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作物学报 2010年第09期杂志 文档列表

作物学报杂志综述

中国作物分子育种现状与发展前景1425-1430

摘要：近年来,随着基因组测序等多种技术实现突破,基因组学、表型组学等多门＂组学＂及生物信息学得到迅猛发展,作物育种理论和技术也发生了重大变革。以分子标记育种、转基因育种、分子设计育种为代表的现代作物分子育种技术逐渐成为了全世界作物育种的主流,在我国也正在成为作物遗传改良的重要手段。本文在界定分子育种的基础上,简要分析了中国作物分子育种研究现状和面临的问题,探讨了未来我国作物分子育种的发展策略。

水稻高产育种中一些问题的讨论1431-1439

摘要：进一步提高我国水稻产量,今后主要应依赖于单位面积产量的提高。为此,选育单产潜力更高和改进栽培技术将起到至关重要的作用。本文在总结近几十年来水稻品种改良经验的基础上,从形态、生理和遗传等方面对进一步提高水稻品种产量潜力的可能途径进行了分析,其目的在于推动对水稻高产育种的讨论和研究。解放以后,我国在水稻育种事业上取得了一系列重要的成就。其中最为突出的主要有三：（1）在利用半矮秆基因sd1的基础上,通过株型改良,于20世纪50年代末到60年代初在南方籼稻矮化育种上取得了突破;（2）利用引进品种Balilla通过籼粳杂交和复合杂交,育成了株型挺拔的直立穗株型粳稻品种,并在全国粳稻产区大面积推广;（3）在成功利用细胞质雄性不育基因的基础上,实现杂交水稻三系配套,成功利用了水稻杂种优势。从水稻产量构成因素和几十年来水稻改良的历史分析,进一步提高水稻品种的产量潜力是提高大面积水稻产量的关键之一。为此,在高产品种的选育上,应在继续利用sd1等半矮秆基因控制株高的同时,注意提高茎秆的强度和根系的活力。分蘖对于小株作物的水稻来讲,在调节群体结构和提高水稻稳产性上具重要作用。故对分蘖应给予足够重视。千粒重尽管在产量上起重要作用,但粒重过大,对于品质有明显负面效应,因此高产品种的千粒重宜维持在中等偏上的水平。

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

含异位表达花生AhNCED1基因的拟南芥提高耐渗透胁迫能力1440-1449

摘要：AhNCED1是干旱胁迫下调控花生ABA生物合成的关键基因。以pCAMBIA1301为基本双元表达载体,分别构建CaMV35S启动子和拟南芥AtNCED3基因启动子（AtNCED3p）驱动花生AhNCED1基因的2个植物双元表达载体p35S：：ORF和pAtNCED3p：：ORF,通过根癌农杆菌介导法将上述两个表达载体分别转化野生型和129B08/nced3突变体拟南芥,经潮霉素筛选和PCR鉴定分别获得35S：：ORF-WT和A3p：：ORF-B08转基因植株,RT-PCR证实花生AhNCED1基因已在转基因植株中稳定表达,并对野生型、129B08/nced3突变体和转基因拟南芥进行外源ABA敏感性和耐渗透胁迫能力分析。结果表明,129B08/nced3突变体对外源ABA的敏感性下降,而花生AhNCED1基因在拟南芥中的异位表达提高了对外源ABA的敏感性。在山梨醇胁迫下,129B08/nced3突变体种子的相对萌发率明显低于野生型的,而A3p：：ORF-B08转基因拟南芥种子的相对萌发率与野生型的相当,显著高于129B08/nced3突变体的,且300mmolL–1山梨醇胁迫下,35S：：ORF-WT转基因拟南芥种子的相对萌发率明显高于野生型的。在300mmolL–1山梨醇胁迫下,129B08/nced3突变体幼苗叶片高度黄化,根的形成和幼苗生长受到严重抑制,而A3p：：ORF-B08转基因突变体与野生型相似,叶片仅轻度黄化,幼苗生长势良好;35S：：ORF-WT转基因植株幼苗生长未受明显影响。这些结果说明,拟南芥129B08/nced3突变体对山梨醇诱导的非离子渗透胁迫有超敏性,异位表达花生AhNCED1基因能恢复该突变体对山梨醇的超敏性,提高拟南芥的耐渗透胁迫能力。

冬小麦种质矮孟牛第一部分同源群染色体遗传差异分析1450-1456

摘要：由山东农业大学创制的矮孟牛是重要的冬小麦遗传资源。为了揭示矮孟牛种质第一部分同源群染色体的遗传差异,本研究利用分子标记和基因组原位杂交方法,对矮孟牛Ⅰ型至Ⅶ型7个姊妹系的遗传差异进行了鉴定。PCR结果显示,矮孟牛Ⅱ型、Ⅳ至Ⅶ型中含有1RS和1BL,不含1BS和1RL;Ⅰ型和Ⅲ型中含有正常的1B染色体。基因组原位杂交结果证明,在矮孟牛Ⅱ型、Ⅳ型-Ⅶ型中1RS取代了1BS,而在矮孟牛Ⅰ型和Ⅲ型中含有正常的小麦染色体组。利用138个多态性标记分析了7个类型第一部分同源群的遗传差异,其中3个标记检测到矮孟牛V型的特异片段,即位于1A染色体的标记Xwmc336和Xmag1884及位于1B染色体的Xgwm124,分别源于牛朱特和矮丰3号。本研究结果揭示了矮孟牛7个类型第一部分同源群的遗传差异,为深入研究和利用该种质资源奠定了基础。

基于元分析和生物信息学分析的玉米抗旱相关性状QTL一致性区间定位1457-1467

摘要：定位玉米基因组中一致的抗旱性区段是玉米抗旱分子育种的重要基础。本研究对至今发表的在干旱条件下定位的相关性状QTL信息搜集整理,以IBM2 2008 Neighbors为参考图谱,利用overview分析和元分析方法进行Meta-QTL（MQTL）检测,共发掘79个MQTL,生物信息学分析结果显示,有43个区间内包含抗旱相关基因信息,占检出MQTL总数的54.43%。基于MaizeGDB网站的Genome Browser中的遗传图谱与物理图谱的整合信息,进行MQTL物理距离的估算,根据maizesequence网站的玉米基因组序列信息,进行初步的抗旱基因预测表明,这些区段中包含丰富的MYB、bZIP以及DREB转录因子序列信息以及大量的LEA基因家族成员。

大豆杂种产量的主-微位点组遗传分析1468-1475

摘要：选用来源于中国黄淮和美国的熟期组II～IV的8个大豆品种,按Griffing方法II设计,配成36个双列杂交组合（28个杂种组合＋8个亲本）于2003—2005年进行田间试验。应用基于数量性状主基因＋多基因遗传模型的主-微位点组分析法,解析8个大豆亲本产量的主、微位点组遗传构成及其效应,估计主、微位点组对产量杂种优势的贡献。结果表明,8个大豆亲本间产量由6个主位点组加微位点组控制,主位点组、微位点组分别解释表型变异的75.98%和10.81%。6个主位点组加性效应（aJ）分别为140.10、259.65、1.95、151.35、？32.70和45.00kghm-2,显性效应（dJ）分别为177.15、314.25、105.75、75.90、242.85和171.00kghm-2。杂种遗传构成包括主位点组杂合显性效应、主位点组纯合加性效应、微位点组杂合显性效应和微位点组纯合加性效应4部分,相对重要性依次递减,以显性效应为主,加性效应为辅。亲本间主、微位点组及其遗传效应的解析阐释了各杂种组合的遗传特点,还提供了进一步挖掘遗传潜力进行优势改良的基础。

对大豆耐萎蔫材料PI471938根系和地上部的性状鉴定、遗传分析及QTL定位1476-1483

摘要：PI471938是从美国引进的大豆耐萎蔫抗旱种质资源。为更好了解和利用该材料,分别在灌水和干旱胁迫条件下比较PI471938与普通大豆品种Dare、丰收黄根系及地上部性状的差异,并配制杂交组合,构建分离群体,利用主基因-多基因混合遗传模型分析杂交后代根系性状的遗传规律。结果表明,在正常灌水和干旱处理条件下,PI471938的根干重、根体积、主根长均显著高于Dare和丰收黄（P〈0.01）,说明根系发达是PI471938耐萎蔫的重要原因。供试亲本和各世代材料的株高、地上部干重均与根干重及根体积显著正相关,可作为对根系性状进行间接选择的指标。在Dare×PI471938杂交组合的F2代,不论在灌水还是干旱条件下,根干重均以微效多基因控制为主,主基因遗传率较低;根体积在灌水条件下表现多基因遗传,而在干旱条件下则由2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性多基因控制,主基因遗传率为54.63%。在干旱条件下,丰收黄×PI471938组合的根干重、根体积均以多基因控制为主。以在干旱条件下种植的Dare×PI471938组合的F2代群体为材料,采用SSR标记对大豆根系及地上部性状进行QTL定位,检测到位于3个不同连锁群的5个主效QTL,表型贡献率在16.07%～38.44%之间。

紫花苜蓿LEA蛋白基因ihpRNA表达载体构建及烟草转化1484-1489

摘要：根据紫花苜蓿LEA蛋白MsLEA3-1基因（GenBank登录号为EU665182）序列,设计两对含有酶切位点的特异性引物LEAf1/LEAf2和LEAr1/LEAr2,以构建好的PMD-LEA质粒为模板,分别合成用于构建干扰载体的正反义片段pMD-F和pMD-R,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,经过NotI酶切鉴定,证明载体构建成功。通过农杆菌介导的方法,以干扰表达载体pART-F-R转化烟草,经过PCR检测,得到16株阳性转基因植株,为MsLEA3-1基因的功能研究奠定基础。

利用分子标记筛查小麦相似品种（系）1490-1497

摘要：在每年的小麦区域试验中均发现一些参试品系高度相像或与审定品种高度相像,为此需建立从大量品种中筛查相似品种的方法。本文比较了547个国家冬小麦区域试验品系及134个国审品种的分子标记遗传相似系数（GS）和主要农艺性状及表型,发现绝大多数相似品种（系）间的GS大于0.90,依此确立了用分子标记筛查相似品种的方法体系,解决了无法从大量品种中查找相似品种（系）的问题。

大豆脂肪酸含量的QTL分析1498-1505

摘要：利用Charleston（♀）×东农594（♂）的F14和F15代永久自交系群体154个单株后代,在2年3点条件下用气相色谱法测得其籽粒5种脂肪酸的含量,利用Win QTL Cartographer2.5复合区间作图法（CIM）进行QTL分析。结果共检测到47个相关的QTL,分布在13个连锁群上。多年多点同时检测到的QTL共有15个,其中控制软脂酸性状的2个,包括qPal-C2-2和qPal-A1-1;控制硬脂酸性状的4个,包括qSt-B1-1、qSt-B1-2、qSt-D1a-1和qSt-C2-1;控制油酸性状的3个,包括qOle-B2-1、qOle-G-1和qOle-H-1;控制亚油酸性状的有2个,包括qLin-C2-1和qLin-H-1;控制亚麻酸性状的4个,包括qLino-B1-1、qLino-C2-1、qLino-D1b-1和qLino-J-1。这些QTL的一致性较高,为特异脂肪酸含量标记辅助育种奠定了基础。大豆脂肪酸含量的主效QTL数量不多,效应大的不多,可能还受许多未能检测出来的微效基因控制。

一个水稻长护颖突变体的遗传分析和基因定位1506-1511

摘要：花器官发育异常突变体是研究植物花发育分子机理的重要材料。本研究在特种栽培稻品种＂鸭血糯＂中发现一个长护颖自然突变体,命名为Osleg（Oryza sativa long empty glumes）。组织细胞学分析表明,该突变体护颖的远轴表皮细胞凸凹不平,毛状体较多,许多瘤状体轴向平行排列,与外稃表皮细胞结构相似。遗传分析结果表明,该突变性状受一对隐性基因控制。将Osleg纯合体与籼稻品种9311杂交构建F2定位群体,利用已公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记对突变位点进行基因定位,最终将OsLEG定位在水稻7号染色体短臂上的LC15和LC25标记之间,物理距离约207kb,为进一步克隆OsLEG基因和研究禾本科植物花器官的分子调控机理提供了重要科学依据。

转反义Waxy基因改良龙特甫雄性不育系品质及其育种应用1512-1518

摘要：通过转反义Wx基因育成了直链淀粉含量（AC）降低的籼稻龙特甫新保持系B（wxLB1,wxLB2）,并转育成了相应的新不育系新龙保A1（wxLA1）和新龙保A2（wxLA2）。考察和测定了由新不育系和原不育系与恢复系配制的杂种F1代的农艺性状、直链淀粉含量、胶稠度及RVA谱。结果表明：由wxLA1,A2配制的杂种后代直链淀粉含量和粒重极显著地低于各自对照（CK1：LA/YH559,CK2：LA/MH63）,胶稠度（GC）和崩解值（BDV）则明显高于对照,并达到极显著水平。而冷胶黏度（CPV）、消减值（SBV）、峰值时间（PeT）、起浆温度（PaT）和回复值（CSV）则显著或极显著低于对照。杂种后代淀粉胶稠度和RVA特征值变异来源分析显示,GC和RVA谱特征值主要受母本影响,且都达到极显著水平。综合结果表明,选择改良籼稻龙特甫雄性不育系品质是改善杂交稻米淀粉理化和蒸煮品质的有效途径。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

气候变化对长江中下游稻区水稻产量的影响1519-1528

摘要：选择长江中下游平原作为研究区域,按照政府间气候变化专业委员会（IPCC）排放情景特别报告（SRES）中的A2和B2方案,将基于区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与水稻生长模型ORYZA2000结合,模拟基准时段（1961—1990）气候（Baseline）和2021—2050时段A2、B2情景下的水稻产量,分析未来气候变化对长江中下游水稻产量的影响。构建两种影响评估方法,重点分析增温和大气CO2肥效作用对水稻产量的影响。结果表明,不考虑CO2肥效作用时,随着温度升高,水稻生育期缩短,产量下降。A2情景下水稻生育期平均缩短4.5d,产量减少15.2%;B2情景下平均缩短3.4d,产量减少15%。其中,减产达到20%以上的区域集中在安徽中南部、湖北东南部和湖南东部地区。当考虑CO2肥效作用后,A2情景下水稻平均产量减少5.1%,B2情景平均减少5.8%。减产区域缩小且幅度降低,江西和浙江部分地区则呈现一定程度增产,但增幅〈10%。大气CO2肥效作用一定程度上可提高水稻产量,使晚稻在增温的不利影响下仍呈现不同程度的增产态势,但对单季稻和早稻的增产贡献仍不足以抵消升温的负面影响。另外,大气CO2肥效作用可有利于提高未来气候变化下水稻的稳产性。

利用叶片高光谱指数预测水稻群体叶层全氮含量1529-1537

摘要：通过测定叶片高光谱来快速估测整个水稻叶层全氮含量对于水稻氮素诊断有重要意义。本文通过连续3年不同施氮水平和不同品种类型的4个大田试验,分生育期同步测定了不同叶位叶片的高光谱反射率及叶层全氮含量,并系统分析了叶片水平多种高光谱指数与水稻叶层全氮含量的定量关系。结果表明,不同叶位叶片的光谱反射率与叶层全氮含量的相关程度不同,顶二叶（L2）表现最好、顶三叶（L3）次之,而L2和L3的平均光谱（L23）有助于进一步提高光谱指数的敏感性,是估测叶层氮含量的适宜叶位组合。绿光560nm和红边705nm波段附近光谱反射率与叶层全氮含量呈极显著负相关关系,两者分别与近红外波段组合而成的光谱比值指数可较好地监测水稻叶层全氮含量,其中绿光、红边窄波段比值指数SR（R780,R580）和SR（R780,R704）表现较好,与叶层全氮含量的决定系数分别为0.887和0.884;独立试验数据检验的RMSE分别为0.216和0.235。将上述2个窄波段比值指数中的近红外、绿光波段和红边波段宽度分别扩展至100、20和10nm,从而构建的宽波段比值指数SR[AR（750-850）,AR（568-588）]和SR[AR（750-850）,AR（699-709）]与叶层全氮含量相关性仍具有较高水平,线性回归模型的拟合精度（R2）为0.886和0.883,检验RMSE值分别为0.218和0.237。从而在叶片水平,确立了适于叶层全氮含量估测的基于绿光、红边与近红外波段的比值组合和波段适宜宽度。

从产量和品质性状的变化分析北方冬麦区小麦品种抗热性1538-1546

摘要：培育抗热性强的品种对应对气候变化,保障小麦稳产性具有重要意义。选用北方冬麦区53份主栽品种和苗头品系,于2008—2009年度分别种植在北京、石家庄、衡水、安阳和泰安5点,各点设正常温度和塑料棚热胁迫处理。结果表明,千粒重可作为抗热性筛选的简易指标。农大189、CA0518和京冬8号的产量和千粒重在正常和热处理环境中均较高,抗热性好;衡观33和CA0736的产量在正常和热处理环境中均较高,但千粒重均表现中等,抗热性较好;农大211、石麦15、济麦22、农大3432和山农2149在正常环境中的产量和千粒重均较高,但在热处理环境中产量和千粒重均较低,抗热性差。53份品种按和面时间和峰值曲线面积可分为强筋、中强筋、中筋、中弱筋和弱筋5大类。热处理使所有类型材料的蛋白质含量和籽粒硬度增加,峰值带高、8min带高和8min带宽降低,并降低强筋、中强筋和中筋类型材料的和面时间与峰值曲线面积,增加中弱筋和弱筋类型材料的和面时间与峰值曲线面积。

杂交粳稻13.5t hm^-2超高产群体动态特征及形成机制的探讨1547-1558

摘要：选用杂交粳稻甬优8号,以国家粮食丰产工程兴化、姜堰实施基地1.0hm2连片与6.67hm2连片超高产攻关方为依托,研究了13.5thm^-2超高产群体特征,并探讨了群体形成机制。结果表明,较之12.0thm^-2左右群体,13.5thm^-2群体的穗型大,群体颖花量多（60000×10^4hm-2以上）,有效穗数、结实率和千粒重与之相当;群体茎蘖于生育前期稳步增长,至有效分蘖临界叶龄期达适宜穗数,高峰苗出现在拔节期,数量少,为预期穗数的1.3倍左右,此后群体平缓下降,至抽穗期达适宜穗数,成穗率高（〉75%）;群体叶面积指数前期增长相对较缓慢,最大值出现在孕穗期,为8.5左右,此后下降缓慢,成熟期仍保持在4.0以上;群体光合势生育前期较小,中、后期较大,总光合势为675×10^4m2dhm-2以上,抽穗至成熟期的光合势占总光合势的45.0%以上;群体拔节前干物质积累速度相对较缓、积累量略低,拔节后积累速度较快,至抽穗期群体生物量为13.5thm^-2以上,抽穗后积累量亦高,一般为9.75thm^-2以上,总干物重高达23.25thm^-2以上。13.5thm^-2超高产群体形成机制为,依靠精苗,发大蘖,及时够苗,提高够苗期群体质量（有效分蘖临界叶龄期）,为中期高质量群体结构的培育奠定生物学基础;依靠合理的群体动态及其规模,培育适宜数量的壮秆大穗,于抽穗期形成具有强抗倒力和巨量安全库容的高光效群体;依靠平稳消退的光合系统,提高抽穗后群体光合物质生产力,增大群体库容的总充实量,并维持较大的茎鞘强度,增强群体的安全抗倒力。

大豆和棉花生长对土壤呼吸的影响1559-1567

摘要：设置大豆和棉花的盆栽试验,利用静态箱法采样和气相色谱技术测定作物生长期的土壤呼吸。结果表明,大豆与棉花生长下土壤呼吸速率变化与作物生长相一致,与生长时间呈极显著的二次曲线相关关系。裸土土壤呼吸速率的季节变化不明显,与时间的相关性弱。大豆土壤呼吸速率的峰值是棉花的2.4倍,出现时间也比棉花早。大豆土壤呼吸呈苗期〈分枝期〈成熟期〈开花结荚期〈鼓粒期,鼓粒期和开花结荚期的土壤呼吸占全生育期总量的82%,而生长时间只占全生育期的38.7%,大豆土壤呼吸总量是相应裸土的11.5倍。棉花土壤呼吸呈苗期〈吐絮期〈蕾期〈花铃期,蕾期和花铃期土壤呼吸占全生育期的77.8%,生长时间只占全生育期的44.7%,棉花土壤呼吸总量是相应裸土的4.9倍。大豆全生育期的土壤呼吸总量和平均土壤呼吸速率分别是棉花的1.77倍和2.34倍。大豆和棉花生长时期根际呼吸对土壤呼吸的贡献分别为3.2%～95.8%和21.8%～88.0%,平均全生育期根际呼吸对土壤呼吸的贡献分别为91.3%和79.6%。大豆全生育期根际呼吸数量和平均根际呼吸速率分别是棉花的2.03倍和2.68倍。在种植作物的土壤中,土壤呼吸速率与气温呈显著的指数相关,而在裸土中,相关性不显著。氮肥对裸土的土壤呼吸无显著影响。总之,作物-土壤系统中,土壤呼吸受作物类型和生长时期控制,根际呼吸是土壤呼吸的主要部分,大豆由于共生固氮过程使得其土壤呼吸和根际呼吸的贡献显著高于棉花。

保持系稻株对孕穗期干旱胁迫伤害与补水修复的育性响应1568-1577

摘要：以负压式土壤湿度计和取土烘干法双重监控盆栽试验的土壤水势变化,观测我国14个常用水稻保持系的孕穗期耐旱性,并以干旱胁迫指数人为划分钝感、耐旱、不耐旱与敏感4个等级,其中K22-B、金23-B为孕穗期干旱胁迫钝感材料,珍汕97-B、中9-B为孕穗期干旱胁迫敏感材料,比较研究它们对干旱胁迫伤害的育性响应与补水修复的特征。结果表明,钝感或敏感保持系稻株主穗耐旱性均强于分蘖穗,粒位间强势粒耐旱性均高于弱势粒。这一生物学现象似＂植物顶端优势＂的逆境生理学表现。比较孕穗期中花粉母细胞减数分裂期、花粉粒形成期与花粉粒充实期的耐旱性,花粉粒充实期耐旱性最弱,花粉母细胞减数分裂期耐旱性较强。孕穗期干旱后补水对结实伤害的恢复效果明显,尤其对耐旱性强的保持系稻株修复更明显,主要途径是降低秕谷率而不降低空壳率,表明干旱胁迫育性损伤是不可逆的。