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作物学报 2011年第05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、i

分子标记辅助选择改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性745-754

摘要：本研究旨在改良武运粳8号的条纹叶枯病抗性。2004年,在江苏扬州对江苏省1981—2002年间审定的25个迟熟中粳品种进行产量鉴定,从中筛选出直立穗高产品种武运粳8号作为条纹叶枯病抗性改良的受体亲本。利用抗条纹叶枯病品种葵风为供体亲本,通过杂交和回交,同时利用4个与条纹叶枯病抗性基因紧密连锁的分子标记STS11-31、STS11-71、STS11-19和STS11-43进行辅助选择,至2008年正季,共计获得70个BC3F5以及115个BC4F4抗条纹叶枯病的稳定株系。经回交后代农艺性状、产量性状、品质性状和抗性的系统鉴定,从中筛选出10个BC4F5株系和2个BC3F6株系,这些株系综合性状与武运粳8号已十分相近,保持了武运粳8号的丰产性和优良品质,明显提高了条纹叶枯病的抗性。

水稻两用核不育系繁殖基地计算机选择系统研制与应用755-763

摘要：为解决水稻两用核不育系繁殖产量不高不稳、种子质量差、效益低的问题,利用全国740个气象站点50年的气象资料,应用计算机处理技术,开发了水稻两用核不育系繁殖基地计算机选择系统,并利用该系统筛选最适宜的水稻两用核不育系繁殖基地。该系统以同时满足不育系育性敏感安全期和抽穗扬花安全期光温条件为依据,采用Java语言编制而成。针对不育起点温度为22.0℃、22.5℃、23.0℃、23.5℃和24.0℃的水稻两用核不育系,分别筛选到24、29、20、21和22个安全系数优于海南三亚冬繁的基地,以上5种不育起点温度的水稻两用核不育系在最佳繁殖基地繁种成功概率分别可达83%、93%、100%、100%和100%。2010年,在应用本系统筛选到的云南保山繁种基地进行了不育起点温度为22.0℃的水稻两用核不育系C815S的繁殖,单产达8437.5kg hm-2,创造了我国水稻两用核不育系繁殖产量最高记录,证实采用该计算机系统选择两用不育系繁殖基地是有效的。因此,采用本系统筛选到的繁殖基地进行水稻两用核不育系繁殖,可望解决海南冬季繁殖风险大、产量不高、种子质量差以及冷水串灌繁殖产量不高不稳和效益低下的问题,值得推广应用。

利用磁珠富集马铃薯BAC文库中NBS-LRR类晚疫病抗性基因764-771

摘要：栽培马铃薯是高度杂合的四倍体作物,利用传统的基因克隆方式进行晚疫病抗性基因分离难度很大。然而,晚疫病抗性基因具有序列保守性,属于NBS-LRR类基因。本研究中,根据晚疫病抗性基因R3a家族的序列比对结果设计R3a基因家族的保守探针,并将含有R3a基因的BAC SH23G23部分酶切成7～11kb DN段。通过结合保守探针的磁珠系统对上述7～11kb DN段进行R3a基因分离,将磁珠富集的片段克隆到双元载体pBINPLUS上。通过阳性克隆和菌落PCR鉴定表明,含有R3a基因的克隆比率达到82.76%,相对于磁珠系统富集前,提高R3a基因比率近19倍。本研究建立了抗病基因及其同源序列的磁珠分离系统,为分离马铃薯等多倍体作物中具有保守结构的基因提供了实验基础。

全基因组分析玉米MuDR转座因子插入突变体库772-777

摘要：在功能基因组研究中,插入诱变被广泛用于基因敲除。玉米Mutator转座子因其具有较高的转座活性常被用于构建大型玉米插入突变体库。本研究利用具有活性MuDR因子的玉米材料与优良玉米自交系Z31杂交,获得1000个M1单株,自交构建M2群体,研究MuDR因子在基因组中插入位点特性。利用优化的MuTAIL-PCR方法分离出695条MuDR插入位点侧翼序列,经初步生物信息学分析得到374条非冗余的插入位点,其中的298条序列能够被定位在玉米基因组物理图谱单个位点上。实验结果揭示了MuDR因子插入的一些特性：在10条染色体上随机分布,偏向于插入到基因序列中,并在某些功能基因中有明显插入偏好。

水稻抗稻曲病数量性状座位及效应分析778-783

摘要：利用157个家系组成的大关稻（japonica）/IR28（indica）重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体,采用高效引发稻曲病人工接种方法,以病情指数作为稻曲病的表型值。2007年和2009年,鉴定亲本及RILs对水稻稻曲病的抗性。利用QTL Cartographer软件,对水稻稻曲病抗性基因进行检测分析。两年检测到qFsr1、qFsr2、qFsr4、qFsr8、qFsr10、qFsr11、qFsr12共7个QTL,分别位于第1、第2、第4、第8、第10、第11和第12染色体上,贡献率在9.8%～22.5%之间。其中,2007年检测到qFsr1、qFsr4、qFsr10、qFsr11、qFsr12共5个位点;2009年检测到qFsr2、qFsr8、qFsr10、qFsr11共4个位点,qFsr10、qFsr11在两年中均被检测到,对性状的解释率在18.0%～19.3%之间,使病情指数下降8.0%～16.3%,提高了抗病性。根据抗性位点加性效应方向,在qFsr1、qFsr2、qFsr8、qFsr10、qFsr11和qFsr12位点上,亲本IR28存在抗稻曲病的增效等位基因,大关稻具有减效等位基因,而位点qFsr4的抗性效应来源正好相反。qFsr11、qFsr12及其附近的标记可望在稻曲病抗性分子标记辅助选择育种中加以应用。

利用极端材料定位水稻粒形性状数量基因位点784-792

摘要：利用极端大粒材料GSL156（千粒重71.9g）与特小粒材料川七（千粒重12.1g,轮回亲本）杂交、回交获得的BC2F2 216个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用单标记分析和复合区间作图法,利用SSR标记对粒形性状进行数量性状基因座检测。结果表明,上述粒形性状在BC2F2群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状;共检测到与粒形性状相关的QTL28个,分布于第1、第2、第3、第4、第5、第6和第12染色体上。其中qGL3-2、qGL3-3、qGT12-1、qGT2-1、qGT5-1、qGW1-1、qGW12-1、qGW2-1、qGW5-1、qRLW3-1、qTGW12-1、qTGW2-1、qTGW3-3和qTGW5-1对表型变异的贡献率分别为13.70%、52.51%、21.13%、18.79%、20.92%、14.59%、18.33%、30.03%、20.05%、24.53%、13.47%、11.43%、21.30%和15.68%,为主效QTL。其中,第3染色体上检测出来的QTL最多。在所有检测到的28个QTL中,6个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本川七,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本GSL156,基因作用方式主要表现为加性或部分显性。第3染色体RM7580～RM8208区间是分别与粒宽、长宽比和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,第2染色体的RM7636～RM5812区间、第5染色体的RM3351～RM26区间和第12染色体的RM1103～RM17区间是分别与粒宽、粒厚和千粒重相关的3个主效QTL的共同标记区间,这些区间对粒形贡献率较大,为进一步精细定位或克隆这些新的粒重或粒形QTL奠定了基础。同时大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。

利用红色荧光蛋白标记的轮枝镰孢研究病原菌对玉米根系的系统侵染和定殖793-802

摘要：采用农杆菌介导法将红色荧光蛋白基因DsRed转入轮枝镰孢Fv-1菌株,利用荧光显微镜观察轮枝镰孢在玉米自交系B73根部定殖和生长的规律。土壤中的轮枝镰孢首先侵染玉米的须根等组织,并在其中大量增殖,随后沿主根向上侵染,以菌丝的形式扩展到地上组织。有些孢子附着在根表面的纹理中,萌发形成菌丝而扩展;有的则向内侵染附着的细胞,然后再继续向周边侵染。由根内部向上侵染的菌丝多沿着细胞间隙上行,有些也会穿行在不同细胞之间。分析接种不同时间轮枝镰孢在玉米根和茎基部组织形成的单菌落数量（CFU）发现,轮枝镰孢在根部的CFU值随时间逐渐减小,而茎基部的CFU值则呈逐渐增大的趋势。这说明土壤中的轮枝镰孢能够通过根系侵染途径危害地上部组织。本研究的结果为进一步探明轮枝镰孢和玉米之间的互作关系,以及其他土传真菌与植物之间的互作提供了有益的参考。

小麦ERF转录因子W17互作蛋白的筛选和解析803-810

摘要：来自小麦的ERF转录因子W17基因参与胁迫应答,过表达W17可显著提高转基因拟南芥的抗旱性和抗病性。本研究构建了小麦cDNA文库,通过酵母双杂技术筛选W17的互作蛋白,进一步解析ERF蛋白的作用机制。将pGBKT7-W17质粒、pGADT7和小麦文库混合转入酵母细胞AH109,在SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade营养缺陷型平板上培养,挑选直径大于2mm的克隆,在SD/Raf/Gal/X-gal平板上划线培养,筛选蓝色克隆。将筛出的克隆测序、BLAST分析,得到4类与W17相互作用的候选蛋白,分别是胁迫相关功能蛋白、翻译后修饰蛋白、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）大亚基/小亚基以及功能未知蛋白。互作验证表明,HSP90和PPR蛋白与W17有相互作用关系。这些候选蛋白参与信号转导或免疫过程,暗示W17在植物的逆境信号转导、下游基因转录调控,甚至在翻译过程都有重要作用。

利用SRAP标记分析我国甜菜三大产区骨干材料的遗传多样性811-819

摘要：利用SRAP分子标记,选用甜菜中SRAP的88对引物组合分别对4个经济性状差异较大的代表性品系（高产型、高产低糖抗丛根病型、标准型、中产高糖抗褐斑病型）进行扩增,筛选出有效引物组合33对。采用筛选的33对引物检测我国三大产区的241份甜菜材料及9份外国材料,扩增到719条带,其中多态性条带459条,多态性条带的比率平均为63.8%。利用MEGA3.1软件中的Compute over-allmean计算,组内品种间平均遗传距离为0.4165,平均遗传相似系数为0.6593。遗传相似系数平均值为外国品种（0.7528）〉单胚品系（0.6945）〉多胚四倍体品系（0.6816）〉多胚二倍体品系（0.6612）。利用MEGA3.1软件,在遗传距离0.20处将供试材料分为4大类群。结果表明,我国三大产区供试材料遗传多样性丰富,其中东北产区优于华北与西北产区。利用POPGEN32软件将供试材料与外国品种分为两类,表明我国材料与外国品种的遗传基础存在较大差异。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

高温胁迫下水稻叶片的蛋白响应及其基因型和生育期差异820-831

摘要：高温已经成为水稻产量的主要限制因素,且其影响由于全球温室效应的加剧而呈扩大趋势。本研究在鉴定耐热水稻基因型的基础上,从生理学和蛋白质组学上进行耐性机制研究。结果表明,苗期或抽穗期高温处理导致结实率、SPAD值、株高、根长和生物量下降,丙二醛、过氧化氢、超氧阴离子含量增加和超氧化物歧化酶活性提高。同时,高温胁迫对热敏感品种明恢63的影响大于对耐热品种密阳46的影响。蛋白质组学分析表明,高温使光合作用相关蛋白、能量类蛋白、代谢类蛋白表达量下降,抗逆相关蛋白表达量上升。另外,蛋白试验结果佐证了密阳46的耐热性以及水稻抽穗期对高温的敏感性。本研究还首次发现抗逆相关蛋白2-cys过氧化物酶BAS1的表达量在高温下上升。

非对称性增温对水稻品种南粳44米质及关键酶活性的影响832-841

摘要：气候变暖存在明显的昼夜不同步性,日最低气温升幅大于日最高气温升幅。利用稻田开放式增温系统在江苏南京开展了昼夜不同增温对稻米品质及其关键酶活性的影响研究。结果表明,3种增温处理均明显提前了水稻的灌浆结实期,并改变了灌浆期高于35℃高温的出现日期和天数,引起稻米整精米率、垩白率、垩白度、RVA特征谱、淀粉组分、淀粉合成关键酶活性、蛋白质含量以及蛋白质合成关键酶活性的明显变化。稻米的整精米率显著下降,垩白率和垩白度显著增加,总淀粉含量差异不显著,但籽粒中直链淀粉含量显著下降,籽粒中支/直淀粉比例显著提高。其中夜间增温的直链淀粉含量下降最多,全天增温的支/直比提高最多,比常规对照分别下降4.5%和提高4.6%。灌浆前期3种增温处理均降低了籽粒ADPG-PPase活性,而灌浆中后期表现不一致。增温处理对籽粒SBE活性的影响不明显。增温处理下稻米的峰值黏度、热浆黏度、崩解值和糊化温度呈上升趋势,最终黏度、消解值和回复值呈下降趋势。其中,以全天增温的峰值黏度和崩解值增幅最大,白天增温的最终黏度和回复值降幅最大。增温处理均降低籽粒中蛋白质含量,全天和夜间增温差异显著,分别较常规对照降低5.6%和4.0%。灌浆前期3种增温处理均降低籽粒GS、GOGAT活性,灌浆中后期有所差异。上述结果表明,预期的气候变暖将使稻米的加工、外观品质变劣。稻米直链淀粉含量可能受灌浆前期ADPG-PPase活性的影响较大,而支链淀粉含量受SBE活性的影响较大。蛋白质的合成与灌浆前期GS和GOGAT活性关系密切。因此,增温对稻米品质及关键酶的影响较为复杂。

氮肥运筹对大穗型水稻品种金恢809灌浆期叶片蛋白质表达的影响842-854

摘要：籽粒灌浆期叶片的代谢情况对水稻最终产量的形成具有重要的意义。本文运用双向电泳技术探讨了两种不同氮肥施用比例下,籽粒灌浆不同时期叶片蛋白的差异表达情况。共检测到32个出现差异表达的蛋白,其中27个在后期适当增加氮肥施用比例的处理下上调表达,5个下调表达。依据蛋白功能可以将鉴定到的蛋白分为5大类即光合代谢（12个）、抗逆反应（5个）、激素合成及信号转导（5个）、细胞生长和分化（5个）、假想蛋白（5个）。为了进一步明确氮肥调控对灌浆期叶片的影响,本文考察了叶片光合以及保护酶相关指标。结果显示,增加水稻生育后期的氮肥施用比例,延缓了叶片中叶绿素以及可溶性蛋白在籽粒灌浆期的降解,延长了叶片光合作用时间,提高了SOD、POD和CAT在灌浆后期的活性,降低了膜脂过氧化程度。生理指标结果进一步证明了差异蛋白组学结果的可靠性,说明后期增加氮素的供应确能有效地促进叶片灌浆期正常的生理代谢。本研究在蛋白水平和生理指标水平,为进一步揭示氮肥调控措施对水稻灌浆代谢机制的影响提供了理论依据。

“三定”栽培对双季超级稻产量形成及生理特性的影响855-867

摘要：为探讨南方双季稻区超级稻高产栽培技术,于2008—2010年在湖南长沙和浏阳以超级早稻陆两优996、陵两优268和超级晚稻天优华占、丰源优299为材料进行大田定位试验,比较了＂三定＂栽培、免耕摆栽和传统栽培下双季超级稻的产量形成特点和生理特性。与传统栽培相比,＂三定＂栽培齐穗期的颖花伤流量、根系氧化力、根冠比、叶面积指数及籽粒结实期剑叶的光合速率较高,齐穗后剑叶SPAD值下降缓慢、干物质积累量大,有效穗数和每穗粒数多,早季平均产量为7.18thm-2,增产11.68%,晚季平均产量为8.39thm-2,增产7.41%;免耕摆栽干物质积累量大、有效穗数多,但其收获指数、每穗粒数和结实率居劣势,使其单季增产效果不显著。由此可见,南方双季超级稻在＂三定＂栽培下后期生理优势明显,产量构成因子协调,增产效果显著。

基于株型的水稻冠层光合生产模拟868-875

摘要：利用基于冠层光分布的光合作用模型,以紧凑型和松散型2个不同株型水稻冠层为对象,通过设计不同的模型输入参数组合,定量分析了不同株型水稻冠层直接辐射消光系数的日变化特征、正午时刻直接辐射在冠层内的垂直分布特征、冠层内光合作用速率的垂直分布特征、不同辐射强度下冠层光合作用速率随叶面积指数的变化特征及其日变化等。结果表明,紧凑型的增产潜力依赖于较大的叶面积指数、叶片光合效能、太阳高度角和太阳辐射强度等。研究结果为水稻高产栽培及理想株型的优化设计提供了支撑。

旱稻×稗草杂交后代YF2-1光合作用气体交换、叶绿素荧光和抗氧化酶系统对渗透胁迫的响应876-881

摘要：为了明确旱稻×稗草杂交后代YF2-1对渗透胁迫的耐性是否得到了改善,以YF2-1及其母本旱稻品种H65为材料,在苗期采用PEG-6000进行渗透胁迫处理,研究它们的气体交换参数、叶绿素荧光参数及抗氧化酶活性对渗透胁迫的响应。结果表明,在渗透胁迫处理下,YF2-1更能维持较高的净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）。这可能与YF2-1具有更好的持水能力,并能有效地通过热耗散（NPQ高）消耗过剩光能,通过高活性的抗氧化酶诱导来清除活性氧,从而避免活性氧伤害相关。旱稻与稗草的远源杂交提高了旱稻对渗透胁迫的抗性。

西南稻区不同地域和施氮水平对杂交中稻氮、磷、钾吸收累积的影响882-894

摘要：以杂交中稻II优7号和渝香优203为材料,在西南稻区4省（市）的7个生态点采用相同的试验方案,研究了地理位置、土化特性、施氮量对植株氮、磷、钾积累和分配的影响。结果表明,不同试验地点间稻谷产量、干物质产量、氮磷钾的吸收量、收获指数和每生产1000kg稻谷的氮、磷、钾需要量（RAGPPG）差异显著或极显著。施肥处理对稻谷产量、干物质产量、氮的吸收量、收获指数和RAGPPG中的氮有显著或极显著影响,对RAGPPG中的磷、钾影响不显著。氮、磷、钾收获指数间和RAGPPG间均呈极显著正相关,RAGPPG和收获指数均与稻谷产量水平没有相关性。经逐步回归分析,RAGPPG和氮、磷、钾收获指数均分别与试验点所处地理位置、施肥水平及土化特性呈极显著线性关系,决定系数分别为0.5972～0.8404和0.7637～0.8804。可作为制定各地水稻高产高效相应的氮、磷、钾施肥量的科学依据。

湖南省季节性干旱对双季稻生长及产量影响的模拟研究895-902

摘要：湖南省季节性干旱是水稻生产的主要灾害之一。在对水稻模型ORYZA2000校准验证基础上,模拟分析了1960—2007年不同水分管理方式（持续灌溉、间歇灌溉和雨养）下双季稻生育期间季节性干旱特点及其对水稻生长与产量的影响。结果表明：（1）在间歇灌溉和雨养条件下,双季稻自幼穗分化前逐渐表现出稻田土壤季节性干旱特征,随着生育进程干旱不断加重,在雨养条件下,干旱特征随发育进程愈加明显;晚稻比早稻易受季节性干旱影响,生长后期较前期加重;双季稻开花期前后出现的干旱胁迫对生物量、产量影响最大;土壤干旱与作物干旱特征表现不同。（2）早稻与晚稻在平水年型及干旱年型下均表现出干旱现象;在干旱年型下,早稻自穗分化至成熟期干旱都较为严重,且强度与持续时间要大于平水年型;晚稻干旱的频率和强度都大于早稻,尤其是从穗分化到成熟阶段。（3）季节性干旱可造成不同程度的产量损失,间歇灌溉方式能够获得较高的产量,雨养水稻产量最低;雨养条件下晚稻产量普遍低于早稻产量。研究结果可为减轻季节性干旱的影响和采取合理水分管理措施提供科学依据。

山药块茎发育中物质积累及相关代谢酶变化903-910

摘要：以桂淮5号和桂淮16两个不同山药品种为材料,根据块茎生长发育特性,在山药发育进程中测定块茎的有关生理生化指标。结果表明,随着块茎发育进程的推进,块茎长度及干物质积累持续增加,淀粉酶（AMY）活性降低;多数碳水化合物、功能性物质及过氧化物酶（POD）、酸性转化酶（AI）和蔗糖磷酸合酶（SPS）活性先持续增加,达到峰值后下降,但峰期不同;2个品种的还原糖、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）变化不一致。t检验表明,在块茎发育全过程中,品种间的干物质（P=0.011）、淀粉（P=0.031）、皂苷（P=0.019）差异显著。可溶性糖（r5=0.97＊＊,r16=1.00＊＊）、AGPase（r5=-0.85＊）、还原糖（r16=0.87＊）与蔗糖显著相关;多糖（r5=0.95＊＊）、Vc（r5=0.83＊）、皂苷（r16=0.88＊＊）与淀粉显著相关;干物质（r5=0.97＊＊,r16=0.87＊）、AMY（r16=-0.95＊＊）、AGPase（r16=-0.90＊＊）、蛋白质（r16=0.83＊）与块茎伸长膨大显著相关。由此表明,蔗糖积累、SPS和AI活性在山药块茎发育中起关键调控作用,主要功能性物质彼此间密切相关。