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大豆根瘤特异细胞类型启动子发掘与鉴定

分子植物育种 2024年

作者：刘思蕊孔祥莹徐瑞新张尊勉吕山花邱丽娟阎哲中国科学院东北地理与农业生态研究所中国农业科学院作物科学研究所作物基因资源与育种全国重点实验室农业农村部粮食作物基因资源评价利用重点实验室哈尔滨师范大学生命科学与技术学院聊城大学农学与农业工程学院

为了深入了解大豆根瘤不同细胞类型中基因的表达，本研究在已发表的单细胞和空间转录组数据中筛挑出根瘤不同细胞类型特异表达的基因，以Williams 82大豆为研究材料，通过扩增预测基因起始密码子上游约2 kb的启动子片段，构建候选基因... 详细信息

为了深入了解大豆根瘤不同细胞类型中基因的表达，本研究在已发表的单细胞和空间转录组数据中筛挑出根瘤不同细胞类型特异表达的基因，以Williams 82大豆为研究材料，通过扩增预测基因起始密码子上游约2 kb的启动子片段，构建候选基因启动子驱动GUSPlus报告基因表达的重组质粒，利用发根农杆菌介导转化法，获得转基因根瘤。对根瘤进行GUS染色并通过石蜡切片在显微镜下验证基因表达位置，鉴定出一系列在根瘤表皮、外皮层、内皮层、维管束、固氮区的侵染细胞和非侵染细胞特异表达的基因。实验结果证明了利用空间转录组和单细胞测序技术可以准确的预测大豆根瘤不同细胞类型特异性表达的基因，该实验构建了一套完整的大豆根瘤特异性表达的启动子，为后续深入研究大豆根瘤的发育和功能提供了有力的工具和信息。

关键词：大豆根瘤细胞类型特异性启动子

叶绿体标记在玉米种质资源快速分组中的应用分析

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作物学报 2024年第7期50卷 1867-1876页

作者：王蕊孙擘张云龙张茗起范亚明田红丽赵怡锟易红梅匡猛王凤格北京市农林科学院玉米研究所/农业农村部农作物DNA指纹创新利用重点实验室(部省共建)/玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室北京100097 中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室河南安阳455000

叶绿体标记具有遗传保守性高且不受核基因重组干扰等特点,适于对玉米种质资源进行分类管理。本研究基于Maize6H-60K芯片对玉米叶绿体标记筛选获得叶绿体分组候选位点,使用上述位点对3549份玉米种质资源进行聚类分析,将玉米种质资源划分... 详细信息

叶绿体标记具有遗传保守性高且不受核基因重组干扰等特点,适于对玉米种质资源进行分类管理。本研究基于Maize6H-60K芯片对玉米叶绿体标记筛选获得叶绿体分组候选位点,使用上述位点对3549份玉米种质资源进行聚类分析,将玉米种质资源划分为B、D、H、C、T共5个类群。通过基因型信息对比筛选出29个叶绿体分组特异标记(Varietal Chloroplast Panel,VCP)并设计KASP引物。开发兼容芯片、KASP平台的快速分组分析算法,算法结果与聚类分析一致。挑选5个类群特异位点利用序贯法对种质资源进行快速分组检测,构建玉米种质资源快速分组方法,减少了95%的检测量,为玉米种质资源提供一种新型高效的分组管理方法。

关键词：玉米种质资源叶绿体标记 KASP 分组方案

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不同品种百香果果实转色期糖酸品质性状评价

果树学报 2024年

作者：吴斌苏金生邢文婷宋顺马伏宁黄东梅中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所.农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点实验室海南省热带作物资源遗传改良与创新重点实验室海南省省级西番莲种质资源圃云南农业大学热带作物学院

【目的】研究黄果百香果和紫果百香果等主栽品种和自育品种果实转色过程中糖酸组分的动态变化，对培育优质品种、优质果品生产、果实的适时采收具有重要意义。【方法】采用便携式糖酸仪测定百香果果实可溶性固形物含量，采用自动电位滴... 详细信息

【目的】研究黄果百香果和紫果百香果等主栽品种和自育品种果实转色过程中糖酸组分的动态变化，对培育优质品种、优质果品生产、果实的适时采收具有重要意义。【方法】采用便携式糖酸仪测定百香果果实可溶性固形物含量，采用自动电位滴定仪测定可滴定酸含量，采用高效液相色谱法测定果实中糖酸组分及其含量。【结果】随着果实转色成熟，百香果果肉可溶性固形物含量呈先升高后降低的趋势，壮乡蜜宝、中百6号、黄香1号、台农和满天星的可滴定酸含量呈逐渐降低的趋势。除钦蜜的固酸比随着果实转色逐渐增大外，其余品种的固酸比均呈先上升后下降的趋势。在百香果果实转色过程中蔗糖含量均呈先上升后下降的趋势，柠檬酸含量变化均随着果实转色呈现出逐渐下降的趋势。不同百香果品种成熟期的糖酸组分均呈现出显著性差异，其中中百6号果实中的果糖和葡萄糖含量显著高于其他品种。6个百香果品种的果实中酸组分以柠檬酸为主，占比达到68.27%～84.22%，其中台农果实中的柠檬酸、总酸和可滴定酸含量显著高于其他品种。固酸比分析发现，黄果百香果的固酸比高于紫果，固酸比从高到低依次为：钦蜜＞壮乡蜜宝＞黄香1号＞中百6号＞台农＞满天星。【结论】百香果不同品种的糖酸组分比例在果实不同发育期中存在差异。紫果百香果和黄果百香果均属于柠檬酸优势型。转色期T2～T4是百香果果实品质变化的关键时期。随着果实成熟均出现退糖现象，且黄果百香果的固酸比大于紫果。果实完全成熟时，钦蜜果实中的固酸比显著高于其他品种。百香果果实固酸比主要受柠檬酸含量的影响，且成反比。

关键词：百香果转色期可溶性糖有机酸固酸比

稻蟹共生系统稻田水-土界面微生物群落结构特征

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中国农业科学 2024年第18期57卷 3551-3567页

作者：李伟晶王洪媛徐洋李浩翟丽梅刘宏斌中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部面源污染控制重点实验室/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室

【目的】稻蟹共生是中国北方稻作区主要稻田立体生态种养模式。水-土界面是稻田系统物质循环热区。研究稻蟹共生系统水-土界面微生物群落多样性及群落结构，旨在深入了解该模式下的水土界面微生态环境演变特征，为稻蟹共生系统水体和土... 详细信息

【目的】稻蟹共生是中国北方稻作区主要稻田立体生态种养模式。水-土界面是稻田系统物质循环热区。研究稻蟹共生系统水-土界面微生物群落多样性及群落结构，旨在深入了解该模式下的水土界面微生态环境演变特征，为稻蟹共生系统水体和土壤生态健康研究提供理论依据和数据支撑。【方法】在辽宁省盘锦市典型稻蟹共作区选择8个长期水稻单作系统和8个长期稻蟹共生（>20年）系统，基于稻田水土理化指标测定和16S rRNA基因高通量测序技术，比较2种水稻种植系统对稻田田面水和界面土壤（0—2 cm）理化性质与细菌群落结构的影响。【结果】（1）河蟹引入减少了水土界面特有微生物群落，田面水和界面土壤特有OTUs数量分别降低27.0%和71.2%，对田面水alpha多样性无显著影响，但显著降低了界面土壤细菌群落丰富度。（2）河蟹引入显著改变了水土界面细菌群落结构组成（P生物群落结构和多样性，田面水中营养盐的增加有减弱水体微生物群落稳定性的风险，但稻蟹共生塑造了更加稳定的界面土壤细菌群落，有助于界面土壤的养分物质循环，提高作物养分利用效率。

关键词：稻蟹共生田面水细菌界面土壤细菌共现网络理化性质

人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性育种利用效率

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中国农业科学 2024年第7期57卷 1255-1266页

作者：刘泽厚王琴叶美金万洪深杨宁杨漫宇杨武云李俊四川省农业科学院作物研究所/农业农村部西南地区小麦生物学与遗传育种重点实验室/粮食作物绿色种质创新与遗传改良四川省重点实验室成都师范学院化学与生命科学学院

【目的】小麦穗发芽是影响小麦产量和品质的重要限制因子。具有抗穗发芽特性的人工合成小麦和地方品种是改良栽培小麦穗发芽抗性的重要基因资源，通过分子标记辅助选择转育人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性位点，评价人工合成小麦和地... 详细信息

【目的】小麦穗发芽是影响小麦产量和品质的重要限制因子。具有抗穗发芽特性的人工合成小麦和地方品种是改良栽培小麦穗发芽抗性的重要基因资源，通过分子标记辅助选择转育人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性位点，评价人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率，筛选抗穗发芽小麦新材料，为小麦穗发芽抗性育种提供数据和材料支撑。【方法】以抗穗发芽的人工合成小麦SYN792和四川地方品种涪陵须须麦为母本，以穗发芽敏感品种川麦45为轮回亲本，构建2个BC1F7群体。2017年，通过整穗发芽鉴定法对2个BC1F7群体的1 796个株系进行穗发芽表型初筛，然后利用与人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点连锁的SSR标记进行分子标记选择，筛选出整穗发芽率(SGR)小于35%且携带PHS-3D和PHS-A1抗性位点的导入系；2018和2019年，连续2年对初筛选出的PHS-3D和PHS-A1导入系进行整穗发芽率、籽粒发芽指数(GI)和产量相关性状鉴定，其中，籽粒发芽鉴定试验设置25℃(18GI)和32℃(19GI)2个发芽温度。通过不同环境下穗发芽抗性和产量数据，分析人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率，筛选抗穗发芽且综合性状好的优异导入系。【结果】经整穗发芽鉴定初筛，从1 796个衍生系中筛选出SGR值小于35%的株系537个；进一步对筛选出的537个株系进行分子标记检测，发现332个株系导入了人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点，包括人工合成小麦导入系73个、地方品种导入系259个；地方品种PHS-A1导入系的频率显著高于人工合成小麦PHS-3D导入系。2018和2019年通过对332个穗发芽抗性位点导入系穗发芽鉴定发现，不同年份穗发芽指标间均呈极显著正相关，穗发芽指标SGR和GI表现出相对稳定的趋势；人工合成小麦和地方品种导入系的3个穗发芽指标平均值(18GI、18SGR和19SGR)均低于23%，差异不显著。不同发芽温度导入系的GI值差异较大，发芽温度32℃时，人工合成小麦PHS-3D导入系的GI值显著低于地方品种PHS-A1导入系。筛选出的73个人工合成小麦导入系中，红粒系穗发芽指标值均低于白粒系；其中，11个人工合成小麦白粒导入系表现中抗及以上抗性水平，14个红粒导入系在不同发芽温度时GI值均低于35%。2年产量相关性状分析表明，人工合成小麦PHS-3D导入系的千粒重显著高于地方品种PHS-A1导入系，而穗粒数显著小于地方品种PHS-A1导入系。根据产量性状和穗发芽抗性表现，筛选出23个穗发芽抗性和综合性状均较好的优异导入系，包括7个人工合成小麦PHS-3D导入系、16个地方品种PHS-A1导入系；人工合成小麦优异导入系中有2个白粒导入系穗发芽抗性中抗以上，2个红粒导入系不同发芽温度的GI值均低于25%，表现出稳定的穗发芽抗性。【结论】人工合成小麦和地方品种均可用于改良现代栽培小麦穗发芽抗性，利用地方品种进行穗发芽抗性育种改良效率优于人工合成小麦；但人工合成小麦导入系的穗发芽抗性的稳定性优于地方品种导入系。筛选出的23个人工合成小麦和地方品种导入系是小麦穗发芽抗性和产量性状改良的重要基因资源；特别是人工合成小麦白粒导入系(编号5201)和红粒导入系(编号5497和5505)是非常有育种利用价值的穗发芽抗性育种亲本材料。

关键词：小麦人工合成小麦地方品种穗发芽产量相关性状

西番莲属25种（品种）花粉活力检验方法筛选及其花粉活力和柱头可授性比较分析

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果树学报 2024年

作者：吴斌王加志邢文婷宋顺黄海杰李洪立胡文斌马伏宁黄东梅中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所·农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点实验室·海南省热带作物资源遗传改良与创新重点实验室·海南省省级西番莲种质资源圃云南农业大学热带作物学院

【目的】研究25种西番莲（包括8个地方品种、15个引进品种/品系和2个选育品种/品系）的花粉活力和柱头可授性，为西番莲杂交亲本的选择提供理论依据。【方法】以25种西番莲为试材，采用花粉离体培养、TTC染色和I2-KI染色方法检测西番莲... 详细信息

【目的】研究25种西番莲（包括8个地方品种、15个引进品种/品系和2个选育品种/品系）的花粉活力和柱头可授性，为西番莲杂交亲本的选择提供理论依据。【方法】以25种西番莲为试材，采用花粉离体培养、TTC染色和I2-KI染色方法检测西番莲花粉活力，利用联苯胺-过氧化氢法检测柱头可授性。【结果】结果表明，25种西番莲均具有柱头可授性，但可授性存在差异。在TN、HX No.1、W-1、KSTS、XG和GH等6种具有代表性的西番莲中，花粉离体培养的最适条件仅蔗糖浓度存在差异，分别为10%和15%。花粉离体培养和TTC染色法均可用于25种西番莲花粉活力的检测。基于花粉活力的聚类分析可分为3个类群，其中第Ⅰ类群和第Ⅱ类群共22个种，均属于正常可育类型，第Ⅲ类群包含3个种，均属于高不育类型。【结论】花粉离体培养是最能呈现25种西番莲花粉活力的检测方法，TTC染色法可作为西番莲花粉活力的快速检测方法。除ZL、LX和RX适宜做杂交母本外，其余种均可做杂交父本或母本。

关键词：西番莲属花粉活力柱头可授性杂交育种

基于GYT双标图综合评价黄河流域中熟杂交棉花区域试验品种

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作物学报 2024年

作者：李超付小琼中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种与综合利用全国重点实验室华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物种质资源实验室/华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室/河北农业大学

对黄河流域中熟杂交棉花区域试验参试品种进行分析和评价，可以为品种合理布局和品种性状改良提供科学依据。本研究利用GYT双标图对2022—2023年黄河流域30个参试品种的产量、品质、农艺性状、抗病性进行综合评价，深入分析皮棉产量与... 详细信息

对黄河流域中熟杂交棉花区域试验参试品种进行分析和评价，可以为品种合理布局和品种性状改良提供科学依据。本研究利用GYT双标图对2022—2023年黄河流域30个参试品种的产量、品质、农艺性状、抗病性进行综合评价，深入分析皮棉产量与铃重、单株铃数、霜前花率、衣分、第一果枝节位、果枝数、生育期、株高、子指、纤维长度、断裂比强度、马克隆值、伸长率、整齐度、枯萎病指数、黄萎病指数等性状的组合水平，联合方差分析结果表明，2年试验中所有性状的基因型效应和环境效应均达到了极显著水平，大部分基因型与环境互作效应达到了显著或极显著水平，同时大部分互作效应平方和占比总变异平方和比例大于基因型效应。筛选出中棉所9B07等产量-性状组合优良的品种，比对照品种中棉所9711适应性更广、丰产性更好，具有较高的应用推广价值。GYT双标图比GT双标图具有解释的变异比例更高、拟合度更好、分析结果可信度更高等优点，可以更加直观展示参试品种特点，为我国作物品种多性状综合评价提供参考。

关键词：棉花 GT双标图 GYT双标图产量-性状组合

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干旱胁迫的影响及抗旱性研究进展

分子植物育种 2024年

作者：任洪雷朱筱张丰屹张必弦王家军王金生吴俊江王广金邱丽娟中国农业科学院作物科学研究所国家农作物基因资源与遗传改良重大科学工程农业部作物种质资源与生物技术重点开放实验室黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省农业科学院大豆研究所农业农村部大豆栽培重点实验室黑龙江省大豆栽培重点实验室

在全球气候变暖的背景下，干旱对作物的影响遍布全球，限制了农业生产，严重影响了作物的生长发育和产量。全面了解干旱胁迫在形态、生理、生化、和细胞水平上对植物、作物和大豆的影响，理解植物特别是作物的抗旱机理，以期为作物遗传... 详细信息

在全球气候变暖的背景下，干旱对作物的影响遍布全球，限制了农业生产，严重影响了作物的生长发育和产量。全面了解干旱胁迫在形态、生理、生化、和细胞水平上对植物、作物和大豆的影响，理解植物特别是作物的抗旱机理，以期为作物遗传改良提供理论基础和技术参考。本文着重在干旱胁迫对植物、作物和大豆的影响和机制以及植物、作物和大豆抗旱性研究进展方面进行了全面阐述，并提出了适当的方法来缓解干旱胁迫，对提高作物的抗旱性提出建议。为了解作物抗旱性机理、作物抗旱性遗传改良、定向培育抗旱性作物品种等研究方向提供参考。

关键词：干旱抗逆性生理生化抗旱性研究

胡麻P5CS基因家族进化模式分析及LusP5CS1基因耐旱能力验证

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作物学报 2024年第10期50卷 2515-2527页

作者：王玲张艳萍齐燕妮汪磊李玉骁谭美莲汪魏中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室湖北武汉430062 甘肃省农业科学院生物技术研究所甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070

吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是植物中由P5CS基因编码的一种与干旱胁迫响应紧密联系的关键酶,它主要负责调节脯氨酸的生物合成。研究胡麻P5CS基因家族进化模式对进一步探索其在胡麻耐旱过程中的作用机制具有重要意义。本研究以拟南芥的2个... 详细信息

吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是植物中由P5CS基因编码的一种与干旱胁迫响应紧密联系的关键酶,它主要负责调节脯氨酸的生物合成。研究胡麻P5CS基因家族进化模式对进一步探索其在胡麻耐旱过程中的作用机制具有重要意义。本研究以拟南芥的2个P5CS基因作为查询序列,从胡麻、油菜、大豆、花生、向日葵、水稻、小麦等主要粮油作物的基因组中筛选获得P5CS基因家族成员。并通过分析不同作物P5CS基因受选择压力的大小、位点及功能分化潜力等阐明其进化模式,并在拟南芥中对其进行功能验证。研究结果显示,与其他作物的同源基因相比,胡麻P5CS基因家族成员在基因结构和进化模式上存在显著差异。在拟南芥中过表达受正向选择的胡麻LusP5CS1基因可以显著增加转基因拟南芥脯氨酸的积累并增强其耐旱性;在非干旱胁迫下过表达转基因拟南芥也表现出明显的适合度优势。本研究为胡麻耐旱分子机制和抗旱育种提供了理论基础。

关键词：胡麻 P5CS基因家族系统发育分析基因复制功能分化

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