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中国农业科学 2009年第04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

利用CSSL和BIL群体分析稻米垩白率QTL及互作效应1129-1135

摘要：【目的】分析稻米垩白率加性效应、上位性效应及其环境互作效应,探讨稻米垩白率的遗传特点和不同群体检测QTL的效率。【方法】利用由粳稻品种越光和籼稻品种Kasalath杂交衍生的BIL群体和以越光为背景、Kasalath为供体的CSSL群体,对2005年和2006年南京的稻米垩白率QTL及其互作效应进行了分析。【结果】CSSL群体检测到5个垩白率QTL和2对具有上位性效应的QTL;BIL群体检测到3个QTL和4对具有上位性效应的QTL。其中,qPGWC-6a在2个群体中重复出现,1对具有上位性效应的QTL在CSSL群体中2年均被检测到,在BIL群体中,所有QTL与环境存在显著互作（P〈0.01）。在第3和4染色体上检测到2个新的垩白率QTL。【结论】上位性效应和加性效应在垩白率遗传中同样重要。垩白率QTL和具有上位性效应的QTL与环境的互作普遍存在,但效应小于相应的加性效应和上位性效应。利用不同群体分析垩白率QTL,有利于全面揭示稻米垩白率的遗传互作网络。

生育期可伸缩型超早熟、优质谷子新品种冀谷28及其超早熟性的生理机制研究1145-1151

摘要：【目的】培育广适型超早熟、优质谷子新品种,解决中国广大高寒地区生态条件复杂、种植作物单一、效益低下、缺乏适应性广的高效作物的难题。【方法】采用目标性状基因库育种法选育出超早熟谷子新品种——超早熟3号,2007年通过全国谷子品种鉴定委员会鉴定,定名为冀谷28。并对其超早熟的生理机制进行研究。【结果】冀谷28具有以下几方面的突出特点：（1）超早熟。生育期间需有效积温1600℃,在河北省坝上等高寒地带正常成熟,实现了春、夏谷种植界限的北移;（2）生育期可伸缩。在海拔1400m左右的河北省坝上正常成熟;在海拔1600m,积温严重不足的河北省坝上最北端也能勉强成熟;（3）优质。在第七届中国优质食用粟鉴评会上被评为一级优质米;（4）粮草兼丰。经国家区试,在高寒区籽实平均单产4286.25kg·hm^-2,谷草单产4718.61kg·hm^-2;（5）综合性状优良。冀谷28超早熟的生理机制在于：叶片数少、穗分化早、拔节后生长中心相对集中。【结论】冀谷28的育成并在高寒地区推广对促进中国超早熟谷子育种的开展和高寒地区谷子产业发展、农牧业协调以及种植业结构调整具有重要意义。

用分离群体中的残余杂合系定位大豆C1连锁群的分枝数qBN-c1-1位点1152-1157

摘要：【目的】大豆分枝数与大豆株型及产量关系密切,检测世代间可稳定遗传的大豆分枝数QTL,为大豆株型和产量育种的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】根据科新3号×中黄20杂交组合F2群体构建的分子遗传图谱,对F2：4群体进行QTL定位,并利用定位QTL两侧的标记选择残余杂合个体,构建残余杂合系,对分枝数相关的QTL进行验证。【结果】在F2：4群体将分枝数QTL（qBN-c1-1）定位在C1连锁群区间Satt294-Satt399,贡献率为12.01%,来自于科新3号亲本的加性效应为-0.51;用F2：5选出残余杂合系,将控制大豆分枝数QTL定位在C1连锁群Satt399-Satt361区间,贡献率为11.16%,来自于科新3号的加性效应为-1.74,研究结果与F2：4群体一致。【结论】位于C1连锁群的与分枝数相关的QTL在该遗传背景下可稳定遗传。

亚洲棉（Gossypium arboreum L.）全生育期均一化全长cDNA文库的构建和鉴定1158-1164

摘要：【目的】构建二倍体亚洲棉石系亚1号全生育期均一化全长cDNA文库,建立亚洲棉功能基因组学研究基础平台,发掘亚洲棉发育、抗逆等相关基因。【方法】取石系亚1号子叶期、苗期、蕾期、花铃期不同组织器官,提取总RNA并分离纯化mRNA,采用SMART技术反转录全长双链cDNA。用DSN（duplex-specific nuclease）法对全长双链cDNA进行均一化,均一化的cDNA连接到λZAPⅡ载体,包装蛋白包装后构建石系亚1号全生育期均一化全长cDNA文库。【结果】初级文库滴度4×10^6pfu·ml^-1,库容2×10^6个独立克隆,重组率大于95%,插入片段平均长度大于1.5kb。随机挑取192个克隆进行EST（expressed sequence tags）测序,冗余度仅为3.49%。BLASTN比对结果显示：78.31%的EST为新EST。【结论】文库均一化效果良好,质量符合要求,可能包含大量新基因,是进行EST测序、发掘新基因等棉花功能基因组学的研究平台。

中国农业科学杂志栽培·生理·农业信息技术

水稻主茎出叶动态模拟研究1172-1180

摘要：【目的】研究水稻主茎各叶片出伸与有效积温的关系,建立水稻主茎出叶与有效积温关系的动态模拟模型。【方法】选用16个水稻品种分别在云南丽江、江苏南京两个生态地区进行播期试验,观察主茎各叶片出伸与有效积温的定量关系。【结果】主茎叶片出伸所需有效积温与叶位的关系总体随叶位的上升而增加,且在整个叶龄进程中出现两个拐点,第一个拐点出现在第3叶龄期,第二个拐点出现在第N-n-2叶龄期。据此,对叶龄进程进行分段模拟,建立叶龄模型。利用不同环境下播期试验的出叶动态数据对模型进行检验,不同类型品种模拟叶龄与实测叶龄的根均方差（RMSE）都小于0.1。【结论】以各叶位叶片出伸与有效积温的关系建立的叶龄分段函数模型具有较好的预测性和实用性。

水稻冠层的田间原位三维数字化及虚拟层切法研究1181-1189

摘要：【目的】旨在对水稻冠层空间结构精确定量化的方法进行探索。【方法】应用三维数字化技术在田间原位对灌浆期的水稻冠层结构进行测定,探讨该方法的可行性,并建立虚拟层切法以分析水稻的结构特征。【结果】使用三维数字化仪能够在田间原位精确的测定水稻各器官的空间位置和几何形态,从而获取田间水稻冠层的三维结构数据;应用虚拟层切法能够精确、多角度地分析冠层元素在三维空间的分布状况,但层切步长对计算结果有较明显的影响,需要根据具体对象进行合理的选择。【结论】三维数字化和虚拟层切法结合能够实现对水稻冠层结构的精确分析。

基于形态特征参数的稻穗几何建模及可视化研究1190-1196

摘要：【目的】建立基于形态特征参数的稻穗几何模型,实现稻穗的可视化。【方法】通过对稻穗形态建成过程中关键特征的观测分析,利用三维几何建模技术,构建基于形态特征参数的稻穗几何模型,包括穗曲线、穗轴、次枝梗和小穗几何模型;用Bezier曲线来拟合穗曲线,将二维空间的穗曲线映射到三维空间,构建穗轴几何模型;用一段穗轴及圆柱体模拟一次枝梗和二次枝梗;并分别用椭球体及圆柱体模拟小穗的谷粒及小枝梗,最后基于稻穗的拓扑结构,构建稻穗几何模型。模型参数主要有穗长、穗倾角、一次枝梗长、一次枝梗数目、二次枝梗长、二次枝梗数目、谷粒大小等。【结果】在稻穗几何模型基础上,基于OpenGL图形平台,实现了稻穗生长过程的三维可视化,较好地描述了稻穗形态建成过程。【结论】稻穗的可视化为建立可视化水稻生长系统奠定了基础,同时对其它作物的可视化表达也有很好的借鉴意义。

基于LANDSAT-5像元尺度的棉田生长密度遥感监测初步研究1197-1206

摘要：【目的】基于LANDSAT-5像元尺度,分析棉田生长密度监测准确定性的影响因子,并提出改进方法,探索减弱非棉苗背景空间差异的遥感指数,确立棉田生长密度遥感监测的最佳时相,为棉花估产和棉田农作分区管理提供数据支持。【方法】实地调查13块棉田（630hm^2）,获取了棉田生长密度、经纬度以及播种时间、出苗时间所组成的60个样区数据,每样区3个样点;从播种期到盛花期5个时相的遥感影像提取EVI和DEVI,样本等分为建模数据和模型检验数据;采取分播期和不分播期两种方式分别使用EVI和DEVI建立棉田生长密度估算模型,其决定系数经过显著水平检验后,进行模型估算准确性检验,并将优势模型应用于县域范围的棉田生长密度监测。【结果】分析表明,出苗时间,大、小苗对棉田生长密度的监测影响较大,以中期播种数据为例所建立的分播期估算模型检验结果表明,在6月9日和6月25日每公顷棉田生长密度的估算误差分别为2.05×104株/hm^2和2.07×104株/hm^2,而采用不分播期估算方式时,两个时相模型的绝对估算误差为2.80×104株/hm^2和2.53×104株/hm^2。在5月24日,DEVI对土壤等背景的空间差异消除作用得到表现,与使用EVI相比,监测时间从6月9日提前到5月24日;兼顾模型监测的准确性和时相因素,棉花现蕾到开花期是棉田生长密度监测的最佳时段;以新疆建设兵团148团为例,使用优选出的6月9日I式估算方法进行示例监测,区域监测结果可以较好表明不同棉田生长密度的分配比例和空间分布特征。【结论】出苗时间和土壤等背景是影响棉田生长密度监测准确性的主要因素,分播期估算能显著提高监测准确性,DEVI遥感参数可以使监测时间提前,从现蕾期到开花期是棉田生长密度估算的最佳时段,优选模型可以在县级区域应用。

基于本体的作物系统模拟框架构建研究1207-1214

摘要：【目的】研究作物系统模拟框架（CSSF）可以为构建作物生长模型及设计可重用的作物系统模拟软件提供基础框架。【方法】将本体技术应用于作物模拟模型领域,以作物生长的基础生理生态过程为主线,基于仿真本体和作物模拟本体,综合分析与提炼稻麦棉油等作物的建模流程、生长模拟模型算法及模型参数中的共性概念及概念之间的相互关系,构建了CSSF。【结果】CSSF包括作物建模外部知识框架（CMOKF）和作物模型内部知识框架（CMIKF）,其中CMOKF提炼了作物系统受时间、空间和自然环境共同驱动的共享特征,CMIKF描述了生育期、生物量积累、干物质分配与产量形成、器官建成、作物-土壤水分动态和养分平衡等作物模型组分与模型算法的共性特征。【结论】CSSF实现了作物建模概念、流程、结构和方法的知识级共享,对设计可重用的作物模型软件体系结构具有指导作用。

作物病害机器视觉诊断研究进展1215-1221

摘要：据统计,由病害引起的作物产量损失平均在12%以上,病害不仅直接影响产量,而且也严重降低农产品的品质。通过快速诊断识别作物病害而及时采取防治措施,提高作物病害的诊断水平是保证有效防治病害的重要组成部分。机器视觉技术的发展为作物病害诊断和识别提供了快捷、低廉、无损检测的可能手段。本文综述了面向多种作物病害机器视觉诊断研究的进展,归纳了作物病害机器视觉诊断的识别模式,分析了诊断中存在的问题,提出了相应的解决方法。

中国农业科学杂志植物保护

小麦过氧化物还原酶基因TaPrx的克隆与功能初步分析1222-1229

摘要：【目的】克隆TaPrx基因并对其在小麦与条锈菌互作中的功能进行初步分析。【方法】利用PCR方法结合RACE技术在cDNA文库中筛选得到TaPrx基因的全长序列并进行生物信息学分析,然后克隆至pET-32a（＋）,转化E.coliBL21（DE3）后用IPTG进行诱导表达。通过Real-timeRT-PCR进行表达模式分析。【结果】得到TaPrx基因的全长序列688bp,ORF489bp,编码162个氨基酸残基,分子量17.36kD,等电点5.32,含一个保守的半胱氨酸残基（Cys）,不含信号肽及跨膜结构域,亚细胞定位94%的可能性在细胞质。TaPrx融合蛋白分子量38kD,最佳IPTG诱导浓度0.05mmol·L^-1,20℃诱导20h可得到最大量的融合蛋白。Real-timeRT-PCR分析表明TaPrx基因在小麦与条锈菌的亲和与非亲和互作中均受诱导表达,分别在接种后24h、18h达到表达高峰。【结论】获得了TaPrx基因特异性的多克隆抗体;TaPrx基因受条锈菌诱导表达,可能参与了小麦与条锈菌互作。但是否参与了小麦受条锈菌侵染后产生的ROS的清除与调节仍需进一步验证。

番茄抗黄化曲叶病育种研究进展1230-1242

摘要：番茄黄化曲叶病是一种毁灭性病害,该病是世界许多地区番茄生产的重要限制因素。该病害在田间由烟粉虱传播,由于不同地区的番茄黄化曲叶病毒变异较大,这使番茄抗番茄黄化曲叶病育种进展很慢。本文从番茄黄化曲叶病毒的检测与防治、番茄抗源材料的筛选与抗性鉴定、抗番茄黄化曲叶病基因及其分子标记等几个方面论述了目前国内外的研究现状,并就存在的问题及未来研究方向进行了讨论。

核型多角体病毒p74基因在苏云金芽胞杆菌中的表达1243-1251

摘要：【目的】利用核型多角体病毒（NPV）的p74基因与苏云金芽胞杆菌（Bt）的cry1Ac基因构建融合基因cry1Ac-p74,构建具有广谱杀虫作用的工程菌【。方法】从Bt4.0718菌株中克隆cry1Ac基因及其终止子cry1Act,从苜蓿丫纹夜蛾核型多角体病毒（AcMNPV）中克隆p74基因,以pMD-T作为大肠杆菌亚克隆载体,分别构建含有目的基因片段的T载体pT1Ac、pTp74、pT1Act以及中间载体pT1Act、pTp74Act,获得携带有目的融合基因cry1Ac-p74的表达载体pH1Acp74;该表达载体电转化至Bt无晶体突变株XBU001,得到目的重组菌株XBU-H1Acp74。【结果】XBU-H1Acp74可表达130kD的Cry1Ac蛋白和50kD的P74蛋白,生测显示P74蛋白可以协同Cry1Ac的杀虫效果。【结论】本研究成功构建了cry1Ac基因与p74基因融合的Bt工程菌,为进一步研究和构建新型生物杀虫剂的工程菌株,研制出高效、广谱、安全的杀虫剂提供了新的技术途径。

大豆抗烟粉虱（Bemisia tabaci Gennadius）与农艺品质性状的关系1252-1257

摘要：【目的】烟粉虱（Bemisia tabaci Gennadius）是一种严重的灾害性害虫,对大豆的危害十分严重。了解大豆的农艺、品质性状与抗烟粉虱的关系,为大豆抗烟粉虱遗传和育种研究提供参考。【方法】以213个国内外大豆品种作为试验材料,鉴定其单叶、单株感染的烟粉虱2～4龄若虫的数量,同时调查各品种的结荚习性、种皮色、子叶色、株高、底荚高、主茎节数、主茎粗、分枝数、总荚数、总粒数、单株粒重、百粒重、荚长、荚宽、籽粒的蛋白质和脂肪含量等。用SPSS16.0统计分析软件分析烟粉虱数量与各种农艺性状的关系。【结果】大豆单叶感染烟粉虱的平均数能够代表大豆品种对烟粉虱的抗性。大豆感染烟粉虱的数量受结荚习性、株型、产量、籽粒品质等多种因素影响。不同结荚习性大豆品种单叶感染烟粉虱的平均数存在显著差异,有限结荚习性〉亚有限结荚习性〉无限结荚习性。单叶感染烟粉虱的平均数与茎粗呈极显著的正相关,相关系数为0.282＊＊;与单株粒重、籽粒蛋白质含量呈显著的正相关,相关系数为0.165＊、0.166＊;与种皮色、子叶色、株高、主茎节数、分枝数、籽粒脂肪含量的相关不显著。【结论】大豆对烟粉虱的抗性受结荚习性、茎粗、单株生产力、籽粒蛋白质含量等综合性状影响。

大豆抗蚜性资源抗性的鉴定分析1258-1263

摘要：【目的】对田间抗性测验筛选得到的P189、P203、P574和P746等4份栽培大豆抗蚜性资源进行抗性鉴定。【方法】采用选择性、非选择性试验方法以及重复鉴定。【结果】资源P189、P574和P746在蚜虫抗性等级和受害指数水平上和不具有抗性的对照品种相比具有显著的差异（P=0.05）,其中P574和P746表现更加稳定,能阻止蚜虫在植株上繁殖,为抗生性品种;P203在田间自然感蚜和选择性试验中与不具有抗性的对照品种相比具有显著的差异（P=0.05）,在非选择性试验中感蚜,表现对蚜虫生长有一定的抑制作用,为排趋性品种。【结论】田间自然感蚜,选择性试验和非选择性试验在划分蚜虫抗性等级和受害指数水平上存在明显的差异,这些差异是在不同的选择压下宿主对侵害者反应的表现。

不同植物篱类型对农田地面蜘蛛种群的影响1264-1273

摘要：【目的】研究植物篱对于农田地面蜘蛛种群的影响。【方法】于2005-2007年两个冬小麦和夏玉米生长季节在四川省土壤肥料研究所资阳试验站的1号试验地（坡度20°）和2号试验地（坡度12°）利用陷阱法对香根草（1号地）、紫穗槐（1号地）、蓑草（2号地）和苜蓿（2号地）4种植物篱类型对农田地面蜘蛛活动密度（种群密度和活动性的参数）的影响进行了调查。【结果】植物篱处理植物篱带地面蜘蛛的活动密度在冬小麦生长季节均显著高于对照裸地,植物篱处理植物篱带地面蜘蛛的活动密度在夏玉米生长季节也高于对照裸地,但是只有蓑草和苜蓿植物篱带与对照裸地差异显著。植物篱处理农田地面蜘蛛的活动密度在冬小麦和夏玉米生长季节与对照处理农田均无显著差异。【结论】植物篱带在冬小麦生长季节可以作为地面蜘蛛重要的越冬场所,但是植物篱带的出现并没有显著提高临近农田地面蜘蛛的活动密度。

杂草抗药性研究进展1274-1289

摘要：目前全球已有188种杂草（112种双子叶,76种单子叶）的324个生物型对19类化学除草剂产生了抗药性,几乎涵盖各类重要的除草剂。抗药性杂草已成为杂草治理和农业生产的严重威胁,由其引发的严重经济和安全问题倍受全球关注。研究证实,杂草体内除草剂作用位点发生改变、杂草代谢解毒能力增强、杂草的屏蔽作用或与作用位点的隔离作用是杂草对除草剂产生抗性的三大主要机制。杂草的抗药性机制相当复杂,同种杂草不仅对不同除草剂的抗药性机制不同,而且能以完全不同的抗药性机制对多种作用机制不同的除草剂产生抗药性,即交互抗性和多抗性。本文重点描述杂草对8大类重要除草剂的抗药性机制,杂草抗药性研究方法,以期为中国抗药性杂草研究和农田杂草科学治理提供参考和借鉴,并提出在杂草治理中必须汲取他人的经验教训,阐明了中国杂草抗药性研究应关注问题。

中国农业科学杂志土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境

北京平谷区土壤有效磷的空间变异特征及其环境风险评价1290-1298

摘要：【目的】探明土壤有效磷的空间分布,为合理科学配方施肥和识别农业面源磷污染重点控制区提供依据。【方法】在北京郊区平谷区布设1058个采样点,测定其耕层（0～20cm）与亚耕层（20～40cm）土壤有效磷含量。应用地统计学方法对数据进行分析。【结果】平谷区耕层和亚耕层土壤有效磷的变异系数分别为1.15和1.29,均属强变异程度,其平均含量分别为32.80和9.74mg·kg^-1,耕层含量高于亚耕层,表现出一定的表聚性。耕层和亚耕层有效磷的空间相关距离分别为14.6和15.8km。平谷区耕层土壤有效磷含量空间分布表现为：低山区〉平原区〉山区,主要与高程、土地利用方式及施肥量有关。亚耕层有效磷空间分布格局与耕层相似,但其含量远小于耕层。耕层土壤有效磷含量超过临界值（60mg·kg^-1）的概率为70%～90%的区域占研究区总面积的1.9%,主要分布在西北部的半山区。概率〈20%的区域占研究区总面积的70.1%,分散分布于东北部山区、东部半山区及中部、西南部平原区。【结论】平谷区果园、菜地和大田土壤磷素均有不同程度的盈余,有机肥和化肥的大量投入是平谷区土壤有效磷含量高的主要原因。大华山镇中部及刘家店乡东南部部分区域作为农业面源磷污染的重点控制区,应引起足够重视。