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作物学报 2008年第03期杂志 文档列表

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析349-354

摘要：目前已克隆出许多类甜蛋白基因并成功转化马铃薯、水稻和小麦等植物,均可引起植株抗病性的提高。在以往的研究中我们从小麦中克隆了一个类甜蛋白基因（Ta-Tlp）,该基因在高抗白粉病的小麦6VS/6AL易位系中能够高水平表达,推测它与白粉病抗性密切相关。为进一步研究该基因的功能,本研究构建了包含在ubi强启动子控制下的Ta-Tlp基因的表达载体pAHC-TlP,用基因枪将其导入小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织,在含除草剂的选择培养基上经两轮筛选和分化,获得再生抗性植株。对T0、T1和T2代植株进行PCR、Southern杂交与RT-PCR分析,结果表明Ta-Tlp基因已整合进受体基因组并且能够表达。对T0代及其衍生的T1代（来自6个T0代阳性株系的183个单株）和T2代（来自6个T0代阳性株系的241个单株）转化植株进行白粉病抗性鉴定,Ta-Tlp基因超量表达的转基因植株,能延缓白粉病发病进程,其白粉病抗性有一定提高。对T2代阳性转化植株进行赤霉病抗性鉴定表明,其抗性与受体对照相比无显著差异。

小麦条锈病抗源S2199抗病基因分子标记及其与Yr5的关系355-360

摘要：选用含有小麦条锈病抗源S2199的杂交组合（3338/14119//S2199）F4/2^＊陕354F2代519个单株和其F3家系对S2199抗条锈病基因进行遗传分析和分子标记定位。结果表明,来自条锈病抗源S2199的条锈病抗性为显性单基因控制,暂命名该基因为YrS2199。采用BSA法和SSR分子标记分析,筛选到与抗条锈病基因YrS2199连锁的SSR分子标记Xdp269和Xgwm120,连锁距离分别为0.7cM和11.0cM,并将其定位在2BL染色体末端上。这两个分子标记为S2199抗条锈病基因的分子标记辅助选择和抗病基因聚合提供了便利。通过等位性检测和14个条锈菌生理小种分小种鉴定,初步明确了S2199含有的抗条锈病基因可能是Yr5或其等位基因。抗源S2199是一个具有优良农艺性状的材料,为小麦育种提供了一个新的Yr5或其等位基因供体。

大豆抗筛豆龟蝽Megacota cribraria（Fabricius）的QTL分析361-368

摘要：筛豆龟蝽是我国南方大豆的主要害虫之一,本研究旨在定位筛豆龟蝽抗性QTL,分析其稳定性,为大豆抗筛豆龟蝽育种提供参考。以科丰1号×南农1138-2组合衍生的含184个重组自交系的群体NJRIKY（简称KY）和皖82-178×通山薄皮黄豆甲组合衍生的含142个重组自交系的群体NJRIWT（简称WT）为材料,2004-2006在田间自然虫源下鉴定了筛豆龟蝽抗性。不同年份内以黑霉程度为指标的方差分析结果表明家系间差异在每年都达极显著水平,遗传变异系数都相当大,遗传率中等偏高。利用Windows QTL Cartographer Version2.5的复合区间作图法（CIM）,KY群体的抗性QTL主要位于D1a和C2连锁群,WT群体的抗性QTL主要位于H和D1b连锁群。KY群体3年均检测出的qRMC-d1a-1位于D1a连锁群,贡献率为7.6%～31.4%;2005和2006两年均检测出的qRMC-c2-1位于C2连锁群,与环境有互作,效应相对较小;抗性等位基因来自南农1138-2;qRMC-d1a-1和qRMC-h-1在2005年和2006年存在显著的互作。WT群体连锁群H上的qRMC-h-1在3年中都被检测到,贡献率为16.3%～36.2%;D1b连锁群上的qRMC-d1b-2在2004年和2005年被检测到,效应相对较小;抗性等位基因来自通山薄皮黄豆甲。虽然WT群体D1b和H连锁群上的这2个QTL在KY群体中也有一年被检测到,但2个群体抗性位点基本上是不同的。QTL在不同环境被重复检出,说明大豆对筛豆龟蝽的抗性由稳定的主效QTL所控制,其2侧邻近标记有希望用于标记辅助选择育种。

不同环境条件下稻米组氨酸和精氨酸的胚乳和母体植株QTL分析369-375

摘要：利用汕优63重组自交系与双亲回交产生的BC1F1和BC2F1群体,采用新发展的包括环境互作效应在内的多遗传体系QTL作图方法和基因定位软件,对稻米两种半必需氨基酸（组氨酸和精氨酸）进行三倍体胚乳和二倍体母体植株等不同遗传体系的QTL定位分析。共检测到10个控制组氨酸含量的QTL以及8个控制精氨酸含量的QTL。全部QTL均具有极显著的三倍体胚乳和二倍体母体植株基因的加性主效应,其中4个QTL具有显著或极显著的三倍体胚乳显性主效应,7个QTL还具有明显的环境互作效应。

甘蓝型油菜（Brassica napus L.）抗倒伏性状的主基因＋多基因遗传分析376-381

摘要：应用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型多世代联合分析方法,研究了甘蓝型油菜浙平1号×04Pb11（Ⅰ）和宁1243×04Pb11（Ⅱ）的P1、P2、F1、B1、B2和F26个世代初花期单株抗压力的遗传。结果表明：抗倒伏性状的遗传在组合I受2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性-上位性多基因控制,在组合Ⅱ受2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性多基因控制;2个组合中的2对主基因都以加性效应为主,都表现抗倒对易倒部分显性或完全显性,2对主基因间存在明显的基因互作效应;2个组合中,F2群体主基因遗传率平均为54.71%,而多基因遗传率只在B1群体中检测到,平均为10.56%,表明2个组合的抗倒伏性状是以主基因遗传为主,应在早期世代进行选择;2个组合各群体中,遗传变异平均占表型变异的53.43%,而环境变异平均占表型变异的46.57%,表明环境对油菜抗倒伏性状的影响比较大。

大豆品种成熟期基因型推测的研究382-388

摘要：选择不同来源中国大豆品种23份和国外引进的成熟期近等基因系35份进行SSR分析,目的是鉴定与成熟期基因型紧密连锁的标记,进而推测中国大豆品种的成熟期基因型。结果表明,（1）210对SSR标记中125对在成熟期近等基因型中具有多态性,推测与成熟期有关的标记有8个;（2）在Clark近等基因系中,筛选出成熟期基因E3/e3特异性标记Satt229,E4/e4的特异SSR标记Sct_010、Satt294、Satt247、Satt452和Satt156;在Clark和Harosoy近等基因系中,筛选出E7/e7的特异性SSR标记为Satt071、Satt178;（3）根据8个与成熟期相关的标记的分子数据,构建了国外大豆近等基因系的UPGMA聚类图,共聚为4类,背景来源相同或相似的品系被聚为一类,明显分为Clark近等基因系和Harosoy近等基因系。（4）与近等基因系成熟期基因（E7）分子标记比对,推测出25份中国大豆品种的成熟期基因。

不同生长环境下水稻穗抽出度三个相关性状QTL定位研究389-396

摘要：在3个生长环境下种植水稻Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重组自交系（backcross inbred lines,BILs）98个家系（BC1F12和BC1F13）及其亲本,调查剑叶叶鞘长度、最上节间长度和包颈长度,运用复合区间作图方法（CIM）,在全基因组5%显著水平上,对这3个性状进行了QTL分析。结果表明,共检测到3个剑叶叶鞘长度性状的QTL,分布于第1、3、4染色体,解释表型变异的12.83%～18.50%;qFLL-1位点在3个环境中均被检测到,增效等位基因来自Nipponbare,qFLL-3和qFLL-4位点在单个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。共检测到3个最上节间长度性状的QTL,分别位于第1、3、6染色体,解释表型变异的5.64%～14.18%;qUIL-6位点在3个环境中都被检测到,增效等位基因来自Nipponbare,其余2个QTL均在2个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。共检测到4个包颈长度性状的QTL,分布于第1、3、5、10染色体,解释表型变异的6.80%～17.76%;qPEL-10在3个环境中均被检测到,qPEL-5在两个环境中被检测到,这两个位点增效等位基因来自Nipponbare,其余2个位点分别在单个环境中被检测到,增效等位基因均来自Kasalath。

昆虫抗冻蛋白基因转化烟草的抗寒性397-402

摘要：将准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白基因MPAFP149亚克隆至pCAMBIA1302中,构建成单价植物表达载体pCAMBIA1302-MPAFP149,转化至农杆菌EHA105中,利用叶圆盘法转化烟草。通过PCR、PCR-Southern及RT-PCR检测表明,抗冻蛋白基因已整合至烟草基因组中,并发生了转录。对T0代转基因烟草以-1℃处理48h,转基因烟草的相对电导率和表型明显优于野生型烟草。室温恢复试验验证,转基因烟草可存活并恢复生长,而野生型烟草受到了不可逆的低温冻害。研究证明,转化后携带昆虫抗冻蛋白基因的烟草比野生型烟草具有明显的抗寒能力,该结果为减轻冷敏感经济作物在春季遭受霜害提供了理论依据和应用基础。

中国辽宁省杂草稻遗传多样性及群体分化研究403-411

摘要：杂草稻是指在稻田间或周边作为杂草类型而伴随栽培稻生长的水稻植株,现已严重发生于中国辽宁省。2003—2005年对中国辽宁稻区的杂草稻进行了初步的考察、收集和整理,对其植物学特性进行了初步研究;利用收集到的部分杂草稻、栽培稻和野生稻,采用SSR分子标记方法对其遗传多样性和群体分化进行了初步研究。发现杂草稻植物学特性变异较大。SSR分子标记结果表明,中国辽宁杂草稻具有较高的遗传多样性,30对SSR引物中有26对在杂草稻中扩增出多态产物,多态性位点所占比例为86.67%,Shannon多样性指数平均为0.762。杂草稻群体的基因分化系数（GST）平均为0.843,杂草稻群体间的遗传分化较大,遗传差异明显。中国辽宁杂草稻与当地粳型栽培稻血缘关系很近,与籼稻和野生稻的遗传关系较远,很可能起源于当地栽培稻品种,是栽培稻种个体间自然杂交、回复突变等产生的退化类型,远距离种子调运促进了它的进一步扩散。

空间统计分析在作物育种品系选择中的效果412-417

摘要：为了研究空间统计分析法在作物育种田间试验品系选择中的效果,采用剩余误差空间相关线性混合模型,对一个具有56个品系的小麦育种随机区组设计田间试验产量资料进行了空间统计分析。运用地理统计学中的半变异函数法确定剩余误差空间协方差的函数。结果表明,试验的剩余误差存在着典型的空间相关性,利用剩余误差空间协方差结构的信息可降低品系效应估计的误差和提高品系效应差异F检验与t检验的效率。此外,空间分析法对品系效应估计受试验条件不均匀的影响小,可导致较经典方差分析法不同的品系排序和优系选择结果。

乙烯利诱导甘蔗ACC合成酶基因家族三成员在茎中表达与乙烯释放量和糖分积累的关系418-422

摘要：ACC合酶（ACS）是高等植物乙烯生物合成途径中的限速酶。为明确ACS基因在甘蔗茎中的表达与乙烯释放量、蔗糖积累的关系,在克隆到甘蔗ACS基因3个成员（Sc-ACS1、Sc-ACS2和Sc-ACS3）的基础上,分别以它们作为探针,Northern杂交检验其在茎中的时空表达。结果表明,甘蔗生长后期,ACS基因3个成员在茎中不同品种和节间持续表达,Sc-ACS1和Sc-ACS2表达维持较低水平,Sc-ACS3维持较高水平。乙烯利处理明显提高3个基因在茎的未成熟和正在成熟节间的表达,且Sc-ACS1和Sc-ACS2在未成熟节间的表达持续时间长达一个月,而Sc-ACS3在未成熟节间的较高水平表达可持续45d。该结果与甘蔗节间尤其是未成熟和正在成熟节间的乙烯释放量增加以及糖分积累的效应基本一致。相关分析表明,桂糖17品种乙烯释放量与蔗糖分在处理后14d和28d分别极显著和显著负相关,但巴西固氮品种B1未达显著水平。

玉米成熟胚胚性愈伤组织的诱导、高频再生及转化的研究423-428

摘要：以玉米自交系CML295、CML304和18-599R的成熟胚为外植体,结合幼胚离体培养方法,探讨并优化了成熟胚来源的胚性愈伤组织诱导及继代培养方法。对其愈伤组织的形态和组织切片的研究结果显示,继代过程可产生良好的Ⅱ型胚性愈伤组织。在分化培养中分别获得68.6%、75.4%和84.8%的高频再生率,每愈伤组织块成苗数分别为2.45、2.43和2.75。利用基因枪法转化pCAMBIA1301质粒后的GUS瞬时表达效率分别为57.9%、62.5%和73.1%,转化pCAMBIA1303质粒后检测GFP的瞬时表达效率分别为23.3%、40%和45.5%。以上3种基因型成熟胚来源的愈伤组织转化率与其对应的幼胚来源的胚性愈伤组织转化率相似。这一技术体系为玉米的遗传改良和功能基因组研究提供了重要的技术平台。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

不同氮利用效率水稻基因型的根系形态与生理指标的研究429-436

摘要：选用氮素利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究了225kg hm^-2施氮条件下根系形态和生理指标的差异及其与氮素利用效率的相互关系。结果表明,有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期,氮高效型水稻的根干重、根系体积、总吸收表面积、活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均显著或极显著大于氮低效型水稻。有效分蘖临界叶龄期和拔节期,氮高效类型水稻的根冠比显著大于氮低效型,而抽穗和成熟期则表现相反趋势。成熟期前,氮高效型水稻的根系α-NA氧化量极显著大于氮低效型,而成熟期,氮高效型中杂交水稻的根系α-NA氧化量略低于个别氮低效型水稻品种。相关性分析表明,有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期,水稻的根干重、根系体积、根系的α-NA氧化量、总吸收表面积、活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比与氮素利用效率呈显著或极显著正相关。有效分蘖临界叶龄期和拔节期,植株的根冠比与氮素利用效率呈显著正相关,而抽穗和成熟期则呈极显著负相关。氮高效型水稻在其一生中具有良好的根系形态和保持较强的根系活力,为植株大量吸收和高效利用氮素奠定了良好基础。同时,在水稻的生长过程中,地下部与地上部的合理比例及协调生长也是促进植株高效吸收利用氮素的重要因素。

两个棉花品种纤维发育关键酶活性变化特征及其与纤维比强度的关系437-446

摘要：选择棉纤维比强度差异明显的2个品种,研究了棉纤维发育关键酶（蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶）活性的变化特征及其与纤维比强度的关系。结果表明,棉纤维发育过程中蔗糖合酶、β-1,3-葡聚糖酶活性变化特征在生化和mRNA转录水平上均存在明显的差异,影响纤维素的沉积特性及纤维比强度。高强纤维品种（科棉1号,平均比强度为35cN tex^-1）的蔗糖合酶和β-1,3-葡聚糖酶活性及其基因表达量和维持高表达时间均高于低强纤维品种（德夏棉1号,平均比强度为26cN tex^-1）。其中,高强纤维品种蔗糖合酶的基因表达量铃龄25d时明显高于低强纤维品种,而β-1,3-葡聚糖酶的基因表达量则在铃龄10～25d高于低强纤维品种。在纤维素形成过程中,高强纤维品种的纤维素累积平缓且纤维素累积持续期长于低强纤维品种,品种间差异程度受棉株果枝部位影响。在棉纤维发育过程中,Expansin、β-1,4-葡聚糖酶的基因表达量随铃龄的增加呈下降趋势（铃龄20d时表达量显著下降）,这与棉纤维形成过程（铃龄25d前伸长较快,随后趋于停止）一致,且高强纤维品种维持高表达时间长与其纤维伸长期较长相吻合。

不同种植密度下的夏玉米冠层结构及光合特性447-455

摘要：研究了种植密度对夏播玉米（CF008、郑单958和金海5号）冠层结构及光合特性的影响,目的是通过密度调控,构建高效冠层,发挥品种潜力,同时确立不同夏玉米品种高产高效冠层的定量化技术指标。结果表明,3个夏玉米品种均在中或低密度下（CF008为9.75万珠hm^-2和11.25万株hm^-2,郑单958为8.25万珠hm^-2和9.75万株hm^-2,金海5号为6.75万珠hm^-2和8.25万株hm^-2）构建的冠层较合理,冠层光合性能较高。冠层内透光率、叶夹角、茎粗、叶绿素相对含量（SPAD值）和净光合速率（Pn）均随着密度的增加而降低,说明高密度易造成群体内光分布不合理,导致光合性能的降低。灌浆中期前群体光合势（LAD）和叶面积指数（LAI）均表现为中或高密度条件下较高,而后为中或低密度下较高,并且吐丝后LAD所占比率为中或低密度处理显著高于高密度处理,说明高密度条件下冠层结构不合理,造成生育后期叶片提早衰老。在中或低密度下,群体穗位层透光率较大,吐丝期和灌浆中期分别为13.40%～19.45%和16.19%～21.48%;叶面积发展动态较为合理,吐丝期LAI达5.59～6.75,成熟期仍然保持在2.24～3.68,尤其中上层叶片LAI高值持续期较长;吐丝期中上层叶片Pn达到33.6～43.8μmol CO2 m^-2s^-1;吐丝后的群体LAD较高,特别是中密度下LAD达172.01～235.91m^2 d m^-2,后期光合面积持续时间较长,更有利于玉米产量的提高。

结实期灌溉方式对水稻品质和不同器官镉浓度与分配的影响456-464

摘要：旨在探讨在土壤镉（Cd）污染条件下,能否通过合适的灌溉方式改善稻米品质并减少Cd在籽粒中的分配。盆栽扬粳9538（粳稻）和扬稻6号（籼稻）,于移栽前加Cd150mg kg^-1（Cd处理）,以未加Cd为对照（CK）。自抽穗后7d至成熟设置3种灌溉方式,即保持水层（WW）;轻干-湿交替灌溉（MD,土壤落干至土壤水势为-20kPa时复水）;重干-湿交替灌溉（SD,土壤落干至土壤水势为-40kPa时复水）。结果表明,在土壤Cd浓度相同条件下,与WW比较,MD显著增加结实率、千粒重、产量、稻米的出糙率、精米率和整精米率,显著降低垩白度,SD的结果则相反。Cd处理对结实率、千粒重和稻米品质各指标无显著影响。在Cd处理条件下,与WW相比,MD和SD显著增加Cd在根系的浓度和分配比例,降低Cd在茎叶的浓度和在籽粒的分配比例。籽粒和精米中Cd浓度,SD显著高于WW,MD与WW无显著差异。Cd在精米的分配比例则SD显著低于MD和WW。两品种结果趋势一致。说明结实期轻干-湿交替灌溉可以增加产量、改善稻米的加工和外观品质,并可不增加甚至降低Cd在籽粒中的浓度及分配比例。从根系活性、叶片光合特性以及Cd的转运等方面分析了在不同灌溉方式下产量、品质及不同器官Cd浓度与分配差异的原因。

不同品质类型小麦籽粒淀粉粒度的分布特征465-470

摘要：选用小麦强筋品种德丰3号、德99-3和弱筋品种滨育535和鲁麦21,研究了籽粒中淀粉粒度、淀粉粒的体积、数目和表面积的分布特征,及其与小麦籽粒蛋白质和淀粉含量的相关性。结果表明,成熟期小麦籽粒含有A（〉9.8μm）、B（〈9.8μm）两种类型淀粉粒,其粒径为0.37～52.60μm。淀粉粒的体积和表面积均表现为双峰分布;淀粉粒的数目表现为单峰分布,其中B型淀粉粒数目占总数的99%以上。在强筋品种中,B型淀粉粒所占体积和表面积百分比相对较高,而弱筋品种中A型淀粉粒体积、表面积百分比相对较高。籽粒直链淀粉和总淀粉含量与2.0～9.8μm和〈9.8μm的淀粉粒体积百分比分别呈显著和极显著负相关,与9.8～18.8μm的淀粉粒体积百分比呈极显著正相关。籽粒蛋白质含量与2.0～9.8μm和〈9.8μm的淀粉粒体积百分比呈显著正相关,而与9.8～18.8μm的淀粉粒体积百分比呈极显著负相关。籽粒淀粉和蛋白质含量均与其他粒径范围的淀粉粒体积无显著相关性。

花生根边缘细胞发育影响因子的分析471-476

摘要：以花生品种新昌小京生和江西一把抓为材料,采用种子悬空气培法,研究了根边缘细胞（BC）的数目、活性及其影响因子。结果表明,花生根长为1mm时开始产生BC,当根生长到13～17mm时,BC数目达最大值,约10000个。在根边缘细胞的发育过程中,根冠果胶甲酯酶（PME）的活性与根BC发育、诱导存在密切的相关性,说明PME在BC产生、发育和游离过程中起着重要作用。BC释放出的胞外抑制剂不但可以抑制BC的产生而且还能降低其活性,且浓度越高抑制作用越强烈。与BC活性相比,胞外抑制剂对BC的产生影响更大。高温和低温环境不但抑制花生根的生长,而且影响花生根BC的产生速度、最大值及其活性。与对BC产生的影响相比,温度对BC活性影响较大。根尖黏液层渗透势的维持可以使BC在较长时间内维持高活性。