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中国小麦远缘杂交与染色体工程育种的理论与实践

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遗传 2025年

作者：郑琪赵李李滨李宏伟吉万全张学勇中国科学院遗传与发育生物学研究所中国农业科学院作物科学研究所西北农林科技大学

小麦是我国仅次于水稻的口粮作物,在保障国家粮食安全中占有重要地位。普通小麦(Triticum aestivum)是异源六倍体,拥有众多野生、半野生近缘植物,为其遗传改良提供了丰富的基因资源。我国小麦远缘杂交与染色体工程育种工作始于20世纪50... 详细信息

小麦是我国仅次于水稻的口粮作物,在保障国家粮食安全中占有重要地位。普通小麦(Triticum aestivum)是异源六倍体,拥有众多野生、半野生近缘植物,为其遗传改良提供了丰富的基因资源。我国小麦远缘杂交与染色体工程育种工作始于20世纪50年代,历经30多年的学习、探索和实践,于80年代形成了比较完善的小麦染色体工程理论和技术体系,后经外源染色体片段分子鉴定技术的不断改良,特别是在国家项目持续支持下,我国学者近些年完成了多个外源抗病基因的克隆和机理解析,极大地提升了我国在这一领域的研究水平和国际影响。以李振声院士为代表的老一辈科学家为我国小麦远缘杂交与染色体工程育种的建立、发展和壮大做出了杰出贡献。李振声院士也因其在该领域的突出贡献于2024年国庆前夕被授予“共和国勋章”。本文以我国小麦远缘杂交和染色体工程育种发展的历史为主线,概括总结了老一辈科学家的贡献与成就,并对最近5年的突出进展进行了简要梳理,以致敬先辈、激励来者,为种质资源的创新、外源基因的转移、克隆及利用继续努力工作。

关键词：小麦远缘杂交染色体工程育种基因克隆

大麦与马铃薯间作模式下大麦农艺性状和产量综合分析

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麦类作物学报 2025年

作者：赵塔杨丽娥官秀娇杨晓梦普晓英李霞杨砚斌杨加珍李叶和习琼曾亚文云南大学资源植物研究院云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所云南省丽江市农业科学研究所

为探究不同种植模式对大麦农艺性状及产量的影响,筛选出与马铃薯间作种植优异大麦品种,以64份云南大麦品种与紫色马铃薯间作,大麦单作为对照,分析不同种植模式下及不同棱形大麦农艺性状和产量的变异表现、遗传多样性和相关性,并对间作... 详细信息

为探究不同种植模式对大麦农艺性状及产量的影响,筛选出与马铃薯间作种植优异大麦品种,以64份云南大麦品种与紫色马铃薯间作,大麦单作为对照,分析不同种植模式下及不同棱形大麦农艺性状和产量的变异表现、遗传多样性和相关性,并对间作下64份大麦品种进行聚类分析及主成分分析,在主成分分析的基础上进行综合评价,筛选出与马铃薯间作综合表现较好的大麦品种。结果表明,(1) 64个大麦品种的农艺性状具有较高的遗传多样性,在两种种植模式下,单株粒重、单株穗重、单株秆重的遗传变异程度均较高,其中间作模式下株高、茎粗、旗叶长等性状具有较高的遗传多样性指数(>2.0);(2)单作和间作模式下,二棱大麦的有效穗数、穗长、结实率、穗密度和千粒重均高于多棱大麦,而多棱大麦的节间长度、茎粗、旗叶宽、单株秆重、单株穗重、单株粒重均高于二棱大麦;(3)与单作相比,大麦有效穗数、节间长度、茎粗、结实率、单株秆重、单株穗重、单株粒重、千粒重及产量在间作模式下均下降,但土地当量比(LER)大于1,说明大麦与马铃薯间作体系有优势,且多棱大麦与马铃薯的间作优势强于二棱大麦与马铃薯间作;(4)在两种种植模式下,大麦产量主要与单株穗重和单株粒重显著相关;(5)通过聚类分析,间作模式下64份大麦品种可划分为矮秆中产、中秆低产、高秆低产、矮秆高产等四大类,其中矮秆高产类的性状特征较符合间作下高产优质大麦品种要求。经主成分分析,在64份大麦品种中,矮思82秆1、MF21-30、云稞1号、MF20-16和云饲麦16号的综合性状较优,可作为最适宜与马铃薯间作的优良大麦品种。

关键词：间作大麦马铃薯农艺性状产量综合评价

迟播对小麦生长发育的影响及耐迟播小麦研究进展

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麦类作物学报 2025年

作者：黎文龙黄欣怡高健祁胡天宇褚毅泽高德荣刘大同熊飞扬州大学生物科学与技术学院江苏里下河地区农业科学研究所/农业农村部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室

近年来,由于全球气候变暖、前茬作物收获期推迟以及极端天气影响等一系列问题,小麦播种推迟,生长期缩短,严重影响小麦的高产稳产和国家粮食安全。迟播已经成为中国长江中下游麦区乃至黄淮麦区小麦产量和品质提升的主要限制因素。本文总... 详细信息

近年来,由于全球气候变暖、前茬作物收获期推迟以及极端天气影响等一系列问题,小麦播种推迟,生长期缩短,严重影响小麦的高产稳产和国家粮食安全。迟播已经成为中国长江中下游麦区乃至黄淮麦区小麦产量和品质提升的主要限制因素。本文总结了迟播对小麦生长发育的影响以及耐迟播小麦的选育概况,并认为未来主要应从生理和遗传机制、遗传改良和栽培技术三个方面开展耐迟播小麦研究,以解决小麦迟播减产问题。

关键词：小麦迟播生长发育耐迟播品种选育

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不同时期干旱胁迫下花生品种抗旱性评价

花生学报 2025年

作者：曹欢姜骁殷祥贞丁红赵旭红刘志刚王欢张雨梁成伟迟晓元青岛科技大学海洋科学与生物工程学院山东省花生研究所新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所中国农业科学院生物技术研究所

在人工控水条件下进行盆栽试验,对10个花生品种在花针期和结荚期分别进行干旱处理,综合评价品种的抗旱性。测定参试花生品种的主茎高、分枝数、生物积累量、叶片相对含水量和净光合速率等17个指标,采用相关分析、主成分分析、隶属函数... 详细信息

在人工控水条件下进行盆栽试验,对10个花生品种在花针期和结荚期分别进行干旱处理,综合评价品种的抗旱性。测定参试花生品种的主茎高、分枝数、生物积累量、叶片相对含水量和净光合速率等17个指标,采用相关分析、主成分分析、隶属函数分析、聚类分析、综合抗旱系数、抗旱性度量值相结合的方法,对其花针期和结荚期抗旱性进行鉴定。结果表明,各指标对干旱胁迫的反应及关联程度各异。主成分分析表明,地上部分干质量、叶片干质量等5个公因子可反映花生花针期抗旱性93.786%的原始数据信息量,主茎高、地上部分鲜质量等5个公因子可反应结荚期抗旱性91.588%的原始数据信息量。10个花生品种的CDC值和D值基本趋于一致,聚类分析把10个品种划分为较强抗旱、中等抗旱、较弱抗旱、不抗旱4类,筛选出较强抗旱的品种为花育9115和花育9118。

关键词：花生抗旱系数主成分分析隶属函数聚类分析品种评价

早期描述物种的模式标定及基因组解析——以中国第一个被描述的真菌新种五棱散尾鬼笔为例

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菌物学报 2025年

作者：梁俊敏王科杜卓赵明君蔡磊戴玉成中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室中国科学院微生物研究所菌物标本馆北京林业大学生态与自然保护学院微生物研究所

五棱散尾鬼笔Lysurus mokusin (L. f.) Fr.，又名中华散尾鬼笔，于1774年由法国传教士西博特(Cibot PM)描述与发表，是首个被科学描述的中国真菌新物种，为稳定该名称的准确使用，本研究依照现用命名法规对该物种开展了模式标定和分类... 详细信息

五棱散尾鬼笔Lysurus mokusin (L. f.) Fr.，又名中华散尾鬼笔，于1774年由法国传教士西博特(Cibot PM)描述与发表，是首个被科学描述的中国真菌新物种，为稳定该名称的准确使用，本研究依照现用命名法规对该物种开展了模式标定和分类学研究，指定了后选模式和附加模式。利用HiFi测序技术组装了附加模式的双核基因组和线粒体基因组。五棱散尾鬼笔环状线粒体总长101.1 kb，含有26个tRNA和11个蛋白编码基因。每个单倍体大小为35 Mb，含有11条染色体，总长度达33 Mb，另含有片段contig 1.4 Mb。BUSCO评估核基因组完整度达88.5%，代表了一个染色体水平的较高质量基因组，这也是该属报道的第一个基因组。五棱散尾鬼笔重复序列占比较高，约占16%，2个单倍体分别预测获得8 637和8 572个蛋白编码基因，具有典型“双速基因组”特征。此外，共预测获得27个非冗余的生物合成基因簇(BGCs)，以NRPS/NRPS-like为主，主要分布于Chr01， Chr04和Chr06染色体，其中2个BGCs与合成xenotetrapeptide和rhizomide具有杀虫抑菌功效的基因簇100%同源。本研究为大量缺乏模式的早期描述物种的分类学和资源利用研究提供了参考与示范，稳定了名称的使用并提供了重要的模式材料和数据。

关键词：附加模式 DNA条形码 HiFi测序双速基因组生物合成基因簇

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中国高山松群系的群落特征

植物生态学报 2025年

作者：杜燕刘鑫张瀚曰马少伟包维楷中国科学院成都生物研究所中国科学院大学

高山松(Pinus densata)群系是中国西南山区分布面积最广的松林之一,属中国特有群系,主要分布在四川西部、云南西北部和西藏东南部。该研究基于文献资料和野外科学考察样点,明确了高山松林的地理分布边界,初步摸清了高山松林的地理分布... 详细信息

高山松(Pinus densata)群系是中国西南山区分布面积最广的松林之一,属中国特有群系,主要分布在四川西部、云南西北部和西藏东南部。该研究基于文献资料和野外科学考察样点,明确了高山松林的地理分布边界,初步摸清了高山松林的地理分布范围。利用2020–2022年调查的48个样方数据,提出了群系分类的初步方案,并对群落结构等特征进行了描述,结合搜集到的2012年调查的11个样方数据,对物种组成进行了分析。结果表明:(1)分布区跨越雅江、乡城、稻城、德钦、香格里拉、芒康、米林等33个县(市),东起丹巴县东谷镇,西迄桑日县增期乡,北起壤塘县蒲西乡,南至玉龙纳西族自治县境内的玉龙雪山,海拔高度在(2 300)2 500–3 800(4 000)m之间。(2)调查到维管植物共计522种,隶属67科222属,其中种子植物60科209属500种,中国特有植物42科114属233种,区系地理成分以北温带成分占优。(3)基于群落结构和物种组成的差异,将高山松群系进一步划分为7个群丛组、20个群丛。

关键词：高山松群系植被分类群落结构物种组成

根癌农杆菌甲氧基脱甲基酶Atu1420的酶学特性表征和定向进化

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生物技术通报 2025年

作者：王浩曹安妮高欣怡郭敏亮扬州大学生物科学与技术学院

【目的】原儿茶酸是一种应用广泛的酚类化合物，生物合成法生产原儿茶酸是替代高污染的化学合成法的潜在方案，寻找和改良合成原儿茶酸的酶是生物合成法的关键。根癌农杆菌甲氧基脱甲基酶Atu1420是一种能够将香草酸转化为原儿茶酸的酶... 详细信息

【目的】原儿茶酸是一种应用广泛的酚类化合物，生物合成法生产原儿茶酸是替代高污染的化学合成法的潜在方案，寻找和改良合成原儿茶酸的酶是生物合成法的关键。根癌农杆菌甲氧基脱甲基酶Atu1420是一种能够将香草酸转化为原儿茶酸的酶，本研究旨在表征Atu1420的酶学特性，并对其进行改良。【方法】通过大肠杆菌表达了Atu1420，并利用高效液相色谱等方法测定了Atu1420的酶学特性。基于Atu1420的预测结构和催化机制，选择了19个位点对Atu1420进行了定点突变，利用4-氨基安替比林开发了一种可视化检测Atu1420催化活性的方法，用于筛选Atu1420定点突变的变异体。利用alphaFold对Atu1420变异体的结构进行预测，分析了变异体催化效率提升的潜在机制。【结果】确定了Atu1420的Vmax为33.5±1.6 nmol/（L·s），米氏常数Km为82.7±3.5μmol/L，转换数kcat为（6.7±0.3）×10-1s-1,kcat/Km为8.1×10-3L/（μmol·s），最适pH在7-8之间，最适温度为30℃。本研究在定点突变的变异体中筛选出了5个酶活力增强的变异体，其中活力最强的变异体为G35S，其催化速度比野生型提高66.0%。对这5个位点进行组合突变，在酶活力方面并没有产生明显的叠加效应。结构的比对分析暗示121位精氨酸残基角度的偏转可能是造成变异体催化效率提升的原因。【结论】Atu1420的酶学特性得到了有效的表征，获得了5个催化效率提高的Atu1420变异体，变异体催化效率的提高可能是121位精氨酸残基角度的偏转造成的。

关键词：甲氧基脱甲基酶酶学特性催化效率原儿茶酸香草酸

武汉东湖底栖动物多样性分布的影响因素及历史变化

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湖泊科学 2025年第1期37卷 204-214页

作者：喻曾曾和雅静吴俊燕赵永晶崔永德中国科学院水生生物研究所武汉430072 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049

探究城市湖泊物种和功能多样性分布及其历史变化有助于了解人类干扰对生态系统的影响。本研究于20202021年对武汉东湖不同湖区的底栖动物进行3次季节性调查,并搜集了19702020年文献中的历史数据,就底栖动物物种、功能和系统发育多样性... 详细信息

探究城市湖泊物种和功能多样性分布及其历史变化有助于了解人类干扰对生态系统的影响。本研究于20202021年对武汉东湖不同湖区的底栖动物进行3次季节性调查,并搜集了19702020年文献中的历史数据,就底栖动物物种、功能和系统发育多样性的空间分布和历史变化进行了比较,通过获取2000、2010及2020年东湖湖滨带1 km缓冲区的不同土地利用方式占比变化,分析了底栖动物多样性与环境因子之间的相关性。结果表明:调查共记录底栖动物97属种,团湖总种类数最高,后湖功能丰富度最高,功能均匀度在庙湖最高,在菱角湖最低,系统发育的分类多样性指数在团湖最高,分类差异指数在庙湖最高。总物种数与总氮、总磷呈负相关,耐污种种类数与总磷呈负相关,功能均匀度与耕地占比呈正相关,功能丰富度与总氮、总磷呈负相关,分类多样性指数与总氮、总磷呈负相关。结合历史数据,1970s 2020s水生昆虫占比呈现先下降后上升的趋势,到2010s底栖动物有个体小型化的趋势,后有所恢复。

关键词：底栖动物功能多样性土地利用历史变化东湖

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小水电站对赤水河连通性影响评估及恢复对策

湖泊科学 2025年第1期37卷 253-265页

作者：赵文通贺蔚赵先富陈锋张晶金小伟毛丰李正飞河海大学水利水电学院南京210098 水利部中国科学院水工程生态研究所水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079 中国水利水电科学研究院水生态环境研究所北京100038 中国环境监测总站北京100012 华威大学全球可持续发展研究所考文垂CV47AL 中国科学院水生生物研究所武汉430072

赤水河作为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分,其生态连通性对于长江上游特有鱼类至关重要。但赤水河流域内广泛分布的小水电站严重影响了该区域的连通性。本研究收集了赤水河流域小水电站的空间位置、建设年份、装... 详细信息

赤水河作为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分,其生态连通性对于长江上游特有鱼类至关重要。但赤水河流域内广泛分布的小水电站严重影响了该区域的连通性。本研究收集了赤水河流域小水电站的空间位置、建设年份、装机容量等详细信息,并采用树状水系连通性指数(DCI)、溪流连续性指数(SCI)、河流破碎化指数(CAFI)和新提出的改进的河流破碎化指数(CAFI M)全面评估小水电站对赤水河流域水系连通性影响的时空变化。研究发现,赤水河流域几乎每条河流都建有小水电站,主要分布在低阶河流。DCI和SCI指数表明,随着电站数量的增加,赤水河流域的连通性显著下降,中下游地区连通性低于上游地区。CAFI和CAFI M指数揭示了类似的趋势,随小水电站的建设河流破碎化程度不断加剧,特别是在习水河、大同河和桐梓河流域表现显著。CAFI M指数将小水电站的装机容量因素纳入考虑,能够更加全面准确地评估小水电站的影响。CAFI M指数相较于传统指标,对装机容量变化更为敏感,能有效反映大型电站的影响。根据CAFI M等指数评估结果,研究评估了赤水河流域内各小水电站障碍物的优先级,提出应优先整改位于高阶河流且装机容量大的电站,以最大程度地改善流域连通性。根据各指数评估结果,研究发现电站的位置和装机容量是决定其优先拆除顺序的关键因素,位于高阶河流且装机容量大的电站(如金阳、圆满贯等)的拆除对改善流域连通性效果最为显著。该研究全面评价了赤水河流域的连通性状况,提出了优化小水电站拆除的策略,为该流域生态修复提供了决策依据,对保护长江上游特有鱼类具有重要意义。本研究为小水电站对流域河网连通性的评估及恢复对策提供了理论基础和方法支持。

关键词：河流连通性小水电站改进的河流破碎化指数CAFI M 连通性指数赤水河流域