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小麦胚芽鞘长度QTL定位和GWAS分析

作物学报 2024年第3期50卷 590-602页

作者：郝倩琳杨廷志吕新茹秦慧敏王亚林贾晨飞夏先春马武军徐登安青岛农业大学农学院山东青岛266109 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

在干旱条件下,小麦(Triticum aestivum L.)适当深播可提高出苗率,胚芽鞘长度决定了小麦播种的最大深度,因此培育长胚芽鞘小麦品种至关重要。为了挖掘控制小麦胚芽鞘长度相关的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),本研究以275份... 详细信息

在干旱条件下,小麦(Triticum aestivum L.)适当深播可提高出苗率,胚芽鞘长度决定了小麦播种的最大深度,因此培育长胚芽鞘小麦品种至关重要。为了挖掘控制小麦胚芽鞘长度相关的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),本研究以275份豆麦/石4185重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体和186份自然群体为材料,根据90K SNP芯片的分型结果,利用3个环境下小麦胚芽鞘长度表型数据进行QTL鉴定。采用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)在RIL群体中鉴定到2个稳定的QTL位点,分别位于4BS(30.17~40.59 Mb)和6BL(700.08~703.53 Mb)染色体上,解释表型变异率(PVE)分别为26.29%~28.46%和4.16%~4.36%;全基因组关联分析(GWAS)采用混合线性模型(Mixed linear model,MLM)方法,共鉴定到36个稳定的QTL位点,分别位于1A(3)、1B(3)、1D(2)、2A(1)、3A(2)、3B(2)、4B(11)、5A(1)、5B(3)、6B(4)、7A(2)、7B(2)染色体上,在3个环境中重复检测到的显著关联位点有7个,其中3个位点与已报道的位点重叠或邻近,其他4个位点推测为新位点,分别位于1A(499.03 Mb)、3A(73.06 Mb)、4B(648.74~648.87 Mb)、7A(36.31 Mb)染色体上,预测了5个候选基因(TraesCS1A03G0748300、Rht1、TraesCS4B03G0110000、TraesCS4B03G0112200和TraesCS7A03G0146600)。在两个群体中均鉴定到位于4BS(30.17~40.59 Mb)染色体上的主效QTL位点,该位点的候选基因Rht1已被证实能降低小麦胚芽鞘长度。该研究结果为挖掘控制小麦胚芽鞘长度的基因以及胚芽鞘长度相关性状分子标记辅助选择育种奠定了基础。

关键词：小麦胚芽鞘长度 QTL定位全基因组关联分析

水稻黄华占背景选择导入系的耐低氮筛选评价与利用

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作物学报 2024年第8期50卷 1907-1919页

作者：邵美红赵玲玲程楚程思明朱双兵翟来圆陈凯徐建龙建德市农业技术推广中心浙江杭州311600 岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心/中国农业科学院农业基因组研究所广东深圳518210 中国农业科学院作物科学研究所北京100081 三亚中国农业科学院国家南繁研究院海南三亚572024

中低产田的氮素不足是制约水稻高产的重要因素,筛选和培育耐低氮品种是解决这一问题的有效途径之一。本研究利用种质资源导入黄华占背景培育的目标性状选择导入系群体,经连续3个季节在低氮和正常施氮条件下评价导入系的产量及其相关性... 详细信息

中低产田的氮素不足是制约水稻高产的重要因素,筛选和培育耐低氮品种是解决这一问题的有效途径之一。本研究利用种质资源导入黄华占背景培育的目标性状选择导入系群体,经连续3个季节在低氮和正常施氮条件下评价导入系的产量及其相关性状表现,发现低氮处理对导入系的抽穗期、结实率和千粒重影响最小,平均耐低氮指数均接近1;对单株产量和单株有效穗数的影响较大,平均耐低氮指数分别仅为0.45和0.62,认为单株产量和单株有效穗数是衡量水稻耐低氮性的有用指标。基于单株产量的耐低氮指数,从导入系群体中筛选出9份耐低氮株系,其单株产量的耐低氮指数变幅为0.87~1.04。对其中的5份进行多点品比验证,其中1份不具备耐低氮性,产量平均耐低氮指数为0.66,其余4份表现较强的耐低氮水平,产量平均耐低氮指数为0.94,表明耐低氮性具有个体和群体水平的差异,强调对分离群体中筛选出来的耐低氮材料进行群体水平验证的重要性。4份耐低氮株系中,M85耐低氮性主要通过在低氮条件下较高有效穗数和千粒重来实现,其余3份耐低氮株系(M382、M563和M79)则主要通过较多每穗实粒数和较高的千粒重来实现,提出在一定穗数基础上增加每穗实粒数是提高低氮条件下水稻产量的重要途径。结合选择导入系的苗期耐盐、成株期抗旱和全生育期耐低氮特性,对利用不同供体来源的选择导入系通过分子设计同步改良多个复杂抗逆性状进行了讨论。

关键词：水稻选择导入系耐低氮耐低氮指数抗逆性改良

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普通菜豆资源抗菜豆象鉴定与评价

作物杂志 2024年

作者：王勤方唐永生蒋彦华张菊香于海天朱玉芬朱振东曲靖市农业科学院云南省农业科学院粮食作物研究所中国农业科学院作物科学研究所

采用人工接虫法对473个普通菜豆资源进行菜豆象抗性鉴定。结果表明，49.1%的资源表现出不同程度的抗性，其中高抗资源15份，抗性和中抗资源分别有60份和157份。在15份高抗资源中，F1432、F0645、F0675、F0004351和F0004406等5份资源未... 详细信息

采用人工接虫法对473个普通菜豆资源进行菜豆象抗性鉴定。结果表明，49.1%的资源表现出不同程度的抗性，其中高抗资源15份，抗性和中抗资源分别有60份和157份。在15份高抗资源中，F1432、F0645、F0675、F0004351和F0004406等5份资源未见菜豆象侵染，表现为免疫。研究发现，菜豆象具有一定的趋光性，不同粒色、子粒大小和种皮光泽等资源间未发现有显著的抗性差异。抗菜豆象资源的筛选鉴定，有利于为后续抗性育种提供优异的抗性资源。

关键词：普通菜豆菜豆象抗性鉴定

谷子四大名米品种群农艺及品质性状评价与亲缘关系分析

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植物遗传资源学报 2024年第4期25卷 544-561页

作者：薛亚鹏王蓉柴小娇王若楠王倩刘少雄王瑞云刘敏轩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北京100081 山西农业大学农学院太谷030801 赤峰农牧科学研究所内蒙古赤峰024031

对谷子四大名米(沁州黄、桃花米、龙山小米及金米)原始地方品种及其同名品种共计179份开展为期两年的农艺性状调查并对其进行基于SNP标记的亲缘关系分析,从中选择51份进行营养品质测定。结果表明:从农艺性状来看,四类名米品种在数量性... 详细信息

对谷子四大名米(沁州黄、桃花米、龙山小米及金米)原始地方品种及其同名品种共计179份开展为期两年的农艺性状调查并对其进行基于SNP标记的亲缘关系分析,从中选择51份进行营养品质测定。结果表明:从农艺性状来看,四类名米品种在数量性状上具有明显差异,而质量性状在不同类品种间差异不大。相关性分析表明,穗重与穗粒重、草重与穗重呈极显著正相关。主成分分析表明前3个主成分解释了累积变异的89.414%,基于主成分分析结果计算了综合得分F值,菠菜根-30的综合得分最高(F=7.42),阴天旱-27的综合得分最低(F=-9.17)。亲缘关系结果表明,各同名品种间存在多样的进化关系,不同名品种间可能存在基因交流。基于农艺性状对179份材料进行聚类分析,发现材料划归4个类群,同名品种内聚集相对集中,农艺性状相似度较大。从营养品质上看,四类名米间营养品质差异较小,除粗纤维外其余营养品质指标差异均不显著。相关性分析发现粗蛋白与粗脂肪呈现显著的正相关;淀粉与蛋白质、脂肪之间呈现显著的负相关。主成分分析表明前6个主要成分解释了累积变异的88.414%,能够基本涵盖10个营养品质的信息,基于主成分分析,结合不同品种谷子的综合得分,对小米品质进行排名,排名靠前的品种有菠菜根-77、菠菜根-33、菠菜根-44、爬坡糙-15、九根齐-25和阴天旱-13。本研究对四大名米品种群的农艺性状、品质性状和亲缘关系的鉴定和研究,对种质资源保护和利用,以及优异资源的挖掘具有重要意义。

关键词：谷子传统名米农艺性状营养品质相关性分析亲缘关系

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我国骨干农书中的作物种质资源

中国农史 2024年第3期43卷 17-27页

作者：刘旭谭光万孔垂正中国农业科学院作物科学研究所北京100081 中国农业科学院农业经济与发展研究所北京100081 中国农业科学院战略研究中心北京100081 中国农业博物馆北京100026

传统作物种质资源是我国的重要农业文化遗产,摸清我国农业古籍和历史文献中记载的作物种质资源本底,系统总结我国传统作物种质资源发展的基本规律,对传统作物种质资源的创造性转化和创新性发展具有重要意义。通过对我国骨干农书中的相... 详细信息

传统作物种质资源是我国的重要农业文化遗产,摸清我国农业古籍和历史文献中记载的作物种质资源本底,系统总结我国传统作物种质资源发展的基本规律,对传统作物种质资源的创造性转化和创新性发展具有重要意义。通过对我国骨干农书中的相关资料进行系统梳理,可以发现传统作物种质资源记载呈现种类和品种的丰富多样性、在农业生产要素中的首要性、收录的滞后性和延续性、认知发展的规律性等主要特征。我国农书对传统作物种质资源的记载与认知,有力地支撑了作物及其种质资源与人文环境的协同演变学说,为开展现代作物种质资源工作提供了有益借鉴。

关键词：农业古籍骨干农书作物种质资源协同演变

广西野生稻种质资源的抢救性调查收集及其抗病性初步鉴定

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植物遗传资源学报 2024年第9期25卷 1441-1453页

作者：郭文龙梁云涛罗翠婷乔卫华吴宇翔程云连何金富张丽芳李克敌徐志健黄雪琼肖晓蓉郑晓明杨庆文中国农业科学院作物科学研究所广西农业科学院水稻研究所广西壮族自治区农业生态与资源保护站海南省农业科学院粮食作物研究所

针对广西野生稻濒危状况越来越严重的问题，抢救性收集广西野生稻种质资源，发掘其抗病基因，对广西野生稻资源丰富的地区开展了调查和收集，并对收集的部分资源进行了白叶枯病和稻瘟病抗性鉴定。结果表明，广西野生稻原记载的44个分布... 详细信息

针对广西野生稻濒危状况越来越严重的问题，抢救性收集广西野生稻种质资源，发掘其抗病基因，对广西野生稻资源丰富的地区开展了调查和收集，并对收集的部分资源进行了白叶枯病和稻瘟病抗性鉴定。结果表明，广西野生稻原记载的44个分布点中，仅剩24个尚有野生稻分布，濒危状况十分严重，近10年来野生稻分布点消失比例高达45.5%，水源被破坏和杂草竞争是危害野生稻生存的主要威胁因素；按照野生稻取样原则，共抢救性收集到11个普通野生稻和药用野生稻群体共317份种质资源；利用国际强毒菌株PXO99对177份材料进行白叶枯抗性鉴定，采用离体戳伤叶片鉴定的方法进行不同病菌小种（Guy11、RB22、FJ-3-2、FJ-3-5、FJ-2-3）的稻瘟病抗性鉴定，筛选出白叶枯抗性资源27份，稻瘟病抗性资源105份，兼抗白叶枯和稻瘟病的种质资源5份。针对广西野生稻抗病资源丰富但消失严重的问题，建议加强收集和保护，并加大种质资源鉴定力度。

关键词：野生稻濒危状况收集种质资源抗性鉴定

小麦农家品种武都白茧儿抗条锈病基因遗传定位

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植物遗传资源学报 2024年第10期25卷 1737-1747页

作者：董亚超董艳赵聪李雷商航肖永贵白斌夏先春刘金栋耿洪伟新疆农业大学农学院乌鲁木齐830052 中国农业科学院作物科学研究所北京100081 宁夏农林科学院农作物研究所银川750002 甘肃农业科学院小麦研究所兰州730030

小麦条锈病是由条形柄锈菌(Pst,Puccinia striiformis ***)引起的一种全球性重要真菌病害,严重影响小麦生产安全。发掘抗病基因,培育抗病品种是防治条锈病最为经济有效和安全的方法。武都白茧儿是甘肃陇南小麦农家品种,在整个生育期都... 详细信息

小麦条锈病是由条形柄锈菌(Pst,Puccinia striiformis ***)引起的一种全球性重要真菌病害,严重影响小麦生产安全。发掘抗病基因,培育抗病品种是防治条锈病最为经济有效和安全的方法。武都白茧儿是甘肃陇南小麦农家品种,在整个生育期都表现出中到高抗条锈病,但其抗性基因尚不明晰。为解析武都白茧儿的条锈病抗性遗传机制,本研究利用抗病亲本武都白茧儿和感病亲本辉县红配制杂交组合,利用条锈菌生理小种V31/lab对其F2和F2:3群体进行苗期接种鉴定,结合混池测序和连锁分析定位抗性基因。结果表明,武都白茧儿对V31/lab抗性由一对隐性基因控制,暂命名为yrWUD。根据F2群体的混池外显子捕获测序和混池转录组测序结果,开发了12个高通量的KASP标记;通过连锁分析,将yrWUD定位在4AL染色体的2.6 cM遗传区间内,与侧翼标记4AL36和4AL11的遗传距离分别为0.9 cM和1.7 cM,对应13 Mb的物理区间(4A:610.26~623.35 Mb),其中3个抗病相关基因TraesCS4A02G329100、TraesCS4A02G330000和TraesCS4A02G330100在抗感池中差异表达,推测为yrWUD的候选基因。本研究定位了武都白茧儿的抗性基因yrWUD,用KASP标记4AL36在自然群体中检测了该基因的等位基因,研究结果为小麦抗条锈病育种提供了新基因和分子标记。

关键词：小麦条锈病基因定位分子标记 BSE-seq BSR-Seq

基于无人机多源影像数据的灌浆期人工合成小麦抗旱性评价

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1674-1686页

作者：燕雯金秀良李龙徐子涵苏悦张跃强景蕊莲毛新国孙黛珍山西农业大学农学院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新疆农业科学院核技术生物技术研究所/农业农村部荒漠绿洲区作物生理生态与耕作重点实验室/新疆作物生物技术重点实验室

【目的】基于无人机多源影像及产量数据评价人工合成小麦种质的抗旱性，优选高通量抗旱性鉴定指标，发掘抗旱人工合成小麦种质资源，为加快拓展小麦抗旱遗传资源、提升旱地小麦育种水平提供技术支撑和种质材料。【方法】以80份人工合成... 详细信息

【目的】基于无人机多源影像及产量数据评价人工合成小麦种质的抗旱性，优选高通量抗旱性鉴定指标，发掘抗旱人工合成小麦种质资源，为加快拓展小麦抗旱遗传资源、提升旱地小麦育种水平提供技术支撑和种质材料。【方法】以80份人工合成小麦种质及对照小麦品种新春37为试验材料，在田间进行小区播种，设置干旱和灌溉2种水分处理；利用无人机搭载多光谱及热红外相机采集试验材料灌浆期多源影像进行拼接处理，通过阈值分割等方法提取各试验材料的光谱指数；利用相关性分析和主成分分析鉴选抗旱相关光谱指标，结合单指标及综合评价方法鉴定人工合成小麦种质的抗旱性。【结果】基于无人机多源影像数据提取了80份人工合成小麦种质的19种光谱指数。不同光谱指数抗旱系数与小区产量抗旱指数的相关性分析结果表明，OSAVI的抗旱系数与抗旱指数的关联度最高，NDVI、CIre和NDRE的抗旱系数与抗旱指数的关联度较高。部分光谱指数的抗旱系数间相关性较高，存在冗余信息，通过主成分分析，将19个光谱指数的抗旱系数转换为3个相互独立的综合指标，3个综合指标的贡献度分别为59.6%、12.0%和9.6%。利用加权隶属函数法聚合综合指标，通过公式计算获得各人工合成小麦种质的综合抗旱性度量值。基于抗旱指数鉴定出6份强抗旱人工合成小麦种质，基于综合抗旱性度量值鉴定出5份强抗旱种质，其中，SW004和SW009在2种方法的评价结果中均被评为强抗旱种质。基于OSAVI的抗旱系数对80份人工合成小麦种质进行抗旱性分级，分级结果与基于综合抗旱性度量值的分级结果基本一致。根据OSAVI的抗旱系数鉴定出的6份强抗旱种质中，有5份在基于综合抗旱性度量值分级中也被鉴定为强抗旱种质。【结论】基于无人机多源影像提取的光谱指数NDVI、OSAVI、CIre和NDRE，以及基于光谱指数的综合抗旱性度量值均可用于辅助鉴定小麦种质抗旱性。

关键词：多源影像光谱指数人工合成小麦抗旱性灌浆期

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基于淀粉原料的食品3D打印研究进展

食品科学 2024年第3期45卷 257-265页

作者：朱莹莹仵华君朱嘉文石振兴邹亮申瑞玲么杨郑州轻工业大学食品与生物工程学院河南郑州450001 中国农业科学院作物科学研究所北京100000 河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001 农业农村部粮食作物基因资源评价利用重点实验室北京100081

三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多... 详细信息

三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多的关注。淀粉是人类饮食尤其是以植物性饮食为主的东方饮食结构的重要组成部分。淀粉特殊的理化性质包括流变特性、水合特性和凝胶性质等,使其在流出喷嘴和打印成型方面具备天然优势,进而在食品3D打印中具有巨大的应用潜力。本文从淀粉3D打印中常用的打印设备类型、常见淀粉原料的打印工艺、淀粉材料理化性质与其打印性能的关联、淀粉改性对其3D打印产品的品质改善、淀粉3D打印产品的后处理以及打印对淀粉结构的影响等方面,综述了基于淀粉原料的食品3D打印研究进展,并展望了相关领域的发展前景和趋势。

关键词：淀粉原料热挤压3D打印理化性质打印性能淀粉改性