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辽宁地区小豆野生种及其近缘种的调查收集与豆象抗性鉴定

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植物遗传资源学报 2024年

作者：胡亮亮黄宇宁薛仁风陈天晓曹榕王素华葛维德王丽侠程须珍陈红霖中国农业科学院作物科学研究所辽宁省农业科学院作物研究所

小豆野生种及其近缘种作为关键的遗传资源，具有极强的抗病虫能力和耐逆性，在育种中具有重要的利用价值。然而，伴随着城市化进程的加快以及人类活动的影响，小豆野生资源面临严峻挑战，濒临灭绝，因此需强化对野生资源的系统考察、抢... 详细信息

小豆野生种及其近缘种作为关键的遗传资源，具有极强的抗病虫能力和耐逆性，在育种中具有重要的利用价值。然而，伴随着城市化进程的加快以及人类活动的影响，小豆野生资源面临严峻挑战，濒临灭绝，因此需强化对野生资源的系统考察、抢救性收集及鉴定工作。辽宁地区拥有丰富的小豆野生种及其近缘种，但其种群数量、分布情况及资源特性等尚不明晰。本研究于辽宁省14个市的36个区（县）开展了小豆野生种及其近缘种的调查和收集工作，总计收集到262份样本。调查结果表明，小豆野生种主要分布于辽中和辽东地区，尤其是在辽东沿海区域；而野生近缘种则主要分布于辽西地区。此外，我们还针对收集的小豆野生种进行了豆象抗性鉴定，筛选出2份高抗豆象和1份抗豆象的小豆野生种。本研究结果为我国小豆野生种及其近缘种的珍稀濒危资源保护和利用提供了重要依据，同时为小豆抗豆象育种提供了珍贵的种质资源。

关键词：小豆野生种及其近缘种种质资源调查与收集豆象抗性鉴定

一株人参细菌性软腐病致病假单胞菌的基因组特征与毒力基因分析

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微生物学通报 2024年

作者：刘坤孙文松张天静沈宝宇李晓丽辽宁省经济作物研究所辽宁省农业科学院药用植物研究所

【背景】细菌性软腐病是植物根部主要病害之一，可在作物生长期和储藏期造成巨大损失。2023年本团队首次发现并报道了由Pseudomonas glycinae引起的人参细菌性软腐病。【目的】探索Pseudomonas glycinae XJFL-1菌株的基因组特征，并通... 详细信息

【背景】细菌性软腐病是植物根部主要病害之一，可在作物生长期和储藏期造成巨大损失。2023年本团队首次发现并报道了由Pseudomonas glycinae引起的人参细菌性软腐病。【目的】探索Pseudomonas glycinae XJFL-1菌株的基因组特征，并通过与属内和种内代表性菌株的比较基因组学分析，初步探讨P. glycinae的遗传特性以及菌株XJFL-1基因组中可能编码的致病相关的毒力因子和Ⅱ型、Ⅲ型分泌系统效应因子。【方法】通过基因组注释、比较基因组学分析和基因家族分析等探索基因组的特征、遗传特性及毒力基因。【结果】基因组注释发现编码了碳水化合物、氨基酸和蛋白质代谢相关酶类，以及与鞭毛运动、膜形成和群体感应相关的重要基因；平均核苷酸一致性（average nucleotide identity，ANI）和DNA数字杂交分析（digital DNA-DNA hybridization，dDDH）以及共线性分析结果确认该菌株为P. glycinae，且P. glycinae物种的直系同源基因集具有较高的种内保守性；植物细胞壁降解酶系(plant cell wall degrading enzyme， PCWDE)分析结果显示，菌株XJFL-1可编码37种PCWDEs，主要为水解酶(GHs)、酯酶(CEs)和裂解酶(PLs)；预测到的Ⅱ型分泌系统效应因子基因主要有编码脂肪酶的lapA、lapB和lapC基因，碱性磷酸酶phoA2基因，磷脂酶plcA基因和编码几丁质酶的cbpD基因；Ⅲ型分泌系统中E3泛素连接酶效应因子是XJFL-1编码的优势基因，包括IpaH家族的ipaH9.8、ipaH7.8、ipaH4.5、ipaH3和ipaH1.4基因，SLRP家族的slrP基因，以及sspH2、sspH1和NGR＿a03640基因，但未注释到编码果胶酶的相关基因。果胶酶活力测定结果显示，菌株XJFL-1确实不能分泌果胶酶类。【结论】比较基因组学和基因家族分析结果明确了菌株XJFL-1与Pseudomonas属内代表性菌株的亲缘关系，以及P. glycinae的种内遗传特性；毒力基因预测结果发现，菌株编码了丰富的PCWDEs基因和独特的与致病相关的Ⅱ型和Ⅲ型分泌系统效应因子。

关键词：基因组比较基因组学分析效应因子植物细胞壁降解酶 Pseudomonas glycinae XJFL-1

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播期对不同熟期组大豆品质的影响

大豆科学 2024年第3期43卷 352-358页

作者：孙旭刚张立军李盛有王文斌曹永强辽宁省农业科学院作物研究所辽宁沈阳110161

为明确不同播期对大豆品质的影响,本研究以东北地区不同熟期组(早、中、晚)的20个大豆品种为试材,探讨了不同播期(5月13日、5月23日、6月2日、6月12日和6月22日)条件下大豆蛋白质含量、脂肪含量、蛋脂总量等品质指标的变化规律。结果表... 详细信息

为明确不同播期对大豆品质的影响,本研究以东北地区不同熟期组(早、中、晚)的20个大豆品种为试材,探讨了不同播期(5月13日、5月23日、6月2日、6月12日和6月22日)条件下大豆蛋白质含量、脂肪含量、蛋脂总量等品质指标的变化规律。结果表明:整体而言,播期推迟在10 d以内,对大豆品质影响较小,推迟10~20 d,对蛋白质含量的影响大于对脂肪含量影响,推迟20 d以上,各项品质指标与第1期差异达到显著或极显著水平,推迟40 d时,蛋白质含量和脂肪含量均极显著下降,达到最低值。本研究进一步分析了不同熟期组大豆品质对播期推迟的响应。结果表明:大豆品质指标随播期推迟而变化的趋势与品种的生育日数(即熟期)密切相关,不同熟期组间存在较大差异,播期推迟越晚导致早熟组大豆平均蛋白质含量降低的幅度越大,第3期(6月2日)及以后各期蛋白质含量较第1期(5月13日)下降达到显著、极显著水平,中熟组和晚熟组大豆的蛋白质含量分别在6月2日和6月12日前,差异不显著;晚熟组大豆脂肪含量随播期推迟显著下降,且下降幅度逐渐扩大,早熟组和中熟组大豆的脂肪含量分别在6月2日和6月12日下降未达显著水平;不同熟期组的大豆蛋脂总量总体上随播期的推迟而下降,其下降趋势与蛋白质含量的变化规律基本一致,即早熟组大豆在晚播10 d以上时,蛋脂总量显著下降,而中熟组、晚熟组大豆蛋脂总量分别在6月12日和6月2日播种,蛋脂总量相对稳定;不同熟期组大豆晚播30 d以上时,各项品质指标均会出现严重下降。本研究为沈阳地区晚播大豆的品质预测提供重要参考依据。

关键词：播期大豆熟期组品质

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玉米黄化突变基因Zmet 9的精细定位

植物遗传资源学报 2024年

作者：李永生王晓娟连晓荣梁根生何海军杨彦忠周文期董小云周玉乾刘忠祥甘肃省农业科学院作物研究所

光合作用是植物赖以生存的基础，叶色突变体往往伴随着叶绿体结构异常、光合色素合成受阻等表型，因此，研究叶色突变体可为光合作用和光形态建成提供实验数据和理论支撑。本研究以2.48 Gy辐照剂量的快中子辐射诱变玉米自交系PH6WC筛选... 详细信息

光合作用是植物赖以生存的基础，叶色突变体往往伴随着叶绿体结构异常、光合色素合成受阻等表型，因此，研究叶色突变体可为光合作用和光形态建成提供实验数据和理论支撑。本研究以2.48 Gy辐照剂量的快中子辐射诱变玉米自交系PH6WC筛选得到的玉米黄化突变体et9 （etiolation 9）为材料，通过表型鉴定、叶片内叶绿素含量测定、叶绿体结构显微观察、光合特性等分析，与野生型相比et9株高、穗位高显著降低，剑叶长、剑叶宽和倒三叶宽显著减小，抽雄、散粉、吐丝期均比野生型推迟10-12天；叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量都显著低于野生型；叶绿体结构松散，类囊体分布混乱，垛堞基粒数量较少；净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均极显著低于野生型，胞间二氧化碳浓度极显著升高，叶绿体荧光参数除非光化学淬灭外均显著低于野生型，遗传模式分析表明其黄化表型受一个核隐性基因所控制，命名为Zmet9（Zea mays etiolation 9）。将其与玉米自交系B73杂交构建F2分离群体，通过BSR-seq方法将突变位点初步定位在玉米第9染色体20～22 Mb区间2 Mb范围内。进一步在初定位区间内开发4对KASP标记及2对InDel标记，利用约1100个突变表型单株进行精细定位，最终将Zmet9精细定位于玉米第9染色体标记KASP19和2040之间约160 kb的区间内。该区间内含有5个候选基因，其中Zm00001d045384编码一个铁超氧化物歧化酶，与拟南芥中的同源基因FSD2、FSD3突变后出现叶色漂白的表型类似。我们推测Zm00001d045384可能是Zmet9的候选基因。

关键词：玉米黄化突变基因Zmet9 BSR-seq 精细定位

亚麻LuWRI1a在旱盐胁迫响应中的功能分析

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作物学报 2024年第7期50卷 1750-1761页

作者：李闻娟王利民齐燕妮赵玮谢亚萍党照赵丽蓉李雯徐晨梦王琰张建平甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070

AP2/ERF转录因子家族参与植物对生物和非生物胁迫响应的调控。前期我们从亚麻中克隆了一个WRINKLED1的同源基因LuWRI1a,蛋白序列分析发现,LuWRI1a包含2个AP2的DNA结合域,属于AP2/ERF转录因子家族。对LuWRI1a的顺式作用元件进行分析发现,... 详细信息

AP2/ERF转录因子家族参与植物对生物和非生物胁迫响应的调控。前期我们从亚麻中克隆了一个WRINKLED1的同源基因LuWRI1a,蛋白序列分析发现,LuWRI1a包含2个AP2的DNA结合域,属于AP2/ERF转录因子家族。对LuWRI1a的顺式作用元件进行分析发现,pLuWRI1a包含响应光、干旱、低温和激素等多个非生物胁迫应激元件。本研究以亚麻栽培品种陇亚10号和LuWRI1a过表达转基因纯合株系为试验材料,用200 mmol L^(-1)NaCl营养液和25%PEG营养液模拟盐胁迫和干旱胁迫处理。结果表明,在盐胁迫和干旱胁迫处理后,转基因植株的相对株高、主根长度、侧根数目及叶片数均升高;3种抗氧化酶的活性均显著高于对照,而MDA含量低于对照;非生物胁迫响应基因LuAREB、LuDREB、LuLEA和LuNCED的表达水平均上调。通过探究LuWRI1a在逆境胁迫下的生物学功能发现,LuWRI1a通过抵抗盐胁迫和干旱胁迫对亚麻生长的抑制,增强活性氧清除能力、减轻膜脂的氧化损伤,激活逆境胁迫响应基因的表达等途径,增强了亚麻的耐逆性。综上所述,LuWRI1a可能是一个多功能基因,它不仅参与脂肪酸合成代谢途径,还有可能参与植物非生物胁迫信号途径。本研究为亚麻耐逆品种改良提供了新的基因资源。

关键词：亚麻 LuWRI1a 盐胁迫干旱胁迫功能分析

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高光效小麦群体提高氮素吸收利用和产量的机理

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植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 27-35页

作者：丁永刚陈欢曹承富乔玉强赵竹李玮张向前杜世州安徽省农业科学院作物研究所安徽合肥230031

[目的]研究通过调整小麦种植密度构建高光能利用效率群体,促进群体氮素积累、分配和转运的效果和机理,为充分利用光能提高小麦产量提供理论依据。[方法]试验于2018—2019年在安徽省濉溪县和蒙城县进行,以分蘖能力强(安1302)和弱(皖垦麦0... 详细信息

[目的]研究通过调整小麦种植密度构建高光能利用效率群体,促进群体氮素积累、分配和转运的效果和机理,为充分利用光能提高小麦产量提供理论依据。[方法]试验于2018—2019年在安徽省濉溪县和蒙城县进行,以分蘖能力强(安1302)和弱(皖垦麦0622)的品种为材料,设置180×10^(4)株/hm^(2) (D1)、240×10^(4)株/hm^(2)(D2)、300×10^(4)株/hm^(2)(D3)、360×10^(4)株/hm^(2) (D4)4个种植密度,调查了群体籽粒产量、光合有效辐射截获率和截获量、光合有效辐射转化率,以此为基础,将小麦群体分为光效率高、中、低3个类型,比较了不同光效率类型群体的叶面积指数、花前氮素积累和转运量、花后(乳熟期)氮素积累量。[结果]品种、密度及其互作效应显著影响小麦群体的光能利用率和籽粒产量。高光效型群体的光能利用率和籽粒产量分别达1.4%和9.7 t/hm^(2),分别比中、低效型群体提高5%、14%和1%、5%。不同群体间开花期、乳熟期光合有效辐射截获率、开花期至乳熟期光合有效辐射截获量差异不显著,高光效型群体开花期至乳熟期光合有效辐射转化率高于中、低效型群体,达2.34 g/MJ。高光效型群体开花期、乳熟期叶面积指数及开花期茎秆叶鞘、叶片、单位叶面积氮素积累量均不同程度高于其他类型群体,分别达7.24、4.53及63.9 kg/hm^(2)、79.5 kg/hm^(2)和143.78μg/cm^(2)。此外,高光效型群体中群体和单茎花前氮素转运量分别为129 kg/hm^(2)和15 mg,均显著高于中、低效型群体,主要为茎秆+叶鞘和叶片氮素转运量较高,各营养器官间氮素转运率差异不显著,且高光效型群体成熟期个体营养器官仍保持较高的氮素积累量。[结论]高光效型群体开花期茎秆+叶鞘、叶片以及单位叶面积氮素积累量高,提高了开花期的叶面积指数,有利于光能的吸收和利用。虽然高光效型群体茎秆+叶鞘和叶片中的氮素转运量较高,其花后营养器官的氮素积累量依然较高,有助于维持花后较大叶面积指数,有效提升花后光合有效辐射转化率,获得更高的小麦籽粒产量。

关键词：小麦光能利用率光能资源利用氮素吸收叶面积指数产量

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大豆抗烟粉虱性状全基因组关联分析

中国油料作物学报 2024年

作者：张彦威刘薇王玉斌李伟王彩洁张礼凤徐冉山东省农业科学院作物研究所

近年来，烟粉虱在我国大豆主产区大面积发生，严重影响大豆产量。为筛选大豆抗烟粉虱候选基因，利用Illumina Soy6K SNP芯片对192份大豆自然群体进行基因分型，基于混合线性模型对大豆抗烟粉虱性状进行全基因组关联分析。共检测到3个与... 详细信息

近年来，烟粉虱在我国大豆主产区大面积发生，严重影响大豆产量。为筛选大豆抗烟粉虱候选基因，利用Illumina Soy6K SNP芯片对192份大豆自然群体进行基因分型，基于混合线性模型对大豆抗烟粉虱性状进行全基因组关联分析。共检测到3个与大豆烟粉虱抗性显著关联的SNP位点：Gm07＿36488859、Gm11＿37409028和Gm18＿2054425。根据等位基因效应分析、基因注释和表达情况，最终获得大豆抗烟粉虱候选基因Glyma07g31470和Glyma11g35670。

关键词：大豆自然群体全基因组关联分析烟粉虱抗性候选基因

花荚期土壤干旱对大豆豆荚同节位叶抗氧化代谢的影响

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中国油料作物学报 2024年

作者：杜祥备陈小飞金文俊雷伟侠韦志黄志平孔令聪安徽省农业科学院作物研究所

为明确干旱胁迫影响豆荚同节位叶早衰的生理机制，于2021-2022年在安徽合肥进行盆栽试验，采用两个大豆品种（皖豆37，干旱弱敏感品种；皖豆38，干旱敏感品种）及三个土壤水分含量（SWC）(75±5)%、(60±5)%和(45±5)%，研究了干旱胁迫... 详细信息

为明确干旱胁迫影响豆荚同节位叶早衰的生理机制，于2021-2022年在安徽合肥进行盆栽试验，采用两个大豆品种（皖豆37，干旱弱敏感品种；皖豆38，干旱敏感品种）及三个土壤水分含量（SWC）(75±5)%、(60±5)%和(45±5)%，研究了干旱胁迫对豆荚同节位叶内源保护酶系统和抗坏血酸—谷胱甘肽循环的影响。结果表明：干旱加速了豆荚同节位叶衰老，表现为SPAD降低，皖豆37降低8.0%～24.2%，皖豆38降低12.4%～32.9%。叶片中过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性和抗坏血酸（ASA）含量显著增加，谷胱甘肽还原酶（GR）、抗坏血酸氧化酶（APX）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性显著降低。干旱逆境下导致豆荚同节位叶H2O2和丙二荃（MDA）含量升高，O2-产生速率增加，加速了衰老。SWC(45±5)%处理变幅显著高于SWC(60±5)%处理，两品种结果一致。与皖豆38相比，皖豆37由于干旱胁迫下GR和PAX活性高，提高了ASA含量，减少H2O2和O2-积累，减轻了膜脂过氧化程度，从而提高了对干旱逆境的抵御能力。

关键词：大豆豆荚同节位叶干旱抗氧化防御机制

玉米杂交群体产量性状及其特殊配合力全基因组关联分析

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作物学报 2024年第2期50卷 363-372页

作者：马娟曹言勇河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002

提高产量是玉米育种的长期目标,解析产量相关性状及其配合力的遗传基础对选育高产玉米新品种具有重要意义。本研究选用123份玉米自交系和8份测验种作为亲本,根据NCⅡ(North Carolina design Ⅱ)获得540份杂交种为材料,在新乡和周口试验... 详细信息

提高产量是玉米育种的长期目标,解析产量相关性状及其配合力的遗传基础对选育高产玉米新品种具有重要意义。本研究选用123份玉米自交系和8份测验种作为亲本,根据NCⅡ(North Carolina design Ⅱ)获得540份杂交种为材料,在新乡和周口试验田调查F1杂交种的单穗粒重、单穗重、百粒重、行粒数等8个产量及构成性状,利用玉米5.5K液相育种芯片检测亲本基因型,推断F1杂交种的基因型,利用BLINK(Bayesian information and linkage-disequilibrium iteratively nested keyway)加性和显性模型开展F1杂交种表型与其特殊配合力(special combining ability, SCA)的全基因组关联分析。结果表明,利用加性和显性模型对F1杂交种分别检测到10个和31个显著关联位点。利用显性模型检测到8个SNPs(single nucleotide polymorphisms)与SCA显著关联。不同性状和模型间共定位位点有7个,其中1个为单穗重与其SCA同时关联位点。通过对主效和共定位SNPs的扫描,共鉴定到26个候选基因,其中转录因子MYBR85、NLP9、PHD3、生长素上调小RNA(SAUR11和SAUR12)、FCS-like锌指蛋白基因FLZ16等可能是控制F1杂交种产量性状与其SCA的重要候选基因。

关键词：玉米杂交种特殊配合力全基因组关联分析