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作物学报 2010年第07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

大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A双亲雄性育性基因的SSR标记1061-1066

摘要：利用大豆质核互作雄性不育系NJMCS3A的质、核供体亲本N21566和N21249构建F2和BC1F1育性分离群体进行雄性育性的遗传分析与基因定位。结果表明,F1正反交可育,F2和BC1F1的可育株与不育株分离比例经χ^2测验分别符合3∶1和1∶1,表明NJCMS3A供体亲本雄性育性由一对基因控制,可育等位基因为显性。该基因可能是NJCMS3A的一个恢复基因。选用793对SSR引物对F2和BC1F1群体分别进行育性基因定位,发现该育性基因位于O连锁群上,在Satt331和Satt477标记之间,与Satt331、CSSR133和Satt477标记距离的次序一致,分别为8.1～10.4、11.4～16.4和13.3～19.2cM。

甘蓝KAPP编码基因的克隆与序列分析1067-1074

摘要：采用PCR、RT-PCR及其他分子生物学方法,以甘蓝基因组DNA、花蕾RNA和叶片RNA为模板,分别对甘蓝KAPP gDNA和KAPP cDNA进行扩增,分别获得3247bp的KAPP gDN段、1699bp的KAPP cDN段、1578bp的花蕾KAPP2 cDN段和1581bp的叶片KAPP2cDN段。对克隆的甘蓝KAPP gDNA和cDNA（结合报道的KAPPcDNA）进行比对表明,甘蓝KAPP基因包含11个内含子,均符合＂GU-AG＂剪接规则,并且克隆得到的KAPP cDNA序列与报道的KAPP cDNA序列有6处单个碱基的差异,但两者的氨基酸序列完全一致。然而花蕾KAPP2 cDNA、叶片KAPP2 cDN段与报道的KAPP cDNA序列相似性分别为85.2%和85.0%。这两个序列分别在590bp和593bp处较早出现一个无义突变引起的终止密码子。Blast分析表明,两基因编码的氨基酸序列与拟南芥KAPP氨基酸序列相似性最高,其次为甘蓝KAPP氨基酸序列。以已报道的8种植物KAPP的CDS及本实验所克隆的两个KAPP2序列构建分子进化树,获得序列与甘蓝KAPP序列聚为一支。结合比较作图及分子进化树,推测KAPP基因在甘蓝基因组上有两个拷贝,而笔者克隆到的KAPP2 cDNA序列是其中一个拷贝,是KAPP进化过程中突变失活的拟基因。

玉米泛素延伸蛋白基因ZmERD16的克隆、序列特征和表达分析1075-1083

摘要：在前期研究中发现一个玉米苗期早期应答干旱的EST序列与拟南芥泛素延伸蛋白ERD16序列同源性很高。本研究根据拟南芥AtERD16序列,应用同源克隆技术分离出玉米泛素延伸蛋白基因,命名为ZmERD16。ZmERD16的开放阅读框为390bp,编码129个氨基酸,等电点pI为9.94,分子量为14.7582kD。ZmERD16蛋白包含1个泛素单体蛋白,其后融合了53个氨基酸的核糖体多肽,属于泛素延伸蛋白亚族。ZmERD16具有4个外显子3个内含子的基因组结构,其启动子区域具有多个干旱、病害、水杨酸、乙烯、真菌等胁迫响应应答元件。蛋白结构预测显示ZmERD16无跨膜结构,定位于细胞质和细胞核中。利用实时荧光定量PCR对ZmERD16的组织表达特异性和在不同胁迫条件下的表达谱分析表明,ZmERD16在各组织中均表达,其表达量受盐、脱水、PEG、低温、高温、茉莉酸甲酯和水杨酸等多种胁迫信号诱导。推测ZmERD16可能参与玉米的多种胁迫信号传导和逆境应答进程。

中国花生小核心种质与ICRISAT微核心种质的SSR遗传多样性比较1084-1091

摘要：明确花生种质资源的遗传多样性和分布规律,对于发掘优良种质资源,选配优良亲本,拓宽育成品种的遗传基础具有重要意义。核心种质为种质资源的研究、评价和鉴定带来了方便。本研究从206对SSR引物中筛选26对引物对我国花生小核心种质和ICRISAT微核心种质共466份资源进行了遗传多样性分析,相似系数为0.49～0.99,鉴定出遗传差异最大的种质L2刚果（中国花生资源）与ICG12625（ICRISAT资源）,相似系数为0.49。分析结果表明,多粒型花生的多态性信息量（0.761）和遗传多样性指数（0.97～1.11）均最大（平均相似系数最小,0.73～0.76）,其次是普通型花生。中国花生种质资源与ICRISAT资源存在较大差异,尤其是ICRISAT的赤道型材料ICG12625,与中国花生资源的差异最大。相似系数和遗传多样性指数的分析结果均表明,我国花生种质资源的遗传多样性比ICRISAT资源丰富。

开花后不同光周期条件下大豆农艺性状和品质性状的QTL分析1092-1099

摘要：以开花期相近的181个大豆重组自交系（RIL）为材料,研究开花后不同光照长度对大豆主要农艺性状的影响,并在利用SSR标记构建大豆遗传图谱的基础上,分别在长日（16h）和短日（12h）条件下检测与主要农艺性状及其光周期敏感度（PS）相关的QTL。结果表明,开花后光照处理对大豆农艺性状和品质性状有较大影响,不同性状的光周期敏感度差异明显,株高〉主茎节数〉蛋白质含量、脂肪含量〉百粒重〉单株荚数〉蛋白质和脂肪总量。利用复合区间作图法检测到12个与株高、主茎节数、单株荚数、百粒重、蛋白质和脂肪总量等性状及各性状对开花后光周期处理的敏感度相关的QTL,分别定位于A1、A2、B1、B2、C1、D1a、F、L等8个连锁群上。其中,在短日条件下检测到4个QTL,可解释的遗传变异范围在11.37%～26.63%之间;在长日条件下检测到3个QTL,可解释的遗传变异范围在11.84%～27.85%之间;检测到5个与不同性状光周期敏感度有关的QTL,可解释相对应性状表型变异的范围在6.15%～21.44%之间。针对同一性状,未检测到在长日和短日条件下均起作用的主效QTL,说明开花后光周期对大豆产量和品质性状相关基因的表达有较大影响。

不同统计遗传模型QTL定位方法应用效果的模拟比较1100-1107

摘要：分子遗传和数量遗传的结合,发展了QTL定位研究。随着定位方法与软件的建立和完善,QTL定位的研究越来越多。准确定位的QTL可用于分子标记辅助选择和图位克隆,而假阳性QTL将误导定位信息的应用。本文分析了迄今主要定位方法（软件）对于各种遗传模型数据的适用性。应用计算机模拟4类遗传模型不同的重组自交系群体（RIL）,第一类只包含加性QTL;第二类包含加性和上位性互作QTL;第三类包含加性QTL和QTL与环境互作效应;第四类包含加性、上位性互作QTL和QTL与环境互作效应。每类按模拟QTL个数不同设两种情况,共分为8种数据模型（下称M-1～M-8）。选用WinQTLCart 2.5的复合区间作图（下称CIM）、多区间作图前进搜索（MIMF）、多区间作图回归前进选择（MIMR）、IciMapping 2.0的完备复合区间作图（ICIM）、MapQTL 5.0的多QTL模型（MQM）以及QTLnetwork 2.0的区间作图（MCIM）6种程序对8种不同遗传模型的RIL进行QTL检测。结果表明,不同程序适用的遗传模型范围不同。CIM和MQM只适于检测第一类模型;MIMR、MIMF和ICIM只适于检测第一类和第二类模型;只有MCIM适于检测所有4类遗传模型;因而不同遗传模型数据的最适合检测程序不同。由于未知实际数据的遗传模型,应采用在复杂模型程序,如QTLnetwork 2.0,扫描基础上的多模型QTL定位策略,对所获模型用相应模型软件进行验证。

水稻中胚轴长度QTL分析1108-1113

摘要：为分析水稻中胚轴伸长与赤霉素的关系及其遗传基础,以沈农265（长中胚轴）和丽江新团黑谷（短中胚轴）的RIL群体为材料,结合其连锁图谱,对水和赤霉素溶液两种培养条件下的中胚轴长度进行QTL定位。结果表明,浓度为1.50μmolL^-1的赤霉素可显著促进中胚轴的伸长。两种培养条件下,共检测到控制中胚轴长度的5个QTL,分布在第1、第2、第3、第6和第11号染色体上,LOD值在3.65～15.52范围内,单个QTL对表型贡献率在7%～33%之间。其中qML3、qML6和qML11在2种处理条件下均被检测到,qML1和qML2仅在水培条件下被检测到。与其他研究比较发现,主效基因qML3可以在不同群体和不同环境下稳定表达。

小麦区试品系DUS测试的分子标记1114-1125

摘要：为了确定测试小麦（Triticum aestivumL.）区试品系特异性、一致性、稳定性（DUS）的分子标记,采用156个来自我国不同麦区的品种对SSR、EST-SSR和AFLP-SCAR标记的1334对引物进行筛选,根据在染色体上分布均匀、多态性信息指数较高、带型清晰、不同等位变异的带型易于区分及PCR产物稳定的原则,筛选出105对小麦品种DUS测试的分子标记引物,包括63对SSR引物、21对EST-SSR引物和21对AFLP-SCAR引物,可以检测122个位点的754个等位变异,平均每条染色体上被检测位点5.8个,平均每个位点包含7.2个等位变异。根据DUS测试的需求、引物的染色体分布、PIC值大小和带型特点,将105对引物分为21对核心引物、29对一级备用引物和55对二级备用引物。核心引物分辨力较高,可以完成约80%品系的特异性检测,约95%品系的种子纯度检测和约60%品系的一致性、稳定性检测;备用引物用于确定品系DNA位点纯合率和相似品种（系）之间的遗传相似系数,以判断DNA指纹相同或相似的品种（系）之间的相似性和特异性,评价核心标记中具有非纯位点的品系的DNA位点纯合度,同时完成核心引物未能完成的少数品系的种子纯度检测。通过在2006—2007、2007—2008、2008—2009年度对464个冬小麦区试品系DUS测试中的应用,证明105对引物具有很好的代表性和实用性,可以完成90%以上参试品系的DUS检测。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

28个小麦微核心种质抗叶锈性分析1126-1134

摘要：选取在成株期表现高、中、低抗叶锈性的28个小麦微核心种质,利用39个以Thatcher为背景的近等基因系（或单基因系）作为已知基因的鉴别寄主,接种8个小麦叶锈菌致病型进行苗期抗叶锈基因推导,结合成株期抗病鉴定,初步明确了这些品种（系）的抗性和可能携带的抗病基因。利用19个与Lr基因紧密连锁或共分离的分子标记,对28个微核心种质进行抗叶锈病基因的进一步鉴定,推测新克旱9号可能含有Lr17、Lr2b、Lr14a和Lr33;兴义4号可能含有Lr26、Lr36和Lr37;紫皮可能含有Lr2b和Lr34;大白皮含有Lr1;毕红穗含有Lr1、Lr10和Lr34;中优9507含有Lr10;小白麦、红粒当年老、老麦、蝉不吱、苏麦3号和车锏子含有Lr1和Lr34;红花早可能含有Lr1、Lr34、Lr14a和Lr2b;江西早、泡子麦、三月黄、有芒扫谷旦、阜阳红、成都光头和酱麦可能含有Lr34;敦化春麦和甘肃96可能含有Lr28;欧柔可能含有Lr34、Lr16、Lr11、Lr3bg和Lr33;此外,新克旱9号、兴义4号、红花早、红粒当年老、欧柔、有芒扫谷旦、成都光头、甘肃96、小红皮、定兴寨、中优9507和红冬麦中可能含有未知抗病基因;在这28份种质中,不含Lr9、Lr19、Lr20、Lr21、Lr24、Lr29、Lr35、Lr38和Lr47基因。研究结果表明,测试的微核心种质中含有比较丰富的抗叶锈病基因,可为育种提供丰富的抗源。

番茄果实成熟相关基因SlPEL和SlAPL的表达特性1135-1143

摘要：分析27个代表番茄不同发育阶段和生物反应的组织特异性及含有152 635个独立EST数据库的数码表达,发现果胶裂解酶基因（pectate lyase,SlPEL）和番茄AP2 Like（SlAPL）的转录受果实成熟的调节。以授粉后不同发育时期的番茄（品种为美味樱桃）果实为试材,用半定量PCR和荧光实时定量PCR分析SlPEL的表达模式,结果表明,授粉后12d,其表达水平明显上升;授粉后16～18d,达到第一个小高峰;28d到最高峰;从28d到完全成熟逐步下降到第一个小高峰的水平。SlAPL的表达模式与SlPEL类似,但其表达启动的时期迟于SlPEL。从授粉后25d,SlAPL转录启动;授粉后28～32d,其转录水平上升到第一个小高峰;39d达到最高峰,以后到完全成熟略有下降。该研究也印证利用EST的数据库进行基因数码表达分析的可行性。

栽培稻与疣粒野生稻杂种二倍体和四倍体的鉴定及比较1144-1152

摘要：利用基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）技术,对栽培稻（Oryza sativa L.）与疣粒野生稻（O.meyeriana）远缘杂种二倍体（AG）及四倍体（AAGG）进行鉴定。通过对其主要农艺性状和减数分裂的比较和分析,探讨染色体加倍对杂种的影响,明确杂种不育的原因及其利用潜力。GISH检测结果证实了杂种的真实性,杂种细胞中来自疣粒野生稻的染色体有红色杂交信号,而来自栽培稻的染色体上无杂交信号。杂种四倍体的株高、剑叶长、穗颖花数、颖壳长/宽等与二倍体相比明显增加,显示出明显的多倍体优势。二者的减数分裂也存在很大差异,杂种二倍体减数分裂过程紊乱,杂种四倍体减数分裂过程则基本正常。染色体加倍明显改善了杂种的减数分裂,但杂种四倍体仍不能结实,推测杂种的不育性很可能与核质亲和性有关。但杂种在新品种（系）或育种中间材料选育上仍具有改造和利用的潜力,无芒特性使其在芒的遗传研究及多倍体水稻芒的改造等方面同样具有重要作用。

密植对不同玉米品种产量性能的影响及其耐密性分析1153-1160

摘要：提高种植密度是玉米高产的重要措施之一,并且群体密度对冠层光合特性与产量有重要影响,为阐明不同基因型玉米品种的耐密性,本研究以先玉335、郑单958、吉单209为供试品种,设置60000株hm^-2、75000株hm^-2、90000株hm^-2、105000株hm^-2 4种密度处理,测定并计算6个生育期的叶面积指数（LAI）、光合势（LAD）、净同化率（NAR）以及产量性能参数平均叶面积指数（MLAI）、平均净同化率（MNAR）、收获指数（HI）、单位面积穗数（EN）、单穗粒数（GN）、千粒重（GW）,并结合产量性能参数的变化对各品种进行耐密性分析。结果表明,不同品种产量性能参数对密度胁迫的反应相同,MLAI、EN与密度呈显著正相关,MNAR、HI、GN、GW与密度呈显著负相关;各品种产量对密度的响应呈一元二次方程关系,并具有良好的相关性;在试验密度范围内,品种耐密性表现以先玉335最好、郑单958次之,吉单209较差,其中,先玉335的适宜密度范围为90000～105000株hm^-2,郑单958与吉单209的适宜密度范围为75000～90000株hm^-2。

不同贮藏条件下棉花和大豆种子的水分变化规律及其预测模型1161-1168

摘要：以不同初始水分（IMC）大豆和棉花种子为试材,研究不同贮藏条件下的吸湿解吸规律,并建模验证。结果表明,大豆种子,贮温15℃、25℃和40℃时,4%IMC在相对湿度（RH）≤18.78%、8%和12%IMC在RH≤48.10%条件下解吸,其他条件下吸湿。棉花种子,15℃时,4%IMC在RH≤7.49%、8%IMC在RH≤18.78%和12%IMC在RH≤48.10%条件下解吸,其他条件下吸湿;25℃时,4%IMC在RH≤18.78%、8%和12%IMC在RH≤48.10%条件下解吸,其他条件下吸湿;40℃时,4%IMC在RH≤7.49%、8%和12%IMC在RH≤48.10%条件下解吸,其他条件下吸湿。棉花种子,4%IMC在15℃RH〉55%、25℃RH〉55%和40℃RH〉50%时的安全水分（SWC）依次为10.5%、9.5%和6.5%;8%IMC在15℃RH〉60%、25℃RH〉55%和40℃RH〉45%时的SWC分别为10.5%、9.5%和6.5%;12%IMC在15℃RH〉55%、25℃RH〉55%和40℃RH〉45%时的SWC分别为10.5%、9.5%和6.5%。辽豆11在15℃RH〉60%、25℃RH〉55%和40℃RH〉45%时,其平衡水分（EMC）超过其SWC（依次为12%、11%和8%）;菏豆13在相同条件下水分平衡时的RH比辽豆11高5%。棉花种子EMC在15和25℃RH〉55%、40℃RH〉60%时超过其SWC;大豆种子EMC在25℃RH〉55%、25℃和40℃RH〉60%时超过其SWC。棉花种子的水分平衡时间（d）与IMC（x）、RH（y）和温度（z）的预测模型为d=36.97＋1.78x-0.58y-0.58z-0.016xy-0.021xz-0.0012yz＋0.007y-2,辽豆11的为d=23.29＋3.72x-0.19y-0.86z-0.02xy-0.09xz-0.008yz＋0.005y-2＋0.03z-2,菏豆13的为d=48.64＋0.36x-0.44y-1.49z-0.008yz＋0.006y-2＋0.026z-2。模型经检验,预测性良好。

转小麦铁蛋白基因酵母的抗氧化活性1169-1175

摘要：铁蛋白是广泛存在于动、植物和微生物中的储铁关键蛋白,具有调节铁代谢平衡、消除亚铁离子引起的氧化毒性等作用。本研究克隆了小麦铁蛋白基因,构建其真核表达载体,经筛选、检测得到具有形成活性小麦铁蛋白多聚体能力的转基因酵母。转基因酵母与转空载体的对照酵母相比不仅可有效清除过氧化氢（H2O2）,而且还具清除羟自由基（·OH）和超氧阴离子（O2^-）的能力;·OH、O2^-和H2O2对转基因酵母的半致死浓度（LD50）分别为0.40、1.00和36.91mmolL^-1,比对照酵母分别提高了37.93%、47.06%和77.03%。不同浓度转基因酵母对·OH、O2^-和H2O2清除能力的回归方程分别为一元三次多项式、对数方程和负指数方程。说明小麦铁蛋白基因的真核表达产物可以有效清除3种活性氧,而且具有较为复杂的互不相同的作用机制。

基于支持向量机非线性筛选水稻苗期抗旱性指标1176-1182

摘要：作物抗旱性指标筛选具小样本、多指标和非线性等特点,传统的基于经验风险最小原则经线性筛选获得的综合指标及在此基础上建立的线性回归模型的合理性受到质疑;基于结构风险最小原则的支持向量机具适于小样本、非线性、泛化推广能力优异等诸多优点,但可解释性差。本文以15个水稻品种苗期反复干旱存活率为因变量,从24个形态生理指标中经支持向量回归（SVR）非线性筛选得苗高、脯氨酸、丙二醛、叶龄、心叶下倒一叶面积、抗坏血酸等6个综合指标,以此建立的SVR模型拟合精度与留一法预测精度均明显优于参比线性模型;如考虑指标测量的简易性,仅以地上部干重、心叶下倒二叶面积、根冠比、叶龄、叶鲜重、心叶下倒一叶面积等6个形态指标进行评估同样可行。为增强SVR的解释能力,基于F测验对SVR模型建立了非线性回归显著性与单因子重要性显著性的测验方法。

推迟拔节水及其灌水量对小麦耗水量和耗水来源及农田蒸散量的影响1183-1191

摘要：于2007—2008和2008—2009小麦生长季,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,采用测墒补灌的方法,研究推迟拔节水及不同灌水水平对冬小麦耗水量、耗水来源、单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率、株间蒸发量、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明,测墒补灌后0～140cm土层能够达到目标含水量。相同补灌时期,随补灌水平的提高,拔节至开花阶段日耗水量增大,0～120cm土层贮水消耗量减小,生育期总灌水量和田间耗水量增加,土壤贮水消耗量先增加后减小,土壤贮水消耗量和降水量占田间耗水量的比例降低。相同补灌水平,由拔节期推迟至拔节后10d补灌则麦田日耗水量减小,挑旗期日耗水量增大,拔节至开花阶段80～120cm土层土壤贮水消耗量增加,生育期总灌水量和田间耗水量亦增加,降水量、灌水量和土壤贮水消耗量占田间耗水量的比例不变;灌浆初期单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率降低,株间蒸发量增加;公顷穗数降低,穗粒数、千粒重、籽粒产量、水分利用效率和灌水生产效率增加。本试验条件下,在拔节后10d补灌至0～140cm土层平均土壤相对含水量为75%,开花期补灌至70%（2007—2008年度）是兼顾节水、高产的最优处理。

旱地条件下冬小麦产量和农艺性状对养分投入的响应1192-1197

摘要：以9个旱地冬小麦品种为材料,通过田间试验研究其产量及主要农艺性状与养分投入水平的关系。与不施肥对照相比,在低、高水平养分投入条件下小麦籽粒产量分别提高20%和40%,生物量提高17%和35%,单位面积穗数增加11%和25%,穗粒数增加8%和10%。高产品种的生物量、单位面积穗数、穗粒数及其随养分投入增加而提高的幅度显著高于低产品种。千粒重不受养分投入水平的影响。旱地条件下,不同小麦品种的产量、生物量、单位面积穗数和穗粒数均随养分投入水平的提高而显著提高,并且存在品种间差异。高生物量、高单位面积穗数和穗粒数是旱地高产品种的重要特征,它们对养分投入的敏感响应是高产品种养分投入提高后产量提高的主要原因。

粳稻颖果维管束结构粒位间差异及其与品质性状的关系1198-1208

摘要：以典型粳稻品种辽粳294和盐丰47为试材,比较了开花后4～22d穗上不同部位一、二次枝梗颖果背部维管束的解剖结构变化,并对其相应粒位的稻米品质进行分析。结果表明,两品种颖果背部维管束截面均近似椭圆形,其面积大小及短轴长度均随颖果的生长而呈抛物线形变化,辽粳294在开花后12d、盐丰47在开花后10d分别达到最大值,截面长轴长度则随颖果生长和灌浆进程而单调上升。从整体上看,两品种颖果背部维管束表现为从基部到顶部由粗到细的管-束状结构,由居中的导管束和周边的若干筛管束构成。在开花后相同时间,两品种维管束截面面积、截面长轴长度、截面短轴长度、筛管区域宽度、导管数、颖果体积、颖果干质量,均表现为上部一次枝梗籽粒〉下部一次枝梗籽粒〉上部二次枝梗籽粒〉下部二次枝梗籽粒,并且在相同部位上,维管束性状均表现为辽粳294大于盐丰47。维管束截面面积及其长轴长度,与稻米垩白粒率和垩白度呈显著负相关,维管束截面面积、长轴长度、短轴长度、筛管区域宽度和导管数,与颖果干质量、颖果充实度和谷粒充实度呈显著正相关。颖果背部维管束结构的差异,是稻米垩白性状、颖果充实度和其他与同化物积累特性有关的性状产生差异的重要形态学和解剖学基础。