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转基因抗虫耐除草剂玉米自交系LG11的获得及抗性分析

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作物学报 2024年第1期50卷 89-99页

作者：岳润清李文兰孟昭东山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室/农业农村部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室山东济南250100

虫害是影响我国玉米产量和品质的重要限制因子,转Bt (Bacillus thuringiensis)基因玉米具有很好的抗虫性,能有效减少化学杀虫剂的使用,深受种植者欢迎。但是大面积持续种植转基因玉米,会引发靶标害虫产生抗性,“多基因”策略是阻止或延... 详细信息

虫害是影响我国玉米产量和品质的重要限制因子,转Bt (Bacillus thuringiensis)基因玉米具有很好的抗虫性,能有效减少化学杀虫剂的使用,深受种植者欢迎。但是大面积持续种植转基因玉米,会引发靶标害虫产生抗性,“多基因”策略是阻止或延缓靶标害虫抗性种群发生的主要治理策略之一。本课题组利用人工合成方法将Cry1Ab和Vip3Aa蛋白的主要结构域组合形成融合蛋白M2cryAb-vip3Aa,这2种杀虫蛋白在进化上没有同源性且杀虫机理存在差别,能有效降低靶标害虫产生抗性的几率。本研究拟通过转基因方法将m2cryAb-vip3Aa和bar基因串联导入受体材料,并以骨干自交系昌7-2为回交亲本进行回交转育,获得抗虫耐除草剂且拥有优良农艺性状的转基因玉米新材料,并对抗虫性和耐除草剂抗性进行分析。研究结果将丰富现有的抗虫耐除草剂玉米种质资源,并为玉米田间害虫防治和杂草治理提供新的解决方案。

关键词： m2cryAb-vip3Aa bar 转基因玉米

冠层活性相关性状全基因组关联分析及其对产量性状遗传效应的解析

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中国农业科学 2024年第4期57卷 627-637页

作者：李法计程敦公余晓丛闻伟锷刘金栋翟胜男刘爱峰郭军曹新有刘成宋健民刘建军李豪圣山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心/济南市小麦遗传改良重点实验室菏泽学院农业与生物工程学院(牡丹学院) 遵义医科大学细胞生物学教研室中国农业科学院作物科学研究所

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建... 详细信息

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建的包含326 570个来源于小麦90K和660K SNP芯片标记的高密度整合物理图谱，对苗期和花后10 d归一化植被指数(NDVI-S和NDVI-10)及花后10 d旗叶叶绿素含量(Chl-10)进行关联分析，并与前期利用相同材料得到的产量相关性状结果进行比较。【结果】NDVI-S、NDVI-10和Chl-10在基因型、环境及基因型×环境互作间变异方差均达极显著(P遗传力(hb2)分别为0.81、0.81和0.91。分别检测到13、12和15个与NDVI-S、NDVI-10和Chl-10显著相关的位点，其中，有12、11和12个为新位点，5个位点与2个以上性状有关。166份小麦品种含有NDVI-S、NDVI-10和Chl-10优异等位基因数变幅分别为4-11、3-11和4-12，且随着优异等位基因数目增加其对应表型值呈递增趋势。NDVI-S与千粒重、粒长和粒宽显著正相关(P育种材料的检测。

关键词：小麦冠层活性产量归一化植被指数叶绿素含量关联分析

玉米籽粒皱缩突变体sh2019的分子标记初步定位

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山东农业科学 2024年第2期56卷 8-13页

作者：关海英董瑞刘铁山刘春晓何春梅王娟刘强徐倩张茂林汪黎明山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室/农业部黄淮北部玉米生物学与遗传育种重点实验室山东济南250100

玉米籽粒作为光合产物的重要贮藏器官,其发育直接影响百粒重和产量。本研究以玉米籽粒皱缩突变体sh2019、野生型玉米自交系Mo17及两者的杂交F_(2)代为材料,进行表型分析、遗传分析和分子标记初步定位。结果表明,突变体sh2019籽粒干瘪,... 详细信息

玉米籽粒作为光合产物的重要贮藏器官,其发育直接影响百粒重和产量。本研究以玉米籽粒皱缩突变体sh2019、野生型玉米自交系Mo17及两者的杂交F_(2)代为材料,进行表型分析、遗传分析和分子标记初步定位。结果表明,突变体sh2019籽粒干瘪,种皮皱缩,百粒重和出苗率均比野生型显著下降,分别下降43.55%和69.56%。遗传分析发现突变体sh2019的籽粒皱缩表型受1对隐性核基因控制。利用F_(2)分离群体借助集团分离分析法进行的分子标记定位结果表明,sh2019基因被定位于玉米3号染色体上约30.18 Mb的物理距离内。本研究结果可为开展sh2019基因的精细定位及分子标记辅助育种奠定基础。

关键词：玉米籽粒皱缩突变体sh2019 分子标记定位表型分析遗传分析

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基于高光谱的小麦产量岭回归估测模型研究

麦类作物学报 2024年第10期44卷 1342-1351页

作者：赵佳雯熊燕玲罗铮李子洪欧星雨马尚宇樊永惠黄正来张文静安徽农业大学农学院/农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽合肥230036

为探究基于岭回归分析在小麦产量预测上的可行性,以苏隆128、扬麦20、皖西麦0638和宁麦13为供试材料,利用高光谱获取4个关键生育时期(拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期)的光谱数据,将植被指数和岭回归分析分别与LAI结合构建小麦产量预测... 详细信息

为探究基于岭回归分析在小麦产量预测上的可行性,以苏隆128、扬麦20、皖西麦0638和宁麦13为供试材料,利用高光谱获取4个关键生育时期(拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期)的光谱数据,将植被指数和岭回归分析分别与LAI结合构建小麦产量预测模型,并比较其预测精度。结果表明,各生育时期基于岭回归分析的小麦LAI预测模型比基于植被指数的小麦LAI预测模型的精确度整体偏高;相比于植被指数与LAI构建的小麦产量预测模型,各生育时期基于岭回归分析的小麦产量预测模型精度均较高,预测模型的r_(2)均在0.83以上,且RMSE、MAPE整体较低,尤其在拔节和开花期模型精度更高。因此,岭回归分析能够有效提高小麦产量预测模型的精准性与稳定性。

关键词：小麦高光谱叶面积指数产量预测模型岭回归

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夜间增温对灌浆期高温胁迫下小麦干物质及灌浆特性的影响

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麦类作物学报 2024年第5期44卷 626-638页

作者：张月贺威崔国际王鸣燕秦博雅曹金婷陶景雯汪林洁黄正来张文静马尚宇樊永惠安徽农业大学农学院/农业部黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室安徽合肥230036

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(W ... 详细信息

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(W T-J N)、拔节期-孕穗期增温(W J-B N)和孕穗期-开花期增温(W B-A N)]及灌浆期高温胁迫处理,比较分析了不同处理下小麦干物质积累及灌浆特性的差异。结果表明,W T-J N和W J-B N处理主要通过缩短小麦播种-开花的时长,延长灌浆期天数,增加花前干物质转运量、花后干物质积累量和花后干物质积累贡献率,进而提高了开花期和成熟期干物质积累量;促进了干物质在成熟期穗轴+颖壳和籽粒中的积累,降低了小麦茎鞘+叶片中的积累量,增产3.08%~7.62%。灌浆期高温胁迫显著降低了两个品种的产量,而与灌浆期高温胁迫处理(NH)相比,W T-J H和W J-B H处理增产1.21%~6.05%。与不增温处理(NN)相比,在W T-J N和W J-B N处理下两个小麦品种的灌浆期粒重及灌浆速率均提高,W B-A N和NH处理则降低了小麦灌浆参数。这说明分蘖期-拔节期和拔节期-孕穗期夜间增温可提高小麦开花期和成熟期的干物质积累量,促进小麦籽粒灌浆,缓解灌浆期高温胁迫对小麦生产力的不利影响,有助于小麦产量形成。

关键词：夜间增温灌浆期高温胁迫小麦干物质积累与分配灌浆特性

利用基因编辑片段敲除技术创制玉米多样化等位变异

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山东农业科学 2024年

作者：张茂林王娟严佳丽何春梅徐倩刘铁山董瑞刘春晓关海英刘强汪黎明曾廷儒山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室/农业部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制等位变异已经成为众多植物中增加种质资源多样性的重要手段。提高玉米等谷物的类胡萝卜素含量是发展中国家解决维生素A缺乏症的一种经济方法。本研究以玉米中调控类胡萝卜素合成基因crtRB1为研究对象，... 详细信息

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制等位变异已经成为众多植物中增加种质资源多样性的重要手段。提高玉米等谷物的类胡萝卜素含量是发展中国家解决维生素A缺乏症的一种经济方法。本研究以玉米中调控类胡萝卜素合成基因crtRB1为研究对象，利用双靶标片段缺失性基因编辑技术，在原生质体中对crtRB1的启动子顺式元件进行片段敲除，获得了具有片段缺失和InDel（插入或缺失）的多样化等位变异。本研究为在玉米中实现稳定的crtRB1启动子元件的缺失突变奠定了基础。对启动子元件的功能研究和玉米的品质改良具有重要意义。

关键词：玉米 crtRB1 基因编辑片段敲除启动子

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小麦四个抗白粉病基因的KASP标记检测

山东农业科学 2024年第5期56卷 36-41页

作者：李玮宋国琦张迎迎李玉莲张淑娟张荣志李吉虎高洁李根英山东省农业科学院作物研究所/农业部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/小麦玉米国家工程实验室山东济南250100 山东农业工程学院农业科技学院山东济南250100

为提高Pm13的检测效率,了解Pm21、PmV、Pm12和Pm13共4个小麦抗白粉病基因在山东小麦育种中的利用情况,本研究通过测序和引物设计成功转化了Pm13的KASP标记,并采用4个基因的KASP标记对2022—2023年山东省小麦高产区试组和强筋区试组的14... 详细信息

为提高Pm13的检测效率,了解Pm21、PmV、Pm12和Pm13共4个小麦抗白粉病基因在山东小麦育种中的利用情况,本研究通过测序和引物设计成功转化了Pm13的KASP标记,并采用4个基因的KASP标记对2022—2023年山东省小麦高产区试组和强筋区试组的140份参试品系和2份区试对照品种进行检测,结果显示140份材料均不含上述4个基因,表明它们在山东小麦育种中应用较少。本研究可为利用KASP标记开展小麦抗白粉病基因的分子标记辅助选择提供参考,促进其育种应用。

关键词：小麦抗白粉病基因 Pm13 KASP标记分子标记辅助选择

粗穗披碱草1H^(t)S染色体特异荧光原位杂交标记开发

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山东农业科学 2024年第7期56卷 16-22页

作者：宫文萍汪晓璐王开韩冉祁广徐文竞曾小雪郭军刘成山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/小麦育种全国重点实验室/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心山东济南250100

小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病,是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导,获得了一批诱导后代材料,为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系,需... 详细信息

小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病,是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导,获得了一批诱导后代材料,为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系,需要建立能够覆盖粗穗披碱草1H^(t)S染色体的荧光原位杂交(FISH)标记。本研究利用21个小麦及其近缘种探针、61个基于中国春基因组序列新开发的小麦1BS染色体探针以及40个根据简单三碱基重复序列新开发的探针对小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL易位系进行非变性FISH分析。结果显示,B74、B76和B77等36个探针(33个为新开发的)在1H^(t)S染色体上具有杂交信号,并且杂交信号可分为仅在染色体末端、仅在着丝粒处、同时在着丝粒处和近着丝粒处、覆盖1H^(t)S约3/4染色体臂、覆盖绝大部分1H^(t)S共五种类型。因此,部分探针单独使用或多个探针联合使用,其信号能覆盖1H^(t)S染色体,能够满足小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系鉴定,这可为小麦背景中粗穗披碱草染色质追踪提供新的检测手段。

关键词：粗穗披碱草 1H^(t)S染色体探针荧光原位杂交标记

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基于机器视觉技术的玉米种子精选方法研究

作物杂志 2024年

作者：韩小伟周江明高英波田雪慧李明军郝延杰李伟李树兵刘树泽滨州市农业科学院山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室/农业农村部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室

为进一步提高玉米种子发芽率，探讨较为适宜的精选方法及参数。据此，本试验以郑单958为供试材料，通过Seed Identification软件获取单粒玉米种子物理参数（RGB、HSB、LAB、灰度、宽度、长度、投影面积），并进行单粒种子发芽试验，研... 详细信息

为进一步提高玉米种子发芽率，探讨较为适宜的精选方法及参数。据此，本试验以郑单958为供试材料，通过Seed Identification软件获取单粒玉米种子物理参数（RGB、HSB、LAB、灰度、宽度、长度、投影面积），并进行单粒种子发芽试验，研究玉米种子活力指标与其形态物理参数之间的相关性，以筛选最优精选指标；同时采用单一指标分类法、二元逻辑回归模型和多层感知器神经网络模型预测种子发芽率，确定最佳精选方法。幼苗芽长、根长、鲜重与种子R、A、S、B3物理参数呈显著相关关系。按170≤R＜190、10≤A＜20、16≤S≤24、67≤B3＜79进行单一指标精选，其发芽率由未筛选前的66.0%分别提升至72.1%、73.7%、75.0%、73.6%，获选率分别为56.8%、63.6%、52.3%和50.8%；二元逻辑回归模型方法种子发芽率提高至80.9%，种子发芽获选率为88.4%，模型稳定率为97.3%；多层感知器神经网络模型方法种子发芽率提高至82.9%，种子发芽获选率为89.5%，模型稳定率为97.7%。物理指标R、A、S和B3可作为玉米种子精选参数；相比单一指标和二元逻辑回归模型，多层感知器神经网络模型在预测种子发芽率、获选率和稳定性方面具有较强优势，可确定为最佳精选方法。

关键词：玉米种子物理参数机器视觉技术多层感知器神经网络模型