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2026年 第52卷 第1期 刊出日期：2026-01-12

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综述

玉米穗腐病的抗性遗传研究进展与育种应用

苏爱国, 肖森林, 易红梅, 段赛茹, 王帅帅, 张如养, 邢锦丰, 李春辉, 孙轩, 徐瑞斌, 徐田军, 李志勇, 张勇, 王荣焕, 宋伟, 赵久然

作物学报. 2026, (1):  1-13.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53053

摘要 ( 1117 )   HTML ( 79 )   PDF (3406KB) ( 782 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

穗腐病是玉米生产中的一种主要病害, 不仅影响产量和品质, 病原菌产生的毒素还会危害人畜的健康安全。选育和种植玉米抗病品种, 是防治玉米穗腐病最有效的途径之一。目前, 国内外学者对优势病原菌的抗性候选基因和分子遗传机制进行了深入研究。玉米的10条染色体上, 均有穗腐病抗性相关QTL和显著关联的SNP位点报道。但病原菌侵染的复杂性, 以及其抗性为微效多基因控制的数量性状, 导致相关研究应用于抗病育种实践的实例并不多。本文介绍了玉米穗腐病的主要病原菌种类、地域分布、发病影响因素以及毒素危害, 总结了近年来在拟轮枝穗腐病(fusarium ear rot, FER)和禾谷镰孢穗腐病(gibberella ear rot, GER)抗性基因挖掘和分子遗传机制方面取得的研究进展, 并对抗病育种进行了展望。多组学交叉研究的深入和新生物技术的应用将加速穗腐病主效抗性基因的挖掘和抗病分子机制解析, 进而促进玉米种质创制和穗腐病抗性品种选育。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

苎麻BnGCL1基因响应干旱胁迫的功能研究

刘海波, 张蕾, 王立琦, 石晓丽, 周文莹, 崔国贤, 佘玮

作物学报. 2026, (1):  14-27.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54037

摘要 ( 876 )   HTML ( 29 )   PDF (13983KB) ( 317 )  

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干旱是影响植物生长发育的主要逆境之一。本研究探讨了苎麻(Boehmeria nivea L.) BnGCL1基因在干旱胁迫响应中的功能机制。结果表明, BnGCL1基因序列最大开放阅读框(ORF)为1581 bp, 编码526个氨基酸; 蛋白的等电点为5.79, 分子量为59,123.98 Da, 脂肪系数为78.78, 稳定系数为37.42, 属于稳定蛋白。BnGCL1基因在苎麻的根、茎、叶中均有表达, 受干旱胁迫诱导表达。在干旱条件下, 过表达BnGCL1植株的根长、鲜重、叶绿素a、叶绿素b均显著高于野生型, 同时抗氧化酶如APX和γ-GCL的活性以及渗透调节相关物质如GSSG、Pro等的代谢水平均发生显著变化。BnGCL1的过表达显著上调AtGST1、AtGST11、AtNCED3和AtWRKY40等干旱应答相关基因的表达水平, 表明BnGCL1通过调控抗氧化系统和干旱响应信号通路参与植物的抗旱应答。通过VIGS技术验证了BnGCL1基因的沉默能够降低苎麻的耐旱性, 表明其在苎麻干旱响应中的作用。本研究揭示了BnGCL1基因在干旱胁迫中的重要作用, 为苎麻的抗旱分子机制研究和抗旱品种培育提供了理论依据。

藜麦RopGEF家族基因的鉴定及表达模式分析

景秀清, 蔡永朵, 邓宁, 赵晓东, 翟飞红, 曾群

作物学报. 2026, (1):  28-43.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51069

摘要 ( 350 )   HTML ( 25 )   PDF (3010KB) ( 166 )  

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ROP鸟嘌呤核苷酸交换因子(Rho-related GTPase of plants guanine nucleotide-exchange factors, RopGEFs)介导的ROP信号转导在植物细胞信号通路中起着关键作用。本研究利用生物信息学分析方法, 从藜麦基因组中共鉴定到7个RopGEF家族基因(分布于6条染色体上)。基于系统进化关系和结构特征, 将其与拟南芥、水稻等6种作物的共90个RopGEFs分为4个亚家族, 其中CqRopGEF5与AtRopGEF1、OsRopGEF1亲缘关系较近。结构分析显示, 同亚家族CqRopGEFs的外显子-内含子分布、蛋白Motifs组成及二级/3D结构均具保守性。实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)结果表明, 多数CqRopGEFs在种子萌发期高表达, 且幼苗根中表达量高于茎、叶; 其表达受外源ABA和非生物胁迫显著诱导, 如ABA处理下CqRopGEF2/3/4/7表达先升后降, CqRopGEF7在冷、热胁迫后急剧下调。综上, CqRopGEFs家族结构进化保守, 可能参与藜麦的生长发育、ABA信号通路及非生物胁迫响应。

植物胆碱单加氧酶基因家族的进化与表达分析

王婷, 段武丽, 王蕊, 刘海岚

作物学报. 2026, (1):  44-55.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53046

摘要 ( 611 )   HTML ( 29 )   PDF (6864KB) ( 309 )  

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植物甘氨酸甜菜碱(glycine betaine, GB)普遍存在于植物、动物、细菌、藻类中, 可在细胞质中累积达到一定水平以后调节渗透压, 维持细胞的水分平衡, 对于植物的渗透胁迫具有重要的作用。胆碱单加氧酶(choline monooxygenase, CMO)是植物GB生物合成途径的限速酶。本研究对168个基因组进行分析, 其中131个基因组中含CMO同源基因, 鉴定得到169个CMO成员。通过基因对选择压分析, 结果表明该基因主要受纯化选择, 只有7个基因对受到正向选择。另外, CMO基因家族被划分为6个亚家族, 除F亚家族外, 5个亚家族中均检测到正选择位点。Ring hydroxyl A结构域和Rieske结构域的选择压分析结果表明, 2个结构域的dN/dS值呈极显著正相关, 发生了协同进化。通过qRT-PCR分析显示玉米CMO基因在MgSO₄胁迫下表达整体表现为上调。本研究结果从多方面探讨了CMO基因的进化与表达情况, 以期为后续深入利用该基因进行作物抗逆育种提供了理论依据。

利用小麦农家种孝感麦协同改良蜀麦753产量与抗病耐逆性的育种实践

马婷婷, 郭晓江, 李豪, 邓梅, 蒲至恩, 李伟, 张亚洲, 王凤涛, 崔凤娟, 魏育明, 王际睿, 蒋云峰, 陈国跃

作物学报. 2026, (1):  56-71.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51065

摘要 ( 760 )   HTML ( 14 )   PDF (8211KB) ( 161 )  

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四川麦区属于我国西南最重要的早熟冬麦区, 单位面积有效穗数(或穗容量或单株有效分蘖)成为该麦区产量进一步提升的关键。来自湖北当阳的小麦农家种“孝感麦”具有稳定的条锈病、穗发芽抗性及多有效分蘖、多花多实等突出特点, 已成为当前四川麦区小麦种质改良和创新的潜在重要基因源。在产量构成因子中, 单位面积有效穗数低成为当前限制小麦品系蜀麦753产量提升的关键因子。为实现蜀麦753的产量突破与结构模式优化及产量与抗病、耐逆协同改良, 本研究以多有效分蘖兼具强抗穗发芽特性且携带成株期条锈病抗性基因的小麦农家种“孝感麦”为供体、以携带全生育期条锈病抗性基因且综合性状良好的育成品系蜀麦753为受体, 通过杂交、回交及连续多代自交并结合育种目标性状“分段式”选育技术, 选育获得了178个蜀麦753/孝感麦育种应用高代稳定品系, 旨在提升有效分蘖数量与穗容量的同时转育和聚合抗条锈病和穗发芽基因位点。表型鉴定结果表明, 受体亲本蜀麦753的有效分蘖、穗粒数和小穗数改良效果显著, 所有高世代品系有效分蘖均高于受体亲本, 仅有4个品系小穗数低于受体亲本, 平均穗粒数超过70粒。对产量相关性状进行相关性和通径分析发现, 供试品系群体中有效分蘖数量与产量呈极显著正相关, 表明利用“孝感麦”对蜀麦753的穗容量(或有效穗、单位面积穗数)进行遗传改良对提升产量性状具有显著效果。结合表型和基因型鉴定, 获得了2份产量潜力超过8250 kg hm^-2的突破性新品系。结合条锈病和穗发芽基因型分析, 从供试品系中筛选出1份携带Yr18+Yr24/26+Yr15且对条锈病具有广谱抗性和9份携带TaMyb10抗穗发芽等位基因的优异新品系。本研究表明, 通过育种目标性状“分段式”选育技术为利用小麦农家种“孝感麦”改变四川麦区小麦新品系“蜀麦753”的产量结构、实现产量与抗病耐逆协同改良提供了有效技术方案。

二倍体马铃薯抗旱资源鉴定及抗旱基因初步筛选

王雅致, 杨飚, 季香林, 石瑛, 张丽莉

作物学报. 2026, (1):  72-84.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54076

摘要 ( 607 )   HTML ( 11 )   PDF (6011KB) ( 99 )  

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本研究对75份二倍体马铃薯栽培种PHU-STN杂种后代无性系组培苗进行抗旱棚控水种植, 测定其在干旱胁迫下的生物量、根系相关指标和生理指标等7个性状表征值, 计算各指标抗旱胁迫指数, 并利用综合隶属函数法进行主成分分析和聚类分析, 将所有材料分为4个抗旱等级, 筛选出高抗旱材料2份(A90、A204)。以A90 (高抗旱性)与A163 (干旱敏感)为试验材料, 利用转录组测序技术研究抗旱性差异较大的二倍体马铃薯材料在PEG-6000胁迫下的差异表达基因, 基于差异表达基因的GO功能注释和KEGG通路富集分析, 利用生长素与乙烯信号传导途径的关键节点基因差异表达水平变化量和相关基因qRT-PCR表达量初步筛选到6个抗旱候选基因, 这些基因均与生长素和乙烯信号传导通路相关。

不同花生品种(系)耐盐碱性田间鉴定及各性状指标相关性研究

迟晓元, 刘庆, 张君, 赵旭红, 李美, 于天一, 潘丽娟, 许静, 姜骁, 殷祥贞, 马俊卿, 陈娜

作物学报. 2026, (1):  85-98.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55041

摘要 ( 621 )   HTML ( 15 )   PDF (687KB) ( 168 )  

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为了鉴定优质、耐盐碱的花生品种(系), 本研究连续2年在黄河三角洲试验基地种植29个花生品种(系), 并对它们的农艺性状和产量、品质性状进行了研究, 利用主成分、隶属函数和系统聚类分析鉴选优质耐盐碱的花生品种(系)。结果表明, 油亚比和亚油酸含量变异最大, 而脂肪和蛋白质含量及出仁率的变异较小; 主茎高和侧枝长分别与荚果产量和籽仁产量呈极显著正相关, 油酸和亚油酸含量分别与百仁重呈显著负相关和正相关关系; 花生的产量性状(出仁率、荚果产量、籽仁产量)与农艺性状(结果枝数、主茎高、侧枝长)和品质性状(蛋白质含量、脂肪含量、油酸含量、亚油酸含量)均相关。综合分析结果表明, P16-22、花育9147、花育9141、花育9118、花育9121、花育60、花育9125和花育9124在盐碱地表现优异, 花育656、P18-82、P18-43和P17-18在盐碱地表现较差, 且前者的荚果产量和籽仁产量显著大于后者。本研究结果可为花生耐盐碱育种亲本选择及特异种质资源筛选提供材料。

基于北纬30°分界的长江中游油菜增产策略研究

杨锐, 陈敬东, 黄郢, 张学昆, 周登文, 刘清云, 徐劲松, 谢伶俐, 许本波

作物学报. 2026, (1):  99-117.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55049

摘要 ( 462 )   HTML ( 10 )   PDF (1113KB) ( 79 )  

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为揭示长江中游冬油菜主要气象因子及重要农艺性状对产量形成的影响机制, 本研究以北纬30°为界, 系统比较分析该纬度线南北两侧冬油菜生态适应性与产量主导因子的异同, 旨在为优化区域品种选育与精准栽培管理提供理论依据与实践指导。本研究选取2006—2007、2009—2010、2016—2017和2019—2020等4个气候条件差异显著、涵盖典型油菜生长季节气候类型(温暖干燥、偏冷湿润、气候波动强)的年份, 作为代表性试验年度, 在北纬30°以北与北纬30°以南共6个国家冬油菜区域试验站点, 收集全部参试品种的重要农艺性状, 并结合气象数据, 通过多元统计方法, 解析区域气象因子差异及其对产量的影响、重要农艺性状的差异及其与产量的协同关系。结果表明, 北纬30°以北地区冬季气温更低、昼夜温差更大、降水量相对较少、日照时数前期较少后期较多; 而北纬30°以南地区则相对温暖但后期多雨寡照, 两地区气候差异显著。北纬30°以北地区平均产量比北纬30°以南地区高779.1 kg hm^-2 (P < 0.01), 北纬30°以北地区单株产量和角果数显著高于北纬30°以南地区, 但病害压力较大。逐步回归分析显示, 北纬30°以北地区产量主要受4月份降水等因素影响; 而北纬30°以南地区则主要受12月份日照时数和3月份降水量影响。北纬30°以北地区产量主要由单株产量和每角粒数直接决定; 而北纬30°以南地区则更依赖单株产量与千粒重的协同作用, 同时需控制分枝数与千粒重的负向效应。广适性品系0112、9ZYYP27、科乐油4号在南北两区均表现优异; 而品系华68P25、渝华7号、越优577等则表现出明显的地域专适性。长江中游北纬30°两侧冬油菜生态区在气候资源、产量构成及主导性状上存在显著分化, 区域光温水格局显著影响产量形成机制。北纬30°以北地区应注重苗期光照利用与后期排涝, 优选耐渍、抗菌核病强、单株产量高、粒数粒重兼优的品种; 北纬30°以南地区则应重视中后期光照利用, 注意选育高光效、耐渍、单株产量高、粒数多、含油量高品种。建议构建“广适性+专适性”相结合的区域化品种推广体系, 协同推进精准育种与高效栽培, 以实现长江中游冬油菜高产、稳产与绿色可持续发展。

花生种质果柄强度的遗传分化与主要影响因子分析

孙辰硕, 张月, 田泽锴, 晏立英, 康彦平, 陈玉宁, 王欣, 淮东欣, 王前前, 姜慧芳, 罗怀勇, 黄莉, 廖伯寿, 王志慧, 雷永

作物学报. 2026, (1):  118-130.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55034

摘要 ( 389 )   HTML ( 6 )   PDF (3433KB) ( 113 )  

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花生(Arachis hypogaea L.)作为我国重要的油料作物, 具有“地上开花地下结果”的独特生物学特性。这一特性导致收获过程中, 尤其在机械化收获条件下, 出现较高的落果率, 严重影响了收获效率并造成产量损失。品种间果柄强度的差异是决定挖掘作业落果率差异的主要因素, 系统揭示花生果柄强度的变异规律并阐明其主要影响因子, 将为培育抗落果品种提供优异材料和技术支撑。为此, 本研究调查了241份代表性花生种质材料的果柄强度及其相关的果柄粗度、果柄木质素和纤维素含量。结果表明, 茎-柄和果-柄节点拉断力在不同材料间的变异系数超30%, 存在丰富的表型变异, 成功筛选了11份优异种质资源; 不同变种间的果柄强度差异显著, 珍珠豆型和多粒型的果柄强度显著高于其他类型, 表明遗传因素对花生果柄强度产生了不同的影响。基于果柄强度相关性状开展了相关性分析、主成分分析、多元线性回归分析等, 结果显示果柄强度与果柄纤维素含量高度相关; 选取了4个极端表型的花生材料, 测定了花生果柄4个发育时期的纤维素和木质素含量, 研究发现了果柄强度大的材料在不同发育时期的纤维素含量均显著高于果柄强度小的材料, 再次验证了纤维素含量是影响果柄强度的重要因素。本研究揭示了花生果柄强度在种质资源中的变异情况, 阐明了果柄纤维素含量对果柄强度的重要影响, 为后续开展花生果柄强度遗传改良和培育适宜机械化收获的抗落果花生品种奠定了基础。

玉米禾谷镰孢穗腐病抗性候选基因的筛选与鉴定

董丽华, 董成艳, 李正楠, 余静, 叶靓, 刘芳, 谭静

作物学报. 2026, (1):  131-147.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53032

摘要 ( 488 )   HTML ( 20 )   PDF (9521KB) ( 224 )  

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禾谷镰孢(Fusarium graminearum, Fg)穗腐病是造成我国西南地区玉米减产的主要因素之一。本研究选取对禾谷镰孢穗腐病表现高抗和高感的玉米自交系各2个(高抗系4019和NMJT, 高感系黄早四和GEMS61), 对授粉后15 d的籽粒接种禾谷镰孢, 设置3个侵染时间点进行取样和转录组测序, 通过差异表达基因(differentially expressed genes, DEG)分析并结合前期全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)共定位、qRT-PCR验证、克隆及其序列比对和表达模式研究, 对玉米抗禾谷镰孢穗腐病候选基因进行筛选、克隆和初步验证。主要研究结果如下: (1) 转录组分析结果表明, 禾谷镰孢侵染3个时间点抗感材料之间均存在大量的DEG; 2个抗病材料间存在共同的响应机制, DEG主要富集于植物次生代谢产物、植物激素信号转导、钙信号通路和抗氧化系统等通路; 同时, 2个抗病材料间也存在特异的响应机制, 通过调控各自特异的基因表达增强其抗病性。(2) 结合转录组DEG与GWAS共定位到24个基因, 根据基因功能注释和文献报道, 从中预测了12个可能与禾谷镰孢穗腐病抗性相关的候选基因; 经qRT-PCR验证并进行克隆, 成功克隆出2个基因Zm00001eb104020和Zm00001eb195780。(3) 对2个候选基因进行序列比对和时空表达模式分析表明, 2个基因编码的蛋白序列在抗感材料间存在共同的位点突变和缺失; 2个候选基因的时空表达特征存在明显差异, 但其表达量在抗病材料中均较感病材料高, 且均表现为接种禾谷镰孢后在籽粒中被诱导显著上调。研究结果为后续玉米抗禾谷镰孢穗腐病候选基因的分子机制解析、功能验证及抗病种质的选育提供了理论依据。

小麦TaAPC11基因家族鉴定及TaAPC11-5B参与干旱胁迫的生物学功能研究

胡城祯, 高维东, 孔斌雪, 王建飞, 车卓, 杨德龙, 陈涛

作物学报. 2026, (1):  148-164.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51029

摘要 ( 743 )   HTML ( 26 )   PDF (14927KB) ( 233 )  

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后期促进复合物(anaphase-promoting complex/cyclosome, APC/C)是一种由多亚基组成的cullin-RING型E3泛素连接酶, 其中复合物亚基APC11含有RING结构域, 可能通过泛素化特定的靶蛋白调控细胞周期, 进而参与植物的非生物胁迫。本研究采用生物信息学方法对小麦TaAPC11家族成员进行全基因组鉴定, 并重点研究了TaAPC11-5B基因参与干旱胁迫调控的生物学功能。结果表明, 小麦基因组中共鉴定到23个TaAPC11家族成员, 可分为3个亚族, 同一亚族成员具有相似的基因结构和Motif。共线性分析表明, 片段复制促进TaAPC11基因家族的扩张, 且在进化过程中受到纯化选择。顺式作用元件分析表明, TaAPC11基因家族成员的启动子区存在大量非生物胁迫响应元件。实时荧光定量(qRT-PCR)分析表明, TaAPC11-5B/6A2/4D1/3B2基因的转录表达均受到PEG-6000和ABA的显著诱导, 其中TaAPC11-5B在PEG-6000处理后上调倍数最高。亚细胞定位表明, TaAPC11-5B定位于细胞核与细胞质中。对野生型(WT)和TaAPC11转基因水稻株系(TaAPC11-5B-OE)进行干旱胁迫处理, 分析其抗旱表型发现, TaAPC11-5B-OE的存活率显著高于WT, 株高显著增加, 叶片卷曲程度减轻; 生理指标测定发现, TaAPC11-5B-OE的相对电导率和丙二醛含量显著低于WT, 脯氨酸含量显著高于WT。进一步通过DAB (3,3'-二氨基联苯胺)、NBT (氮蓝四唑)染色及抗氧化酶活性分析发现, PEG-6000处理后TaAPC11-5B-OE叶片的过氧化氢(H₂O₂)和超氧阴离子($\mathrm{O}_{2}^{\bar{.}}$)含量低于WT, 过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性均显著高于WT。本研究为深入解析小麦TaAPC11-5B基因响应干旱胁迫的生物学功能提供了理论依据和材料基础。

耕作栽培·生理生化

不同耐旱型马铃薯根际微生物对干旱的响应

姬炫彤, 卞春松, 金黎平, 李森, 秦军红, 李广存

作物学报. 2026, (1):  165-177.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54071

摘要 ( 467 )   HTML ( 8 )   PDF (1472KB) ( 129 )  

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马铃薯是全球重要的粮食作物, 但其生长极易受到干旱胁迫的影响。干旱不仅会降低马铃薯产量, 还会改变其根际微生物群落结构, 进而影响植株的耐旱性和健康状况。本研究以耐旱型马铃薯C93和干旱敏感型马铃薯费乌瑞它(Favorita)为材料, 在防雨棚土栽条件下, 通过宏基因组测序, 解析了不同干旱梯度下根际微生物群落的结构与功能响应机制。结果表明, 随着干旱程度的增加, Favorita的α多样性先降低后升高, 而C93的α多样性基本保持不变。变形菌门(30.44%~63.00%)和放线菌门为所有处理下的优势菌门, 但属水平组成呈现基因型特异性差异。C93在重度干旱下富集溶杆菌属(10.16%)和鞘氨醇单胞菌属(6.37%), 而Favorita依赖诺卡氏菌属(8.29%)和链霉菌属。功能注释结果表明, 中度干旱胁迫条件下, ABC转运蛋白通路在C93和Favorita应对干旱胁迫时具有重要作用, 而重度干旱胁迫条件下, Favorita主要依赖AMPK信号通路, 而C93主要依赖ABC转运蛋白通路来缓解干旱胁迫。共现网络分析表明, C93通过“核心菌群+功能枢纽”的协同互作模式增强网络稳定性, 而Favorita在干旱胁迫下网络模块化不足, 依赖单一菌群功能扩展, 导致长期抗逆性较弱。本研究初步揭示了马铃薯根际微生物调控抗旱的基因型特异性作用机制, 为抗旱菌剂开发及抗旱技术升级提供理论依据。

大豆玉米不同条带间作对玉米带水热时空动态变化及玉米产量效益的影响

陈宣伊, 张健伟, 张向前, 葛国龙, 路战远, 郭星星, 马子惠, 李欣艺, 陈立宇

作物学报. 2026, (1):  178-190.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53050

摘要 ( 523 )   HTML ( 15 )   PDF (3833KB) ( 173 )  

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为明确内蒙古东北黑土区适宜的大豆‖玉米条带间作模式, 于2023年和2024年在大兴安岭东麓阿荣旗以玉米和大豆为供试材料, 系统研究了玉米大豆不同间作模式2行玉米‖2行大豆(M2S2)、4行玉米‖4行大豆(M4S4)、4行玉米‖2行大豆(M4S2)、6行玉米‖6行大豆(M6S6)、6行玉米‖4行大豆(M6S4)和6行玉米‖2行大豆(M6S2)的玉米带土壤水热时空动态变化规律及产量差异。结果表明, (1) M4S4和M2S2土壤含水量在关键生育时期普遍高于其余处理, 土壤表层温度显著低于其他处理; M2S2在抽雄—吐丝期和灌浆期的土壤含水量分别比其他处理增加1.59%~16.85%和1.89%~14.82%, 与M4S4差异不显著; 同时2个处理在全生育时期下表现出较为均匀的水分分布; (2) 玉米单株产量、水分利用效率均以M2S2最高、M4S4次高; M4S4土地当量比最高, 在2年间分别为1.61和1.60, 复合种植系统的产投比也以M4S4最高, 达6.61, 比其他处理提高7.39%~32.28%。综上所述, M4S4带状间作布局是较适宜内蒙古东北黑土区推广的大豆‖玉米带状间作种植模式。

高产高油高油酸花生品种的生长发育及干物质生产特征

金欣欣, 宋亚辉, 苏俏, 杨永庆, 王瑾

作物学报. 2026, (1):  191-201.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55037

摘要 ( 612 )   HTML ( 6 )   PDF (634KB) ( 147 )  

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连续2年对冀花915、冀花19号、冀花521共3个高油酸花生品种的生长发育、干物质积累、产量构成、油脂积累等物质生产特征进行系统比较研究, 旨在为解析花生高产高油高油酸的形成机制提供理论依据。结果表明, 3个品种的产量表现为冀花915>冀花19号>冀花521。冀花915植株高度较矮(<40 cm), 叶面积指数峰值适宜(约5.6), 地上部群体结构合理; 荚果形成后, 群体生长率、净同化速率、荚果生长率以及荚果生物量的分配比例(48.75%)均显著高于其他2个品种。冀花521在生育期内叶面积指数峰值大, 光合势高, 但群体结构过大导致干物质积累向荚果分配比例小造成产量较低。冀花19号各项指标居中。油分、油酸含量表现为冀花915≈冀花19号>冀花521。冀花915和冀花19号的油分、油酸最大积累速率显著高于冀花521, 但快速积累期持续时间相对较短。总之, 冀花915具有群体质量优、干物质积累向荚果分配多、油分及油酸积累速率高等突出优势, 是其高产高油高油酸的重要原因。本研究结果可为花生新品种培育及制定高产高效栽培技术提供理论依据。

氮肥减量与追施方式对小麦产量和氮肥利用效率及麦田N₂O排放的影响

石吕, 石晓旭, 韩笑, 单海勇, 刘旭杰, 张晋, 严旖旎, 李赢, 刘海翠, 魏亚凤, 杨美英, 薛亚光, 刘建, 张祖建

作物学报. 2026, (1):  202-220.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51059

摘要 ( 610 )   HTML ( 14 )   PDF (5516KB) ( 174 )  

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为探究稻茬小麦深施肥“一基一追”机艺融合技术的增产增效减排机制, 2021—2024年在长江下游南通稻茬麦区开展大田试验。试验采用缓释掺混肥料(SRF, N∶P₂O₅∶K₂O=26∶12∶12)和普通尿素(U, 46%N), 结合自主研发的2BFGK-12(6)260全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机和3ZF-4(200)中耕追肥机, 设置7种施肥模式(30 cm+15 cm宽窄行种植): 以尿素4次分施(N 240 kg hm^-2, 基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶1∶2∶2, 窄行基施, 追肥全田撒施)为对照(CK); 减氮15% (N 204 kg hm^-2)条件下设置6种处理: M₁ (100%SRF窄行基施); M₂ (60% SRF窄行基施+40% U拔节期窄行撒施); M₃ (60% SRF窄行基施+40%U返青期宽行条施); M₄ (60% SRF窄行基施+40% SRF返青期窄行撒施); M₅ (60% SRF窄行基施+40% SRF返青期宽行条施); M₄₊₅ (60% SRF窄行基施+20% SRF返青期宽行条施+20% SRF返青期窄行撒施)。研究比较不同施肥模式对小麦产量效益、根系形态生理、氮素利用效率及N₂O排放的影响。结果表明, 与CK相比, M₂~M₅处理提高了小麦产量(4.0%~19.0%)和经济效益(13.7%~35.7%), 其中M₄和M₅处理表现最优, 分别增产14.1%和19.0%, 经济效益提升34.5%和35.7%。这些处理明显改善了根系特性(根干重密度增加9.7%~111.8%, 根系活力和氧化力分别提高6.8%~52.0%和4.2%~44.2%), 降低N₂O累积排放量22.6%~34.5%, 提高0~20 cm土层硝态氮含量11.2%~40.0%。在氮素利用方面, M₂~M₅处理均提高了籽粒氮素积累量、花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率, 氮肥利用效率指标(包括偏生产力、农学效率和表观利用率)分别显著提升了22.4%~40.0%、29.7%~74.3%和9.41~18.77个百分点。值得注意的是, M₄和M₅处理表现出最优的综合效益: N₂O累积排放量降幅最大(分别达27.0%和34.5%), 氮肥表观利用率2季均维持在43.0%以上(均值分别为43.5%和46.8%), 同时在生育后期保持较高的根系活性和耕层无机氮含量。相比之下, M₁处理虽然实现了最大的N₂O减排效果(降幅35.9%), 但导致减产10.4%和经济效益下降10.8%, 且氮肥利用效率呈现不稳定的年际变化特征。而优化处理M₄₊₅进一步改善了根系形态生理特性, 并提高氮肥表观利用率和籽粒氮素积累量。综上, 减氮15%条件下(N 204 kg hm^-2), 缓混肥2次施用处理(M₄和M₅)能实现产量、经济效益、氮肥利用效率和N₂O减排的协同提高, 并以追肥深施处理(M₅)效应更强。本研究为稻茬小麦缓释肥减氮优化高效应用提供重要理论依据。

渗透胁迫下不同玉米品种幼苗ABA合成及生理生化响应差异

张清怡, 肖义涛, 李秋霞, 张钰石, 张明才, 李召虎

作物学报. 2026, (1):  221-232.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53059

摘要 ( 430 )   HTML ( 8 )   PDF (3313KB) ( 152 )  

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脱落酸(ABA)是响应干旱胁迫的重要逆境信号转导物质, 但玉米品种干旱敏感性与ABA积累的内在关系仍不清晰。本研究以郑单958、农大364和农大3138为供试品种, 采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟渗透胁迫, 比较研究渗透胁迫对玉米幼苗生长、ABA合成与积累及其生理生化特征的影响, 探究ABA在不同玉米品种中响应渗透胁迫的作用机制。主要研究结果如下, 渗透胁迫显著抑制不同品种幼苗地上部与根系的生长与生物量积累, 降低了植株相对含水量。其中郑单958、农大3138和农大364的地上部和地下部生物量分别降低32.8%和5.9%、37.1%和10.5%、43.8%和20.1%。同时, 渗透胁迫显著上调了不同品种叶片和根系中ABA合成关键基因ZmNCED1、 ZmAO2和ZmABA3的表达水平, 其中郑单958增幅最大, 较对照增加1.5~12.9倍, 而农大364增幅最小, 较对照仅增加0.4~1.3倍。渗透胁迫增强了ABA合成关键酶醛氧化酶活性, 促进了ABA积累, 其中农大364的叶片和根中ABA积累增幅最小, 分别为140%和90%, 而郑单958最大。此外, 渗透胁迫显著提高了玉米抗氧化酶POD、SOD和CAT活性, 不同品种间增幅与ABA含量的增幅规律一致。从不同品种的植株生长、ABA合成和积累相关生理生化特征、抗氧化酶活性等对渗透胁迫的响应特征进行综合分析, 品种抗旱性表现为郑单958 >农大3138 >农大364。研究结果揭示了ABA在不同抗旱性玉米品种响应渗透胁迫中的作用机制, 为抗旱品种选育和抗逆栽培措施构建提供了依据。

秸秆还田耦合氮肥运筹对稻茬油菜茎秆质量和抗倒伏性能的影响

朱家宝, 王先领, 樊友众, 王宗铠, 蒯婕, 汪波, 王晶, 徐正华, 赵杰, 周广生

作物学报. 2026, (1):  233-248.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55042

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倒伏是限制长江流域直播油菜高产稳产的关键因素之一, 水稻秸秆还田后, 氮肥运筹通过碳氮代谢和茎秆结构影响油菜抗倒性能。本研究采用裂区设计, 以华油杂62为材料, 基于稻-油轮作定位试验, 研究秸秆管理耦合氮肥运筹对高密度直播油菜抗倒性的影响。以秸秆还田处理为主区(R0为秸秆不还田, R1为全量还田), 以氮肥运筹为副区, CK为240 kg hm^-2的常规施氮量及基肥∶苗肥∶薹肥∶花肥= 6∶4∶0∶0, N1、N2、N3、N4均为减氮20%, 但基肥∶苗肥∶薹肥∶花肥分别为10∶0∶0∶0、6∶4∶0∶0、6∶2∶2∶0和6∶2∶0∶2, 研究不同处理对成熟期油菜茎秆细胞壁成分、茎秆硅钙含量及花期茎秆显微结构等指标的影响。结果表明, 相较于秸秆不还田, 秸秆还田后, 油菜成熟期地上部鲜重增加29.1%, 茎秆抗折力增加23.3%, 茎秆纤维素、总木质素、果胶、硅、钙含量分别显著(P < 0.05)增加了26.3%、3.4%、30.6%、45.0%和9.5%, 茎秆强度和韧性显著增强, 但油菜株高、地上部鲜重的增幅大于茎秆抗折力增幅, 导致倒伏指数平均增加了7.9%。合理的氮肥运筹可提高茎秆质量, 从而降低倒伏指数。秸秆还田下N3处理使田间实际倒伏角度较常规施氮处理降低2.6%, 茎秆抗折力增加15.2%, 倒伏指数降低10.2%, 优于其他处理。其机理是该处理显著增加了茎秆纤维素、果胶和钙含量及花期茎秆皮层厚度、表皮厚度、维管束长、横截面积、维管束数目以及维管束面积, 显微结构排列更加合理, 抗倒性显著增强。因此, 在长江流域水稻秸秆还田和油菜高密直播条件下, 以全生育期施氮192 kg hm^-2 (基肥∶苗肥∶薹肥= 6∶2∶2)为推荐施肥方案, 可以减少氮肥投入, 增强茎秆的抗倒伏能力, 提高机械收获效率, 实现高产抗倒协同的目标。

烟草NtCEP7基因克隆及其编码小肽在苗期抗旱中的作用分析

孔娜, 刘涛, 刘文婷, 陈刚, 文利超, 邓智超, 郭梅, 李伟, 郭永峰

作物学报. 2026, (1):  249-261.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54013

摘要 ( 468 )   HTML ( 9 )   PDF (6216KB) ( 153 )  

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烟草具有较强的抗旱能力, 但其在还苗期对水分需求极为敏感, 大田移栽后若遭遇干旱, 则极易影响烟草正常生长发育及后期产量和品质形成。已有研究表明, C-terminally encoded peptides (CEPs)小肽激素在调控植物逆境胁迫中发挥重要作用, 然而关于烟草CEP家族成员的抗旱功能, 目前尚无相关研究报道。本研究从普通烟草K326中克隆得到NtCEP7基因, 其CDS全长261 bp, 编码86个氨基酸, 前体蛋白具有分泌型信号肽特征及跨膜结构域。进化分析表明, NtCEP7位于Group I; 启动子分析表明, NtCEP7基因的启动子区域存在脱落酸及干旱响应顺式作用元件。荧光定量PCR结果表明, NtCEP7基因在干旱胁迫和ABA诱导下显著上调。通过盆栽控水模拟干旱胁迫, 与对照组(喷施等量水)相比, 叶面喷施NtCEP7a小肽能使烟草在干旱条件下保持较好的生长状态, 表现为叶片黄化和萎蔫程度较轻, 叶绿素含量、净光合速率、地上部分干重、Pro含量显著升高, 而电导率和MDA含量显著降低; 进一步研究发现, NtCEP7a小肽处理降低了干旱条件下叶片的气孔开度, 提高了叶片相对含水量; 此外, NtCEP7a小肽处理提高了植株体内抗氧化酶活性, 降低超氧阴离子和过氧化氢含量。以上结果表明, NtCEP7a小肽通过调控气孔开度、促进Pro含量积累以及增强抗氧化酶活性, 可以有效缓解干旱胁迫对烟草的损害, 从而提高烟草的抗旱性。

低O₂高CO₂贮藏环境延缓马铃薯块茎衰老的作用机制

田甲春, 葛霞, 李守强, 李梅, 田世龙, 张亚倩, 程建新, 李玉梅

作物学报. 2026, (1):  262-278.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54065

摘要 ( 395 )   HTML ( 3 )   PDF (7119KB) ( 95 )  

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为探讨低O₂高CO₂贮藏环境延缓马铃薯块茎的衰老机制, 本研究以马铃薯陇薯17号为研究对象, 通过测定营养品质、外观指标及生理指标, 并结合贮藏中期(60 d)和末期(150 d)的转录组学分析, 从表型水平和转录水平研究了马铃薯对低O₂高CO₂贮藏环境的响应, 揭示了马铃薯贮藏的分子调控机制。低O₂高CO₂贮藏环境延缓了马铃薯在低温贮藏期间淀粉含量的下降及还原糖含量的上升, 抑制了薯块发芽和失水, 保持了良好的薯皮色泽, 抑制了PAL活性、POD活性的上升, 并且对3种内源激素有积极的调控作用。与对照相比, 贮藏中期共发现741个差异基因, 其中上调基因378个, 下调基因363个。贮藏至末期时, 差异基因总数上升为1658个, 其中上调基因为1211个, 下调基因为447个。通过生物信息学分析发现, 低O₂高CO₂贮藏环境显著调控与苯丙烷生物合成代谢、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导及MPAK信号转导相关的代谢途径。综上所述, 本研究为马铃薯的气调贮藏提供了理论基础, 为进一步研究分子机制提供了理论依据。

研究简报

331份花生种质苗期耐盐性综合评价和强耐盐种质鉴选

王菲菲, 张胜忠, 杨贵华, 苗华荣, 胡晓辉, 张则林, 刘莎莎, 乔利仙, 单世华, 陈静

作物学报. 2026, (1):  279-294.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55044

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土壤盐渍化是限制花生扩种及产量的主要制约因素之一, 筛选优异耐盐花生种质并鉴定相关指标, 为耐盐品种选育和耐盐分子机制研究奠定基础。以331份花生种质为研究对象, 利用水培法于苗期进行耐盐性鉴定。测定了8个指标: SPAD值、苗高、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重、鲜重根冠比和干重根冠比。采用主成分分析法、隶属函数分析法及聚类分析法对花生苗期耐盐性进行综合评价。在不同盐浓度处理下, 苗高、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、鲜重根冠比和干重根冠比6个指标在不同种质间均表现出显著差异。在盐胁迫下, 花生生长受抑制, 其中4个指标的测定值较对照显著降低。相关性分析显示, 8个指标的耐盐系数均存在相关性, 其中地下鲜重和地下干重的相关性最强(相关系数为0.83)。主成分分析将8个指标转换成3个主成分, 累计方差贡献率达76.22%。基于D值进行聚类分析, 将331份种质划分为5类耐盐型, 第Ι类强耐盐型(11份)、第II类耐盐型(33份)、第III类中间型(104份)、第IV类盐敏感型(42份)、第V类高盐敏感型(141份)。通过逐步回归分析, 构建花生苗期耐盐评价回归方程: Y = 0.032 + 0.163X₄ + 0.137X₃ + 0.073X₁ - 0.158X₂ + 0.111X₅ + 0.080X₆。D值适用于花生苗期耐盐性评价, 筛选出包括华实2、AM-Georganic、中花6等在内的11份强耐盐性种质。苗高、地下干重和地上干重可作为花生苗期耐盐性鉴定的主要指标。

水分管理和品种类型对再生稻产量和稻米品质的影响

朱金娟, 王慧萍, 杨国栋, 王宇诚, 杨晨, 王斌, Agustiani Nurwulan, 涂军明, 毕俊国, 崔克辉, 黄见良, 彭少兵, 袁珅

作物学报. 2026, (1):  295-315.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.52021

摘要 ( 530 )   HTML ( 16 )   PDF (1787KB) ( 182 )  

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为探究节水灌溉以及品种类型对再生稻产量和稻米品质的影响, 2023年在湖北蕲春和浠水开展大田试验。以3个节水抗旱稻品种(旱优8200、旱优116和旱优73)和3个优质稻品种(箴两优郢香丝苗、荃优粤农丝苗和荃优607)为供试材料, 以湖北省再生稻大面积种植的普通水稻品种(两优6326)为对照, 设置常规灌溉和节水灌溉2种水分管理方式, 分析再生稻模式下不同品种产量和稻米品质对水分管理的响应差异。结果表明, 相较于常规灌溉, 节水灌溉处理使头季和再生季灌水量分别平均减少76%和85%, 但产量和稻米的加工、外观和蒸煮食味品质在水分处理间无显著差异, 且这一结果在不同试验地点间保持一致。这表明, 与常规灌溉相比, 节水抗旱稻和优质稻品种在节水灌溉条件下均能保持较为稳定的头季和再生季产量和稻米品质。优质稻头季和再生季产量分别为8.54 t hm^-2和5.88 t hm^-2, 相较于普通水稻产量差异不显著; 但头季和再生季整精米率分别显著提高13.5个百分点和20.6个百分点, 垩白粒率和垩白度分别显著降低22.6个百分点和6.4个百分点、10.8个百分点和1.8个百分点。节水抗旱稻在头季的产量以及稻米加工、外观和蒸煮食味品质方面与普通水稻无显著差异, 但在再生季, 产量显著下降17%, 整精米率显著提高17.0个百分点, 垩白粒率和垩白度分别降低5.5个百分点和1.0个百分点。在同一品种类型中, 再生稻产量和稻米品质存在显著的品种间差异。相关性分析表明, 再生季稻米的加工、外观和蒸煮食味品质指标均与头季相应指标呈正相关。因此, 在降水条件较好的地区, 结合优良水稻品种, 实施“以雨养为主、关键生育期适时灌溉”的节水灌溉策略, 可有效降低水分消耗、提升水分利用效率, 同时实现再生稻的高产与优质目标。

苦荞半矮秆突变体sd3的表型鉴定及转录组分析

刘迪, 黎瑞源, 石茂竹, 李洪有, 陈庆富, 石桃雄

作物学报. 2026, (1):  316-328.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51043

摘要 ( 467 )   HTML ( 12 )   PDF (8634KB) ( 179 )  

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株高是苦荞重要的农艺性状之一, 与抗倒伏能力、光合作用效率以及产量形成等密切相关。矮化通常有利于提高苦荞的抗倒伏性能, 进而提升产量。为了发掘矮秆基因资源, 为苦荞株高分子调控机制研究及其育种应用提供科学依据, 本研究对前期经EMS诱变获得的苦荞半矮秆突变体sd3进行了表型鉴定和转录组分析。结果表明, 与野生型相比, sd3成熟期的株高降低28.43%, 主茎节数降低44.44%, 主茎节数减少是导致sd3矮化的主要原因。茎秆细胞学形态观察显示, sd3细胞横向分裂能力更强, 导致其茎秆壁显著增厚, 茎节变粗。sd3对赤霉素敏感, 外源GA₃可恢复其表型。对苗期茎秆进行转录组学分析, 成功鉴定到3067个差异表达基因(DEGs)。GO功能和KEGG通路富集筛选出57个株高调控基因。其中, 赤霉素信号转导途径中的GID1在sd3中上调表达, GID2、UNE10和PIF1在sd3中均下调表达, 推测这些DEGs在sd3矮化形成过程中起着重要作用。本研究结果初步阐明了sd3致矮机理, 为苦荞抗倒伏品种选育及株高性状的遗传改良提供了重要的候选基因, 有助于推动苦荞遗传育种工作的高效开展。