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作物学报 2011年第10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

超级稻协优9308衍生群体根系与地上部重要农艺性状的相关性1711-1723

摘要：利用超级稻协优9308重组自交系及其双回交群体,结合水面无土栽培技术和大田栽培,获得水稻地上部分蘖数、抽穗期和单株产量等10个性状和根长、总根长和根干重等7个根系性状数据,采用DPS统计软件分析XBR、RIL和ZHR群体这些性状相关性。结果表明,这些性状双亲间表现出显著或极显著的遗传差异,且在3个群体中都呈连续分布和双向超亲分离。根长分别与总根长、根表面积、根干重等5个性状呈极显著正相关,根直径与其他6个根系性状呈不显著相关。抽穗期、株高和单株产量等6个性状分别与根长、总根长和根干重等6个性状呈极显著正相关,但分蘖数、穗数、结实率、百粒重等4个性状与根系呈不显著相关,10个地上部农艺性状均与根直径呈不显著相关。这些结果为水稻根系遗传与育种提供了有价值的信息。本文还对利用地上部农艺性状与根系间相关性间接选择强根系超级稻的育种策略进行了探讨。

栽培大豆（G.max）和野生大豆（G.soja）的Glyma13g21630基因多样性1724-1734

摘要：利用Sanger方法对49份野生大豆,46份地方品种和38份选育品种的Glyma13g21630进行基因测序,采用DNAStar、Mega、DNAsp和Tassel软件分析Glyma13g21630的单核苷酸多态性（SNP）位点在3种类型大豆群体的分布规律。结果表明,在133份供试种质中检测到29个多态性位点,包括22个SNP和7个InDel,多态性频率分别为1SNP/138bp和1InDel/434bp。Glyma13g21630基因序列中多态性位点的分布不均匀,其中内含子3和5为变异富集区,其他区域变异较小。单倍型分析表明,Glyma13g21630在野生大豆和栽培大豆中的多态性位点数目逐渐减少,分布范围也越来越窄;连锁不平衡分析表明,野生大豆的7个高频SNP位点中有42.86%处于极显著的连锁不平衡状态;Ka/Ks〉1,说明野生大豆在向栽培大豆的进化中,某些位点受到正向选择,多态性显著降低。Glyma13g21630基因在大豆由野生向栽培驯化的过程中因正向选择作用而固定了有益变异,表现出瓶颈效应。

箭筈豌豆AGAMOUS同源基因及其启动子的克隆和分析1735-1742

摘要：AGAMOUS（AG）是参与植物雌蕊和雄蕊发育调控的最重要花器官同源基因之一。通过TAIL-PCR、RACE和RT-PCR技术相结合,获得了箭筈豌豆花器官同源基因VsAG（VsAGAMOUS）及其上游调控序列。该基因DNA序列总长3158bp,CDS区域735bp,编码含有244个氨基酸残基的蛋白产物。序列在氨基酸水平上与近缘植物豌豆PsAG基因序列一致性达98%,与拟南芥AtAG基因一致性为68%。将该基因在GenBank上注册,登录号为JF313850。生物信息学分析表明,VsAG基因第2内含子区域含有丰富的转录调控元件,在种类和功能分化上与基因上游调控序列表现出相似特征。这一结果暗示了第2内含子对豆科植物AG基因表达调控的重要作用,并为通过基因工程方法创造箭筈豌豆优良育种材料奠定了基础。

小麦穗发芽抗性相关Vp1基因启动子的分离及功能验证1743-1751

摘要：成熟期穗发芽严重影响小麦产量和品质。Vp1是调节胚发育,促进胚成熟和休眠的重要转录因子,对小麦种子休眠和穗发芽抗性具有重要作用。本研究分离了普通小麦B基因组Vp1基因的启动子,生物信息学预测结果表明,其含有9个脱落酸响应元件ABRE、2个DREB和6个MYB干旱响应元件、3个赤霉素响应元件GARE、1个水杨酸响应元件TCA-E、2个茉莉酸甲酯响应元件TGACG-motif、4个SKn-1和1个RYREPE胚乳特异表达元件。采用5′端缺失的方法,构建了系列含Vp1启动子不同区段融合GUS报告基因的瞬时表达载体和植物表达载体。通过基因枪转化小麦愈伤组织,瞬时表达结果显示,Vp1启动子在无诱导的情况下不能启动GUS基因表达,在低温、ABA、GA、PEG和NaCl诱导后可以启动GUS基因表达,表现诱导表达特性,且其诱导表达强度随启动子缺失片段长度变短而减弱。利用Gateway方法成功构建了6个启动子各缺失片段类型的植物表达载体,并通过农杆菌介导转化四倍体小麦Stewart,获得转基因植株。该启动子可有效启动GUS基因在转基因植株的花药、糊粉层、穗轴及根中表达,其他组织中没有表达。当启动子片段大于660bp时,外源ABA可诱导启动子启动GUS基因在转基因植株茎节中的表达。

CIMMYT种质对四川、云南、甘肃和新疆春性小麦产量遗传增益的贡献1752-1762

摘要：研究历史品种产量潜力变化规律有助于提高小麦育种水平。2007—2009连续2年度将来自四川、云南、甘肃和新疆的代表性59个品种分别种植在四川成都、云南丽江、甘肃武威和新疆昌吉,在肥水供应充足、控制病虫害和倒伏的条件下分析了产量和相关农艺性状的变化趋势。结果表明,四川、云南、甘肃和新疆品种的产量随育成年份显著增加,年遗传增益分别为0.73%、0.34%、0.58%和1.43%。产量遗传增益四川品种表现与产量构成因子关系不密切;云南品种主要表现为减少穗数和增加穗粒数;甘肃品种主要表现为增加穗粒数;新疆品种主要表现为增加主穗粒重和收获指数,并与成熟期提早及株高降低有一定关系。各地区品种中Rht-B1b和Rht-D1b矮秆基因均来自CIMMYT种质,其产量潜力的提高主要得益于CIMMYT种质的引进和有效利用,在四川和云南,CIMMYT种质的主要贡献是提高品种的条锈病抗性;而在甘肃和新疆,其被利用的主要特性是矮秆、高产、穗粒数多及广泛适应性。

黑胫病菌诱导的烟草SSH文库构建及其分析1763-1770

摘要：黑胫病是危害严重的世界性烟草主要病害之一,探究烟草对黑胫病的抗病机制,可以为该病的综合防治提供理论依据。本研究以烟草黑胫病抗性品种革新3号为材料,利用黑胫病0号生理小种诱导其水平抗性,分别在接种后0.5、1、3、6、10和16d取样,通过抑制差减杂交技术（SSH）构建cDNA文库,获得了960个阳性克隆。利用反向Northern斑点杂交技术对其中240个阳性克隆进行杂交筛选,筛选出57个表达差异明显的基因,序列拼接后获得33条高质量EST,测序及其比对分析表明,革新3号对烟草黑胫病抗性相关基因主要涉及抗病防卫、光合作用、信号传导和能量代谢等方面。进一步基因功能分析显示,病程相关PR1b蛋白、半胱氨酸蛋白、延伸因子1-α、α-微管蛋白、细胞色素P450、精胺合成酶、水通道蛋白、过氧化物酶体膜蛋白、甘氨酸延伸因子等可能参与了烟草与黑胫病菌非亲和互作过程。

水稻基因OsASIE1抗逆功能分析1771-1778

摘要：作为重要的植物转录因子家族,AP2/EREBP转录因子在植物发育、激素、病原反应及非生物胁迫如干旱、高盐、低温应答方面起重要作用。本研究发现水稻AP2/EREBP转录因子家族EREBP亚家族成员OsASIE1（abiotic stress induced EREBPgene）在水稻受到高盐、干旱胁迫时表达量迅速提高,并且在水稻中超表达OsASIE1能够改善水稻抵抗盐胁迫的能力。凝胶迁移率检测（electrophoresis mobility shift assay,EMSA）表明,该转录因子的AP2结构域能够结合干旱应答顺式作用元件DRE（dehydration-responsive element）和乙烯应答元件GCCbox（ethylene response element）,推测OsASIE1可能通过结合DRE和GCCbox作用元件调控下游相关基因的表达,进而调控相关抗逆反应。

一个水稻多柱头突变体的形态特征和基因定位1779-1784

摘要：水稻产量和品质受花器官发育的直接影响,因此对水稻颖花发育机理的研究有助于水稻产量和品质的遗传改良。在籼稻C2与2480的杂交后代中发现了一个多柱头突变体,与野生型相比,该突变体植株矮化、穗变小、开花延迟和育性降低。颖花解剖发现,其浆片正常,柱头和雌蕊数量增加,雄蕊数目明显减少,并伴随不同程度的雌雄蕊畸形。以突变体作母本,构建群体进行遗传分析,结果显示所有F1均表现正常,F2群体出现3∶1性状分离,证实该突变性状受1对隐性基因控制。利用微卫星标记进行连锁分析,将该基因定位于水稻第6染色体上标记RM3183和RM3827之间,遗传距离分别为2.2cM和12.0cM,且与RM11951、RM19953和RM19961共分离。ISM（t）是一个新的水稻花器官发育控制基因。

导入热带种质的温带玉米自交系的利用潜力1785-1793

摘要：用5个热带及亚热带玉米自交系和5个导入热带种质并经连续回交改良的温带玉米自交系,采用Griffing双列杂交方法III杂交,共配制90个杂交组合。2008年和2009年以大面积推广杂交种云瑞6号为对照,对供试自交系进行配合力、杂种优势及利用潜力研究。结果表明,导入热带种质并经连续回交改良的温带玉米自交系YML598、YML58的多数性状一般配合力效应为极显著正值,在杂交育种中具有较大的利用潜力;单株产量配合力效应值与诸多产量影响因素的配合力效应值密切相关,雌雄间隔期、秃尖与单株产量呈负相关,而其他性状与单株产量呈正相关;产量对照优势H≥10%的组合大多为热带、亚热带种质×改良温带种质,单株产量特殊配合力效应为极显著正值的组合均为热带、亚热带种质×改良温带种质,说明热带、亚热带玉米种质与经热带种质改良后的温带玉米种质之间仍具有较强的杂种优势,且导入热带种质的温带系与热带、亚热带供体系的杂种优势仍然存在,其所属的杂种优势群并未改变。以热带、亚热带玉米种质为供体,采用连续回交的方法改良温带玉米自交系是利用热带、亚热带玉米种质的有效方法。

以流式核型分析小麦根尖细胞的有丝分裂同步化过程1794-1800

摘要：构建染色体特异文库是简化小麦基因组测序的有效途径,而通过同步化处理提高根尖细胞有丝分裂指数,使根尖细胞中富集高比例的中期染色体是实现染色体分选成功的前提。采用双阻断法用50μmolL？1羟基脲和100μmolL？1氟乐灵对普通小麦根尖细胞进行同步化处理,然后用流式核型分析法观测各周期细胞在不同时间点上的比例变化。结果显示,最佳方案为羟基脲处理10h,恢复7h,氟乐灵处理4h。以此方案处理中国春小麦根尖可获得最高的有丝分裂指数,达70.1%。附加冰水处理（0℃）有助于减少染色体碎片和增加流式核型的分辨率,但对富集更多的中期染色体没有效果。

籽粒苋C_4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的克隆和表达1801-1808

摘要：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC）是C4途径的关键酶之一。本研究克隆了双子叶植物籽粒苋（A.hypochondriacus L.）C4型PEPC基因的cDNA和gDNA全长序列。该基因编码区cDNA全长2895bp（GenBank登录号为HQ186302）,编码964个氨基酸残基。对应的gDNA全长为6785bp,含10个外显子和9个内含子,内含子总长3890bp,其中第一内含子最长,为1662bp,具GATA-motif、G-box等15个光应答元件,9个激素应答元件,29个CAAT box,72个TATA box。该特征在本研究范围内的植物中,为籽粒苋所独有。比较多种植物表明,不同植物之间的C3/C4型PEPC基因的外显子长度具有较高的一致性,而内含子的长度变化较大。不同植物PEPC基因对核苷酸具有一定的选择性,并且外显子和内含子的GC含量呈正相关。总的趋势是单子叶植物外显子和内含子的GC含量均高于双子叶植物。利用半定量RT-PCR分析表达模式,发现籽粒苋PEPC基因主要在叶片中表达,表达量随光照时间延长而增加。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

覆草对旱种直播稻产量与品质的影响1809-1818

摘要：直播水稻品种扬稻6号（籼稻）和扬粳4038（粳稻）,并设覆草（麦秸秆）旱种、无覆盖旱种和无覆盖水种（出苗后保持浅水层）处理,研究了对水稻产量与品质的影响及其生理原因。结果表明,与无覆盖水种（对照）相比,两旱种处理的产量都有不同程度的降低,覆草旱种减产1.9%~6.6%,差异不显著,无覆盖旱种减产18.0%~27.6%,差异显著。覆草旱种显著提高了稻米的整精米率、胶稠度、清蛋白和谷蛋白含量,显著降低了垩白米率、垩白度和醇溶蛋白含量,还改善了稻米的食味性。无覆盖旱种直播结果则相反。覆草旱种可以获得较高的产量并可改善稻米品质的重要生理原因是增加了结实期剑叶膜质过氧化酶活性、光合速率、根系活力以及根系中吲哚-3-乙酸和玉米素＋玉米素核苷的含量。无覆盖旱种降低了上述指标值,致产量显著下降、米质变劣。

不同基因型玉米对乙烯利调控反应敏感性的差异1819-1827

摘要：倒伏是玉米高产栽培中导致产量严重下降的关键性限制因素之一,应用植物生长调节剂乙烯利或复配剂改善玉米茎秆质量、提高抗倒能力,是解决玉米倒伏的有效途径。本研究以玉米杂交种农大108、鲁单981及其相应亲本许178、黄C、齐319和lx9801为材料,在拔节期叶面喷施200mgL？1乙烯利药液,研究了乙烯利对不同基因型玉米株型及其生理生化特征的影响。结果表明,乙烯利处理显著降低了农大108、鲁单981的株高和穗位高,特别是显著抑制了基部第1至6节间伸长;乙烯利处理显著提高了基部伸长节间中的苯丙氨酸解氨酶（PAL）和吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性,降低了基部伸长节间中生长素（IAA）和赤霉素（GA4）含量,增加了脱落酸（ABA）的积累。乙烯利处理显著降低了亲本许178、黄C、齐319和lx9801的株高和穗位高,显著缩短了基部节间长度;乙烯利处理后显著提高了基部伸长节间PAL和IAAO活性,显著降低了节间IAA和GA4含量,提高了脱落酸含量,降低了GA4/ABA比值。结合植株性状和生理生化特征分析,杂交种对乙烯利调控反应敏感性差异是由其双亲对乙烯利反应差异造成的,表现在乙烯利处理父母本间株高、穗位高、PAL和IAAO活性以及内源激素含量变化上存在显著差异。

NO对生长发育中棉花叶片NO含量及其对抗氧化物酶的影响1828-1836

摘要：以早衰性状不同的棉花栽培品种为材料,在自然条件下和外施一氧化氮（nitricoxide,NO）的条件下,调查早熟棉花植株真叶和子叶衰老过程中NO含量变化和抗氧化酶活性及相关基因的表达。结果表明,大田条件下,NO含量在幼嫩叶片中最高,随着叶片的衰老含量逐渐降低;在叶片发育后期早衰材料的NO含量下降快,并且显著低于不早衰材料。室内条件下,植株发育过程中,NO含量在幼嫩子叶中最高在生长后期最低;外施硝普纳（SNP）溶液后的植株,其NO含量在子叶的整个生育期都比对照组高,且两者差异显著。对照组和处理组的过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性及相关基因的表达第7天较低,第14天最高,随后逐渐下降;在同一时期,处理组显著高于对照组,在生育后期表现的更为明显。外施SNP可显著降低参试品种过氧化物酶（POD）的活性和相关基因的表达。在子叶发育初期,外源NO对超氧化物歧化酶（SOD）的活性有抑制作用,随着叶片衰老,处理组的SOD活性又高于对照组。不同类型的SOD对NO的反应不同,Cu/ZnSOD最敏感,其中又以cCu/ZnSOD基因的作用更突出。NO通过调控植株体内CAT、APX、POD和SOD等氧化/抗氧化系统,延缓叶片的衰老进程。

水稻氮肥精确后移及其机制1837-1851

摘要：以早熟晚粳品种武运粳7号、武香粳14、常优1号为供试材料,通过搁田后一次性追肥试验来精确确定高产高效的氮肥后移施用叶龄期;在此基础之上,对氮肥精确后移施用模式进行了研究,并探讨了其高产高效机制。结果表明：（1）倒四、倒三叶是早熟晚粳稻最利于高产高效的追肥叶龄期。从产量构成因素看,倒四、倒三叶追肥群体穗数足、穗型大,群体颖花量高,且结实率与千粒重均可稳定在正常水平;从群体生长发育来看,倒四、倒三叶追肥群体茎蘖消长平缓,高峰苗适中,成穗率高（80%左右）,生育中、后期氮肥累积量大,适宜叶面积指数高,群体光合势强,干物质积累多,最终产量高,氮素当季利用率亦高。（2）较之常规施氮模式,氮肥精确后移模式产量显著高,氮素当季利用率、生理利用率、施氮增产力以及表观生产力均显著高,百公斤籽粒需氮量则略低,在大面积生产上应用表现显著增产增效。其高产高效机制为,既能巩固穗数,又能有效控制无效（低效）分蘖,获取高成穗率,形成足量的群体有效穗数;既能攻取大穗,又能防止群体叶面积过度增长,于生育中期形成较高且适宜的叶面积指数与配置良好的冠层结构,具有较高粒叶比,使抽穗期群体干物质数量足且质量优;既能提高抽穗后群体干物质积累量,又能协调群体茎鞘物质输出与运转,以强源畅流促进群体库容的有效充实。

油菜不同氮素籽粒生产效率品种氮素积累与分配特征1852-1859

摘要：2007—2008年度以98个甘蓝型常规油菜品种（系）为材料,在不施氮肥（N0）和施纯氮150kghm–2（N1）2个处理下,通过测定成熟期不同器官干重、氮素含量,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种的氮素籽粒生产效率（NUEg）聚类并分析其氮素积累与分配差异。结果表明,不同品种氮素籽粒生产效率差异较大,类型间差异极显著。不同类型品种随着氮素籽粒生产效率增加,产量增加。相关分析表明,氮素籽粒生产效率与成熟期氮素吸收总量之间相关不显著（rN0=–0.0245,rN1=–0.1131）,与成熟期茎秆氮素分配比例（rN0=–0.5941＊＊,rN1=–0.4141＊＊）和果壳氮素分配比例（rN0=–0.6007＊＊,rN1=–0.5374＊＊）呈极显著负相关,与籽粒氮素分配比例（rN0=0.7954＊＊,rN1=0.7239＊＊）呈极显著正相关;与成熟期总籽粒数呈极显著正相关（rN0=0.5945＊＊,rN1=0.5412＊＊）。氮素籽粒生产效率和氮素吸收总量对产量都有显著影响,油菜品种的选育应在一定氮素吸收总量基础上,促进后期氮素从营养器官向籽粒中输送,提高氮素籽粒生产效率,从而达到高产和高氮素利用效率的统一。

水稻叶色突变体的高光合特性1860-1867

摘要：标810S是温敏核不育系810S中的淡黄绿叶自然突变株,具有较高的光合速率。本文对突变体的光合色素、光合速率、荧光参数和光合关键酶活性等研究发现,标810S光合色素约为810S的一半,强光条件下标810S光合速率（Pn）比对照高,且没有明显的＂午休＂现象。标810S气孔导度（Gs）显著增加,叶绿素荧光动力学参数显示,标810S光量子转化效率高;光合酶1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBPCase）活性是对照的69.80%,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）和NADP-苹果酸酶（NADH-ME）却比810S分别上升79.50%和69.06%。研究结果认为,光合色素含量下降是标810S叶片呈淡黄绿叶色的根本原因。突变体通过减少热耗散和提高光合电子传递速率来提高光能利用效率,为暗反应提供足够的同化力,而较高的PEPC活性和较大的气孔导度使其能更有效地固定CO2,光反应和暗反应的协同使突变体具有较高的光合速率。

基于作物生长模型的东北玉米冷害监测预测1868-1878

摘要：在全球气候变暖背景下,东北地区的气温明显上升,但由于存在玉米相对晚熟品种越区（北扩）种植现象,区域性和阶段性的玉米低温冷害仍时有发生。因此,开展东北玉米低温冷害监测预测研究仍十分必要。本文首先利用东北玉米生长模型（NEC_MaGM）构造冷害监测指标,然后开展玉米冷害监测预测方法研究并进行个例分析。结果显示,从不利天气条件和玉米对低温响应两方面遴选的8个单项指标中,以指标2（DC_Tas9,抽雄期到9月底的累积热量单位与同期多年平均值的差值百分率）和指标1（DN_Tas,当年抽雄期与多年平均抽雄期的差值）对历史玉米冷害的概括能力最强;根据冷害致灾机理、单一指标的历史概括能力及其独立性等因素,构建了由指标1、2以及指标4（DW_GrS,水分适宜条件下模拟穗重与多年平均穗重的差值百分率）和指标7（DW_Fro,初霜冻日时模拟穗重与模拟成熟时穗重的差值百分率）组合而成的东北玉米低温冷害综合指标;基于NEC_MaGM和冷害综合指标进行单点冷害监测,确定了若45%以上站点出现玉米冷害即为区域性冷害的标准,独立样本监测检验与实际情况一致;利用NEC_MaGM在网格尺度上的监测可以得到更详细的冷害空间分布状况,有利于开展农业气象业务服务工作;根据前期天气实况加上区域气候模式预测的气象要素数据,再结合预报时效之后的多年平均气候数据,在格点尺度利用NEC_MaGM可以实现对东北玉米低温冷害的预测。预测个例表明,该方法能够反映冷害的形成过程和严重程度,但其准确性不仅与作物模型有关,还依赖于区域气候模式的模拟能力。