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作物学报 2011年第02期杂志 文档列表

作物学报杂志综述

中国作物分子设计育种191-201

摘要：分子设计育种通过多种技术的集成与整合,对育种程序中的诸多因素进行模拟、筛选和优化,提出最佳的符合育种目标的基因型以及实现目标基因型的亲本选配和后代选择策略,以提高作物育种中的预见性和育种效率,实现从传统的＂经验育种＂到定向、高效的＂精确育种＂的转化。分子设计育种主要包含以下3个步骤：（1）研究目标性状基因以及基因间的相互关系,即找基因（或生产品种的原材料）,这一步骤包括构建遗传群体、筛选多态性标记、构建遗传连锁图谱、数量性状表型鉴定和遗传分析等内容;（2）根据不同生态环境条件下的育种目标设计目标基因型,即找目标（或设计品种原型）,这一步骤利用已经鉴定出的各种重要育种性状的基因信息,包括基因在染色体上的位置、遗传效应、基因到性状的生化网络和表达途径、基因之间的互作、基因与遗传背景和环境之间的互作等,模拟预测各种可能基因型的表现型,从中选择符合特定育种目标的基因型;（3）选育目标基因型的途径分析,即找途径（或制定生产品种的育种方案）。本文评述近几年来我国在遗传研究材料创新、重要性状遗传分析、育种模拟工具开发和应用、设计育种实践、分子设计育种技术体系建设等方面取得的重要进展,结合国内外研究现状对分子设计育种的未来进行展望,最后指出我国近期应加强育种预测方法和工具、基因和环境互作、遗传交配设计、作物功能基因组学、生物信息学方法和工具、设计育种技术体系和决策支持平台等领域的研究,同时重视人才培养和团队建设。

中国小麦育种进展与展望202-215

摘要：近10年我国小麦育种研究在3个方面取得新进展：育成一批高产优质多抗新品种,周8425B、鲁麦14和普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系在全国小麦育种中发挥了重要作用,育种技术研究也取得重要进展。但育种工作也存在4个主要问题。从育种角度评述分子标记辅助育种中连锁标记和功能标记的研究现状和存在的主要问题,并提出今后的重点领域。概括小麦品质研究中与育种密切相关的实用技术和方法,即面包、面条和饼干品质育种中的品质评价方法和选择指标,建议今后加强5个方面的工作。对未来小麦育种中的4个重要问题做了分析,提出国内进一步加强高产潜力研究的初步设想,建议加大持久抗性的研究力度,重视抗旱、抗热及适应性等与气候变化相关性状的研究,还分析了种业商业化等问题。

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

大豆丙二烯氧化物合酶基因（GmAOS）及其启动子的克隆与分析216-223

摘要：利用RT-PCR、RACE和LAPCR相结合的方法,从大豆中克隆了GmAOS基因及其启动子序列（登录号为EU366252）,GmAOS基因共1789bp碱基,等电点8.97,分子量58.3kD,在3种不同抗性大豆材料中均有2个拷贝。生物信息学分析表明,GmAOS酶的N末端有典型叶绿体定位信号肽,基因序列上有多个丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸的磷酸化位点。该研究克隆到ATG上游472个碱基的GmAOS基因启动子部分序列,其含有赤霉素的响应元件（TAACAA）,可诱导性抗性基因响应元件（Wbox）,细菌和盐诱导的响应元件（GAAAAA）,茉莉酸诱导的响应元件（Gbox）。GmAOS能强烈响应茉莉酸的诱导,且在黄皮小青豆（高抗斜纹夜蛾）中表达量高于徐疃大豆,两种材料抗虫性的差异可能是由GmAOS基因受诱导后的表达量差异引起的,即GmAOS基因与作物抗虫性相关,可作为培育高诱导抗性材料的候选基因。

中国高粱地方品种遗传多样性评价及中、外高粱遗传变异水平比较224-234

摘要：利用32个高粱（Sorghum bicolorL.）核基因组多态性SSR（simple sequencere peats）位点,以69份国外品种为对照,对12个地区的184份中国高粱地方品种进行了遗传多样性分析。研究结果表明,中国高粱的遗传多样性明显低于国外高粱。中国高粱和国外高粱的等位基因丰度（Rs）和基因多样性（He）分别为9.81、0.629和11.52、0.745。中国高粱的遗传多样性明显低于东非（He=0.732）、北美（He=0.707）和南亚（He=0.712）高粱,与南非高粱相当（He=0.609）。不同地区中国高粱地方品种遗传变异水平存在明显差异,12个地区高粱种质等位基因丰度在3.644.88之间,基因多样性值在0.5170.714之间。吉林高粱地方品种遗传变异最为丰富（He=0.714）,与北美、南亚高粱相当。中国高粱与国外高粱之间遗传分化明显,而中国高粱地方品种地区间和类型间分化极弱。主成分分析（PCA）能够明显区分中外高粱种质但不能将中国高粱按地区或类型分开。分子方差分析（AMOVA）表明,中外高粱间的遗传变异占全部参试材料遗传变异的20.43%。中国高粱遗传变异主要存在于地区内材料间（占总变异91.94%）或生态区内材料间（占总变异94.97%）。在品种类型方面,中国高粱绝大部分遗传变异存在于穗型内材料间（占总变异97.93%）。本研究支持中国高粱外来说的观点。

在干旱和正常水分条件下玉米穗部性状QTL分析235-248

摘要：穗部性状与产量密切相关,因此对其进行遗传剖析可为玉米高产育种提供理论基础,尤其是对干旱胁迫下的稳产有重要意义。本研究以玉米骨干亲本黄早四分别与自交系掖478和齐319进行杂交,构建了两套F2：3群体（分别记为Y/H和Q/H）。在正常水分灌溉和干旱胁迫下对穗长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、穗粒重和穗重等7个穗部性状进行了表型鉴定,采用基于混合线性模型的单环境分析和相同处理水平的联合分析方法进行了QTL分析。结果表明,在干旱胁迫下,2个群体的亲本及F2：3家系的各性状值均低于正常水分条件,且穗粒重与穗长、穗重、穗粗呈正相关。在干旱胁迫下和正常水分条件下,通过两种检测方法共定位到75个玉米穗部性状QTL,其中Y/H群体共定位了20个QTL,分布在第1、第2、第5、第6、第7、第10染色体上;Q/H群体共定位了55个QTL,分布在第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9、第10染色体上;但是在干旱条件下两群体分别只检测到4个和19个QTL,明显低于正常水分条件下检测到的QTL数目。通过联合分析只检测到3个QTL与环境发生显著互作和6对QTL存在上位性互作效应,说明玉米穗部性状的遗传基础较为复杂。同时还发现,Y/H群体在正常灌溉与干旱条件下检测到2个一致性的QTL,分别是qKRE1-5-1和qKRE1-7-1,对表型变异解释的变化范围是6.15%19.48%;Q/H群体检测到3个一致性QTL,分别是qKRE2-5-1、qGW2-10-1和qKRE2-3-1,对表型变异解释的变化范围是7.14%16.65%,说明这些QTL受环境影响较小,能够稳定遗传,可以作为分子标记辅助选择的候选区间应用于玉米穗部性状抗旱性改良。

两种环境下甘蓝型油菜含油量的差值QTL分析249-254

摘要：利用本实验室构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法检测重组自交系GH06×P174（SWU-1）和GH06×中油821（SWU-2）群体在2个环境中含油量差值的QTL。以SWU-1群体在2个环境中检测到2个含油量差值QTL,分别位于2个不同的连锁群,单个QTL可解释表型变异的10.31%-12.45%;以SWU-2群体在2个环境中检测到3个含油量差值QTL,分别位于2个不同的连锁群,单个QTL可解释表型变异的6.60%-10.58%。分析结果表明,含油量受环境影响较大,差值的变异幅度达到0-18.66个百分点,变异系数达到58.24%,说明在油菜的油脂合成中,存在对环境敏感和钝感的基因。含油量差值QTL与2个环境中分别检测到的含油量QTL没有明显的连锁关系,初步分析说明对环境敏感或钝感的基因与油脂合成基因不是同一个系统。

川麦42中源于人工合成小麦的一个高产位点鉴定255-262

摘要：人工合成小麦是改良现代小麦的重要基因资源。川麦42是人工合成小麦与普通小麦杂交育成的高产、抗条锈、广适小麦新品种。利用小麦全基因组的1029个SSR标记扫描,检测了川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点,并利用川麦42与四川小麦品种川农16构建的127个重组自交系（RIL,F8）,在4年6个环境下种植获得的农艺性状数据,分析了人工合成小麦导入位点对小麦产量和产量构成因子的遗传效应,在川麦42遗传背景中发现一个高产的人工合成小麦导入位点Barc1183。根据Barc1183分子标记,将RIL群体中的127个株系分为川麦42基因型（具人工合成小麦导入位点）和川农16基因型（具川农16位点）两组,前者的人工合成小麦导入位点能促进分蘖能力,提高有效穗数、每平方米粒数,增加收获指数、籽粒生产率,在4年6个环境下较后者平均增产达8.92%,Barc1183为一高产的人工合成小麦导入位点。利用中国春双端体和硬粒小麦Longdon的D染色体代换系验证,将其定位于小麦4D染色体长臂。川麦42遗传背景中的高产人工合成小麦导入位点Barc1183,对于进一步开展小麦高产育种研究具有重要价值。

对中国南方部分籼型杂交水稻纹枯病抗性的评价263-270

摘要：由立枯丝核菌引起的水稻纹枯病是世界性的水稻严重病害之一,且在育种和生产上可利用的抗病种质极少,迫切需要发掘抗源。本研究鉴定了来自中国南方11个省（市、自治区）的166个籼型杂交稻组合对纹枯病菌的苗期抗性。未发现免疫或高抗的组合,但不同组合间的抗性差异极显著,平均病情指数符合正态分布N（5.27,0.682）,变化幅度为2.847.64。根据动态聚类分析,参试组合被划分为抗、中抗、中感、感和高感5级,分别占总数的1.20%、13.86%、36.14%、43.37%和5.42%。参试的大多数组合为感病,仅K优88和中优9801抗病,但其抗性还需在大田进行成株期验证。用Bayes法建立了各抗性级的判别函数,判别准确率达96.39%。根据综合病情指数,上述5级的组合分别占总数的1.20%、13.25%、63.25%、21.69%和0.60%。与动态聚类比较,两者极显著相关（r=0.81,P〈0.01）,说明这两种方法均可用于水稻对纹枯病的抗性评价。但动态聚类法较适用于接种环境相对一致的苗期鉴定,而不能比较不同环境条件下的鉴定结果;综合病情指数法则不受时间、地点和批次的限制,更具实用性。通过这两种方法共筛选出26个抗或中抗的组合,它们之间的遗传距离为0.040.71;在遗传距离为0.36处,可将其中的22个组合聚为一簇,表明其遗传基础较窄。系谱追踪表明26个抗或中抗的杂交稻亲本亲缘关系较近。因此,在抗纹枯病育种中,需要拓宽抗病种质的遗传基础,培育聚合有数量抗性的材料或组合。

利用永久F2群体在不同光周期环境下定位玉米株高QTL271-279

摘要：为了研究热带玉米株高的遗传机制,利用温热组合黄早四×CML288衍生的重组自交系群体构建了一个包含278个组合的永久F2群体,分别在海南三亚、河南郑州和洛阳、北京昌平和顺义5个地点3种光周期环境中进行株高鉴定。利用复合区间作图法在3种光周期环境下共定位到12个不同的玉米株高QTL。位于第1染色体上的qPH1-2和位于第4染色体上的QTL qPH4在3个环境中同时被检测到,表明这2个QTL在不同日照环境下均能稳定表达。位于第3染色体上的qPH3在短日照环境下能解释株高遗传变异的32.13%,而在2个长日照环境下并未被检测到,表明此QTL是短日照环境下特异表达的主效QTL。第10染色体上QTLqPH10-1分别解释2个长日照环境中株高遗传变异的25.39%和39.58%,是长日照环境下特异表达的主效株高QTL。

水稻多小花小穗突变体mf1的鉴定与基因定位280-285

摘要：水稻小穗具确定性,一个小穗内只包含一个可育的小花。本文报道一个多小花小穗突变体,其一个小穗内出现两朵及以上小花,暗示小穗分生组织确定性的丢失;另外,这些小花的花器官也表现不正常,包括外稃的伸长、浆片的缺失和雄蕊的减少。遗传分析表明,该突变性状受1个隐性单基因控制,暂被命名为multi-floret1（mf1）。利用群体分离分析法（bulked segregation analysis,BSA）,MF1基因被定位在第3染色体上SSR标记PSSR3和RM7576之间,物理距离大约为34kb,包含4个候选基因。研究结果为MF1基因的图位克隆和功能研究奠定了基础。

棉花CBF基因的克隆及其转基因烟草的抗寒性分析286-293

摘要：从中棉12（Gh12）、中棉36（Gh36）和海岛棉7124（Gb7124）品种中克隆并鉴定了棉花的CBF基因,该基因编码一个由184个氨基酸组成的蛋白CBF,该蛋白具有CBF转录因子典型的序列标签＂PKRRAGRKKFQETRHP＂和＂FADSAW＂。Southern杂交表明,CBF基因在3个棉花品种中均以基因家族的形式存在。围绕海岛棉7124的CBF基因（GbCBF1）开展的逆境表达谱分析表明,GbCBF1基因受低温、干旱、盐和ABA等多种逆境条件的诱导表达。将GbCBF1基因构建到由强启动子35S和弱启动子NOS这2种启动子控制的植物表达载体pCambia2301上并转化烟草NC89,经过筛选及PCR鉴定,共获得26株转基因烟草。对部分T1代植株进行的PCR和RT-PCR检测表明,GbCBF1基因可以在烟草中正常转录并遗传。在低温下,转基因烟草的电解质渗漏率普遍低于野生型烟草,而游离脯氨酸含量和可溶性糖含量均高于野生型烟草,说明转GbCBF1基因提高了烟草的耐寒性。

不同水分胁迫下小麦胚芽鞘和胚根长度的QTL分析294-301

摘要：小麦胚芽鞘和胚根在不同渗透溶液下的长度变化是鉴评小麦幼苗抗逆性的重要指标。以小麦花培3号×豫麦57的DH株系衍生的含168个组合的永久F2（immortalizedF2,IF2）群体为材料,在蒸馏水（正常条件）以及10%、20%和30%聚乙二醇（PEG-6000）模拟水分胁迫处理下进行胚芽鞘长和胚根长度的数量性状基因（QTL）定位分析。利用完备区间作图法,共检测到影响胚芽鞘和胚根长度的23个QTL,单个QTL对表型的贡献率为4.93%35.37%。位于4B染色体区间Xcfd39.2-Xcfd22.2上影响胚芽鞘长度的位点QCl4B具有最大的遗传效应,贡献率为35.37%;在3D染色体Xcfd223-Xbarc323区段,在正常条件和20%PEG-6000处理下同时检测到影响胚芽鞘长度的位点QCl3D-a,其贡献率分别为7.83%和11.74%。另外,在10%PEG-6000处理下,3D染色体上的相近区域还定位了影响胚芽鞘长度的QCl3D-b位点;在染色体1A和染色体5A1上各检测出与胚根长度有关的2个和3个不同的QTL;在6D染色体Xswes679.1-Xcfa2129和Xwmc412.1-Xcfd49区间分别检测到2个影响胚芽鞘长度和胚根长度的QTL。这些主效QTL可用于胚芽鞘和根系的分子标记辅助选择。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

非对称性增温对冬小麦籽粒淀粉和蛋白质含量及其组分的影响302-308

摘要：气候变暖呈现明显的非对称性,冬春季和夜间的增温趋势显著。参考国外先进的田间开放式增温方法,2007—2009年在江苏南京开展了昼夜不同增温对冬小麦籽粒淀粉和蛋白质含量及其组分的影响研究。全天、白天和夜间3种增温处理分别显著提前了冬小麦的灌浆期,并改变了灌浆期高于32℃高温的出现时间和天数,引起了籽粒中淀粉组分、蛋白质含量及蛋白质组分的明显变化。3种增温处理中,冬小麦总淀粉含量差异不显著,但均显著提高了籽粒中直/支淀粉的比例。其中白天增温的直/支比最高,两年分别比对照提高6.9%和46.2%。增温处理使籽粒中总蛋白质含量显著降低,并呈现对照〉白天〉夜间〉全天的趋势。与对照相比,全天、白天和夜间增温的籽粒蛋白质含量两年平均分别下降9.1%、5.4%、6.9%。增温处理对籽粒蛋白质组分的影响比较复杂,但两年结果表明,白天增温对蛋白质组分的影响趋势一致,均为清蛋白含量最低、球蛋白含量最高、谷/醇比最低。上述结果表明,气候变暖不仅将影响作物的生育时期,而且还直接影响温度高低。增温对冬小麦品质的影响比较复杂,不同年份及变暖情景之间的增温效应差异显著。

稻麦两熟地区不同栽培方式超级稻分蘖特性及其与群体生产力的关系309-320

摘要：为探明不同栽培方式水稻在长江下游稻-麦两熟制条件下的分蘖特性及其与群体生产力的关系,以超级稻淮稻9号和徐稻3号为材料,比较研究旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种栽培方式水稻分蘖发生与成穗特点及其生产力和对产量的贡献。结果表明,不同栽培方式水稻产量差异极显著,手栽稻最高,直播稻最低。机插稻和直播稻主茎和一次分蘖群对产量贡献大,尤其是直播稻,主茎产量比例达27.5%,二次分蘖群仅5%左右,而手栽稻主茎产量比例小（16.7%）,二次分蘖群产量占近20%。一次分蘖群产量比例不同栽培方式间变化幅度较小,都在65.84%67.09%之间。手栽稻分蘖发生叶位数多,且茎蘖成穗率高,单株成穗数多;一次分蘖群发生在主茎第1至第10叶位,其中第5至第8叶位分蘖发生率与成穗率较高,二次分蘖群以1/5、1/6、1/7发生和成穗为主。机插稻分蘖发生比较集中,一次分蘖群发生在主茎第3叶至第7叶位,第4至第7叶是分蘖发生与成穗的优势叶位,二次分蘖群发生以1/4、2/4、1/5为主,但主要依靠1/4成穗。直播稻一次分蘖群发生在主茎第1至第5叶位,其中第1至第4叶位分蘖发生率与成穗率较高,二次分蘖发生较多,但仅在1/1、2/1、1/2有成穗,且成穗率很低。3种栽培方式均未见三次及三次以上分蘖发生。各栽培方式主茎及优势叶位分蘖群生产力高、穗部性状好,对产量贡献大,产量的85%以上来自这些茎蘖。说明不同栽培方式水稻分蘖发生与成穗规律是不同的,提高茎蘖成穗率,增加单株成穗数,充分发挥分蘖群的调控作用,对提高产量具有重要意义;同时生产中应根据各种栽培方式的实际,应用各自配套的管理技术措施,通过密、肥、水等的精确合理调控,促进优势叶位分蘖早发、多发,抑制无效叶位分蘖发生,提高群体质量,发掘优势叶位的增产潜力,从而实现不同栽培方式水稻的

玉米叶面积系数动态特征及其积温模型的建立321-330

摘要：明确不同播期条件下,玉米关键生育期对积温的需求及叶面积系数动态和积温的关系。本研究选用早、中、晚3个熟期不同的玉米品种（益农103、先玉335和登海661）为材料,设早播（5月3日）、中播（5月28日）、晚播（6月22日）3个播种期和4个种植密度（4.5万株hm-2、6.0万株hm-2、7.5万株hm-2和9.0万株hm-2）,并进行全生育期的叶面积系数动态调查和记录田间生态因素,分析其叶面积系数动态特征及积温模型。结果表明：（1）利用CurveExpert1.38软件,对3个播期玉米不同处理的相对LAI和相对积温进行动态模拟后可有6个不同型模型,其中Ration模型y=（a＋bx）/（1＋cx＋dx2）具有很好的模拟效果和生物学意义,a值为出苗时的相对LAI值,（a＋b）/（1＋c＋d）为成熟时相对LAI;通过对2008年的试验和另外试验的进一步验证,模拟的准确度（以k表示）均大于0.9392＊＊,精确度（以R2表示）均大于0.9996＊＊。（2）模型中参数a、c值在播期、密度和品种间变异很小;b、d值在播期、品种间变异较大,密度间变异很小,播期和品种主要通过调节参数b、d值实现对整个模拟模型的调控。（3）播期对全生育期的天数、平均温度、积温、平均LAI、LAI变化速率和籽粒产量均具有调节作用;随着播期的推迟,生育天数、积温、平均LAI和籽粒产量呈减少趋势,平均温度呈增加趋势;生育天数和积温表现为登海661〉先玉335〉益农103,籽粒产量和平均LAI表现为先玉335〉登海661〉益农103。

普通、甜、糯玉米果穗不同部位籽粒淀粉理化特性和颗粒分布差异331-338

摘要：以普通玉米、甜玉米和糯玉米为材料,研究了淀粉糊化特性、热力学特性和颗粒分布等在果穗不同部位（基部、中部和顶部）间的变异情况。结果表明,甜玉米淀粉糊化特征值各项指标均为顶部籽粒较高;普通玉米淀粉峰值黏度和崩解值亦为顶部籽粒较高,回复值在各部位间无显著差异。糯玉米淀粉崩解值为顶部籽粒最高,峰值黏度和回复值在各部位间相对稳定。甜玉米淀粉转变温度（起始温度、峰值温度和终值温度）均为基部籽粒较高,而普通玉米在各部位间差异较小,糯玉米以中部籽粒较高,热焓值在3个类型玉米各部位间变化不一。淀粉颗粒体积均呈双峰分布,〉17μm的体积比例以顶部籽粒最低,中部籽粒最高,〈17μm的体积比例以顶部籽粒最高,中部籽粒最低。碘结合力在糯玉米不同部位间差异较小,而甜玉米和普通玉米以顶部籽粒最低。相关分析表明,淀粉颗粒体积分布和碘结合力等指标与糊化和热力学特征值存在一定的相关关系,表明果穗不同部位淀粉糊化和热力学特性的差异主要由颗粒分布及淀粉链长分布变化所致。

氮肥后移对超高产夏玉米产量及氮素吸收和利用的影响339-347

摘要：采用田间试验研究了氮肥后移对超高产夏玉米产量、氮素吸收积累和氮肥效率的影响,旨在了解超高产夏玉米（≥12000kghm^-2）的氮素吸收和转运特性,为实现夏玉米超高产合理施肥提供依据。结果表明,夏玉米施氮显著增产,增产幅度为9.62%-15.95%,氮肥后移比习惯施氮增产2.27%-5.33%。超高产夏玉米吐丝后氮素吸收积累量占总积累量的40.30%-47.78%,保证后期氮素养分充足供应对于夏玉米达到超高产水平至关重要;氮肥后移可促进超高产夏玉米后期的氮素吸收积累,降低夏玉米茎和叶片氮素的转运率,显著增强灌浆期夏玉米穗位叶硝酸还原酶活性,提高灌浆期叶片游离氨基酸含量,增加蛋白质产量;氮肥后移比习惯施氮的氮肥利用率提高1.88%-9.70%、农学效率提高0.962.21kgkg^-1,以＂30%苗肥＋30%大喇叭口肥＋40%吐丝肥＂方式施用氮肥的产量和氮肥利用效率最佳。

苎麻耐镉品种差异及其筛选指标分析348-354

摘要：以营养液盆栽试验结合田间微区试验调查9个苎麻品种耐镉差异并筛选耐镉指标。结果表明,营养液盆栽试验中,不同镉处理下苎麻株高、单株叶片数、地上部干重和地下部干重差异显著,各性状具有较大的品种间差异。地上部干重与株高、叶片SPAD值和地下部干重均呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.95、0.82和0.85。田间微区试验中,地上部干重与株高、茎粗、皮厚均呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.86、0.72和0.76。分别对营养液盆栽试验和微区试验各指标耐镉指数的隶属函数值进行聚类分析,9个品种均被分为3类,结果基本一致。说明以营养液盆栽苎麻的株高、叶片SPAD值、地下部干重和地上部干重作为指标筛选苎麻耐镉品种是一条有效途径。