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作物学报 2013年第02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

普通小麦-大赖草易位系T7BS·7Lr#1S和T2AS·2AL-7Lr#1S的分子细胞遗传学鉴定191-197

摘要：大赖草7Lr#1S染色体上携带赤霉病抗性基因，将其导入普通小麦有助于增加赤霉病抗源多样性和选育抗赤霉病品种。利用染色体C-分带、荧光原位杂交和分子标记技术从普通小麦–大赖草7Lr#1单体异附加系的花粉辐射后代中，选育出易位系T7BS·7Lr#1S （NAU639）和T2AS·2AL-7Lr#1S （NAU640）。经连续3年大田、温室赤霉病接种鉴定，这2个易位系的赤霉病抗性均显著高于感病亲本中国春、感病对照绵阳8545和石麦4185，为赤霉病抗病育种提供了新的种质资源。

回交自交系（BIL）群体4对主基因加多基因混合遗传模型分离分析方法的建立198-206

摘要：主基因加多基因混合遗传模型是用于分析数量性状表型数据的统计分析方法, 该方法便于育种工作者利用杂种分离世代的数据对育种性状的遗传组成初步判断,制定相应的育种策略,也可用于校验QTL定位所揭示的数量性状的性状遗传组成。回交自交系（BIL）群体是永久性群体，可以进行有重复的比较试验，适用于受环境影响较大的复杂性状的遗传研究。本研究以BIL群体为对象构建了４对主基因、主基因加多基因分离分析方法的遗传模型，包括2类11个遗传模型。利用基于IECM （iterative expectation conditional maximization）算法的极大似然分析方法估算各个混合遗传模型中的分布参数，用AIC值和一组适合性测验结果选取最优模型，并从入选模型的分布参数通过最小二乘法估计遗传参数。由1个模拟的随机区组试验对模型进行验证，模拟群体中遗传参数的估计值与设定值之间具有很好的一致性。利用本文建立的模型重新分析大豆回交自交系群体（Essex×ZDD2315）及其亲本对胞囊线虫（Heterodera glycines Ichinohe） 1号生理小种的抗性数据后发现4对主基因模型优于原报道的3对主基因模型，说明本方法的有效性和正确性。

油菜半矮杆新品系10D130株型性状的遗传分析207-215

摘要：株型改良是油菜高产、优质育种的主攻方向之一。矮杆及半矮杆株型有利于提高植株抗倒伏能力和经济系数、减少收获难度。10D130是一个半矮杆新品系, 用10D130和常规优良品种中双11杂交, 构建6世代遗传群体（P1、F1、P2、B1、B2和F2）, 以主基因＋多基因混合遗传模型对该组合株高及其关联性状进行遗传分析。结果表明, 10D130×中双11组合株高、分枝部位、主花序长度的遗传均受到1对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性-上位性多基因控制（D-0模型）。其中, 株高性状加性效应值为–8.58, 显性效应值为7.44, 主基因遗传率在B1、B2和F2中分别为23.52%、0.91%和17.81%；一次有效分枝起始部位的1对主基因加性效应值为–22.11, 显性效应值为3.13, 主基因遗传率在B1、B2和F2中分别为49.95%、40.85%和61.15%；主花序长的主基因加性效应值为–2.21, 显性效应值为1.6, 主基因遗传率在B1、B2和F2中分别为0.68%、47.94%和40.07%。一次有效分枝间距的最适宜遗传模型为E-1模型（2对加-显-上位性主基因＋加-显-上位性多基因混合遗传模型）, 其中第1对主基因加性效应值为–0.55、显性效应值为–1.66, 第2对主基因加性效应值为0.74、显性效应值为–1.29, 均表现超显性遗传, 主基因遗传率在B1、B2和F2三个分离世代群体中分别为10.99%、38.65%和44.10%。一次有效分枝部位高度、主花序长、有效分枝节间距和有效分枝数与株高均呈显著正相关。

大豆对大豆花叶病毒株系SC6和SC17抗病基因的精细定位216-221

摘要：针对我国北方和长江流域大豆产区广泛分布的SMV株系SC6和SC17，利用2个抗病大豆品种Q0926和中豆35分别与感病品种南农1138-2和南农菜豆5号配制2个抗感杂交组合Q0926×南农1138-2和中豆35×南农菜豆5号以及一个抗抗组合Q0926×中豆35，研究3个组合的F1、F2、F2：3抗性遗传规律,探讨Q0926对SC6和中豆35对SC17及2个抗病品种对同一SMV株系抗性基因的等位关系，并对大豆对2个株系的抗病基因进行了标记定位。结果显示，Q0926×南农1138-2和中豆35×南农菜豆5号2个抗感杂交组合在分别接种SC6和SC17后，F1表现抗病，F2呈3抗∶1感分离比例，F2：3家系呈1抗∶2分离∶1感病的分离比率，表明Q0926对SC6和中豆35对SC17的抗病性分别由1对显性基因控制；抗抗组合Q0926×中豆35的F1和F2在接种2个株系后均未发现感病单株，表明Q0926与中豆35对SC6和SC17株系的抗病基因分别是等位或紧密连锁的。分别利用2个抗感组合的F2和F2：3群体对2个抗病基因的定位结果显示，第2染色体上的25个SSR标记与抗SC6的基因RSC6连锁，最近的2个标记与抗性基因RSC6的排列次序和遗传距离为BARCSOYSSR_02_0617（0.775 cM）-RSC6-BARCSOYSSR_02_0621（0.519 cM）；第2染色体上的38个SSR标记与抗SC17的基因RSC17连锁。最近的2个标记与抗性基因RSC17的排列次序和遗传距离为BARCSOYSSR_02_0622（0.264 cM）-RSC17-BARCSOYSSR_02_0627（0.262 cM），其对应的物理区间分别为52 kb和60 kb。抗性遗传研究为抗大豆花叶病毒育种的亲本选配、后代选择提供了理论指导，抗性基因的标记定位研究为抗性基因的分子标记辅助选择和抗病基因的图位克隆奠定了基础。

三个陆地棉水孔蛋白基因的克隆与表达分析222-229

摘要：从陆地棉SSH-cDNA文库的测序结果中得到一条具有完整ORF的陆地棉水孔蛋白基因序列，将其命名为GhAQP2。以该基因编码的氨基酸序列为探针，在棉花EST数据库经同源搜索得到2个相似性较高的EST，利用RACE技术获得其全长cDNA序列，将其基因命名为GhAQP3和GhAQP4。基因结构分析发现GhAQP2和GhAQP3各有4个外显子，3个内含子；GhAQP4有3个外显子，2个内含子。生物信息分析表明3个基因编码蛋白均含有6个跨膜区，2个NPA结构域，其氨基酸序列具备MIP超家族典型的蛋白保守区序列特征。多序列比对发现3个基因的氨基酸序列与其他物种PIP2类水孔蛋白氨基酸序列具有很高的同源性。qRT-PCR分析表明，GhAQP2在纤维伸长后期优势表达，GhAQP3在下胚轴和子叶中高表达，GhAQP4在纤维伸长前期优势表达，推测3个基因在不同的组织中发挥作用。GhAQP2在20DPA优势表达，为研究该基因在纤维伸长向次生壁加厚期转化过程中的表达调控提供了重要信息。

白菜脱水应答转录因子BpDREB1基因的克隆及功能研究230-237

摘要：DREB1/CBF类转录因子在植物抵抗外界胁迫上起重要作用，利用这些基因改良作物抗逆性具有重要意义。本研究在白菜中分离到一个DREB类转录因子基因BpDREB1 （EF219470）。该基因序列全长647 bp，推测编码蛋白含213个氨基酸，相对分子量为23 kD，理论等电点为5.11，与白菜中该类转录因子序列同源性为94%。进化树表明，BpDREB1属于DREB亚家族中A1亚族。基因的诱导表达模式分析显示，BpDREB1被低温强烈、迅速诱导表达，并对干旱胁迫也有一定程度的响应，但对高盐处理几乎没有响应。过表达BpDREB1的转基因拟南芥经低温诱导后，其体内可溶性糖及脯氨酸含量大幅度提高。以上结果显示BpDREB1转录因子基因具有家族成员基因结构的特征，在低温、干旱应答途径中起重要作用。

应用SSR分子标记分析小麦品种（系）的遗传重组238-248

摘要：为了解小麦品种形成中亲本基因组的遗传重组和遗传保留区段的分布特点，对周麦18和百农AK58及其衍生品系共23个材料进行了全基因组SSR扫描分析。遗传重组分析表明，单交组合的平均重组数（12.3）低于回交组合（13.9）；染色体4A、5A、7A、1B、3B、4B、7B、1D、2D、3D、5D、6D和7D重组发生较多，其余染色体重组相对较少，染色体的中间区段与远端区段重组数相当，分别为6.1和6.0。子代间基因组比较发现，一些染色体区段成为重组的多发区，如5D的gwm358–wmc357、6D的cfd49–barc196、7A的wmc158–barc23和7B的gwm274–gwm146区段，分别有35、19、15和14次重组。分析亲本传递给子代的染色体区段，发现子代继承亲本的遗传区段在14~29个，每个区段涉及2~8个多态性位点，大的遗传区段主要分布于4A、5A、5B、5D和7D染色体。以上基因组区域的关联性状是进一步研究的重点。

玉米茎秆糖含量的遗传模式分析249-257

摘要：较高的茎秆糖含量有助于提高青贮玉米的饲料品质和适口性，本研究以YXD053和98A-04两个高茎秆糖含量玉米自交系为母本，Y6-1低茎秆糖含量玉米自交系为父本，通过自交、杂交及回交产生2个组合的6个世代（P1、P2、F1、F2、BC1和BC2）；运用主基因＋多基因混合遗传模型6个世代联合分析方法，探明控制玉米茎秆糖含量的遗传模型，并进行遗传参数估计。结果表明，玉米茎秆糖含量遗传受2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性-上位性多基因共同控制。YXD053×Y6-1及98A-04×Y6-1两个组合的主基因遗传率分别为53.50%和52.63%，多基因遗传率分别为7.96%和17.31%，总遗传率分别为61.46%和69.94%，显性度（h/d）均小于1。茎秆糖含量以主基因遗传为主，且主基因又以加性效应为主，但环境因素对茎秆糖含量的遗传有一定的影响。这一研究结果为玉米茎秆糖含量性状的基因定位和育种选择提供了理论依据。

利用Bayes分层广义线性模型剖析大豆籽粒性状的遗传基础258-268

摘要：以溧水中子黄豆（P1）和南农493-1（P2）组合的504个正反交F2：3~F2：7家系群体为材料, 调查大豆粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比、宽厚比和百粒重性状在2007—2011年的表型观测值, 扫描F2群体SSR分子标记信息, 用Bayes分层广义线性模型方法检测了上述性状的主效QTL、QTL′环境（QE）互作、QTL′细胞质（QC）互作和QTL′QTL（QQ）互作。共检测到89个主效QTL、33对QE、20对QC和35对QQ互作。上述7个性状的主效QTL分别有7、10、10、19、19、17和7个; QQ互作分别有1、10、6、0、6、9和3对, 没有检测到显性′显性互作; QE互作分别有5、7、6、3、6、2和4对; QC互作分别有2、1、3、8、4、2和0对。主效、QQ互作、QC互作和QE互作QTL的总贡献率分别为12.42%~61.79%、0~23.21%、0.35%~1.51%和0~14.16%, 表明主效QTL贡献最大, QQ互作次之, QE互作最小。各类QTL都有一因多效现象, 同一基因座可通过不同方式影响性状表达。这些结果揭示了大豆粒形性状的遗传基础, 为标记辅助育种提供了参考信息。

高温胁迫下甜玉米雌穗发育基因差异表达谱分析269-279

摘要：利用数字化基因表达谱技术, 对高温胁迫下优良甜玉米杂交种粤甜13雌穗发育相关基因的表达谱进行分析。结果表明, 在高温胁迫和适温下差异表达基因达949个, 其中有上调表达基因705个, 下调表达基因244个, 上调表达10倍以上的基因108个, 下调表达10倍以上的基因40个。对差异表达基因功能注释分析表明, 它们主要集中在细胞内组分和膜上, 主要具催化活性、结合活性、水解酶活性、氧化还原酶活性等, 参与代谢、细胞结构与功能、胁迫应答、物质运输和生物调节等生物学过程, 推测对雌穗发育过程中籽粒和果穗的形成具有重要作用。这些基因中有一半以上的基因功能未知, 下一步将对其开展克隆和功能方面的分析。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

不同栽培模式对杂交粳稻群体质量的影响280-291

摘要：以杂交粳稻常优3号和常优5号为材料，设置未施氮处理（0N）、当地高产栽培（对照）、高产高效栽培、超高产栽培、超高产高效栽培和氮肥高效利用栽培等6种不同栽培模式，并观察上述栽培模式对水稻产量和群体质量的影响。结果表明，两品种超高产栽培和超高产高效栽培的产量平均分别达12.0 t hm-2和10.9 t hm-2，较当地常规高产栽培分别高出41.6%和29.1%。与当地常规高产栽培相比，超高产栽培和超高产高效栽培等处理的茎蘖成穗率明显提高，抽穗至成熟期的干物质积累增加，有效叶面积和高效叶面积比率增加。上述两处理还提高了水稻粒叶比，改善了源库关系，并提高了剑叶的光合速率和叶绿素含量以及抽穗后的根冠比和根系伤流量。这些结果表明，通过栽培技术的集成与优化，可以改善水稻群体质量，获得更高产量。

华北地区夏玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数研究292-299

摘要：为了验证玉米临界氮稀释曲线在我国华北地区的适用性，探讨以氮营养指数评价玉米氮营养状况的可行性，以郑单958为材料，设置5个氮肥处理（0、60、120、180和240 kg N hm-2），利用2年定位试验数据研究了夏玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数。结果表明，一定范围内随着施氮量增加，地上部生物量（W）显著增长。玉米各生育时期不同氮肥处理的生物量和氮浓度数据可经统计分析分为限氮和非限氮两组，据此计算各生育时期临界氮浓度（Nc）并建立了夏玉米临界氮稀释曲线模型（Nc = 34.914W-0.4134），模型参数与已有报道具有较好的相似性。根据模型推算的氮营养指数与相对氮累积量、相对地上部生物量和相对产量均具显著相关性。因此，利用临界氮稀释曲线和氮营养指数可以预测华北地区夏玉米植株临界氮含量和表征植株氮营养状况。

基于动态模拟模型分析冬小麦干物质积累特征对产量的影响300-308

摘要：为揭示冬小麦产量形成与干物质积累的定量关系，2009—2011年利用3个田间试验建立了不同播种期、基本苗、底肥用量、追氮时期和用量、冬前灌水量、返青后灌水量和灌水时期等的冬小麦群体，分析了冬小麦干物质积累过程特征对产量及其构成因素的影响机制和定量关系。冬前干物质积累特征用单株干物重和冬前茎蘖数来表示，越冬后特征由基于相对积温（RGDDi）的Logistic曲线特征来描述。结果表明，群体干物质积累最大速率、干物质积累速率的2个拐点等特征量与产量及其构成因子有紧密的联系，所建立的关系模型均达到极显著水平（P〈0.01）。对有关模型进一步用独立样本进行配对t-检验，结果模拟值与实际值差异不显著（P〉0.05）。基于相对积温（RGDDi）的Logistic模型不仅能较好地描述小麦冬后干物质积累过程，而且其曲线特征也能用于分析冬小麦产量及其构成因素的形成规律，以此为基础的产量关系方程可用于冬小麦生产群体调控的理论分析。

高光谱遥感估测大豆冠层生长和籽粒产量的探讨309-318

摘要：现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势, 高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验, 在盛花期（R2）、盛荚期（R4）和鼓粒始期（R5）测定地上部生物量（ADM）和叶面积指数（LAI）, 并利用ASD高光谱地物仪同步收集大豆冠层反射光谱信息。供试品种间ADM、LAI和产量差异显著或极显著。不同生育期可见光和近红外区域的光谱反射率与大豆ADM、LAI及产量均有显著相关, 尤其在R4和R5期相关性最高。在构建大量光谱参数的基础上, 遴选出对ADM、LAI及产量预测精度较好的回归模型。其中, R5期的P_Area560光谱参数与LAI和R4期的V_Area1450光谱参数与ADM构建的两个生长性状的监测模型效果最好, 决定系数（R2）分别为0.582和0.692。未发现单一生育期光谱参数对大豆估产的有效模型, 但综合R2期NPH1280、R4期V_Area1190以及R5期NPH560构建的产量估测模型, 决定系数（R2）达到0.68, 效果较好。本研究

利用光谱红边参数监测黄萎病棉叶叶绿素和氮素含量319-329

摘要：以黄萎病胁迫下棉花叶片为试验材料, 分析感染病害棉叶叶绿素（Chl）含量和氮素含量（LNC）与光谱红边参数间的关系, 建立病害棉叶Chl含量和LNC的光谱红边参数诊断模型。结果表明：（1）随着病情加重, 棉叶Chl a、Chl b、Chl a＋b和LNC逐渐减小, 其中Chl a下降最快, Chl b下降最慢；（2）黄萎病叶片光谱反射率在可见光区（400~700 nm）, 近红外光区（700~1300 nm）和短波红外光区（1300~2500 nm）呈现逐渐上升趋势, 在520~680 nm间达极显著（P〈0.01）；光谱吸收率在可见光区和短波红外光区呈现逐渐下降的趋势, 达极显著（P〈0.01）, 在近红外光区呈现先升后降的趋势。（3）病害棉叶红边位置（REP）、红边振动幅（Dr）、红谷位置（Lo）、红边深度（Depth672）和红边面积（Area672）的值均减小, 红边宽度（Lwidth）的值增加, 且Area672减小的幅度最大, Dr减小的幅度最小, Lwidth增加的幅度较大；（4）病害棉叶Chl a含量、Chl b含量、Chl a＋b含量和LNC均与红边参数REP、Lo、Depth672和Area672呈极显著正相关, 与Lwidth呈极显著负相关, 与Dr未达显著相关；（5）利用红边参数建立的棉叶Chl含量和LNC的诊断模型均达极显著（P〈0.01）, 其中以Area672为自变量建立的病害棉叶Chl a、Chl a＋b和LNC的诊断模型和Lo为自变量建立的Chl b诊断模型的精度最高, 能很好的诊断病害棉叶Chl含量和LNC。

马铃薯/玉米套作对马铃薯品种光合特性及产量的影响330-342

摘要：以马铃薯品种中薯5号（早熟, 株型直立）和米拉（中晚熟, 株型扩散）单作为对照, 在大田条件下, 调查马铃薯/玉米套作模式中2个品种光合指标的变化、块茎形成期至块茎增长期不同叶位气体交换参数的变化, 分析光合指标对产量的影响。结果表明, 整个生育期马铃薯叶绿素含量（Chl a＋Chl b）套作高于单作, 叶面积指数（LAI）、比叶重（SLW）和叶绿素a/b值（Chl a/b）套作低于单作。从块茎形成期至块茎增长期, 群体光合有效辐射（PAR）、水分利用效率（WUE）、气孔限制值（Ls）呈下降趋势, 净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）呈上升趋势。PAR、Pn、Gs、Tr均随叶位的降低显著下降, 套作下降幅度低于单作。套作中、下层叶片Pn的下降受气孔因素和非气孔因素限制。套作降低了马铃薯上层叶Pn, 提高了中、下层叶Pn。套作中薯5号的Chl a＋Chl b生育前期高于米拉, 生育后期低于米拉, SLW则相反; LAI和Chl a/b整个生育期高于米拉。套作中薯5号上层叶PAR高于米拉, 中、下层叶PAR低于米拉; 套作中薯5号上层叶Pn与米拉相近, 中、下层叶Pn高于米拉; 各层叶WUE、Ls高于米拉, Gs、Ci、Tr低于米拉。总之, 套作改变了马铃薯的光合特性, 并显著降低了马铃薯块茎产量; 套作恶化了中薯5号/玉米复合群体的光环境, 改善了米拉/玉米复合群体的光环境, 米拉/玉米套作体系土地当量比（1.40）大于中薯5号/玉米体系（1.24）, 显示了较强的套作优势, 宜在生产中优先推广。

长期稻-稻-绿肥轮作对水稻产量及土壤肥力的影响343-349

摘要：为探讨湘南红壤稻田多熟制增产潜力，不断提高经济效益和土壤肥力，促进农业可持续发展，从1982年开始，对红壤稻田布置了冬种紫云英（T1）、油菜（T2）、黑麦草（T3）翻压还田对水稻产量和土壤肥力影响的长期轮作制度定位试验。30年的研究结果表明：（1）与冬闲（T4）处理相比，绿肥还田能促进水稻增产，其平均增产效果和年均增产率为：T1〉 T2〉 T3，且其增产稳定性较好；（2）与T4处理相比，绿肥还田能显著增加土壤有机质含量，其中T1处理下活性有机质含量显著高于其他处理，且在有机质中所占比例最大；（3）与T4处理相比，绿肥还田能提高土壤全氮、碱解氮含量，加速土壤矿化，促进水稻对磷素和钾素吸收，其中，T1处理下土壤全氮、碱解氮含量显著高于其他处理，T2和T3处理显著高于T4处理，T1处理比T2和T3处理更能促进土壤磷素释放与吸收，致使T1处理土壤全磷累积相对缓慢，也更需要补充外界钾素；（4） 稻-稻-紫云英轮作是一种较好的轮作模式。

不同栽培方式和秸秆还田对水稻产量和营养品质的影响350-359

摘要：为阐明水稻产量和营养品质在不同栽培方式和秸秆还田条件下的表现特性, 以两优培九（籼稻）为材料, 常规水作（CFC）为对照, 通过长期定位试验（2001—2010年）研究了覆膜旱作（PFMC）、裸地旱作（NMC）和秸秆还田对水稻产量、精米中蛋白质和氨基酸、糙米中铁和锌含量的影响。2008—2010三年试验结果（平均值）表明, 与CFC相比, PFMC能显著增加水稻产量, 增产幅度达8.0%, 精米中总氨基酸含量下降3.5%, 精米中蛋白质, 糙米中铁锌含量与CFC处理差异不显著; NMC处理产量显著下降5.1%, 蛋白质、总氨基酸和铁含量分别下降4.4%、9.3%和11.9%。秸秆还田较不还田处理, CFC条件下, 产量增加了113.6 kg hm-2; NMC条件下, 产量增加142.6 kg hm-2; PFMC条件下, 产量增加522.1 kg hm-2; 三种栽培方式产量平均增加3.3%, 糙米中的铁和锌含量平均增加3.1%和6.4%, 精米中蛋白质和总氨基酸含量差异不显著。本试验结果表明, PFMC能显著提高水稻产量, 秸秆还田能显著提高水稻产量和稻米中铁、锌含量。