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“十三五”期间我国油菜遗传育种研究进展——基于“十三五”国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项实施情况分析

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中国油料作物学报 2024年第4期46卷 703-711页

作者：杨毅叶世英满建国华中农业大学科学技术发展研究院湖北武汉430070 华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

“七大农作物育种”重点专项是“十三五”期间生物种业领域的唯一专项,对于夯实和引领育种科技发展方向,保障我国农作物种业安全具有重要意义。油菜是“七大农作物育种”重点专项重要研究对象之一,本文根据油菜遗传育种领域在专项中的... 详细信息

“七大农作物育种”重点专项是“十三五”期间生物种业领域的唯一专项,对于夯实和引领育种科技发展方向,保障我国农作物种业安全具有重要意义。油菜是“七大农作物育种”重点专项重要研究对象之一,本文根据油菜遗传育种领域在专项中的布局与实施情况,从优异种质资源挖掘、重要农艺性状基因的克隆和机理解析、育种方法与技术创新、重要新材料和新品种选育、种子繁育与加工技术等五个方面梳理总结油菜遗传育种在“十三五”期间取得的主要研究进展和重大成果以及项目组织实施管理经验,并对未来该领域的研究提出三点对策建议,一是加强顶层设计,做好重大项目系统化布局;二是优化管理制度,完善生物技术育种管理法规体系;三是创新育种产业链,构建科企密切分工合作的种业创新体系。

关键词：油菜遗传育种国家重点研发计划进展与成效对策与建议

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Bdfor对橘小实蝇联系性颜色学习的影响

生物安全学报（中英文） 2024年第3期33卷 243-249页

作者：杨浩存魏冰冰张桂健邱辰旭郭彤牛长缨华中农业大学植物科学技术学院湖北武汉430070

【目的】从橘小实蝇中鉴定Bdfor基因,研究其对橘小实蝇联系性颜色学习的影响,解析昆虫联系性颜色学习的内在机制。【方法】根据黑腹果蝇Dmfor基因,结合橘小实蝇基因组和NCBI数据库,筛选出橘小实蝇Bdfor基因序列,并进行生物信息学分析和... 详细信息

【目的】从橘小实蝇中鉴定Bdfor基因,研究其对橘小实蝇联系性颜色学习的影响,解析昆虫联系性颜色学习的内在机制。【方法】根据黑腹果蝇Dmfor基因,结合橘小实蝇基因组和NCBI数据库,筛选出橘小实蝇Bdfor基因序列,并进行生物信息学分析和克隆测序验证;同时,对橘小实蝇进行联系性颜色学习试验,利用RNAi技术靶向沉默Bdfor基因后,观察其对橘小实蝇联系性颜色学习的影响。【结果】成功筛选出橘小实蝇Bdfor,其编码的for蛋白与3种实蝇科昆虫辣椒实蝇、橄榄实蝇、地中海实蝇的for蛋白聚为一族,含有1个STKs结构域和2个CAP-ED结构域。此外,橘小实蝇具备一定的联系性学习能力,当以绿色或蓝色为条件刺激和蔗糖配对,进行奖励学习时,橘小实蝇可将绿色或蓝色和蔗糖相联系,进行颜色学习,改变自身趋性。当以黄色为条件刺激和奎宁配对,进行惩罚学习时,橘小实蝇也可将黄色和奎宁相联系,同样进行颜色学习并改变趋性。然而,在靶向沉默Bdfor后,这种学习能力便消失或减弱。【结论】Bdfor影响橘小实蝇联系性颜色学习行为,这一结果为进一步开发害虫防治新技术提供了依据。

关键词：橘小实蝇 Bdfor基因联系性颜色学习 RNA干扰

14种植物精油和1,8-桉叶素对印度谷螟幼虫熏蒸活性研究

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中国粮油学报 2024年第8期39卷 60-66页

作者：陆驰宇袁志周王思袁梦宇李绍勤华中农业大学植物科学技术学院湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室武汉 430070

为筛选绿色、环保、安全的植物源杀虫剂,测试了 14种植物精油对印度谷螟幼虫的熏蒸活性,其中以蓝桉叶油效果最佳,熏蒸24、48、72 h的校正死亡率分别为84.45％、89.54％、96.15％,显著高于其他精油.随着熏蒸时间的延长,蓝桉叶油对印度谷... 详细信息

为筛选绿色、环保、安全的植物源杀虫剂,测试了 14种植物精油对印度谷螟幼虫的熏蒸活性,其中以蓝桉叶油效果最佳,熏蒸24、48、72 h的校正死亡率分别为84.45％、89.54％、96.15％,显著高于其他精油.随着熏蒸时间的延长,蓝桉叶油对印度谷螟的致死中浓度(LC50)值逐渐降低,熏蒸12 h时LC50值为55.16 μL/L,熏蒸72 h时降为38.20 μL/L.采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对蓝桉叶油的主要组分进行分析,共从中鉴定出13种组分,其中1,8-桉叶素的相对质量分数最高,达到了 52.61％,为蓝桉叶油的主要成分.进一步测试了 1,8-桉叶素对印度谷螟幼虫的熏蒸毒力,熏蒸12、24、36、48、60、72 h的LC50值分别为37.95、34.55、30.73、28.15、25.31、21.82 μL/L,不同熏蒸时段1,8-桉叶素的LC50值均低于相应时段蓝桉叶油的LC50值,与蓝桉叶油相比,1,8-桉叶素对印度谷螟幼虫具有更强的熏蒸作用.本研究表明蓝桉叶油及其主要成分1,8-桉叶素对印度谷螟幼虫均具有较好的熏蒸活性.

关键词：植物精油印度谷螟幼虫熏蒸活性蓝桉叶油 1 8-桉叶素

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江汉平原稻田主要害虫与天敌关系分析

昆虫学报 2024年第4期67卷 582-588页

作者：蒲雷蔡万伦华红霞沈栎阳朱宏远李绍勤华中农业大学植物科学技术学院湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室武汉430070

【目的】本研究旨在调查分析江汉平原稻田节肢动物群落的物种组成以及主要害虫与天敌相互作用的关系,为制定水稻害虫绿色防控技术体系提供科学依据。【方法】2019-2020年通过吸虫器法和扫网法在水稻的分蘖期、孕穗期、齐穗期调查江汉平... 详细信息

【目的】本研究旨在调查分析江汉平原稻田节肢动物群落的物种组成以及主要害虫与天敌相互作用的关系,为制定水稻害虫绿色防控技术体系提供科学依据。【方法】2019-2020年通过吸虫器法和扫网法在水稻的分蘖期、孕穗期、齐穗期调查江汉平原监利市、潜江市、江陵县等市(县)28块稻田节肢动物物种种类与个体数量,采用主成分分析和灰色关联度分析法分析了各主成分对稻田节肢动物群落的影响以及主要害虫与天敌种群数量之间的关系。【结果】2019-2020年调查的江汉平原稻田节肢动物种类共169种,按照营养取食关系,将稻田节肢动物群落划分为4个亚群落,其中植食类6目33科57种,捕食类7目30科50种,寄生类2目15科44种,中性类5目16科18种。稻田节肢动物群落中对第1主成分贡献大的是白背飞虱Sogatella furcifera和黑尾叶蝉Nephotettix bipunctatus;对第2主成分贡献大的是淡翅小花蝽Orius tantillus和青翅蚁形隐翅虫Paederus fuscipes;对第3主成分贡献大的是稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis和灰飞虱Laodelphax striatellus。与主要害虫稻纵卷叶螟种群数量关联度大的前3位天敌依次为:草间钻头蛛Hylyphantes graminicola>拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata>三突花蛛Misumenops tricuspidatus。与主要害虫白背飞虱种群数量关联度大的前3位天敌依次为:华丽肖蛸Tetragnatha nitens>黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis>拟环纹豹蛛。【结论】稻田节肢动物群落构成差异主要是由优势植食性昆虫和优势捕食性天敌数量决定的。捕食动物草间钻头蛛种群数量与稻纵卷叶螟种群数量追随关系最为密切,对稻纵卷叶螟具有一定控制作用,华丽肖蛸的种群数量与白背飞虱种群数量追随关系最为密切,对白背飞虱具有一定控制作用。

关键词：节肢动物群落主要害虫天敌主成分分析灰色关联度分析

陆地棉重组自交系再生能力和遗传转化效率筛选

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作物学报 2024年第5期50卷 1172-1180页

作者：乐愉王涛张献龙林忠旭华中农业大学植物科学技术学院/作物遗传改良全国重点实验室湖北武汉430070

转基因工程育种是棉花种质创新的有效手段,为了拓展陆地棉可再生基因型,丰富棉花转基因受体,本研究以湖北省高产阔叶棉品种‘鄂棉22’(E22)为母本、高再生能力的鸡脚叶品种‘豫早1号’(YZ1)为父本,通过单籽传法构建了F9重组自交系群体(Y... 详细信息

转基因工程育种是棉花种质创新的有效手段,为了拓展陆地棉可再生基因型,丰富棉花转基因受体,本研究以湖北省高产阔叶棉品种‘鄂棉22’(E22)为母本、高再生能力的鸡脚叶品种‘豫早1号’(YZ1)为父本,通过单籽传法构建了F9重组自交系群体(YE);利用棉花中比较成熟的IBA+KT(IK)和2,4-D+KT(DK)2种不同激素组合的培养体系,分别对重组自交系群体的164个家系的愈伤组织诱导率(CIF)、愈伤组织继代繁殖力(CSC)、愈伤组织的出胚率(CRE)以及愈伤组织出胚时间(CET)进行比较,共获得12个可再生的阔叶棉家系;利用目前成熟的棉花遗传转化体系对可再生阔叶棉家系进行遗传转化效率分析,同时对其进行田间农艺性状考察,最终获得了一个遗传转化效率为82.9%并且农艺性状更优良的家系YE3。本研究为棉花的遗传转化及基因功能研究拓展了陆地棉基因型种质资源。

关键词：棉花重组自交系体细胞胚胎发生再生能力遗传转化效率

不同地区甜菜夜蛾解毒酶活性测定和酶抑制剂的增效作用

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环境昆虫学报 2024年第2期46卷 506-514,550页

作者：周利琳熊凯凡王攀杨帆望勇王小平司升云武汉市农业科学院蔬菜研究所武汉430345 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070

本研究测定了广州白云(BY)、武汉黄陂(HP)、上海崇明(CM)、阜阳界首(JS)4个甜菜夜蛾Spodoptera exigua田间种群和敏感种群多功能氧化酶(MFO)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和羧酸酯酶(CarE)酶活性,发现4个田间种群的3种酶活性中仅MFO酶活性均... 详细信息

本研究测定了广州白云(BY)、武汉黄陂(HP)、上海崇明(CM)、阜阳界首(JS)4个甜菜夜蛾Spodoptera exigua田间种群和敏感种群多功能氧化酶(MFO)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和羧酸酯酶(CarE)酶活性,发现4个田间种群的3种酶活性中仅MFO酶活性均显著高于敏感种群。采用浸叶法测定了MFO抑制剂胡椒基丁醚(PBO)对BY和HP两个田间种群已产生抗性的药剂的增效作用,结果表明PBO分别与高效氯氰菊酯、甲维盐和氯虫苯甲酰胺混用时,对BY和HP种群均有显著增效作用。进一步以这3种制剂最高推荐用量分别与PBO两个浓度(100 mg/L和50 mg/L)混用进行室内盆栽药效试验,与各自单剂最高推荐用量相比,PBO浓度在100 mg/L和50 mg/L时均对高效氯氰菊酯有显著增效作用,PBO浓度在100 mg/L时对甲维盐和氯虫苯甲酰胺有一定增效作用。本研究结果为制定有效的甜菜夜蛾抗药性治理策略提供了技术支撑。

关键词：甜菜夜蛾解毒酶酶抑制剂增效作用抗药性

多源中高分辨率影像协同下时间合成窗口对农作物识别的影响

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中国农业科学 2024年第2期57卷 250-263页

作者：童婉婷魏浩东杨靖雅金文捷宋茜胡琼尹高飞徐保东华中农业大学资源与环境学院/宏观农业研究院华中农业大学植物科学技术学院中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室华中师范大学城市与环境科学学院西南交通大学地球科学与环境工程学院

【背景】中高空间分辨率（≤30 m）影像是在耕地破碎、种植结构复杂的中国南方开展农作物遥感识别研究的重要数据。然而，要克服中高分辨率传感器重访周期较长以及南方多云雨天气的影响，对影像进行时间窗口合成以协同使用多源中高分辨... 详细信息

【背景】中高空间分辨率（≤30 m）影像是在耕地破碎、种植结构复杂的中国南方开展农作物遥感识别研究的重要数据。然而，要克服中高分辨率传感器重访周期较长以及南方多云雨天气的影响，对影像进行时间窗口合成以协同使用多源中高分辨率遥感数据，是获取时空连续农作物制图结果的必要保障。由于不同卫星影像获取的周期不同，且不同农作物物候季相节律存在较大差异，如何选择影像合成时间窗口是农作物准确识别的关键前提。【目的】通过探究影像合成时间窗口对于农作物识别的影响机制，为大尺度复杂农作物种植结构制图提供重要参考依据。【方法】以农作物类型多样且云雨天气频繁的湖北省江汉平原为研究区，通过协同Landsat-8和Sentinel-2A/2B卫星影像，设置7种时间合成窗口（15、20、25、30、40、50和60 d）情景，分别从影像的覆盖度、不同农作物时序光谱特征以及不同农作物分类精度等角度，深入分析影像时间合成窗口对农作物遥感识别的影响。【结果】在影像20 d时间合成窗口的情景下，江汉平原农作物（冬油菜、冬小麦、水稻、稻虾田和其他作物）的总体分类精度最高，为93.13%。对比而言，在影像较短时间合成窗口（如15 d）的情景下，时间序列密集但高质量影像覆盖度较低，农作物总体分类精度较低（90.91%）；而在影像较长时间合成窗口（如60 d）的情景下，影像覆盖度高但时间序列稀疏，导致农作物识别的关键物候信息丢失，降低了总体分类精度（86.06%）。此外，不同农作物的识别效果受影像时间合成窗口的影响程度不同，依次为其他作物>冬油菜>水稻>冬小麦>稻虾田。其他作物类内时序光谱特征变异性较大，因此对时间窗口极其敏感。油菜准确识别的关键物候期为开花期，该时期长度较短，影像合成时间超过30 d会极大降低其识别效果，主要体现为与小麦的混淆。区分稻虾田与单季稻的关键物候期为稻虾田的稻闲季淹水期，其持续时间较长，受时间合成窗口影响较小。【结论】影像时间合成窗口20 d时可兼顾高质量影像覆盖度和捕获农作物识别的关键物候特征，但不同作物识别的最优时间合成窗口受到作物关键物候期影响。研究结果可为多源中高分辨率影像协同下时间合成窗口的选择提供理论参考和方法支撑，进而有效服务于宏观尺度农作物高精度遥感制图研究。

关键词：农作物遥感识别时间合成窗口随机森林 Sentinel-2 Landsat-8

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香菇ALDH家族基因鉴定、表达及功能分析

园艺学报 2024年第5期51卷 1033-1046页

作者：陈佳悦段英明周雁肖扬边银丙龚钰华华中农业大学植物科学技术学院应用真菌研究所武汉430070 湖北洪山实验室武汉430070 农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室武汉430070

在已发表的香菇(Lentinulaedodes)4个基因组W1-26、NBRC111202、Bin0899和B17中分别鉴定到17、20、19和18个ALDH家族成员,其编码蛋白分属于11个家族,其中家族1成员数量最多。这些ALDH基因分别分布于17、16、16和10个scaffold中,在除W1-26外的其他3个基因组中均存在1~2对串联重复ALDH基因。香菇与模式真菌裂褶菌(Schizophyllum commune)之间仅存在4对共线性ALDH基因。启动子分析发现香菇W1-26基因组中17个ALDH基因具有光、激素、氧及干旱等10种响应元件,其中光响应元件数量显著多于其他元件。转录组和蛋白质组数据显示,LeW1-26ALDH1N1、LeW1-26ALDH3L1及LeW1-26ALDH6C1对热胁迫不同时间具有显著响应。LeW1-26ALDH3L1基因RNAi转化子与野生型S606菌株相比,在40℃热胁迫24 h条件下菌丝IAA含量显著下降了55%,25℃下菌丝恢复生长速度显著下降了71%,菌丝生物量显著下降了45%,LeW1-26ALDH1N1和LeW1-26ALDH6C1基因RNAi转化子与野生型相比表型无显著改变。以上结果说明LeW1-26ALDH3L1基因表达水平的下降可能导致热胁迫下菌丝IAA含量降低进而影响菌丝耐热能力。

关键词：香菇 ALDH基因家族 IAA生物合成耐热性全基因组鉴定

国内外153份小麦种质条锈病抗性鉴定与评价

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中国农业科学 2024年第1期57卷 18-33页

作者：周警卫叶博伟张朋飞张宇庆郝敏尹毓若袁婵李志康李顺达夏先春何中虎张宏军兰彩霞华中农业大学植物科学技术学院/湖北洪山实验室湖北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/国家小麦改良中心

【目的】条锈病是威胁小麦安全生产的重要真菌病害，了解国内外育种材料抗性水平和抗病基因的分布，发掘新的抗性资源，为提高抗病基因利用效率提供依据。【方法】利用中国当前条锈菌优势生理小种CYR33和CYR34对153份国内外小麦育种材... 详细信息

【目的】条锈病是威胁小麦安全生产的重要真菌病害，了解国内外育种材料抗性水平和抗病基因的分布，发掘新的抗性资源，为提高抗病基因利用效率提供依据。【方法】利用中国当前条锈菌优势生理小种CYR33和CYR34对153份国内外小麦育种材料进行苗期抗性鉴定，于2018—2019、2019—2020和2020—2021年，在湖北鄂州，利用这两个小种对供试材料进行成株期抗性鉴定；结合已知抗性基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP等功能标记或紧密连锁分子标记进行基因型检测。【结果】苗期结果显示，10份材料对CYR33表现免疫（反应型IT为0），包括7份国内材料（即山农28、漯麦163、石麦13、中意6号、郯麦98-2、中麦175和泰山21）和3份国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）材料（CIM-53、CIM-60和CIM-71）；仅2份国内材料在苗期对CYR34小种表现免疫（郯麦98-1和山农102）。此外，成株期条锈病田间鉴定显示，64份材料在田间3年均表现出稳定抗性（最终严重度≤5%），包括7份国内材料和57份CIMMYT材料。利用抗病基因功能标记或紧密连锁分子标记检测显示，153份材料中携带Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP抗性基因的材料分别有31、23、73、2、4、50和2份，未检测到含有Yr5和Yr15的材料。综合苗期和成株期表型，仅CIM-53对2个生理小种在苗期和成株期均表现为免疫（IT=0，严重度为0），分子标记检测显示，该材料可能含有已知抗病基因Yr17和Yr29。【结论】国内外153份小麦种质对当前条锈菌流行生理小种的抗性主要以成株抗性为主，其中国内小麦品种主要携带Yr9、Yr10和Yr26抗性基因，而CIMMYT小麦品系则携带Yr17、Yr18和Yr29为主，表明通过聚合1—2个非免疫苗期抗性基因和2—3个成株抗性基因，在成株期多个环境条件下均表现出近免疫抗性水平，是CIMMYT小麦品系保持持久抗性的主要原因。亟待广泛挖掘抗源，发掘新的抗病基因，充分利用现代生物技术手段快速培育具有持久抗性且农艺性状优良的小麦新品种，进一步提高中国麦区条锈病整体抗性水平。

关键词：小麦条锈病苗期抗性成株抗性抗病基因分子标记抗病性鉴定