科研产出
玉米颖壳发育突变体的基因定位及转录组分析
《农业生物技术学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：现代栽培玉米(Zea mays)与其野生祖先大刍草(Z. mays ssp. parviglumis)的颖壳差异明显，驯化过程中强烈的人工选择使颖壳长度和硬度均显著变小。颖壳在自然环境下可以有效的防止雨水天气引发的病原菌入侵，并且起到抗虫的作用。本研究鉴定到1个雌穗颖壳伸长的自然变异突变体Eg1(elongated glume 1)。通过表型观察，发现Eg1突变体的雌穗颖壳长度显著大于野生型，而雄穗颖壳并无明显差异。细胞学分析显示，Eg1的颖壳伸长是由雌穗颖壳的细胞数目增多引起的，而细胞面积与野生型无明显差异。遗传分析表明，Eg1突变体的性状受显性单基因控制。利用图位克隆方法，将EG1基因初步定位在玉米7号染色体约80 kb的区间内，该区间包含8个基因。其中Zm00001eb330490(ZmERF58)的启动子上游567 bp处插入Harbinger转座子，导致其表达量上升。ZmERF58属于AP2/ERF家族，是典型的核定位转录因子，具有自激活活性。为进一步挖掘EG1基因调控雌穗颖壳发育的遗传途径，对野生型和Eg1突变体的10 cm雌穗颖壳进行转录组测序分析，共筛选出3 264个差异表达基因，其中1 266个基因上调表达，1 998个基因下调表达。GO功能富集分析显示，差异表达基因主要参与DNA转录调控、蛋白质磷酸化和细胞周期等生物学过程；KEGG通路分析表明，差异表达基因显著富集于植物激素信号转导、MAPK信号通路和次级代谢物的生物合成等途径。本研究旨在为EG1基因的后续功能解析提供理论基础。
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我国大豆固氮、氮素吸收与产量间关系及其对施氮的响应
《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】评价我国大豆固氮（N）、氮素吸收与产量间的量化关系，分析其对氮肥施用的响应特征，为大豆高产与高效固氮协同实现提供科学参考。【方法】于CNKI、Web of Science数据库，以“大豆、产量、固氮、固氮量、固氮效率”为关键词，检索了2000年以来发表的相关文献。从中筛选出试验地点位于中国，且具备完整的固氮量、固氮效率、产量、施氮方案等数据信息的文献14篇，并提取了这些文献中大豆产量、生物量、收获指数、吸氮量、固氮量、固氮效率、施氮量的相关数据。结合数据统计、相关性分析和象限分析等方法，分析了我国大豆产量、吸氮量、固氮量、施氮量等指标的数据特征及关联关系。【结果】大豆产量与固氮量均与吸氮量呈线性正相关关系，每增加1 kg吸氮量，固氮量平均增加0.69 kg/hm2，百公斤籽粒需氮量随产量水平增加先升高后降低。大豆平均固氮效率为61.1%，氮缺口（大豆需氮量与固氮量之间的差值）平均为76 kg/hm2，以固氮量满足大豆氮需求61%作为划分标准，将生物固氮量占大豆氮吸收量的比例（NDFA）小于61%的归为低固氮效率组，大于61%的归为高固氮效率组。结果显示，低固氮效率组和高固氮效率组的氮缺口均与吸氮量呈线性正相关关系，即氮缺口会随着吸氮量的增加而增大。大豆氮平衡（大豆固氮量与籽粒氮含量之差）平均为-53.3 kg/hm2，仅有15.38%的样本氮平衡为正值，正值的数据点中83.33%为高固氮效率组。施氮水平0～30、30～60、>60 kg/hm2的大豆增产率分别为3.39%、34.47%、14.58%（平均增产17.68%），大豆固氮量分别下降21.30%、11.76%、30.29%（平均降低23.23%）。依据大豆固氮效率和产量关系的象限分析法，可将大豆分为高产高固氮（产量为3129 kg/hm2，固氮效率71.1%），高产低固氮（产量为3152 kg/hm2，固氮效率为42.9%），低产高固氮（产量为1640 kg/hm2，固氮效率为69.1%），低产低固氮（产量为1996 kg/hm2，固氮效率为53.0%） 4种类型。【结论】大豆氮吸收量与产量呈显著正相关关系。随着产量的增加，百公斤籽粒需氮量下降。仅靠生物固氮难以满足大豆氮素需求，氮缺口范围在19.6～237.4 kg/hm2，在大多数情况下，氮平衡呈现负值。施用氮肥能显著提高大豆产量，但会降低大豆的固氮效率，这一矛盾在施用适宜用量的氮肥时，可得到一定程度的缓解。我国目前大豆产量水平下，适宜施氮量范围为30～60 kg/hm2。
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基于产量反应和农学效率的黑龙江春大豆智能化推荐施肥研究
《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】春大豆主产区存在过量施肥、养分比例失衡、肥料利用率低等问题。利用基于产量反应和农学效率的大豆养分专家系统进行推荐施肥，并验证其增产增收潜力。【方法】2021—2024年在黑龙江省春大豆主产区开展47个田间试验，设置大豆养分专家推荐施肥处理（NE），并在NE处理基础上设不施氮肥处理（NEN）、不施磷肥处理（NE-P）及不施钾肥处理（NE-K），同时设置农民习惯施肥（FP）和测土配方推荐施肥处理（ST），共6个处理，在成熟期测定大豆产量，并计算养分利用效率及经济效益。【结果】在黑龙江省春大豆主产区，生产1 t大豆籽粒，地上部氮、磷和钾养分需求量分别为54.8、7.9和20.5 kg；大豆氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为421.4、395.8和418.3 kg/hm2；氮、磷和钾肥平均农学效率分别为9.5、8.1和9.1 kg/kg；氮、磷和钾肥的平均肥料利用率分别为37.3%、18.9%和24.0%。与FP比较，NE和ST处理的大豆产量和经济效益均大幅提升，产量分别提升12.6%和7.1%，经济效益分别提升14.2%和6.7%；肥料施用量大幅减少。与ST相比，NE处理的大豆产量平均增加5.2%，经济效益平均提高7.1%。【结论】经过大量田间试验验证，采用基于产量反应和农学效率大数据建立的大豆养分专家系统进行施肥推荐，较常规的测土施肥方法进一步优化了肥料用量，提高了春大豆产量、经济效益和养分利用率，是适合我国国情的大豆轻简高效推荐施肥方法。
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复合盐碱胁迫对17种绿肥作物种子萌发的影响
《种子 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：绿肥具有调节土壤理化性状、提升土壤肥力和改善土壤环境的能力。为研究不同绿肥种子的耐盐碱能力，设置0（ck）、20、40、60、80、100、120 mmol/L共7个浓度复合盐碱溶液（NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3混合液）,对17种绿肥作物种子进行萌发期耐盐碱试验，测定其发芽势、发芽率、根长、苗长和鲜重等指标，计算绿肥作物种子的相对发芽势、相对发芽率、相对根长、相对苗长和相对鲜重，并采用隶属函数、综合耐盐碱指数分析相结合的方法，对不同绿肥作物种子的耐盐碱能力进行综合评价。结果表明，参试的17种绿肥作物中，在复合盐碱浓度为20～60 mmol/L时，推荐的耐盐碱绿肥植物为燕麦、秣食豆和苏丹草；在复合盐碱浓度为60～100 mmol/L时，推荐的耐盐碱绿肥植物为狭叶羽扇豆和绿小豆；在复合盐碱浓度为120 mmol/L时，推荐的耐盐碱绿肥植物为黑麦。
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大豆双品种高矮秆混合种植模式生态优势评价
《大豆科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为准确评价大豆双品种高矮秆混合种植模式中不同配置组合的生态优越性，本研究以黑龙江省主栽大豆品种黑农63和黑农311为材料，利用株高差构建5种高矮秆配置模式，以不同配置区叶面积指数、田间透光率、土壤含水率及土壤容重作为生态指标，采用GGE双标图模型分析方法对不同高秆和矮秆配置进行生态优越性综合评价。结果显示：双品种混合种植模式，无论高秆还是矮秆品种如何搭配叶面积指数均高于高秆和矮秆单种模式。其中，1∶1配置和2∶2配置及4∶2配置较为明显；1∶1配置和2∶2配置高秆区叶面积指数分别为4.227和4.130,均显著高于高秆单种对照区和其他配置区，2∶2配置矮秆区叶面积指数为4.163,与1∶1配置和4∶2配置的矮秆区叶面积指数差异不显著，但显著高于其他配置处理及矮秆单种处理；所有配置处理高秆区的透光率差异不大。4∶4配置矮秆区的透光率为0.084 5,与4∶2配置处理、2∶4配置处理之间的透光率差异不大，但显著高于其他配置处理及矮秆品种单种处理；所有配置处理高秆区土壤含水率之间差异不大，但均显著高于高秆品种单种处理。4∶4配置矮秆区的土壤含水率最高，为0.143 7,显著高于1∶1配置矮秆区的土壤含水率，但与其他配置处理及矮秆品种单种处理之间差异不大。所有配置高秆区土壤容重均显著低于高秆品种单种处理区。其中，2∶2配置高秆区的土壤容重最低，为1.016 g·cm-2,2∶2配置矮秆区和4∶4配置矮秆区的土壤容重较低，分别为1.012和1.010 g·cm-2,两者之间差异不大，但显著低于其他配置处理及矮秆品种单种处理。双标图综合对比得出生态优越性突出且生态指标稳定性强的模式为高秆和矮秆2∶2配置。研究结果为大豆双品种高矮秆混合种植技术的应用提供了重要的科学依据。
关键词： 大豆 双品种高矮秆混合种植模式 GGE双标图 生态指标
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配施不同有机物料对玉米养分积累及土壤微生物特征的影响
《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究化肥配施不同有机物料对玉米养分积累与土壤酶活性及微生物特征的影响,为维护土壤微生物生态系统和农业可持续发展提供养分管理技术支撑.[方法]田间定位试验连续两年在黑龙江大庆进行,试验包括1 个单施化肥对照(CK)和 3 个化肥配施有机物料(腐熟秸秆、腐植酸、鸡粪)处理.在玉米收获期,采样测定玉米地上部养分积累、土壤酶活性和土壤细菌与真菌微生物多样性.[结果]与CK相比,配施有机物料处理提高了玉米地上部氮、磷的积累量.腐熟秸秆处理的细菌和真菌群落结构与其他 3 个处理差异显著.与单施化肥对照相比,施用鸡粪和腐熟秸秆显著增加了土壤中差异细菌的数量,降低了差异真菌的数量,腐植酸处理降低了差异细菌和真菌的数量.所有处理中,细菌特有的差异微生物种类数量均高于真菌,相对丰度>5%的 4 个细菌门分别为变形菌门(Proteobacteria)、酸性菌门(Acidobacteriota)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)和放线菌门(Actinobacteriota),3 个细菌科分别为鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、芽单胞菌科(Gemmatimonadaceae)和维近单胞菌科(Vicinamibacteraceae),1 个细菌属为鞘脂单胞菌属(Sphingomonas);相对丰度>5%的 3 个真菌门分别为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota),1 个真菌科为毛壳菌科(Chaetomiaceae),1 个真菌属为柄孢壳菌属(Podospora).除腐植酸处理提高了土壤蔗糖酶活性,腐熟秸秆和腐植酸处理提高了过氧化氢酶活性外,其他有机物料处理的酶活性相较于CK没有显著变化.相关性分析表明,细菌中酸性菌门的相对丰度与土壤过氧化氢酶活性呈负相关(P<0.05),放线菌门的相对丰度与磷酸酶活性呈正相关(P<0.01);真菌中担子菌门的相对丰度与玉米植株氮、钾积累呈负相关(P<0.05);被孢霉门的相对丰度与玉米植株钾积累呈正相关(P<0.05).[结论]在化肥基础上配施不同有机物料显著增加了玉米地上部的氮、磷养分积累量,提高了玉米产量.腐熟秸秆与化肥配施显著改变了土壤真菌和细菌的组成,施用鸡粪和腐熟秸秆增加了土壤中差异细菌的数量.酶活性与土壤微生物群落组成密切相关,尤其是细菌和真菌属水平上的Sphingomonas和Podospora,并且玉米植株氮、磷积累均与土壤蔗糖酶活性呈显著正相关关系.
关键词： 有机物料 化肥 玉米养分积累 微生物组成 土壤酶活性
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和牛和荷斯坦牛犊牛瘤胃微生物群落结构和功能的比较研究
《动物营养学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：本试验旨在比较研究和牛和荷斯坦牛犊牛瘤胃微生物群落结构和功能的变化规律。选取3月龄和牛和荷斯坦牛各5头，其中和牛组分为W3组、W4组、W5组和W6组(分别对应3、4、5和6月龄)，荷斯坦牛组分为H3组、H4组、H5组和H6组(分别对应3、4、5和6月龄)。试验犊牛每日饲喂2次，羊草不限饲，自由饮水，分别在3、4、5和6月龄晨饲前采集瘤胃液用于宏基因组检测。结果表明：1)2个品种犊牛瘤胃微生物群落在门水平上共有菌门181个，其中和牛特有菌门18个，荷斯坦牛特有菌门1个；在属水平上共有菌属3 019个，其中和牛特有菌属672个，荷斯坦牛特有菌属57个。2)Shannon指数在单一品种内随月龄变化的比较中，W5组和W6组显著高于W3组(P<0.05)；在相同月龄的品种间比较中，W5组显著高于H5组(P<0.05),W6组极显著高于H6组(P<0.01)。ACE指数在单一品种内随月龄变化的比较中，W5组和W6组显著高于W3组(P<0.05),W6组显著高于W4组(P<0.05)；在相同月龄的品种间比较中，W4组显著高于H4组(P<0.05),W5组和W6组分别极显著高于H5组和H6组(P<0.01)。3)和牛组内样本距离分布相对广泛，荷斯坦牛则相对集中，品种间犊牛瘤胃微生物群落beta多样性具有极显著差异(P<0.01)。4)KEGG数据库共注释到4条1级代谢通路和22条2级代谢通路，1级通路中功能基因相对丰度从大到小依次是代谢(76.35%)、遗传信息处理(13.75%)、环境信息处理(6.91%)和细胞过程(2.99%)。5)月龄与品种对代谢和细胞过程有显著交互作用(P<0.05)。由此可见，和牛和荷斯坦牛犊牛瘤胃微生物群落结构既有跨品种保守性，又有品种特异性；和牛瘤胃微生物群落结构随月龄增长变异较大，荷斯坦牛则相对稳定；在影响2个品种犊牛瘤胃微生物群落功能方面，这种差异主要体现在代谢通路功能基因相对丰度的差异上；此外，月龄与品种对特定代谢通路存在显著的交互作用。
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外源氯化钙对盐碱胁迫下大豆植株生长和产量性状的影响
《大豆科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为探究外源氯化钙对盐碱胁迫下大豆植株生长和产量的影响,试验以耐盐碱品种黑河49和盐碱敏感品种合农95为试验材料,采用盆栽法,在V1期进行盐碱胁迫处理(模拟黑龙江省大庆地区盐碱土,NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3∶NaHCO3=1∶9∶1∶9),盐碱处理5 d后喷施不同浓度的氯化钙(0.5,1.0和1.5 g·L-1),对大豆植株生长相关性状、光合作用相关参数、抗氧化酶活性、产量及产量构成因素等指标进行测定.结果表明:与对照相比,盐碱胁迫显著抑制大豆植株生物量积累和产量形成.外源喷施不同浓度氯化钙均能不同程度提高盐碱胁迫下大豆叶片的光合色素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数,并显著提高大豆叶片的抗氧化酶活性,盐碱敏感品种合农95的缓解效果更为显著.Person分析表明,大豆叶片的光合能力和抗氧化酶活性与产量形成呈显著正相关.与盐碱处理相比,外源喷施1.0 g·L-1氯化钙后,黑河49和合农95在R8期的单株粒重分别增加37.14%和48.44%,单株粒数分别增加29.70%和41.04%,百粒重分别增加5.53%和5.17%.综上所述,喷施外源氯化钙能够通过增强大豆光合作用和抗氧化防御能力,缓解盐碱胁迫对大豆植株的生长抑制,促进大豆的产量形成.研究为探究外源氯化钙缓解盐碱胁迫下大豆生长及产量形成的作用机制提供理论依据.
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早播对黑龙江省早熟区大豆光合、产量及品质的影响
《吉林农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为研究早播对黑龙江省早熟区大豆光合、产量及品质的影响,筛选适宜黑龙江省北部地区早播的大豆品种,以黑龙江省早熟区佳豆52、沃豆5号、佳豆33、黑河43、东生19、合农95为试验材料,分析不同播期、不同生育时期植株叶片相对叶绿素含量和成熟期后农艺性状、产量及品质.结果表明:早播能够显著提升佳豆52、沃豆 5 号、佳豆 33 的产量和品质,适当早播可显著提高东生 19 单产,但早播会使黑河 43 和合农 95 单产显著降低.从生理指标和农艺性状来看,早播能显著降低苗期植株叶片的 SPAD 值,同时显著增加百粒重.进一步分析发现,早播大豆的单产与品种呈显著相关,与苗期植株叶片 SPAD 值呈显著负相关,与鼓粒期植株叶片SPAD 值呈极显著负相关;与有效节数、有效荚数、单株粒数、单株重、单株粒重呈极显著正相关,与有效分枝、籽粒水分呈显著正相关.在品质方面,大豆蛋白与盛荚期植株叶片 SPAD 值、水溶蛋白呈极显著正相关,与有效节数、单株粒数、脂肪呈显著负相关;而大豆脂肪与蛋白呈显著负相关,与水溶蛋白呈极显著负相关.综上,佳豆52、沃豆5、佳豆33适宜早播,东生19适宜适当早播,黑河43和合农95不适宜早播,早播能显著提高百粒重、有效节数、有效荚数、单株粒数、单株重、单株粒重、有效分枝、籽粒水分,能显著降低苗期和鼓粒期植株叶片SPAD值等.此外盛荚期植株叶片SPAD值和水溶蛋白的值越高,有效节数、单数粒数和脂肪的值越小,大豆蛋白含量越高;大豆蛋白和水溶蛋白值越高,脂肪含量越低.
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工业大麻XTH基因家族鉴定及不同发育时期表达模式分析
《草地学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶（Xyloglucan endotransglycosylases/hydrolases, XTH）参与纤维素/木葡聚糖交联构建和重塑，在植物细胞壁的可伸展性方面有非常重要的作用。但在工业大麻（Cannabis sativa）中还未有关于该酶的报道。为系统鉴定工业大麻XTH家族成员，本研究通过生物信息学手段，鉴定出10个工业大麻XTH基因（CsXTH），分别命名为CsXTH1～CsXTH10，分析了其理化性质、系统进化和不同生长时期表达模式等。结果表明，XTH家族成员相对分子量在31.14～63.64 kD之间。亚细胞定位预测结果显示，10个家族成员均定位在细胞壁上，CsXTH3和CsXTH8也能定位在细胞质中，均属于亲水性蛋白。CsXTH启动子区存在较多光响应、激素响应和逆境响应相关的顺式作用元件，表明CsXTH可能参与植物生长发育及逆境胁迫防御等多种生物学过程。CsXTH基因的表达在不同生长时期存在特异性，CsXTH3,CsXTH5在幼苗期表达量最高，CsXTH7在工艺成熟期表达量最高。上述结果为研究CsXTH家族基因在工业大麻纤维发育中的功能提供了参考依据。
关键词： 工业大麻 XTH基因家族 纤维发育 生物信息学分析
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