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基于高世代姊妹系发掘玉米穗长性状QTL及候选基因

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植物遗传资源学报 2024年第2期25卷 270-278页

作者：孙瑞东李艺萌黄然刘颖周筱航丁明阳刘新航吕香玲李凤海沈阳农业大学农学院沈阳110866

玉米穗长通过影响穗粒数,进而影响产量,是育种改良的重要目标性状之一。发掘与穗长性状相关QTL和基因对穗长性状的遗传改良具有重要意义。本研究以一对穗长具有显著差异的高世代姊妹系为亲本,构建F2群体并自交得到F2:3,利用Maize6H-60K... 详细信息

玉米穗长通过影响穗粒数,进而影响产量,是育种改良的重要目标性状之一。发掘与穗长性状相关QTL和基因对穗长性状的遗传改良具有重要意义。本研究以一对穗长具有显著差异的高世代姊妹系为亲本,构建F2群体并自交得到F2:3,利用Maize6H-60K基因芯片分别对亲本及F2群体进行基因型分析,并通过ICIM、GCIM和dQTGseq 3种方法对F2和F2:3群体的穗长进行QTL定位。结果表明,3种方法共定位到7个与穗长相关QTL位点和43个QTNs,解释了2.04%~10.24%的表型变异。交叉分析不同方法得出的定位结果,在6号染色体上发现一个调控穗长的稳定QTL qEL6.01。根据定位区间内基因注释的结果,并结合参考基因的表达谱数据,共筛选出5个在雌穗中表达的候选基因:Zm00001d035514、Zm00001d035526、Zm00001d035537、Zm00001d035553和Zm00001d035535。本研究结果为玉米穗长基因的克隆及育种改良奠定了基础。

关键词：玉米穗长性状 QTL 基因芯片候选基因

干旱胁迫下模拟氮沉降对大豆氮磷化学计量特征的影响

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生态学杂志 2024年

作者：姚星州王岩王伟平吴佳宁赵天宏沈阳农业大学农学院

研究干旱胁迫下氮沉降升高对大豆（Glycine max）器官生态化学计量特征的影响，对预测未来生态过程和指导农业可持续发展有重要作用。以“铁丰29号”大豆为试验对象，利用盆栽探讨干旱胁迫后模拟氮沉降对大豆不同器官氮磷化学计量特征... 详细信息

研究干旱胁迫下氮沉降升高对大豆（Glycine max）器官生态化学计量特征的影响，对预测未来生态过程和指导农业可持续发展有重要作用。以“铁丰29号”大豆为试验对象，利用盆栽探讨干旱胁迫后模拟氮沉降对大豆不同器官氮磷化学计量特征的影响。试验设置8个处理：两个水分处理：W（75%±5%）、D（35%±5%），4个氮沉降处理：CK、LN、MN、HN(分三次施氮，氮处理浓度分别共计0、50、100、150 kg·hm-2·a-1)。结果表明：干旱胁迫和氮沉降交互作用对大豆根、茎、叶的N、P含量及N/P均有显著影响。与正常水分W处理相比，随着氮处理浓度的上升，一次氮处理后根N含量逐渐下降，HN-D处理显著降低19.3%，茎P含量先升后降，LN-D处理显著升高38.2%，叶P含量逐渐上升，HN-D处理显著增加31.2%；两次氮处理后，根N含量显著低于CK-D处理，各处理间差异不显著，茎P含量逐渐下降，HN-D处理显著降低18.9%，叶N含量先升后降，MN-D处理显著增加18.5%；三次氮处理后，根N含量逐渐下降，HN-D处理显著降低19.7%，茎N含量先升后降，HN-D处理显著降低22.6%，叶P含量显著低于CK-D处理，各处理间差异不显著。施氮后，在大豆叶片N-P关系的幂函数中(N=βPα，α和β为常数)，W处理α值１，大豆叶片N/P>16。大豆根、茎N含量之间关系显著，茎、叶N含量之间关系极显著，大豆根、叶N之间呈极显著正相关，而茎N、P之间无显著关系。综上所述，生育前期施氮可以缓解大豆受干旱胁迫的负面效应。随着氮沉降浓度的升高以及施氮次数的增加，大豆生长受P限制。

关键词：干旱胁迫氮沉降植物器官生态化学计量大豆

辽宁省不同年代大豆品种农艺性状和产量的遗传改良

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沈阳农业大学学报 2024年第3期55卷 267-275页

作者：梁子聪赵伟李佳宜齐年华王小凡姚兴东谢甫绨沈阳农业大学农学院沈阳110161

为了明确辽宁省未来大豆性状的改良方向,选取辽宁省不同年代育成的146份大豆品种为试验材料,种植密度设置为15万株·hm-2,综合分析不同年代间大豆品种的茎秆强度、叶柄夹角、成熟期的株型和产量性状的遗传改良趋势。结果表明:随着育成... 详细信息

为了明确辽宁省未来大豆性状的改良方向,选取辽宁省不同年代育成的146份大豆品种为试验材料,种植密度设置为15万株·hm-2,综合分析不同年代间大豆品种的茎秆强度、叶柄夹角、成熟期的株型和产量性状的遗传改良趋势。结果表明:随着育成年代的推进,大豆鼓粒期上、中、下层叶柄夹角均逐渐减小,在2020年代均达到最小;而茎秆强度显著增加,在2020年代达到251.49 N。在成熟期株高、植株重量平衡点高度和底荚高度随着品种育成年份的演替呈显著下降趋势,均在2020年代达到最小。但主茎节数、主茎粗和分枝数变化不显著。随着大豆品种的遗传改良,籽粒产量呈显著增加趋势,2020年代育成品种达到3319.63kg·hm^(-2)。单株荚数和单株粒数均呈上升趋势,百粒重变化不显著。相关分析结果表明:籽粒产量与株高、底荚高度呈极显著负相关,相关系数分别为-0.316和-0.249,与单株粒数呈极显著正相关,相关系数为0.229。通径分析表明:株高、底荚高度和单株粒数对产量的直接贡献最大,直接通径系数分别为-0.241,-0.304,0.228。综上可知,辽宁省大豆品种遗传改良偏重选育株型紧凑株高适宜、底荚高度较低和单株粒数较多的稳产型大豆品种。

关键词：大豆株型农艺性状产量遗传改良

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东北地区耐荫花生品种苗期筛选及评价

花生学报 2024年第3期53卷 42-52,59页

作者：徐爽王美文宋海玲李想王婧赵新华蒋春姬刘喜波于海秋王晓光沈阳农业大学农学院辽宁沈阳110866

为快速筛选评价花生品种耐荫性,选用53个适宜东北地区种植的花生品种,设置正常光照和60%遮荫两种光照环境,考察了花生苗期的13个形态指标和生理指标。结果表明:遮荫后参试花生材料的各农艺性状与对照相比呈不同趋势和幅度的变化,各指标... 详细信息

为快速筛选评价花生品种耐荫性,选用53个适宜东北地区种植的花生品种,设置正常光照和60%遮荫两种光照环境,考察了花生苗期的13个形态指标和生理指标。结果表明:遮荫后参试花生材料的各农艺性状与对照相比呈不同趋势和幅度的变化,各指标间存在不同程度的相关性;通过主成分分析,将苗期13个单项指标转化为互相独立的5个综合指标,累计贡献率71.73%;利用隶属函数法及系统聚类法,将53个花生品种按照苗期耐荫性的强弱分为强耐荫、较耐荫、中耐荫、弱耐荫和不耐荫5种类型;通过逐步回归法建立了花生耐荫性最优评价模型,并筛选出花生株高、主茎节数、下胚轴长、茎干质量、叶干质量、叶面积、叶绿素a含量的耐荫系数作为评价花生苗期耐荫性的主要指标。本试验结论可为花生耐荫品种早期筛选提供理论依据。

关键词：花生耐荫性品种筛选多元分析综合评价

CPK激酶调控植物生长发育的分子机理及其研究进展

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科学通报 2024年第8期69卷 1082-1095页

作者：刘欣李炜佳李希东陈艳梅中国农业大学生物学院北京100193 北京农学院生物与资源环境学院北京102206

钙离子依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK或CPK)是细胞信号转导中发挥重要调控功能的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶.植物基因组编码大量的CPK激酶.当外界钙离子浓度发生变化时,CPK激酶能感知这些变化并与钙离子结合,... 详细信息

钙离子依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK或CPK)是细胞信号转导中发挥重要调控功能的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶.植物基因组编码大量的CPK激酶.当外界钙离子浓度发生变化时,CPK激酶能感知这些变化并与钙离子结合,导致蛋白构象改变以及释放自抑制结构域对激酶活性的抑制,从而激活CPK激酶.激活的CPK激酶通过磷酸化底物蛋白把钙信号向下游传递并引发胞内信号通路的级联反应,最终调控植物生长发育或对外界环境信号的响应.本文概述了CPK激酶的基本结构和分子特征,以及CPK激酶在调控植物生长发育、激素信号机理、生物和非生物胁迫应答过程中的最新研究进展,并对当前研究中存在的问题和未来的研究方向进行探讨与展望.

关键词： ABA CPK激酶钙信号钙指纹钙调蛋白磷酸化

不同灌溉水盐度下土壤真菌群落对生物炭施用的响应

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环境科学 2024年第1期45卷 520-529页

作者：郑志玉郭晓雯闵伟石河子大学农学院石河子832003

咸水灌溉可缓解干旱区淡水资源短缺的问题,但是长期咸水灌溉会破坏土壤真菌群落结构.为缓解盐分带来的危害,采用生物炭作为土壤改良剂,以改善土壤真菌群落结构.为探究施用生物炭对盐渍化土壤真菌群落结构多样性的影响,设置两个灌溉水盐... 详细信息

咸水灌溉可缓解干旱区淡水资源短缺的问题,但是长期咸水灌溉会破坏土壤真菌群落结构.为缓解盐分带来的危害,采用生物炭作为土壤改良剂,以改善土壤真菌群落结构.为探究施用生物炭对盐渍化土壤真菌群落结构多样性的影响,设置两个灌溉水盐度:0.35 dS·m^(-1)(淡水)和8.04 dS·m^(-1)(咸水),在每个灌溉水盐度下,设置2个生物炭施用水平:0 t·hm^(-2)(不施)和3.7 t·hm^(-2)(施用).高通量测序结果表明,与淡水灌溉相比,咸水灌溉增加了真菌群落物种多样性,降低了真菌群落物种丰富度;在咸水灌溉条件下施加生物炭降低了土壤真菌群落物种多样性和物种丰富度.各处理土壤的优势菌门为:子囊菌门、被孢菌门、担子菌门、壶菌门、球囊菌门和罗兹菌门,优势菌属为:赤霉菌属、Sarocladium、毛壳菌属、镰刀菌属和葡萄穗霉属.与淡水灌溉相比,咸水灌溉显著增加担子菌门和壶菌门的相对丰度,显著降低子囊菌门和罗兹菌门的相对丰度.咸水灌溉的条件下施用生物炭显著增加子囊菌门和Sarocladium的相对丰度,显著降低担子菌门、毛壳菌属和镰刀菌属的相对丰度.LEfSe差异分析表明,在不施生物炭的条件下,咸水灌溉降低真菌群落潜在生物标志物数量,而咸水灌溉的条件下施用生物炭增加真菌群落潜在生物标志物数量.以上结果表明,施用生物炭能够改善盐渍化土壤环境和真菌群落结构,为干旱区合理咸水灌溉和培肥土壤提供理论依据.

关键词：灌溉水盐度生物炭真菌 LEfSe分析高通量测序

生物炭和秸秆还田对咸水滴灌棉田土壤微生物群落特征及功能差异的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3571-3583页

作者：郭晓雯向贵琴张发朝江山闵伟石河子大学农学院石河子832003

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添... 详细信息

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添加生物炭(3.7 t·hm^(-2),BC)和秸秆(6 t·hm^(-2),ST),旨在明晰生物炭和秸秆还田对盐渍化土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明,咸水灌溉显著增加土壤含水量、电导率、速效磷和全碳的含量,但显著降低了p H值和速效钾的含量.生物炭和秸秆还田均显著增加土壤含水量、速效磷、速效钾和全碳的含量,但显著降低了咸水灌溉条件下的电导率值.各处理土壤优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著增加芽单胞菌门和变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门和放线菌门的相对丰度.在淡水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.在咸水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.LEf Se分析表明,咸水灌溉降低了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;咸水灌溉条件下,生物炭还田增加了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在标志物和功能数量.RDA结果显示,土壤微生物群落和功能结构与EC_(1∶5)、SWC和p H值显著相关.咸水灌溉会恶化土壤环境,不利于农业生产,其中EC_(1∶5)、SWC和p H值是驱动土壤微生物群落和功能结构变化的重要因子,采用生物炭和秸秆还田可减缓盐分对土壤和作物的危害,为提高农业生产力奠定基础.

关键词：宏基因组生物炭秸秆咸水土壤微生物

鸟粪石基载镁生物炭对干湿交替稻田产量与品质的影响

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农业工程学报 2024年

作者：李妍琦吴奇宫福征官玉王宣茗迟道才沈阳农业大学农学院沈阳农业大学水利学院

鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中，其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的... 详细信息

鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中，其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的适用性，该研究依托大田试验，以东研18号(粳稻)为供试材料，设置常规淹灌(ICF)、干湿交替(IAWD) 2种灌溉模式，以及常规施肥(conventionalfertilization, N1B0)、常规施肥+5t/hm2MAP-BC(conventional fertilization+5 t/hm2MAP-BC,N1B1)、常规施肥+10 t/hm2MAP-BC(conventional fertilization+10 t/hm2MAP-BC, N1B2)、减施氮磷肥25%+5 t/hm2MAP-BC(25% less nitrogen and phosphate fertilizer+5 t/hm2MAP-BC,N3/4B1)和减施氮磷肥25%+10 t/hm2MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+10 t/hm2MAP-BC,N3/4B2)5种施肥模式。结果表明：与ICF相比，IAWD显著提高了乳熟期叶片叶绿素含量，并显著降低了2021年无效分蘖数(P<0.05);MAP-BC不仅能够高效弥补减肥对水稻叶绿素含量的不利影响，还具有一定的超补偿效果；MAP-BC中高纯度的鸟粪石组分通过缓释氮磷素，保障了对植株氮磷养分的长期供应。与N1B0相比，N3/4B2不仅可以满足水稻生长后期对氮磷养分的需求，还使穗部吸氮量和吸磷量分别显著增加(P<0.05)4.77%～7.06%和4.26%～12.69%；与N1B0相比，施加10 t/hm2MAP-BC使两年的最高分蘖数和最终分蘖数分别显著增加(P<0.05)6.75%～9.64%和13.16%～16.88%；两年试验中，在IAWD模式下，与N1B0相比，N1B1和N1B2的产量分别显著提高(P<0.05)了7.66%～8.43%和11.49%～12.64%，但5 t/hm2的MAP-BC不足以弥补减肥导致的减产，而10 t/hm2的MAP-BC不仅可以弥补减肥导致的不利影响还能使水稻增产2.70%～6.04%;IAWD模式下N3/4B1和N3/4B2可以显著降低消减值、垩白粒率和垩白度，显著提高崩解值，从而显著改善(P<0.05)水稻外观品质与食味值；此外，施加10 t/hm2的MAP-BC可以显著提高(P<0.05)稻米蛋白含量，营养品质较好。因此，在IAWD模式下减施氮磷肥25%配施10 t/hm2MAP-BC可在节水条件下实现减肥、增产、提质，从而为水稻绿色高效生产提供理论依据。

关键词：灌溉肥料水稻鸟粪石基载镁生物炭叶绿素氮磷吸收产量品质

减氮和控释肥替代对宁夏引黄灌区玉米产量及土壤无机氮的影响

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农业环境科学学报 2024年第9期43卷 2069-2079页

作者：邓江茹刘文娟马琨贾彪姚举上宁夏大学农学院银川750021 宁夏大学生态环境学院银川750021

为研究不同施氮模式对宁夏引黄灌区春玉米产量及土壤无机氮变化的影响,以玉米为研究对象,采用完全随机设计,设置不施氮肥处理(CK)、农民常规尿素处理(CF,N 450 kg·hm^(-2))、等量控释肥替代处理(T1,N 450 kg·hm^(-2))、常规减氮处理(T... 详细信息

为研究不同施氮模式对宁夏引黄灌区春玉米产量及土壤无机氮变化的影响,以玉米为研究对象,采用完全随机设计,设置不施氮肥处理(CK)、农民常规尿素处理(CF,N 450 kg·hm^(-2))、等量控释肥替代处理(T1,N 450 kg·hm^(-2))、常规减氮处理(T2,N 315 kg·hm^(-2))和减氮控释配施处理(T3,N 315 kg·hm^(-2))5个处理,分析减氮及控释肥处理下玉米产量及土壤无机氮状况。结果表明:连续两年(2021—2022年)减氮和控释施肥处理中,T3处理年均增产效果最显著,且产量构成因子中年均百粒质量和穗粒质量分别显著提高11.83%和28.94%,年均秃尖长显著降低67.87%。不同减氮和控释施肥处理两年均对0~120 cm土壤中NH+4-N的影响不显著,但对土壤NO-3-N和总无机氮的影响显著。收获期,T3处理的NO-3-N和无机氮的平均累积量最低,分别为210.01 kg·hm^(-2)和298.40 kg·hm^(-2)。连续两年减氮和控释施肥结果显示,T3处理较CF处理氮肥回收利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别平均显著提高21.93%、10.42 kg·kg^(-1)和21.89 kg·kg^(-1)。研究表明,总施氮量315 kg·hm^(-2)的减氮控释肥配施(T3)方式,是宁夏引黄灌区春玉米在兼顾生态环境效益和经济效益下的最优施肥模式。

关键词：春玉米控释减氮产量无机氮

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