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2026年 第52卷 第8期 刊出日期：2026-08-12

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综述

小麦茎秆实心性状研究进展及育种应用

高旺南, 孟天琪, 孙兆鑫, 尚旭阁, 武军, 刘玉秀

作物学报. 2026, (8):  2233-2243.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.61017

摘要 ( 326 )   HTML ( 48 )   PDF (3606KB) ( 243 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

小麦是全球最重要的粮食作物之一, 为人类提供大量的膳食蛋白质和热量, 但在生产上面临倒伏、麦茎蜂危害及极端天气等多重挑战, 严重制约高产稳产目标的实现。小麦茎秆实心性状不仅能显著提升茎秆强度、增强抗倒伏能力, 还可形成物理屏障抵御麦茎蜂侵染, 同时, 在干旱、高温等非生物逆境下具有更强的适应优势, 是小麦抗逆育种的重要性状资源之一。本文系统综述了小麦茎秆实心性状的测定时期与方法、种质资源来源及创制利用、遗传表达特征与调控网络、主效QTL及功能基因定位、该性状与产量相关性状的协同关系和逆境适应机制等方面的研究进展, 总结了当前研究中存在的争议与不足, 最后对未来研究方向及应用前景进行展望, 以期为小麦茎秆实心性状的遗传改良提供理论参考。

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

小麦铜转运蛋白基因TaCOPT3响应镉胁迫的功能分析

贾康楠, 李慧园, 郭会君, 赵林姝, 谢永盾, 熊宏春, 古佳玉, 张玉梅, 刘录祥

作物学报. 2026, (8):  2244-2256.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.61025

摘要 ( 189 )   HTML ( 29 )   PDF (5359KB) ( 171 )  

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铜转运蛋白(COPT)参与植物金属离子稳态调控, 但其在小麦镉(Cd)胁迫应答中的功能尚未明确。基于前期转录组分析发现TaCOPT3受Cd胁迫显著上调, 本研究克隆了其3个同源拷贝, 并系统解析了其序列特征、表达模式及生物学功能。序列分析显示, TaCOPT3-A、TaCOPT3-B、TaCOPT3-D分别编码162、150和162个氨基酸, 均含有保守的Ctr铜转运结构域, 与水稻OsCOPT3序列一致性为65.40%~68.67%。亚细胞定位预测显示, TaCOPT3的3个拷贝均定位于质膜中。启动子区富含ABA、MeJA、SA等激素响应元件及MYB结合位点。RT-qPCR分析显示, Cd胁迫显著诱导3个同源拷贝上调表达, 表达量随Cd浓度升高而增加; 在300 μmol L^-1 CdCl₂处理下, TaCOPT3-A在地上部的表达量较对照上调427倍, 高于其他拷贝。功能验证表明, 在50 μmol L^-1和300 μmol L^-1 CdCl₂处理下, TaCOPT3-A突变体e0483地上部Cd积累量较野生型分别显著降低44.52%和30.92%, 生物富集因子分别降低36.62%和24.19%。单倍型分析显示, TaCOPT3-A存在2种主要单倍型, 其中, 单倍型1在全球种质中占63.30%, 已知低Cd积累品种济麦22属于该单倍型。综上, TaCOPT3为小麦Cd胁迫响应基因。TaCOPT3-A功能缺失可显著降低地上部Cd积累, 提示其参与Cd向地上部的转运调控, 该研究为揭示小麦Cd胁迫应答机制提供了理论依据。

耐辐射异常球菌drfE基因提高玉米的耐旱性

刘淳, 许忆葳, 张莹莹, 李瑞, 燕永亮, 邹华文, 王逸茹, 郑军

作物学报. 2026, (8):  2257-2267.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.63025

摘要 ( 119 )   HTML ( 19 )   PDF (7789KB) ( 320 )  

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干旱胁迫是制约玉米生长的主要因素。drfE基因编码的耐辐射异常球菌类铁蛋白, 在干旱、氧化、高盐、辐射和极端温度等非生物胁迫中发挥重要作用。本研究构建了p3301-drfE植物表达载体, 转化玉米后筛选获得drfE基因过表达玉米纯合株系, 在苗期和成株期评价转drfE基因玉米的耐旱性。苗期耐旱性结果表明, 在干旱胁迫下, drfE过表达株系存活率显著高于野生型, 相对含水量、POD活性、CAT活性显著提高, 电导率、MDA含量和H₂O₂含量均显著降低。成株期耐旱性鉴定结果表明, drfE过表达株系在干旱胁迫下显著提高了玉米的穗长、单穗重、百粒重及产量。drfE通过调控过氧化物酶、干旱胁迫相关激酶以及WRKY、MYB等转录因子的表达来响应干旱胁迫。综上, drfE基因可显著提高玉米的抗旱性, 是培育耐旱玉米品种的优良基因。

芥菜型油菜耐旱相关miRNA的挖掘及功能研究

蒋唤唤, 张玉玲, 梁峰豪, 唐容, 杨斌, 肖华贵, 雷绍林, 陶源, 戴丽红, 王璐璐, 张超

作物学报. 2026, (8):  2268-2278.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.65002

摘要 ( 126 )   HTML ( 19 )   PDF (3881KB) ( 82 )  

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由于喀斯特地貌影响, 贵州在极端天气来临时更易遭受干旱, 对油菜生产构成严重威胁。与甘蓝型油菜相比, 芥菜型油菜在生产上更加耐旱。因此, 挖掘其耐旱相关基因并解析分子功能, 对提高油菜的抗逆性和产量具有重要意义。已有研究表明, microRNA (miRNA)在植物响应干旱胁迫中发挥关键调控作用, 但在芥菜型油菜中的研究仍较为有限。本研究以2份极端干旱响应芥菜型油菜材料(G160和G170)为对象, 结合small RNA (sRNA)测序和分子功能试验, 对干旱胁迫下的miRNA及其靶基因进行预测与功能分析。共鉴定出44个已知及新型干旱响应miRNA; 通过RT-qPCR验证其中8个miRNA在干旱胁迫下的动态表达模式时发现, 在耐旱材料G170中, 基因的表达水平低于敏感材料G160。靶基因预测结果显示, 部分靶基因参与干旱响应(ATHBs、PCL5等)以及ABA信号通路(AHA1、CAR9等)。进一步在甘蓝型油菜中异源过表达BjuMIR9552a, 干旱复水试验及生理生化指标测定结果表明, 转基因植株较野生型表现出更低的耐旱性; RT-qPCR检测结果显示, 转基因株系中AHA家族基因的表达显著下调, 提示BjuMIR9552a可能通过靶向AHA家族基因负调控油菜抗旱性。本研究共鉴定出8个可能作为干旱胁迫抑制因子的miRNA, 过表达BjuMIR9552a可降低油菜抗旱性并下调AHA家族基因表达。上述结果为深入解析芥菜型油菜中miRNA介导的干旱响应调控网络提供了新的理论依据。

花生籽仁品质性状与种皮颜色遗传分析及基因定位研究

许静, 樊博恒, 王恩琪, 潘丽娟, 殷祥贞, 陈娜, 乔利仙, 姜骁, 赵旭红, 马俊卿, 张昆, 刘风珍, 迟晓元

作物学报. 2026, (8):  2279-2296.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55082

摘要 ( 151 )   HTML ( 14 )   PDF (4929KB) ( 91 )  

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提升花生籽仁品质是保障粮油安全与产业竞争力的关键, 种皮颜色是花生重要的农艺性状。本研究以冀花甜1号(红色)和JM135 (粉色)为亲本构建重组自交系群体(RIL), 利用近红外光谱分析仪检测群体籽仁主要品质性状, 基于HSV和RGB颜色空间模型获得群体种皮颜色、RGB表型数据和种皮颜色指数(p), 采用R包SEA v2.0对其进行遗传分析, 结果表明, 花生籽仁花青素、油分、蔗糖的最优遗传模型为4MG-EEEA, 蛋白质和亚油酸的最优遗传模型为4MG-EEA, 油酸和棕榈酸的最优遗传模型为4MG-CEA。花生种皮颜色R、G、B、p值的最优遗传模型均为4MG-EEEA。进一步通过BSA-seq技术对种皮颜色基因进行初步定位, 使用ΔSNP-index法和ED法最终将目标基因定位在Arahy.03的2.06 Mb区间内, 通过基因注释信息筛选出6个候选基因。表达谱和变异位点分析表明Arahy.07ZIFT发生了非同义突变, Arahy.W8TDEC和Arahy.WZ366M在种子发育过程中表达较高, 可能是种皮颜色相关基因。研究结果可为花生品质性状及种皮颜色的遗传与分子机制奠定理论基础。

水稻白穗调控基因WP4的图位克隆与功能分析

刘奥媛, 田维江, 温小竹, 刘佳颖, 王嫱, 雷霆, 桑贤春, 王晓雯

作物学报. 2026, (8):  2297-2305.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.62006

摘要 ( 178 )   HTML ( 12 )   PDF (5603KB) ( 109 )  

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水稻叶片形态和颜色可通过改善群体光合效率来影响水稻产量, 同时叶色发育在水稻生物和非生物逆境抗性中也发挥了重要的作用。前期, 我们报道了一个叶色淡绿、颖壳白化的突变体wp4, 并将调控基因精细定位在第8染色体约79 kb的物理范围内。本研究在此基础上对精细定位区间内的所有基因进行测序, 发现LOC_Os08g06280/LSD1在内外显子交界处发生了G到A的碱基替换, 从而导致第4内含子没有被剪切完全。随后的功能互补试验证实了LOC_Os08g06280即为WP4, 在突变体中转入野生型LOC_Os08g06280基因序列可使wp4的叶片、颖壳颜色和光合色素含量等恢复至野生型水平, 表明wp4是lsd1的一个新等位突变体。生物信息学分析发现, WP4编码含3个保守锌指结构域的植物特有转录因子, 与多物种同源基因高度保守。RT-qPCR结果显示, 与野生型相比, 突变体wp4颖壳的叶绿体发育相关基因、叶绿素合成相关基因、光合作用相关基因及类胡萝卜素合成相关基因均显著下降。综上, WP4可能在叶绿体发育和叶绿素合成中起重要作用, 这为下一步基因调控机理研究奠定了基础, 也为水稻高光效育种提供了种质资源。

绿豆柱头外露突变体se2的特征特性分析及候选基因挖掘

徐亚鹏, 邓昆鹏, 兰天娇, 王明海, 程钰鑫, 王涵, 包淑英, 韩丹, 徐宁, 郭中校

作物学报. 2026, (8):  2306-2316.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54155

摘要 ( 131 )   HTML ( 7 )   PDF (4127KB) ( 54 )  

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柱头外露可实现绿豆自然条件下的异花授粉, 提高杂交制种效率。挖掘外露柱头的发育调控基因有助于培育绿豆柱头外露型新品种, 促进杂种优势的利用。本研究以绿豆品种冀绿7号(WT)为材料, 经过甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变及人工筛选鉴定到一种稳定遗传的柱头外露突变体se2, 对其开展了表型特性分析、遗传及候选基因挖掘等研究。结果表明, 与WT相比, se2表现为龙骨瓣显著退化缩短, 柱头外露, 但花粉粒活力正常。在大田试验中, se2的单株荚数、单荚粒数、荚长及单株产量较WT分别降低83.4%、60.9%、25.1%和85.4%; 在盆栽试验中, 单株开花数、单株结荚数和瘪荚率较WT分别升高285.2%、285.9%和67.6%, 单株成熟荚数降低93.6%, 表现出极显著的结实率下降特征; F₂代群体性状分离比统计表明, 该性状受1对隐性单基因控制; 通过蜜蜂辅助授粉证明了se2在绿豆杂交种培育上应用的潜力。对突变型混合DNA池和野生型亲本进行重测序后, 通过MutMap分析、同源序列比对及定量分析, 筛选获得6个与柱头外露性状相关的候选基因。本研究为探明绿豆柱头外露发育分子机制和绿豆杂种优势的利用奠定了基础。

Haseman-Elston回归与QR分解结合的全基因组选择新方法

刘海岚

作物学报. 2026, (8):  2317-2326.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.61006

摘要 ( 147 )   HTML ( 8 )   PDF (486KB) ( 71 )  

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高通量测序与表型技术的快速发展产生了越来越多的大型基因型与表型数据集, 而传统的全基因组选择算法难以处理这类数据, 计算效率问题已成为全基因组选择的关注重点。为解决该问题, 本研究提出一种计算高效的全基因组选择新方法(HQGS), 首先利用Haseman-Elston回归估算遗传方差, 再对核心群体进行正交三角分解(QR分解)以获得高维矩阵的近似解, 这大大提高了计算效率。在模拟数据分析中, 设置了不同的核心群体大小、标记个数、真实遗传率、训练群体大小水平用于评估HQGS、基因组最佳线性无偏预测(GBLUP)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)。从预测准确性看, HQGS和GBLUP在绝大部分情况下是相似的, 它们全部显著优于RF, 大部分情况下优于SVM; 从计算效率看, HQGS显著优于GBLUP、RF和SVM, 其中, GBLUP的计算效率最低。在真实数据分析中, 小麦群体1包含的14个性状中, HQGS有3个性状的预测准确性显著优于GBLUP, 8个性状与GBLUP相似, 6个性状的预测准确性显著优于RF, 5个性状与RF相似, 5个性状的预测准确性显著优于SVM, 5个性状与SVM相似。在小麦群体2包含的4个环境下的产量数据中, HQGS在3个环境下的预测准确性优于GBLUP, 在1个环境下优于RF, 在2个环境下与RF相似, 在2个环境下优于SVM, 在1个环境下与SVM相似。本研究提出了一种计算高效的全基因组选择新方法, 有效避免了大型遗传关系矩阵求逆, 在保持预测准确性的情况下显著提高了计算效率, 为处理大型数据提供了更加高效可靠的新途径。

花生含油量分子标记开发及其在高油育种中的应用

郎瑞博, 黄莉, 刘念, 晏立英, 陈玉宁, 王欣, 王前前, 康彦平, 王志慧, 姜慧芳, 廖伯寿, 雷永, 淮东欣

作物学报. 2026, (8):  2327-2335.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.55078

摘要 ( 117 )   HTML ( 11 )   PDF (1005KB) ( 59 )  

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花生是我国重要的油料作物, 培育高含油量品种是提升产业效益的重要途径。籽仁含油量作为典型的数量性状, 受微效多基因控制。本研究针对在多个花生群体中重复检测到的7个稳定含油量QTL, 开发了相应的分子标记, 并利用310份花生种质资源进行基因型鉴定, 系统分析了高油等位基因的分布规律与聚合效应。结果表明, 单个QTL的高油等位基因可使含油量提升0.38%~3.61%, 其表型效应为53.79%~55.47%。不同QTL位点的高油等位基因频率差异显著, 其中, qOCA05的频率最低(6%), qOCA06.2的频率最高(94%)。仅鉴定到2份材料同时聚合了全部7个高油等位基因型, 其含油量分别为56.36%和58.59%, 表明多基因聚合可显著提高籽仁含油量。分析发现, 60份含油量高于55%的材料均携带至少2个高油等位基因; 其中, 4份含油量超过60%的种质聚合了5~6个高油等位基因, 提示可能还存在其他效应更大的遗传因子。本研究结果为花生高油育种提供了实用的分子标记及重要的育种策略。

蓖麻同源基因组加倍对生长与籽粒性状的影响

何丹, 徐学永, 陈贤行, 杨天龙, 舒伟, 张严予, 韩冰, 刘爱忠, 吴剑

作物学报. 2026, (8):  2336-2349.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54160

摘要 ( 158 )   HTML ( 13 )   PDF (11654KB) ( 67 )  

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蓖麻是世界上重要的非食用油料植物之一, 随着工业上对蓖麻油需求量的迅速增加, 亟需通过遗传育种的方式提高蓖麻种子的产量。多倍体育种是提高植物生长和产量性状的有效手段。近年来, 解析基因组加倍引起性状变异的研究主要集中于异源多倍体, 对于同源多倍体生长和产量性状变异的研究相对较少。本研究旨在阐明同源基因组加倍对蓖麻生长与生理以及籽粒性状的影响规律, 为蓖麻和其他油料植物的多倍体育种实践和遗传改良提供理论依据。本研究以栽培品系ZB306蓖麻二倍体和同源四倍体为研究材料, 利用流式细胞仪和体细胞染色体计数方法鉴定倍性水平, 进一步比较蓖麻四倍体与二倍体在形态、解剖、光合生理及籽粒性状等方面的差异。结果表明, 蓖麻四倍体的基因组大小和染色体数目(2n = 4X = 40)是蓖麻二倍体的2倍, 证明蓖麻四倍体植株是真正纯合的四倍体; 蓖麻四倍体植株的株高、地径、叶面积以及叶片厚度均显著大于二倍体; 四倍体叶片的气孔长度与宽度均显著大于二倍体, 而气孔密度呈现降低的趋势; 解剖学观察发现, 蓖麻四倍体叶片下表皮、木质部、薄壁组织的细胞大小与数量和栅栏组织的细胞大小均显著大于二倍体; 蓖麻四倍体叶片的叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率均显著高于二倍体; 蓖麻四倍体种子长度、宽度、厚度、百粒重和胚乳油脂含量均显著大于二倍体。蓖麻同源四倍体与二倍体相比具有更突出的营养生长优势和高产性状, 不仅为蓖麻和其他油料植物的多倍体育种实践和遗传改良提供了理论依据, 也为阐明蓖麻多倍体化后性状变异的分子机制奠定了基础。

基于水稻CSSL-Z815构建SSSLs的产量相关QTL鉴定与qGL8精细定位

谢可盈, 李巧龙, 李国风, 赵明慧, 高瑞蔓, 凌英华, 赵芳明

作物学报. 2026, (8):  2350-2365.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.62001

摘要 ( 163 )   HTML ( 11 )   PDF (15961KB) ( 100 )  

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水稻产量是复杂的数量性状, 受多个数量性状位点(QTL)共同调控。通过将控制产量的QTL分解至单片段染色体代换系(SSSL)中, 不仅可以提高QTL定位精度, 还有助于在统一遗传背景下实现全基因组层面的设计育种。本研究以粳型品种日本晴为背景、携带籼型恢复系R225六个代换片段的染色体片段代换系CSSL-Z815为材料, 利用日本晴与Z815构建的F₂代群体, 共鉴定出24个与水稻产量性状相关的QTL。这些QTL分别分布在1、4、7、8号染色体上, 对表型变异的贡献率介于2.60%至26.42%之间。其中qGL8对Z815长粒表型具有最大的加性效应, 贡献率达9.15%。进一步通过分子标记辅助选择(MAS), 将这些QTL成功分解至3个单片段代换系中(S1~S3)。对SSSLs的QTL鉴定结果表明, 有11个QTL在相应材料中稳定遗传。同时, 还新检测出21个与产量性状相关的QTL (包括qPH4、qGL7、qRLW7、qYD8等)。此外, 本研究将qGL8精细定位于8号染色体的RM23519~RM3480区间内(约600 kb)。基于SSSL重测序分析, 筛选出LOC_Os08g42980 (编码LA结构蛋白)、LOC_Os08g43000 (编码CC-NBS-LRR结构蛋白)、LOC_Os08g43140 (编码表达蛋白)和LOC_Os08g43160 (编码TCP转录因子) 4个候选基因, 这些基因为进一步解析qGL8调控粒长的分子机制提供了重要线索。

旱地小麦株高及穗下节长全基因组关联分析及优异单倍型鉴定

吴宇轩, 马靖福, 王浩栋, 郭利建, 陈涛, 杨德龙

作物学报. 2026, (8):  2366-2381.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.61014

摘要 ( 118 )   HTML ( 9 )   PDF (12737KB) ( 88 )  

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株高(PH)和穗下节长(PL)是影响旱地小麦产量潜力和逆境适应性的关键性状, 解析其遗传基础对小麦抗旱高产育种具有重要意义。本研究以215份小麦自然群体为材料, 在多个干旱环境下对PH和PL进行表型鉴定, 结合100K SNP芯片基因型数据, 采用混合线性模型开展全基因组关联分析。研究结果显示, PH和PL在不同环境中均表现出广泛的连续变异, 变异系数分别为17.74%~20.90%和18.82%~23.78%。基因型与环境互作效应显著, 广义遗传力分别为0.61和0.67。群体结构分析将供试材料划分为7个亚群, 各亚群间PH和PL表型差异显著。全基因组关联分析共检测到145个显著关联的标记-性状位点, 其中, 116个与PH相关、29个与PL相关。在4D染色体16.15~19.70 Mb区间鉴定到1个稳定的共定位热点区域, 包含6个多环境重复检测到的显著SNP标记。以上标记可将自然群体分为2种单倍型(HapI和HapII), HapII型材料相比于HapI型材料的PH和PL显著降低、千粒重显著增加。针对该区间成功开发了3个KASP标记, 并在373份独立群体中进一步证明其与PH和PL显著关联。结合转录组数据和功能注释, 在候选区间内筛选出83个高置信度基因, 其中, 27个在茎组织中高表达, 涵盖已知矮秆基因及多个未在小麦中深入功能验证的同源基因。本研究为旱地小麦株型改良提供了重要的分子标记和候选基因资源。

94份新疆春小麦品种抗旱性评价及抗旱功能基因分子检测

刘浩, 孙浩, 梁晓东, 李建疆, 魏海鹏, 张敏, 廖冰琳, 贾永红, 马兴国, 曾潮武, 张宏

作物学报. 2026, (8):  2382-2395.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51099

摘要 ( 166 )   HTML ( 16 )   PDF (10591KB) ( 116 )  

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干旱是制约我国农业生产尤其是粮食作物生产的主要因素之一, 本研究通过田间控水试验, 对94份新疆春小麦品种(系)的抗旱性进行评价, 并分析其可能含有的已知抗旱功能基因, 为抗旱新品种选育及抗旱资源的有效利用提供参考。在干旱胁迫处理下, 产量、株高、穗下节、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重和生育期8个田间性状, 以及与籽粒品质性状相关的淀粉干基测定值均较正常灌溉处理显著降低; 相反, 籽粒蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量的测定值较正常灌溉处理显著增加。抗旱指数相关性分析发现, 13个性状中, 株高与产量的抗旱指数呈显著正相关且稳定性好, 可在品种选育过程中作为小麦成株期抗旱性快速评价的参考指标。利用抗旱相关基因TaDTG6-B、TaPYL1-1B、TaKCS3、TaWD40、TaPP2C6和TaBADH的功能标记对94份材料进行基因型检测, 结果显示, 12份材料含有TaDTG6抗旱优异单倍型、10份材料含有TaPP2C6优异单倍型, 未检测到TaWD40单倍型差异材料。蜡质合成相关基因TaKCS3优异单倍型在育种过程中受到定向选择, 检出频率达到67%。依据产量的抗旱指数, 筛选出23份高抗旱春小麦品种(系), 其中, 8份表现强抗旱性, 为小麦抗旱育种提供了材料及理论基础。

耕作栽培·生理生化

有机肥不同比例替代化肥对甜玉米田土壤N₂O排放及产量的影响

黄亚丽, 于爱忠, 姜科强, 蔡宏玮, 王鹏飞, 王玉珑, 尚永盼, 霍建喆, 庞小能

作物学报. 2026, (8):  2396-2409.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.63015

摘要 ( 117 )   HTML ( 18 )   PDF (6420KB) ( 126 )  

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本研究旨在探究有机肥不同比例替代化肥对甜玉米产量及土壤N₂O排放特征的影响, 以期为西北绿洲灌区构建作物高产与环境友好型施氮制度提供理论依据。本研究依托武威绿洲农业试验基地开展为期2年的田间定位试验, 以传统单施化肥(CK)为对照, 设置有机肥替代10%、20%、30%和40%化肥(M1、M2、M3、M4), 共5个处理。通过动态监测土壤N₂O排放通量、土壤铵态氮和硝态氮含量、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性, 分析有机肥替代部分化肥对甜玉米田土壤N₂O排放的影响及其关键机制。基于2年试验结果的平均值分析, M2处理下甜玉米生物产量和鲜穗产量较CK处理分别显著提高12.57%和4.51%, 而M3和M4处理则显著减产。有机肥替代部分化肥处理均显著降低基肥、第一次追肥后N₂O排放峰值和甜玉米生长季N₂O累积排放量; 与CK处理相比, M1、M2、M3和M4处理下N₂O全球增温潜势和排放强度分别降低2.52%~8.89%和3.26%~10.35%, 其中M3处理表现出最低N₂O全球增温潜势, M2处理N₂O排放强度最低。通过Mantel检验和随机森林模型分析发现, 土壤N₂O累积排放量与播种期铵态氮和硝态氮含量、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性呈极显著正相关, 与拔节期硝态氮含量、亚硝酸还原酶活性呈显著正相关。结构方程模型进一步分析表明, 有机肥替代部分化肥主要通过降低播种期铵态氮含量间接影响硝态氮含量和亚硝酸还原酶活性, 最终降低N₂O排放。综上, 有机肥替代20%化肥在保证甜玉米增产的同时显著降低土壤N₂O排放, 可作为绿洲灌区兼顾生产效益与减排目标的最优施肥模式。

春小麦氮素利用对绿肥联合麦秸还田及施氮量的响应

王雅枫, 南运有, 张欢欢, 张刁亮, 江龙秀, 朱东阳, 李含婷, 柴强, 胡发龙, 殷文, 樊志龙

作物学报. 2026, (8):  2410-2423.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.61001

摘要 ( 118 )   HTML ( 11 )   PDF (7105KB) ( 56 )  

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针对西北绿洲灌区春小麦生产中有机物料投入不足、化学氮肥依赖性大且利用效率低的问题, 采用设置不同还田方式与施氮水平组合的田间试验开展调控效应研究, 揭示在不同施氮量下绿肥麦秸联合还田对春小麦氮素利用及土壤氮素状态的影响, 旨在为春小麦节氮增效提供理论支撑和实践依据。本研究于2023—2024年在甘肃省河西绿洲灌区开展田间裂区试验, 主区设置3种还田方式: 绿肥联合麦秸还田(GS)、单绿肥还田(G)与麦后休闲(F); 副区设4个施氮水平: 传统施氮(N1, 225 kg hm^-2)、减氮15% (N2, 190 kg hm^-2)、减氮30% (N3, 155 kg hm^-2)和减氮45% (N4,120 kg hm^-2)。系统测定分析春小麦氮素积累分配、籽粒产量、氮素利用效率及土壤氮素动态等指标。结果表明, 减量施氮显著降低了春小麦氮素积累量与籽粒产量, 但GS处理可有效补偿此负面效应。在N3处理下, GS的春小麦氮素积累量在开花至成熟期较F处理平均提高18.1%。同时, GS-N3处理下籽粒产量较F-N1处理平均提高7.5%, 表现出稳定的产量维持能力。GS处理优化了春小麦的氮素分配, 使成熟期氮素向籽粒积累与氮素收获指数显著提高。相同施氮水平下, GS处理的籽粒氮分配比例较G和F处理分别平均提高6.7%和19.8%, 氮素收获指数分别平均提高11.8%和11.7%; GS-N3处理下的籽粒氮素分配较F-N1处理平均提高12.6%; 氮素收获指数平均提高21.4%; 氮素利用效率和氮肥偏生产力分别平均提高8.5%和56.1%, 节氮增效显著。GS能够显著提高耕层土壤全氮含量, 增强土壤的氮素供应能力。在春小麦播前、开花期与成熟期, GS处理下0~20 cm土壤的全氮含量较F分别平均提高23.3%、16.7%和25.7%。GS还显著提高0~40 cm土壤的无机氮含量, 在不同生育时期, GS-N3较F-N1土壤硝态氮含量增幅在4.1%~9.1%之间; 土壤铵态氮含量增幅在4.1%~5.9%之间; 同时, 40~80 cm土壤的无机氮含量无显著提高。在河西绿洲灌区, 绿肥联合麦秸还田结合减氮30%可改善土壤氮素供应、促进春小麦氮素吸收、优化氮素向籽粒的分配, 最终在保障春小麦稳产的同时, 实现节氮增效的目的, 可作为西北绿洲灌区春小麦的绿色高效生产的推荐技术。

不同时期高温胁迫对玉米籽粒产量与淀粉理化特性的影响

张瑞连, 商晓敏, 李婧, 董开林, 谢玉勤, 刘阳, 俞书琴, 曹梦圆, 李文阳

作物学报. 2026, (8):  2424-2437.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.63001

摘要 ( 185 )   HTML ( 17 )   PDF (1571KB) ( 132 )  

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为研究不同时期高温胁迫对玉米籽粒产量及淀粉理化特性的影响。于2024—2025年在大田条件下, 以安科985 (AK985)与合联1589 (HL1589)为试验材料, 设置玉米大喇叭口期高温胁迫(V12-HT)、开花期高温胁迫(VT-HT)、籽粒建成期高温胁迫(R2-HT)和籽粒灌浆期高温胁迫(R3-HT) 4个处理, 分析不同时期高温胁迫处理玉米籽粒淀粉粒度分布、糊化参数、热力学特性及产量性状的变化。与对照相比, 各时期高温胁迫显著降低了玉米籽粒大型(粒径> 18 μm)淀粉粒体积、表面积百分比, 增加了中型(粒径3~18 μm)、小型(粒径< 3 μm)淀粉粒的体积和表面积的百分比, 而对淀粉粒数目的百分比无显著影响。不同时期高温处理下, 玉米淀粉峰值黏度、低谷黏度、最终黏度等糊化特性均显著升高。高温处理降低了淀粉热焓值参数, 但显著增加了起始温度、峰值温度和终止温度。不同时期高温胁迫后, 玉米籽粒穗粒数、百粒重显著降低, 进而导致籽粒产量降低, 其中V12-HT和VT-HT处理使穗粒数和产量降幅更大, 而R2-HT和R3-HT处理对百粒重的抑制更明显。各高温处理籽粒淀粉含量和脂肪含量显著降低, 而蛋白质含量升高。不同时期高温胁迫对玉米淀粉理化特性有显著影响, 即显著降低大型淀粉粒体积和表面积占比、增加中小型淀粉粒体积和表面积占比, 显著提高淀粉糊化特性参数, 降低热焓值。大喇叭口期、开花期高温处理主要通过降低结实粒数, 其次通过影响灌浆降低籽粒重, 进而降低产量; 籽粒建成期、籽粒灌浆期高温处理主要通过影响灌浆降低籽粒重, 进而降低产量。高温降低了玉米籽粒淀粉、脂肪含量, 相对提高了蛋白质含量。高温胁迫降低了玉米籽粒大型淀粉粒体积、表面积占比, 增加了中小型淀粉粒体积和表面积占比, 增加了淀粉回升值等糊化参数, 降低了热焓值。

冬小麦产量形成对播种密度及行距的响应模拟改进与验证

王碧胜, 孙筱璐, 崔玉莎, 赵中情, 马青敏, 丁鹤洋, 房全孝

作物学报. 2026, (8):  2438-2453.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51097

摘要 ( 119 )   HTML ( 12 )   PDF (1657KB) ( 71 )  

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冬小麦生长模型缺乏考虑播种密度和行距对群体构建、光能截获及产量形成的影响机理, 限制了模型在冬小麦精确播种管理中的应用。本研究选取根区水质模型(RZWQM)和CERES-Wheat的融合模型, 结合多年播种密度和行距试验, 对该模型进行了详细评价和关键过程改善。结果表明, 该模型采用固定消光系数(K = 0.85)模拟的不同处理冠层光合有效辐射截获率(PARI)和叶面积指数(LAI)与观测结果差异明显。2个指标模拟结果的相对均方根误差(RRMSE)分别为32.98%和27.56%, 决定系数(R²)分别为0.22和0.33。同时, 高密度处理模拟的分蘖(RRMSE = 43.09%; R² = 0.80)和穗数(RRMSE = 35.23%; R² = 0.56)明显偏高, 而穗粒数偏低(RRMSE = 35.92%; R² = 0.11), 导致产量模拟结果对密度和行距的响应不足(RRMSE = 25.00%; R² = 0.18)。通过考虑不同生育期消光系数的动态变化及其对密度和行距的响应特征, 新算法显著提高了PARI (RRMSE = 16.18%; R² = 0.58)和LAI (RRMSE = 18.62%; R² = 0.73)模拟的准确性, 改善了籽粒数(RRMSE = 17.98%; R² = 0.51)及产量(RRMSE = 14.67%; R² = 0.48)的模拟结果。通过引入分蘖光合有效辐射影响因子, 改善了冬小麦分蘖(RRMSE = 27.11%; R² = 0.79)及穗数(RRMSE = 26.11%; R² = 0.59)的模拟结果。最终模型结合上述改进算法的优势, 明显提高了冬小麦PARI、LAI、分蘖、穗数、穗粒数及产量的模拟效果, 增强了模型在不同密度和行距下的适应能力, 为冬小麦群体动态和产量构成因素模拟提供了重要思路和方法。

冠菌素引发对玉米种子萌发期耐盐性的影响

秦纪辰, 张蔚, 王川, 兰宏亮, 土旦次仁, 王晔, 段留生

作物学报. 2026, (8):  2454-2465.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53099

摘要 ( 150 )   HTML ( 13 )   PDF (1966KB) ( 74 )  

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土壤盐渍化严重制约玉米生产, 而种子萌发期对盐胁迫高度敏感, 提升该阶段耐盐性对保障盐碱地出苗具有重要意义。为明确冠菌素(coronatine, COR)引发对玉米种子萌发期耐盐性的调控作用, 本研究以黄淮海区8个主栽玉米品种为材料, 在不同NaCl浓度下开展萌发试验, 结合隶属函数法和聚类分析对萌发期耐盐性进行综合评价, 并筛选出耐盐性差异显著的代表性品种。在此基础上, 采用不同浓度COR (0、0.0001、0.001、0.01、0.1和1.0 μmol L^-1)对种子进行引发处理, 研究其在150 mmol L^-1 NaCl胁迫下对种子萌发特性及相关生理指标的影响。结果表明, 盐胁迫显著抑制玉米种子萌发, 且不同品种间耐盐性差异明显; 低浓度COR (≤ 0.01 μmol L^-1)引发可显著缓解盐胁迫对种子萌发的抑制, 其中, 0.01 μmol L^-1效果最佳, 且对耐盐性较弱品种的促进作用更为显著。适宜浓度COR显著提高盐胁迫下种子的发芽势、发芽率和发芽指数, 同时增强α-淀粉酶活性, 促进可溶性糖和可溶性蛋白积累, 并有效降低丙二醛含量; 而当COR浓度≥ 0.1 μmol L^-1时则对萌发产生抑制作用。综上, 适宜浓度的冠菌素引发通过协同调控萌发代谢、渗透平衡以及膜脂过氧化过程, 可提高玉米种子萌发期耐盐性。

盐碱地稻旱轮作条件下前茬作物通过调控根区土壤性质影响后茬小黑麦根系构建

武晋民, 张邦彦, 步瑞, 蔺美玲, 张晓丽, 周佩琰, 李腾飞, 王彬

作物学报. 2026, (8):  2466-2479.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51102

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稻旱轮作是盐碱地改良与可持续利用的关键农艺措施, 但不同前茬作物的改良效应差异及其对后茬作物根系生长的调控机制尚不明确。阐明前茬作物-土壤质量-后茬根系之间的级联关系, 可为优化盐碱地稻旱轮作模式提供理论依据。以宁夏银北灌区连续种稻5年的盐碱土为对象, 设置水稻-玉米(CK)、水稻-湖南稷子(F1)、水稻-甜高粱(F2)、水稻-大豆(F3) 4种轮作处理, 各处理均于不同旱地作物收获后复种小黑麦, 测定土壤理化性质及后茬小黑麦根系形态指标, 采用土壤质量指数(SQI)进行综合评价。结果表明, 不同前茬作物对土壤产生差异化短期改良效应, 且存在明显土层分异: F2显著消减表层盐碱障碍(全盐含量较CK降低16.7%), 但诱发深层盐分积累; F1有效改善深层土壤持水性; F3则显著提升表层肥力(有机质较CK提高38.7%)。基于全盐含量、Ca²⁺、K⁺和pH构建的最小数据集可有效表征土壤质量(解释总数据集66.3%的变异), 据此计算的SQI在表层中以F2最高, 深层以CK最优。土壤质量对后茬小黑麦根系形态的促进效应集中于返青至拔节期, 至孕穗期, F3处理表现出显著的后发优势。综上, 玉米与大豆可作为银北地区稻旱轮作中功能互补的优先前茬; 玉米有利于维持深层土壤质量, 促进前期根系发育; 大豆则可以快速培肥表层, 支持后期生长。研究揭示了前茬作物调控后茬根系生长的序贯模式, 为盐碱地轮作体系中基于生育关键期的定向根系管理提供了理论依据。

氮密互作对苦荞冠层光环境、产量及品质的影响

向钰鑫, 张捷语, 李贵珍, 王琳, 刘涵, 秦宇星, 马根, 向达兵

作物学报. 2026, (8):  2480-2495.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.51098

摘要 ( 104 )   HTML ( 12 )   PDF (1496KB) ( 69 )  

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为明确施氮量与种植密度互作对苦荞产量和品质的协同调控效应, 本研究以川荞1号为材料, 采用二因素裂区试验设计, 主区设4个施氮量: 0 (N0)、60 (N1)、120 (N2)和180 kg hm^-2 (N3), 副区设3个种植密度: 75 (M1)、150 (M2)、225万株 hm^-2 (M3), 分析氮密互作对苦荞冠层光环境、农艺性状、光合特性、碳氮代谢、产量及其构成以及籽粒营养品质的影响。结果表明, 施氮量、种植密度及其互作对冠层中下部光强、光质分布、农艺性状、光合参数、碳氮代谢关键酶活性、产量和品质指标均具有显著或极显著影响; 适宜氮密组合(M2N1)通过优化群体结构, 改善冠层内光环境, 从而影响光合作用及群体产量与品质。在M2N1处理下, 春、秋2季获得的最高产量分别为2258 kg hm^-2和2180 kg hm^-2, 同时, M2N1显著提高了籽粒中粗脂肪、粗蛋白、黄酮、多酚及总淀粉含量, 2季均值较M3N3分别提高了66.48%、20.49%、71.82%、78.57%、21.67%。相关性分析表明, 冠层蓝光强度与籽粒总黄酮、芦丁、槲皮素含量呈显著正相关, 相关系数分别为0.381、0.586、0.561; 而红光与各品质指标均无显著相关性。因此, 苦荞产量和品质协同提高的适宜氮密组合为施氮量60 kg hm^-2和种植密度150万株hm^-2。

尿素硝酸铵溶液与分次运筹协同优化密植精准调控夏玉米产量及氮素利用效率

刘奕, 高尚, 闫振华, 梁晨, 吴丽倩, 余海兵, 王克如, 明博, 谢瑞芝, 李少昆

作物学报. 2026, (8):  2496-2508.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.53057

摘要 ( 141 )   HTML ( 11 )   PDF (681KB) ( 86 )  

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滴灌水肥一体化为夏玉米氮素精准调控提供了有效技术途径。然而, 氮肥类型与氮肥运筹如何协同优化以实现增效, 即如何满足植株氮素需求并提升利用效率, 其机制尚不明确。本研究设置2种氮肥类型: 尿素(U)和尿素硝酸铵溶液(UAN); 4种吐丝前/后不同追氮比例的运筹: 40%+60% (T1), 50%+50% (T2), 60%+40% (T3), 50%+50% (T4), T1~T3处理采用变量追肥(吐丝前V6︰V12 = 1︰2, 吐丝后R1︰R2 = 2︰1), T4处理为4次平均追施; 同时设置不施氮肥(Tn)和传统雨养旱作一次性施肥(Tt)处理, 系统探究氮肥类型与氮肥运筹对夏玉米产量形成与氮素利用效率的影响。结果表明, 与尿素处理相比, UAN处理的玉米穗部性状得到改善、产量增加11.9%~24.9%、氮肥农学效率提升26.4%~74.2%。不同氮肥运筹下, T3处理(吐丝前60%+吐丝后40%)表现最优, 其通过促进吐丝期干物质和氮素积累、优化吐丝后干物质和氮素转运, 实现了最高的产量及氮肥偏生产力。本研究阐明了通过结合UAN的氮素形态多样性优势和T3运筹的时序精准供应, 能够优化夏玉米源库关系, 协同提升产量与氮肥利用效率。因此, 在黄淮海夏玉米区, 基于滴灌水肥一体化技术, 采用UAN和吐丝前重施氮肥的运筹策略, 是实现密植玉米高产与氮肥高效协同提升的有效途径。

研究简报

马铃薯淀粉含量相关SSR标记的遗传多样性分析及综合评价

吴张晶, 李世贵, 马俊, 张宁, 司怀军

作物学报. 2026, (8):  2509-2520.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.64012

摘要 ( 107 )   HTML ( 7 )   PDF (3156KB) ( 94 )  

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马铃薯淀粉广泛应用于多个工业领域, 但由于不同高淀粉马铃薯品种在表型、遗传背景和加工品质上存在较大差异, 其综合利用潜力亟待深入研究。本研究以41份高淀粉马铃薯品种为试验材料, 进行表型性状、SSR分子遗传多样性和淀粉理化特性的系统分析。结果表明, 9个表型/品质性状的变异系数为7.09%~47.22%, 遗传多样性指数为1.14~2.07, 遗传变异较为丰富。利用与淀粉含量相关的SSR引物共检测到73条带, 多态性比率达94.52%, 在遗传相似系数0.65处将材料划分为4个类群, 其中36个马铃薯品种聚类于类群II, 其余5个马铃薯品种聚类于类群I、III和IV。不同品种在直链淀粉含量、透明度及冻融稳定性等6个指标上差异显著, 聚类结果将其划分为2个类群, 显示出在加工用途上的明显分化。对SSR标记和15个性状进行关联分析, 共检测到5个SSR标记与8个性状相关联。研究结果可为淀粉加工型马铃薯品种选育及种质资源的合理利用提供重要的理论依据。

6-BA与烯效唑对前旱后湿胁迫下甘薯光合性能、抗逆生理及产量品质的影响

黄周详, 李乙弘, 刘笑言, 刘伟, 孟玉山, 唐道彬, 张凯, 杜康, 王季春, 吕长文

作物学报. 2026, (8):  2521-2532.  doi:10.3724/SP.J.1006.2026.54158

摘要 ( 162 )   HTML ( 15 )   PDF (758KB) ( 66 )  

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为探明甘薯在早期干旱、后期湿害与植物生长调节剂(6-BA和烯效唑)对甘薯光合特性、逆境生理及产量的影响, 以渝红心薯98为试验材料, 在正常水分(CK)、前期干旱(D)、前期干旱+6-BA (D1)、后期湿害(W)、后期湿害+烯效唑(W1)、干旱+湿害(DW)、干旱+6-BA+湿害+烯效唑(D1W1)等7个水分条件与化控处理下, 对甘薯农艺与产量性状、光合参数、逆境渗透调节物质与酶活性等的响应与调控效果进行了研究。结果表明, (1) 前期干旱(D)、后期湿害(W)和前旱后湿顺序联合胁迫(DW)分别较CK平均减产55.65%、35.62%和54.20%, 外源喷施6-BA (D1)、烯效唑(W1)及其组合(D1W1)分别较干旱、湿害及前旱后湿胁迫下的甘薯产量显著提高45.14%、48.84%和58.10%; (2) 水分胁迫诱导甘薯块根中淀粉、可溶性蛋白与可溶性糖含量显著下降, 但在喷施6-BA和烯效唑后三者含量均得到显著提升; (3) 单一的干旱或湿害喷施调节剂之后(D1、W1)有助于主蔓增粗, W1能显著抑制湿害条件下主蔓的伸长, 根冠比显著高于W; (4) 前期干旱胁迫(D)对净光合速率的不利影响具有滞后效应, 前期干旱(D)和后期湿害(W)均造成甘薯气孔导度显著下降, 两者较对照分别下降21.92%和19.05%; (5) 前期干旱(D)和前期干旱+喷施6-BA (D1) 2个处理均诱导叶片中脯氨酸和可溶性蛋白含量升高; (6) 前期干旱(D)和后期湿害(W) 2种水分胁迫均会导致CAT活性显著提升, 前期干旱+喷施6-BA (D1)和后期湿害+喷施烯效唑处理(W1)的CAT活性仍高于CK。综上, 前期干旱、后期湿害、前旱后湿联合胁迫均限制甘薯的茎蔓生长和产量形成, 前期干旱胁迫时喷施6-BA和后期湿害条件下喷施烯效唑均可缓解2种水分胁迫的不利影响, 从而提升甘薯光合能力、调节渗透调节物质含量并提高抗氧化酶活性, 促进甘薯对水分胁迫的适应并减少胁迫伤害, 从而实现甘薯产量和品质的协同提升。