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作物学报 2010年第04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

大豆GmCOL4基因的克隆与分析539-548

摘要：CONSTANS（CO）是植物光周期开花途径中的关键基因之一。通过RT-PCR和生物信息学的方法,克隆了大豆GmCOL4基因并分析其结构特征,用实时荧光定量PCR（quantitative real-time RT-PCR,qRT-PCR）研究了其转录特点。结果表明,GmCOL4的4个外显子编码一个具有B-box和CCT保守结构域的CO-like蛋白,在序列上与拟南芥（Arabidopsis thaliana）COL9相似性最高,为64.3%。分析其转录特征发现,GmCOL4表达主要受生物节律的影响,受光的调节作用较弱。器官特异性表达分析发现,GmCOL4主要在大豆叶片中表达,表达模式与COL9相似。这为大豆中CO基因家族的功能研究提供了重要的依据。

中品95-5117抗大豆花叶病毒基因源分析549-554

摘要：中品95-5117和中品95-5383是以中品661为亲本选育的抗东北花叶病毒病3号株系（SMV3）的大豆新品系。中品95-5383抗病基因的SCAR标记已被定位于大豆F连锁群（Chr.13）,与抗病基因Rsv1紧密连锁。利用大豆F连锁群的34个对SSR标记引物及与抗病基因紧密连锁的SCAR标记SCN11及Rsv1候选基因标记Rsv1-f/r,对中品95-5117系谱亲本进行检测,结合对SMV3的抗性鉴定结果进行分析,旨在明确抗SMV3基因在系谱中的传递规律,为利用分子标记辅助选择培育抗SMV3新品种提供依据。通过SSR标记分析发现,中品95-5117和中品95-5383与亲本中品661的相似性最高,而与另外一个亲本鲁豆4号关系较远。SCAR标记SCN11检测表明,只有1份材料Mangnolid（F-53）B为感病基因型。系谱的Rsv1-f/r标记分析表明,Williams82是中品95-5117中Rsv1基因的供体亲本。抗病性鉴定发现鲁豆4号高抗SMV3,但它并不携带Rsv1基因。据上述结果推测中品95-5117中不仅含有Rsv1,还具有来自鲁豆4号的抗病基因,证明该品系比其亲本中品661具有对SMV3更强的抗性。

AFLP标记分析生活力影响大豆中黄18种质遗传完整性555-564

摘要：以中黄18种子为试验材料,采用不同时间（0、112、154和196d）老化处理,获得4个群体G0-1、G0-2、G0-3和G0-4,其发芽率分别为98.0%、95.0%、81.0%和79.0%。将这4个群体进行2次田间繁殖,得到4个繁殖一代群体G1-1、G1-2、G1-3和G1-4及4个繁殖二代群体G2-1、G2-2、G2-3和G2-4。以群体G0-1为对照,选用12对AFLP引物组合分析12个群体的遗传完整性。结果显示,所有处理群体与对照群体G0-1的等位基因频率t检验概率值均为1.00,即无显著差异。群体G2-4与对照群体G0-1的遗传相似系数仍高达0.9333,表明发芽率为79.0%群体的繁殖二代群体与对照群体的遗传相似性仍然较高。显著性t检验结果显示,与对照群体G0-1相比,群体G1-1、G2-1、G1-2和G2-2的每位点有效等位基因数（Ae）、遗传多样性指数（H）和香农指数（I）差异不显著;群体G0-3、G0-4、G1-3、G1-4、G2-3和G2-4的上述遗传多样性参数则显著降低。与对照群体G0-1相比,群体G1-1、G2-1、G1-2和G2-2的稀有等位基因数无显著变化;而群体G0-3、G0-4、G1-3、G1-4、G2-3和G2-4的稀有等位基因数则大幅下降。以上结果表明,与对照群体相比,由发芽率分别为98.0%和95.0%的群体更新的子代群体,其群体遗传多样性和稀有等位基因数无显著变化,而由发芽率分别为81.0%和79.0%的群体更新的子代群体,则显著下降。因此,生活力下降比繁殖世代对大豆种质群体的遗传结构影响更大,建议初始发芽率为98.0%的大豆种质更新发芽率标准不应低于81.0%。

理化诱变小豆京农6号突变体的鉴定565-573

摘要：选用小豆品种京农6号种子,分别采用甲基磺酸乙酯（EMS）（0.5%、0.9%和1.4%处理12h和24h）、电子束（100、300、600Gy）、60Co-γ（400Gy）诱变处理,将处理后的种子种于大田,鉴定后代植株性状的变异。观察表明,EMS诱变的变异类型最丰富、60Co-γ射线次之、电子束产生的变异类型较单一。EMS处理小豆以浓度0.5%和0.9%处理24h为宜;0.5%EMS处理的粒色和荚色变异突出,有鲜红、黄白、绿白粒色和黑荚、褐荚、黑褐荚变异;0.9%处理的叶形变异突出,有鸡爪叶、剑叶、肾形叶、小密叶等突变类型;电子束诱变后,M2变异率分别为4.09%、3.64%和2.22%。400Gy60Co-γ射线处理种子,后代变异率为7.23%。通过两年的鉴定筛选,获得937个EMS诱变M3代株系,934个60Co-γ射线和电子束诱变M2代株系,已得到株高、叶形、叶色、粒形、粒色、荚色、无分枝、多分枝、叶簇生、分枝簇生、光叶、蔓生、有限结荚习性、株型松散、育性、成熟特性等突变体材料1490份。本研究为小豆基因遗传分析、基因定位与克隆及其进一步的基因功能分析奠定了基础,为小豆育种提供了重要的材料。

大豆EST-SNP的挖掘、鉴定及其CAPS标记的开发574-579

摘要：采用生物信息学方法将大豆EST序列联配到大豆基因组序列上,挖掘到大豆EST-SNP位点537个。对其靶向基因进行功能注释分析,发现他们主要参与亚细胞定位、蛋白质结合与催化以及代谢等与大豆重要农艺性状形成相关的生物过程。同时开发了简便易行的SNP检测方法,利用EMBOSS软件筛选导致酶切位点改变的EST-SNP,分别以大豆绥农14、合丰25、Acher、Evans、Peking、PI209332、固新野生大豆、科丰1号、南农1138-2的DNA及其混合的DNA为模板,设计引物进行PCR扩增,发现44个PCR产物中有36个测序峰图在预期的EST-SNP位点表现出多态性。酶切分析发现26个PCR产物具有酶切多态性,可以作为CAPS标记。结果表明该EST-SNP挖掘体系及其CAPS标记转化系统具有高效率、低成本等优点,有利于促进大豆的遗传育种研究。

普通小麦及近缘粗山羊草α-醇溶蛋白基因的克隆、定位与进化分析580-589

摘要：通过特异PCR引物设计,从普通小麦品种（豫麦34和烟农19）和粗山羊草（T9、T197、T48、T176和T17）中扩增、克隆了7个新的α-醇溶蛋白基因,分别命名为Gli-YM34、Gli-YN19、Gli-T9、Gli-T197、Gli-T48、Gli-T176和Gli-T17,基因序列长度为846～891bp,编码282～297个氨基酸残基,都具有α-醇溶蛋白的典型结构特点。其中Gli-YM34和Gli-YN19基因推导的醇溶蛋白都含有一个额外的半胱氨酸残基,可能对面筋品质有正向作用。根据α-醇溶蛋白氨基酸序列所具有的4种T细胞抗原表位和多聚谷氨酰胺重复区的平均长度以及中国春缺体四体分析,将来自普通小麦品种的Gli-YM34和Gli-YN19基因定位在6D染色体上的Gli-D2位点,而且Gli-YM34和Gli-YN19与来自粗山羊草的α-醇溶蛋白基因具有很高的序列相似性,进一步证明粗山羊草是普通小麦D基因组的供体。在克隆的4个典型α-醇溶蛋白基因中检测到21个SNP和1个9bp的缺失。系统进化分析表明,α-醇溶蛋白基因与低分子量谷蛋白亚基基因关系较近,在大约43.69百万年时分化,与ω-醇溶蛋白和HMW-GS基因亲缘关系较远,它们的分化时间大约为79.39百万年。

大豆苗期耐淹性的遗传与QTL分析590-595

摘要：洪涝灾害是大豆生产的主要逆境之一,培育耐涝品种是抗灾保收的重要措施。大豆耐涝性育种方案的设计必须以耐涝性遗传为前提。以苏88-M21（淹水不敏感）×新沂小黑豆（淹水敏感）衍生的175个重组自交系（NJRISX）为材料,在盆栽V2期土壤表层保持5～7cm水层20d的淹水条件下,研究大豆苗期耐淹性的遗传和QTL定位。通过对8个耐淹性有关性状的相关分析和主成份分析,确定以处理前后株高变化量、处理终叶龄和成熟期株高3个性状的平均耐淹指数为评价指标。NJRISX家系间耐淹性差异极显著,存在超亲分离。主基因＋多基因分离分析表明该群体的耐淹性为2对连锁主基因＋多基因遗传,主基因遗传率为62.83%,多基因的遗传率为8.90%。WinQTLCart2.5复合区间及多区间QTL定位分析均检测到2个QTL,位于连锁群L2上的Satt229～Satt527和Satt527～Sat_286区间,对表型的解释率分别为11.76%～25.20%和10.10%～12.34%。大豆NJRISX群体苗期耐淹性遗传分离分析与QTL定位结果相对一致。

紫花苜蓿锌指蛋白基因RNAi表达载体的构建及在苜蓿的转化596-601

摘要：根据紫花苜蓿锌指蛋白MsZFN基因（GenBank登录号为EU624138）序列,设计两对含有酶切位点的特异性引物,以紫花苜蓿cDNA为模板,分别合成用于构建干扰载体的正反义片段,将正反义片段分别插入表达载体pART27的相应位置,构建成含有发夹结构的RNAi载体pART-F-R。利用农杆菌介导方法,将pART-F-R转化到紫花苜蓿中,经过PCR检测,获得了3株转基因植株。经过RT-PCR检测,证明转基因植株中MsZFN基因表达量明显低于未转基因的植株。结果表明,已构建成功具有发夹结构的RNAi载体pART-F-R,它可有效的抑制紫花苜蓿MsZFN基因。

玉米光周期敏感相关性状发育动态QTL定位602-611

摘要：玉米是短日照作物,大多数热带种质对光周期非常敏感。光周期敏感性限制了温、热地区间的种质交流。研究玉米光周期敏感性的分子机理,有利于玉米种质的扩增、改良、创新,提高玉米品种对不同光周期变化的适应性。本研究以对光周期钝感的温带自交系黄早四和对光周期敏感的热带自交系CML288为亲本配置的组合衍生的一套207个重组自交系为材料,在长日照环境条件下对不同发育时期的叶片数、株（苗）高变化进行QTL分析。结果表明,双亲间的最终可见叶片数和株高差异很大;发育初期CML288的叶片数和苗高都低于黄早四,而发育后期CML288的叶片数和株高都明显高于黄早四;测定各时期F7重组自交系间也存在显著差异。利用包含237个SSR标记、图谱总长度1753.6cM、平均图距7.40cM的遗传连锁图谱,采用复合区间作图法,分别检测到控制叶片数和株（苗）高发育的QTL11个和20个。但没有一个条件QTL能在测定的几个时期都有效应。在长日照条件下,控制叶片数与株（苗）高的非条件与条件QTL主要集中在第1、9和10染色体上,特别是在第10染色体的标记umc1873附近均检测到了影响这两个性状的QTL,且在不同的发育时期单个条件和非条件QTL所解释的表型变异分别为4.34%～25.74%和10.02%～22.57%,表明这一区域可能包含光周期敏感性关键基因。

甘蓝型油菜蛋白质双向电泳体系的建立612-619

摘要：选用油菜品种08127,采用TCA-丙酮提取方法,pH4～7胶条和改进的IEF聚焦程序,得到较好的蛋白质双向电泳结果,建立了一种适合甘蓝型油菜的双向电泳体系。利用其他甘蓝型油菜品种的幼苗、叶片和茎中的蛋白检验该实验体系,都能得到较好的蛋白质双向电泳结果。利用该实验体系比较甘蓝型油菜幼苗不同发育时期蛋白质双向电泳图,找到二者之间的差异点,选取部分点成功进行了质谱分析。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

农田开放式夜间增温系统的设计及其在稻麦上的试验效果620-628

摘要：气候变暖存在明显的昼夜不对称性,夜间增温显著高于白天。设计可靠的田间增温设施,研究作物系统对夜间增温的响应与适应意义显著。参考国际相关增温系统,于2006—2009年在江苏南京设计并运行了我国首个农田开放式夜间增温系统（FATI,Free Air Temperature Increased）,对稻麦进行夜间主动增温试验,监测系统温度、麦田土壤水分和作物生育进程和产量,以评价该系统的可行性和对稻麦的增温效果。结果表明,该系统有效且均匀的增温范围为4m2,增温效果明显。在测试用人工草坪上,晴天、阴天和雨天3种天气情况下,该系统4m2有效增温范围内地表的夜温平均升高2.4℃、2.3℃和2.1℃。在草坪的垂直层面上,该系统可以使距地下5cm、地表、地上40cm和90cm4个层次的夜温平均分别升高1.2℃、2.2℃、0.7℃和2.3℃。在稻麦两熟农田中,稻季全生育期地下5cm、地表、植株中部和冠层的夜温平均分别升高0.7℃、0.6℃、1.0℃和1.6℃,麦季相应层次可升高1.2℃、1.5℃、1.8℃和1.9℃。在稻麦全生育期内,增温小区各层温度的变化动态与未增温区的一致。另外,该系统未改变麦田耕层土壤水分分布特征,尽管耕层土壤含水量略有降低,0～25cm内各层土壤含水量的降幅均在0.99～1.62个百分点以内,与未增温区差异不显著。夜间增温可以显著缩短作物前期生育期,使稻麦始穗期分别提早2.5d和11.5d;同时,夜间增温使水稻平均减产4.51%,但小麦增产18.30%。尽管在作物的不同生育期,该设施的增温幅度有所差异,但这与田间实际情况下不同季节气候变暖幅度不同之特征一致。因此,该开放式夜间增温系统符合气候变暖的温度变化特征,可以满足水稻和小麦所代表的典型作物系统对夜间增温的响应与适应的试验要求。

光质与马铃薯块茎细胞信号分子和糖苷生物碱积累的关系629-635

摘要：马铃薯块茎糖苷生物碱（SGAs）含量如果超过20mg100g-1FW,人畜食用即可引起中毒。而马铃薯块茎中SGAs的积累受多种因素的影响,其中受温度与光照影响较大。为减少马铃薯块茎中SGAs的积累,了解SGAs在马铃薯块茎中的积累机制,研究了同一温度下不同光质对马铃薯块茎SGAs的积累的影响。结果表明红光照射后各品种SGAs平均含量比蓝光、白光、黑暗处理分别提高26.02%、55.50%和100.79%,且在α=0.01水平上差异极显著,说明不同光质对马铃薯块茎SGAs含量影响不同,红光影响最大,蓝光次之。同时,马铃薯块茎经不同光质处理后作为第二信使的G蛋白含量在红光下较蓝光、黑暗、白光下分别上升0.95%、2.01%、3.86%,钙调蛋白含量分别增加7.94%、37.41%和87.24%。由此可知,红光是SGAs积累的重要信号分子,其信号作用启动了红光受体PHYB,与第二信使G蛋白和CaM等共同参与马铃薯块茎SGAs的代谢积累。

HSP70可提高干旱高温复合胁迫诱导的玉米叶片抗氧化防护能力636-644

摘要：为确定热休克蛋白70（HSP70）提高作物耐干旱高温复合胁迫的机制,对干旱、高温反应不同的4个玉米品种的生理特性进行了研究。结果显示：（1）在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,叶片丙二醛（MDA）增加量以隆玉602最低,驻玉309最高;在干旱胁迫条件下,郑单958叶片MDA含量低于浚单20,而在高温胁迫条件下,浚单20叶片MDA含量低于郑单958。（2）在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602、郑单958、浚单20三个品种叶片抗氧化防护系统如抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱苷肽还原酶（GR）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性增加量均高于驻玉309;在干旱条件下,郑单958叶片APX、GR、SOD、CAT活性增加量显著高于浚单20,在高温条件下,两个品种的表现则相反;在干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602叶片APX、GR、SOD活性增加量显著高于郑单958和浚单20。（3）HSP70抑制剂斛皮素（quercetin,Q）预处理显著抑制了3种胁迫诱导的4个品种叶片抗氧化酶活性的增加。这些研究结果暗示HSP70提高了干旱、高温、干旱高温复合胁迫诱导的抗氧化防护酶活性,且APX、GR、SOD这3个抗氧化防护酶活性可以作为评价作物耐干旱、高温和干旱高温复合胁迫的生化指标。

不同氮肥吸收利用效率水稻基因型叶片衰老特性645-654

摘要：选用氮肥利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种,研究225kghm^-2施氮条件下其氮素吸收积累特性。与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻在拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的氮素吸收速率、氮素积累量和积累比例均具有明显优势,其中以抽穗至成熟阶段的优势尤为显著。该阶段水稻各器官逐渐衰老,植株各项生理功能逐渐衰退,为明了水稻衰老与植株中后期氮素吸收与积累、氮肥吸收利用效率的相互关系,相继研究了花后各基因型水稻的衰老特性。结果表明,齐穗后的不同时期,氮高效基因型水稻的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均显著高于氮低效基因型,而膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）的含量却要显著低于氮低效基因型水稻。相关性分析表明,水稻的氮肥利用效率与齐穗后剑叶中的SOD、POD和CAT活性呈极显著正相关,而与其剑叶中的MDA含量呈极显著负相关。由此说明,与氮低效基因型相比,氮高效基因型水稻生育后期剑叶中用于清除活性氧自由基的SOD、POD、CAT活性较高,能有效阻止高浓度氧的积累和膜脂过氧化作用,降低MDA的含量,因而降低叶片的衰老进程,在维持较长光合功能期的同时能增强物质积累,促进植株对氮肥的吸收和利用。

水氮互作对水稻氮磷钾吸收、转运及分配的影响655-664

摘要：以杂交稻冈优527为材料,设“淹水灌溉”（W1）、“前期湿润灌溉＋孕穗期浅水灌溉＋抽穗至成熟期干湿交替灌溉”（W2）和“旱种”（W3）3种灌水及不同的施氮量处理,研究对水稻氮、磷、钾吸收、转运及分配的影响,并探讨各养分间及其与产量间的关系。结果表明,水与氮对水稻主要生育期氮、磷、钾的累积、转运、分配及产量均存在显著的互作作用,水氮互作下各生育期氮、磷、钾吸收、转运及其与产量间均有显著或极显著的正相关,且抽穗前期氮、磷的累积以及分蘖盛期对钾的吸收状况与产量呈极显著正相关。结合产量与稻株氮、磷、钾吸收及转运关系间的表现,W2灌溉方式与施氮量为180kghm^-2组合是本试验最佳的水氮耦合运筹方式,淹灌条件下,施氮量以180kghm^-2为宜,旱种条件下,施氮量可适当降至90～180kghm-2。

喷施硼肥对紫花苜蓿光合作用及可溶性糖源库间运转的影响665-672

摘要：通过叶面喷施不同次数、不同浓度硼肥,研究其对缺硼土壤条件下紫花苜蓿光合作用及可溶性糖运转的影响,探讨苜蓿吸收硼的规律及高产施硼技术。结果表明,从返青期开始,连续在分枝期和现蕾初期累计喷施1次、2次或3次5个浓度的硼砂,均不同程度影响紫花苜蓿光合特性和可溶性糖源库间的运转。喷施3次0.3%（W/W）的硼砂对提高叶片中硼（B）含量、光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和叶绿素含量（Chl）作用最显著,较对照提高幅度分别为75%、39%、30%和70%,喷施3次0.2%（W/W）的硼砂对增大叶面积效果最佳,较对照增加37%,并可有效降低叶片可溶性糖含量（50%）;一次或多次喷施0.5%（W/W）的硼砂会导致硼中毒现象,抑制光合作用,植株生长受阻。

花后遮阴对小麦旗叶光合特性及籽粒产量和品质的影响673-679

摘要：为阐明麦田遮阴对小麦旗叶光合特性与产量品质的影响,2008—2009年在大田生产条件下,于小麦开花后设置不同程度的遮阴处理,分析了对旗叶光合参数及籽粒产量和主要品质性状的影响。结果表明,遮阴使不育小穗增加,穗粒重和千粒重降低,导致明显减产,遮阴20%、50%和80%处理分别比对照产量降低27.6%、49.0%和60.2%。遮阴后小麦旗叶的叶绿素a和叶绿素b的含量均增加,但叶绿素a/b的比值降低;遮阴使旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著降低,但胞间CO2浓度有所增加。净光合速率受影响程度的时间排序为灌浆初期〉灌浆中期〉灌浆后期。遮阴使小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、谷蛋白和醇溶蛋白含量以及谷蛋白/醇溶蛋白的比值都显著提高（P〈0.05）,其中谷蛋白/醇溶蛋白比值增加说明小麦开花后遮阴对谷蛋白的影响强度大于对醇溶蛋白的影响。遮阴虽然导致产量明显降低,但提高了面团延展性、形成时间、稳定时间和面团吸水率等面团流变学特性,由此可见小麦籽粒形成期光照强弱的巨大差异,导致在淀粉与蛋白合成过程中量比关系发生紊乱,进而引起不同光照下产量与品质的显著不同。

作物学报杂志研究简报

花后不同时期油菜籽饼粕赖氨酸含量的遗传分析680-687

摘要：采用条件和非条件数量遗传分析方法,利用不同环境条件下的两年试验数据,分析了胚（子叶）、细胞质和母体植株等不同遗传体系的遗传主效应及其环境互作效应对油菜籽饼粕赖氨酸含量的影响。结果表明,油菜籽饼粕赖氨酸含量在各个发育时期的表现同时受制于不同遗传体系的遗传主效应和环境互作效应,且以环境互作效应为主,故油菜籽发育过程中不同遗传体系基因的表达会受到环境条件的显著影响。在不同遗传体系的基因效应中,除花后36d的胚主效应较大外,各发育时期以母体效应为主,其中母体显性主效应和母体加性互作效应的作用尤为明显。条件遗传分析表明,花后23～29d控制赖氨酸含量的数量基因表达最为活跃;一些基因效应在不同发育时期还存在着间断性表达的现象。油菜籽饼粕赖氨酸含量的狭义遗传率较高,多数发育时期是以母体遗传率为主,根据母体植株上油菜籽饼粕赖氨酸含量的总体表现进行选择可以取得较好的改良效果。