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作物学报 2017年第06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

水稻组织特异型人工合成启动子的设计、构建及功能鉴定789-794

摘要：合成启动子是合成生物学的一个重要研究领域及研究热点。水稻是世界上最重要的粮食作物之一,亦是禾本科作物功能基因组研究的模式植物。本研究旨在对水稻组织特异表达启动子的合成作有益尝试。根据已发表的文献选取了一些与组织特异表达相关的顺式元件,将它们以不同的方式组合并连接Mini35S核心启动子以驱动GUS报告基因的表达。转基因水稻的GUS组织化学染色和酶活测定结果证实,通过上述方法在水稻中成功构建出组织特异型合成启动子,同时也揭示了顺式元件在合成启动子中不同的组合方式对启动子的表达活性和表达模式起着关键作用。本研究为植物合成启动子的设计思路和构建方法提供了有益信息和实践基础。

水稻重测序核心种质资源的稻瘟病抗性鉴定与评价795-810

摘要：稻瘟病一直是制约水稻产量的重要因素之一,稻瘟病抗源筛选是抗性基因挖掘和抗病育种的基础。本试验利用3000份(简称3K)重测序中的1217份核心种质资源,通过湖北恩施两河和芭蕉2个病圃自然诱发鉴定抗性,结合不发病条件下农艺性状考察和抗病资源的苗期人工接种抗谱测定,综合评价和筛选优异的稻瘟病抗源。自然诱发鉴定结果显示材料间的稻瘟病抗感差异显著,从中共获得144份抗苗瘟、叶瘟和穗瘟的抗病种质。选用稻瘟病综合抗性较好的34份材料以30个不同来源的稻瘟病菌株苗期接种,鉴定显示有17份材料的抗性频率≥70%,抗谱较广。农艺性状考察结果显示,大部分抗病材料植株偏高,单株产量低,农艺性状差。结合病圃鉴定、人工接种鉴定和农艺性状考察,鉴定出7份稻瘟病抗性强、抗谱广且农艺性状较好的优异抗源材料IRGA411-1-6-1F-A、YJ30、金早47、泉珍10号、YN1353-3、云粳23和IRAT1047,可作为抗源亲本用于稻瘟病抗性基因挖掘和品种抗稻瘟性改良。

油菜素内酯合成和信号转导基因在马铃薯块茎贮藏期间的表达变化及对萌芽的影响811-820

摘要：为探明油菜素内酯BR在块茎萌芽中的作用,建立更有效的种薯催芽调控体系,选择了休眠期不同的3个品种,利用qRT-PCR分析与BR合成、信号转导、调控有关的9个基因在贮藏期间及抑芽处理下的表达模式;同时检测BR类似物24-表油菜素内酯(24-eBL)及其与赤霉素GA3对块茎萌芽的影响。结果表明,涉及BR合成的4个基因表达量均随贮藏时间延长升高,短休眠品种升高的时间点早于中、长休眠品种;信号转导及调控基因中BRI1和CYCD3的变化与合成基因相似,BSK和TCH4的表达量则在中、长休眠期品种中保持恒定。抑芽处理在贮藏前期能刺激这些基因的表达升高,但之后都迅速下降并保持低水平。转录因子BZR1在各品种中以及抑芽处理下均没有明显变化。24-eBL利于块茎解除休眠,但不促进芽的伸长生长,与GA3互配效果更佳,单株块茎增重37.92%~98.41%。结论表明,BR合成和信号转导是块茎从休眠向萌芽转变的必经生理过程,它与GA3互配用于催芽更利于种薯萌芽的整齐、健壮并促进块茎形成。

四倍体马铃薯熟性连锁SCAR标记的开发与验证821-828

摘要：熟性是马铃薯的重要数量性状之一。本研究以马铃薯早熟品种中薯3号和晚熟品种中薯19及其熟性分离群体(221份)为材料,高通量简化基因组测序和集群分离分析(BSA)相结合,开发获得一个SCAR标记,命名为SCAR5-8。进一步利用该标记对分离群体的53份早熟和63份晚熟子代及70份四倍体马铃薯品种进行验证,结果表明,该标记在分离群体和四倍体品种中的检测结果与表型鉴定结果总体吻合度分别达87.1%与81.4%,Pearson’s双侧相关分析显示,其相关性均达极显著水平。该SCAR标记可被用于标记辅助选择,对加速四倍体马铃薯育种进程具有重要意义。

普通小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3基因的分离和鉴定829-838

摘要：低分子量麦谷蛋白约占小麦种子贮藏蛋白的三分之一,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。普通小麦近缘种是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究利用Glu-A3位点特异性引物对野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦及野生一粒小麦共计9份材料进行GluA3-1、GluA3-2、GluA3-3基因扩增和鉴定,各发现5个等位变异,共计15个单元型;其中,有2个等位变异含有9个半胱氨酸残基,可能属于优良品质亚基。对小麦近缘种中这些Glu-A3位点等位变异的鉴别,进一步完善了小麦低分子量麦谷蛋白亚基的构成,并为小麦品质育种中亲本的选择提供了相应依据。

桑树1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因(MnACO)启动子功能分析839-848

摘要：1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)作为关键酶,能够催化1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)形成乙烯。为探究桑树MnACO基因在桑树生长发育和抵御外界胁迫中的功能,本研究构建了pMnACO::GUS的植物表达载体并转化拟南芥。采用GUS组织染色法鉴定转基因拟南芥不同生长阶段及胁迫处理后的GUS活性。通过PCR克隆得到MnACO1和MnACO2启动子片段,它们分别为1518bp和1429bp,启动子区域有大量的TATA-box、CAAT-box和其他响应外界刺激的顺式作用元件。GUS活性分析显示MnACO启动子能驱动GUS在拟南芥中表达;MnACO1启动子能驱动GUS在拟南芥的根、叶片、花瓣、花药、花丝、柱头以及果荚中表达,且活性较MnACO2强;MnACO2启动子不能驱动GUS在果荚中无表达。转MnACO1和MnACO2植株经不同逆境处理后GUS表达活性不同,转MnACO1植株的GUS活性随处理延长时间而减弱,转MnACO2植株GUS活性随处理时间延长而增强。qRT-PCR检测2周苗龄的桑幼苗在经过胁迫处理后MaACO1和MaACO2的基因表达量,发现MaACO基因的表达模式与MnACO启动子GUS活性变化趋势一致。本研究结果表明,MnACO为诱导型启动子,MnACO1兼具组成型启动子特性,MnACO2兼具组织特异型启动子特性。MnACO1在转基因植株中对胁迫响应能力更强,预示着可将其用来调控改良桑树品种抗逆性靶基因;MaACO2可能与果实成熟有关,可将其启动子作为果实特异性启动子对桑椹品质进行合理改良。

一个棉花纤维伸长期优势表达启动子pGhFLA1的克隆与鉴定849-854

摘要：棉花纤维是研究单细胞生长发育的良好模式细胞,寻找在棉花纤维发育时期优势表达的启动子,对于棉花纤维发育的功能基因组研究非常重要。本试验对发掘到的一个在纤维伸长期优势表达基因GhFLA1的启动子进行克隆,并将该启动子融合GUS转化棉花和烟草。转基因棉花的GUS蛋白染色表明,在0~20DPA(dayspostanthesis)的纤维中检测到GUS蛋白,同时在柱头、雄蕊、萼片、胚根、子叶和根中也检测到GUS蛋白,但在花瓣、叶片和苞叶中没有检测到。同时GUS定量检测结果显示,pGhFLA1驱动GUS蛋白积累的高峰是在20DPA的纤维中,其驱动GUS表达的能力是CaMV35S::GUS的22倍。转基因烟草组织化学染色显示pGhFLA1可以驱动GUS在叶片及叶片的表皮毛中优势表达,同时在子房、柱头、花药、苞叶、花柄基部、花瓣、种子等生殖器官上也存在GUS蛋白。启动子pGhFLA1在棉花纤维和烟草叶片的表皮毛中优势表达,可用于棉花纤维功能基因组研究,在改良纤维品质育种中具有潜在的应用价值。

利用回交法快速选育高油酸花生新品系855-861

摘要：以普通花生品种花育22为母本、高油酸花生品种开农176为父本杂交得到F1杂种,筛选油酸含量高于60%且同时含有FAD2a和FAD2b位点的F1为杂交父本,以花育22为轮回亲本(母本)连续回交得到BC1F1~BC4F1代回交种。利用近红外光谱仪测定F1及BC1F1~BC4F1籽粒的油酸、亚油酸含量,选择油酸含量大于60%的种子,用刀片切取种子小部分子叶提取DNA,以F0.7/R3为引物进行PCR扩增及测序,根据测序峰图差异表现筛选出同时含有FAD2a和FAD2b位点的种子作为下一代回交的父本。切去部分子叶的种子切口用石蜡封闭,播种前浸泡于40℃温水中催芽,对12h后未露白的种子用100mgL–1乙烯利浸泡4h后再转入40℃温水浸泡至24h,发芽率可达到98%。2013年春季开始杂交,2016年春在青岛播种BC4F2代种子,取幼苗期幼叶鉴定基因型,筛选出基因型为aabb的单株,收获时选留农艺性状类似于花育22的优良单株,再利用近红外光谱仪测定所选单株油酸含量,获得油酸含量在70%以上、油酸亚油酸比值大于7.0的单株24个。这些单株与花育22相比,农艺性状基本相同,称为改良花育22高油酸花生新品系。

主要麻类作物的ITS序列分析与系统进化862-874

摘要：比较主要麻类作物和测序植物间的ITS序列,可明确它们间系统位置和进化关系。本研究采用PCR扩增和搜索GenBank数据库,获得32份麻类作物和11份测序作物的核糖体内转录间隔区(internal transcribed spacers,ITS)序列,利用MEGE软件分析ITS长度、G+C含量与同源性百分比差异。结果表明,黄麻属、红麻属、苎麻属和亚麻属的ITS基本序列全长分别为963、939、658和686bp;G+C含量分别为57.87%、58.03%、59.05%和53.75%。黄麻属变异区域集中在220~386bp间,红麻属变异区域集中在2个区段(206~347bp,599~713bp),苎麻属ITS变异区域分布在4个区段(158~163bp、193~199bp、288~333bp和681~688bp),亚麻属ITS变异区域分布在5个区段(219~229bp、235~240bp、427~432bp、468~484bp和588~594bp)。系统位置分析表明,红麻属与棉花亲缘关系最近,黄麻与棉花亲缘关系较近;亚麻与苎麻各为一小支。系统位置分析与传统的植物分类结果较一致。研究主要麻类作物比较基因组学时,红麻、黄麻可参考棉花,苎麻可参考杨树或蓖麻。推测红麻属的进化时间约为33.7百万年前(millionyearsago,MYA),黄麻属约为65.3MYA,苎麻属约为67.5MYA,亚麻属约为90.5MYA。主要麻类作物进化时间越久,同属不同种之间ITS变异区段越多。

作物学报杂志耕作栽培·生理生化

不同栽培模式对油菜产量和倒伏相关性状的影响875-884

摘要：为建立与油菜相匹配的高产高效栽培管理方式,设置3种栽培模式即常规栽培(FP)、超高产栽培(SP)和高产高效栽培(HH),于2013—2014年在湖北枝江单季稻区用中熟油菜品种华双5号,武穴双季稻区用早熟品种华早291选择不同肥力田块(高肥力、低肥力)进行试验,测定3种栽培模式下油菜生物量和生育期间的光能资源利用率、产量、田间倒伏等指标。结果表明,与FP相比,在高、低肥力下,SH和HH均提高了各时期的光能截获率和光能利用效率,HH模式薹肥施用比例高,在后期光能截获率下降速率最低,仍保持较高的光合面积,有利于干物质的积累。SH模式和HH模式下,收获指数和产量均显著高于FP模式,且以SH模式最高。株高、根冠比和抗折力均表现为SH>HH>FP;倒伏指数与倒伏角度的变化趋势较为一致,在不同地力条件下均表现为SH>FP>HH。综上,HH模式的籽粒产量虽略低于SH模式,但不显著,而后期倒伏显著降低。与SH模式相比,HH模式通过增加种植密度,减少氮肥投入和施肥次数,起到了“以密抗倒、以密省肥”的效果,机械收获效率显著提高,可实现高产高效栽培。

不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻产量和品质的影响885-898

摘要：以优良食味粳稻代表品种南粳2704和南粳9108为试验材料,设置在移栽期、有效分蘖期、倒四叶期、倒二叶期分别单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施处理,比较其对产量和品质的影响。结果表明,与不施锌硅肥相比,不同时期施用锌硅肥均能提高优良食味粳稻产量,倒四叶期施用锌肥产量最高,2015年与2016年南粳2704增产4.70%、7.82%,南粳9108增产5.50%、5.39%。各处理的水稻平均产量呈单施锌肥>单施硅肥>锌硅肥配施。在倒四叶期单施锌肥和锌硅肥配施产量最高,而在有效分蘖期单施硅肥产量最高。在不同时期施用锌硅肥,均能使稻米的糙米率降低,精米率和整精米率增加,同时还降低垩白率和垩白度,其中以倒二叶期施用锌硅肥显著增加粳稻外观品质。不同时期施用锌硅肥对蛋白质含量和直链淀粉含量的影响因处理而异,但均能增加稻米的胶稠度、口感、食味值、最高黏度和崩解值,降低消减值,其中以倒二叶期施用锌硅肥效果最为显著。相关分析表明,最高黏度、崩解值和消减值与蒸煮食味品质中的直链淀粉含量、胶稠度、口感和食味值显著或极显著相关。由此可见,在倒四叶期施用锌肥能提高优良食味粳稻产量;倒二叶期施用锌硅肥能提高稻米的蒸煮食味品质。

膜侧施肥对旱地小麦产量、籽粒蛋白质含量和水分利用效率的影响899-911

摘要：覆膜栽培能提高旱地小麦产量,但降低了籽粒蛋白质含量,优化施肥是解决这一问题的有效措施之一。2013年9月至2016年9月,在黄土高原中部典型旱地进行田间定位试验,比较传统平作(不覆盖+均匀施肥)、垄覆沟播(垄上覆膜+垄间沟播+均匀施肥)和膜侧施肥(垄上覆膜+垄间沟播+播种行侧膜下定位施肥)栽培模式下,0~40cm土层硝态氮含量和0~200cm土壤水分,以及膜侧施肥对小麦氮素吸收利用、产量、籽粒蛋白质含量和水分利用的影响。与传统平作相比,在偏旱的2013—2014和2015—2016年度,垄覆沟播的小麦产量分别提高9.5%和6.3%,籽粒蛋白质含量降低7.1%和9.9%,水分利用效率提高5.8%和8.7%,而膜侧施肥的小麦产量提高18.8%和22.8%,籽粒蛋白质含量无显著变化,水分利用效率提高13.2%和19.6%;在偏湿润的2014—2015年度,垄覆沟播和膜侧施肥对小麦产量无影响,但膜侧施肥的籽粒蛋白质含量和水分利用效率分别提高6.0%和17.0%。与垄覆沟播相比,膜侧施肥在偏湿润年份使生长季内100~200cm土壤水分消耗显著减少,而在偏旱年份使夏休闲季土壤蓄水显著增加,开花和收获期0~40cm土壤硝态氮、根系全氮以及开花期茎叶全氮含量升高,促进了小麦营养器官氮素吸收、积累及其向籽粒的转运,提高了旱地小麦产量,籽粒蛋白质含量和水分利用效率。在偏干旱的2013—2014和2015—2016年度,膜侧施肥较垄覆沟播产量分别提高8.4%和15.5%,籽粒蛋白质含量提高9.9%和8.7%,水分利用效率提高7.0%和10.0%;在偏湿润的2014—2015年度,两处理产量无显著差异,但膜侧施肥的籽粒蛋白质含量提高6.0%。因此,膜侧施肥可维持旱地小麦生育后期的土壤氮供应,提高小麦产量、籽粒蛋白质含量和水分利用效率,增加下季播前深层土壤贮水,是适宜于旱区推广的小麦栽培模式。

秸秆全量还田与氮肥运筹对机插粳稻产量及氮素吸收利用的影响912-924

摘要：以常规粳稻南粳5055、南粳46为材料,在总施纯氮量为300kghm–2条件下,设置9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6共6种基蘖肥与穗肥比例,探讨秸秆全量还田条件下不同氮肥运筹对机插粳稻产量及氮素吸收利用特征的影响。结果表明,与秸秆不还田相比,秸秆全量还田具有显著的增产效应,南粳5055、南粳46平均增产5.04%、4.64%;随着基蘖氮肥占总施氮量比例的下降,秸秆全量还田机插粳稻产量呈先增后减的趋势,基蘖氮肥与穗氮肥比例为7∶3时,水稻产量最高。相同氮肥运筹模式下,秸秆全量还田处理水稻拔节期及移栽至拔节阶段的群体干物质积累量均低于秸秆不还田处理,抽穗期、成熟期及拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的群体干物质积累量则高于秸秆不还田处理。氮肥运筹间表现为随基蘖氮肥占总施氮量比例的下降,拔节期及移栽至拔节阶段的群体干物质积累量下降,而抽穗期、成熟期及拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的群体干物质积累量呈现先增后减的趋势。当基蘖氮肥与穗氮肥比例为7∶3时,秸秆全量还田条件下的水稻群体干物质积累量最高,经济系数也最高。秸秆全量还田水稻拔节前的氮素积累量低于秸秆不还田处理,拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的氮素积累量则高于秸秆不还田处理,秸秆全量还田处理的氮肥表观利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均高于秸秆不还田处理。不同氮肥运筹间表现为随基蘖肥占总施氮量比例的下降,氮肥表观利用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率及氮肥偏生产力均呈现先增后减的趋势,当基蘖氮肥与穗氮肥运筹比例为7∶3时最高。

不同耕作方式与氮肥类型对夏玉米光合性能的影响925-934

摘要：为了探讨不同耕作方式与氮肥类型对夏玉米光合性能的影响及其作用机制,本试验以玉米杂交种郑单958为供试材料,通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)及820nm光吸收等技术,深入研究了玉米花后叶片叶绿素含量、含氮量、气体交换参数、光系统II(PSII)、光系统I(PSI)及二者间的协调性。两年研究结果表明,与常规尿素相比,施用控释尿素均可显著提高玉米花后穗位叶叶绿素含量、净光合速率(Pn)及后期气孔导度(Gs),明显改善光系统间协调性。与旋耕相比,深松可进一步加强施氮对玉米叶片光合性能的促进作用。控释尿素结合深松可显著提高叶绿素含量及Pn,明显改善叶片PSII反应中心供体侧和受体侧性能,增强电子由PSII向PSI的传递,使花后叶片PSII与PSI间协调性显著增加,有利于产量形成期光合性能稳定。光合性能的提高显著增加了穗粒数和单株籽粒产量,最终提高玉米产量。因此,深松与控释尿素结合可有效地协调PSII与PSI,提高夏玉米光合性能,促进玉米增产。

作物学报杂志研究简报

陆地棉高秆突变体的激素变化与Tp基因的染色体定位935-939

摘要：以高秆突变体高秆1号为试验材料,常规品种N099为对照,利用酶联免疫法测定突变体种子浸泡24h后种胚中激素含量。结果表明,高秆1号的3种激素GA3、ZR、IAA的含量均高于对照,其中GA3的含量显著高于对照。杂交F1表现为:GA3含量显著高于两亲本,但ZR、IAA含量比正常株高亲本还要低。这暗示高秆1号是一种GA3富集型突变体;而与ZR、IAA关联不大。采用陆陆杂交群体对高秆基因进行染色体定位,有4个SSR分子标记与Tp基因连锁,分别是NAU2083、NAU4045、NAU2419和NAU4044,位于Tp基因两侧的分子标记为NAU4045和NAU2419,其遗传距离分别为7.4cM和41.2cM。由此,将陆地棉的一个高秆突变体基因Tp定位在棉花Chr.1上。

棉花纤维中木质素的相对分子量940-944

摘要：分子量是聚合物的重要特性之一,木质素的分子量及其分布是研究苯丙烷类结构的反应、物理化学特性和评价其改性产物质量的内容之一。本研究以陆地棉TM-1成熟纤维为材料,分别利用酶解-温和酸解木质素法和二氧六环法提取棉纤维中木质素,结合凝胶渗透色谱法(gelpermeationchromatography,GPC)调查和评价2种方法获得的棉纤维中木质素的相对分子量。结果表明,经二氧六环处理提取的棉花纤维中的木质素(dioxanelignin,DL)的重均分子量为2924gmol–1、数均分子量2403gmol–1,略高于由酶解-温和酸解处理提取的木质素(enzymatichydrolysis-mildacidolysislignin,EMAL)的重均分子量(2169gmol–1)和数均分子量(1970gmol–1),EMAL的多分散系数稍低,说明木质素的均一性比DL高。表明EMAL法提取的木质素更适用于分析棉纤维中木质素的相对分子量。利用EMAL法分析棉纤维中木质素相对分子量表明,不同棉花品种的木质素重均分子量分布范围为938~2169gmol–1,数均分子量分布范围为857~1970gmol–1,多分散性系数在1.09~1.74间,均小于2。重均分子量与纤维马克隆值呈显著负相关,数均分子量与纤维长度呈显著负相关,与纤维马克隆值呈极显著负相关。