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大豆种质资源苗期耐盐性鉴定评价与筛选

作物学报 2024年第09期50卷 2179-2186页

作者：孙现军胡正姜雪敏王世佳陈向前张惠媛张辉姜奇彦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中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部粮食作物基因资源评价利用重点实验室

土壤盐渍化严重影响大豆品质与产量,筛选耐盐大豆资源对开展盐碱地综合利用意义重大。为建立大豆苗期耐盐鉴定评价体系,设置淡水和NaCl含量为0.9%～1.8%的10个等差梯度,以蛭石为培养基质,大豆2片真叶始现时开始盐处理。结果表明, 1.2%... 详细信息

土壤盐渍化严重影响大豆品质与产量,筛选耐盐大豆资源对开展盐碱地综合利用意义重大。为建立大豆苗期耐盐鉴定评价体系,设置淡水和NaCl含量为0.9%～1.8%的10个等差梯度,以蛭石为培养基质,大豆2片真叶始现时开始盐处理。结果表明, 1.2%盐处理16 d时,不同大豆种质资源耐盐等级四分位差值最大,是大豆苗期耐盐鉴定评价的最适条件。利用大豆苗期耐盐鉴定评价体系对来自国内外的504份大豆种质资源进行苗期耐盐性鉴定评价,耐盐等级为1级、2级、3级、4级、5级的大豆资源依次为46份、146份、157份、79份、76份。利用GmSALT3基因的分子标记对1级耐盐资源进行检测,其中40份(86.96%)大豆材料扩增结果与GmSALT3基因的分子标记结果相符合。为分析大豆苗期鉴定过程中盐胁迫浓度的变化趋势,确立了土壤含盐量(Y,%)与电导率(X,mScm–1)的回归方程:Y=0.278X–0.0618,预测精准度在95%以上。测定统计了从盐处理开始至调查结束时的培养基质含盐量变化趋势,培养基质含盐量基本维持在13 mS cm–1左右。本研究为大豆苗期规模化耐盐性鉴定和培育耐盐新种质提供了技术体系和基础材料。

关键词：大豆种质资源苗期耐盐体系苗期耐盐资源土壤含盐量测定

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基于大刍草渗入系的玉米抗旱优异等位基因挖掘

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作物学报 2024年第8期50卷 1896-1906页

作者：刘爽李珅王东梅沙小茜何冠华张登峰李永祥刘旭洋王天宇黎裕李春辉作物基因资源与育种全国重点实验室/中国农业科学院作物科学研究所北京100081

干旱是影响玉米生产的主要非生物胁迫之一。为了挖掘玉米优异抗旱基因,本研究基于墨西哥大刍草和玉米自交系PH4CV构建的BC2F6群体,通过苗期抗旱性初步鉴定,筛选出抗旱性强的渗入系TP180。干旱胁迫后发现渗入系TP180较轮回亲本PH4CV萎蔫... 详细信息

干旱是影响玉米生产的主要非生物胁迫之一。为了挖掘玉米优异抗旱基因,本研究基于墨西哥大刍草和玉米自交系PH4CV构建的BC2F6群体,通过苗期抗旱性初步鉴定,筛选出抗旱性强的渗入系TP180。干旱胁迫后发现渗入系TP180较轮回亲本PH4CV萎蔫程度更小,并且复水后存活率显著高于PH4CV。全基因组基因型鉴定发现,渗入系TP180含有0.6%的墨西哥大刍草导入。通过开展TP180和PH4CV不同水分条件下的转录组测序,在渗入系TP180和PH4CV之间共鉴定了2307个差异表达基因,不同胁迫重叠差异表达基因共122个,这些基因涉及生长素途径,茉莉酸途径等,包含多个转录因子。整合差异表达基因和含大刍草导入区段分析,鉴定出2个抗旱候选基因Zm00001d033050和Zm00001d002025,并进一步开展了RT-PCR分析。本研究为挖掘大刍草中抗旱基因资源提供了重要材料和信息基础。

关键词：玉米大刍草渗入系抗旱转录组分析

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二项分布双边收尾概率和假设检验统计量的几处修正

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作物学报 2024年第6期50卷 1361-1372页

作者：王建康中国农业科学院作物科学研究所/作物基因资源与育种国家重点实验室北京100081

二项分布是广泛存在的一种离散型概率分布。服从二项分布B(n,p)的一个随机变量等于n个相互独立且服从贝努利分布B(1,p)的随机变量之和,二项分布包含参数p的估计与检验等同于贝努利分布参数p的估计与检验。本文修正常见教科书中有关二项... 详细信息

二项分布是广泛存在的一种离散型概率分布。服从二项分布B(n,p)的一个随机变量等于n个相互独立且服从贝努利分布B(1,p)的随机变量之和,二项分布包含参数p的估计与检验等同于贝努利分布参数p的估计与检验。本文修正常见教科书中有关二项分布双边收尾概率计算和假设检验统计量构建中存在的3处问题。(1)对二项分布B(n,p)的取值概率pk(k=0,1,…,n)从小到大排序,排序后的概率用p_((k))表示,观测值k的双边收尾精确概率等于■;(2)二项分布B(n,p)参数p与给定值p0的差异显著性检验统计量被修正为■,该统计量在大样本条件下近似服从正态分布N(p–p0,1);(3)二项分布B(n1,p1)和B(n2,p2)的参数p1和p2差异显著性检验统计量被修正为■,该统计量在大样本条件下近似服从正态分布N(p1–p2,1)。修正后的双边收尾概率是精确值,不会出现概率大于1的问题。修正后的2个检验统计量无论原假设是否成立,其大样本近似正态分布的方差均为1,有利于准确研究备择假设条件下检验统计量的功效。此外,文中还介绍了小样本条件下二项分布参数的精确检验,对比分析了准确检验与近似检验的异同;讨论了修正统计量的理论基础,给出了小概率和大样本的判定标准,列出了贝努利分布参数检验与正态分布均值检验的异同。期望读者能够从中了解到假设检验与统计推断作为统计学核心研究内容的全貌。

关键词：二项分布正态分布假设检验检验统计量修正检验功效

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小麦E3泛素连接酶基因TaSINA-3A与多种环境下的株高和千粒重相关

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作物学报 2024年

作者：赵阳李龙杨进文景蕊莲孙黛珍王景一山西农业大学农学院作物基因资源与育种全国重点实验室/中国农业科学院作物科学研究所

E3泛素连接酶SINA (seven in absentia)家族参与植物的生长发育、免疫共生并响应逆境胁迫。本研究克隆了位于小麦染色体3A上的TaSINA-3A基因，其基因组序列长度为3897 bp，其中启动子区为2001 bp，基因序列为1896 bp，编码244个氨基酸，... 详细信息

E3泛素连接酶SINA (seven in absentia)家族参与植物的生长发育、免疫共生并响应逆境胁迫。本研究克隆了位于小麦染色体3A上的TaSINA-3A基因，其基因组序列长度为3897 bp，其中启动子区为2001 bp，基因序列为1896 bp，编码244个氨基酸，在50～91位氨基酸处有一个RING (really interesting new gene)保守结构域。RT-qPCR结果显示，TaSINA-3A基因在小麦的各个发育阶段的不同组织中均有表达。序列多态性分析表明，在TaSINA-3A的启动子区存在33个SNP (single nucleotide polymorphism)位点，编码区有4个SNP位点。基于启动子区的变异位点SNP-159、SNP-418和SNP-1286开发分子标记，扫描小麦自然群体，并与表型性状进行关联分析。结果表明，标记CAPS-159关联到多种环境下的株高和倒二节长，SNP-159-C是倒二节较短的矮秆等位变异，标记dCAPS-418分别与多种环境下的穗长和千粒重显著关联，SNP-418-A是长穗、高千粒重的优异等位变异；TaSINA-3A负调控穗和籽粒的发育，TaSINA-3A的表达可能受到MYC转录因子的抑制；在我国小麦育种进程中SNP-418-A受到正向选择，在育成品种中的频率逐步增加，但尚未充分利用。研究结果为深入探讨小麦株高、倒二节长及产量的形成机制提供参考，并为培育高产稳产广适新品种提供了基因资源。

关键词：分子标记株高穗长千粒重关联分析

国内外谷子资源农艺、品质性状差异分析以及遗传多样性研究

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作物学报 2024年

作者：薛亚鹏辛旭霞王若楠于筱菡刘少雄王瑞云刘敏轩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

对新引进国外谷子资源的综合农艺性状、品质性状以及与国内地方品种的亲缘关系进行研究，为优异资源挖掘、利用提供数据参考。本研究以88份新引进谷子品种和152份国内地方品种为研究对象，对其开展田间农艺性状的调查，对收获后的种子... 详细信息

对新引进国外谷子资源的综合农艺性状、品质性状以及与国内地方品种的亲缘关系进行研究，为优异资源挖掘、利用提供数据参考。本研究以88份新引进谷子品种和152份国内地方品种为研究对象，对其开展田间农艺性状的调查，对收获后的种子进行品质测定，同时利用重测序获得的SNP标记开展亲缘关系分析。结果表明，数量性状在参试材料之间有显著的差异，遗传多样性丰富，遗传多样性指数H'≥2.00的性状有7个，数量性状综合评价排名前3的材料为来自山东省的半月硬（F=2.47）、来自英国的新引进种质Y-190 （F=2.45）和来自山西省的大白谷I （F=2.38）；质量性状差异不显著，遗传多样性指数H'介于0.38～1.37之间；相关性分析显示除穗粗与千粒重呈现不显著负相关外，其余数量性状之间均呈现不同程度的正相关。品质测定结果显示各性状基本符合正态分布且在不同品种间存在差异，品质性状的遗传多样性指数H'介于1.65～2.05，粗蛋白和粗脂肪的遗传多样性最丰富（H'≥2.00）；相关性分析显示，粗蛋白含量与粗脂肪含量、粗脂肪含量与粗纤维含量均呈现不显著负相关；淀粉含量与粗纤维含量、L*与b*均呈现显著的正相关。基于表型性状将参试材料划分为4类，且每个类群均存在表型特异性；基于SNP的进化树和群体结构分析表明不同品种间存在多样的亲缘关系，部分新引进种质与国内地方品种间存在较近的亲缘关系，不同材料间的具体的亲缘关系还需进一步研究。通过本研究对近几年新引进的国外资源的农艺性状、品质性状以及与国内资源的异同进行了全面的评价，为后续优异资源的利用、推广奠定了基础。

关键词：谷子农艺性状品质性状 SNP 亲缘关系

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

玉米籽粒高蛋氨酸突变体Zmts1的鉴定与转录组分析

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植物遗传资源学报 2024年

作者：洪泽渊鲁鑫汤泽洋周志强郭长虹李新海哈尔滨师范大学生命科学与技术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

蛋氨酸是畜禽类玉米-豆粕型日粮的第一限制性氨基酸，氨基酸不平衡会导致机体蛋白质合成受到抑制从而影响肉和奶的品质。为解析玉米籽粒蛋氨酸积累的调控机制，本研究利用同源克隆方法获得了影响蛋氨酸含量的候选基因ZmTS1（Threonine S... 详细信息

蛋氨酸是畜禽类玉米-豆粕型日粮的第一限制性氨基酸，氨基酸不平衡会导致机体蛋白质合成受到抑制从而影响肉和奶的品质。为解析玉米籽粒蛋氨酸积累的调控机制，本研究利用同源克隆方法获得了影响蛋氨酸含量的候选基因ZmTS1（Threonine Synthase1），通过玉米突变体材料验证ZmTS1基因功能，发现与野生型相比，Zmts1突变体籽粒中蛋氨酸含量提高了60%，SDS-PAGE凝胶电泳结果表明Zmts1突变体成熟籽粒中富含蛋氨酸残基的10 KDa-δ 醇溶蛋白较野生型有了显著提高，验证了该基因可显著提高玉米籽粒中蛋氨酸含量。生物学信息分析结果表明，该基因含有一个苏氨酸合酶结构域，编码的蛋白属于亲水性蛋白。通过转录组分析挖掘与蛋氨酸代谢相关的差异表达基因，共筛选到1144个差异表达基因，其中571个基因表达上调， 573个基因表达下调。GO和KEGG富集通路分析表明，差异表达基因主要参与氨基酸的生物合成和代谢途径。利用qRT-PCR进一步验证了7个参与蛋氨酸代谢途径关键候选基因，这7个基因能间接调控蛋氨酸代谢途径，RNA-Seq与qRT-PCR的表达模式相一致。本研究为高蛋氨酸玉米育种提供了新的种质资源，也为玉米蛋氨酸调控机制提供一定的理论依据。

关键词：玉米蛋氨酸 Zmts1突变体转录组分析

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

水稻抗白叶枯病新基因Xa49(t)的定位分析

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中国水稻科学 2024年

作者：邓欢刘亚培王春连郭威陈析丰纪志远浙江师范大学生命科学学院作物基因资源与育种全国重点实验室/作物基因资源与基因改良国家重大科学工程/中国农业科学院作物科学研究所

【目的】白叶枯病是水稻的重要病害之一，培育和推广种植抗病品种是防治病害最理想的措施，而挖掘广谱抗病基因是培育抗病新品种的关键。【方法】野生稻为水稻育种提供了丰富的遗传资源。本研究前期通过普通野生稻（Oryza rufipogon）... 详细信息

【目的】白叶枯病是水稻的重要病害之一，培育和推广种植抗病品种是防治病害最理想的措施，而挖掘广谱抗病基因是培育抗病新品种的关键。【方法】野生稻为水稻育种提供了丰富的遗传资源。本研究前期通过普通野生稻（Oryza rufipogon）和籼稻IR24的杂交创制了新的野生稻导入系W6023。，经抗谱鉴定和遗传群体分析，发现W6023携带一个新的白叶枯病抗性基因，将其暂命名为Xa49（t）。通过构建IR24×W6023的F2群体，运用BSA关联分析，结合新设计的InDel、SNP标记对目标基因Xa49（t）进行了初定位。【结果】在第11号染色体上找到13个与Xa49（t）基因抗性连锁的分子标记，最终将其定位到D11-111和D11-241间的区域内。【结论】广谱抗白叶枯病新基因Xa49（t）被初步定位于第11染色体968 kb的区间内。

关键词：抗白叶枯病水稻 Xa49(t) 基因定位