醛(MDA)含量, 提高花生抗旱性。转录组分析表明, 施用氮肥产生5396个差异表达基因, 这些基因主要参与谷胱甘肽代谢、氮代谢和碳代谢相关过程及应激和防御反应。干旱处理和旱氮同存处理下, 次生代谢物生物合成、运输和分解代谢及碳水化合物运输和代谢这两类功能差异表达基因富集。旱氮同存处理下酚类代谢物质相关的3种途径中有51个差异基因上调表达, 207个基因下调表达。由此表明, 施用氮肥通过调控花生次生产物代谢、碳水化合物代谢等途径提高干旱胁迫下花生植株的抗氧化能力, 从而提高花生的抗旱性。

施钙量对不同花生荚果发育时期光合碳在植株-土壤系统分配的影响

邹晓霞, 蔺益民, 赵亚飞, 刘燕, 刘娟, 王月福, 王维华

作物学报. 2023, (1):  239-248.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24009

摘要 ( 345 )   HTML ( 13 )   PDF (472KB) ( 204 )  

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探究施钙对不同花生荚果发育时期光合碳在植株-土壤系统分配的影响, 有利于改善钙肥管理, 提升花生产量和土壤有机碳含量。本研究选用普通大花生品种‘花育22’, 设置CaO 0、75、150和300 kg hm^-2 4个施钙梯度, 分别记为T0、T1、T2、T3, 于盆栽条件下研究施钙量对花生产量和不同荚果发育时期光合碳在花生植株-土壤系统中分配的影响。结果表明, 不同施钙量对花生植株总干物质积累无明显影响。适宜施钙量可显著降低花生千克果数和千克仁数, 提升花生出仁率、饱果率和荚果产量, 在2018年和2019年, T2处理荚果产量较T0可分别提升17.5%和25.1%。基于施钙量与花生荚果和籽仁产量的拟合分析发现, 当钙肥施用量为165 kg hm^-2和173 kg hm^-2时, 可分别获得最高的花生荚果和籽仁产量。适宜施钙量可明显提升鸡咀幼果期和荚果膨大期花生植株光合¹³C的积累量, 提升各荚果发育时期¹³C在花生籽仁中的分配比例, 其中, 在荚果定型期和籽仁充实期, T2和T3处理下¹³C在花生籽仁中的分配比例分别可达33.4%~37.2%和38.7%~40.0%。适宜施钙量还可提高花生植株光合¹³C在土壤中的分配比例, 最高可达52.6% (T2), 但随着花生荚果发育进程的推进, 此分配比例逐渐降低。综上, 适宜施钙量可调控不同花生荚果发育时期光合¹³C在植株-土壤系统的分配, 显著提升花生产量和光合¹³C在花生籽仁和土壤中的分配比例; 本研究条件下, 推荐适宜施钙量(CaO)为173 kg hm^-2。

不同形态氮肥下丛枝菌根真菌对玉米灌浆期生理特性及产量和品质的影响

陈冰洁, 张富粮, 杨硕, 李晓立, 何堂庆, 张晨曦, 田明慧, 吴梅, 郝晓峰, 张学林

作物学报. 2023, (1):  249-261.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.23010

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明确不同形态氮肥条件下丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)对灌浆期玉米生理特性及籽粒产量和品质的影响, 为合理配施农田生物肥料、提高产量和改善籽粒品质提供理论依据。2018年和2019年2个玉米生育季, 采用分室(生长室和菌丝室)箱体装置, 设置氮肥形态和丛枝菌根真菌双因素试验, 测定灌浆期籽粒和穗位叶氮代谢关键酶活性以及籽粒产量、植株生物量、植株氮素积累量和根系特性等性状。结果表明, AMF可增加玉米灌浆期叶片叶绿素含量和叶面积, 促进光合作用进行, 调节氮代谢关键酶活性, 从而提高玉米产量, 改善籽粒品质, 且在不同氮肥形态下影响不同。与M0处理均值相比, 铵态氮肥处理下M1产量和籽粒氮素积累量分别增加85%和140%; 硝态氮肥处理下产量和籽粒氮素积累量分别增加36%和81%。与M0处理均值相比, 铵态氮肥处理下M1粗蛋白含量、粗淀粉含量和赖氨酸含量分别增加9%、6%和7%, 粗脂肪含量减少19%; 硝态氮肥处理下粗蛋白含量和赖氨酸含量分别增加10%和8%, 粗脂肪含量减少32%。本研究表明, 在不同氮肥形态下接种AMF均能够提高玉米产量, 增加玉米籽粒粗蛋白含量和赖氨酸含量, 改善玉米籽粒品质。

马铃薯块茎末端糖化适应性、稳定性及薯条加工型品种(系)筛选

段惠敏, 王郁, 程李香, 撒刚, 夏露露, 张峰

作物学报. 2023, (1):  262-276.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.24024

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油炸薯条需要具有明亮均匀的色泽, 马铃薯生育期内块茎基部或顶部发生的末端糖化会使油炸薯条呈现出褐色末端。分析块茎中与末端糖化相关的成分含量和色泽参数, 结合基因型和基因型与环境互作(genotype + genotype and environment interactions, GGE)模型筛选抗末端糖化薯条加工型品种, 为薯条加工型品种的选育和种植提供理论依据。选择综合农艺性状优良的8个品种(系)分别种植于2个不同生态类型区: 河西灌区(永昌)和高寒阴湿区(渭源)。收获后分别储藏于常温(20℃)、低温(4℃), 分别于15 d和60 d测定块茎基部与顶部的淀粉、果糖、葡萄糖、蔗糖和游离氨基酸含量。炸条后检测薯条基部和顶部色泽, 评价块茎糖化末端类型。分析试点、品种、储藏条件及其互作效应对块茎末端糖化的影响, 结合GGE模型分析参试品种(系)末端糖化的适应性和稳定性。结果表明, 永昌试点中有6个品种(系)块茎出现基部和顶部末端糖化现象, 其中5个基部糖化, 1个顶部糖化。渭源试点中, 9个品种(系)块茎出现基部和顶部末端糖化现象, 其中4个基部糖化, 5个顶部糖化。永昌试点品种(系)基部和顶部色差平均值低, 末端糖化程度较低。方差分析表明, 环境与互作效应是决定块茎顶部和基部末端糖化的首要因素, 而在互作效应中, 环境与基因型互作效应对末端糖化起决定作用。GGE模型表明, 块茎基部成分含量具有比顶部更高的适应性, 块茎蔗糖和游离氨基酸含量稳定性高于淀粉和还原糖。永昌试点适宜种植薯条加工型马铃薯, 渭源试点对末端糖化的鉴别力更精确, 常温储藏能更好鉴别块茎末端糖化, 材料H0940具有末端糖化抗性, 品种甘农薯7号是抗末端糖化的加工型品种。

研究简报

花后叶面喷施尿素对冬小麦氮素吸收利用和产量的影响

陈嘉军, 林祥, 谷淑波, 王威雁, 张保军, 朱俊科, 王东

作物学报. 2023, (1):  277-285.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.11116

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小麦开花后叶面喷施氮肥能延缓衰老、提高产量, 但其对小麦氮素利用效率的影响鲜见报道。本研究以强筋冬小麦品种济麦229为试验材料, 采用两因素随机区组设计, 设置2个叶面喷施尿素的时期, 分别为开花后7 d (S)和21 d (T), 设置4个尿素溶液浓度(0、2%、6%和10%), 探索开花后叶面喷施尿素对冬小麦氮素吸收积累及籽粒产量和氮素利用效率的影响。结果表明, 小麦籽粒产量随喷施尿素溶液浓度的提高呈先增加后降低的趋势, 并在2%浓度水平下达到最高(比对照增产5.1%), 这主要得益于千粒重的增加(比对照提高3.3%)。开花后不同时间喷施2%浓度尿素溶液均促进了开花前营养器官贮藏氮素向籽粒中的再分配, 亦增加了开花后同化氮素输入籽粒量, 平均增幅分别为8.8%和21.1%; 单位面积籽粒氮积累量及氮素收获指数的增幅分别为10.9%和7.9%, 进而显著提高了籽粒含氮量、蛋白质含量及氮素利用效率。采用2%的尿素溶液叶面喷施, 将喷施时间由开花后7 d推迟至开花后21 d, 籽粒氮素积累量、籽粒产量和氮素利用效率的增幅更大。综上所述, 开花后叶面喷施2%的尿素溶液可促进强筋冬小麦花后氮素的吸收及营养器官临时贮存氮素向籽粒的再分配, 从而显著提高籽粒蛋白质含量和产量、增加籽粒产量、提高氮素利用效率。灌浆中后期喷施比灌浆前期喷施对籽粒蛋白质含量和产量、籽粒产量和氮素利用效率提高的幅度更大。

不同小麦品种旗叶叶绿素含量、叶片显微结构及产量对花后遮光的响应机制

李秀, 李刘龙, 李慕嵘, 尹立俊, 王小燕

作物学报. 2023, (1):  286-294.  doi:10.3724/SP.J.1006.2023.11118

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开花期至成熟期弱光是小麦生产中的环境胁迫之一, 本研究以江汉平原大面积推广品种郑麦9023、襄麦55、扬麦158和扶麦1228为试验材料, 研究弱光对小麦产量的影响及其适应机制。自开花期至成熟期进行遮光(AS), 并以不遮光处理为对照(CK), 测定了旗叶叶绿素含量、叶绿素a/b和叶片显微结构, 以及耐弱光指标—超氧化物歧化酶活性、干物质量和产量等指标。结果表明, 与对照相比, 花后遮光导致各品种小麦旗叶SPAD值、超氧化物歧化酶活性、叶绿素a含量及叶绿素b含量升高, 栅栏组织海绵组织厚度、叶片结构紧密度、干物质积累量和产量降低。不同小麦品种对花后弱光的响应表现不同, 襄麦55和扬麦158旗叶叶肉细胞形态和分布受影响小于郑麦9023和扶麦1228。与郑麦9023和扶麦1228相比, 襄麦55和扬麦158旗叶SPAD值、叶绿素a含量、叶绿素b含量和超氧化物歧化酶活性增幅较大, 叶绿素a/b降幅较大。遮光处理下襄麦55 (29%)和扬麦158 (34%)减产幅度小于郑麦9023 (38%)和扶麦1228 (47%), 表明襄麦55和扬麦158能够保持较高的产量, 对弱光环境具有较高的适应性。能够保持较高的旗叶生理活性是襄麦55和扬麦158在光照不足环境下生产力高于郑麦9023、扶麦1228的生理基础。