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作物学报 2013年第05期杂志 文档列表

作物学报杂志综述

探讨品种间差异改良作物水分利用效率761-766

摘要：提高水分利用效率是缓解水资源危机实现作物可持续生产的重要策略。本文对叶片尺度的瞬时WUE和单株尺度WUE的品种间差异，瞬时WUE到田间尺度WUE的尺度转换，以及瞬时WUE与产量之间的关系进行了讨论。瞬时WUE具有较大的遗传变异性，在亏水条件下品种间差异更显著。在禾谷类作物上，气孔导度与瞬时WUE密切相关。单株尺度WUE在亏水条件下品种间差异显著，足水条件下差异相对较小。气孔导度是影响单株尺度WUE的重要性状，品种之间气孔对水分亏缺的敏感性差异较大。瞬时WUE向田间尺度WUE的尺度转换不仅受到冠层阻力和边界层阻力的制约，还受土壤蒸发与作物蒸腾比率以及同化物分配模式的影响。瞬时WUE与产量的关系决定于环境的水分条件，在作物生长发育主要依靠土壤中储存水分的干旱条件下，瞬时WUE高对获得高产有利。相反，在水分条件较适宜的地区，高瞬时WUE性状不利于高产。

水稻叶片形态建成分子调控机制研究进展767-774

摘要：叶片形态是水稻“理想株型”的重要组成部分，是当前水稻高产育种关注的重点。本文通过对已克隆多个叶形相关调控基因综述了水稻叶片形态（叶片卷曲度、倾角、披散程度以及叶片宽度）建成的分子遗传学研究进展。综合分析认为，水稻叶片的卷曲主要是通过卷叶基因调控叶片近轴／远轴间的发育、泡状细胞的发育及其膨胀和渗透压、厚壁组织的形成以及叶片角质层的发育等来实现。影响植株空间伸展姿态的叶倾角主要通过叶角基因调控油菜素内酯的信号传导来影响叶枕细胞的生长发育；唯一被克隆的影响叶片披垂度的披叶基因DL1是通过控制叶片中脉发育而改变叶片形态的：而窄叶基因则主要通过调控生长素的合成与极性运输、维管组织的发育和分布，影响叶片维管束数目及宽度。但到目前为止，所有已克隆的叶形调控基因问相互调控关系的研究还不够深入，还不能完整清晰地勾勒水稻叶形建成和发育的分子调控网络。因此，在已有的研究基础上更深入地探索水稻叶片形态建成的分子调控机制，对进一步构建相关的调控网络，塑造水稻理想株型具有重要意义。

作物学报杂志作物遗传育种·种质资源·分子遗传学0

中国野生大豆群体农艺加工性状与SSR关联分析和特异材料的遗传构成775-788

摘要：选用204对SSR标记对全国野生大豆群体（174份代表性样本）的基因组扫描，采用TASSEL软件的GLM（general linear model）方法对百粒重、开花期、成熟期、干豆腐得率、干豆乳得率和耐淹性性状值关联分析，解析与性状关联位点的优异等位变异，鉴别出一批与农艺、加工性状关联的优异等位变异及携带优异等位变异的载体材料：进一步分析极值表型材料的遗传构成。结果表明：（1）累计51个位点（次）与性状关联，有些标记同时与2个或多个性状相关联，可能是性状相关的遗传基础；关联位点中累计16位点（次）与连锁分析定位的QTL一致；（2）与地方品种群体和育成品种群体的关联位点比较，发现野生群体关联位点只有少数与之相同，群体间育种性状的遗传结构有明显差异。（3）与多性状关联的位点其等位变异对不同性状的效应方向可相同可不同，如GMES5532a—A332对百粒重和耐淹性的相对死苗率都是增效效应，而GMES5532a-A344对百粒重是减效效应，对相对死苗率是增效效应：（41极值表型材料问的遗传构成有很大差异。表型值大的材料携带较多增效效应大的位点等位变异，例如N23349的百粒重是9．08g，含有4个增效效应较大的位点等位变异；表型值小的材料携带较多减效效应大的位点等位变异，如N23387的百粒重是0．75g，含有4个减效效应较大的位点等位变异。关联作图得到的信息可以弥补连锁定位信息的不足，尤其是全基因组位点上复等位变异的信息为育种提供了亲本选配和后代等位条带辅助选择的依据。

甘蓝型油菜MAPK7基因家族及其启动子的克隆与表达分析789-805

摘要：从甘蓝型油菜中克隆了MAPK7基因家族3个成员BnMAPK7-J、BnMAPK7—2和BnMAPK7—3的全长cDNA序列，它们最长标准mRNA分别为1593、1434和1547bp。系统进化分析表明，甘蓝型油菜MAPK7基因全部来自白菜，而且BnMAPK7—1／-2由白菜Bra03723祖先的基因加倍产生，而BnMAPK7—3则由白菜Bra037234的祖先基因进化形成。同时，克隆获得BnMAPK7—1／-2的启动子序列，该启动子里含有多个与光诱导相关的元件、激素响应元件和逆境胁迫响应元件。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）显示甘蓝型油菜MAPK7基因家族在所有的组织器官中均表达，并发现该基因家族的表达受植物激素（MeJA、ABA和SA）、信号分子（H2O2）、逆境（高温）以及伤害（损伤和核盘菌）的诱导，初步证明甘蓝型油菜MAPK7基因在植物逆境胁迫应答中起-定作用。实现了甘蓝型油菜MAPK7—1／-3基因的原核表达，并证明它们编码的蛋白主要以包涵体形式存在，为后续的研究提供了基础。

棉花转录因子GhGT30基因的克隆及转录功能分析806-815

摘要：Trihelix转录因子广泛参与植物生长发育、非生物胁迫应答等一系列生理活动。本研究根据表达序列标签（EST）电子拼接，结合cDNA末端快速扩增技术（RACE）和RT-PCR技术，从棉花中克隆了一个cDNA全长为2210bp的新基因，其开放读码框为2025bp，编码一个675氨基酸的蛋白，分子量约76．26kD，等电点为6．21。SMART蛋白结构预测发现，该基因在N端和C端各有一个trihelix结构域，属于GT-2型trihelix转录因子，被命名为GhGT30（GenBank登录号为JQ013098）。氨基酸序列比对显示，该蛋白和其他高等植物的GT蛋白有较高的同源性。进化树分析表明，GhGT30基因和大豆GmGT-2B基因处在同一进化树分支。拟南芥原生质体中瞬时表达分析表明，GhGT30主要定位于细胞核中。实时荧光定量PCR分析表明，该基因在棉花的花、纤维（12DPA）中的表达量明显高于根、茎、叶及胚珠（0DPA），同时，该基因对干旱、高盐、低温及脱落酸（ABA）等处理都有一定程度的响应，推测该基因对棉花非生物胁迫的调控起重要作用。

水稻蛋白二硫键异构酶基因沉默载体构建及其转基因后代的高温结实特性分析816-826

摘要：采用RT-PCR法亚克隆了PD，基因保守区内450bp的靶标序列作为干扰区段，构建了含有内含子hpRNA（ihpRNA）的双元表达载体pTCK303-RiOsPDI，经农杆菌介导转化日本晴，获得转基因植株；通过在R代对其潮霉素（Hyg）抗性基因的PCR鉴定，确定携带有干扰片段的T-DNA区已整合到水稻基因组中，且在转基因T1代符合3：1的分离模式。半定量PCR和荧光定量PCR的检测结果表明，PDI基因沉默转基因阳性植株不同器官中的PD，表达量均显著降低，尤其是其籽粒中表达量较微，几乎能引起靶基因80％左右沉默。对转基因T2代植株的高温结实特性和籽粒理化品质的检测结果，PDI基因沉默会引起高温胁迫处理下结实率的大幅度降低，耐热性显著下降，但其在常温处理下的结实率与对照之间无显著差异。此外，PDI基因沉默后，稻米的透明度下降、垩白度增加，但对籽粒粗蛋白总量和直链淀粉含量的影响不甚明显。

小麦骨干亲本繁6条锈病成株抗性特异位点及其在衍生品种中的遗传解析827-836

摘要：基于已获得的控制小麦条锈病成株抗性“一致性”QTL区段80个SSR标记，结合小麦骨干亲本繁6及其衍生的39个后代小麦品种进行田间条锈病成株期抗性表型鉴定，揭示了骨干亲本繁6遗传物质及其成株抗性在其衍生品种的遗传规律。结果表明，骨干亲本繁6在条锈病条中31、32和33混合生理小种诱导下表现成株抗性，7个衍生后代品种表现全生育期抗性；用控制小麦条锈病成株抗性QTL区段的80个SSR标记对繁6及其后代衍生品种的其他亲本进行分子扫描，共发现9个来自繁6基因组的特异SSR标记，即Xwmc631、Xgwm359、Xwmc407、Xgwm501、Xgwm148、Xgwm539、Xgwm533、Xgwm299和Xgwm639，其中，Xwmc631、Xgwm359、Xgwm501、Xgwm299和Xgwm639在繁6衍生后代的4个子代中表现较高的遗传贡献率。以SSR标记与小麦条锈病成株抗性的关联分析发现6个SSR标记与小麦条锈病成株抗性显著相关，其中来自繁6的特异SSR等位变异Xgwm539—2D和Xgwm299-3B与严重度、反应型、普遍率、病情指数及病程曲线下面积（AUDPC）均具显著相关性，表明繁6的成株抗性及其控制遗传位点在其衍生后代品种选育过程中得到了很好的定向选择，并在西南麦区小麦条锈病抗性育种中发挥了重要作用。

玉米纹枯病胁迫相关miRNA功能研究837-844

摘要：microRNA（miRNA）是一类内源性的、19-24个碱基长度的小分子非编码RNA，通过碱基互补调控靶基因的表达，参与调控植物生长发育，并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用。但目前关于玉米纹枯病胁迫相关miRNA表达调节与功能尚不完全清楚。利用生物信息学挖掘玉米中的microRNA及其靶基因，筛选到23条新的玉米miRNA，预测到89个靶基因。本文在前期研究基础上，以对纹枯病抗性不同的自交系R15和掖478作为对象，采用半定量方法对预测获得部分miRNA前体初步鉴定，采用实时荧光定量PCR手段对R15和掖478中表达存在差异的成熟miRNA进行抗纹枯病组织特异性表达验证。结果提示，部分miRNA在玉米抗纹枯病胁迫过程中可能起着重要的调控作用。

玉米杂交种与亲本雌穗花器官形成期蛋白差异表达谱分析845-854

摘要：为探讨玉米穗粒数杂种优势形成的分子机制，以玉米强优势杂交种豫玉22及其亲本综3和87．1的花器官形成期雌穗为材料，采用高通量的2-DE和MALDITOFMS技术，建立蛋白差异表达谱，并对差异蛋白进行了质谱鉴定。结果显示，在检测到的1290个蛋白点中，有114个（8．84％）在杂交种与亲本之间的表达差异达到显著水平，其中表现单亲沉默、偏高亲、中亲表达、偏低亲、杂种上调、杂种下调、亲本特异和杂种特异表达模式的蛋白点分别为27、25、15、13、11、11、10和2个。另外，成功鉴定出其中的104个差异表达蛋白点，涉及代谢、信号转导、能量、转录、蛋白质合成、蛋白运输与储藏、细胞生长与分裂、细胞结构、抗病防御、次生代谢、转座子及功能未知和假定蛋白等12个功能类别。玉米杂交种与亲本蛋白在丰度上的明显差异及涉及多个功能类别，可能与玉米穗粒数杂种优势的形成有关。

小麦品种小偃9323抗条锈基因的遗传分析和分子作图855-861

摘要：小偃9323是小偃6号的同源材料，具有早熟、抗逆性强、适应性广、抗条锈性强等许多优良的生物学特性。为明确其抗条锈性及遗传规律，利用当前流行的中国条锈菌小种CYR32对抗病品种小偃9323与感病品种铭贤169及其杂交后代F1、F2、F3和BC1代进行苗期抗条锈性遗传分析，并对其抗条锈基因进行SSR分子标记。结果表明，小偃9323对CYR32小种具有良好的抗性，由1对隐性基因控制。利用F2代分离群体，筛选到6个与抗病基因连锁的SSR标记，分别是Xwmc807、Xbarc3、Xwmc684、Xwmc201、Xwmc553和Xwmc179；该抗病基因位于小麦6AL染色体上，其最近的标记为Xwmc201和Xwmc553，遗传距离分别是2．6cM和3．7cM。分析表明，该基因不同于已知抗条锈基因，暂被命名为YrXY9323。用YrXY9323两侧遗传距离最近的标记Xwmc201和Xwmc553对42个黄淮麦区主栽小麦品种进行分子检测，有19％的品种具有与YrXY9323相同的标记位点。本结果对YrXY9323在小麦抗条锈病育种中的应用提供了理论依据。

水稻早衰突变体esl3的鉴定与基因定位862-867

摘要：叶片早衰直接降低作物的光合作用、产量和品质。因此，鉴定早衰突变体和研究其基因功能对于作物的遗传改良具有重要的作用。esl3来源于水稻籼型恢复系缙恢10号的EMS诱变库，苗期叶片中上部呈现褐化枯萎，该特征一直持续到植株成熟。与野生型相比，突变体衰老部位叶绿素和光合速率极显著下降，绿色部位光合色素和光合速率则略有升高。农艺性状分析发现，结实率无显著变化，有效穗、穗长、穗粒数、千粒重、株高和干物质重则显著或极显著下降。遗传分析表明，esl3叶片早衰枯死性状受1对隐性核基因控制。利用391株日本晴／esl3的F，突变型单株，最终把ESL3基因定位在第5染色体SSR标记RM19085和InDel标记Ind05—2之间，物理距离91kb，包含14个注释基因，为下一步调控基因的克隆和功能研究奠定了基础。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

用单片段代换系研究水稻产量和籽粒充实对花后不同土壤干旱的响应868-877

摘要：以介入巴西陆稻IAPAR9抗性基因片段的单片段代换系（single segment substitution line，SSSL）和受体亲本华粳籼74为材料，设置正常灌水（CK）、中度干旱胁迫（MD）、重度干旱胁迫（SD）3种土壤水分处理，分析SSSL和受体亲本籽粒灌浆特征、蔗糖及淀粉代谢中相关酶活性动态，探讨了水稻籽粒充实和产量对花后干旱胁迫响应的生理机制。结果表明，与受体亲本相比，携带抗旱基因的SSSL在MD和SD处理下其耐旱性的表现更为明显，减产幅度明显小于受体亲本。在花后7d开始的中、重度干旱胁迫处理下，灌浆中后期SSSL叶片相对含水量、叶绿素含量和光合速率下降幅度明显小于受体亲本，其籽粒中蔗糖合酶（sucrose synthase，SS）、酸性蔗糖转化酶（acidinvertase，AINV）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADP glucose pyrophosphorylase，AGPP）、可溶性淀粉合酶（soluble starch synthase，SSS）、Q酶活性在灌浆前（中）期也明显上升，增强了SSSL籽粒灌浆中前期库活性。虽然持续的干旱胁迫使得上述酶活性在灌浆的中后期快速下降，导致同化物积累的活跃灌浆期缩短，但SSSL籽粒平均灌浆速率和最大灌浆速率明显高于受体亲本，这在一定程度上可弥补因灌浆期缩短导致的同化物积累损失，干旱胁迫下SSSL产量高于受体亲本，这一趋势在重度干旱胁迫下更为明显。

温敏核不育小麦可育和不育花药的细胞化学观察878-884

摘要：温敏核不育小麦BNS可育花药发育中，脂类物质一直很少。在小孢子分裂前，花药中的淀粉粒也不多。小孢子分裂形成二胞花粉后，伴随着营养细胞中大液泡的消失和细胞质内含物的增加，细胞质中出现淀粉粒并持续增加。即将开花的成熟花粉中积累大量淀粉粒，是其营养物质积累特征。不育花药在小孢子分裂以前与可育花药相似，小孢子未显示结构差异。小孢子分裂形成二胞花粉后，不育花粉营养细胞中的大液泡不消失，细胞质内含物也不持续增加，淀粉粒的积累终止，最终导致其没有内含物的积累。这种淀粉代谢的异常与花粉败育有关。

行数与行距配置对带状条播小麦群体及个体质量的影响885-895

摘要：为探索四川丘陵区机播带状小麦最优行数与行距配置方式及其播种机开沟器间距设计，2010-2012连续两年度，以紧凑型品种川农27和半紧凑型品种绵麦367为材料，在带宽2m和150×10^4hm^-2固定密度下，以传统“双三零”模式（带宽2m,20cm等行距5行）为对照，设置每带3行和行距30cm＋30cm（F3—1）、每带3行和行距35cm＋35cm（F3—2）、每带3行和行距40cm＋40cm（V3—3）、每带4行和行距20cm＋20cm＋20cm（F4-1）、每带4行和行距20cm＋30cm＋20cm（F4-2）以及每带4行和行距20cm＋40cm＋20cm（F4-3）等6种配置方式，研究其对田间通风透光和群体及个体质量的影响。结果表明，种植行数由5行减少到3或4行，同时增大行距后，孕穗期倒三叶位及基部透光率显著提高，群体内部空气流通加强。通风透光条件的改善显著提升了内行群体及个体质量，但对边行的影响较小，边行优势大幅削减，内行表现为成穗率提高，有效穗增多，孕穗到乳熟期叶面积消减速率减缓，干物质积累量增多，穗粒数、单穗重及产量提高。F3-3和F4-3处理的产量超过对照，是该地区带状机条播小麦行数与行距的最佳配置方式；F3-2和F4-2处理的产量与对照相当，但内行个体质量指标优于对照，也可替代传统“双三零”模式。

不同母质发育的土壤对双季稻产量及养分吸收特性的影响896-904

摘要：湖南省双季稻区水稻土具有成土母质多样的特点，研究不同母质水稻土下双季稻产量及养分吸收特性，对于湖南省不同母质水稻土上的双季稻产量潜力挖掘及双季稻高产创建的优化布局，具有一定的参考价值。将选自湖南双季稻区6种典型成土母质发育的水稻土置于长沙市郊同一生态条件下，采用池栽定位试验，进行了双季稻稻谷产量及氮、磷、钾养分吸收特性的比较研究。结果表明，不同母质类型水稻土对早稻稻谷产量及双季稻稻谷总产量（早稻＋晚稻）的影响极显著（P〈0．01），对晚稻稻谷产量的影响不显著（P〉0．05）。其中第四纪红土和河流沉积物母质发育的水稻土有利于早稻及双季稻高产，两处理2009-2011年3年平均早稻稻谷产量分别为6896．9kg hm^-2和6908．3kg hm^-2，双季稻总产量分别为14308．0kg hm^-2和14446．3kg hm^-2花岗岩和紫色页岩不利于早稻及双季稻稻符产量的增加，2009-2011年3年平均早稻稻谷产量分别为6217．0kg hm^-2和6180．2kg hm^-2，双季稻总产量分别为13635．4kg hm^-2和13274．5kg hm^-2。不同母质类型水稻土对双季稻养分吸收特性的影响不同。第四纪红土、板页岩及河流沉积物处理双季稻氮素总吸收量较高，石灰岩不利于水稻对磷素的吸收。相关性分析表明，早稻氮素吸收量、吸钾量与早稻稻谷产量，双季稻氮素总吸收量与双季稻总产量均显著正相关（P〈0．05）。不同母质类型水稻土本身理化性质的差异是造成双季稻稻谷产量及养分吸收规律不同的主要原因。

钾肥用量对棉花生物量和产量的影响905-911

摘要：近年来我国棉花生产，要么产量受制于缺钾引起的早衰，要么过量施钾导致生产成本增加和养分流失。然而，最适宜棉花生物质积累和增加产量的钾肥用量并不明了，因而也无适宜的施钾量推荐给农民。因此，采用大田试验（随机区组设计）和盆栽试验研究了钾肥用量对棉花（华杂棉H318）生物量和产量的影响。结果表明，K2处理（225kg hm^-2）产量（1341kg hm^-2）最高，单位面积成铃数（74个m^-2）最多，盆栽试验结果具有相同趋势。同样，K2的棉株生物量，在各个取样时期都最大，尤其是生殖器官生物量。在5个钾肥用量（0～450kg hm^-2）处理中，棉株生物质快速累积期几乎同时启动，但终止期存在一定差异。棉株生物质快速累积期间，K2处理无论是营养器官还是生殖器官生物质的平均累积速度、最大累积速度均最高。可见，在长江中游棉区中等肥力棉田，同时施用N300kg hm^-2和P20590kg hm^-2的条件下，钾肥用量225kg hm^-2更有利于棉花提高产量，因为在这一用量条件下棉株生物质累积速度最快、累积量最大。

玉米雌穗分化与籽粒发育及败育的关系912-918

摘要：以郑单958（ZD958）和登海661（DH661）为试材，比较研究了4．5、7．5和10．5万株hm^-2三个种植密度下，雌穗分化与籽粒发育及败育的关系。结果表明，密度对玉米雌穗原基开始分化的时间无影响（不同密度下，穗原基均在播后28～29d左右开始分化），对吐丝期分化的小花总数影响很小。但是高密度推迟了雌穗的分化进程，增加了败育花和未受精花的数目，导致正常成熟小花数目的降低。与低密度相比，高密度下DH661正常小花数减少了100．0个，ZD958减少了76．4个。高密度加大了雌雄穗吐丝开花间隔，降低了吐丝植株的比例（DH661吐丝植株占93．64％；ZD958的占81．80％），推迟了吐丝时间，使单株吐丝量减少，散粉持续时间缩短，导致败育增加。正常受精的小花在灌浆期也会发生籽粒败育，尤其是在花后10d左右败育严重。相关分析表明，玉米最终的穗粒数与开花期以及花后10d、20d的冠层底部透光率相关性显著，花败育率与开花前冠层底部透光率显著负相关。

黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响919-927

摘要：明确玉米生长发育不同阶段气象因子与产量的关系，有助于确定区域最适播期。通过调整播期来改变玉米生育期内气候条件，对于抵御阶段性不良气象因子的胁迫并最终实现高产目标有重要意义。本研究以郑单958为试验材料，于2009年至2010年在黑龙港地区中国农业大学吴桥试验站进行分期播种试验，分析产量及产量构成因素与不同阶段气象因子的关系。结果显示：（1）由于年际问气象条件的差异，产量及其构成因素并非简单地随播期变化而变化。（2）在试验设定的高密度条件下，产量提升主要受千粒重的制约，穗粒数次之。（3）产量性状与不同生育阶段的多个气象因子显著相关。穗期、抽雄吐丝阶段的光照条件对穗粒数以及产量有影响；苗期、营养生长阶段气温Et较差与产量显著正相关；抽雄吐丝前后的温度条件影响穗粒数；生育期总降水量影响穗粒数和千粒重的提升。该地区在调整播种时间、改进栽培措施时，上述关系应是考虑的重点。生产中可适当早播晚收，选用适宜的中晚熟品种，既可避开生育前期及籽粒形成阶段不利气象因子的影响，又可延长籽粒灌浆时间，充分利用该地区生育后期丰富的光热资源。