Please wait a minute...
欢迎访问作物学报,今天是

当期目录

    2024年 第50卷 第3期 刊出日期:2024-03-12
    • 综述
      花生含油量的遗传基础与QTL定位研究进展
      张月, 王志慧, 淮东欣, 刘念, 姜慧芳, 廖伯寿, 雷永
      作物学报. 2024, (3):  529-542.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34083
      摘要 ( 458 )   HTML ( 116 )   PDF (590KB) ( 474 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      花生是我国重要的油料作物, 含油量是花生重要的品质性状和育种目标。花生含油量每提高1个百分点, 相当于增产2个百分点, 油脂加工利润可提高7个百分点。培育高油高产花生品种是增加食用油供给和保障食用油供给安全的重要途径。本文概述了花生含油量表型鉴定的4种常用方法; 阐述了花生含油量的遗传特性是多基因控制的数量性状, 即受加性效应和显性效应的影响, 也存在基因型和环境互作; 总结了已报道的含油量QTL 124个, 表型变异解释率超过10%的主效位点有36个, 分布在A03、A05和A08上的8个主效QTL可重复检测到; 构建了一张花生含油量的一致性遗传图谱, A08染色体上33.59~50.24 Mb为热点区间; 介绍了油脂合成及调控相关基因等方面的研究进展, 以期为花生含油量遗传改良和高油品种培育提供理论指导。

      作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
      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, (3):  543-555.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.32023
      摘要 ( 330 )   HTML ( 152 )   PDF (5918KB) ( 411 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      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, Osflz13-1Osflz13-2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。

      大豆巢式关联作图(NAM)群体构建及花色和种皮色遗传分析
      宋健, 熊亚俊, 陈伊洁, 徐瑞新, 刘康林, 郭庆元, 洪慧龙, 高华伟, 谷勇哲, 张丽娟, 郭勇, 阎哲, 刘章雄, 关荣霞, 李英慧, 王晓波, 郭兵福, 孙如建, 闫龙, 王好让, 姬月梅, 常汝镇, 王俊, 邱丽娟
      作物学报. 2024, (3):  556-575.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34094
      摘要 ( 365 )   HTML ( 26 )   PDF (12248KB) ( 218 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      巢式关联作图(Nested Association Mapping, NAM)群体在作物学遗传与育种研究中具有广泛的应用。本研究在前期大豆种质资源评价基础上, 利用35份不同地区来源的代表性种质与中豆41 (公共母本)杂交, 构建了一套大豆NAM群体。PCA和聚类分析发现, 不同亲本组合的RIL群体基本聚在一起, 显示出清晰的遗传结构。利用该NAM群体亲本间花色和种皮色具有显著差异的RIL群体进行全基因组关联分析, 定位到1个主要位点qFC13-1与花色显著关联, 该位点与W1位点重合; 定位到12个位点与种皮色显著相关, 其中9个位点为3种以上方法共定位, 3个位点为2种方法共定位, 包括4个已知位点和8个新位点。研究结果表明, 构建的NAM群体适于进行大豆相关性状遗传分析, 为大豆复杂性状的遗传解析和育种实践提供了良好的基础材料。

      小麦TaSPX1基因的克隆、表达及耐低氮逆境的功能研究
      张宝华, 刘佳静, 田晓, 田旭钊, 董阔, 武郁洁, 肖凯, 李小娟
      作物学报. 2024, (3):  576-589.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.31025
      摘要 ( 321 )   HTML ( 54 )   PDF (6556KB) ( 225 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      包含SPX、SPX-EXS、SPX-MFS和SPX-RING四个亚族的植物SPX基因家族在磷信号应答中发挥重要功能, 但迄今对小麦的该家族基因成员功能了解尚少。本研究前期从小麦(Triticum aestivum)中鉴定得到一个SPX亚族成员基因TaSPX1 (GenBank No. Ak332300), 亚细胞定位分析发现其定位于细胞核。对TaSPX1和来自小麦、拟南芥和水稻SPX家族的同源蛋白进行系统进化分析, 结果表明, 其与水稻SPX亚族的OsSPX1亲缘关系较近。应用RT-qPCR技术研究发现, TaSPX1的表达量在低氮胁迫下显著增加。构建烟草(Nicotiana tabacum)过表达转基因系(overexpression lines, OE), 应用MS营养液培养对野生型(WT)和OE株系OE3和OE4植株表型进行鉴定。发现在低氮胁迫下, OE3和OE4较WT表现明显的生长优势, 植株鲜重、根重和叶面积显著增加; 包括光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率在内的光合参数, 以及氮含量、可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量也都较WT显著增加。对氮吸收和同化相关基因的表达和酶活性测定结果表明, 上述基因的部分成员在OE植株中的表达量和氮同化酶活性升高。此外, 对包括SOD、POD和CAT在内的植株活性氧清除相关酶活力和MDA含量测定表明, 与WT相比, OE植株中保护酶的活性均明显提高, MDA含量降低。同时发现OE植株中部分保护酶基因成员的表达水平也较WT明显升高。这些结果初步证实了TaSPX1通过改善光合参数、增强氮吸收和转运以及加强保护酶系统等在介导植株抵御低氮胁迫中发挥重要作用。本项研究对小麦SPX家族成员抵御非生物逆境功能增加了新认识, 为作物抗低氮营养逆境的遗传改良提供了理论依据。

      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, (3):  590-602.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.31034
      摘要 ( 272 )   HTML ( 26 )   PDF (2089KB) ( 405 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      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(TraesCS1A03G0748300Rht1TraesCS4B03G0110000TraesCS4B03G0112200TraesCS7A03G0146600)。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。

      玉米花序发育基因AFP1的定位及功能研究
      薛明, 汪晨晨, 姜露光, 刘浩, 张路遥, 陈赛华
      作物学报. 2024, (3):  603-612.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.33035
      摘要 ( 194 )   HTML ( 36 )   PDF (5164KB) ( 249 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      玉米花序的正常发育是玉米产量的根本保证。鉴定和挖掘调控花序模式建成的基因和代谢通路将有助于揭示花序发育的分子机制, 为提高玉米产量提供理论指导。本研究从Mo17背景的EMS突变体库中筛选到一个玉米花序发育模式改变的材料, 命名为altered flower pattern 1 (afp1)表型鉴定结果发现, afp1雌穗产生一系列侧生分枝、且无花丝形成; 雄穗上侧生小穗数量显著增多。遗传学分析表明, afp1性状受一对隐性核基因控制。利用afp1与B73构建的F2分离群体进行连锁分析, 该基因被定位在第7号染色体分子标记M150~M176之间。利用该区间内新开发的14对多态性标记进行精细定位, afp1被限定在分子标记M1722和M1725间约300 kb的范围内, 其间包含一个已知调控玉米花序发育基因BD1 (Branched silkless1)。通过测序发现, afp1BD1发生一处C-T的变异, 引起BD1蛋白的第67位精氨酸(R)变为色氨酸(W), 该突变位于保守的功能域ERF/AP2上。对发育早期的野生型与afp1雌穗进行RNA-seq分析后发现, afp1相比野生型存在274个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs), 其中56.20%基因表达下调, 43.80%基因表达上调。通过KEGG分析发现, 差异表达基因富集到多种代谢通路, 其中富集到植物激素信号转导途径中的83.30%基因表达量都显著下调, 说明afp1可能通过影响激素信号从而改变花序发育模式。

      过量表达大豆异丙基苹果酸脱氢酶基因GmIPMDH促进植株开花和生长
      刘薇, 王玉斌, 李伟, 张礼凤, 徐冉, 王彩洁, 张彦威
      作物学报. 2024, (3):  613-622.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34093
      摘要 ( 178 )   HTML ( 29 )   PDF (5914KB) ( 180 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      异丙基苹果酸合成酶(isopropylmalate synthase, IPMS)和异丙基苹果酸脱氢酶(isopropylmalate dehydrogenase, IPMDH)是亮氨酸生物合成中的重要限速酶, 但二者在植物生长发育中的功能鲜有报道。本研究对拟南芥AtIPMDH2基因在大豆中的同源基因GmIPMDH进行了克隆和分析。该基因编码的氨基酸序列中含有Iso_dh亚家族保守结构域, 且启动子中含有大量的光反应元件及激素应答元件。实时荧光定量PCR显示大豆叶片中GmIPMDH的表达量随着植株的生长发育逐渐升高。对GmIPMDH进行了烟草的异位表达和大豆的过量表达, 表型分析发现GmIPMDH的过量表达显著提前了烟草和大豆的开花时间, 且株高和节数均显著增加。转录组分析显示, GmIPMDH过量表达大豆叶片中的若干开花相关基因及赤霉素合成相关基因的表达量发生变化, 推测GmIPMDH可能通过赤霉素合成通路参与赤霉素介导的植物开花诱导和株型调控。本研究首次阐明了GmIPMDH在开花期调控中的作用, 为今后进一步研究GmIPMDH调控大豆开花和生长发育的分子机制提供了一定的基础。

      大豆叶型性状全基因组关联分析与候选基因鉴定
      王琼, 朱宇翔, 周密密, 张威, 张红梅, 陈新, 陈华涛, 崔晓艳
      作物学报. 2024, (3):  623-632.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34091
      摘要 ( 218 )   HTML ( 20 )   PDF (7775KB) ( 174 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      大豆叶片的形状和垂直分布影响群体冠层结构和光合效率并最终影响大豆的产量。植物叶片大小、形态因着生位置不同而产生差异的现象称为异形叶, 虽然异形叶现象在被子植物中广泛存在, 但目前关于大豆叶片发育过程中异形叶的调控的研究还很有限。本研究通过对283份大豆种质资源的叶长、叶宽、叶形指数和异形叶指数等叶型相关的性状在江苏南京进行连续2年的考察, 利用全基因组关联分析检测到181个叶型性状相关位点, 其中能够在2个环境或多个性状中重复检测到的位点18个。利用检测到的与叶型相关的SNP位点, 结合基因的表达谱数据、拟南芥中同源基因的功能, 鉴定与大豆叶片发育和异形叶形成相关的候选基因。其中在20号染色体的相关位点Chr20: 36152820上游发现已知的大豆叶形调控基因Ln (Glyma.20G116200)。此外, 在19号染色体的相关位点Chr19:45155943附近鉴定到2个候选基因Glyma.19G192700Glyma.19G194100, 分别被注释为Growth-regulating factor 4 (GRF4)和LITTLE ZIPPER 3 (ZPR3)基因的同源基因, 为阐明大豆异形叶等叶型性状遗传的分子机制奠定了基础。

      甘蔗与斑茅杂交染色体组构成特征研究
      薛丽, 李心怡, 黄勇泰, 欧财篮, 吴小青, 余泽怀, 崔泽田, 张木清, 邓祖湖, 余凡
      作物学报. 2024, (3):  633-644.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34100
      摘要 ( 162 )   HTML ( 7 )   PDF (9901KB) ( 78 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      斑茅是甘蔗重要的野生种质资源, 渗入斑茅血缘来提高甘蔗抗性是目前甘蔗育种的重要途径之一。对甘蔗与斑茅杂交后代进行染色体分型有利于高效利用斑茅的各种优异性状。本研究利用斑茅特异引物鉴定斑茅与甘蔗杂交高世代材料的真实性, 通过荧光原位杂交对甘蔗与斑茅染色体进行分型, 以探究斑茅和甘蔗染色体在子代中的遗传与分离, 并分析其染色体组结构特征。结果表明, 杂交群体中有30份为斑茅的真实后代, 包含斑茅染色体从1~10条不等, 说明其后代群体基本服从n+n的遗传方式, 占整个真实后代群体的60%。斑茅与甘蔗发生染色体水平的重组约16.67%, 并且斑茅与不同血缘甘蔗重组的概率趋近一致。割手密种特异探针共定位结果表明, 斑茅血缘的渗入降低了近现代栽培甘蔗种中热带种血缘与重组血缘的占比, 并同时提高了割手密血缘的比例。本研究分析的甘蔗与斑茅杂交后代中不同血缘染色体组的遗传及结构特点, 为提高斑茅种质资源在甘蔗育种中的开发利用提供了细胞遗传学基础。

      红麻HcKAN4基因克隆、表达及在类黄酮合成中的功能
      吴法轩, 李秦, 杨昕, 李新根, 徐建堂, 陶爱芬, 方平平, 祁建民, 张立武
      作物学报. 2024, (3):  645-655.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34084
      摘要 ( 158 )   HTML ( 12 )   PDF (4598KB) ( 90 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      MYB类转录因子KAN4 (KANADI4)在红麻类黄酮合成和纤维发育中发挥着重要作用。本研究以红麻品种‘福红952’为材料, 对HcKAN4基因进行克隆和表达模式分析, 探讨TRV-VIGS诱导该基因沉默对类黄酮合成途径中关键酶基因表达量改变的影响。基因克隆显示, HcKAN4基因开放阅读框(open reading frame, ORF)全长为966 bp, 编码322个氨基酸, 包含一个MYB保守结构域。进化树分析发现, 其与拟南芥和木槿KAN4s的亲缘关系较近。表达分析表明, 该基因在红麻不同组织中均有表达, 且转录水平随着植物生长而递增。VIGS诱导基因沉默显示, 6株HcKAN4的转录水平显著下调, 达到基因沉默效果。进一步实时荧光定量PCR检测发现, 类黄酮合成相关基因HcCHSHcF3’5’HHcANSHcANR的转录水平显著下调, 分别是对照组的0.51、0.14、0.23、0.11倍, 表明HcKAN4基因可调控红麻类黄酮生物合成相关基因。这些结果为阐明红麻MYB转录因子调控类黄酮合成提供了依据, 同时为改善纤维品质提供了研究思路。

      茶树CsMCC1CsMCC2基因的克隆及表达特征性分析
      代洪苇, 刘洁强, 张丽, 童华荣, 袁连玉
      作物学报. 2024, (3):  656-668.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34069
      摘要 ( 154 )   HTML ( 23 )   PDF (10703KB) ( 102 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      组蛋白乙酰化修饰由组蛋白乙酰化酶(histone acetyltransferases, HATs)和脱乙酰化酶(histone deacetylase, HDACs)共同催化完成, 是重要的表观遗传调控方式之一, 在植物生长发育、逆境胁迫响应和激素响应的调控过程中均具有重要意义, 但对茶树(Camellia sinensis)组蛋白乙酰化修饰的研究还比较少。本研究从‘福鼎大白茶’茶树中克隆获得了2个HATs家族的MCC (MEIOTIC CONTROL OF CROSSOVERS)基因: CsMCC1CsMCC2, 通过生物信息学分析、实时荧光定量PCR技术 (Real-time quantitative PCR, qRT-PCR)和亚细胞定位试验对其功能进行解析。结果显示, CsMCC1CsMCC2基因分别位于茶树1号和7号染色体, 分别编码257 aa和269 aa, 均属于碱性不稳定亲水性蛋白, 与拟南芥AtMCC1具有高度相似的基因结构和蛋白空间结构。系统进化树和保守结构域分析表明, CsMCC蛋白与葡萄、番茄的同源蛋白有较近的亲缘关系, MCC蛋白序列高度保守, 均含有GNAT保守结构, 属于HAT蛋白的GNAT (GCN5-related N-terminal acetyltransferases)亚家族。拟南芥原生质体亚细胞定位结果显示, CsMCC1和CsMCC2蛋白均定位于细胞质膜。启动子分析显示, 在CsMCC1CsMCC2基因启动子中包含多个与胁迫、光和植物激素调节响应相关的元件。转录组数据和表达分析发现, CsMCC1基因在叶、花和根发育早期的表达量明显高于后期; CsMCC2基因在茶树根部有最高表达, 并在根部发育的较长阶段均有较高水平的表达量; 2个CsMCC基因均能够被多种非生物胁迫(干旱、盐和冷)和外源激素(MeJA、GA3和IAA)诱导表达。蛋白相互作用预测分析显示, CsMCC蛋白与多个乙酰化转移酶相关蛋白具有关联性。综上所述, CsMCC1CsMCC2基因具有通过组蛋白乙酰化修饰作用广泛参与茶树的生长发育和环境响应过程的潜能, 可为进一步研究CsMCC基因在茶树中的功能提供理论参考。

      基于RNA-Seq筛选高粱低氮胁迫相关候选基因
      王瑞, 张福耀, 詹鹏杰, 楚建强, 晋敏姗, 赵威军, 程庆军
      作物学报. 2024, (3):  669-685.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34055
      摘要 ( 357 )   HTML ( 25 )   PDF (1360KB) ( 508 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      研究低氮胁迫条件下不同高粱材料间的基因差异表达, 为耐低氮型高粱品种选育和耐低氮胁迫的分子机制探究提供参考。选取2个耐低氮型高粱(BSX44和BTx378)为试验材料, 设置正常和低氮胁迫2个处理, 利用RNA-Seq技术对高粱苗期、抽穗期和开花期的基因表达进行分析, 通过生物信息学对差异基因的生物学功能和代谢途径进行研究, 筛选可能参与低氮调控的基因, 了解氮高效基因型在氮素吸收利用过程中可能的分子途径。结果表明, 在正常和低氮胁迫下, BTx378和BSX44在苗期分别筛选出937个和787个差异表达基因, 抽穗期分别筛选出1305个和935个差异表达基因, 开花期分别筛选出1402个和963个差异表达基因。对3个时期的差异表达基因进行鉴定, 发现在苗期、抽穗期和开花期分别有246、371和306个基因在2个耐低氮高粱品种中共同差异表达, 有28个基因在2个耐低氮品种的不同生育时期均差异表达, 其中有5个基因上调表达, 23个基因下调表达; 对共同差异表达基因的KEGG相关代谢通路富集分析, 发现主要集中在氮代谢、丙氨酸, 天冬氨酸和谷氨酸代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸的生物合成等途径, 表明耐低氮型高粱可能通过这些途径相关基因的表达影响其对低氮胁迫的耐受性。

      耕作栽培·生理生化
      绿洲灌区绿肥还田利用方式对玉米干物质积累、分配及产量的影响
      尚永盼, 于爱忠, 王玉珑, 王鹏飞, 李悦, 柴健, 吕汉强, 杨学慧, 王凤
      作物学报. 2024, (3):  686-694.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.33031
      摘要 ( 232 )   HTML ( 24 )   PDF (455KB) ( 449 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      研究绿肥还田利用方式对玉米干物质积累分配规律及产量的影响, 对优化区域玉米种植制度具有重要意义。2020—2021年在甘肃内陆河绿洲灌区进行田间试验, 研究了绿肥全量翻压(tillage with full quantity of green manure incorporated in the soil, TG)、绿肥地表覆盖免耕(no-tillage with full quantity of green manure mulched on soil surface, NTG)、绿肥地上部移除根茬翻压(tillage with root incorporated in the soil and above ground green manure removed, T)、绿肥地上部移除免耕(no-tillage with above ground manure removed, NT)和传统翻耕、休闲(conventional tillage and leisure, CT) 5个处理对玉米干物质积累、分配及产量的影响。结果表明, NTG和TG处理具有明显的干物质积累优势, 在完熟期二者地上部干物质积累量分别较CT处理显著提高20.2%和17.7%, 较T处理显著提高20.2%和7.3%, 较NT处理显著提高15.7%和13.0%; 同时NTG和TG处理促进了干物质向穗部的分配, 分别较CT处理显著提高10.3%和9.0%; 通过Logistic方程拟合发现, NTG、TG处理的玉米干物质最大增长速率(Vmax)和平均增长速率(Vmean)分别较CT处理显著提高36.6%、24.8%和20.2%、17.7%; 且NTG和TG处理增产效果显著, 分别较CT处理增产24.9%和25.7%, 增产主要归因于穗粒数的提高。因此, 绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理有利于促进玉米干物质积累与分配, 提高产量, 其中绿肥地表覆盖免耕处理效果突出, 可作为该区推荐的绿肥还田利用方式。

      施加生物炭对谷子干物质积累、转运、分配和土壤理化性质的影响
      李博洋, 叶茵, 楚睿雯, 井苗, 张岁岐, 严加坤
      作物学报. 2024, (3):  695-708.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34097
      摘要 ( 237 )   HTML ( 26 )   PDF (953KB) ( 309 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      谷子是我国北方重要的杂粮作物, 研究表明施加生物炭显著提高谷子产量, 但生物炭施用对谷子干物质积累转运及沙地土壤理化性质的影响缺乏详细研究。因此, 为研究生物炭对谷子干物质积累转运及分配和土壤的影响, 以“榆谷抗1”为试验材料, 于2021—2022年在毛乌素新开垦沙地开展田间试验, 共设置1个对照组(CK, 生物炭添加量0.0 t hm-2)和3个试验组3.0 t hm-2 (C1)、4.5 t hm-2 (C2)和6.0 t hm-2 (C3)。结果表明, 与CK相比, 新开垦沙地施加生物炭可以显著提高谷子产量和总干物质量, 增长幅度分别为12.22%~53.70%和9.62%~40.62%。与CK相比, 施加生物炭处理显著提高了花后0 (开花期)、7、14、21、28和45 d谷子倒一叶(旗叶)至倒十三叶的叶片干重。施加生物炭提高了开花期净光合速率, 花后同化物积累量、花后同化物积累量对籽粒产量的贡献率以及收获期穗的干物质分配比例, 但是后三者随生物炭施用量的增加呈现略微下降的趋势。收获期茎、叶总干物质分配比例随生物炭用量增加而降低, 千粒重和收获指数随生物炭施用量的增加呈现先增加后减小的趋势。相关性分析显示, 谷子产量与收获期茎重(R2 = 0.68)、收获期地上部总重(R2 = 0.71)和收获期全株总重(R2 = 0.70)呈显著正相关。施加生物炭能有效提高土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性, 并且显著提高土壤有效氮和有效磷的含量, 其中C2 (4.5 t hm-2)处理改善效果较大。综上, 施加生物炭改善土壤质量, 提高开花期谷子净光合速率, 增加花后营养器官光合产物的积累, 提高穗部干物质分配比例, 最终实现谷子增产。

      低温胁迫对Bt棉纤维中杀虫蛋白含量及氮代谢的影响
      戴雨阳, 岳野, 刘震宇, 何润, 刘雨婷, 张祥, 陈德华, 陈媛
      作物学报. 2024, (3):  709-720.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.34088
      摘要 ( 169 )   HTML ( 17 )   PDF (823KB) ( 217 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      本研究以常规种泗抗1号(Sikang 1, SK1)和杂交种泗抗3号(Sikang 3, SK3)为材料进行盆栽试验, 研究了不同低温水平及其处理持续时间对Bt棉盛铃期纤维中杀虫蛋白含量变化及氮代谢生理特征。结果表明, 纤维中的杀虫蛋白含量随着温度的降低总体呈下降趋势, 同时低温处理持续期显著影响杀虫蛋白含量。与对照相比, 纤维中杀虫蛋白含量的降低幅度随低温胁迫时间的延长而增大。此外, 随着处理温度的降低, 可溶性蛋白含量、谷丙转氨酶活性、谷草转氨酶活性呈下降趋势, 游离氨基酸含量、肽酶活性、蛋白酶活性呈上升趋势, 且在低温处理48 h后, 均与杀虫蛋白含量呈极显著相关。因此, 低温胁迫促使了蛋白质的合成功能下降, 分解能力增强, 导致可溶性蛋白含量下降, 游离氨基酸含量升高, 最终导致杀虫蛋白含量下降, 且其受低温胁迫持续期显著影响。

      基于Landsat 8影像提取豫中地区冬小麦和夏玉米分布信息的最佳时相选择
      赵荣荣, 丛楠, 赵闯
      作物学报. 2024, (3):  721-733.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.31036
      摘要 ( 212 )   HTML ( 10 )   PDF (20395KB) ( 152 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      遥感技术对大尺度农业实时监测提供了一个理想的手段, 遥感影像植被分类的最佳时相对作物种植面积遥感监测非常重要。本文选取2020年至2021年的6景Landsat 8影像, 覆盖了夏玉米从乳熟到收获、冬小麦从越冬到成熟的生育期, 以此分析不同时相的冬小麦-夏玉米与其他地类在光谱特征和NDVI上的差异, 通过决策树的方法提取豫中地区冬小麦-夏玉米的空间分布情况。结果表明, 冬小麦-夏玉米在不同生长发育时期, 提取到的面积比有所不同, 对于夏玉米而言, 乳熟时期的提取效果要优于之后的时期, 其在2020年8月26日的总体精度最高, 为83.60%, Kappa系数为0.72, 分类质量很好; 对于冬小麦而言, 最佳识别时期则处于冬小麦的越冬期, 其在2021年1月1日的总体精度最高, 为92.36%, Kappa系数为0.81, 信息提取效果很好。除了作物自身生长过程的覆盖度变化, 分类精度随成像时间而改变。多时相信息提取也发现, 受到天气等环境条件限制, 夏玉米和冬小麦的种植区域不完全重叠, 山区冬季不适合冬小麦种植从而没有与夏玉米出现重叠分布。本研究有助于我们从宏观上对作物分布及生长状况作出及时有效的判断, 对农业监测, 特别是对轮作农田的信息管理和作物物候、种植面积等研究具有广阔的应用前景。

      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, (3):  734-746.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.32021
      摘要 ( 304 )   HTML ( 29 )   PDF (452KB) ( 415 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      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。

      刈割对青稞恢复特性及籽粒和秸秆产量品质特性的影响
      贺佳奇, 白羿雄, 姚晓华, 姚有华, 安立昆, 王玉琴, 王小萍, 李新, 崔永梅, 吴昆仑
      作物学报. 2024, (3):  747-755.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.31032
      摘要 ( 149 )   HTML ( 13 )   PDF (742KB) ( 227 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      探明刈割对青稞植株再生恢复农艺与理化特性变化规律, 解析青稞籽粒和秸秆产量品质指标对刈割处理响应规律, 为青稞“粮苗草三用”生产模式应用和青稞植株再生恢复调控机制解析提供理论依据。本研究于2021—2022年, 以青稞品种昆仑18号和藏1257为研究对象, 以正常生长(CK)为对照, 采用两因素裂区设计, 刈割后于0 h (T0)、2 h (T1)、24 h (T2)、72 h (T3)、拔节期(T4)、抽穗期(T5)、灌浆期(T6) 7个发育阶段取材, 以分析刈割后茎部再生恢复速率及残茬中抗氧化酶的变化规律; 并对刈割后青稞秸秆和籽粒产量品质特性和内源激素快速响应规律进行分析。结果表明, 刈割使再生青稞秸秆及籽粒产量升高, 并使茎秆中粗蛋白、粗灰分含量升高, 纤维类物质含量降低, 使秸秆相对饲喂价值显著升高。刈割使青稞茎部株高和单株生物量生长恢复速率升高; 使青稞每公顷穗数和千粒重增加, 致使籽粒产量显著增加, 并使籽粒中累积更多粗蛋白与淀粉。刈割后青稞残茬中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)含量迅速升高, 并使残茬中的反式玉米素核苷(TZR)、异戊烯基腺苷(iPA)含量显著升高, 吲哚-3-乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)含量显著降低。青稞残茬中细胞分裂素和生长素可能在刈割后抗氧化酶系统快速响应、地上部快速再生恢复过程中发挥重要调控作用。

      紫云英稻秸秆协同还田与氮肥减量配施对水稻干物质积累、氮素转运及产量的影响
      王吕, 吴玉红, 秦宇航, 淡亚彬, 陈浩, 郝兴顺, 田霄鸿
      作物学报. 2024, (3):  756-770.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.32013
      摘要 ( 225 )   HTML ( 22 )   PDF (723KB) ( 339 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      研究紫云英稻秸秆协同还田下氮肥减量对水稻关键生育期干物质积累和氮素吸收转运及籽粒产量的影响, 为水稻绿色高效栽培提供技术路径。试验于2019—2021年在陕西省汉中市农业科学研究所韩塘试验基地进行, 采用随机区组设计, 重复3次。供试水稻品种为优质籼稻‘黄华占’。共设5个处理, (1) 冬闲水稻秸秆不还田, 不施肥(CK); (2) 冬闲水稻秸秆不还田, 常规施氮(NPK); (3) 冬作紫云英水稻秸秆还田, 常规施氮(GRN100); (4) 冬作紫云英水稻秸秆还田, 氮肥减量20% (GRN80); (5) 冬作紫云英水稻秸秆还田, 氮肥减量30% (GRN70)。分析了水稻齐穗期和成熟期干物质积累、氮素累积量、氮素吸收与利用。结果表明: 1) 与NPK相比, 紫云英水稻秸秆协同还田各处理水稻产量增加3.50%~7.65%; 齐穗期茎鞘、叶片、穗干物重分别增加25.54%~44.79%、44.79%~53.74%、33.76%~61.81%, 成熟期茎鞘、叶片干物重增加6.87%~25.57%、20.87%~23.46%; 且与GRN100相比, GRN80和GRN70水稻产量增加4.00%和2.77%, 齐穗期穗干物重增加21.33%、4.56%, GRN80有效穗增加7.77%, 千粒重增加2.56%, GRN80成熟期茎鞘、穗干物重增加17.52%、10.91%。2) 与NPK相比, 紫云英水稻秸秆协同还田各处理齐穗期茎鞘、叶片、穗氮累积量增加34.84%~60.59%、50.41%~69.28%、26.57%~45.35%, 成熟期增加48.61%~54.78%、54.67%~91.81%、6.42%~19.96%, 茎鞘氮转运量增加16.89%~64.99%, 叶片氮转运量增加47.85%~73.05%, 氮转运贡献率增加27.75%~41.09%; 且与GRN100相比, GRN80穗中氮增量增加19.76%, 茎鞘氮转运量、茎鞘转运率、叶片转运率、氮素转运效率分别增加7.46%、2.73%、9.35%、6.86%。3) 与NPK相比, 紫云英水稻秸秆协同还田各处理氮素干物质生产效率减低10.64%~ 20.92%, 氮肥生理利用率减少17.88%~32.89%, 氮肥农学效率增加7.81%~63.03%, 氮素回收率增加57.36%~97.19%, 氮肥偏生产力增加3.55%~52.00%; 且与GRN100相比, GRN80和GRN70氮素干物质生产效率增加13.00%、10.97%, 氮肥生理利用率增加12.34%、22.37%, 氮肥农学效率显著增加35.66%、51.21%, 氮素回收率显著增加21.04%、25.52%, 氮肥偏生产力增加30.04%、46.79%。紫云英水稻秸秆协同还田下减氮20%或30%能够显著提高水稻产量, 增加氮素吸收转运, 提高氮素利用, 是适宜汉中地区水稻生产的一种绿色高效栽培模式。

      研究简报
      玉米穗轴的颜色变化, 是偶然还是与农艺性状存在关联?——以历年国审普通品种为例
      梁星伟, 杨文亭, 金雨, 胡莉, 傅小香, 陈先敏, 周顺利, 申思, 梁效贵
      作物学报. 2024, (3):  771-778.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.33026
      摘要 ( 220 )   HTML ( 18 )   PDF (4029KB) ( 185 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      玉米穗轴颜色在温带种质及商业化杂交品种中受到强烈的人工选择。为了明确我国不同区域玉米穗轴颜色选择的偏向性, 探索轴色与多种农艺性状间的关联, 本文以1992—2020年国审普通玉米品种为例, 对品种轴色、审定区域及多项农艺性状进行了比较分析。在统计到的1604个品种中, 红轴品种占比从1992年的50%逐渐提高至2020年的80%以上。其中, 北方春玉米区、黄淮海夏玉米区和西北玉米区的红轴品种比例随年份更替提升速度高于西南和南方玉米区。对比分析红、白轴品种在株型、果穗和籽粒特性等方面的差异发现, 近15~20年间的红轴品种平均穗长和穗行数均显著高于白轴。随年代更替, 红轴品种的籽粒平均粗淀粉含量升高趋势快于白轴, 但其平均粗脂肪含量下降明显, 并且红轴品种平均粗蛋白含量和赖氨酸含量表现弱于白轴。因此, 针对红色穗轴的强烈人工选择可能主要与玉米单株产量潜力的挖掘有关。但红轴品种在非生物逆境抗性和籽粒品质方面的表现需要进一步探讨。

      小麦TaPOD家族的全基因组鉴定及表达分析
      琚吉浩, 马超, 王添宁, 吴毅, 董钟, 方美娥, 陈钰姝, 张均, 付国占
      作物学报. 2024, (3):  779-792.  doi:10.3724/SP.J.1006.2024.31045
      摘要 ( 189 )   HTML ( 27 )   PDF (7749KB) ( 203 )  
      数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

      过氧化物酶(Peroxidase, POD)家族成员在调节植物生长发育和响应逆境胁迫中起重要作用。为系统探究小麦(Triticum aestivum L.) TaPOD基因家族的功能及其表达模式, 本研究利用生物信息学的方法鉴定了小麦TaPOD基因家族成员, 对其理化性质、启动子顺式作用元件、进化特征做了预测分析, 并通过小麦转录组和实时荧光定量PCR (Real Time Quantitative, RT-qPCR)分析了其在不同组织、外源激素及逆境胁迫下的表达模式。结果表明, 目前基因组测序小麦中包含659个TaPOD基因家族成员, 蛋白质序列长度在206~518个氨基酸之间; 系统发育分析表明, 小麦TaPOD家族成员分为I~VII组且每组成员数量不等; 序列比对显示小麦TaPOD家族成员具有5个保守基序, 且基因结构等方面存在很大差异, 预示着功能存在多样性; 染色体定位发现其数量在小麦的21条染色体上分布不均匀, 其中2B染色体上数量最多; 通过种内共线性分析发现, 小麦TaPOD基因共有396个重复事件, 同源性较高且进化过程非常保守, 主要通过片段复制和串联复制进行扩增, 且Ka/Ks比率显示仅有4对家族成员受到了正向的自然选择压力; 顺式作用元件分析表明, 上游2 kb区域中存在23种与生长发育和抗逆性相关的结合元件; 基因表达模式分析显示, 86.5% TaPOD基因在小麦根系中表达量较高; 通过RT-qPCR检测发现TaPOD基因表达量与激素诱导和非生物胁迫密切相关。上述结果为深入研究TaPOD基因在调控小麦生长发育与逆境胁迫中的功能提供初步的理论基础。

主管:中国科学技术协会
主办:中国作物学会
   中国农业科学院作物科学研究所
   中国科技出版传媒股份有限公司
出版:科学出版社
主编:万建民
副主编:陈晓亚 杨建昌 张献龙 王建康
    徐明良 刘春明 王道文 孙传清
    丁艳锋 金危危 储成才 程维红
编辑部主任: 闫春玲
国内统一刊号:CN 11-1809/S
国际标准刊号:ISSN 0496-3490
国内邮发代号:82-336

微信
  • 2013年创刊
  • SCIE 收录
  • ScienceDirect上开放获取

主编:万建民
CN 10-1112/S
ISSN 2095-5421, 2214-5141(online)
在线出版:
https://www.sciencedirect.com/journal/the-crop-journal
在线投稿:https://www.editorialmanager.com/cj/
E-mail:cropjournal@caas.cn
电话:8610-82108548

微信