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多环境下玉米保绿相关性状遗传位点的挖掘

中国农业科学 2022年第16期55卷 3071-3081页

作者：常立国何坤辉刘建超西北农林科技大学农学院/农业农村部西北旱区玉米生物与遗传改良重点实验室/陕西省玉米工程技术研究中心

【目的】功能性保绿通常被认为是包括玉米在内的主要作物品种的理想性状。挖掘新的控制玉米保绿相关位点和候选基因，为玉米保绿遗传研究提供理论基础。【方法】以150份由许178和K12组配的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）... 详细信息

【目的】功能性保绿通常被认为是包括玉米在内的主要作物品种的理想性状。挖掘新的控制玉米保绿相关位点和候选基因，为玉米保绿遗传研究提供理论基础。【方法】以150份由许178和K12组配的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为材料，通过Windows QTL Cartographer V2.5的复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）对3个保绿相关性状（保绿度（visual stay green,VSG）、吐丝期绿叶数（green leaf number at silking stage,GLNS）和成熟期绿叶数（green leaf number at mature stage,GLNM））进行QTL定位。同时，以139份自然材料组成的关联群体为材料，基于混合线性模型（mixed linear model,MLM），结合50 790个高质量SNP标记，对这3个性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。【结果】基于CIM，利用单环境下的表型值和最佳线性无偏估计值（best linear unbiased prediction,BLUP）对GLNM、GLNS和VSG进行定位，共检测到37个QTL，分布在除第10染色体以外的其他染色体上，LOD范围为2.58—11.36，表型贡献率为4.34%—22.40%。GLNM、GLNS和VSG性状分别检测到14、12和11个位点。其中，4个遗传稳定的QTL(qGLNS2-1、qVSG1-1、qVSG1-2和qVSG7-1)，在3个及以上不同单环境中同时被检测到。利用MLM对保绿相关性状进行全基因组关联分析，共检测到44个超过阈值线的显著SNP，根据SNP标记在B73参考基因组的物理位置，发现共有15个位点落在连锁分析定位到的QTL区间内。【结论】通过QTL定位和全基因组关联分析共同检测到4个遗传稳定的共定位遗传区段（对应的B73参考基因组V4版物理位置区间为第1染色体6.2—8.2 Mb、第2染色体209.1—221.4 Mb、第6染色体96.8—102.1 Mb、第7染色体4.9—11.4 Mb），并挖掘到4个与光合作用和抗逆相关的候选基因（Zm00001d006119、Zm00001d018975、Zm00001d006535和Zm00001d036763）。

关键词：玉米保绿性全基因组关联分析 QTL定位

基于全基因组关联分析解析玉米籽粒大小的遗传结构

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作物学报 2022年第2期48卷 304-319页

作者：渠建洲冯文豪张兴华徐淑兔薛吉全西北农林科技大学农学院/农业农村部西北旱区玉米生物与遗传改良重点实验室陕西杨凌712100 陕西省玉米工程技术研究中心陕西杨凌712100

玉米籽粒大小是产量重要构成因子之一,也是受多基因调控的复杂数量性状,挖掘玉米籽粒大小相关性状的关键调控基因,将有助于提高玉米的产量。本研究以212份优良玉米自交系为材料,于2018年和2019年分别对粒长、粒宽和粒厚进行测定,并结合... 详细信息

玉米籽粒大小是产量重要构成因子之一,也是受多基因调控的复杂数量性状,挖掘玉米籽粒大小相关性状的关键调控基因,将有助于提高玉米的产量。本研究以212份优良玉米自交系为材料,于2018年和2019年分别对粒长、粒宽和粒厚进行测定,并结合均匀分布于玉米基因组的73,006个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记进行全基因组关联分析。基于FarmCPU算法,在玉米的10条染色体上检测到47个与籽粒大小相关性状关联的SNP。结合B73玉米自交系籽粒发育的动态时空转录数据,在显著SNP标记的连锁不平衡区域内,共检测到58个与籽粒大小相关的候选基因,其编码的蛋白与多种蛋白存在互作关系,参与并调控多个与籽粒发育密切相关的生物学过程。本研究为解析玉米籽粒发育的分子调控机制,改良籽粒大小和提高作物产量提供了新的参考。

关键词：玉米籽粒大小全基因组关联分析基因表达

基于杂交群体解析玉米籽粒大小相关性状及其配合力的分子遗传机制

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作物学报 2022年第10期48卷 2451-2462页

作者：李婷王亚鹏董远郭瑞士李冬梅唐雅伶张兴华薛吉全徐淑兔西北农林科技大学农学院/农业农村部西北旱区玉米生物与遗传改良重点实验室陕西杨凌712100 陕西省玉米工程技术研究中心陕西杨凌712100

配合力是育种过程中评价自交系潜力、筛选优良杂交组合的重要指标。籽粒大小相关性状是产量的重要构成因子,解析籽粒大小相关性状及其配合力的遗传基础有助于高产玉米品种的培育。本研究以NCII遗传交配设计获得的246份玉米杂交组合为材... 详细信息

配合力是育种过程中评价自交系潜力、筛选优良杂交组合的重要指标。籽粒大小相关性状是产量的重要构成因子,解析籽粒大小相关性状及其配合力的遗传基础有助于高产玉米品种的培育。本研究以NCII遗传交配设计获得的246份玉米杂交组合为材料展开籽粒大小相关性状及其配合力的全基因组关联分析。研究表明,粒长、粒宽、粒厚3个性状的广义遗传力分别为76.20%、86.52%和81.14%,各性状与其配合力均呈显著正相关(0.58~0.82)。基于EMMAX(efficient mixed-model association expedited)算法检测到31、21、5个显著的SNP(single nucleotide polymorphism),它们分别与性状、GCA(general combining ability)和SCA(special combining ability)关联,其中10个SNP为性状与配合力共定位的。对共定位的SNP进行效应分析,发现3个为加性效应、4个为部分显性效应、1个为超显性效应。结合公共数据库中基因注释及籽粒发育相关转录组数据,在共定位、主效SNP位点附近共筛选到17个候选基因,包括被报道与玉米籽粒发育相关的shrunken1、emp6等。本研究结果有助于进一步解析玉米籽粒大小及其配合力的遗传机制,可为籽粒大小相关性状的遗传改良提供参考。

关键词：玉米杂交种籽粒大小配合力全基因组关联分析

基于F_(1)群体的玉米株高与穗位高的全基因组关联分析

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西北农业学报 2023年第12期32卷 1879-1887页

作者：梁航宇叶凡董远李婷段迎新刘斌斌李周帅徐淑兔张兴华薛吉全西北农林科技大学农学院/农业农村部西北旱区玉米生物学与遗传育种重点实验室陕西杨凌712100 陕西省玉米工程技术研究中心陕西杨凌712100

株高、穗位高是影响玉米耐密性的重要株型性状,明确玉米株高、穗位高的遗传基础有利于株型改良。基于NCⅡ遗传交配设计,以陕A群和陕B群选育的85个自交系组配的246份F1群体为材料,进行株型表型评价,同时结合55 951个高质量SNPs标记,对株... 详细信息

株高、穗位高是影响玉米耐密性的重要株型性状,明确玉米株高、穗位高的遗传基础有利于株型改良。基于NCⅡ遗传交配设计,以陕A群和陕B群选育的85个自交系组配的246份F1群体为材料,进行株型表型评价,同时结合55 951个高质量SNPs标记,对株高、穗位高以及穗位系数进行全基因组关联分析。结果表明:株高、穗位高、穗位系数的遗传力分别为77.68%、77.04%、73.78%,且三者之间存在显著正相关。同时,通过全基因组关联分析检测到7、5、4个SNP与株高、穗位高和穗位系数显著相关,解释1.47%~25.27%表型变异。通过候选基因功能注释,共筛选到10个候选基因,涉及植物的生长发育、生物合成、响应非生物胁迫等过程,针对3个共定位区间和热点区间锚定 plt1、 atp2、 ZC3H46、 emp21等为候选基因。可见,通过株型表型鉴定及相关基因的挖掘,可为陕A群和陕B群两个玉米群体的株型改良提供理论基础。

关键词：玉米杂交种株高穗位高全基因组关联分析

秸秆还田对关中地区麦玉轮作田N_(2)O排放的短期效应

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植物营养与肥料学报 2023年第6期29卷 1002-1012页

作者：程伯豪白金泽刘镇远宋佳杰许宏伟王兴任广鑫冯永忠西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 陕西省循环农业工程技术研究中心陕西杨凌712100

【目的】分析环境因子和土壤N_(2)O排放对短期秸秆还田的响应,以更准确地评价化肥施用下短期秸秆还田的增减排效益。【方法】于2020—2021年在关中地区开展了小麦–玉米轮作田间试验。采取双因素裂区设计,主处理为秸秆还田(W1)与不还田(... 详细信息

【目的】分析环境因子和土壤N_(2)O排放对短期秸秆还田的响应,以更准确地评价化肥施用下短期秸秆还田的增减排效益。【方法】于2020—2021年在关中地区开展了小麦–玉米轮作田间试验。采取双因素裂区设计,主处理为秸秆还田(W1)与不还田(W0),副处理为不施肥(W1、W0)、施氮肥(W1N、W0N)和施氮磷肥(W1NP、W0NP)。测定了土壤含水量、温度、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、速效磷含量及N_(2)O排放通量,调查了作物产量,并探讨了土壤N_(2)O排放与环境因子之间的关系。【结果】相比W0,W1处理土壤含水量提高了1.1%~16.2%;W1N处理的土壤NO_(3)^(-)-N含量峰值较W0N高17.6%~30.5%。4个施肥处理的土壤NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量随生育时期推进先迅速上升,然后缓慢下降,施氮肥处理的土壤NO_(3)^(-)-N峰值比施氮磷肥处理高17.0%~20.8%。W1NP与W0NP处理土壤的速效磷含量随生育期推进先上升后缓慢下降,平均速效磷含量显著高于处理W0、W1、W0N和W1N(P玉米季分别在施肥后第6和第12天土壤N_(2)O排放通量达到峰值。W1N、W1NP的土壤N_(2)O排放峰值分别比W0N、W0NP高5.0%和38.5%,全年累计排放量分别比W0N、W0NP高291.13和379.99 g/hm^(2)(P施氮磷肥>不施肥处理;相同施肥条件下,秸秆还田>不还田处理。【结论】不论是否秸秆还田,氮磷肥配施均提高了土壤速效磷含量,降低了NO_(3)^(-)-N峰值,因而降低了N_(2)O年累积排放量。秸秆还田后短期内虽然也提高了土壤速效磷含量,但其较高的土壤含水量和NO_(3)^(-)-N含量导致更高的N_(2)O排放通量和农田N_(2)O累计排放量。因此,评价秸秆还田在农业可持续发展中的生态与生产效益时,也应考虑其还田后短期存在的不利影响。

关键词：麦玉轮作秸秆还田施肥土壤氧化亚氮(N_(2)O)

凹凸棒石基复合材料土壤改良效果研究——以荒漠绿洲农田土壤为例

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中国环境科学 2023年第10期43卷 5428-5438页

作者：冯志珍颜宏卢雨欣徐倩白亚妮赵文娟陕西省生物农业研究所陕西西安710043 陕西省酶工程技术研究中心陕西西安710600

以黑河中游临泽县荒漠绿洲农田土壤为研究对象,研究凹凸棒石/生物质炭复合材料及其单一组分在不同施用水平下对土壤团聚体和玉米(Zea mays L.)产量的影响.结果表明,复合材料使试验区土壤中石砾(>1mm)、粗砂粒(1~0.25mm)、细砂粒(0.25~0.... 详细信息

以黑河中游临泽县荒漠绿洲农田土壤为研究对象,研究凹凸棒石/生物质炭复合材料及其单一组分在不同施用水平下对土壤团聚体和玉米(Zea mays L.)产量的影响.结果表明,复合材料使试验区土壤中石砾(>1mm)、粗砂粒(1~0.25mm)、细砂粒(0.25~0.1mm)、级细沙粒(0.1~0.05mm)含量降低,粗粉粒(0.05~0.02mm)、细粉粒(0.02~0.002mm)、黏粒(2mm粒级团聚体含量逐渐升高,土壤团聚体平均重量直径(MWD)逐渐增加,当达到高施用水平(12t/hm^(2))时,MWD为6.24mm,比对照处理增加了49.6%;玉米产量随着复合材料施用量的增加呈现先增加后减少的变化趋势,当处于中施用水平(8t/hm^(2))时,产量达到18352kg/hm^(2),与对照相比增产56.9%.综合分析可知,复合材料一方面通过调控土壤颗粒组成与分布,促进土壤团粒结构形成,改善土壤结构,影响土壤物理性质;另一方面,复合材料自身带来的养分物质,会影响土壤化学性质.施用复合材料后通过土壤理化指标的改变,提高了玉米产量,其对荒漠绿洲农田土壤的改良效果优于其单一组分,具有较好的开发利用价值.

关键词：凹凸棒石/生物质炭复合材料荒漠绿洲颗粒组成团聚体玉米产量

基于F群体的玉米株高与穗位高的全基因组关联分析

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西北农业学报 2022年

作者：梁航宇叶凡董远李婷段迎新刘斌斌李周帅徐淑兔张兴华薛吉全西北农林科技大学农学院/农业农村部西北旱区玉米生物学与遗传育种重点实验室陕西省玉米工程技术研究中心

株高、穗位高是影响玉米耐密性的重要株型性状,明确玉米株高、穗位高的遗传基础有利于株型改良。以基于NCⅡ遗传交配设计,以陕A群和陕B群选育的85个自交系组配的246份F群体为材料,进行株型表型评价,同时结合55 951个高质量SNPs标记,对...

株高、穗位高是影响玉米耐密性的重要株型性状,明确玉米株高、穗位高的遗传基础有利于株型改良。以基于NCⅡ遗传交配设计,以陕A群和陕B群选育的85个自交系组配的246份F群体为材料,进行株型表型评价,同时结合55 951个高质量SNPs标记,对株高、穗位高以及穗位系数进行全基因组关联分析。结果表明:株高、穗位高、穗位系数的遗传力分别为77.68%、77.04%、73.78%,且三者之间存在显著正相关。同时,通过全基因组关联分析检测到了7、5、4个SNP与株高、穗位高和穗位系数显著相关,解释1.47%～25.27%表型变异。通过候选基因功能注释,共筛选到了10个候选基因,涉及植物的生长发育、生物合成、响应非生物胁迫等过程,针对3个共定位区间和热点区间锚定了plt1、atp2、ZC3H46、emp21等为候选基因。可见,通过株型表型鉴定及相关基因的挖掘,可为陕A群和陕B群两个玉米群体的株型改良提供理论基础。

关键词：

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天然抗氧化剂花青素在饲料添加剂中的应用

农学学报 2024年第5期14卷 60-66页

作者：韩姗姗岳淑宁张红艳戴佳锟窦秉德李忠玲陕西省生物农业研究所西安710043 陕西省酶工程技术研究中心陕西临潼710000

花青素作为一种天然的生物活性物质,在畜禽养殖业中应用广泛。综述了目前花青素的研究进展,并从绿色养殖角度阐述了花青素在畜禽养殖方面的应用情况,以及其对提高养殖效益的重要作用。推广使用花青素等饲料添加剂将成为未来畜禽养殖行... 详细信息

花青素作为一种天然的生物活性物质,在畜禽养殖业中应用广泛。综述了目前花青素的研究进展,并从绿色养殖角度阐述了花青素在畜禽养殖方面的应用情况,以及其对提高养殖效益的重要作用。推广使用花青素等饲料添加剂将成为未来畜禽养殖行业中的一个重要趋势,有助于实现养殖业的可持续发展。

关键词：花青素饲料添加剂可持续畜禽养殖

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探究复合菌剂在奶牛粪污处理中的应用进展

农学学报 2024年第4期14卷 66-71页

作者：韩姗姗李忠玲张红艳戴佳锟窦秉德岳淑宁陕西省生物农业研究所西安710043 陕西省酶工程技术研究中心陕西临潼710000

奶牛产业是中国重要的农业产业之一。然而,随着奶牛养殖业的快速发展,大量养殖废弃物的排放问题也日益严峻。如何无害化处理奶牛粪污已成为当前亟待解决的问题之一。本研究介绍了复合菌剂在奶牛粪污处理中的应用进展,复合菌剂能够有效... 详细信息

奶牛产业是中国重要的农业产业之一。然而,随着奶牛养殖业的快速发展,大量养殖废弃物的排放问题也日益严峻。如何无害化处理奶牛粪污已成为当前亟待解决的问题之一。本研究介绍了复合菌剂在奶牛粪污处理中的应用进展,复合菌剂能够有效降解奶牛粪便中的有机物和氮磷等营养物,减少有害气体的排放,同时回收营养物作为肥料和牛床垫料,具有低成本和简单易操作的优点。复合菌剂的应用效果受多种因素影响,包括菌剂类型、环境条件和外源添加物质等,堆肥的质量是评价复合菌剂应用效果的主要指标。在实际中需要根据不同情况进行调整和优化。研究奶牛粪污问题,对于缓解农村畜禽污染,提升粪污资源化利用率,实现畜禽养殖可持续发展,具有重要意义。高效复合菌剂应用技术作为一种新型的有机物处理方法,在奶牛粪污处理领域具有广阔的应用前景,未来需要进一步研究和探索其在实际生产中的应用效果,并加强与其他技术手段的集成应用,以推动奶牛粪污处理工作向更加环保、高效和可持续的方向发展。

关键词：奶牛粪污生物菌剂环境污染可持续发展