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玉米WRKY转录因子IIc亚家族分析及其在干旱胁迫下的表达分析

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作物杂志 2024年第1期 80-89页

作者：毋莹胡蝶李婷段乾元韦宁宁张兴华徐淑兔薛吉全西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 农业农村部西北旱区玉米生物学与遗传育种重点实验室陕西杨凌712100

利用生物信息学方法鉴定了玉米WRKY IIc亚族成员,系统全面地分析其理化性质、染色体定位、基因结构、蛋白保守结构域和启动子顺式作用元件;利用已发表的RNA-seq数据,分析ZmWRKY IIc亚家族基因在不同组织部位和不同生长发育时期干旱处理... 详细信息

利用生物信息学方法鉴定了玉米WRKY IIc亚族成员,系统全面地分析其理化性质、染色体定位、基因结构、蛋白保守结构域和启动子顺式作用元件;利用已发表的RNA-seq数据,分析ZmWRKY IIc亚家族基因在不同组织部位和不同生长发育时期干旱处理下的表达;同时预测IIc亚家族ZmWRKY蛋白质的互作网络。结果表明,玉米WRKY IIc亚家族有25个成员,其进化相对保守,可在玉米不同组织和不同生长发育时期参与干旱胁迫响应,并且可能在响应干旱胁迫的过程中与MYB、bHLH转录因子以及生长素调节因子存在一定的互作。

关键词：玉米 WRKY IIc 家族分析干旱表达分析

棉-粮-油菜宽带轮作提升作物产量和光能利用率

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第7期32卷 1159-1169页

作者：董明张谦王燕王树林冯国艺梁青龙祁虹赵贵元河北省农林科学院棉花研究所/农业农村部黄准海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心石家庄050051

棉-粮-油菜宽带轮作种植模式,能够充分利用农田资源,但种植体系内不同作物光能资源利用特性尚不明确。本研究在田间设置棉花单作(对照)、小麦-玉米一年两熟(对照)和棉花-小麦-玉米-油菜宽带轮作(以下简称“宽带轮作”) 3种种植模式,测... 详细信息

棉-粮-油菜宽带轮作种植模式,能够充分利用农田资源,但种植体系内不同作物光能资源利用特性尚不明确。本研究在田间设置棉花单作(对照)、小麦-玉米一年两熟(对照)和棉花-小麦-玉米-油菜宽带轮作(以下简称“宽带轮作”) 3种种植模式,测定棉花、玉米和小麦的产量、地上部干物质重以及叶面积指数、消光系数、光能截获量等指标。结果表明,与棉花单作比较,棉花宽带轮作单位面积产量和地上部干物重分别显著增加15.20%和10.35%。与小麦-玉米一年两熟比较,玉米和小麦宽带轮作的单位面积产量分别显著增加21.61%和11.53%,玉米地上部干物质重显著增加6.17%。7月16日(盛花期)至9月13日(吐絮期),棉花宽带轮作叶面积指数比棉花单作显著增加7.21%~12.76%, 7月24日(盛花期)和8月4日(盛铃期),棉花宽带轮作光能截获率比棉花单作分别显著降低3.59%和3.24%。玉米和小麦宽带轮作的叶面积指数、消光系数和光能截获率未发生显著变化。与棉花单作、小麦-玉米一年两熟比较,棉花宽带轮作和玉米宽带轮作的全生育期光能截获量分别显著降低3.14%和显著增加0.76%,小麦宽带轮作的全生育期光能截获量未发生显著变化,棉花、玉米和小麦的光能利用率分别显著增加18.81%、6.76%和14.10%。本试验条件下,边行优势和轮作效应同时发挥作用增加了棉花、玉米和小麦的单位面积产量以及棉花和玉米的地上部干物质重,改善作物干物质的积累和分配,进而提升棉花、玉米和小麦的光能利用率。该研究明确了棉-粮-油菜宽带轮作对作物产量和冠层光能利用率的影响,可为该模式的推广应用提供理论基础。

关键词：棉花玉米小麦宽带轮作产量光能利用

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施氮量对两个强筋小麦品种品质的影响

西北农业学报 2024年第4期33卷 595-605页

作者：张一智郭雷晏帅王鲁振赵一悦陈怡菲李红霞王中华高欣西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/小麦育种全国重点实验室/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心济南250100

为了探究施氮量对强筋小麦品质特性的影响,以强筋小麦品种‘郑麦366’和‘郑农46’为试验材料,分别设置0、120、240和360 kg/hm^(2)的施氮量,研究不同氮水平对小麦面筋蛋白组成及二级结构、淀粉的粒度分布和粘度特性、面团流变学特性的... 详细信息

为了探究施氮量对强筋小麦品质特性的影响,以强筋小麦品种‘郑麦366’和‘郑农46’为试验材料,分别设置0、120、240和360 kg/hm^(2)的施氮量,研究不同氮水平对小麦面筋蛋白组成及二级结构、淀粉的粒度分布和粘度特性、面团流变学特性的影响。结果表明,‘郑麦366’和‘郑农46’分别在N_(1)(120 kg/hm^(2))和N_(2)(240 kg/hm^(2))水平下流变学特性达到最佳,这可能是因为两个小麦品种分别在N_(1)和N_(2)下蛋白质含量较高、总淀粉含量较低、B型淀粉相对含量较高;相比于N_(0)(0 kg/hm^(2)),N_(3)(360 kg/hm^(2))条件下的面团流变学特性显著降低,可能是由于过量施氮分别影响了‘郑麦366’的蛋白含量和‘郑农46’的B型淀粉含量。综上,相比于其他品质性状,蛋白含量对‘郑麦366’品质的影响更大,而B型淀粉含量的变化在‘郑农46’品质形成中起主导作用。本研究为强筋小麦‘郑麦366’和‘郑农46’的氮素施用提供理论依据。

关键词：施氮量强筋小麦面筋蛋白淀粉二级结构流变学特性

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灌浆期开放式增温对不同小麦产量和品质的影响

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西北农业学报 2024年第9期33卷 1624-1631页

作者：肖延军单宝雪刘秀坤展晓孟刘百川黄金鑫穆平李豪圣刘建军高欣赵振东曹新有青岛农业大学农学院山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程中心/农业部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心

为研究灌浆期开放条件下增温对不同小麦产量及品质的影响，采用开放式红外增温技术，以‘济麦22’和‘济麦44’为材料，于2020—2022年进行灌浆期白天增温来模拟未来气候变暖下温度升高对不同小麦产量及其构成因素和品质(主要是淀粉和... 详细信息

为研究灌浆期开放条件下增温对不同小麦产量及品质的影响，采用开放式红外增温技术，以‘济麦22’和‘济麦44’为材料，于2020—2022年进行灌浆期白天增温来模拟未来气候变暖下温度升高对不同小麦产量及其构成因素和品质(主要是淀粉和蛋白质)的影响。在本试验条件下，增温处理的两种小麦千粒质量和产量均呈现下降趋势，千粒质量下降3.3%～5.7%,产量损失2.0%～5.0%。增温使两个品种的淀粉含量降低1.4%～2.4%,白度降低1.6%～1.8%,面筋指数降低0.4%～3.6%。灌浆期增温处理增加了小麦籽粒蛋白含量，增幅为1.1%～9.6%,沉降值增加0.8%～11.9%。另外增温处理对两种小麦面粉的淀粉糊化特性产生了不同的影响，‘济麦22’面粉的低谷黏度和峰值黏度显著上升，最终黏度、回生值和糊化温度差异不显著；‘济麦44’面粉的低谷黏度、峰值黏度和最终黏度显著下降，回生值和糊化温度差异不显著。综上，在其他生育进程不变的情况下，灌浆期增温将会导致小麦减产，同时小麦籽粒物质组成也将发生复杂的变化，从而影响到小麦的品质。

关键词：灌浆期开放式增温冬小麦产量品质

基于连续14年国家绿豆品种区域试验的中国绿豆品种产量和性状变化

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 1-13,31页

作者：马智秀邱军高金锋高小丽冯佰利杨璞旱区作物逆境生物学国家重点实验室/西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 全国农业技术推广服务中心北京100125

利用GGE双标图、变异系数法、相关性分析、多元回归和聚类分析等方法,分析了2003—2016年共14 a国家绿豆品种区域试验中来自内蒙古自治区、黑龙江省、吉林省、辽宁省、山西省等12个绿豆主产省(市、自治区)的29个育种单位提供的130个参... 详细信息

利用GGE双标图、变异系数法、相关性分析、多元回归和聚类分析等方法,分析了2003—2016年共14 a国家绿豆品种区域试验中来自内蒙古自治区、黑龙江省、吉林省、辽宁省、山西省等12个绿豆主产省(市、自治区)的29个育种单位提供的130个参试品种的生育天数、株高、主茎节数、主茎分枝数、荚长、单株荚数、荚粒数、千粒重以及产量在春播组和夏播组的变异,并比较了性状间的相关性以及不同育种单位选育的绿豆品种的性状差异。结果表明:2003—2016年春播组和夏播组绿豆产量分别增加14.0%和25.4%,年均增幅分别为1.0%和1.8%;主茎分支数分别减少12.0%和15.9%;其他性状变化不明显。春播组绿豆主要农艺性状的变异系数为5.14%~17.01%,均值为11.33%;遗传多样性指数为1.91~2.08,平均为1.99。夏播组绿豆主要农艺性状的变异系数为5.96%~19.99%,均值为12.52%;遗传多样性指数为1.98~2.17,平均为2.07。相关性和偏相关性分析表明,春播组中产量与荚长、单株荚数和荚粒数显著正相关,与其他性状的相关性不明显;夏播组中产量与单株荚数和荚粒数显著正相关,与株高、主茎分支数和荚长显著负相关。多元回归分析表明,春播组绿豆生育天数、株高、主茎分支数、荚长和单株荚数共同决定产量60.9%的变异;夏播组绿豆株高、主茎分枝数、单株荚数、荚粒数和千粒重共同决定产量87.7%的变异。依托品种选育区域的聚类分析表明,65个春播组品种被分为4类,在北京市、河北省、山西省、河南省、山东省、吉林省和陕西省综合表现较好;65个夏播组品种被分为6类,在河南省、河北省和山东省综合表现较好。2003—2016年,国家每轮区试的绿豆品种产量稳步提升,表明我国绿豆育种水平有了一定提升;但品种遗传基础狭窄,育种方法多样化程度较低,缺少突破性品种。

关键词：绿豆区域试验产量农艺性状品种改良

谷子不同发育时期株高性状的变化及动态QTL定位

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中国农业科学 2024年第18期 3533-3550页

作者：刘得隆李世如王传星郭淑青马智秀武泳江韩慧冰李玉洁张盼盼杨璞西北农林科技大学农学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室榆林学院生命科学学院

【目的】株高是对谷子产量提升具有重要作用的性状。研究不同生育时期谷子株高的动态变化，鉴定控制株高QTL位点及效应，为谷子株型育种提供理论依据。【方法】以1个含有215份家系的重组自交系群体YRRIL为研究对象，于2023年5月分别在... 详细信息

【目的】株高是对谷子产量提升具有重要作用的性状。研究不同生育时期谷子株高的动态变化，鉴定控制株高QTL位点及效应，为谷子株型育种提供理论依据。【方法】以1个含有215份家系的重组自交系群体YRRIL为研究对象，于2023年5月分别在陕西榆林和陕西米脂2个环境下种植YRRIL群体并分别在苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期等5个时期测定各家系的株高性状表型值，结合YRRIL群体的遗传连锁图谱，对谷子株高性状在不同生育时期进行遗传分析和动态QTL定位，鉴定控制谷子株高的非条件QTL和条件QTL。在此基础上，以基因本体论（GO）富集和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析方法对重要QTL进行候选基因预测。【结果】在整个生育期谷子株高增长趋势呈“S”型曲线，拔节期至孕穗期，株高生长速度较快，是株高发育的关键阶段。2个环境下，不同时期群体各家系株高均表现连续分布。2个环境5个时期共检测到86个与株高相关的QTL，分布在谷子基因组全部9条染色体上。包含48个非条件QTL和38个条件QTL，非条件QTL表型贡献率为1.13%—17.49%，其中6个能够在2个生育时期重复检测到，其余均只在一个生育时期检测到；条件QTL表型贡献率为1.97%—14.69%，其中1个能够在2个生育阶段重复检测到，其余均只在一个生育阶段检测到。非条件QTL和条件QTL分析中均不存在能够在3个及以上时期均能检测的QTL。2个环境下非条件QTL和条件QTL分析共检测到12个主效QTL，其中6个QTL为本研究新发现的主效位点。对主效QTL区间内的基因结合同源基因功能注释预测分析，筛选出14个可能与谷子株高相关的候选基因，其中Seita.1G242300.1、Seita.6G110200.1和Seita.7G143300.1等均能直接调控株高发育。【结论】2个环境下，谷子整个生长发育过程中检测到大量QTL参与株高性状的表型调控，79个（91.86%）在其中1个时期起作用，7个（8.14%）在其中2个时期起作用，不存在3个及以上时期均检测到的QTL，有12个主效QTL。利用非条件和条件分析方法检测到的QTL各占55.81%和44.19%,16个（18.60%）既是非条件QTL又是条件QTL。不同时期控制株高发育的QTL效应不同，其中苗期较小，拔节期至抽穗期普遍较大。

关键词：谷子重组自交系群体株高株型 QTL 候选基因

不同膜上遮挡措施对旱地玉米土壤理化性状及产量的影响

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作物学报 2021年第2期47卷 359-367页

作者：王奇扶亚芳司雷勇金岩夏镇卿路海东西北农林科技大学农学院/农业农村部西北旱区玉米生物学与遗传育种重点实验室陕西杨凌712100

针对西北雨养旱作地区玉米长期地膜覆盖下出现的植株早衰现象,从不改变地膜保水功能的角度出发,采取地膜玉米膜上遮挡降温覆盖措施,研究不同膜上遮挡措施下土壤温度变化及对玉米产量形成的影响,分析不同膜上遮挡措施下玉米耕层土壤物理... 详细信息

针对西北雨养旱作地区玉米长期地膜覆盖下出现的植株早衰现象,从不改变地膜保水功能的角度出发,采取地膜玉米膜上遮挡降温覆盖措施,研究不同膜上遮挡措施下土壤温度变化及对玉米产量形成的影响,分析不同膜上遮挡措施下玉米耕层土壤物理化学性状变化,为解析普通地膜玉米生育后期早衰提供理论参考。试验以陕单609为材料,基于2年田间试验,对比分析普通地膜覆盖+膜上覆黑色遮阳网(A)、普通地膜覆盖+膜上覆盖秸秆(B)与普通地膜覆盖(C)3种模式对农田土壤温度、土壤养分及玉米干物质量积累、产量和水肥利用效率的影响。结果表明:(1)在普通地膜覆盖的基础上添加遮挡物(黑色遮阳网、秸秆)可以有效降低土壤温度和紧实度,其中玉米生育前期降温效果最为明显。(2)与对照处理C相比,膜上遮挡降温处理A和处理B玉米生长后期土壤的有机质和全氮、全钾含量均增加,玉米肥料偏生产力分别提高7.24%和6.97%。(3)降温处理能够延缓玉米生长后期绿叶面积的衰减速率,提高植株干物质量的积累,增加玉米粒重。与处理C相比,降温处理A和处理B的2年平均玉米产量分别较普通地膜覆盖处理提高6.39%和5.93%,平均水分利用效率分别提高8.17%和7.67%。在西北雨养旱作区,适当降低普通地膜玉米的膜下温度有助于改善土壤理化性状,促进玉米籽粒干物质积累和产量形成,提高肥水利用效率。

关键词：玉米降温措施地膜覆盖土壤理化性状产量

根区增温对玉米幼苗主要代谢物傅里叶红外光谱特性及叶绿素含量的影响

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光谱学与光谱分析 2020年第4期40卷 1283-1288页

作者：夏镇卿司雷勇金岩扶亚芳王奇路海东西北农林科技大学农学院/农业部西北旱区玉米生物学与遗传育种重点试验室陕西杨凌712100

为深入研究根区温度对玉米幼苗主要代谢物以及叶绿素含量的影响,试验设置常温(24℃)、中温(30℃)和高温(36℃)三个根区温度水平,以SD609(保绿型)和SD902(衰老型)两个不同抗逆型玉米品种为样品,采用傅里叶变换红外光谱仪(TensorⅡ,德国... 详细信息

为深入研究根区温度对玉米幼苗主要代谢物以及叶绿素含量的影响,试验设置常温(24℃)、中温(30℃)和高温(36℃)三个根区温度水平,以SD609(保绿型)和SD902(衰老型)两个不同抗逆型玉米品种为样品,采用傅里叶变换红外光谱仪(TensorⅡ,德国布鲁克)测定玉米幼苗根、茎、叶三个器官的光谱特征。结果表明:不同根区温度处理对玉米幼苗各个器官有机物含量有显著影响,但影响程度不同,大体表现为根>茎>叶;玉米幼苗根、茎、叶在3 330, 2 927, 1 639, 1 515, 1 350, 1 250和1 055 cm^-1等波数处透射率均受根区温度的影响,且在根区中温条件下各器官上述波数处透射率较低,根区高温条件下透射率较高,在1 055 cm^-1处各处理差异最为明显;不同抗逆型品种在根区增温条件下FTIR光谱特征有较大差异,抗逆性较差的衰老型品种(SD902)在不同根区温度处理下FTIR光谱特征差异较大,叶绿素含量受根区增温影响较大,而抗逆性较好的保绿型品种(SD609)不同处理间差异较小,叶绿素含量受根区增温影响较小;根区温度对不同玉米品种根系活力及叶绿素含量影响均表现为中温(30℃)>对照(24℃)>高温(36℃)。因此,适当提高根区温度可以显著提高玉米幼苗根系活力、叶绿素、碳水化合物尤其是多糖含量,以及茎秆和叶片中蛋白质、核酸含量,但温度过高会使多糖、脂类、叶绿素含量以及根系活力迅速下降;与SD609相比, SD902对根区温度反应较为敏感,在根区高温条件下,玉米内源物质合成受阻,而SD609能保持相对较高的多糖及叶绿素含量,对根区高温条件有相对较好的适应性。根区温度对玉米幼苗根系作用最大,可通过影响根系吸收、物质合成及物质转运功能,进而影响茎秆、叶片有机物以及叶绿素含量。

关键词：玉米根区增温傅里叶变换红外光谱叶绿素根系活力

小麦茎部镉积累性状全基因组关联分析及优异位点挖掘

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麦类作物学报 2024年第6期44卷 704-717页

作者：者理周全符笑歌赵玉娇宋全昊陈晓杰贾汉忠陈继平廖晓勇胡银岗陈亮西北农林科技大学农学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室陕西杨凌712100 驻马店市农业科学院河南驻马店463000 河南省科学院同位素研究所有限责任公司/河南省核农学重点实验室河南郑州450003 西北农林科技大学资源与环境学院陕西杨凌712100 陕西省水工环地质调查中心陕西西安710068 中国科学院地理科学与资源研究所北京朝阳区100101

小麦镉(Cd)污染日益加重,严重威胁食品安全和人类健康,培育和应用低镉积累品种是降低镉污染小麦风险的最有效途径之一,通过分子标记辅助手段可加快低镉积累特性小麦的筛选和培育。本研究选用175份小麦种质材料,种植于陕西省镉中度污染农... 详细信息

小麦镉(Cd)污染日益加重,严重威胁食品安全和人类健康,培育和应用低镉积累品种是降低镉污染小麦风险的最有效途径之一,通过分子标记辅助手段可加快低镉积累特性小麦的筛选和培育。本研究选用175份小麦种质材料,种植于陕西省镉中度污染农田,对灌浆初期小麦茎部镉含量、镉富集系数和转运系数进行聚类分析,筛选出10个低镉积累特性种质。同时利用小麦660K单核苷酸多态性(SNP)芯片,通过3种模型对茎部镉含量、生物富集系数和转运系数进行全基因组关联分析,共鉴定到33个相关遗传位点,其中28个是新的SNP位点。针对茎部镉含量和转运系数3A上的2个主效QTL,开发了KASP标记,并在验证群体中明确了其准确性和实用性。基于基因注释和同源基因比对,预测了10个基因可能直接参与小麦镉积累转运相关生物过程;其中TraesCS3A02G289200基因是一个热休克转录因子,它在水稻中的同源基因(OsHsfA4a)被验证能够提高水稻对镉的耐受性。10个低镉积累特性种质及相关基因可用于小麦耐镉污染育种及有效分子标记开发。

关键词：小麦(Triticum aestivum) 镉积累全基因组关联分析候选基因分析

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