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作物学报 2013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

油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因BnALS1R等位基因特异PCR标记的开发与应用1711-1719

摘要：油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因BnALS1R是从抗性突变体M9中克隆获得,抗性基因BnALS1R与野生型基因BnALS1存在1处SNP,即乙酰乳酸合酶第638位丝氨酸残基被天冬酰胺酸替代。为获得油菜抗除草剂基因BnALS1R的分子标记,根据该处点突变,结合获得的BnALS3与BnALS1序列,开发30条等位基因特异PCR（allele-specific PCR,AS-PCR）引物,采用筛选出的3条AS-PCR引物在F2、BC1和BC2群体中进行PCR扩增。结果表明,该标记有效检测出群体中存在的3种基因型,其分离比分别为1∶2∶1、1∶1、1∶1,均遵循单基因遗传规律。应用该标记对获得的抗性恢复系进行PCR扩增,结果发现所有抗性恢复系均能扩增出抗性基因BnALS1R目的条带,表明3条标记引物可应用于抗性基因的检测。AS-PCR标记的获得将促进以抗性基因进行油菜抗除草剂分子标记辅助选择育种。

抗小麦黄矮病相关蛋白激酶TiDPK1与BYDV外壳蛋白的互作1720-1726

摘要：小麦黄矮病是由大麦黄矮病毒（Barley yellow dwarf virus,BYDV）引起的小麦重要病毒病。分离于小麦–中间偃麦草易位系的蛋白激酶编码基因TiDPK1,是一个抗小麦黄矮病相关基因。本文报道利用酵母双杂交技术和双分子荧光互补技术对TiDPK1与BYDV外壳蛋白（coat protein,CP）互作的研究结果。酵母双杂交分析结果表明,TiDPK1能够与BYDV-GAV、-PAV株系的CP互作,双分子荧光互补分析结果进一步表明,TiDPK1可与BYDV的CP互作、产生双分子荧光互补信号,说明TiDPK1确可与BYDV CP相互作用,该结果对了解TiDPK1在小麦抗BYDV反应机制具有一定意义。

玉米再生相关基因ZmLEC1的序列变异及其与胚性愈伤组织形成能力的关联分析1727-1738

摘要：以95份玉米微核心种质和3份常用玉米转基因受体材料（A188、HiII和综31）组成的关联作图群体,对玉米再生相关候选基因ZmLEC1进行序列变异分析,并利用候选基因关联分析策略揭示该基因与胚性愈伤组织形成能力的关系,发掘提高胚性愈伤组织形成能力的有益等位变异。结果表明,不同材料之间的幼胚胚性愈伤组织形成能力和再生能力有显著差异,其中粤267-1-1诱导的愈伤组织和国际上普遍利用的HiII极为相似,胚性愈伤组织率达到98.48%,可以用于幼胚的遗传转化。ZmLEC1基因多态性分析表明,在852 bp编码区内共发现33个SNPs和9个INDELs,LD衰减距离为300 bp（R2=0.1）,ZmLEC1基因中4个多态性位点与胚性愈伤组织形成能力存在显著关联。

大豆腺苷酸激酶基因GmADK的克隆与表达分析1739-1745

摘要：腺苷酸激酶（adenylate kinase,ADK）催化ATP＋AMP 2ADP的可逆反应,是维持细胞能量动态平衡的关键酶,在植物中参与调节生长发育和逆境应答等过程。目前有关大豆ADK的研究还未见报道。本文通过RT-PCR方法,从耐盐大豆品种南农1138-2的叶中克隆到一个腺苷酸激酶基因,命名为GmADK。GmADK的编码区序列（coding DNA sequence,CDS）长804 bp,编码267个氨基酸。预测其蛋白结构含有典型的腺苷酸激酶功能域ATP-AMP（Ap5A）结合位点和AMP结合位点。蛋白序列比对和进化树分析表明,大豆与菜豆（Phaseolus vulgaris）和蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）中的ADK序列相似性最高,亲缘关系最近。组织表达显示GmADK基因的表达量在大豆叶和根中高于茎中。荧光定量PCR分析表明GmADK的表达受盐胁迫的调节,且在耐盐（南农1138-2）和盐敏感（科丰1号）品种间存在差异。在叶和根中,200 mmol L–1NaCl处理6、12和24 h后,GmADK的表达量在盐敏感品种中比未处理对照有所降低,但在耐盐品种中却比未处理对照升高,因此推测GmADK可能参与大豆对盐胁迫的响应。

优良品系中品03-5373系谱的遗传解析及抗大豆胞囊线虫病相关标记鉴定1746-1753

摘要：中品03-5373是高抗大豆胞囊线虫（soybean cyst nematode,SCN）3号生理小种的优良大豆新种质,可追溯到10个祖先亲本,其中包括灰皮支黑豆、Peking和PI437654等国内外SCN主要抗源。本研究利用152个SSR标记对中品03-5373及其亲本进行鉴定,共发现等位变异437个,每个标记的等位变异范围为2~5个,平均为2.9个。亲缘关系分析表明11份材料间的遗传一致度变化范围为0.2430~0.8224,平均为0.458,4个SSR标记（Satt152、Satt179、Barcsoyssr_18_107和Satt196）形成的单倍型可以将11份材料区别开来。系谱追踪阐明了育种对基因组组成变化的作用,发现中品03-5373亲本中以灰皮支黑豆贡献的等位变异最多（39个）,PI437654次之（6个）。通过系谱追踪筛选到与SCN 3抗性相关的候选标记20个,为进一步克隆抗病基因和选择有效的标记组合进行分子育种提供了依据。

利用双向回交导入系定位水稻苗期耐亚铁毒和锌毒的QTL1754-1765

摘要：铁和锌是水稻生长必需的微量元素,但在低洼或酸性土壤中,过量的二价铁和锌对水稻生长具毒害作用,最终造成生物量和产量下降。为探讨水稻苗期耐亚铁毒、锌毒的遗传机制,利用优质粳稻品种Lemont和高产籼稻品种特青为亲本构建的高代双向回交导入系和308个在染色体上均匀分布的SNP标记剖析耐亚铁毒、锌毒相关的QTL。从双向导入系共检测到42个影响耐亚铁毒、锌毒相关性状如苗高、苗干重、根干重以及胁迫与对照相对值的QTL,多数位点增强亚铁毒、锌毒抗性的有利等位基因来自Lemont。其中同时在2个背景下表达的QTL有4个,占定位QTL总数的9.52%,说明大多数QTL的表达具有明显的遗传背景效应。同一遗传背景下同时影响耐亚铁毒和锌毒的QTL有9个,其中QSdw5在2个背景中均被检测到,其效应大小和方向一致,说明水稻苗期耐亚铁毒、锌毒之间存在遗传重叠位点。因此,通过分子标记辅助选择从Lemont中导入或聚合有利的遗传重叠区域,可以提高特青对亚铁毒、锌毒的抗性水平。

水稻极矮突变体s2-47对赤霉素的响应及基因定位研究1766-1774

摘要：通过EMS诱变日本晴获得1个极端矮化突变体s2-47,其表型为极度矮化、叶色深绿、不能抽穗结实。对水稻胚乳的α-淀粉酶诱导实验表明,s2-47突变体与GA的信号传导途径无关,外源活性GA3对水稻幼苗株高的促进实验显示s2-47应与赤霉素的生物合成有关。利用s2-47和Dular构建F2群体并精细定位表明,s2-47的表型与水稻OsCPS1基因紧密连锁,其编码的柯巴焦磷酸合成酶是赤霉素生物合成途径的第一个关键酶。序列分析发现,s2-47突变体的OsCPS1基因编码区发生了单个碱基缺失导致移码突变。OsCPS1基因在植株地上部都有表达,在节中表达最高。OsCPS1基因的表达受外源GA3抑制,但在s2-47突变体中表达上调。

小麦NPR1-like基因的克隆及赤霉菌诱导下的表达分析1775-1782

摘要：AtNPR1是拟南芥系统获得性抗病反应中的关键基因,对拟南芥的广谱抗性起重要调控作用。从赤霉菌诱导的小麦抗、感赤霉病近等基因系RNA差异表达谱中获得3个与AtNPR1类似的EST片段,据此检索相应序列信息并设计引物,从小麦中克隆得到3个cDNA全长序列,分别命名为TaNPR1、TaNPR2和TaNPR3,其开放阅读框分别编码580、607和601个氨基酸残基。序列分析表明,这3个小麦NPR1-like蛋白都含有保守的BTB/POZ、ANK和NPR1_like_C结构域及功能氨基酸,但仅TaNPR1具有2个对NPR1寡聚体形成十分必要的保守半胱氨酸残基。蛋白质聚类分析表明,TaNPR1与TaNPR2和TaNPR3的同源性均较低,其中TaNPR1与NPR1蛋白聚为一类,而TaNPR2和TaNPR3均与NPR1同源蛋白聚为一类。实时荧光定量PCR分析结果显示,TaNPR1、TaNPR2和TaNPR3基因都可被植物抗病相关信号分子水杨酸和茉莉酸甲酯诱导。与感病材料Apogee相比,抗病近等基因系Apogee73S2中TaNPR1和TaNPR3能够更早地响应赤霉菌的诱导并显著上调表达;而TaNPR2在感、抗材料中对赤霉菌侵染的响应都较为缓慢且变化不明显。这些结果表明,TaNPR1和TaNPR3可能在小麦对赤霉菌的防御反应中起重要作用。

44份大豆微核心种质抗菌核病鉴定与评价1783-1790

摘要：大豆菌核病主要由真菌Sclerotinia sclerotiorum（Lib.）de Bary侵染,是世界范围的大豆病害,也是我国大豆主产区的主要病害。利用不同地区和寄主来源的4个菌核病分离物对44份大豆微核心种质进行连续2年的田间接种鉴定,筛选抗/耐菌核病的大豆种质资源,为大豆抗菌核病育种提供优异抗性种质。结果表明：（1）不同大豆种质对菌核病的抗性不同,在44份微核心种质中,中抗种质6份（13.64%）,中感种质27份（61.36%）,感病种质9份（20.45%）,高感I种质2份（4.55%）,其中合丰24、大天鹅蛋、倪丁花眉豆、牛毛黄、大黄豆和五月黄6个中抗种质可作为抗性亲本用于大豆抗菌核病育种。（2）不同地区和寄主来源的4个菌核病分离物致病性不同,分离物黑西5（黑龙江省,大豆）,病情指数49.32,病斑长度达到5.93 mm,致病性最强;黑饶24（黑龙江省,大豆）与Qin 24（青海省,油菜）致病性次之;Hef 50（安徽省,油菜）的病情指数为39.02,病斑长度为3.65 mm,致病性最弱。用黑西5鉴定和筛选抗菌核病大豆种质最为有效。

甘蓝型油菜裂角相关性状的遗传与相关分析1791-1798

摘要：抗裂角性是非常重要的油菜性状,但相关研究报道较少。本研究对11个甘蓝型油菜骨干亲本品系及由其配制的30个不完全双列杂交组合在2个环境下的抗裂角指数及其他7个角果相关性状进行了遗传分析。结果表明,抗裂角指数遗传变异显著,遗传上受少数主效基因控制,效应以加性为主,显性效应和环境效应影响较小。大部分杂交组合的抗裂角指数杂种优势不显著。抗裂角指数与角果长、果皮重、千粒重和种子直径呈极显著正相关,与结角密度和角粒数呈极显著负相关。抗裂角性相关性状中,角果长、千粒重、结角密度和种子直径变异主要由加性方差解释;果皮重和每角粒数主要由显性方差解释。亲本评价分析指出,作为波里马细胞质雄性不育系统保持系的ZS11B和恢复系的R11其抗裂角性的一般配合力高,是培育抗裂角杂交油菜品种的首选直接亲本。

水稻Ef7基因的一个新等位基因Ef7-l的遗传效应及表达分析1799-1805

摘要：水稻Ef7基因控制抽穗期。本研究从我国籼稻品种龙特甫中克隆了Ef7的等位基因Ef7-l,序列比对表明,Ef7-l编码序列与日本晴Ef7相比存在5个氨基酸的差异。利用两个等位基因的序列差异,以日本晴为受体构建了含有Ef7-l的近等基因系CL63。CL63在长日照条件下比轮回亲本日本晴延迟抽穗约6 d,但在短日照条件下两者抽穗期无显著差异。田间性状分析显示Ef7-l等位基因在长日照条件下能够使植株茎秆变粗,粒重显著增加,这可能是通过上调OsPHYB的表达水平而延迟水稻抽穗期实现的。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

籼粳稻杂交对中国东北粳稻品质的影响1806-1813

摘要：从系谱分析,中国东北粳稻改良品种大多是籼粳稻杂交育成的,以生产上推广的中国东北粳稻与日本粳稻为试材,利用籼粳特异性InDel与SSILP标记分析籼稻血缘相对含量,以程氏指数法比较形态分化差异,同时测定10项主要稻米品质性状,分析籼稻血缘、形态分化与品质性状的关系。结果表明,中国东北粳稻在保持粳型遗传背景的同时引入了较多的籼型血缘,籼型位点频率平均为4.71%,显著高于日本粳稻的0.30%。中国东北粳稻12条染色体籼型位点频率差异很大,第5、第6、第10和第11染色体超过5%,最高的第5染色体达到9.83%,最低的第7染色体只有0.59%。籼型位点频率为辽宁（6.17%）〉吉林（3.92%）〉黑龙江（3.44%）,辽宁显著高于吉林和黑龙江,而吉林与黑龙江差异不显著。程氏指数法分别将中国东北粳稻和日本粳稻判别为偏粳类型和粳型,穗颈维管束性状也有明显差异。日本粳稻碾磨品质明显优于中国东北粳稻。程氏指数与碾磨品质呈极显著正相关。籼型位点频率与碾磨品质和食味值呈极显著或显著的负相关,与垩白粒率呈极显著正相关,黑龙江品种垩白粒率和垩白度低是中国东北粳稻垩白性状总体低于日本粳稻的主要原因。

种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响1814-1825

摘要：为探讨机械化播栽方式对杂交籼稻植株抗倒伏能力的影响,以F优498为材料,在大田进行了以种植方式为主区、穴苗数为副区的裂区试验,种植方式包括机直播、机插和手插3种,穴苗数分低苗和高苗2个处理。在齐穗后30 d,调查植株茎鞘物理性状、力学和抗倒伏特性,并分析茎鞘性状与抗倒伏特性的相关性。结果表明：（1）不同种植方式之间水稻倒伏指数差异极显著,手插稻最低,机插稻最高,机直播稻介于二者之间。这种差异主要与节间折断弯矩有关,N1–N4节间折断弯矩与节间粗度和厚度、秆型指数、比茎重、节间干重、断面模数和弯曲应力都呈显著或极显著正相关,与节间长度呈显著或极显著负相关;基部节间的植株折断弯矩变异较小,且低位节间的弯曲力矩显著高于高位节间,这是水稻植株基部第1、第2节间易倒伏的主要原因。（2）手插稻基部节间短,茎粗壁厚,秆型指数、茎鞘充实度和弯曲应力高,最终表现为植株折断弯矩和抗倒伏能力强;机插稻群体大,个体生长受抑制,倒伏指数大。为构建合理的群体结构,以机械化播栽稻每穴3~4苗、手插稻每穴2苗,有利于相对实现高产与抗倒的协调。

弱光胁迫对不同基因型玉米籽粒发育和碳氮代谢的影响1826-1834

摘要：以不耐阴型玉米豫玉22和耐阴型玉米郑单958为试验材料,设置自然光照和弱光胁迫2个处理,研究弱光胁迫对不同基因型玉米籽粒建成和碳氮代谢的影响,探求弱光胁迫下碳氮代谢与籽粒建成的关系。结果表明,弱光胁迫下,玉米籽粒生长发育减缓,败育粒增加,籽粒体积和干重降低;果穗顶部籽粒可溶性糖、蔗糖含量和全氮含量升高,淀粉含量和碳氮比降低;豫玉22胚乳细胞中淀粉粒密度降低,郑单958与对照相近。弱光胁迫下,不耐阴型玉米豫玉22果穗籽粒的生长发育减缓程度大于耐阴型玉米郑单958,同一基因型果穗顶部籽粒生长发育减缓程度大于中部籽粒,耐阴型玉米郑单958在恢复自然光照后籽粒体积、干重、籽粒碳氮含量和碳氮比与对照之间的差异均小于豫玉22,表现出更强的补偿效应。淀粉合成能力和碳氮比的下降可能是弱光胁迫条件下籽粒发育不良,以致最终造成败育的主要原因。

外源IAA、GA_3和ABA影响不同穗型小麦分蘖发生的机制1835-1842

摘要：以山农15和山农8355为材料,研究外源生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、脱落酸（ABA）对小麦分蘖发生的影响及其作用方式。结果显示,外源IAA和GA3可抑制分蘖的发生,而外源ABA则仅减缓了分蘖发生速率。进一步分析外源激素对分蘖芽生长动态及分蘖节中内源激素变化的影响,发现外源IAA和GA3完全抑制分蘖芽的生长,而外源ABA明显减缓了分蘖芽的生长速率。外源IAA提高分蘖节中IAA含量和IAA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源GA3提高分蘖节中IAA含量、IAA/ZT比和ABA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源ABA提高分蘖节中ABA/ZT比,减缓了ZT含量的升高速率。相关性分析显示,分蘖芽的生长与ZT呈显著正相关,与IAA、IAA/ZT比和ABA/ZT比呈显著负相关,与GA3和ABA呈不显著的负相关。试验结果表明,IAA和ZT在小麦分蘖发生过程中起关键作用,外源激素主要通过影响内源IAA、ZT含量以及IAA/ZT比和ABA/ZT比来影响分蘖芽的生长,进而调控小麦分蘖的发生。

棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节初步研究1843-1848

摘要：以中棉所41和辽棉17为材料,采用单接穗双砧木嫁接的方法构建分根体系,在营养液培养条件下研究棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节。分根处理6 d后,高钾侧（2.50 mmol L–1）根系（Sp.＋K）的吸收能力受到低钾侧（0.01 mmol L–1）K＋需求信号的诱导,吸收动力学参数Imax（最大吸收速率）与整根高钾对照（C.＋K）相比增加了79%~92%;低钾侧根系（Sp.-K）的Imax则受到高钾侧K＋供应信号的抑制,与整根低钾对照（C.K）相比下降了27%~40%。中棉所41分根处理3 d后去除低钾侧根系,保留的高钾侧根系失去K＋需求信号的诱导,其Imax下降。棉花幼苗K＋吸收的这种反馈调节与地上部和根系的K＋含量关系不大。

利用AMMI模型分析寒地水稻3个品质性状的基因型与环境互作1849-1855

摘要：为给寒地水稻品种审定和推广应用提供科学依据,将黑龙江省垦区6个寒地水稻品种（系）种植在6个不同生态点,利用AMMI模型对其营养食味品质性状（蛋白质含量、游离脂肪酸含量、直链淀粉含量）进行了稳定性和适应性分析。结果表明,蛋白质含量、游离脂肪酸含量、直链淀粉含量3项指标在基因型间、环境间及基因型×环境互作间的方差均达到极显著水平,这3项指标的交互效应主成分值（IPCA）差异也达到显著水平;影响营养食味品质稳定性的主要环境气候因子是穗期（抽穗至成熟期）日平均气温和日均气压,穗期温度高、光照充足和少雨的环境有利于寒地稻米良好品质的形成;6个参试品种（系）营养食味品质稳定性为建07-1023〉空育131〉龙粳20〉饶选06-06〉北粳9005=垦稻08-924,6个农场对水稻品质影响为查哈阳农场〉梧桐河农场〉853农场=军川农场〉850农场〉290农场。

反义Trxs基因导入对弱筋小麦豫麦18淀粉积累及淀粉合成关键酶表达的影响1856-1863

摘要：以转反义硫氧还蛋白基因小麦TY18-99和TY18-100及其相应未转基因对照为材料,于2007—2009年通过盆栽试验系统研究了反义Trxs基因（anti-Trxs）导入对弱筋小麦豫麦18籽粒灌浆过程中淀粉积累、淀粉合成关键酶活性以及淀粉合成酶基因表达的影响。结果表明,反义Trxs基因对小麦籽粒淀粉积累有一定的正效应。2个转基因株系的总淀粉和支链淀粉的积累速率较对照显著提高;在整个籽粒形成过程中,反义Trxs基因导入显著提高了淀粉分支酶（SBE）活性。在籽粒灌浆中期和后期,反义Trxs基因导入显著提高了腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）和可溶性淀粉合酶（SSS）活性,降低了颗粒束缚型淀粉合酶（GBSS）活性。实时荧光定量RT-PCR分析表明,反义Trxs基因促进了AGPase、SBE I和SSS（SSS I、SSS II和SSS III）基因的表达,抑制了GBSS I基因的表达。上述结果说明,反义Trxs基因导入后促进了AGPase、SBE I和SSS基因的转录,从而使籽粒灌浆期间的淀粉积累速率发生了改变,最终显著提高了总淀粉和支链淀粉的含量,降低了直链淀粉含量,进而提高了淀粉的支/直比,这可能是转基因小麦淀粉品质改善和产量提高的主要原因。