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化学调控和氮肥对高密度下春玉米光热水利用效率和产量的影响

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中国农业科学 2020年第15期53卷 3083-3094页

作者：刘笑鸣顾万荣李从锋张立国王明泉龚士琛陈喜昌李彩凤魏湜李文华东北农业大学农学院中国农业科学院作物科学研究所黑龙江省农业科学院玉米研究所

【目的】探讨高密度下化学调控和氮肥对玉米光合特性、籽粒灌浆及光热水利用效率的影响,为玉米密植抗逆高产高效栽培提供依据。【方法】于2017—2018年哈尔滨区域玉米生长季,在大田高密度种植下(90 000株/hm2),设置3个不同氮肥水平N100(... 详细信息

【目的】探讨高密度下化学调控和氮肥对玉米光合特性、籽粒灌浆及光热水利用效率的影响,为玉米密植抗逆高产高效栽培提供依据。【方法】于2017—2018年哈尔滨区域玉米生长季,在大田高密度种植下(90 000株/hm2),设置3个不同氮肥水平N100(100 kg·hm)、N200(200 kg·hm)和N300(300 kg·hm),7叶期喷施化控剂(玉黄金,30%胺鲜酯·乙烯利水剂),研究化控和氮肥对高密度种植下玉米生长发育和光热水利用效率的影响。【结果】随氮肥施用量的增加,玉米叶片净光合速率(Pn)、最大光化学效率(Fv/Fm)、籽粒内源激素含量、灌浆速率、光热水利用效率(RUE、HUE和WUE)及产量均呈先升高后降低趋势,在施氮量200 kg·hm下达到最大。与单施氮肥处理相比,化控和氮肥共同作用显著提高了叶片Pn和Fv/Fm,提高了籽粒内源激素含量和灌浆速率,RUE、HUE和WUE显著提高,使产量得到进一步增加。相关分析表明,灌浆速率与籽粒内源激素生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量极显著正相关,产量与RUE、HUE和WUE显著正相关。【结论】高种植密度下,200 kg·hm施氮量和化控显著改善玉米的光合特性,促进了籽粒灌浆进程,提高了光热水利用效率,显著提高了产量。

关键词：玉米光合特性化学调控氮肥产量资源利用效率

甜菜nia基因的克隆及不同氮素形态诱导的差异表达

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作物学报 2011年第11期37卷 1949-1955页

作者：丁广洲侯静陈丽马凤鸣陈连江中国农业科学院甜菜研究所黑龙江哈尔滨150080 东北农业大学黑龙江哈尔滨150030

利用同源序列克隆方法从二倍体甜菜品种Ty7中获得氮素诱导nia基因片段,通过RACE技术克隆nia基因全长序列,该基因ORF长度2718bp,编码905个氨基酸,并已在GenBank上登录(EU163265),基因组中nia以低拷贝数存在。nia编码蛋白的等电点为6.12,... 详细信息

利用同源序列克隆方法从二倍体甜菜品种Ty7中获得氮素诱导nia基因片段,通过RACE技术克隆nia基因全长序列,该基因ORF长度2718bp,编码905个氨基酸,并已在GenBank上登录(EU163265),基因组中nia以低拷贝数存在。nia编码蛋白的等电点为6.12,推测分子量为102kD,以NADH为电子供体。为揭示不同氮素形态和处理对甜菜nia基因表达的影响,采用半定量PCR方法检测不同氮素形态诱导nia基因mRNA的表达,同时测定酶活力。结果表明,当铵态氮诱导nia基因时,低浓度的铵离子能促进基因的表达,过高浓度的铵离子抑制基因的表达。当硝态氮诱导nia基因时,随处理浓度的增加,nia的表达加强,呈正相关关系。用30mmolL–1硝态氮诱导4h后,nia基因表达达最高值,约在6h后,表达明显下降。

关键词： nia基因克隆氮素形态和处理基因表达

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玉米ZCN7在调控花期抗旱性中的作用

中国农业科学 2023年第16期56卷 3051-3061页

作者：李燕陶柯宇胡悦李永祥张登峰李春辉何冠华宋燕春石云素黎裕王天宇邹华文刘旭洋长江大学农学院黑龙江大学现代农业与生态环境学院中国农业科学院作物科学研究所

【目的】我国玉米主产区多分布在干旱和半干旱的雨养农业地区，干旱造成的玉米减产严重威胁国家粮食安全。作为异花授粉作物，开花期是玉米对干旱最为敏感的时期，干旱引起的散粉吐丝花期不遇将导致严重的产量损失。因此，挖掘花期抗旱... 详细信息

【目的】我国玉米主产区多分布在干旱和半干旱的雨养农业地区，干旱造成的玉米减产严重威胁国家粮食安全。作为异花授粉作物，开花期是玉米对干旱最为敏感的时期，干旱引起的散粉吐丝花期不遇将导致严重的产量损失。因此，挖掘花期抗旱基因，并研究其功能，将为玉米抗旱种质改良和品种培育提供理论支撑和基因资源。【方法】采取生物信息学方法，对玉米基因组中24个ZCN基因（拟南芥FT的同源基因）的同源关系进行分析。利用qRT-PCR和活体GFP荧光成像试验分析ZCN7的组织表达模式。选取118份玉米多样性自交系，在北京（2021和2022年）和新疆乌鲁木齐（2022年）3个环境下开展不同水分处理的玉米开花期性状调查，采用PCR扩增和Sanger测序方法对ZCN7及上下游区域的遗传变异进行检测，利用混合线性模型开展散粉-吐丝间隔的候选基因关联分析获得显著关联的遗传位点，同时，取花期叶片组织进行ZCN7表达量检测，分析显著位点不同单倍型自交系中散粉-吐丝间隔及ZCN7表达量的差别。构建Ubi1:ZCN7的过表达转基因玉米植株，在大田环境开展不同水分处理下的开花期鉴定和产量及相关性状的鉴定，分析ZCN7的花期抗旱功能。【结果】玉米24个ZCN基因被分为15个FT类基因、6个TFL1类基因和3个MFT类基因，编码的蛋白长度为111—193个氨基酸，其中，ZCN7与ZCN8的亲缘关系最近，二者蛋白序列的相似性为83.33%。组织表达分析结果表明，ZCN7在V12期表现出表达峰值，并且ZCN7的启动子在成熟的拟南芥叶片边缘高表达。候选基因关联分析发现位于ZCN7起始密码子前1 001 bp的一个SNP位点具有最显著的关联信号，该位点AA和GG单倍型分别包含78和27个自交系，干旱条件下，A/A单倍型自交系的散粉-吐丝间隔显著小于G/G单倍型，并且A/A单倍型的玉米ZCN7表达量显著高于G/G单倍型。对ZCN7过表达转基因玉米的田间表型鉴定，表明干旱和正常水分条件下转基因玉米的散粉-吐丝间隔均小于野生型，其中，干旱条件下，OE1散粉-吐丝间隔较野生型缩小2.3 d,OE2较野生型缩小2.6 d；并且，在干旱条件下，转基因玉米的单株产量和单株籽粒数均显著高于野生型，而百粒重、粒长、粒宽等性状没有显著差异。【结论】玉米ZCN7正调控玉米的抗旱性，其过表达能够缩短干旱下的散粉-吐丝间隔，并增加籽粒产量。

关键词：玉米(Zea mays L.) 抗旱性开花期 ZCN

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甜菜种质资源遗传多样性研究与利用

植物遗传资源学报 2012年第4期13卷 688-691页

作者：崔平中国农业科学院甜菜研究所黑龙江大学农作物研究院哈尔滨150501 黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室哈尔滨150080 中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室哈尔滨150080

通过多年对中国甜菜种质资源搜集、整理、繁种、鉴定及编目入库等方面进行科技攻关研究,弄清了目前我国甜菜中期库保存种质资源源遗传多样性的丰富程度,根据对已经编目入国家种质长期库的1382份甜菜种质资源材料的主要经济性状鉴定试验... 详细信息

通过多年对中国甜菜种质资源搜集、整理、繁种、鉴定及编目入库等方面进行科技攻关研究,弄清了目前我国甜菜中期库保存种质资源源遗传多样性的丰富程度,根据对已经编目入国家种质长期库的1382份甜菜种质资源材料的主要经济性状鉴定试验结果,证实了我国甜菜种质资源的块根产量、含糖率和产糖量均以西北生态区最高,华北生态区次之,东北生态区最低,同时其变异幅度也比较大。由此表明我国甜菜不同生态区保存的甜菜种质资源材料具有相当高的异质性和丰富的遗传基础,这将有利于推动我国甜菜科研及育种事业的可持续发展。

关键词：甜菜种质资源搜集繁种编目保存遗传多样性

R5期喷施植物生长调节剂对不同品质类型大豆籽粒氨基酸组分的影响

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大豆科学 2012年第6期31卷 1024-1026页

作者：宋柏权赵黎明林思宇冯乃杰杨骥李建英郑殿峰黑龙江大学农作物研究院中国农业科学院甜菜研究所黑龙江哈尔滨150080 黑龙江农垦科学院水稻研究所黑龙江佳木斯154025 黑龙江大学国际文化教育学院黑龙江哈尔滨150080 黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163319 黑龙江省农业科学院大庆分院黑龙江大庆163316

在大田条件下,于R5期对不同品质类型大豆品种叶片喷施SOD摸拟物(SODM)、氯化胆碱(Choline chloride,Cc)和2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(Diethyl aminoethyl hexanoate,DTA-6)3种植物生长调节剂,成熟收获后测定籽粒中氨基酸组分含量。结果表... 详细信息

在大田条件下,于R5期对不同品质类型大豆品种叶片喷施SOD摸拟物(SODM)、氯化胆碱(Choline chloride,Cc)和2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(Diethyl aminoethyl hexanoate,DTA-6)3种植物生长调节剂,成熟收获后测定籽粒中氨基酸组分含量。结果表明:SODM、Cc、DTA-6均降低了不同品种类型大豆的氨基酸总量,其中高蛋白品种黑农35氨基酸总量降幅(0.50%～1.03%)最小,而双高品种垦农4号氨基酸总量降幅(2.53%～4.67%)最大。SODM、Cc、DTA-6对不同品质类型大豆氨基酸组分比例均有影响,三者均提高了高蛋白品种黑农35的丙氨酸、缬氨酸和异亮氨酸含量。

关键词：大豆植物生长调节剂氨基酸组分籽粒

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草地螟成虫期补充营养与其生殖力的关系

植物保护 2011年第2期37卷 59-62页

作者：张李香范锦胜王贵强黑龙江大学农业资源与环境学院哈尔滨150080 中国农业科学院甜菜研究所哈尔滨150080

[目的]明确草地螟成虫期营养质量与生殖力之间的关系,为探索草地螟综合治理的新途径提供理论依据。[方法]应用实验生物学技术室内研究了草地螟成虫羽化后逐日取食10%蜂蜜水(Ⅰ组)、5%蜂蜜水(Ⅱ组)、羽化后当日取食10%蜂蜜水,而后逐日取... 详细信息

[目的]明确草地螟成虫期营养质量与生殖力之间的关系,为探索草地螟综合治理的新途径提供理论依据。[方法]应用实验生物学技术室内研究了草地螟成虫羽化后逐日取食10%蜂蜜水(Ⅰ组)、5%蜂蜜水(Ⅱ组)、羽化后当日取食10%蜂蜜水,而后逐日取食清水(Ⅲ组)和羽化后逐日取食清水(Ⅳ组)4种营养液对成虫寿命和生殖力的影响。[结果]成虫期饲喂不同的营养物质对其产卵前期、产卵量与雌蛾平均寿命影响显著,但对雄蛾的平均寿命及卵的孵化率无显著影响。取食试验Ⅰ组的雌蛾其产卵前期(5.71 d)、产卵量(359.14粒/头)及平均寿命(21.0 d)高于Ⅱ组、Ⅲ组及Ⅳ组的;取食试验Ⅰ组、Ⅱ组的雌蛾,其产卵历期分别为10.578、.0 d,两处理间差异不显著;取食试验Ⅲ组、Ⅳ组的雌蛾,其产卵历期分别为4.0、3.14 d,两处理间虽无显著差异,却显著短于取食Ⅰ组、Ⅱ组的产卵历期。[结论]草地螟雌成虫期营养质量是影响草地螟种群变动的重要因素。

关键词：草地螟成虫期营养生殖能力

光温处理对小豆苗期生理性状及叶绿素合成前体的影响

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作物学报 2019年第3期45卷 460-468页

作者：何宁王雪扬曹良子曹大为洛育姜连子孟英冷春旭唐晓东李一丹万书明卢环程须珍黑龙江省农业科学院黑龙江哈尔滨150086 东北农业大学食品学院黑龙江哈尔滨150030 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

探讨不同低温和光照条件下小豆苗期的冷害发生机制及引起初生叶黄化和叶绿素合成的受阻位点,旨在为小豆耐寒新品种选育及栽培提供理论依据。选择2个对温度和光照反应不同的日本小豆品种,利用人工气候室再现小豆苗期的低温障碍,研究低温... 详细信息

探讨不同低温和光照条件下小豆苗期的冷害发生机制及引起初生叶黄化和叶绿素合成的受阻位点,旨在为小豆耐寒新品种选育及栽培提供理论依据。选择2个对温度和光照反应不同的日本小豆品种,利用人工气候室再现小豆苗期的低温障碍,研究低温遮光处理(昼夜10～13°C, 2%遮光) 18 d和28 d对小豆苗期H_2O_2、SOD、CAT、APX、叶绿素的影响;利用植物生长箱再现小豆苗期的黄化障碍,研究不同的低温处理长度(1 d、3 d、5 d、7 d;10°C, 50μmol m^(–2) s^(–1))和暗处理长度(25°C,黑暗1 d、3 d、5 d、7 d)对绿化后(24 h、25°C、62.5μmol m^(–2) s^(–1))叶绿素合成能力及受阻位点的影响。苗期小豆耐低温和不耐低温品种的最大差异是长期低温遮光处理的H_2O_2含量和SOD活性。长期低温遮光处理后不耐低温品种的H_2O_2含量是耐低温品种的约66倍,但随着绿化处理时间的延长,抗氧化酶活性和叶绿素含量急剧下降直至8 h后消失。与低温处理相比,暗处理才是造成叶绿素合成能力差异的主要原因。对叶绿素合成中间产物的研究表明,从ALA向Proto Ⅸ的转化可能受阻,最终导致叶绿素合成受阻,叶绿素含量下降。说明H_2O_2含量和SOD活性可能与小豆苗期耐冷性关系更密切。引起小豆苗期叶绿素合成受阻位点是Proto Ⅸ的转化。

关键词：小豆光温处理抗氧化酶叶绿素合成

中国玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础解析

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中国农业科学 2020年第20期53卷 4113-4126页

作者：李永祥李春辉杨俊品杨华程伟东汪黎明李凤艳李会勇王延波李淑华扈光辉刘成黎裕王天宇中国农业科学院作物科学研究所四川省农业科学院作物研究所重庆市农业科学院玉米研究所广西农业科学院玉米研究所山东省农业科学院玉米研究所西北农林科技大学农学院河南省农业科学院粮食作物研究所辽宁省农业科学院玉米研究所吉林省农业科学院玉米研究所黑龙江省农业科学院玉米研究所新疆农业科学院粮食作物研究所

【目的】杂种优势利用是实现玉米高产育种的重要途径。解析玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础,对指导中国玉米骨干亲本高效利用和高产育种具有重要的理论研究意义与生产利用价值。【方法】以玉米黄改系杂种优势类群的骨干亲本... 详细信息

【目的】杂种优势利用是实现玉米高产育种的重要途径。解析玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础,对指导中国玉米骨干亲本高效利用和高产育种具有重要的理论研究意义与生产利用价值。【方法】以玉米黄改系杂种优势类群的骨干亲本黄早四为共同亲本与11个代表性自交系构建的、包含2 000个重组自交系(recombination inbred line,RIL)的巢式关联分析群体(nested association mapping population,NAM)为试验材料,分别与改良瑞德×黄改系杂优利用模式的代表自交系郑58和昌7-2进行测交,并在全国4个玉米主产区10个试验点开展测交群体的多环境产量及重要农艺性状鉴定。在开展NAM测交群体产量和重要农艺性状相关性分析、各性状在NAM群体及其测交群体之间相关性分析基础上,基于高密度遗传图谱,利用联合逐步回归(Joint stepwise regression)模型进行了NAM及其测交群体QTL定位和产量QTL的复等位遗传分析,并对NAM及其测交群体定位QTL所在区域的遗传重组率进行了比较。【结果】表型分析结果表明,2个测交群体的株高和产量相关性状(主要是行粒数和百粒重)与小区产量均表现出较高的正相关关系。但强优势测交组合(郑58测交群体)的产量表现与NAM群体自身的产量表现相关性较低,表明相对于弱优势测交组合(昌7-2测交群体),强优势测交组合的产量表现受RIL家系自身的产量影响较小。QTL定位结果表明,与NAM群体相比,利用其测交群体检测到的QTL数目较少,但能解释更高的表型变异。昌7-2和郑58测交群体定位到的QTL中,分别仅有27%和25%的位点与NAM群体定位结果重叠或相邻。主效位点的复等位分析结果表明,对于郑58测交群体(强优势测交组合),在单穗产量QTL中,68.69%的增产等位变异来自骨干亲本黄早四。但在昌7-2测交群体中(弱优势测交组合),仅有36.36%的增产等位变异来自黄早四。利用郑58测交群体共鉴定到13个重要的产量相关基因组区段,来自黄早四的等位变异在其中的11个区段表现为增产,这些区段对黄早四杂种优势的形成可能具有重要作用。QTL所在区域的重组率分析结果表明,利用郑58测交群体检测到的QTL所在区域具有较低的遗传重组率,符合杂种优势相关位点更容易分布于低重组区的基因组基本特征。【结论】在强优势测验种郑58遗传背景下,来自黄早四的等位变异对测交组合的产量具有重要遗传贡献,定位到的相关遗传区段与玉米杂种优势形成密切相关。

关键词：玉米产量杂种优势数量性状位点

低磷胁迫对不同基因型甜菜抗性生理特征的效应

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植物营养与肥料学报 2010年第6期16卷 1379-1386页

作者：周建朝林晓坤王孝纯邓艳红王艳黑龙江省普通高校甜菜遗传育种重点实验室黑龙江大学中国农业科学院甜菜研究所黑龙江哈尔滨150080

选用对低磷胁迫抗性各异的3个甜菜品种:品20、品17和品14,在人工培养室内采用沙培试验法,研究了甜菜抗耐低磷胁迫的生理机制。结果表明,低磷胁迫限制了甜菜对磷的吸收,导致植株含磷量和生物产量显著下降;不同品种间差异显著,品14降幅最... 详细信息

选用对低磷胁迫抗性各异的3个甜菜品种:品20、品17和品14,在人工培养室内采用沙培试验法,研究了甜菜抗耐低磷胁迫的生理机制。结果表明,低磷胁迫限制了甜菜对磷的吸收,导致植株含磷量和生物产量显著下降;不同品种间差异显著,品14降幅最大,品17次之,品20最小。与足磷处理(P 100μmol/L)相比,低磷胁迫后甜菜品种间体内抗性生理特征差异显著。其中,品14和品17的丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化物酶活性均显著增加;品20的丙二醛含量、脯氨酸含量极显著下降,而过氧化物酶活性变化不显著。叶片中Mg2+-ATPase活性降低,不同品种降幅各异,从小到大依次为品20品17>品14,差异显著,与品种自身抗磷胁迫能力顺序一致。不同磷素营养条件对甜菜抵御外界不良环境有较大影响,叶片在受到热伤害时,抗磷胁迫能力较弱的品14和品17在低磷胁迫时质膜损伤率显著增加;而抗磷胁迫能力较强的品20叶片质膜的损伤率显著下降,抗热能力得到改善。

关键词：甜菜(Beta vulgaris L.) 磷胁迫抗逆生理