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作物学报 2012年第12期杂志 文档列表

作物学报杂志作物遗传育·种质资源·分子遗传学

花生蔗糖合酶基因AhSuSy的克隆和干旱胁迫表达分析2139-2146

摘要：蔗糖合酶（sucrose synthase,SuSy）是蔗糖代谢途径中的关键酶,在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要的作用。本研究利用同源克隆、RACE和TAIL-PCR相结合的方法从花生叶片中分离了蔗糖合酶基因,命名为AhSuSy（Gen Bank登录号为JF346233）。该基因cDNA序列全长2790bp,包含一个2421bp的开放阅读框（ORF）,5′端非编码区57bp,3端非编码区为312bp。根据编码区预测AhSuSy编码806个氨基酸,与大豆、拟南芥、玉米等植物中相关蛋白的氨基酸序列同源性达75%以上;成功构建了该基因的原核表达载体pET32a-AhSuSy,在IPTG诱导下得到92kD左右的蛋白,与理论值一致。半定量RT-PCR分析表明AhSuSy在花生根、茎、叶中均有表达。利用10%PEG模拟干旱处理花生幼苗,分析胁迫后AhSuSy的转录水平,同时测定蔗糖合酶活性和蔗糖含量,发现三者均表现为处理后4~12h逐渐升高,相关性分析显示花生中蔗糖含量与蔗糖合酶活性的相关系数达0.993（P=0.007〈0.01）,处理后12~24h逐渐降低。推测该基因响应干旱调控,在花生抗旱胁迫中可能起着一定的作用。

粳稻杂种优势遗传基础剖析2147-2161

摘要：为了解控制粳稻产量相关性状及其中亲优势的基因作用类型,利用秀堡RIL群体及其2个回交（BCF1）群体对株高、生育期、单株有效穗数、穗长、每穗颖花数、结实率、一次枝梗数和二次枝梗数8个性状及其中亲杂种优势进行QTL定位。共检测到58个显著的主效QTL（M-QTL）,单个M-QTL的贡献率变幅为3.3%~41.9%。77.6%的M-QTL表现为加性效应,15.5%的M-QTL表现为部分或完全显性效应,6.9%的M-QTL表现为超显性效应。共检测到90对显著的双基因上位性QTL（E-QTL）。在RIL群体中检测到44对E-QTL,单对E-QTL的贡献率变幅为1.7%~8.0%,平均3.7%。在XSBCF1群体中检测到27对E-QTL,其中利用BCF1表型值检测到16对E-QTL,单对E-QTL的贡献率变幅为12.7%~78.5%,平均29.2%;利用中亲优势值检测到11对E-QTL,单对E-QTL的贡献率变幅为15.0%~71.8%,平均40.1%。在CBBCF1群体中检测到19对E-QTL,其中利用BCF1表型值检测到12对E-QTL,单对E-QTL的贡献率变幅为2.7%~64.4%,平均30.1%;利用中亲优势值检测到9对E-QTL,单对E-QTL的贡献率变幅为21.7%~64.1%,平均40.0%。在CBBCF1群体中,利用BCF1表型值和中亲优势值都检测到的E-QTL有2对。上述结果表明上位性效应是粳稻秀堡组合杂种优势的主要遗传基础。

结球甘蓝花粉类钙调素蛋白基因BoCML49的克隆及表达分析2162-2169

摘要：以结球甘蓝E1为材料,提取花粉萌发前和萌发后的混合花粉总蛋白,总蛋白双向电泳后通过MALDI-TOF-MS鉴定分析差异点,根据差异点分析结果,利用同源克隆得到甘蓝BoCML49基因707bp的cDN段。通过对BoCML49基因的qPCR分析表明其表达量在花粉萌发前约为萌发后的2.73倍,表明BoCML49基因在花粉萌发后表达下调。通过5-Race和3-Race分别得到550bp和721bp大小cDN段,最终得到结球甘蓝BoCML49全长cDNA序列,开放阅读框位于125~1078bp处,加尾信号（AATAAA）位于第1222bp处。通过cDNA推导得到的氨基酸序列分析表明,BoCML49编码317个氨基酸残基,预测分子量为33.51kD,pI为6.93,经Smart-embl预测其含2个重要的EF-hand结构,分别位于序列第150~178和第216~244位氨基酸残基处,预测结果显示其含有7个α-螺旋和10个β-折叠结构。系统发育树表明结球甘蓝BoCML49与拟南芥AtCML49和AtCML50的亲缘关系较近。BoCML49基因的原核表达得到37.55kD的融合蛋白。

12个外来玉米群体与我国主要种质配合力效应和杂种优势分析2170-2177

摘要：国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）和美国玉米带种质含有丰富的遗传变异,是拓展我国玉米种质基础的重要来源。本文采用NCII遗传交配设计,以中综5号、中综6号和中综7号综合种为测验种,与12个外来群体配制36个组合。以郑单958为对照,2009—2010年分别在北京顺义、山东济南和河南新乡进行产量及相关性状测定。利用Miranda Filho-Geraldi模型,评价外来群体主要性状配合力效应及杂种优势表现。结果表明,Pob43、La Posta、Pob21、Pob32、Pob49、Pob501等群体的产量及相关性状GCA表现优良。群体Pob49、Pob501与我国PA种质,Pob32、BS29与我国PB种质,Pob43、La Posta与我国D群四平头种质的遗传关系较近。因此,在改良外来群体适应性的基础上,可以我国A、B和D类群种质为核心,将群体Pob21、Pob49、Pob501与A群种质,Pob32与B群种质,Pob43、La Posta与D群的四平头种质构建复合种质并进行改良,逐步拓宽我国主要种质类群的遗传基础。

兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质的创制与鉴定2178-2184

摘要：TaLTP5是从小麦中分离到的一个脂质转移蛋白编码基因。利用基因枪介导法将TaLTP5表达载体pA25-TaLTP5转入抗白粉病的小麦品种扬麦18（含抗白粉病基因Pm21）中,旨在选育兼抗全蚀病和白粉病的小麦新种质。对转基因小麦T0~T3代植株中引入的TaLTP5基因进行分子检测和抗病性鉴定。PCR检测、Southern杂交分析结果表明,外源TaLTP5基因已转入、整合到3个转基因小麦株系的基因组中,并能稳定遗传;荧光定量RT-PCR分析以及全蚀病菌的接种与鉴定结果表明,与受体小麦扬麦18相比,这3个转基因小麦株系中TaLTP5表达量显著提高,其对全蚀病的抗性也明显增强。对3个转基因株系的Pm21分子标记和白粉病抗性鉴定表明,外源TaLTP5基因的导入没有影响受体小麦对白粉病抗性。本研究获得了兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质。

甘蓝型黄籽油菜自交系转化体系的建立2185-2191

摘要：利用黄籽甘蓝型油菜自交系建立和优化了遗传转化系统。首先构建了由质粒pCNR与Δ6-脂肪酸脱氢酶基因插入到植物的高效表达载体pCAMBIA2301G。利用在Murashige和Skoog培养基（含有200μmolL–1乙酰丁香酮）培养5~7d的下胚轴外植体与农杆菌株LBA4404共培养63~69h（pCNR）,再于芽诱导培养基上培养3个月诱导芽再生。在最佳条件下,平均转化效率约为1.3%。转化植株的GUS分析和PCR分析结果表明,外源基因成功导入甘蓝型油菜。Southern杂交表明,这些转化子含有目标基因1~2个拷贝。用气相色谱分析转基因植物种子的脂肪酸,γ-亚麻酸含量达8.2%。

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因分析及抗病种质资源筛选2192-2197

摘要：采用7个稻瘟病菌无毒基因的特异性引物,对177个来自黑龙江省的稻瘟病菌单孢菌株进行PCR检测,结果表明7个无毒基因在黑龙江省不同地区均有分布,但出现频率不同,其中频率最高的为ACE1,达到61.6%,最低的为Avr1-co39,只有31.6%;来源于不同水稻品种的菌株无毒基因组成不同。采用国际水稻研究所20个已知抗性基因的单基因系对48个黑龙江省稻瘟病菌进行毒力分析,与PCR检测无毒基因结果一致。同时,对20个抗病单基因系采用多菌株人工接种发现Pi-9在黑龙江6个地区对稻瘟病菌的抗谱为80%~100%,在育种中具有较高利用价值。

基于水稻单片段代换系的2个恢复基因恢复力的评价2198-2205

摘要：由华南农业大学选育的水稻单片段代换系S15对于野败型（WA）和矮败型（DA）细胞质雄性不育系均具有较强的恢复性。以野败型不育系博白A和矮败型不育系协青早A为母本,单片段代换系S15为父本杂交,采用分子标记辅助选择和连续回交的方法构建了2个BC3F2群体。利用与第1、第10染色体上恢复基因Rf3和Rf4两侧紧密连锁的SSR标记,从这2个BC3F2群体中筛选携带基因型Rf3Rf3/rf4rf4和rf3rf3/Rf4Rf4的单株,观察这些单株花粉和小穗育性,并利用202个多态性SSR标记分析这些单株的遗传背景,结果表明：（1）在同一细胞核背景下（S15）,DA型细胞质的可恢复性好于WA型细胞质,单片段代换系S15中的恢复基因Rf4的恢复力大于恢复基因Rf3的恢复力。（2）单片段代换系S15中的恢复基因对于WA型不育系博白A和DA型不育系协青早A表现出质量-数量性状的遗传。在单片段代换系S15中,除了主效恢复基因Rf3和Rf4外,微效基因或者修饰基因也表现出对于博白A和协青早A的恢复性作用,而且效应较大。（3）在构建的2个BC3F2群体中,携带基因型Rf3Rf3/rf4rf4和rf3rf3/Rf4Rf4单株的遗传背景片段数平均为1.0,对应于恢复基因Rf3和Rf4座位的代换片段平均长度分别为12.9cM和18.4cM。

利用与大豆灰斑病抗性基因连锁的SSR标记构建大豆品种（系）的分子身份证2206-2216

摘要：以黑龙江省29个大豆育种单位的103份已鉴定大豆灰斑病3个生理小种抗性的大豆品种（系）为材料,选择与大豆灰斑病抗病基因连锁的19个SSR标记检测,获得等位变异数86个,每个标记检测到的等位变异数分布在2~6个之间,平均为4.4个。应用遗传统计软件（Genetics Statistics 3.0）分析表明,标记的多样性指数介于0.198~0.751之间,平均多样性指数为0.606。品种（系）特异指数差异较大,介于46.592~481.541之间,平均为87.415。根据标记的等位基因数,使用ID Analysis1.0软件分析表明,利用与大豆抗灰斑病基因连锁的7个SSR标记（Satt565、Satt547、Satt431、Sct_186、SOYGPATR、Satt244、Sat_151）就能有效区分各品种（系）,因此利用这7个标记构建了供试品种（系）的分子身份证。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

抛栽稻高产形成及生态生理特征2217-2228

摘要：抛栽稻成本低,易操作,高产稳产潜力大,深入研究抛栽稻对我国水稻生产的轻简化栽培具有重要作用。本研究旨在探讨抛栽稻高产形成及生态生理特征。稻麦两熟制下,以常规粳稻南粳44和杂交粳稻甬优8号为材料,以洗根手插为对照,从摆栽、点抛和撒抛3种抛栽方式下水稻产量形成的茎蘖动态、LAI、光合势、物质生产等方面的特性,并从株型特征、后期根系活力、光合特性、物质积累与转运等方面探讨抛栽稻高产形成的生态生理基础。结果表明,甬优8号摆栽、点抛、撒抛3种抛栽方式的2年平均产量分别较对照（洗根手插）高21.9%、18.3%和13.2%,南粳44分别较对照高18.3%、14.1%和9.87%,两品种产量均为摆栽〉点抛〉撒抛〉洗根手插,差异显著或极显著。抛栽稻的结实率和千粒重显著或极显著低于对照,但总颖花量均显著或极显著高于对照,产量提高的原因主要是总颖花量较高。抛栽稻较对照,高峰苗数多,成穗率高或与其相当,最终有效穗数足,叶面积指数和光合势高,群体质量较对照更稳健。抛栽稻高产稳产的生态生理基础为：秧苗移栽大田后分蘖早,分蘖叶位多,分蘖性强,分蘖质量高、数量足;抽穗期株高适中,茎鞘粗壮,叶系配置好,通风透光强,物质积累量高,库源协调,产量潜力更高;后期根系发达,叶片衰老慢,光合生产能力强,群体茎鞘物质输出与运转协调,籽粒充实度高。就不同抛栽方式而言,精确摆栽和点抛生长优势显著高于撒抛,更易于实现高产稳产。

基于HA-GGE双标图的长江流域棉花区域试验环境评价2229-2236

摘要：采用遗传力校正的GGE（HA-GGE）双标图方法对2000—2010年间27个独立的长江流域棉花品种区域试验的15个试验环境（试验点）在皮棉产量选择上的鉴别力、代表性、理想指数和离优度指数进行分析和综合评价。结果表明,湖北黄冈、江苏南京和湖北荆州是最理想的试验环境,对以长江流域为目标环境的广适性新品种选育和作为区域试验点鉴别理想品种的效率最高,而四川射洪、四川简阳、湖北襄阳和河南南阳不适宜作为针对长江流域的新品种选择与推荐环境。理想试验环境都位于长江流域除南襄盆地以外的中下游棉区,而不理想试验环境中的四川射洪和四川简阳位于长江流域棉区最西边的品种熟期较早且种植密度较高的四川盆地棉区,河南南阳和湖北襄阳位于长江流域棉区最北边,与黄河流域棉区接壤,霜期较早且晚秋降温快的南襄盆地棉区。本研究充分展示了HA-GGE双标图在区域试验环境评价方面的应用效果,也为长江流域棉花品种生态区划分和国家棉花区试方案的决策提供了理论依据。

棉花地上部生长的功能-结构模型研究2237-2245

摘要：利用2008—2010年棉花密度试验,分析棉株器官生物量-形态间异速生长关系,改进COTGROW模型中的发育和形态发生模块,构建了棉花地上部器官形态建成模型;基于COTGROW模型模拟数据,与GroIMP可视化开发平台的数据链接,实现了棉花生长过程的可视化;利用建立的功能-结构模型对不同密度棉花冠层的光截获量进行了模拟。利用2010年的试验数据检验模型,结果表明,棉花株高、主茎节数、果枝数、各果枝果节数、节间长度、节间直径、叶片长度、叶片宽度、叶柄长度、叶柄直径、棉铃长度以及铃直径测定值与模拟值间的均方根误差分别为3.85、0.64、0.52、0.66、1.00、0.15、1.58、2.39、2.54、0.05、0.13和0.10cm,模型效果较好;构建的棉花地上部功能-结构模型可以较好地模拟棉花的形态特征,并较逼真地显示棉花器官、植株的三维动态生长过程,可以反映出不同环境条件、不同密度处理下棉花植株的三维形态,在可视化的基础上模拟棉花冠层空间的光截获量。为虚拟棉作研究提供了技术基础。

福建省基于自适应调整的水稻生产对未来气候变化的响应2246-2257

摘要：将福建省划分为3个稻区,共选取17个样点和9个代表性品种开展气候变化影响评价研究。首先,根据IPCC排放情景特别报告（SRES）中的A2、B2、A1B三种方案和区域气候模式（PRECIS）,生成了研究区域两个时段（1961—1990年,2021—2050年）的气候变化情景;然后,采用经验证的CERES-Rice模型,模拟分析了福建省各稻区在未来不同气候变化情景下可能的稻作制度、品种搭配及水稻播期,并认为这是水稻生产自适应调整后的结果;接着,以调整后的稻作制度、品种搭配及水稻播期作为CERES-Rice模型新的输入,在3种气候变化情景下再次进行模拟试验,最后得出未来经过自适应调整后的水稻产量、稳产性以及全省水稻总产的变化。结果表明：在A2、B2、A1B三种气候变化情景下,闽东南双季稻区的早稻模拟产量经自适应调整后,较之不考虑这种调整依次提高了15.9%、18.0%和19.2%,后季稻依次提高了9.2%、7.4%和7.4%;闽西北双季稻区的早稻模拟产量依次提高了21.2%、20.5%和18.9%,后季稻依次提高了14.7%、14.8%和7.2%。考虑自适应调整后,闽西北山地单季稻区的水稻模拟产量在A2、B2、A1B情景下,较之不考虑这种调整依次增产4.9%、5.0%和2.9%,其中长汀在A2与B2情景下可改种双季稻。在综合考虑水稻生产自适应调整后,福建省水稻模拟总产表现为增产,在A2、B2与A1B情景下较之当前依次增加5.9%、5.2%和5.1%。因此,在气候变化影响评价研究中,将水稻生产的自适应能力考虑在内,不仅科学合理,而且可以得到较为乐观的结论。

旗叶先衰型小麦生长后期顶三叶光合特性及其意义2258-2266

摘要：经长期观察发现,某些小麦品种的部分主茎或分蘖（异常茎）具旗叶较倒二叶先衰老的特征,与常见的叶片衰老次序相反。为揭示这类品种的生物学特性,探讨其理论意义和应用价值,2005—2011连续6年,以正常小麦为对照,对其异常茎的叶绿素含量、光合特性参数、灌浆速率和粒重进行了比较研究。结果表明,旗叶先衰型小麦异常茎的叶绿素含量、蒸腾速率、净光合速率在结实期的一定阶段呈现倒二叶超越旗叶;异常茎上的根、茎、叶较正常茎发育充分且较为发达,其灌浆速率也比正常茎快,因而一些重要农艺性状较正常茎为优。上述表型的出现可能与特殊的灌浆机制相关,不同于正常小麦旗叶作为向籽粒输送养分的主源于结实全程发挥作用的模式,并最终造成它们的籽粒体积、千粒重和穗粒重分别比正常小麦高9.64%、10.35%和8.43%。对这类小麦的深入研究有助于完善小麦生长发育、灌浆结实以及衰老机制理论,促进小麦产量的进一步提高。

春玉米中单909农艺性状和产量对密植的响应及其在东北不同区域的差异2267-2277

摘要：增密是实现东北春玉米大面积增产的关键技术,水热和土壤等区域生态条件是决定作物密度高低的关键因素。东北的区域生态条件差异显著,阐明作物对密度和区域生态条件的综合响应对东北春玉米增密增产具有重要的理论与实践指导意义。本研究以中单909为供试品种,在代表东北不同生态条件的辽宁沈阳、吉林公主岭、黑龙江哈尔滨、吉林桦甸和吉林洮南等5个试验点设置密度试验,研究春玉米农艺性状与产量对密度和区域生态条件的综合响应。结果表明,密植导致株高与穗位高增加,茎粗降低。区域生态条件主要影响玉米株高,对茎粗和穗位高的影响不显著。随密度增加,群体叶面积指数（LAI）显著增加,尤其是随热量条件改善,群体LAI呈显著增加趋势。在一定范围内,密植可以通过提高群体干物质生产力弥补单株生产力的下降,从而获得高产;本试验条件下,中单909在9.00万株hm–2左右密度下的密植增产潜力得到充分发挥,而区域间因生态条件不同,高产种植密度存在显著差异,其适宜密植范围在8.6~9.6万株hm–2之间。

施肥水平和种植密度对张杂谷5号产量及其构成要素的影响2278-2285

摘要：优质高产的杂交谷子为我国乃至世界的粮食保障提供了有力保障,但良种需良法配套,为此研究杂交谷的最佳栽培条件。采用五因素二次通用旋转组合设计,探讨氮、磷、钾、行距和株距对张杂谷5号产量及其构成因素穗数、穗粒数、千粒重的影响。结果表明,产量与穗数、穗粒数显著正相关,而与千粒重无显著相关。氮、行距、磷、钾对产量和穗粒数有显著影响,氮肥和行距影响较大,而磷和钾肥影响较小。行距、株距和氮对穗数有显著影响,随着施氮量的增加以及株距和行距的缩小,穗数呈增加趋势。施磷水平对千粒重有显著影响,随着施磷量的增加,千粒重表现先升后降的趋势。在研究的5个因素中,施氮水平、施钾水平以及株距之间交互作用对穗粒数和产量有显著影响;施氮水平与株距之间的交互作用对千粒重有显著影响。该5个因素与产量间回归关系极显著,拟合程度较高,可用于实际生产预测。使张杂谷5号产量最大的农艺方案为氮施用量186kghm–2,P2O5施用量95kghm–2,K2O施用量60kghm–2,行距23cm,株距13cm,预期产量为6683kghm–2。

作物学报杂志研究简报

芝麻种质资源SSR标记遗传多样性与群体结构分析2286-2296

摘要：利用42对具明显多态性的SSR引物,分析国内外545份芝麻品种的遗传多样性和群体结构。结果检测到106个等位变异位点,引物多态位点范围为3~9个,平均为3.8个/引物,Y1994引物的等位位点最多,为9个。引物Shannon’s信息指数（I）范围为1.4834~0.1233,平均值为0.6450;多态信息指数（PIC）范围为0.7481~0.0516,平均值为0.4092,平均杂合度（He）为0.1162。UPGMA聚类、二元主成分及群体结构分析结果基本一致;供试545份芝麻资源可被分为3个UPGMA组群,在群体结构上分为3个亚群;芝麻资源整体遗传分化较小,亲缘关系较近。中国7个生态群种质相似系数范围为0.9811~0.5462,东北西北等区域资源与黄淮、江汉、华中华南等区的亲缘关系较远;国外7个生态群相似系数为0.9726~0.7442,非洲区与日本区种质亲缘关系较近,与中国资源亲缘关系较远。中国种质资源遗传基础较为狭窄,遗传多样性与地理分布不完全相关,而国外资源遗传多样性丰富。在今后芝麻育种工作中,应加强国外资源的引进与利用,并注重国内不同类群资源利用,拓宽我国芝麻品种遗传基础。

大豆7S球蛋白α＇亚基缺失及（α＇＋α）亚基双缺失品系的回交转育2297-2305

摘要：7S球蛋白α＇与α亚基是大豆种子贮藏蛋白的重要组分,是影响大豆营养价值与加工品质的重要因子,同时还是主要的大豆致敏原,降低它们的含量是大豆品质改良育种的最新研究热点之一。以日本育种材料7S球蛋白（α＇＋α）-亚基双缺失型日B为供体亲本,黑龙江省主栽大豆品种东农47为受体亲本,采用回交转育方法,将α＇与（α＇＋α）-亚基缺失特性导入东农47。结果表明,α＇-缺失型（Cc）和（α＇＋α）-双缺失型（Cd）品系均能正常生长、结实,并能稳定遗传;Cc、Cd产量组分性状的平均值均远高于轮回亲本,蛋白质含量平均值均高于双亲,部分Cd株系籽粒蛋白质总量高达46.7%,脂肪含量平均值介于双亲之间,略高于日B;导入α＇-缺失和（α＇＋α）双缺失性状后,绝大多数氨基酸组分含量和氨基酸总量提高,其中精氨酸和天门冬氨酸平均含量变幅最大。Cd株系籽粒含硫氨基酸含量（蛋氨酸与胱氨酸之和）及氨基酸总量分别比东农47高出0.11和5.56个百分点。说明通过常规育种重组α＇-缺失或（α＇＋α）-双缺失性状即可提高大豆含硫氨基酸含量,并提高其他氨基酸组分含量及氨基酸总量,在Cc、Cd的BC2F3后代群体中有望筛选到α＇-缺失或α＇与α同时缺失的高产、高含硫氨基酸、优质大豆新品种。