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中国农业科学 2007年第01期杂志 文档列表

中国农业科学杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

植物育种模拟的原理和应用1-12

摘要：传统植物育种很大程度上依赖于表型选择和育种家的经验,分子生物学积累的大量遗传数据使得在基因水平上进行目标性状的选择成为可能,但是由于缺乏必要的工具,大量的遗传信息尚未在育种中得以有效利用.模拟方法可以利用各类遗传信息,在育种家进行田间试验之前,对杂交组合的表现、后代选择效果以及整个育种过程进行模拟,提出最佳的亲本选配、杂交和后代选择策略,从而提高常规育种的预见性和效率.本文介绍育种模拟的一些基本原理,包括遗传模型的构建、杂交类型和选择方法的定义等,概述育种模拟工具QuLine的基本功能及其在育种方法的比较、利用已知基因信息的亲本选配和设计育种等方面的应用.模拟方法通过定义复杂的遗传模型和育种方法实现对育种过程的模拟,在更真实的情形下比较不同育种方法的优劣、预测不同亲本杂交后代的表现,从而为育种家有效利用大量的分子信息和遗传数据提供了手段.

应用重组自交系群体检测水稻茎秆和剑叶硅含量QTL13-18

摘要：[目的]硅在水稻生长发育过程中具有重要作用,本研究的主要目的在于通过QTL分析研究水稻茎秆和剑叶硅含量的遗传控制.[方法]以由244个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体为材料,在2003和2004年应用两重复试验测定亲本和各株系的茎秆和剑叶硅含量,应用由240个标记组成的连锁图谱检测数量性状座位（QTL）.[结果]所分析的两个性状表现为典型的数量性状,并呈现出以基因型控制为主、基因型×环境互作和环境影响为辅的特点.经Windows QTL Cartographer 2.0分析,检测到3个茎秆硅含量QTL、6个剑叶硅含量QTL和2对控制茎秆硅含量的QTL间互作,它们分布于1、3、5、6、7和12等6条染色体的8个区间,单个QTL对群体性状表型变异的贡献率为3.4%～11.8%,联合贡献率为16.8%～29.2%.进一步分析发现,研究群体中实际上可能存在更多的控制茎秆和剑叶硅含量遗传变异的QTL,但其效应大小可因环境条件和性状测定参数的不同而发生变化,在既定条件下、对于既定性状,部分QTL因达不到给定的显著水平而得不到检测.[结论]控制水稻茎秆和剑叶硅含量性状遗传变异的QTL数目较大、单个QTL的效应一般较小;同一基因组区间常常表现为同时控制不同性状,其作用方向稳定而显著性、效应值和贡献率则变异较大.

低温敏感不育水稻培矮64S育性转换的植株温度指标19-26

摘要：[目的]在两系法杂交稻制种中,对温敏型不育系育性转换的预测一般根据气象站的气温报告（150cm百叶箱温度）进行.本文以低温敏不育系培矮64S为研究材料,提出以直接测量植株育性敏感部位的温度或其周围气温来监测不育系的育性转换的方法,比大气温度预测法更直接和准确.[方法]用不同类型温度及持续时间模拟低温敏不育系培矮64S的育性量化模型.[结果]以20 cm高度处连续3 d平均植株茎温或气温表示育性转换温度指标效果最好.以20 cm连续3 d平均茎温作为指标时,培矮64S的育性转换上限温度为22.8℃,最适可育温度为22.5℃,育性转换下限温度为21.7℃.以20 cm连续3 d平均气温为指标时,培矮64S的育性转换上限温度为23.2℃,最适可育温度为21.8℃,育性转换下限温度为21.5℃.[结论]可以根据本指标对制种田不育系进行育性监测并通过对制种稻田的小气候进行即时调控来保障和提高制种种子纯度,从而降低两系法杂交稻制种风险.本研究还建立了20 cm茎温和气温的统计预报模型,可以根据制种田灌溉时的进水口和出水口水温和气象台报告的百叶箱温度及云量估算20 cm茎温或气温,实现对低温危害的调节和评估.

龙须草核型分析和花粉母细胞减数分裂的细胞学研究27-33

摘要：[目的]研究和确定禾本科无融合生殖植物--龙须草（Eulaliopsis binata）的染色体数目并进一步判断其倍性.[方法]采用根尖压片法确定龙须草的染色体数目,通过分析龙须草核型和花粉母细胞减数分裂过程中染色体行为确定其倍性水平.[结果]龙须草根尖细胞染色体数目为40条,核型公式为2n＝40＝18m＋2sm,属于1B型.龙须草花粉母细胞减数分裂为连续型胞质分裂,终变期染色体构型为20Ⅱ.在其减数分裂过程观察到中期Ⅰ出现不配对染色体（34.3%）,后期Ⅰ出现落后染色体,变幅为1～3个（32.4%）,末期Ⅱ～四分体时期可观察到明显的微核（20%）等异常现象.[结论]龙须草是异源四倍体植物,具有40条染色体.

细胞质雄性不育海岛棉的选育和细胞学观察34-40

摘要：[目的]利用细胞质雄性不育海岛棉和陆地棉种间的杂种优势.[方法]采用回交育种技术,选育了一套具有哈克尼西棉细胞质的海岛棉不育系“海A”和保持系“海B”,并用石蜡切片的方法对所选育的海岛棉不育系和保持系的小孢子发生进行了细胞学观察.[结果]育成的海岛棉不育系,虽然核背景由陆地棉被置换成了海岛棉,但败育的基本特征没有发生明显改变：“海A”的败育时期主要在小孢子母细胞减数分裂时期,花药无花粉粒,具有败育早、稳定和不受环境影响的特性;“海A”与陆地棉恢复系杂交,杂种F1花粉育性好,结铃率高,铃重增大,衣分提高.[结论]选育的“海A”在海岛棉与陆地棉种间杂种优势利用研究中具有良好的利用前景.

大豆主要农艺性状的QTL分析41-47

摘要：[目的]大豆的多数农艺性状均为重要的数量性状.对大豆的数量性状进行基因定具有重要的研究和应用价值.[方法]以美国半矮秆大豆品种Charleston为母本,东北农业大学高蛋白大豆品系东农594为父本及其F2：10代重组自交系的154个株系为实验材料.164个SSR引物经亲本筛选后用于群体扩增,并构建遗传图谱.对亲本间表现多态的12个农艺性状进行了调查及QTL分析.[结果]农艺性状包括品质性状（蛋白质含量、油分含量、蛋脂总量等）;产量性状（单株荚数、单株粒重、百粒重等）和其它农艺性状（株高、生育期、分枝数、主茎节数、平均叶长、平均叶宽等）.结果表明,12个农艺性状共检出68个QTLs.每个性状的QTLs检出个数从平均叶宽的3个到百粒重、株高等的8个,平均每个性状检测出5.8个.与国内外对应农艺性状QTL检测结果相比,多个性状的QTL位点均一致,说明QTL检测准确率较高,可以进一步用于分子辅助育种.[结论]获得了大豆12个重要农艺性状的68个主效QTLs.

中国农业科学杂志耕作栽培·生理生化

种子活力的生理和遗传机理研究进展48-53

摘要：种子活力是反映种子在各种条件下具有的潜在萌发与出苗能力,以及贮藏性能的性状,受遗传、种子发育期间的环境条件及贮藏条件等因素共同决定,较种子标准发芽率更能说明种子质量的优劣.近年来,国内外有关种子活力的生理机理研究表明,在种子发育后期,LEA蛋白、寡聚糖和ABA等抗逆物质与种子活力的形成有关,而膜脂过氧化作用、染色体及基因的畸变和胚蛋白的降解等则被认为是引起或加剧种子活力衰退即种子老化劣变的重要原因.种子活力是一个由多基因控制的数量性状,目前拟南芥和水稻等模式植物种子活力的遗传学与QTL分析主要集中在形态学指标,而生理学指标的分析较少.与种子活力有关的QTL位点的数量、在染色体上的位置、遗传效应及其与环境互作效应等,与植物种类和种子活力性状指标有关,遗传作用特点不尽相同.

施氮量和底追肥比例对冬小麦产量及肥料氮去向的影响54-62

摘要：[目的]应用15N标记技术研究高产麦田中施氮量和底施与追施氮肥比例（底追肥比例）对冬小麦籽粒产量、氮肥利用及土壤残留和损失的影响.[方法]试验设置7个处理：不施氮肥（N0）;在施纯氮量为168 kg·ha^-1和240 kg·ha^-1条件下,各设底追肥比例为1﹕1（N1和N4）、1﹕2（N2和N5）、0﹕1（N3和N6） 3个处理.[结果]与不施氮处理相比,施氮显著提高了籽粒产量和蛋白质含量,处理N2、N5和N6均较优,其中处理N2显著提高了氮肥利用率,降低了损失率.试验还表明,随底施和追施氮量增加,二者在土壤中的残留量增加,下移层次加深;随小麦的生育进程,土壤残留的肥料氮不断下移.成熟期,底肥氮在0～40、40～100和100～200 cm土层中的残留量分别占总底肥氮残留量的38%～49%、40%～51%和0%～22%;处理N4、N5的追肥氮淋洗至140～160 cm土层,N3、N6分别至160～180 cm和180～200 cm土层.在小麦全生育期,处理N2的底施和追施肥料氮均未淋洗至100～200 cm土层.[结论]在本试验中,施氮量为168kg·ha6-1、底追肥比例为1﹕2的处理N2的籽粒产量、蛋白质含量、氮肥利用率均较高,损失率最小,且未淋洗至100～200 cm 土层,为最佳氮肥运筹方式.

棉花叶面积指数冠层反射率光谱响应及其反演63-69

摘要：[目的]研究棉花冠层光谱对不同叶面积指数（LAI）的响应,建立棉花LAI光谱反演模型.[方法]利用2003～2004年采集的棉花光谱与LAI的246组数据,分析LAI与冠层反射率光谱和反射率一阶微分光谱间的定量关系.[结果]当LAI大于2.5后不同LAI棉花群体光谱反射率在可见光波段趋于饱和;LAI与可见光波段和短波红外波段（水分吸收带除外）光谱反射率呈显著负相关,与近红外波段高光谱反射率呈显著正相关;LAI与棉花反射率一阶微分光谱主要在蓝边（523～531 nm）、黄边（570～576 nm）、红边（700～755 nm）形成3个相关系数高台区,均达极显著水平,其中红边区的相关性最高.棉花红边位置固定,分别在718 nm和723 nm,且以 723 nm处对LAI更敏感.在反演棉花LAI的高光谱参数中VI （660、800）、VI （550、800）、VI （500、800）、VI （670、800）、Sdy （570～573 nm）、SDr （714～755 nm）、D723、Dr 估算LAI相对误差低于30%,RSME小于0.6,其中VI （600、800）、VI（550、800）两个参数估算水平最高,相对误差分别为21.7%与21.0%,RMSE分别为0.416与0.419;利用SDr与SDr/SDb分别对LAI大于1.0 与小于1.0 的棉花群体反演,能显著提高LAI的估算水平.[结论]应用高光谱分析方法能够提取棉花冠层特征光谱信息,构建LAI高光谱反演参数,建立估算模型,并且利用包含不同光谱参数的分段模型可以进一步提高LAI反演精度.

脱毒和生长调节剂对甘薯内源激素含量及块根产量的影响70-77

摘要：[目的]研究脱毒苗和植物生长调节剂对甘薯内源激素含量及块根产量的影响.[方法]以徐薯18甘薯苗为材料,设置脱毒原种苗（VF）、氯化胆碱（LH）浸根、叶面喷洒壮丰安（ZFA）、未脱毒徐薯18苗（CK）4个处理,测定不同处理对块根产量、块根日增长速率、T/R值、不同时期叶片及块根内源激素的影响.[结果]VF和LH处理使甘薯块根干物质产量两年平均分别增产21.0%和24.2%,达极显著水平;ZFA处理使块根干物质产量两年平均增产5.2%,未达显著水平;与对照比较,各处理均可显著提高膨大高峰期块根的日鲜重增长速率;脱毒和氯化胆碱浸根处理可显著降低生长前、中期的T/R值,不同程度地提高功能叶叶片的IAA含量、CTKs含量和GA4含量,提高膨大高峰期块根的CTKs含量、ABA含量和IAA含量,并使高峰期提早出现3～4周;壮丰安处理显著降低了中后期叶片的GA4含量和ABA含量,提高了叶片CTKs含量、IAA含量及生长后期块根的CTKs、ABA及IAA含量,但均未达显著水平.[结论]VF、LH和ZFA处理全面改变了甘薯源、库器官多种激素的含量水平,有效延缓叶片的衰老,延长叶片功能期,控制甘薯地上部的群体并防止茎叶的徒长,使地上部茎叶的生长与地下部块根的膨大更为协调.有利于块根产量的提高.

中国农业科学杂志植物保护

基于Fraunhofer线的小麦条锈病荧光遥感探测78-83

摘要：[目的]遥感监测小麦条锈病比传统调查方法更省时、省力并能实现大范围实时监测.[方法]田间人工诱发产生不同发病等级的小麦条锈病群体,采用ASD光谱仪的Radiance方式对其冠层光谱进行了测定.通过比较目标和参考板太阳光谱中两个氧吸收波段的Fraunhofer线深,计算植株发射的叶绿素荧光.[结果]760 nm处叶绿素荧光与病情指数高度负相关,688 nm处叶绿素荧光与病情指数高度正相关.并且随着病情指数的升高,作为反映植物胁迫状态的荧光比值指标F688/F760亦随之增大.另外对单叶相关光合指标测试结果表明,随着病叶严重度水平的升高,SPAD、荧光参数Fv/Fm和Yield以及净光合速率均有不同程度的下降.[结论]利用Fraunhofer线原理提取的日光诱导荧光信息可以反映田间小麦条锈病的发病状况,为病害的遥感监测提供了又一途径.

侵染中国甘蔗和玉米的SCMV CP基因序列多样性分析84-91

摘要：[目的]揭示侵染中国甘蔗及玉米的甘蔗花叶病毒（Sugarcane mosaic virus,SCMV）的遗传多样性,为抗病品种培育及病害综合防治提供依据.[方法]以病株叶组织总RNA抽提物为模板,通过RT-PCR扩增及扩增产物直接测序获得了华南地区SCMV 26个甘蔗及玉米田间分离物的近全长CP基因序列,结合GenBank中已公布的部分相应序列,采用序列比对及分子系统进化树重建方法,对SCMV CP基因序列的变异性进行分析.[结果]中国SCMV可分为3个分子组群,各组群分别对应于各自来源的寄主,即杂种甘蔗（糖用甘蔗, Saccharum interspecific hybrids）、玉米（Zea mays）和高贵甘蔗（果用甘蔗,Saccharum officinarum）.CP基因核苷酸同一性,不同组群之间为78%～84%,同一组群内部各分离物之间大于91%.在分子系统进化树中,这3个分子组群各自聚集成簇,前两个组群分别隶属于Alegria等（2003）建立的甘蔗组（sugarcane group,SCE 组）和玉米组（maize group,MZ组）,第3个组群为本研究首次发现,命名为高贵甘蔗组（noble sugarcane group,NSCE组）.侵染杂种甘蔗的SEC组不存在明显的地域分化,而侵染玉米和高贵甘蔗的MZ组和NSEC组则可对应地理来源分为若干亚组,前者可分为华东华中亚组、西北西南亚组及华南亚组,后者至少包括华南亚组和浙江亚组.在玉米、杂种甘蔗及高贵甘蔗混栽区,不同作物上的SCMV可以通过蚜虫传播而交叉侵染,但各组群间依寄主种类存在相对隔离现象.本研究还发现中国华南地区,SCMV可自然侵染甘蔗近缘属杂草河八王（Narenga sp.）和芒（Miscanthus sp.）.[结论]在中国,SCMV存在丰富的遗传多样性,其分化与寄主类型密切相关,可分为杂种甘蔗组、玉米组和高贵甘蔗组,其中玉米组和高贵甘蔗组又可根据地理来源分为若干亚组.在抗病品种的选育及病害综合防治中,必须充分考虑到病毒的这种分化现象.

ARDRA方法在荧光假单胞菌分离鉴定中的应用92-98

摘要：[目的]探索荧光假单胞菌的分类方法,分离筛选拮抗性较强的荧光假单胞菌.[方法]利用紫外下产生荧光的特性,采用梯度稀释及鞭毛染色的方法,对采自云南、海南、山东和新疆的488份植物根际土壤进行分离筛选,分离菌株进行ARDRA分析,采用室内平板对峙法筛选对植物病原真菌具有较强拮抗作用的菌株,并对其进行生理生化分析和分子鉴定.[结果]分离筛选到102株紫外下产生荧光的杆状单极生鞭毛菌株.ARDRA分析产生荧光假单胞菌类型、恶臭假单胞菌类型以及一个未知的谱带类型.以油菜立枯病菌作为靶标菌,筛选到25株具有拮抗作用的菌株,其中TC222产生的抑菌圈最大,进一步的生测结果表明该菌株对9种重要的植物病原真菌如番茄灰霉病菌等具有很强的拮抗活性.TC222的 16S rDNA核苷酸序列与荧光假单胞菌PfO-1同源性达到99%,其最终鉴定为荧光假单胞菌.[结论]ARDRA方法在分子水平上为荧光假单胞菌的分离鉴定探索了一条新途径;TC222菌株具有拮抗多种植物病原真菌的能力,显示了良好的应用前景.

入侵害虫红火蚁在中国的适生性分布研究99-106

摘要：[目的]对红火蚁在中国大陆地区可能适生分布的地区进行分析和预测.[方法]运用CLIMEX气候模型的气候相似系数法和地点比较法以及地理信息系统（ArcGIS8.3）对该虫在中国的适生区进行分析和预测.[结果与结论]CLIMEX预测入侵红火蚁可以在中国大陆19省区的47个市、县（地区）生存,其中在温湿度较高、降雨量较多的华南地区最适宜生存;结合GIS的预测,该虫在中国的适生范围为16.32°N～41.33°N,91.46°E～122.01°E.

中国农业科学杂志土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

去除溶解性有机质对红壤水稻土碳氮矿化的影响107-113

摘要：[目的]研究溶解性有机质（DOM）对红壤水稻土碳、氮矿化作用的影响,为正确认识红壤碳、氮循环的过程机制、制订科学的养分管理措施及有效控制温室气体排放提供参考依据.[方法]采用发育于第四纪红粘土的水稻土,以旱地红壤为对照,通过室内恒温培养试验研究了去除DOM土和原土间有机碳、氮的矿化差异.[结果]去除DOM使土壤有机碳的累积矿化量在培养前期（12 d）下降了6.3%～8.9%（平均7.5%）,但整个培养期内仅降低3.6%～6.1%（平均5.0%）,其影响不显著.去除DOM对不同土壤有机氮矿化的影响不同.3种水稻土在去除DOM后,土壤有机氮的累积矿化量显著下降,降幅为11.2%～18.3%（平均12.9%）,而旱地红壤仅下降7.6%,与原土没有显著差异.[结论]DOM是土壤微生物生命活动中重要的氮素来源和有机氮矿化的原初物质,虽然只占土壤有机质的很少一部分,但在红壤水稻土有机氮的矿化中起重要作用.

基于模糊聚类分析的田间精确管理分区研究114-122

摘要：[目的]以海涂围垦区盐碱土为研究对象,将从SPOT遥感影像提取出的NDVI数据和盐碱地土壤生产力的主要限制因子盐分数据及部分养分数据作为变量进行精确农业管理分区研究.[方法]模糊c均值聚类方法被用来进行分类分区,并引入了模糊聚类指数和归一化分类熵两种分区效果评价指标,对分区结果进行比较和评价.[结果]本研究区,最佳的分区数目为3个.对处于每一子区内土样的化学特性和实测棉花产量数据进行方差分析,发现其均值在所定义的每个管理分区内都存在着统计意义上的显著差异性,其中子区3具有最高的肥力水平和作物产量,而子区1最低.[结论]利用所选取的变量,模糊c均值聚类算法可以较好地进行管理分区划分.分区结果不但可以指导采样,而且可用于实施变量投入和精确施肥推荐,为样区土壤管理提供科学的决策依据.

实时实地氮肥管理对水稻产量和稻米品质的影响123-132

摘要：[目的]探讨实时实地氮肥管理对水稻产量和品质的影响.[方法]试验于2004和2005年在大田条件下,以两优培九、汕优63为材料研究了不同叶绿素仪（SPAD）预设阈值指导下的实时实地氮肥管理方式的产量与产量形成以及相应的稻米品质特性.[结果]在实时氮肥管理（RTNM）模式下,两优培九和汕优63各施氮处理比不施氮处理增产幅度分别达21.12%～57.65%和15.00%～31.18%.在实地氮肥管理（SSNM）模式下,两优培九和汕优63 SSNM处理比不施氮小区增产幅度分别达45.44%～50.71%和28.53%～32.40%.两优培九SPAD阈值分别由34～45的RTNM模式下,当SPAD阈值介于38～41之间时（氮肥用量120～165 kgN·ha^-1）可以改善稻米的外观品质和加工品质;汕优63则以SPAD阈值36～39（氮肥用量：120～165 kgN·ha^-1）范围内有利于改善米质.SSNM模式下以SPAD施肥阈值为37-39（氮肥用量130 kgN·ha^-1）进行氮肥运筹能显著改善两优培九的加工品质、外观品质和营养品质;SSNM模式下汕优63以SPAD阈值为35～37时稻米品质相对较好,同时产量也比较高.[结论]实时实地氮肥管理能较好地协调水稻产量和品质的关系,关键措施是依据品种特性确定适宜的预设SPAD阈值.在本试验条件下,实时实地氮肥管理模式两优培九以SPAD 38～39、汕优63以SPAD 35～37左右时能获得较高的产量和部分地改善米质,可以作为生产上应用实时实地氮肥管理时的推荐阈值.

不同种植制度下长期施钾与秸秆还田对作物产量和土壤钾素的影响133-139

摘要：[目的]研究施钾和秸秆还田对华北地区不同种植制度下作物产量和耕层土壤钾素状况的影响.[方法]在华北平原的河北潮土和山西褐土上进行连续13年的施钾和秸秆还田试验.[结果]施钾和秸秆还田能增加小麦和玉米产量,处理之间表现为：NPK＋St＞NPK＞NP＋St＞NP,施钾处理的作物产量与NP处理的产量差异显著,轮作制度下玉米的施钾效应高于小麦.与山西单作制度相比,河北轮作制度下的土壤钾素损耗严重,除NPK＋St处理外土壤钾素均表现亏缺.秸秆还田和施用钾肥较NP处理可不同程度提高河北潮土和山西褐土耕层土的水溶性钾、非特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾及全钾含量,且降低矿物钾比例的同时提高其余几种形态钾的比例.与定位开始相比,两种类型土壤各形态钾含量和比例随时间变异特点不同,两定位点土壤矿物钾和全钾含量均表现下降.[结论]整体看直接施用化肥钾的效果优于秸秆还田.但从提高作物产量和缓解土壤钾素下降来看,小麦秸秆还田是一个有效的补钾措施.