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不同基因型向日葵芽期和苗期耐盐性分析

中国油料作物学报 2025年第1期47卷 115-125页

作者：李玉骁谭美莲汪磊朱梓榕严兴初汪魏王玲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

为建立简单高效的向日葵芽期和苗期耐盐鉴定方法,明确不同基因型向日葵的耐盐性差异,筛选耐盐品种,本研究采用不同浓度的NaCl溶液对20个向日葵品种进行芽期和苗期的盐胁迫处理,在不同处理和时间节点下观察各品种指标变化,并基于各项指... 详细信息

为建立简单高效的向日葵芽期和苗期耐盐鉴定方法,明确不同基因型向日葵的耐盐性差异,筛选耐盐品种,本研究采用不同浓度的NaCl溶液对20个向日葵品种进行芽期和苗期的盐胁迫处理,在不同处理和时间节点下观察各品种指标变化,并基于各项指标进行相关性、主成分、隶属函数值、聚类等分析和耐盐性综合评价,比较各品种的耐盐性差异。结果表明:浓度≤160 mmol/L的NaCl处理下,某些品种的种子萌发和幼苗株高与对照相比,表现出一定的促进作用,但随着处理浓度的增加和时间的延长,种子萌发和幼苗生长均受到不同程度的抑制,且抑制作用随浓度增加和时间增长而越明显;NaCl处理下,幼苗叶片的K+/Na+明显高于根部,相对SPAD值则随着浓度的升高先上升后下降;相同处理浓度下,耐盐品种各指标相对值均高于盐敏感品种,说明耐盐品种比盐敏感品种受NaCl的影响小,具有一定的耐盐能力。本研究得出向日葵芽期和苗期NaCl耐盐性鉴定的适宜处理浓度均为250 mmol/L;芽期通过调查相对发芽率、相对发芽势、相对胚根长和相对胚芽长等指标的综合隶属函数值比较耐盐性,苗期通过调查NaCl处理第14 d的幼苗相对存活率、相对叶面积、相对株高、相对SPAD值、地上部分相对鲜重和地下部分相对鲜重等指标的综合隶属函数值来判断耐盐性;利用上述方法鉴定出67号和HZ001两个耐盐品种。

关键词：向日葵耐盐性鉴定芽期苗期聚类分析

基因工程辅助萝卜硫苷在十字花科作物中的高效生物合成

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合成生物学 2025年第01期 136-156页

作者：刘晓悦王盼娣吴刚刘芳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农业农村部植物生态环境安全监督检验测试中心

植物次级代谢物萝卜硫苷（glucoraphanin,GRA）是一种由蛋氨酸衍生的硫代葡萄糖苷（glucosinolate,GSL），性质相对稳定，其本身及水解后活性产物萝卜硫素（sulforaphane,SFN）在抵抗癌症、神经保护等方面发挥重要作用，在食品营养和科... 详细信息

植物次级代谢物萝卜硫苷（glucoraphanin,GRA）是一种由蛋氨酸衍生的硫代葡萄糖苷（glucosinolate,GSL），性质相对稳定，其本身及水解后活性产物萝卜硫素（sulforaphane,SFN）在抵抗癌症、神经保护等方面发挥重要作用，在食品营养和科学研究中受到广泛关注。本文将综述GRA的理化性质、来源、生物学功能、合成途径以及当前生产现状，并进一步探讨未来GRA高效生物合成的潜力策略。GRA合成路径复杂，包括侧链延伸、核心结构形成以及侧链修饰三个阶段，可经植物内源黑芥子酶（myrosinase, MYR）或肠道微生物转化为具有生物活性的SFN等物质。西蓝花等十字花科作物中GRA含量较高，是当前GRA的主要来源作物，但其存在种植周期较长、产量不稳、提取率低等问题，开发经济且可再生的GRA新资源将极大地推进GRA开发应用。随着GRA生物合成及调控路径的明晰，基因工程辅助GRA的高效生物合成展现出巨大的潜力，也提示突破主流的单基因调控策略，聚合多基因多维度协同提高GRA合成的潜力。本文聚焦基因工程辅助十字花科作物高效生产GRA这一目标，系统地梳理了GRA合成各阶段的潜在候选基因并从富集部位角度指出了具高应用价值的底盘作物，以期为将来通过基因工程和分子育种技术调控植物中GRA的生物合成、实现GRA大规模可持续生产，提供一定的思路和策略。

关键词：萝卜硫苷(GRA) 萝卜硫素(SFN) 抗癌基因工程十字花科作物

不同染色方法在大豆锈菌侵染过程中的显微观察效果

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中国油料作物学报 2025年第1期47卷 186-191页

作者：屈艳慧杨红丽郝青南陈水莲邓克林詹高淼曹东陈李淼郭葳袁松丽张婵娟黄毅杨中路陈海峰单志慧周新安中国农业科学院油料作物研究所湖北武汉430062 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 中国农业科学院研究生院北京100081

由豆薯层锈菌引起的大豆锈病是热带、亚热带地区大豆的主要病害,可造成大豆严重减产。了解大豆锈菌的侵染特征有利于更好地开展抗锈育种研究。本研究利用番红固绿、DAPI(4′,6-二脒基-2-苯基吲哚)、荧光增白剂和麦胚凝集素WGA488(wheat ... 详细信息

由豆薯层锈菌引起的大豆锈病是热带、亚热带地区大豆的主要病害,可造成大豆严重减产。了解大豆锈菌的侵染特征有利于更好地开展抗锈育种研究。本研究利用番红固绿、DAPI(4′,6-二脒基-2-苯基吲哚)、荧光增白剂和麦胚凝集素WGA488(wheat germ agglutinin,Alexa Fluor^(TM)488 conjugate)四种染料对接种锈菌叶片进行染色观察,比较4种染色方法的效果。结果显示:采用番红固绿染色可清晰地观察到叶肉组织排列特征、孢子堆和新生夏孢子等;DAPI染色适于观察细胞核的状态和数量;荧光增白剂可将菌丝和植物细胞明确区分开,利于观察孢子入侵以及菌丝在叶肉组织内的分布特征;WGA488染料只能使真菌着色,适合观察菌丝在叶肉组织中扩展的整体性和连续性。根据研究目的及需要选取适合的染色方法,有助于精准地掌握大豆锈菌的显微结构特征及其侵染过程。

关键词：大豆锈菌显微观察侵染过程番红固绿荧光增白剂 DAPI WGA488

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大豆生育期基因E1和E2的启动子克隆及其表达模式分析

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中国农业科学 2025年第05期 840-850页

作者：刘路平胡雪洁祁金陈强刘智赵田湉史晓蕾刘兵强孟庆民张孟臣韩天富杨春燕河北省农林科学院粮油作物研究所/河北省作物遗传育种实验室/农业农村部黄淮海大豆生物学与遗传育种重点实验室中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部北京大豆生物学重点实验室

【目的】生育期是衡量大豆生态适应性的重要指标，也是关乎其产量形成的重要性状。研究大豆生育期主效基因E1和E2启动子及其表达模式，为生育期基因功能研究及其分子调控网络的解析提供依据，为大豆品种适应性改良及产量提高奠定基础。... 详细信息

【目的】生育期是衡量大豆生态适应性的重要指标，也是关乎其产量形成的重要性状。研究大豆生育期主效基因E1和E2启动子及其表达模式，为生育期基因功能研究及其分子调控网络的解析提供依据，为大豆品种适应性改良及产量提高奠定基础。【方法】通过启动子顺式元件分析网站PlantCARE分析生育期基因E1和E2的启动子序列，检测其中包含的重要调控元件。克隆E1和E2的启动子，构建GUS表达载体，并进行拟南芥遗传转化，检测转基因植株不同组织器官的GUS活性。在弱光和强光条件下，比较长日照和短日照下E1和E2表达量的差异。在不同生育期组大豆品种中检测E1和E2表达量，分析其表达量与大豆品种生育期的相关性。【结果】E1和E2的启动子序列均包含AE-box、Box4和G-box等多个光反应元件，另外，E1启动子区还包含生长素、脱落酸等响应元件，E2启动子区包含低温、干旱等响应元件及分生组织表达相关元件。转基因拟南芥GUS活性检测发现，E1启动子在植株整个生长期各器官均有较强转录活性，E2启动子在幼苗下胚轴、叶片和根的维管组织中具有较强转录活性。在弱光和强光条件下，E1表达量均表现为长日照高于短日照。在弱光条件下，E2表达量表现为短日照高于长日照；在强光条件下，E2表达量表现为长日照高于短日照。随不同大豆品种生育期的延长，E1表达量呈现逐渐升高趋势，E2表达量无规律性变化。【结论】E1的启动子是一个广泛表达的启动子，该基因的表达量显著受光周期调控，与大豆品种生育期有明显相关性；E2的启动子在各器官维管组织有较强表达，在强光和弱光条件下，该基因受光周期调控模式存在差异，其表达量与大豆生育期无明显相关性。

关键词：大豆生育期基因E1 基因E2 启动子表达模式

兼抗黄曲霉侵染和产毒高油酸花生新种质的创制与评价

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作物学报 2025年第3期51卷 687-695页

作者：晋高锐吴小丽邓丽陈玉宁喻博伦郭建斌丁膺宾刘念罗怀勇陈伟刚黄莉周小静淮东欣谭家壮姜慧芳任丽雷永廖伯寿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 湛江市农业科学研究院广东湛江524094 开封市农林科学研究院河南开封475004

高油酸花生可延长产品货架期和更有利于人体健康,推进高油酸化是国内外花生育种和产业发展的重要方向。然而,花生是易受黄曲霉菌侵染和产毒污染的农产品,在推进高油酸化的进程中非常有必要提高花生对黄曲霉的抗性以保障食品安全性。本... 详细信息

高油酸花生可延长产品货架期和更有利于人体健康,推进高油酸化是国内外花生育种和产业发展的重要方向。然而,花生是易受黄曲霉菌侵染和产毒污染的农产品,在推进高油酸化的进程中非常有必要提高花生对黄曲霉的抗性以保障食品安全性。本研究以高油酸花生种质开农H03-3与高产品种中花16为亲本构建的重组自交系群体(recombined inbreed line,RIL)为材料,对油酸含量以及黄曲霉抗性在内的多性状进行了综合鉴定评价。研究发现,亲本开农H03-3具有对黄曲霉菌侵染和产毒的双重抗性,从该RIL群体分离的53份高油酸家系中鉴定出4份抗黄曲霉侵染、3份抗黄曲霉产毒材料,其中2份高油酸家系(QT0790和QT0918)同时兼备籽仁抗黄曲霉菌侵染和抗产毒的特性。进一步比较发现,QT0790和QT0918不仅黄曲霉抗性优于2个亲本,并且侵染抗性优于国际公认的抗侵染种质J11、产毒抗性优于抗产毒对照中花6号,表明花生黄曲霉侵染和产毒抗性均存在微效基因的互补机制。经在5个不同生态区种植和测试,QT0790和QT0918油酸含量均在80%以上,而且农艺性状总体较好。所发现的花生黄曲霉抗性遗传特性和创制的兼抗黄曲霉侵染与产毒的高油酸新种质,为深化相关遗传机制研究和抗黄曲霉高油酸品种培育提供了材料基础。

关键词：花生品种高油酸黄曲霉侵染抗性黄曲霉产毒抗性

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催枯剂敌草快对油菜脱水效率及产量形成的影响

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中国油料作物学报 2025年第1期47卷 135-142页

作者：唐浩蓝张金盔丁晓雨孙科程勇徐劲松许本波张学昆长江大学农学院农业农村部长江中游作物绿色高效生产重点实验室(部省共建)湿地生态与农业利用教育部工程研究中心湖北荆州434025 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开放实验室湖北武汉430062 钟祥市农业技术推广中心粮油站湖北钟祥431900

我国油菜品种抗裂角能力较差,联合机收损失高达20%左右,对油菜收获产量和效率影响严重,已成为当前油菜单产提升的重要障碍。成熟期催枯,可以促进作物成熟一致,以快速收割、减少损失。本研究针对当前获得农业农村部农药登记的2种敌草快... 详细信息

我国油菜品种抗裂角能力较差,联合机收损失高达20%左右,对油菜收获产量和效率影响严重,已成为当前油菜单产提升的重要障碍。成熟期催枯,可以促进作物成熟一致,以快速收割、减少损失。本研究针对当前获得农业农村部农药登记的2种敌草快类油菜催枯生长调节剂立收谷和立农收,以中熟半冬性常规油菜品种阳光2009为材料,研究催枯后油菜角果和茎秆的脱水效率以及对产量和品质的影响。结果表明,与自然成熟对照组相比,经立收谷和立农收处理后,角果和茎秆含水量均显著下降。喷施后第5天,角果含水量从45%左右分别下降到9.58%和16.05%,茎秆含水量从55%左右分别下降到37.14%和45.02%,其中立收谷的脱水效率更高且稳定。催枯生长调节剂的喷施适宜时期为成熟中期,在该时期分别喷施立收谷和立农收催枯,比自然成熟后直接联合机械收获的产量分别提高9.69%和4.15%。与人工割晒方式相比,喷施立收谷和立农收后联合机械收获的损失率分别为4.63%和9.45%。但如喷施延迟到成熟晚期,则会导致收获损失率大幅提高,分别达到13.80%和15.87%。两种制剂浓度试验表明,9~45 g/hm2立收谷均不会对子代产量造成显著影响,2种高浓度(36 g/hm2和45 g/hm2)立农收会导致子代产量分别显著下降5.76%和8.69%。不同浓度处理后,收获种子品质性状芥酸、油酸、硫苷、水分、发芽势和发芽率等指标变化不显著。鉴于敌草快作为生长调节剂已经获得我国农业农村部和其他国家的农药登记,已有研究也表明其具备较好的安全性,建议生产上可利用敌草快促进油菜成熟期脱水,减少机收损失,提高油菜联合机械收获效率,进一步提高我国油菜单产和生产效益。

关键词：甘蓝型油菜产量敌草快脱水机收减损

气候变暖对冬油菜产量、品质及重要农艺性状的影响

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作物学报 2025年第2期51卷 516-525页

作者：陈于婷丁晓雨许本波张学昆徐劲松殷艳长江大学农学院/农业农村部长江中游作物绿色高效生产重点实验室(部省共建)/湿地生态与农业利用教育部工程研究中心湖北荆州434025 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综合性实验室湖北武汉430062

长江中游流域是我国最重要的油菜主产区,为探明气候变暖下降雨和气温时空变化对我国油菜生产的影响规律,本研究利用油菜主栽品种华油杂12 (国家油菜区试长江中游组对照品种),在长江中游6个主产区开展10年定点试验,同时记录试验点的气象... 详细信息

长江中游流域是我国最重要的油菜主产区,为探明气候变暖下降雨和气温时空变化对我国油菜生产的影响规律,本研究利用油菜主栽品种华油杂12 (国家油菜区试长江中游组对照品种),在长江中游6个主产区开展10年定点试验,同时记录试验点的气象数据,并在此基础上分析了重要生育时期降雨量、气温等气象变化与产量等性状的关系。结果表明,近10年来,长江流域降雨时空分布发生明显变化,全年平均降雨量显著减少。其中播种期降雨增加且波动较大,苗期、花期和成熟期降雨减少趋势明显,角果期降雨较稳定。近10年来长江流域气温发生明显变化, 6个油菜主产区的全年平均气温显著上升,播种期和冬季苗期气温下降约2℃,抽薹期和成熟期气温年度间波动剧烈,花期气温上升2℃以上。多元回归分析发现,播种期、花期和角果期降雨量与产量呈显著负相关, 10年间油菜出现3次显著减产,分别减产9.6%、12.8%、6.7%。典型相关分析发现,播种期降雨量和苗期平均气温与单株角果数呈显著负相关,与每角粒数、千粒重呈显著正相关;播种期和角果期降雨量,及播种期、苗期、抽薹期、花期和角果期平均气温与菌核病发病率呈显著正相关。针对降雨和气温时空变化趋势,建议生产上提高品种耐渍性和耐迟播能力,改善农田排灌能力,强化菌核病等次生灾害防控,最大程度降低渍涝影响,保障油菜高产稳产。

关键词：油菜产量降雨量渍害气温农艺性状气候变暖

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蔗茅全基因组SSR标记特征分析与开发

中国农业科学 2025年第05期 851-866页

作者：罗正英胡鑫吴转娣钱禛锋田春艳刘新龙李富生云南农业大学农学与生物技术学院/云南省作物生产与智慧农业重点实验室云南省农业科学院甘蔗研究所/云南甘蔗遗传改良重点实验室/农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室(云南) 云南省农业科学院热带作物生物育种全国重点实验室

【目的】蔗茅（Erianthus fulvus）是甘蔗重要的野生资源，可用于改良品种的抗逆性和产量。系统鉴定和开发蔗茅基因组中的简单重复序列（simple sequence repeat,SSR）位点，筛选可利用的多态性SSR标记，解析蔗茅资源的遗传多样性特征... 详细信息

【目的】蔗茅（Erianthus fulvus）是甘蔗重要的野生资源，可用于改良品种的抗逆性和产量。系统鉴定和开发蔗茅基因组中的简单重复序列（simple sequence repeat,SSR）位点，筛选可利用的多态性SSR标记，解析蔗茅资源的遗传多样性特征，开发重要性状关联分子标记，对于利用蔗茅基因资源改良品种性状具有重要意义。【方法】采用生物信息学软件TBtools中的SSRminer模块，对二倍体蔗茅全基因组序列进行系统性SSR位点挖掘，并对所得数据进行统计分析，揭示其在基因组中的分布模式及规律。利用Batch Target Region Primer Design功能批量设计SSR引物，并通过Primer check工具评估引物的特异性。在6个蔗茅种质中，通过对随机合成的50对SSR引物和14对来自甘蔗的SSR引物进行扩增效率和多态性比较分析，验证引物多态性。【结果】共鉴定出152 707个蔗茅SSR位点，平均检测频率为5.64 kb/个，大部分分布在基因间区。SSR类型分布以单碱基、二碱基、三碱基为主。二核苷酸SSR类型中的基序重复次数变化最大，而五核苷酸的基序重复次数变异最低。共检测出883种不同的SSR基序重复类型，其中，A/T和AT/TA是最为丰富。共设计144 692对SSR引物，其中85 025对显示高特异性。这些特异性引物在基因组上呈现出两端密集、中间稀疏的分布特点。扩增试验显示，50对随机合成的SSR引物中，有42对在蔗茅中扩增出稳定清晰的条带，其中32对显示出多态性，多态率为64.0%。与甘蔗SSR引物相比，蔗茅SSR引物表现出更高的扩增效率和更好的多态性水平。经过筛选，从32对有效的蔗茅SSR引物中确定了16对多态性好且扩增条带清晰的引物。这16对引物共扩增出72条条带，多态性信息量（polymorphism information content,PIC）范围为0.63—0.83，平均PIC值为0.74，表明它们在蔗茅种质资源的多态性分析和分子标记研究中具有有效性和实用性。【结论】揭示了蔗茅基因组中高丰度和多样性的SSR分布特征。获得16对扩增效率高、多态性良好的SSR引物。

关键词：蔗茅基因组简单序列重复特异扩增多态性分析

基于无人机多光谱影像特征融合的马铃薯叶片氮含量监测

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中国蔬菜 2025年第1期 116-123页

作者：李爽刘建刚林永鑫线国兰叶艳然卞春松山西农业大学园艺学院山西太谷030801 中国农业科学院蔬菜花卉研究所农业农村部薯类作物生物学和遗传育种重点实验室蔬菜生物育种全国重点实验室北京100081

叶片氮含量是表征作物光合能力和营养状态的重要指标,快速、准确地监测叶片氮含量是田间养分精准管理的依据。无人机遥感凭借机动灵活、效率高和成本低的优势成为氮营养状态监测的有效手段。为探究无人机多光谱反演叶片氮含量的最佳特... 详细信息

叶片氮含量是表征作物光合能力和营养状态的重要指标,快速、准确地监测叶片氮含量是田间养分精准管理的依据。无人机遥感凭借机动灵活、效率高和成本低的优势成为氮营养状态监测的有效手段。为探究无人机多光谱反演叶片氮含量的最佳特征参数和建模算法,利用四旋翼无人机搭载多光谱传感器,于2022—2023年在马铃薯块茎形成期、膨大期采集7次田间多光谱影像,分别利用光谱信息、纹理特征、光谱信息 + 纹理特征构建了马铃薯叶片氮含量的反演模型,进一步加入气象数据分析其对模型精度的影响。结果表明,随机森林算法是叶片氮含量反演的最佳算法,与使用单一特征建模相比,融合气象数据、光谱植被指数和纹理特征能够显著提高马铃薯叶片氮含量反演精度,模型R^(2)达0.75,RMSE为0.29%。本研究在进行敏感特征筛选时使用的Boruta算法具有独特的优势,研究结果明确了早、晚熟马铃薯品种叶片氮含量反演的最佳建模方法和最佳建模指标。

关键词：马铃薯无人机多光谱氮营养监测特征融合机器学习