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作物学报 2011年第06期杂志 文档列表

作物学报杂志综述

植物天然免疫性研究进展及其对作物抗病育种的可能影响935-942

摘要：植物定植在充满各种病原菌的环境中却能健康生长,显示其拥有一套免疫系统以应对病原物的侵染。最近,人们发现植物免疫系统至少包括2个层次：第一层为病原相关分子模式（PAMP）激发的免疫性（PTI）,即植物通过细胞表面模式识别受体（PRRs）对病原菌的PAMPs进行分子识别,从而启动植物的防卫反应;第二层为病原菌效应子激发的免疫性（ETI）,即有些毒性强的病原菌通过产生效应子（effectors）来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,而植物又进化出新的分子受体（例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质）以侦察病原菌效应子并启动第二道防卫反应。数亿年来,病原菌的侵染和植物的防卫交替进行,促进了病原菌和植物基因组的共进化。最新的研究还发现,黄单胞杆菌TAL effectors和寄主植物DNA的相互识别中,利用了精准的分子密码。TAL effector类蛋白识别植物靶基因的启动子序列,识别模式是2个氨基酸识别一个核苷酸。通过这种识别,TAL effector操控植物靶基因的表达,引起寄主植物的感病或抗病反应。上述抗病分子机制研究的突破,将对植物抗病育种产生重要影响。

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学

中国小麦品种对白粉病的抗性反应与抗病基因检测943-954

摘要：利用来自不同生态区的8个白粉菌菌株对20世纪80年代以来国家审定（认定）品种、近期参加国家区域试验的品系和核心种质等小麦材料进行抗病性评价,同时利用与Pm4a、Pm8和Pm21基因连锁的分子标记检测了相关抗病基因的存在。在148个国家审定品种中有16.9%的品种能够抗多个菌株,其中大多是近10年选育的品种。不同年代审定的品种中感病品种的频率均超过50%。各个小麦生产区抗病品种的频率高低与该地区白粉病的严重性和育种的关注程度有一定关系。在1160份小麦核心种质中抗E09菌株的地方品种和育成品种的比例只有3.4%和4.2%。西南冬麦区和新疆冬麦区入选的品种抗病频率较高,华南冬麦区、东北春麦区和北方春麦区没有发现抗E09菌株的品种。多菌株鉴定结果表明,263份微核心种质中33.7%的品种表现抗病性,其中大多数品种能够抗1～2个菌株,因此在核心种质的利用中应注意选用抗性强的品种作为轮回亲本,同时有必要构建抗白粉病的应用核心种质,以提高核心种质的利用效果。根据抗病基因分子标记检测结果,我国小麦品种有43.2%含有Pm8基因,该基因在区域试验参试品种中的频率也很高,特别是在黄淮麦区培育的品种中频率仍高达50%;Pm4a和Pm21基因主要出现在长江流域培育的品种中。有些抗性突出的品种可能含有其他抗病基因。

水稻半矮秆基因iga-1的鉴定及精细定位955-964

摘要：在前期通过空间诱变获得半矮秆隐性突变基因iga-1的基础上,进一步对iga-1进行鉴定。农艺性状调查表明携带iga-1的矮秆株系CHA-2、CHA-2N与原种特籼占13相比存在明显变异。节间长度测量显示CHA-2、CHA-2N节间比例正常,属dn型。外源GA3处理、内源GA3测定和α-淀粉酶活性检测揭示iga-1与GA3调控无关。利用CHA-2与粳稻品种02428杂交获得的F2群体将iga-1定位在水稻第5染色体两个InDel标记DL18和DL19间32.01kb的物理距离内。该区域有5个阅读框架,其中包括赤霉素信号传导调控基因D1。序列分析表明CHA-2、CHA-2N和特籼占13在D1位点上基因组序列不存在差异,推测D1并非iga-1的候选基因。比较水稻第5染色体上其他矮秆基因发现iga-1可能与半矮秆基因sd-7来自同一位点。

大豆基因组和转录组的核基因密码子使用偏好性分析965-974

摘要：研究大豆核基因密码子的使用模式,探讨影响其密码子组成和编码特点的因素,为运用基因工程技术提高改良大豆提供理论依据。以大豆基因组的46430个高置信编码基因和2071条大豆全长转录本序列为数据来源,应用CodonW软件对大豆全基因组密码子组成、同义密码子使用频率和全长转录组编码区密码子使用各项参数的计算和统计分析发现,基因的表达水平与编码区G＋C和GC3s含量均呈极显著正相关,且G＋C和GC3s含量越高的基因密码子使用偏好性越高,并确定了UCC和GCC为大豆最优密码子。编码区长度分组分析表明,密码子使用偏好性随编码区长度的增加而降低,编码区较长的基因则趋向于随机使用密码子,且在转录组数据范围内,编码区长度介于400～600bp的基因表达水平最高。大豆叶片和种子中特异表达基因的密码子使用偏好性和基因表达水平较为接近,但种子特异表达基因的G＋C和GC3s含量均显著高于叶片特异表达基因,而其芳香族氨基酸含量则极显著低于叶片特异表达基因。

关于召开“中国作物学会2011年学术年会”的第一轮通知974-974

摘要：“中国作物学会学术年会”是我国作物科学领域最高级别学术交流大会，是每年我国作物科学工作者相聚的盛会。大会汇聚了作物科学领域的科技工作者，并邀请作物科学界的两院院士和著名专家作大会学术报告。自2002年创办学术年会以来，已成功举办了8次，会议质量逐年上升，会议规模和影响力日益扩大，已成为中国作物学会的品牌会议。

利用分子标记辅助选择聚合水稻抗病基因Pi-ta、Pi-b和Stv-b^i975-981

摘要：水稻稻瘟病和条纹叶枯病是长江中下游粳稻稻区两大主要病害,选育抗病品种是防治这两大病害最有效的方法。以同时含有稻瘟病抗病基因Pi-ta和Pi-b的武运粳8号,含有条纹叶枯病抗病基因Stv-bi的镇稻42为基因供体配置杂交组合。利用Pi-ta和Pi-b的基因标记和Stv-bi紧密连锁的分子标记对分离世代进行基因位点的检测,结合田间多代选育、抗性鉴定将3个抗病基因同时转育到高产品种中,选育出高产、优质、多抗水稻新品系74121。利用分子标记辅助选择,为选育多抗水稻新品种提供了一种简单、快捷的选择方法,同时也为水稻抗病育种提供了新的遗传资源。

转GmAREB基因提高拟南芥的干旱、氧化胁迫耐性982-990

摘要：以耐盐性较强的大豆（Glycine max L.）品种铁丰8号为试验材料,克隆到1个A亚族bZIP类转录因子基因,命名为GmAREB（Glycine max ABA responsive element binding protein）。该基因由1317个核苷酸组成,编码439个氨基酸残基,包括4个保守的磷酸化位点区域（C1、C2、C3和C4）、1个核定位信号区（KVVE）和1个bZIP转录因子保守域。聚类分析显示GmAREB蛋白与拟南芥ABF2、水稻OsTRAB1具有较高的同源性,并存在较近的亲缘关系。采用凝胶阻滞实验方法证明GmAREB蛋白与ABRE顺式元件具有体外结合特异性。功能分析结果表明,在干旱胁迫条件下,GmAREB转基因拟南芥的存活率（50%）显著高于野生型（5%）;气孔统计分析显示转基因植株的气孔开度（0.8μm）明显比对照开度小（2.6μm）。氧化胁迫结果显示GmAREB转基因拟南芥在甲基紫精溶液中叶绿素含量比野生型高（7.3mg g^-1 FW）。转基因拟南芥RT-PCR分析表明,GmAREB基因过表达能够增强下游胁迫相关基因ABI1、ABI2的表达,抑制气孔开闭相关基因KAT1、KAT2的表达。综上所述,GmAREB基因过表达有效调控了转基因拟南芥下游靶基因表达,加速了气孔关闭,减少了水分蒸发和叶绿素降解,从而提高了转基因拟南芥对干旱、氧化胁迫耐性。

水稻ygl98黄绿叶突变基因的精细定位与遗传分析991-997

摘要：通过EMS诱变获得1份遗传稳定的水稻黄绿叶突变体ygl98,该突变体整个生育期呈黄绿色。与野生型相比,突变体的叶绿素和类胡萝卜素含量分别下降45.3%和45.6%,有效穗数和结实率分别减少14.4%和10.7%,株高降低7.4%。透射电镜观察表明,ygl98突变体的叶绿体形状不规则,叶绿体中有许多空的囊泡状结构,类囊体数目减少,每个基粒仅由少数几个类囊体垛叠而成。遗传分析表明,ygl98的突变性状由1对隐性核基因控制。利用（ygl98/浙辐802）F2作为定位群体,将突变基因定位在第3染色体长臂InDel标记I3和I4之间,遗传距离分别为0.07cM和0.19cM,两标记之间的物理距离约为44.2kb,此区间内包含8个预测基因。基因组序列分析发现,ygl98突变体在编码镁离子螯合酶ChlD亚基的OsChlD基因编码区第1522碱基处（位于第10外显子）,碱基G突变为碱基A,从而造成编码蛋白序列第508位的丙氨酸（Ala）突变成苏氨酸（Thr）。该基因是已报道的水稻黄绿叶基因Chlorina-1的等位基因,但突变体表型有明显区别,Chlorina-1突变体在2～3周龄幼苗时开始出现黄绿叶,且该黄绿叶性状仅在苗期表现,而ygl98突变体整个生育期都表现为黄绿叶,这可能是OsChlD基因组序列的突变位点不同造成的。

小麦抗病基因类似序列BRG1的分离与功能分析998-1004

摘要：利用cDNA-AFLP技术筛选到1个在抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642中特异表达的小麦抗病基因类似序列（BYDV resistance-related gene1,BRG1）的基因片段。利用cDNA末端快速扩增技术（RACE）和RT-PCR技术,从YW642中分离出BRG1基因全长cDNA序列,获得了一个通读的抗病同源基因cDNA序列,编码由645个氨基酸组成的蛋白质,包含1个NB-ARC保守结构域和3个LRR结构域,该蛋白属于nucleotide-site binding,leucine-rich repeats（NBS-LRR）家族。荧光定量或半定量RT-PCR表达分析表明,BRG1在抗病小麦易位系YW642叶片中优势表达,受BYDV的诱导,BYDV接种后48h表达量最高,BRG1在感病小麦亲本中8601中表达量始终较低,随BYDV接种时间延长呈轻微的下调趋势;而且外源激素水杨酸（SA）与茉莉酸（JA）处理可上调该基因在YW642中的表达。利用病毒介导的基因沉默技术分析了BRG1基因的功能,结果表明该基因沉默的抗病小麦易位系YW642中BYDV相对含量增加,但未造成抗病性表型显著改变,说明该基因参与抗黄矮病反应,但不是小麦抗黄矮病重要基因。

硅及其吸收基因Lsi1调节水稻耐UV-B辐射的作用1005-1011

摘要：硅能提高植物对生物和非生物胁迫的抗性,水稻是吸收硅较多的作物之一。本研究以UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular及其转硅吸收基因（Lsi1）的水稻为材料,研究硅与水稻耐UV-B辐射的关系。结果发现,自然光照条件下,缺硅培养的UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular叶片的苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonialyase,PAL）和光裂解酶（photolyase,PL）基因的表达以及总酚、类黄酮的含量都分别低于加硅的处理;UV-B辐射后,上述指标在不同硅处理的两水稻中都增加和增强,但缺硅培养的水稻仍显著低于加硅培养的水稻。进一步分别以Lsi1被抑制、增强的两种转基因Lemont水稻,以及Lsi1增强的转基因Dular水稻为材料,采用加硅培养的方式对转基因水稻的上述指标进行研究,结果也发现,抑制水稻Lsi1基因表达,其叶片PAL、PL基因表达也下调,总酚、类黄酮含量降低,此结果与缺硅培养下的野生型植株相似;增强表达Lsi1基因则结果相反。UV-B辐射后,上述指标也增强和增加,但在相同的水稻品种中仍表现为Lsi1被抑制的植株最低,Lsi1增强的植株最高。研究结果表明,通过调节水稻Lsi1能够改变水稻耐UV-B辐射的能力。

陆地棉耐盐相关基因GhSAMS的克隆及表达1012-1019

摘要：为了挖掘棉花耐盐相关基因,根据陆地棉耐盐性抑制消减文库中的一个S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的同源EST设计引物,利用RACE结合RT-PCR技术克隆陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的cDNA全长,命名为GhSAMS。该cDNA全长1576bp,ORF为1182bp,编码393个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明GhSAMS蛋白与拟南芥、盐地碱蓬、水稻中该蛋白的相似性分别为91%、93%和93%。系统发育树结果显示GhSAMS与盐地碱蓬中该蛋白的亲缘关系最近。Real-time PCR分析结果表明,GhSAMS的表达受盐胁迫诱导,在盐敏感材料中诱导被推迟,而且,该基因表达水平在耐盐材料中9835中明显高于在盐敏感材料中S9612中。构建了原核表达载体pET28-GhSAMS,经IPTG诱导,实现了GhSAMS在大肠杆菌中的表达,为进一步开展GhSAMS的遗传转化工作奠定了有益基础。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

江苏中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系1020-1030

摘要：以江苏省近60年来各阶段具有代表性的13个中熟籼稻品种（含杂交稻组合）为材料,依据品种种植年代结合株型和基因型特点将其分为早期高秆（ET）、矮秆（DC）、半矮秆（SDC）和超级稻（SR）4个类型,研究了中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系。结果表明,在各主要生育期,根干重、根重密度、根长、根长密度和根直径随品种演进增加或显著增加。自抽穗期,地上部干物重随品种演进显著增加。在分蘖中期和穗分化始期,超级稻品种的根冠比显著大于其他类型品种,在生育进程中,各类型间无显著差异。在分蘖中期,随品种演进,比根长显著降低,但在生育进程中,各类型间无显著差异。在生长早期和中期,根系氧化力、叶片光合速率、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积以及根系伤流液中细胞分裂素（玉米素＋玉米素核苷）浓度随品种演进增加或显著增加。随着品种演进产量逐步提高,其原因主要是每穗粒数的增多导致总颖花量的增加。回归分析表明,根干重、根长、根直径、根系氧化力、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积与产量呈极显著线性正相关关系。说明改善的根系和地上部的生长,促进了现代品种特别是超级稻品种产量的提高。

非对称性增温对冬小麦强势粒和弱势粒淀粉合成关键酶活性的影响1031-1038

摘要：以扬麦11为材料,采用全生育期田间开放式增温系统进行增温处理,研究了不同增温处理对小麦强和弱势粒淀粉合成关键酶活性的影响差异。结果表明,冬小麦强势粒中蔗糖合酶（SS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）和淀粉分支酶（SBE）的活性较弱势粒高,而且三者白天的活性均比夜间高。不增温条件下,整个灌浆期强势粒中SS、AGPase和SBE的活性平均分别比弱势粒高72.9%、111.4%和7.8%。全天、白天和夜间增温条件下,强势粒SS白天的活性比常温对照的高8.4%～31.2%,夜间的活性比对照高11.1%～20.3%;弱势粒SS白天的活性比对照高9.7%～20.3%,夜间的活性比对照高6.1%～32.0%。弱势粒中AGPase活性在不同增温处理下也显著提高,其白天的活性比对照高54.2%～124.4%,夜间的活性比对照高20.7%～99.3%。增温对SBE活性的影响较小,强势粒和弱势粒在增温条件下其白天的活性均比对照高3.9%～12.1%,夜间的活性均比对照高1.0%～7.6%。相关分析表明,AGPase和SBE的活性与千粒重之间存在极显著正相关,增温条件下AGPase和SBE的活性显著提高,尤其是弱势粒中AGPase和SBE活性的显著提高是千粒重提高的一个重要原因。

应用两种近地可见光成像传感器估测棉花冠层叶片氮素状况1039-1048

摘要：作物叶片含氮量是作物长势监测、产量及品质估测的重要依据,实时、无损地监测植株体内氮素营养状况有助于棉花氮肥的正确施用。本研究比较2种近地可见光传感器的光谱和颜色信息用于监测棉花氮素营养的能力,确定MSI200成像光谱仪和数码相机监测棉花冠层叶片氮含量最佳的波段、光谱指数和颜色参数并建立估测模型。结果表明,在可见光波段,冠层反射率随着冠层叶片氮素含量的增加而降低,且叶片含氮量的光谱敏感波段主要位于绿光和红光区域;与棉花冠层叶片含氮量的拟合效果最好的2种传感器的光谱指数为差值指数DI（R580,R680）和G-R,而颜色参数则分别为b＊和H,同一传感器以光谱指数的拟合效果优于颜色参数,不同传感器以MSI200数据的拟合效果优于数码相机;利用独立试验资料检验所建模型的估测性能表明,差值指数对棉花冠层叶片氮素的预测能力优于比值指数和归一化差值指数,DI（R580,R680）和G-R所建模型的估测精度最高,分别为0.8131和0.7636。因此,利用数码相机和MSI200型成像光谱仪可以定量估测棉花冠层叶片氮素营养状况。

土壤水分和种植密度对小麦旗叶光合性能和干物质积累与分配的影响1049-1059

摘要：2008—2010年连续2个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采用测墒补灌的方法,研究土壤水分对不同密度小麦旗叶光合性能、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用效率的影响。第1年在150株m-2（M1）和225株m-2（M2）2个密度下设置3个土壤含水量处理,即拔节期65%＋开花期60%（W0）、拔节期75%＋开花期75%（W1）和拔节后7d75%＋开花后7d75%（W2）;第2年选用第1年的节水高产密度处理M1,但土壤含水量调整为拔节期75%＋开花期60%（W’0）、拔节期85%＋开花期75%（W’1）和拔节后7d85%＋开花后7d75%（W’2）。两种基本苗密度相比较,M1处理灌浆中后期的旗叶最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）和开花后干物质积累量和干物质向籽粒转运量显著高于M2处理。W2处理灌浆中后期的旗叶Fv/Fm和ΦPSⅡ显著高于W1处理,而W’2处理灌浆中后期的旗叶光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、单叶水分利用效率（WUEL）和气孔导度（Gs）均显著高于W’1处理。在M1密度下,W2处理的干物质向籽粒的转运量,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于W1处理,获得了较高的籽粒产量和水分利用效率,且干物质积累与分配、籽粒产量和水分利用效率在两年中结果趋势一致。在150株m-2密度下,0～140cm土层平均土壤相对含水量拔节后7d和开花后7d均为75%和75%,是本试验条件下节水高产的最佳处理。

氮硫肥配施对小麦籽粒谷蛋白大聚合体含量及粒度分布的影响1060-1068

摘要：以优质小麦品种山农15为材料,研究了氮硫肥配施对小麦籽粒谷蛋白大聚合体（GMP）含量、高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）含量、低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量和谷蛋白大聚合体（GMP）粒度分布的调控效应。结果表明,在一定范围内,增施氮肥可提高籽粒GMP含量、HMW-GS含量和LMW-GS含量。增施硫肥对籽粒GMP含量无显著影响,但降低了HMW-GS含量和D区LMW-GS含量,提高了B区和C区LMW-GS含量。增施氮肥和硫肥均降低小粒径（d〈12μm）GMP颗粒体积和表面积百分比,提高大粒径（d≥12μm）GMP颗粒体积百分比和表面积百分比,但对GMP颗粒数目百分比无显著影响。相关性分析显示,C区LMW-GS含量与小粒径GMP颗粒体积百分比和表面积百分比均呈显著负相关。说明增施氮肥能改变籽粒GMP的绝对含量,增施硫肥却改变籽粒GMP亚基的相对含量。增施氮肥和硫肥对大粒径GMP颗粒的体积及表面积分布均有正向效应;LMW-GS,特别是C区LMW-GS在大粒径GMP颗粒形成中起重要作用。

高大气CO2浓度下氮素对小麦叶片光合能量分配的调节1069-1076

摘要：探讨了施氮量对高大气CO2浓度下小麦功能叶光合能量传递与分配的影响,进而明确氮素对小麦叶片光合作用适应性下调的能量分配调节作用。采用开顶式气室盆栽法,通过测定小麦拔节期和抽穗期不同大气CO2浓度和施氮水平下的叶氮浓度、光合速率-胞间CO2浓度（Pn-Ci）响应曲线和荧光动力学参数,测算光合电子传递速率和分配去向。与在正常CO2浓度（400μmol mol-1）条件下相比,在高大气CO2浓度（760μmol mol-1）下,小麦叶氮浓度显著下降,N200处理（200mg kg-1）叶片抽穗期叶氮浓度的下降幅度较拔节期高335.7%。N200处理较N0处理（0mg kg-1）提高小麦叶片光适应下PSⅡ反应中心最大量子产额（Fv′/Fm′）、光化学效率（ΦPSⅡ）和开放比例（qP）,降低非光化学猝灭系数（NPQ）。高大气CO2浓度下,小麦叶片光化学反应的非环式光合电子传递速率（Jc）和Rubisco羧化速率（Vc）显著升高,而光呼吸的非环式光合电子传递速率（Jo）和Rubisco氧化速率（Vo）明显降低;施氮使Jc、Jo、Vc和Vo值均呈上升趋势,而且Jc和Vc达到显著差异。高大气CO2浓度下Jo/Jc和Vo/Vc显著降低,施氮后小麦拔节期叶片Jo/Jc和Vo/Vc降低,但抽穗期Jo/Jc升高而Vo/Vc无明显变化。叶氮浓度与小麦叶片Jc、Jo和Vo均呈显著线性正相关,而且高大气CO2浓度下小麦叶片Jc、Jo和Vo对氮浓度的敏感性降低。高大气CO2浓度下,小麦叶片PSⅡ反应中心开放比例增加,非光化学耗能降低,更多的光合电子进入光化学过程;施氮后使小麦叶氮浓度增加,提高光合能力,改变了能量分配,这是高氮条件下光合作用适应性下调被缓解的一个关键因素。

棉株果枝部位、温光复合因子及施氮量对纤维伸长的影响1077-1086

摘要：以杂交棉（科棉1号）和常规棉（美棉33B）品种为材料,设置异地分期播种和施氮量试验,使棉株不同果枝部位棉铃处于相同环境条件下或相同果枝部位棉铃处于不同环境条件下,研究棉株果枝部位、温光复合因子及施氮量对纤维伸长的影响。结果表明,在相同环境条件下,棉株中部果枝铃的纤维长度虽稍高于其他部位,但纤维伸长动态变化及最终纤维长度在不同果枝部位间的差异均未达显著水平。棉纤维伸长发育期的累积辐热积PTP可综合温光复合因子的效应,其与棉纤维最大伸长速率Vmax呈极显著线性正相关,与纤维快速伸长持续期T呈极显著线性负相关,与棉纤维长度理论最大值Lenm呈二次曲线函数关系,可以作为表征棉纤维伸长发育温光复合因子的指标。当棉纤维伸长发育期内PTP在335MJ m-2左右时,Lenm最大（科棉1号、美棉33B分别为30.94、30.31mm）,Vmax在1.3mm d-1左右,T在16d左右。氮素水平与温光复合因子对纤维长度的影响存在补偿效应,随施氮量的增加,棉纤维长度达到最大值时对应的PTP减小。当棉纤维伸长发育期内PTP达到240MJ m^-2时（科棉1号、美棉33B分别为237.6、241.6MJ m^-2）,240kg N hm^-2施氮量下的棉铃对位叶叶氮浓度（NA）更适宜棉纤维伸长;PTP低于此值时,增加施氮量（480kg N hm^-2）可减小因累积辐热积降低而造成的棉纤维长度缩短的幅度。