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大豆细胞质雄性不育遗传基础与育种应用

植物遗传资源学报 2024年第6期25卷 857-869页

作者：张春宝孙妍妍赵丽梅吉林省农业科学院大豆研究所/农业农村部杂交大豆育种重点实验室长春130033

杂种优势利用是显著提高作物产量的主要途径,有助于解决日益增长的人口数量与有限耕地之间的矛盾。大豆作为世界上重要的粮油饲兼用作物,其开展杂种优势利用已有30余年。其中,基于细胞质雄性不育的三系法杂交育种系统是大豆杂种优势利... 详细信息

杂种优势利用是显著提高作物产量的主要途径,有助于解决日益增长的人口数量与有限耕地之间的矛盾。大豆作为世界上重要的粮油饲兼用作物,其开展杂种优势利用已有30余年。其中,基于细胞质雄性不育的三系法杂交育种系统是大豆杂种优势利用的主要途径。目前,已有40余个杂交大豆品种通过审定并在生产上推广应用,杂交大豆正处于由中试向产业化推进阶段。本文对大豆细胞质雄性不育遗传基础与育种应用进行了综述,系统阐述了各类型细胞质雄性不育系的发现及利用、不育性状的遗传和分子机制、育性恢复基因和恢复抑制基因的定位和克隆等方面的研究进展。基于大豆杂种优势利用研究现状论述和分析,提出了三系法杂交大豆育种中存在的问题、挑战及解决路径,并对三系法杂交大豆育种技术的创新进行了展望,旨在为大豆杂种优势分子基础和应用研究提供新方法、新思路。

关键词：大豆杂交种细胞质雄性不育遗传基础分子机制

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大豆细胞质雄性不育系及其恢复系的比较转录组分析

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生物技术通报 2024年第7期40卷 137-149页

作者：高萌萌赵天宇焦馨悦林春晶关哲允丁孝羊孙妍妍张春宝吉林农业大学农学院长春130118 吉林省农业科学院大豆研究所长春130033 农业农村部杂交大豆育种重点实验室长春130033

【目的】“三系”法是选育杂交大豆的主要途径,但恢复系中仅有少数大豆恢复基因被克隆,为挖掘更多新恢复基因,从而促进多基因聚合的强恢复系选育,提高杂种F1的育性稳定性。【方法】以大豆细胞质雄性不育系JLCMS5A和其恢复系JLR2为材料,... 详细信息

【目的】“三系”法是选育杂交大豆的主要途径,但恢复系中仅有少数大豆恢复基因被克隆,为挖掘更多新恢复基因,从而促进多基因聚合的强恢复系选育,提高杂种F1的育性稳定性。【方法】以大豆细胞质雄性不育系JLCMS5A和其恢复系JLR2为材料,采用转录组测序技术分析JLCMS5A和JLR2花蕾不同时期的转录水平变化,挖掘调控育性恢复和花蕾发育进程的相关基因和通路。进一步对具有恢复基因特征编码PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行基因注释、序列差异分析、RT-qPCR验证、系统进化分析及蛋白结构预测,挖掘育性恢复相关基因。【结果】转录组测序鉴定到17181个DEGs,其中有3856个DEGs与发育时期相关,2808个DEGs与育性相关。GO(geneontology)功能注释表明,与育性相关的DEGs主要富集在ADP结合、核酸结合转录因子活性和蛋白激酶活性等功能类别,与发育时期相关的DEGs主要富集在蛋白质异源二聚化活性、DNA复制和DNA结合等功能类别。KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析表明,育性相关DEGs主要参与内质网蛋白质加工、葡萄糖苷酸生物合成和植物激素信号转导等与蛋白质、糖类和信号转导密切相关的代谢通路,发育时期相关DEGs主要参与DNA复制、错配修复、淀粉和蔗糖代谢等与细胞分裂和能量物质降解密切相关的代谢通路。育性恢复候选基因分析发现,JLR2中的Glyma.09G176400可能在调控大豆细胞质雄性不育育性恢复过程中起到一定作用。【结论】共鉴定到3856个与发育时期相关的DEGs,2808个与育性相关的DEGs;鉴定出具有恢复基因特征编码PPR蛋白的DEGs15个;挖掘了1个育性恢复相关基因Glyma.09G176400。

关键词：大豆细胞质雄性不育育性恢复基因转录组测序差异表达基因

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不同化控剂处理对杂交大豆制种催熟效果的影响

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大豆科学 2024年第4期43卷 463-470页

作者：王鹏年刘大壮闫昊张井勇赵丽梅张伟郑宇宏王亮吉林省农业科学院大豆研究所/大豆国家工程研究中心吉林长春130033

为解决杂交大豆种子商业化生产过程中,母本持绿,无法机械化收获、种子皱缩,品质较差的问题,从而推进杂交大豆产业化的进程,系统研究了不同类型化控剂及处理方法对杂交大豆制种过程中母本催熟效果的影响。结果表明:3种不同类型化控剂均... 详细信息

为解决杂交大豆种子商业化生产过程中,母本持绿,无法机械化收获、种子皱缩,品质较差的问题,从而推进杂交大豆产业化的进程,系统研究了不同类型化控剂及处理方法对杂交大豆制种过程中母本催熟效果的影响。结果表明:3种不同类型化控剂均可加速茎叶脱水,促进植株成熟,催熟速率排序为:乙烯利综合考量催熟效果、环境安全及操作便利性等方面,敌草快在R6+7 d时期处理可有效促进植株成熟,加速茎叶脱水落叶,降低百粒重,保证种子品质,符合机械化收获要求。

关键词：化控剂杂交大豆百粒重发芽率催熟

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大豆新品种长农301的选育及栽培技术

种子科技 2024年第5期42卷 45-47页

作者：兰磊王楠张萌蔡欣培金传军刘英群长春市农业科学院/国家大豆产业技术体系长春综合试验站吉林长春130111

长农301为长春市农业科学院以长密豆30为母本、合农71为父本配制杂交组合,经系谱法多年选育而成的吉林省中熟品种,该品种丰产性好,稳产性强。介绍了长农301的选育过程和农艺性状,分析了其栽培技术要点,以期大范围推广种植长农301,实现... 详细信息

长农301为长春市农业科学院以长密豆30为母本、合农71为父本配制杂交组合,经系谱法多年选育而成的吉林省中熟品种,该品种丰产性好,稳产性强。介绍了长农301的选育过程和农艺性状,分析了其栽培技术要点,以期大范围推广种植长农301,实现大豆高产、优产。

关键词：大豆长农301 选育栽培技术

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乡村振兴背景下主产区大豆生产效率比较分析

大豆科学 2024年第1期43卷 120-128页

作者：李有宝王曼曼吕博于寒松吉林农业大学科技推广与社会服务中心吉林长春130118 吉林农业大学食品科学与工程学院吉林长春130118 国家大豆产业技术体系加工研究室吉林长春130118 吉林农业大学经济管理学院吉林长春130118

大豆产业的振兴发展是推动乡村振兴的重要抓手,为全面分析主产区大豆的生产效率,基于提高生产效率角度,提出促进大豆产业发展,助力乡村振兴提出合理的对策建议。选取2012—2021年我国10个大豆主产区的面板数据,运用DEA-BCC模型和Malmqu... 详细信息

大豆产业的振兴发展是推动乡村振兴的重要抓手,为全面分析主产区大豆的生产效率,基于提高生产效率角度,提出促进大豆产业发展,助力乡村振兴提出合理的对策建议。选取2012—2021年我国10个大豆主产区的面板数据,运用DEA-BCC模型和Malmquist指数测算主产区大豆生产效率,从静态和动态两个角度对比分析主产区大豆生产效率。结果表明:在2013年、2017年和2021年,主产区大豆综合技术效率均值分别为0.950,0.975和0.974,整体水平较高,但均未达到有效状态,仍有一定提升空间;2021年非DEA有效大豆主产区存在不同程度的投入冗余和产出不足;2012—2021年主产区大豆的全要素生产率均值为0.988,处于负增长状态,技术进步是推动主产区大豆全要素生产率提高的关键因素。综上,提出以下建议:强化大豆产业的科技支撑和资源配置能力,推动技术进步,提高大豆纯技术效率;合理扩大种植规模,优化种植结构,完善农业基础设施,提高大豆规模效率;健全灾害防范体系,降低大豆种植灾害风险损失,提高豆农灾害处理能力。

关键词：大豆生产效率 DEA-BCC Malmquist指数

禹城大豆玉米带状复合种植模式下大豆品种筛选试验

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中国种业 2024年第4期 78-82页

作者：李春燕曹鹏鹏高祺朱冠雄饶泉钦陈立娟华方静田艺心王春雨朱金英高凤菊山东省德州市农业科学研究院/国家大豆产业技术体系德州综合试验站德州253015 农业农村部种业管理司北京100125 山东省禹城市农业农村局禹城251299

大豆是我国主要油料作物,近年来大豆进口依存度在85%以上,为有效增加国内大豆供给,2022年农业农村部在全国示范推广大豆玉米带状复合种植技术,德州市示范推广大豆玉米带状复合种植面积约2.27万hm^(2),其中禹城种植面积为0.90万hm^(2)。2... 详细信息

大豆是我国主要油料作物,近年来大豆进口依存度在85%以上,为有效增加国内大豆供给,2022年农业农村部在全国示范推广大豆玉米带状复合种植技术,德州市示范推广大豆玉米带状复合种植面积约2.27万hm^(2),其中禹城种植面积为0.90万hm^(2)。2022年本研究采用4∶2式大豆玉米带状复合种植模式,玉米选用紧凑型品种郑单958,大豆包括齐黄34、嘉豆6号、冀豆23等黄淮地区32个优良品种(系)进行试验示范,综合考量32个品种(系)的农艺性状、生育期、产量等因素,筛选出菏豆41、齐黄34、郓豆1号、华豆19、临豆10号、菏育10号、沧豆16、冀豆23、嘉豆16、丰豆6号共10个品种,为禹城带状复合种植推广提供品种支撑,是提升区域性大豆产能的关键之一。

关键词：大豆玉米带状复合种植大豆品种筛选产量

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不同基因型大豆田间抗旱性综合评价及抗旱品种筛选

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山西农业科学 2024年第4期52卷 16-24页

作者：周学超胡海波李峰刘迎春魏云山赵玉山王晓磊康泽然丁素荣赤峰市农牧科学研究所/国家大豆产业技术体系赤峰综合试验站内蒙古赤峰024031 农业农村部大豆栽培重点实验室/黑龙江省大豆栽培重点实验室黑龙江哈尔滨150086

为筛选适宜内蒙古中东部雨养农业区种植的抗旱大豆品种,综合评价不同大豆品种在内蒙古地区的抗旱表现,为内蒙古中东部雨养农业地区大豆抗旱品种选择和选育提供科学依据,选取东北区域不同地区育成的不同生育期组的代表性品种(系)34份,在... 详细信息

为筛选适宜内蒙古中东部雨养农业区种植的抗旱大豆品种,综合评价不同大豆品种在内蒙古地区的抗旱表现,为内蒙古中东部雨养农业地区大豆抗旱品种选择和选育提供科学依据,选取东北区域不同地区育成的不同生育期组的代表性品种(系)34份,在大田生产条件下,设置正常浇水、自然干旱2个处理,分别调查不同处理下植株农艺性状、产量及相关指标等,计算得到各指标的抗旱系数,作为衡量品种抗旱能力的指标;利用主成分分析方法将各单项抗旱系数统计成相互独立的指标,最后利用隶属函数法求出综合指标的隶属值,进而评价参试大豆品种(系)的抗旱性。结果表明,不同农艺性状抗旱系数的变异系数均在15%以上,其中,分枝数变异系数最高,为61%。主成分分析表明,4个主成分累计贡献率为81.28%,可解释81.28%的方差,其代表了13个性状81%的遗传信息。通过隶属函数法,筛选出5个适合内蒙古中东部雨养农业区的大豆品种,即吉育406、登科1号、丰豆2号、2001-336-7和赤豆1号。

关键词：大豆抗旱性主成分分析隶属函数法品种筛选

117个玉米品种对禾谷镰孢根腐病的抗性鉴定及根腐病对苗势与产量的影响

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植物保护学报 2024年第1期51卷 228-236页

作者：金嵘贾娇吴宏斌柴海燕苏义臣苏前富吉林省农业科学院植物保护研究所农业农村部东北作物有害生物综合治理重点实验室长春130033 吉林农业大学植物保护学院长春130022

为评价东北地区玉米主推品种对禾谷镰孢根腐病的抗性水平,探究根腐病发生与苗势、产量损失间的关系,采用人工接种方法鉴定东北地区117个玉米主推品种对禾谷镰孢根腐病的抗性水平,应用室内盆栽试验分析自交系LN810在施用氮、磷、钾及复... 详细信息

为评价东北地区玉米主推品种对禾谷镰孢根腐病的抗性水平,探究根腐病发生与苗势、产量损失间的关系,采用人工接种方法鉴定东北地区117个玉米主推品种对禾谷镰孢根腐病的抗性水平,应用室内盆栽试验分析自交系LN810在施用氮、磷、钾及复合肥后对禾谷镰孢根腐病发生和苗势的影响,在田间对先玉335接种禾谷镰孢菌Fusarium graminearum后探究根腐病发生程度对其苗势及产量的影响。结果显示,117个玉米品种对禾谷镰孢根腐病的抗性差异明显,鉴定出高抗品种14个,抗病品种44个,中抗品种47个,感病品种12个,其中表现中抗以上的品种占89.74%,且中早熟材料均表现为抗性。与未施肥相比,施用磷钾肥后玉米禾谷镰孢根腐病发生率最低,为22.03%。按照禾谷镰孢根腐病发生程度从轻到重将先玉335群体划分为一、二、三类苗,级别越高苗势越弱,产量测定发现二、三类苗的平均产量较一类苗的平均产量分别下降了39.97%和76.39%。表明东北地区主推玉米品种大部分对禾谷镰孢根腐病表现出抗性,但仍有部分品种存在较大感病风险,且该病害的发生程度与幼苗长势和产量呈负相关,施用磷钾肥可降低该病害的发生率。

关键词：玉米品种禾谷镰孢根腐病抗性评价苗势产量

基于改进YOLOv7的杂交大豆苗期胚轴颜色检测模型

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中国农业大学学报 2024年第2期29卷 11-22页

作者：于春涛李金阳石文强亓立强关哲允张伟张春宝黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 吉林省农业科学院大豆研究所/农业农村部杂交大豆育种重点实验室长春130033

为构建田间杂交大豆胚轴颜色检测模型,以大田场景下的大豆植株为研究对象,利用自走式大豆表型信息采集平台获取图像数据并构建杂交大豆胚轴颜色数据集,使用不同目标检测模型(SSD、Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5、YOLOX和YOLOv7... 详细信息

为构建田间杂交大豆胚轴颜色检测模型,以大田场景下的大豆植株为研究对象,利用自走式大豆表型信息采集平台获取图像数据并构建杂交大豆胚轴颜色数据集,使用不同目标检测模型(SSD、Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5、YOLOX和YOLOv7)对杂交大豆胚轴颜色数据集进行检测,将模型分数(F1)、平均精度均值(mAP)及检测速度3个指标用于评估不同模型在杂交大豆胚轴颜色检测中的性能。在YOLOv7网络中添加CARAFE特征上采样算子、SE注意力机制模块和WIoU位置损失函数,建立杂交大豆胚轴颜色检测模型YOLOv7-CSW,并利用改进模型对杂交大豆胚轴颜色数据集进行消融试验。结果表明:1)YOLOv7模型的F1(0.92)与mAP(94.3%)均显著高于其他模型,2)YOLOv7模型的检测速度为58帧/s,低于YOLOv5和YOLOX,检测速度可以满足田间实时检测任务需求,3)YOLOv7-CSW模型比YOLOv7模型的F1和mAP分别升高0.04和2.6%,4)YOLOv7-CSW模型比YOLOv7模型检测速度升高了5帧/s,可以实现杂交大豆胚轴颜色实时检测。综上,YOLOv7-CSW模型可以更好地获取胚轴颜色特征并准确地检测出目标位置,提高了复杂农田环境下的目标检测性能,能够实现田间杂交大豆胚轴颜色快速准确检测。

关键词：大豆杂种优势胚轴颜色检测 YOLOv7网络目标检测