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2025年 第51卷 第3期 刊出日期：2025-03-12

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作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

长链非编码RNA (lncRNA)在甘蓝型油菜分枝角度调控中的功能分析与预测

孙程明, 周晓婴, 陈锋, 张维, 王晓东, 彭琦, 郭月, 高建芹, 胡茂龙, 付三雄, 张洁夫

作物学报. 2025, (3):  559-567.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44118

摘要 ( 422 )   HTML ( 50 )   PDF (3424KB) ( 338 )  

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分枝角度是影响油菜种植密度和机收效率的关键株型性状, 适度紧凑的株型结构有利于提高油菜种植密度、降低机收损失。本研究以2个分枝角度差异大的株系为材料, 对抽苔期幼嫩分枝进行链特异性RNA-seq。分析表明, 6305个基因在2个株系间差异表达, 包括FUL、SGR5、SGR6、SGR9、AXR1、ARG1、PIN1和PIN5等分枝角度相关途径基因在油菜中的同源拷贝, GO富集通路包括色氨酸、生长素和磷脂酰肌醇等重力反应相关物质的合成、代谢通路。基于转录组数据, 鉴定了4467个在分枝中活跃表达的lncRNA, 包括3460个lincRNA、778个lncNAT和229个ilncRNA。50.3%的lncRNA包含转座子序列, 其中Gypsy和Copia家族LTR逆转座子是2种主要插入类型。分析发现, 1713个lncRNA在2个株系间差异表达, 比较与50个分枝角度关联位点的位置关系, 37个差异lncRNA落在26个关联位点的置信区间内。利用本研究和已公开的共计103份分枝转录组数据进行表达相关性分析, 共鉴定了17,782个lncRNA-基因间靶向关系, 包括1003个lncRNA和4592个基因, 靶向基因包括LAZY1、SGR5、FUL1、WRKY40等分枝角度已知基因在油菜中的同源拷贝。本研究结果有助于解析lncRNA在油菜分枝角度调控中的作用, 为今后分子调控机制的研究奠定了基础。

中国高粱株高和节间数全基因组关联分析及候选基因预测

徐建霞, 丁延庆, 曹宁, 程斌, 高旭, 李文贞, 张立异

作物学报. 2025, (3):  568-585.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44051

摘要 ( 1010 )   HTML ( 49 )   PDF (1308KB) ( 502 )  

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适当降低株高可以提高植物的养分利用效率和抗倒伏性, 对高粱的高产和稳产具有重要意义。为揭示高粱株高遗传机制, 本研究以242份中国高粱为研究对象, 利用2,015,850个单核苷酸多态性(SNP)标记, 在7个不同环境条件下对株高、节间数及节间长度进行全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS)。表型调查表明, 株高、节间数和节间长度的表型变异系数在13.47%~30.06%之间, 在所有环境下的偏度和峰度的绝对值均小于1。利用2种不同的关联模型(Blink和FarmCPU)对株高、节间数及节间长度进行GWAS分析, 在10条染色体上共鉴定出118个与这3个性状显著相关的数量性状核苷酸(QTN)。其中, 与株高、节间数及节间长度显著相关的QTN分别为60个、37个和32个, 株高与节间数、节间长度共定位QTN分别有8个和3个。通过对候选基因的序列分析和功能注释, 在12个QTN置信区间或附近鉴定出14个候选基因, 它们与水稻和玉米中参与糖代谢、激素合成与信号传递以及细胞分裂的基因同源。选择性消除分析揭示, 位于1号染色体的候选基因Sobic.001G510400在中国南北高粱群体中受到强烈选择, 形成了以北方矮秆高粱为主的单倍型Hap1和以南方高秆高粱为主的单倍型Hap2。携有Hap1的北方种质871255和携有Hap2的南方种质红缨子之间, 该基因表达存在显著差异。本研究结果为中国高粱品种株高遗传改良提供了理论依据。

谷子SHMT基因家族全基因组鉴定与表达分析

郭冰, 秦家范, 李娜, 宋梦瑶, 王黎明, 李君霞, 马小倩

作物学报. 2025, (3):  586-5897.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44112

摘要 ( 779 )   HTML ( 52 )   PDF (4774KB) ( 994 )  

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丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在作物中广泛存在, 参与作物碳代谢、光呼吸等途径, 在作物生长发育及抗逆胁迫中发挥重要作用, 但是目前关于谷子SHMT基因的研究较少。本研究在全基因组水平鉴定了谷子SHMT基因家族成员, 系统分析了SiSHMTs的基因结构、进化关系、染色体定位、物种间共线性、顺式作用元件、表达模式、优势单倍型等。结果表明, 谷子中共有5个SiSHMTs, 分子量在51.70~64.37 kD之间, 空间结构相近, 进化关系将其分为3组, 每组成员散落在各条染色体上。启动子顺式作用元件分析发现, 在启动子中包含多个光反应响应元件、厌氧响应元件、激素响应元件等作用元件。物种间共线性分析结果表明, SiSHMT3和SiSHMT4与单子叶作物水稻、小麦、高粱、玉米存在共线性, SiSHMT3与水稻、小麦、玉米存在多个共线对。SiSHMT成员在谷子不同发育时期、不同组织中表达量不同, SiSHMT4表达量较高, 在穗发育过程持续高表达, 并受到干旱、盐和ABA的显著诱导。SiSHMT4单倍型分析显示, Hap1为优势单倍型, 在穗长、穗宽、穗重各表型中都显著优于其他单倍型。研究结果为挖掘谷子抗旱、耐盐新功能基因提供基因源, 为今后选择培育高产抗逆谷子新品种奠定理论基础。

水稻MKKs家族基因成员OsMKK4的不同等位基因型及自然变异对籽粒的影响

刘建国, 陈冬东, 陈玉玉, 易琴琴, 李清, 徐正进, 钱前, 沈兰

作物学报. 2025, (3):  598-608.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42028

摘要 ( 818 )   HTML ( 35 )   PDF (10404KB) ( 349 )  

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MAPK信号通路中的MKKs家族基因在水稻生长发育和防御信号传导中起承上启下的作用, 并参与调控多种生物学过程。本研究通过生物信息学分析, 鉴定了水稻中的MKKs基因, 并构建了它们的系统发育树, 揭示了MKKs家族基因的保守性和多样性。利用基因编辑技术, 编辑日本晴水稻品种中OsMKK4基因, 成功获得了6种该基因不同突变类型的材料, 其粒长、粒宽和千粒重均较野生型显著降低。单倍型分析结果表明, OsMKK4基因的单倍型有明显的籼粳分化, 主要为Glu¹⁴粳型和Leu¹⁴籼型。含有Glu¹⁴粳型稻的平均粒长较低, 平均粒宽和千粒重较高。此外, 将Kasalath中带有Leu¹⁴单倍型的OsMKK4基因导入日本晴, 导致DHX (CSSL)的粒长、粒宽和千粒重较日本晴显著降低; 与Kasalath相比, 代换系的粒宽和千粒重显著增加。本研究探索了OsMKK4基因的重要单倍型对水稻籽粒的影响, 为更精确的分子设计育种提供基因资源和策略。

甘肃省小麦农家种老芒麦分子鉴定及其重要性状评价

展宗冰, 靳奇峰, 刘迪, 吕迎春, 郭莹, 张雪婷, 虎梦霞, 王尚, 杨芳萍

作物学报. 2025, (3):  609-620.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.41021

摘要 ( 711 )   HTML ( 18 )   PDF (929KB) ( 255 )  

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为了解同名不同来源老芒麦的异质性, 对其主要农艺性状、抗逆性进行了多年、多点田间鉴定和AFLP指纹图谱分析, 并对其4个春化基因、1个光周期基因、4个矮秆基因和3个病害兼抗基因的等位变异、面筋强度和色素基因等位变异进行分子检测。结果表明: (1) 10份同名不同来源老芒麦品种的遗传相似度极低/异质性高。(2) 全部材料的春化基因Vrn-A1、Vrn-B1和Vrn-B3均为隐性等位变异; 6份老芒麦和卷芒和尚头携带显性等位变异Vrn-D1, 这些品种春播后抽穗期明显提早, 但秋播时未表现早抽穗。仅1个品种(代号5)携带光周期非敏感等位变异Ppd-D1a。Rht-B1、Rht-D1和Rht8矮秆基因位点均携带高秆等位变异; 5个品种在Rht-24位点携带矮秆等位变异Rht-24b, 且降秆作用不明显, 但穗粒数多于高秆等位变异品种。(3) 所有材料抗倒性差, 仅4份老芒麦品种抗寒性强, 其中3份为冬性品种, 1份为春性品种。2份老芒麦品种(代号7和9)和对照卷芒和尚头携带抗性基因Yr18/Lr34/Sr57/Pm38, 3份品种(代号1、4和10)高抗条锈病。(4) 面筋强度弱, 仅4份品种(代号5、6、7和8)携带低PPO活性等位变异, 所有材料携带高黄色素含量和高过氧化物酶活性等位变异。(5) 携带春化基因显性等位变异的材料可在甘肃中西部春麦区、嘉陵江上游冬麦区及类似生态区域应用; 5份携带矮秆等位变异Rht-24b的品种可在赤霉病常发区甘肃陇南及长江中下游抗赤霉病育种中应用; 携带Yr18/Lr34/Sr57/Pm38和高抗条锈病的品种可在陇南、天水、陇东等条锈病常发区的抗病育种中应用; 4份低PPO等位变异品种可在彩色小麦育种中应用。研究结果明确了甘肃省同名不同来源地方品种老芒麦的异质性, 评价了其重要性状的优劣, 提出了研究品种的应用方向。

芥菜型油菜响应菌核病侵染表达特性与高抗性关联基因分析

张金泽, 周庆国, 杨旭, 王倩, 肖莉晶, 金海润, 欧阳青静, 余坤江, 田恩堂

作物学报. 2025, (3):  621-631.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44120

摘要 ( 763 )   HTML ( 18 )   PDF (2323KB) ( 225 )  

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菌核病是油菜的主要病害, 侵染后能导致油菜大幅减产。本研究对200份芥菜型油菜株系进行了菌核病抗性鉴定, 并从中筛选出部分高抗性育种材料。然后选取高抗株系G21-243-1 (HR)和感病株系G21-149-2 (LR)作为研究材料, 通过实验室模拟核盘菌侵染12 h、24 h、36 h后的叶片为材料进行转录组分析(RNA-Seq), 共获得138.16 Gb的Clean Data。以菌核病感病株系为对照, 以接种菌核病的同时期抗病株系为处理组, 进行差异基因表达分析后, 共检测到1899个上调表达基因, 1330个下调基因表达, 在2个时期同时检测到445个差异表达基因, 在3个时期同时检测到90个差异表达基因。对全部差异表达基因进行GO和KEGG功能分析, 在KEGG分析中显著富集的通路为Plant-pathogen interactions、Plant hormone signaling、MAPK signaling pathways-plants。结合转录组分析检测到的DEG及功能分析结果, 初步筛选出20个菌核病抗性相关的候选基因, 并随机选取其中6个候选基因进行了qRT-PCR分析。本研究的开展可为解析菌核病侵染寄生植物基因表达特性、菌核病抗性基因筛选及油菜的菌核病抗性育种奠定基础。

小麦TaSnRK基因家族鉴定及在局部根区干旱下的表达分析

张恒, 冯雅岚, 田文仲, 郭彬彬, 张均, 马超

作物学报. 2025, (3):  632-649.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.41033

摘要 ( 1077 )   HTML ( 52 )   PDF (14878KB) ( 520 )  

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蔗糖玉米非发酵-1相关蛋白激酶(Sucrose non-ferment-1-related protein kinase, SnRK)在响应非生物胁迫过程中发挥着核心调控作用。为系统分析小麦(Triticum aestivum L.) TaSnRK基因家族成员的基本理化性质、染色体分布、基因结构、系统进化关系和在局部根区干旱下的表达特性, 本研究利用生物信息学的方法在小麦全基因组进行鉴定, 并通过小麦公共表达数据库和实时荧光定量PCR (Real-time fluorescent quantitative PCR, qRT-PCR)分析了其在局部根区干旱下的表达模式。结果表明, 在小麦中共鉴定到139个SnRK基因家族成员, 并将其分为3个亚家族, 每个亚家族中分别含有15 (SnRK1)、31 (SnRK2)和93 (SnRK3)个成员, 蛋白质序列长度在154~836个氨基酸之间。通过保守基序分析发现, 3个亚家族的成员中均含Motif2和Motif4; 在SnRK1亚家族中所有成员均含Motif14和Motif15, 而在SnRK2和SnRK3亚家族中均不含这2个结构域; 在SnRK3亚家族中所有成员均含Motif10, 而在SnRK1和SnRK2亚家族中均不含Motif10。通过种内共线性分析发现, TaSnRK基因共有217个重复事件, 同源性较高且进化过程非常保守, K_a/K_s比率显示仅有4对家族成员受到了正向的自然选择压力。顺式作用元件分析发现, 小麦TaSnRK基因中的顺式作用元件大多与生长发育有关, 此外还包含多种逆境响应的结合元件。基因表达模式分析显示, 在TaSnRK家族成员中仅有20个基因在籽粒中的相对表达量较高, 而在穗、叶、芽、根中分别有85、90、92和80个基因具有较高的表达量。qRT-PCR分析表明, TaSnRK基因在抗旱性强的小麦中表达量更高, 另外SnRK2和SnRK3这2个亚族中的成员可以感受并传递干旱胁迫信号。蛋白互作分析结果表明, 35个TaSnRK蛋白和与其相关的23个功能蛋白共存在267对蛋白互作事件。上述结果为深入研究TaSnRK基因在调控小麦生长发育与干旱胁迫中的响应提供了理论依据。

甘薯组氨酸激酶蛋白IbHK5响应干旱和盐胁迫的功能分析

霍如雪, 葛祥菡, 石嘉, 李雪蕊, 戴圣杰, 刘振宁, 李宗芸

作物学报. 2025, (3):  650-666.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44082

摘要 ( 609 )   HTML ( 16 )   PDF (40794KB) ( 282 )  

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组氨酸激酶是植物双组分信号系统中的一类重要元件, 参与了植物生长发育、逆境响应等多种生物学功能。本研究在甘薯中鉴定到一个与拟南芥AHK5同源的基因IbHK5。亚细胞定位研究表明, IbHK5蛋白主要定位于细胞质和细胞核中。利用拟南芥异源超表达和甘薯发状根遗传转化技术研究了IbHK5参与干旱胁迫和盐胁迫的生物学功能。结果表明, IbHK5在拟南芥中的异源超表达能够增强拟南芥的耐旱性和耐盐性, 超表达株系中表现出较高的POD、SOD和CAT酶活, 较少的H₂O₂和O^2-的积累, 以及相对表达量较高的POD、SOD、CAT和GPX等ROS清除系统相关基因。同样, IbHK5在甘薯中的超表达也能增强甘薯的耐旱性和耐盐性, 甘薯发状根也表现出较高的POD、SOD和CAT酶活, 较少的H₂O₂和O^2-的积累。酵母双杂交试验表明, IbHK5能与拟南芥AHP1、AHP2、AHP3和AHP5蛋白互作。上述结果证实IbHK5是参与干旱胁迫和盐胁迫的一个正调控因子。研究结果有助于解析甘薯抵御干旱胁迫和盐胁迫的生理机制与分子机制, 也能够为耐干旱、耐盐的甘薯定向改良和品种选育提供一定的理论依据。

生长素响应报告基因转化甘蓝型油菜及各组织GUS动态信号分析

张琴, 戴成, 马朝芝

作物学报. 2025, (3):  667-675.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44132

摘要 ( 783 )   HTML ( 26 )   PDF (7618KB) ( 924 )  

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为探究甘蓝型油菜中生长素在不同组织中的动态分布情况, 构建了以DR5::GUS为报告基因的生长素响应表达载体, 将其转化到甘蓝型油菜中, 获得了稳定表达GUS基因的转基因株系。GUS染色发现, 在油菜苗期, 子叶和下胚轴中都有比较强的GUS信号, 并且DR5启动子受生长素类似物NAA诱导, 而真叶和根部的GUS信号比较弱, 证明子叶中生长素含量比较高; 在油菜花蕾期, 花药以及萼片中有比较强的GUS信号, 而柱头中GUS信号比较弱, 说明生长素可能对花药的发育有比较重要的作用; 生长素在授粉后不同发育时期的种子以及角果中均表现出先升高再降低的趋势, 表明生长素可能在种子发育中发挥作用。综上所述, 本研究通过DR5::GUS生长素报告系统对甘蓝型油菜中的生长素进行可视化, 为进一步揭示生长素在油菜生长发育中的作用机制提供了新的技术手段。

铝胁迫下水稻osalr3突变体对外源有机酸和植物生长调节物质的响应

苏畅, 满福原, 王镜博, 冯晶, 姜思旭, 赵明辉

作物学报. 2025, (3):  676-686.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42031

摘要 ( 731 )   HTML ( 17 )   PDF (1450KB) ( 459 )  

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土壤酸化和铝毒害逐渐成为危害水稻生长发育和产量的重要问题, 因此挖掘水稻耐铝相关基因, 阐明其参与耐铝的分子机制尤为重要。前期研究利用全基因组关联分析筛选出了一个耐铝相关基因OsAlR3, 通过表型和生理指标证明该基因参与水稻耐铝调控。有机酸和植物生长调节物质与铝抗性有着密切关系, 但OsAlR3如何响应该过程尚未明确。本研究探讨了野生型和osalr3敲除突变体对外源有机酸(柠檬酸(CA)、草酸(OA)和苹果酸(MA))和植物生长调节物质(芸苔素内酯(BR)和生长素(IAA))的响应。研究表明, 敲除突变体osalr3在铝处理下总根长显著缩短、地上部和地下部铝离子含量显著升高、根际pH和有机酸含量降低、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O₂^?)、过氧化氢(H₂O₂)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高, 与野生型相比表现出了对铝胁迫更敏感的表型。外施有机酸和芸苔素内酯后, 突变体总根长增加, 地上部和地下部铝离子含量减少, 柠檬酸、草酸和苹果酸含量增加, MDA、O₂^?、H₂O₂含量和SOD活性降低, 突变体遭受铝毒害减轻。而外施生长素后虽然突变体总根长较铝处理增加, 地上部铝离子含量降低, 但是地下部铝离子含量显著增加, MDA、O₂^?和H₂O₂含量均与野生型存在显著性差异。综上所述, 外施有机酸(柠檬酸、草酸和苹果酸)和芸苔素内酯对OsAlR3基因起到了积极作用, 而施用生长素对OsAlR3基因的功能起到了负向调节的作用。

兼抗黄曲霉侵染和产毒高油酸花生新种质的创制与评价

晋高锐, 吴小丽, 邓丽, 陈玉宁, 喻博伦, 郭建斌, 丁膺宾, 刘念, 罗怀勇, 陈伟刚, 黄莉, 周小静, 淮东欣, 谭家壮, 姜慧芳, 任丽, 雷永, 廖伯寿

作物学报. 2025, (3):  687-895.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44087

摘要 ( 589 )   HTML ( 5 )   PDF (697KB) ( 147 )  

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高油酸花生可延长产品货架期和更有利于人体健康, 推进高油酸化是国内外花生育种和产业发展的重要方向。然而, 花生是易受黄曲霉菌侵染和产毒污染的农产品, 在推进高油酸化的进程中非常有必要提高花生对黄曲霉的抗性以保障食品安全性。本研究以高油酸花生种质开农H03-3与高产品种中花16为亲本构建的重组自交系群体(recombined inbreed line, RIL)为材料, 对油酸含量以及黄曲霉抗性在内的多性状进行了综合鉴定评价。研究发现, 亲本开农H03-3具有对黄曲霉菌侵染和产毒的双重抗性, 从该RIL群体分离的53份高油酸家系中鉴定出4份抗黄曲霉侵染、3份抗黄曲霉产毒材料, 其中2份高油酸家系(QT0790和QT0918)同时兼备籽仁抗黄曲霉菌侵染和抗产毒的特性。进一步比较发现, QT0790和QT0918不仅黄曲霉抗性优于2个亲本, 并且侵染抗性优于国际公认的抗侵染种质J11、产毒抗性优于抗产毒对照中花6号, 表明花生黄曲霉侵染和产毒抗性均存在微效基因的互补机制。经在5个不同生态区种植和测试, QT0790和QT0918油酸含量均在80%以上, 而且农艺性状总体较好。所发现的花生黄曲霉抗性遗传特性和创制的兼抗黄曲霉侵染与产毒的高油酸新种质, 为深化相关遗传机制研究和抗黄曲霉高油酸品种培育提供了材料基础。

耕作栽培·生理生化

秸秆还田配施氮肥对春玉米产量和籽粒品质的影响

李翔宇, 季欣杰, 王雪莲, 龙安燃, 王峥宇, 杨子慧, 宫香伟, 姜英, 齐华

作物学报. 2025, (3):  696-712.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.43031

摘要 ( 845 )   HTML ( 43 )   PDF (2011KB) ( 503 )  

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明确不同秸秆还田方式下氮肥对春玉米籽粒产量与品质的影响, 分析玉米淀粉糊化特性与热特性, 探究不同秸秆还田方式的玉米最佳施肥量, 为完善玉米高品质的农田栽培措施提供科学依据。针对东北地区春玉米产量不稳、产质难以协同等问题, 于2015年在辽宁省铁岭县蔡牛镇沈阳农业大学试验基地建立长期定位试验, 于2021—2022年研究了2种秸秆还田方式(旋耕秸秆还田, RTS; 翻耕秸秆还田, PTS)和5个施氮水平(0、112、187、262和337 kg hm^-2)下玉米籽粒产量和品质的变化规律。结果表明, 与RTS处理相比, PTS处理籽粒产量提高6.09%, 且增加籽粒总淀粉、直链淀粉含量和直链/支链淀粉, 有效降低脂肪含量, 促进玉米淀粉的糊化与回升。同时, PTS处理的糊化焓(?H)增加14.09%, 有利于优化淀粉的相对结晶度和组织度。相比耕作方式, 施氮对玉米籽粒蛋白质、脂肪和糖含量的影响更为显著, 262 kg hm^-2的施氮量使其达到最大值。与不施氮相比, 氮肥处理下的玉米籽粒粗蛋白、粗脂肪、蔗糖、可溶性糖、直链淀粉的含量和直链/支链淀粉增幅分别为17.99%~31.20%、3.19%~14.91%、32.88%~45.41%、13.93%~23.73%、6.80%~21.02%和10.26%~33.77%。但过高施氮(337 kg hm^-2)会削弱玉米淀粉和脂肪含量, 降低总淀粉和支链淀粉含量, 导致玉米淀粉峰值黏度、最终黏度和破损值下降, 影响玉米淀粉加工过程中糊化。施氮使玉米淀粉峰值时间和糊化温度上升, 分别升高1.42%和6.79%, 有助于提高食品的黏稠性、口感和烹饪稳定性。相关性分析表明, 玉米籽粒总淀粉含量与峰值、谷值及最终黏度之间存在显著的正相关关系, 而蛋白质含量则与这些指标呈显著负相关。此外, 不同耕作方式与氮肥施用量的交互作用对玉米产量、籽粒蔗糖含量、淀粉热焓特性及糊化特性均产生显著影响, 进一步证明两者的协同作用能够有效提升玉米产量与品质。综上所述, 翻耕秸秆还田(PTS)配施262 kg hm^-2氮肥, 能有效提升玉米产量, 促进玉米籽粒淀粉积累, 改善热特性与糊化特性, 从而实现春玉米品质的全面提升。

西北半干旱区马铃薯块茎淀粉形成及产量对磷肥减量的响应

苏明, 吴佳瑞, 洪自强, 李翻过, 周甜, 吴宏亮, 康建宏

作物学报. 2025, (3):  713-727.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44130

摘要 ( 643 )   HTML ( 9 )   PDF (1326KB) ( 243 )  

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为明确适当减磷对马铃薯淀粉合成和产量的影响, 于2018—2019年在宁夏半干旱地区海原县进行单因素随机区组设计, 以当地农民习惯施磷量240 kg hm^-2 (RP)为相对对照, 设置4个减磷处理: P25 (180 kg hm^-2, 减少25%)、P50 (120 kg hm^-2, 减少50%)、P75 (60 kg hm^-2, 减少75%)、CK (0 kg hm^-2, 不施磷肥作为绝对对照), 通过分析淀粉积累、相关酶活性及产量的关系, 为该区域马铃薯可持续生产提供技术支撑。 结果表明, 适当降低施磷量可以显著提高马铃薯淀粉含量, 加快积累速度, 从而提高总产量。其中P50较RP支链淀粉和总淀粉含量分别增加7.64%和7.76%, 淀粉积累速率最大时的积累量(W_max)、淀粉最大积累速率(G_max)和淀粉平均积累速率(G_mean)分别增加8.92%、29.90%和26.23%, 马铃薯淀粉产量、总干物质质量及总产量分别增加53.39%、50.92%和25.62%; 腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGP)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性则分别提高29.74%、26.88%、31.42%、33.56%和18.72%。主成分分析表明, 2年各处理综合得分均表现为P50>P25>RP>P75>CK。马铃薯减磷50% (施磷量为120 kg hm^-2)对其块茎淀粉合成关键酶活性、支链淀粉、直链淀粉和总淀粉含量均有显著提升作用, 对各阶段各淀粉组成的积累速率有显著改善效果并能持续优化总淀粉的积累特性, 进而提高淀粉产量、总干物质积累量及总产量, 综合分析得出, 在宁夏半干旱区推荐马铃薯最佳经济施磷范围为120~137 kg hm^-2, 从而达到绿色高产栽培的目的。

基于生育期、产量和品质对70份粳糯品种(系)的综合评价

熊强强, 孙长辉, 顾雯霏, 陆彦尧, 周年兵, 郭保卫, 刘国栋, 魏海燕, 朱金燕, 张洪程

作物学报. 2025, (3):  728-743.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42026

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本研究以70份糯稻品种(系)作为试验材料, 综合生育期、产量和稻米品质筛选出适合扬中地区种植的优质、高产粳糯稻品种(系)。试验于2021—2023年在江苏省扬中市进行, 采用随机区组设计, 3次重复。结果表明: (1) 70份糯稻品种(系) 2021年全生育期变幅为137~159 d, 2023年变幅为139~158 d。根据全生育期可划分为3个生育类型, 其中早熟晚粳17个, 中熟中粳18个, 迟熟中粳35个。(2) 2021年产量变幅为5.19~9.50 t hm^-2, 2023年产量变幅为5.57~9.64 t hm^-2。主成分分析表明, 每穗粒数与穗数是决定产量性状的主要指标。(3) 2021年糙米率变幅为80.45%~87.35%, 精米率变幅为59.86%~75.87%, 达到优质一级标准的品种有20个, 达到优质二级标准的品种有16个; 2023年糙米率变幅为81.60%~88.50%, 精米率变幅为65.07%~75.59%, 达到优质一级标准的品种有15个, 达到优质二级标准的品种有18个。2021年蛋白质含量变幅为7.00%~10.77%, 总淀粉含量变幅为69.42%~92.73%; 2023年蛋白质含量变幅为7.00%~10.79%, 总淀粉含量变幅为68.00%~92.68%。分子标记检测发现有35个水稻品种携带香味基因badh2。综合生育期、产量和品质的比较与评价, 筛选出4个适宜扬中地区推广种植的高产优质糯稻品种(系)扬软糯2号、苏糯7132、扬粳糯2号和盐稻93207。

不同生育期涝渍对甘薯抗逆生理特性及产量形成的影响

阳新月, 肖人滈, 张林茜, 唐铭均, 孙光燕, 杜康, 吕长文, 唐道彬, 王季春

作物学报. 2025, (3):  744-754.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44116

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涝渍胁迫是造成甘薯产量下降的重要原因之一, 但不同生育期涝渍胁迫对甘薯生长发育及产量的影响尚未见报道。为此, 于2022—2023年以渝红心薯98为试验材料在人工控水条件下进行不同时期的涝渍胁迫处理。设置全生育期正常浇水(CK, 对照)、薯蔓并长期涝渍胁迫(T1)、块根盛长期涝渍胁迫(T2)、薯蔓并长期与块根盛长期均涝渍胁迫(T3) 4个处理, 探究不同生育期涝渍胁迫对甘薯抗逆生理特性与产量的影响。结果表明, 涝渍胁迫条件下, 甘薯根冠比、功能叶相对含水量下降, 脯氨酸、可溶性糖含量增加, CAT、POD、SOD活性显著提高。涝渍胁迫改变了甘薯同化产物在地上部与地下部间的分配, 使得地上部徒长而地下部发育受抑制, 最终导致2022年及2023年块根产量较对照分别显著降低22.67%、40.05%、66.93%和31.20%、40.80%、64.60%。薯蔓并长期和块根盛长期均发生涝渍对甘薯生长发育影响最为显著。与薯蔓并长期相比, 块根盛长期对涝渍响应更为敏感, 且复水后恢复甘薯生长的能力更弱。

覆膜免耕和灌水量对西北绿洲灌区玉米产量及光合特性的影响

王岩, 白春生, 李波, 范虹, 何蔚, 杨莉莉, 曹悦, 赵财

作物学报. 2025, (3):  755-770.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.43033

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探究不同耕作措施及灌水量对玉米产量及光合特性的影响, 为绿洲灌区玉米覆膜节水管理技术提供理论支撑和实践指导。本研究基于2014年在甘肃农业大学武威绿洲农业综合试验站布设的长期定位试验, 采用裂区试验设计, 主区设覆膜免耕(NT)和传统覆膜耕作(CT) 2种耕作措施; 副区设低灌水量(I1, 4500 m³ hm^-2)、中灌水量(I2, 4950 m³ hm^-2)和高灌水量(I3, 5400 m³ hm^-2) 3种灌水量, 于2022年和2023年测定了玉米籽粒产量、叶片光合参数及光合关键酶活性。结果表明: NT较CT玉米籽粒产量显著增加7.9%; 玉米籽粒产量随灌水量降低呈减少趋势, 但覆膜免耕中灌水量处理(NTI2)可保持与覆膜免耕高灌水量处理(NTI3)相当的玉米籽粒产量, 较传统覆膜耕作中灌水量处理(CTI2)显著增加8.0%。吐丝期至蜡熟期, 与CT相比, NT处理中玉米叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD)和净光合速率(P_n)分别提高6.7%~9.5%、5.8%~7.0%和5.6%~9.9%; 与I3相比, I1处理中玉米LAI、SPAD和P_n显著降低, 但I2与I3处理之间差异不显著; NTI2处理中LAI、SPAD和P_n与NTI3差异不显著, 但较CTI2分别显著提高9.1%~10.5%、7.5%~9.5%和7.1%~12.4%。吐丝期至灌浆期, NT较CT玉米叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)活性分别显著提高5.4%~8.0%和5.6%~8.8%; 不同灌水量之间, I1较I3处理玉米叶片PEPC和Rubisco活性显著降低, 但I2和I3间差异不显著; NTI2玉米叶片PEPC活性最高, 较CTI2显著提高5.8%~8.8%; NTI2玉米叶片Rubisco活性较CTI2显著提高6.3%~11.6%。结构方程模型(SEM)综合表明, 在中灌水量条件下, 覆膜免耕较传统覆膜耕作可有效改善玉米生育中后期的光合性能, 增加单位面积穗数及千粒重, 进而提高籽粒产量。因此, 覆膜免耕结合中灌水量(4950 m³ hm^-2)可推荐为西北绿洲灌区的玉米农田覆膜节水管理技术。

绿肥还田条件下减氮对河西绿洲灌区玉米产量及N₂O排放的影响

刘亚龙, 王鹏飞, 于爱忠, 王玉珑, 尚永盼, 杨学慧, 尹波, 张冬玲, 王凤

作物学报. 2025, (3):  771-784.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.43034

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探究绿洲灌区玉米产量、N₂O排放特征对绿肥还田条件下减量施氮的响应, 以期为区域构建稳产减排的施氮制度提供理论依据。基于甘肃农业大学武威绿洲农业试验站开展的田间定位试验, 设置绿肥还田条件下传统施氮量(N100)和绿肥还田条件下减量施氮10%、20%、30%和40% (即N90、N80、N70和N60)处理, 分析各处理对玉米产量及N₂O排放特征的影响。结果表明, 绿肥还田条件下, N100、N90和N80处理的玉米产量无显著差异, 但均显著高于N70和N60处理。N₂O全球增温潜势(GWP)随着施氮量的降低而减小; N₂O排放强度(GHGI)以N80处理最低, 较N100处理显著降低14.3%。在玉米生长阶段, N₂O排放通量峰值出现在施肥后, 且随着施氮量的增加各处理峰值相应增加。与N100处理相比, N90、N80、N70和N60处理N₂O累积排放量显著降低; 但N90和N80处理较N70处理分别提高18.0%和9.4%, 较N60分别提高28.6%和19.3% (P < 0.05)。玉米全生育期0~110 cm土壤平均NH₄⁺-N和NO₃^--N含量随着施肥量的减少而降低。其中N90、N80、N70和N60处理较N100处理平均NH₄⁺-N含量分别降低6.4%、9.9%、15.3%和21.3%, 差异显著; 平均NO₃^--N含量分别降低5.6%、11.5%、9.2%和24.5%, 差异显著。相关性分析表明, 施氮量、土壤NH₄⁺-N含量、土壤NO₃^--N含量和N₂O排放量两两之间均呈正相关, 施氮量通过影响土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量来影响农田N₂O排放, 是影响农田N₂O排放的主要因素。因此, 绿肥还田条件下减量施氮20%可作为干旱绿洲灌区发展稳产减排的合理氮肥管理制度。

聚-γ-谷氨酸对水稻产量、品质和养分吸收的影响

杨翠华, 李诗豪, 易徐徐, 郑飞雄, 杜雪竹, 盛锋

作物学报. 2025, (3):  785-796.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42022

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探究聚-γ-谷氨酸(γ-PGA)对水稻产量、品质和养分吸收的影响, 为高产优质、养分高效利用的水稻栽培技术提供理论依据和技术参考。于2022年和2023年在湖北省武穴市花桥镇开展田间试验, 采用随机完全区组设计, 包括黑籼稻(B)、冈特优8024 (R)和黄华占(H) 3个水稻品种, 和不施加γ-PGA发酵液(P0)和施加25 kg hm^-2 γ-PGA发酵液(P1) 2种γ-PGA处理方式, 分析了水稻干物质量、植株氮磷素积累量、产量、稻米外观品质、籽粒蛋白质含量和直链淀粉含量。结果表明, 2022年施加γ-PGA对水稻产量影响显著, P1处理较P0水稻产量增加3.2%~10.8%; 2023年施加γ-PGA对水稻产量无显著影响。施加γ-PGA的品种B和R的干物质量显著高于不施γ-PGA处理, BP1处理较BP0齐穗期干物质量显著增加7.5%~8.5%, 成熟期干物质量显著增加5.9%~7.2%; RP1处理较RP0齐穗期干物质量显著增加8.5%~8.8%, 成熟期干物质量显著增加3.3%~3.5%。施加γ-PGA对品种H的干物质量无显著影响。施加γ-PGA能显著提高水稻的氮素和磷素积累量, P1处理较P0齐穗期氮素积累量显著增加12.5%~19.0%, 磷素积累量显著增加13.4%~20.3%; 成熟期氮素积累量显著增加7.2%~16.5%, 磷素积累量显著增加9.2%~29.0%。施用γ-PGA能显著提高稻米直链淀粉和蛋白质含量, 降低胶稠度、垩白度, 但对粒长、粒宽、碱消值无显著影响。因此, 施用γ-PGA显著提高水稻植株干物质量和氮、磷素积累量, 改善稻米品质。

冀花系列高油酸花生抗旱性鉴定与综合评价

金欣欣, 宋亚辉, 苏俏, 杨永庆, 李玉荣, 王瑾

作物学报. 2025, (3):  797-811.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44097

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干旱是影响高油酸花生生产的主要限制因素之一, 鉴定高油酸花生品种的抗旱性, 筛选抗旱指标, 对于培育抗旱品种和开展抗旱机制研究具有重要意义。本研究利用26份冀花系列高油酸花生新品种为材料, 2022年和2023年在旱棚抗旱池内设置正常灌水和干旱胁迫2个处理, 测定成熟期各品种的9个农艺性状、5个经济性状和5个品质性状, 采用相关分析、主成分分析、隶属函数、灰色关联度、逐步回归分析、聚类分析以及抗旱性度量值(D)、综合抗旱系数(CDC)、加权抗旱系数(WDC), 对其进行抗旱性鉴定及综合评价。结果表明, 干旱处理下多数农艺、经济性状的测定值比正常灌水处理低9.73%~49.19%, 品质性状比正常灌水处理低0.78%~9.84%。各测定指标的单项抗旱系数(DC)存在一定的相关性。8个主成分可以代表高油酸花生抗旱性89.81%的原始信息。基于D值、CDC值和WDC值的高油酸花生抗旱性排序相近。D值与CDC值、WDC值均呈极显著正相关, 相关系数分别为0.885、0.913。依据D值可将高油酸花生划分为3个抗旱级别, 其中抗旱型品种9个, 中等抗旱型品种10个, 干旱敏感型品种7个。抗旱性较突出的高油酸花生有冀花1353和冀花712。产量、主茎高、单株果数和饱果率可作为高油酸花生品种成熟期抗旱性鉴定的主要指标。研究结果可为高油酸花生抗旱育种、抗旱机理、抗旱栽培提供理论参考和生产指导。

研究简报

粳稻品种芽期耐冷性评价及耐冷种质筛选

侯天钰, 杜孝敬, 赵志强, 热依木·艾尼瓦尔, 伊达耶图拉·阿不拉, 布哈丽且木·阿不力孜, 袁杰, 张燕红, 王奉斌

作物学报. 2025, (3):  812-822.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.42027

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为筛选粳稻芽期耐冷性鉴定指标和挖掘粳稻耐冷种质资源, 本研究对98份粳稻种质资源在人工气候箱进行芽期耐冷性鉴定及评价, 并以形态学指标的相对值为耐寒性鉴定指标进行分析。主成分分析法结果表明, 发芽率、发芽指数和芽长的相对值可作为芽期耐低温性粳稻品种的鉴定指标; 隶属函数分析得出不同粳稻品种综合评价D值范围为0.290~0.798; 聚类分析将98份粳稻品种划分为4个耐冷性类群, 第I类为耐寒型(16个品种), 第II类为敏感型(35个品种), 第III类和第IV类为中间型, 共47个品种; 各相对指标值与D值间呈显著正相关, 综合评价前10名并且为类群I的品种共3个, 分别为X13 (新稻42号)、X47 (TY 2)和X50 (新策粳1号)。本试验筛选到的耐冷种质可以作为水稻耐冷育种和耐冷机制的研究材料, 为探明水稻种质资源耐冷性提供理论参考。

6-BA调控增强苎麻抗旱性的生理机制研究

管圣, 廖澳, 王立琦, 李茜, 卢建宁, 荣晶, 崔国贤, 杨瑞芳, 佘玮

作物学报. 2025, (3):  823-834.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44115

摘要 ( 573 )   HTML ( 11 )   PDF (1194KB) ( 140 )  

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本试验以湘苎7号作为材料, 探究6-苄氨基腺嘌呤(6-benzyladenine, 6-BA)调控增强苎麻抗旱性的生理机制, 结果表明, 不同浓度6-BA处理苎麻叶片脯氨酸(PRO)含量、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量的积累量随着处理天数的增加整体呈现不断上升的趋势, 株高、茎粗、叶面积、生物量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均表现出先升高后下降的趋势, 多以干旱胁迫24 d最高, 而丙二醛(MDA)含量、叶片相对电导率与W0相比逐渐降低, 相对含水量呈持续下降。通过对苎麻叶片各项生理生化指标进行综合分析得出, 不同浓度6-BA处理抗旱性综合排序为W2 (100 mg L^-1) > W3 (150 mg L^-1) > W1 (50 mg L^-1) > W4 (mg L^-1), 说明100 mg L^-1 6-BA处理下干旱胁迫后苎麻的缓解效应最好。

苏丹草种子萌发期耐盐性评价及耐盐种质筛选

蒋优, 马雪融, 张博, 李陈建

作物学报. 2025, (3):  835-844.  doi:10.3724/SP.J.1006.2025.44099

摘要 ( 562 )   HTML ( 20 )   PDF (782KB) ( 165 )  

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盐碱地在我国分布较为广泛, 选育耐盐牧草种质资源是开发利用盐碱地的重要手段。本研究以94份苏丹草种质资源为材料, 通过室内模拟盐胁迫环境, 于萌发期测定发芽势、发芽率、根长、芽长等11项指标, 并对各个测量指标的相对值进行相关性分析、主成分分析和聚类分析, 利用隶属函数法对苏丹草耐盐性进行综合评价。结果表明, 盐胁迫下各指标存在广泛变异, 经过主成分分析后, 11项指标降维至3个综合指标, 累计方差贡献率高达85.807%; 通过聚类分析将94份种质资源分为五大类, 最终筛选出高耐种质包括NX035、GS0218、SCH03-128、GS0227、GS479、GS477、283和GS1289, 高敏种质00276、B478; 并构建了逐步回归模型D=0.402RGI+0.397RRDW+ 0.261RGR-0.01 (R²=0.949, P < 0.01), 在200 mmol L^-1 NaCl盐胁迫下, 相对发芽指数、相对根干重及相对发芽率可以作为苏丹草萌发期耐盐性评价关键指标。这些成果为未来苏丹草耐盐性育种提供了重要的材料基础。