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转基因抗虫耐除草剂玉米自交系LG11的获得及抗性分析

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作物学报 2024年第1期50卷 89-99页

作者：岳润清李文兰孟昭东山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室/农业农村部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室山东济南250100

虫害是影响我国玉米产量和品质的重要限制因子,转Bt (Bacillus thuringiensis)基因玉米具有很好的抗虫性,能有效减少化学杀虫剂的使用,深受种植者欢迎。但是大面积持续种植转基因玉米,会引发靶标害虫产生抗性,“多基因”策略是阻止或延... 详细信息

虫害是影响我国玉米产量和品质的重要限制因子,转Bt (Bacillus thuringiensis)基因玉米具有很好的抗虫性,能有效减少化学杀虫剂的使用,深受种植者欢迎。但是大面积持续种植转基因玉米,会引发靶标害虫产生抗性,“多基因”策略是阻止或延缓靶标害虫抗性种群发生的主要治理策略之一。本课题组利用人工合成方法将Cry1Ab和Vip3Aa蛋白的主要结构域组合形成融合蛋白M2cryAb-vip3Aa,这2种杀虫蛋白在进化上没有同源性且杀虫机理存在差别,能有效降低靶标害虫产生抗性的几率。本研究拟通过转基因方法将m2cryAb-vip3Aa和bar基因串联导入受体材料,并以骨干自交系昌7-2为回交亲本进行回交转育,获得抗虫耐除草剂且拥有优良农艺性状的转基因玉米新材料,并对抗虫性和耐除草剂抗性进行分析。研究结果将丰富现有的抗虫耐除草剂玉米种质资源,并为玉米田间害虫防治和杂草治理提供新的解决方案。

关键词： m2cryAb-vip3Aa bar 转基因玉米

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大豆抗病性、产量与品质的相关性

中国农业科学 2024年第11期57卷 2061-2064页

作者：战宇航王杰李永光韩英鹏东北农业大学大豆研究所/大豆生物学教育部重点实验室/农业农村部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室

大豆是重要的粮油兼用作物之一，具有较高的经济价值。大豆抗病性和品质是制约其产量和商品性的关键因素。提高大豆抗病性可有效提高产量，优异品质则直接关系到大豆商品价值和市场竞争力。在大豆已知的200多种病虫害中，有35种病虫害... 详细信息

大豆是重要的粮油兼用作物之一，具有较高的经济价值。大豆抗病性和品质是制约其产量和商品性的关键因素。提高大豆抗病性可有效提高产量，优异品质则直接关系到大豆商品价值和市场竞争力。在大豆已知的200多种病虫害中，有35种病虫害具有较大的危害性[1]。选育和利用抗病品种是防治这些病虫害最经济、安全和绿色有效的措施之一。

关键词：大豆抗病性产量与品质

粗穗披碱草1HS染色体特异荧光原位杂交标记开发

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山东农业科学 2024年

作者：宫文萍汪晓璐王开韩冉祁广徐文竞曾小雪郭军刘成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

小麦-粗穗披碱草1HtS.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病，是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导，获得了一批诱导后代材料，为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1HtS小片段易位系，需要... 详细信息

小麦-粗穗披碱草1HtS.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病，是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导，获得了一批诱导后代材料，为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1HtS小片段易位系，需要建立能够覆盖粗穗披碱草1HtS染色体的荧光原位杂交（FISH）标记。本研究利用21个小麦及其近缘种探针、61个基于中国春基因组序列新开发的小麦1BS染色体探针以及49个根据简单三碱基重复序列新开发的探针对小麦-粗穗披碱草1HtS.1BL易位系进行非变性FISH分析，结果显示，B74、B76和B77等36个探针（33个为新开发的）在1HtS染色体上具有杂交信号，并且杂交信号可分为仅在染色体末端、仅在着丝粒处、同时在着丝粒处和近着丝粒处、覆盖1HtS约3/4染色体臂、覆盖绝大部分1HtS共五种类型。因此，部分探针单独使用或多个探针联合使用，其信号能覆盖1HtS染色体，能够满足小麦-粗穗披碱草1HtS小片段易位系鉴定，这可为小麦背景中粗穗披碱草染色质追踪提供新的检测手段。

关键词：粗穗披碱草 1H S染色体探针荧光原位杂交标记

冠层活性相关性状全基因组关联分析及其对产量性状遗传效应的解析

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中国农业科学 2024年第4期57卷 627-637页

作者：李法计程敦公余晓丛闻伟锷刘金栋翟胜男刘爱峰郭军曹新有刘成宋健民刘建军李豪圣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/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/济南市小麦遗传改良重点实验室菏泽学院农业与生物工程学院(牡丹学院) 遵义医科大学细胞生物学教研室中国农业科学院作物科学研究所

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建... 详细信息

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建的包含326 570个来源于小麦90K和660K SNP芯片标记的高密度整合物理图谱，对苗期和花后10 d归一化植被指数(NDVI-S和NDVI-10)及花后10 d旗叶叶绿素含量(Chl-10)进行关联分析，并与前期利用相同材料得到的产量相关性状结果进行比较。【结果】NDVI-S、NDVI-10和Chl-10在基因型、环境及基因型×环境互作间变异方差均达极显著(P小麦品种含有NDVI-S、NDVI-10和Chl-10优异等位基因数变幅分别为4-11、3-11和4-12，且随着优异等位基因数目增加其对应表型值呈递增趋势。NDVI-S与千粒重、粒长和粒宽显著正相关(P育种材料的检测。

关键词：小麦冠层活性产量归一化植被指数叶绿素含量关联分析

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宽幅精播与行距对小麦耗水特性和产量的影响

应用生态学报 2024年第7期35卷 1833-1842页

作者：何建宁张振石玉于振文山东农业大学农学院/农业农村部作物生理生态与耕作重点实验室/小麦育种全国重点实验室山东泰安271018

宽幅精播技术节水高产理论机制仍不明确。本研究于2017—2019年小麦生长季,以‘济麦22’为试验材料,在测墒补灌节水栽培条件下,设置宽幅精播、常规条播两种种植方式和20、25、30 cm 3种行距,研究了种植方式对小麦根系生物量、衰老特性... 详细信息

宽幅精播技术节水高产理论机制仍不明确。本研究于2017—2019年小麦生长季,以‘济麦22’为试验材料,在测墒补灌节水栽培条件下,设置宽幅精播、常规条播两种种植方式和20、25、30 cm 3种行距,研究了种植方式对小麦根系生物量、衰老特性、水分利用特性、棵间蒸发量和籽粒产量的影响,以探索宽幅精播种植方式对小麦根系生理特性、耗水特性及籽粒产量的影响。结果表明:宽幅精播条件下行距为25 cm处理(K25)0~20和20~40 cm土层根重密度、根系可溶性蛋白含量、根系活力较其他处理分别提高7.2%~23.9%、8.7%~25.1%、10.7%~29.9%和7.3%~27.6%、8.0%~38.5%、15.2%~32.7%;同一行距下,宽幅精播处理土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著高于常规条播处理,而灌溉量和棵间蒸发量低于常规条播处理;K25处理开花至成熟期耗水量及耗水模系数显著高于其他处理,籽粒产量、水分利用效率和灌水利用效率也显著高于其他处理。综上,本试验条件下采用基本苗180~270株·m^(-2)、行距25 cm是黄淮海麦区宽幅精播种植方式下节水高产的适宜种植模式。

关键词：冬小麦宽幅播种根系生理特性耗水特性籽粒产量水分利用效率

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粗穗披碱草1H^(t)S染色体特异荧光原位杂交标记开发

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山东农业科学 2024年第7期56卷 16-22页

作者：宫文萍汪晓璐王开韩冉祁广徐文竞曾小雪郭军刘成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山东济南250100

小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病,是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导,获得了一批诱导后代材料,为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系,需... 详细信息

小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病,是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导,获得了一批诱导后代材料,为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系,需要建立能够覆盖粗穗披碱草1H^(t)S染色体的荧光原位杂交(FISH)标记。本研究利用21个小麦及其近缘种探针、61个基于中国春基因组序列新开发的小麦1BS染色体探针以及40个根据简单三碱基重复序列新开发的探针对小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL易位系进行非变性FISH分析。结果显示,B74、B76和B77等36个探针(33个为新开发的)在1H^(t)S染色体上具有杂交信号,并且杂交信号可分为仅在染色体末端、仅在着丝粒处、同时在着丝粒处和近着丝粒处、覆盖1H^(t)S约3/4染色体臂、覆盖绝大部分1H^(t)S共五种类型。因此,部分探针单独使用或多个探针联合使用,其信号能覆盖1H^(t)S染色体,能够满足小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系鉴定,这可为小麦背景中粗穗披碱草染色质追踪提供新的检测手段。

关键词：粗穗披碱草 1H^(t)S染色体探针荧光原位杂交标记

小麦烯醇化酶基因TaENO1-5B在多种环境下对株高与穗粒数的调控

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中国农业科学 2024年第14期57卷 2717-2731页

作者：张紫慧张艳菲李龙李超男王景一杨德龙毛新国景蕊莲甘肃农业大学生命科学技术学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室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河南农业大学/国家小麦技术创新中心(筹)

【目的】烯醇化酶是糖酵解过程中的关键限速酶，在植物生长发育和逆境胁迫应答中发挥重要作用。揭示小麦烯醇化酶基因TaENO1-5B的功能，开发分子标记，为通过分子育种改良小麦提供基因资源。【方法】以小麦品种旱选10号为材料克隆TaENO1... 详细信息

【目的】烯醇化酶是糖酵解过程中的关键限速酶，在植物生长发育和逆境胁迫应答中发挥重要作用。揭示小麦烯醇化酶基因TaENO1-5B的功能，开发分子标记，为通过分子育种改良小麦提供基因资源。【方法】以小麦品种旱选10号为材料克隆TaENO1-5B，在SMART网站分析其编码蛋白的结构域，采用Phyre2软件预测蛋白的二级和三级结构；采用实时荧光定量PCR技术分析基因在小麦不同发育时期的组织表达水平，以及在植物激素处理和逆境胁迫下的表达模式；以30份遗传多样性丰富的小麦种质为材料分析基因序列多态性，开发分子标记；以323份小麦构成的自然群体为材料进行TaENO1-5B单倍型与表型性状的关联分析，利用小麦地方品种和现代育成品种群体分析优异单倍型在我国不同麦区受育种选择的趋势。【结果】TaENO1-5B由17个外显子和16个内含子组成，编码446个氨基酸，含有保守的N端结构域和C端TIM(triose-phosphate isomerase)桶状结构域；TaENO1-5B在小麦幼苗期、拔节期、抽穗期和开花期的各个组织中均有表达，在根、根基和穗中表达量较高；TaENO1-5B启动子区含有多种顺式作用元件，包括脱落酸（ABA）、生长素（IAA）和茉莉酸甲酯（MeJA）等激素应答元件和干旱、低温胁迫相关的多种应答元件，TaENO1-5B的表达受植物激素和干旱、低温等胁迫的显著诱导；在TaENO1-5B的启动子区检测到4个SNP，基因区检测到3个SNP，组成3种单倍型Hap-5B-1、Hap-5B-2和Hap-5B-3。在干旱、高温等多种环境下，单倍型Hap-5B-2为优异单倍型，与矮秆、多小穗数和穗粒数显著相关，在我国小麦主产区的育种历史中受到了正向选择。基于TaENO1-5B启动子区SNP(2 399 bp,G/A)开发的KASP标记，与多种环境下的每穗小穗数显著相关。【结论】TaENO1-5B响应植物激素信号及非生物胁迫，在干旱、高温等多种环境下，与株高、每穗小穗数和穗粒数显著相关，Hap-5B-2是矮秆及每穗小穗数和穗粒数较多的优异单倍型。根据TaENO1-5B变异位点开发的分子标记可用于小麦株高及相关产量性状的遗传改良。

关键词：小麦 TaENO1-5B 农艺性状 KASP标记单倍型

大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析

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中国农业科学 2024年第11期57卷 2079-2091页

作者：张玉梅丁文涛蓝新隆李清华胡润芳郭娜林国强赵晋铭福建省农业科学院作物研究所/福建省特色旱作物品种选育工程技术研究中心/福建省蔬菜遗传育种重点实验室生物育种钟山实验室南京农业大学农学院/国家大豆生物育种产教融合创新平台/农业农村部大豆生物学与遗传育种重点实验室/作物遗传与种质创新全国重点实验室莆田市农业科学研究所

【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一，研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异，深入解析可溶性糖含量的遗传机制，为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆... 详细信息

【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一，研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异，深入解析可溶性糖含量的遗传机制，为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质，在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定，结合82 187个高质量SNP标记，基于混合线性模型MLM（Q+K）对可溶性糖含量进行全基因组关联分析，挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点，并以显著SNP位点为中心，两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间，根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下，鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g-1，遗传变异系数为24.59%—32.69%，可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析，连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个，表型变异解释率为12.43%—29.27%，以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索，共获得86个基因，结合基因注释和组织表达信息，进一步筛选到9个候选基因，主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高，可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析，检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP，进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控，其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。

关键词：大豆鲜籽粒可溶性糖含量全基因组关联分析候选基因

毛细管顶空气相色谱法高灵敏监测花生大豆根瘤生物固氮能力

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中国油料作物学报 2024年第1期46卷 201-207页

作者：梁美娟赵秀兰古皓华岳晓凤唐晓倩李慧张文李友国张奇李培武中国农业科学院油料作物研究所/农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室/农业农村部油料产品质量安全风险评估实验室/农业农村部生物毒素检测重点实验室/国家农业检测基准实验室(生物毒素) 湖北武汉430062 湖北洪山实验室湖北武汉430062 华中农业大学农业微生物学国家重点实验室湖北武汉430070

建立了测定花生和大豆根瘤菌生物固氮能力的毛细管顶空气相色谱法,利用固氮酶还原乙炔气体为乙烯的经典方法,实现了高浓度乙炔中痕量乙烯的高灵敏分析。利用顶空进样方式,分离柱采用HP-PLOT Q毛细管色谱柱,程序升温,采用氢离子化检测器... 详细信息

建立了测定花生和大豆根瘤菌生物固氮能力的毛细管顶空气相色谱法,利用固氮酶还原乙炔气体为乙烯的经典方法,实现了高浓度乙炔中痕量乙烯的高灵敏分析。利用顶空进样方式,分离柱采用HP-PLOT Q毛细管色谱柱,程序升温,采用氢离子化检测器,对乙烯标准气体进行了定量分析。乙烯检测范围宽为0.125~30000μmol/mol,相关系数为0.9996,检测限(LOD)为0.0341μmol/mol,检出限优于已有报道。该方法检测精密度好,5次检测的相对标准偏差为2.32%。乙烯样品的回收率为95.8%~110%,相对标准偏差为1.54%~3.47%。同时,对乙烯和实际样品进行检测时,与GDX-502填充柱的传统气相色谱法的测定结果一致,表明所建立的乙烯顶空气相色谱法具有较高的可靠性。此外,该方法分析时间缩短至3 min,利用自动进样方式,检测通量大,适用于花生和大豆根瘤菌中固氮能力的快速准确测定,能满足花生和大豆生物固氮研究中乙炔还原法测定乙烯的需求。

关键词：顶空气相色谱毛细管色谱柱乙炔还原法乙烯花生大豆