科研产出
小麦远缘杂交现状、抗病基因转移及利用研究进展
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：小麦近缘植物中含有丰富的抗病、抗逆和抗虫等基因,是小麦育种的优异基因源。通过远缘杂交可以将近缘植物优异基因转移给小麦,创制包括双二倍体或部分双二倍体、附加系、代换系和易位系等在内的小麦-近缘植物异染色体系。这些含小麦近缘植物血缘的异染色体系是研究物种染色体行为与进化、基因定位与作图的重要素材,也是拓宽小麦的遗传基础、抵御小麦重要病虫害、增加小麦产量和提升小麦品质的重要物质基础。为了更加清晰地了解小麦远缘杂交概况及小麦近缘植物抗病基因向小麦的转移,也为今后小麦远缘杂交研究和种质资源的开发利用提供参考,文中对小麦族物种分类、小麦远缘杂交的定义与意义、小麦族山羊草属、黑麦属、偃麦草属、簇毛麦属、冰草属、大麦属、披碱草属、赖草属、新麦草属以及旱麦草属物种与小麦远缘杂交现状和异染色体系创制情况进行了概括,并对来源于小麦近缘植物被正式命名的17个抗条锈病基因、35个抗叶锈病基因、30个抗秆锈病基因、41个抗白粉病基因、3个抗赤霉病基因、1个抗麦瘟病基因、1个抗叶枯病基因、1个抗颖枯病基因、4个抗褐斑病基因、2个抗眼斑病基因、1个抗梭条花叶病基因、2个抗线条花叶病基因和2个抗禾谷类黄矮病基因向小麦的转移情况及其所在染色体的位置信息进行了归纳。小麦-黑麦1RS·1BL易位系、1RS·1AL易位系和小麦-偏凸山羊草2NS/2AS易位系等抗病优良种质的育成与利用在世界小麦育种史上做出了突出贡献,然而,这仅仅得益于对少数抗病基因的利用。与目前已经被命名的基因数量相比,被利用到小麦育种中的抗病基因相对较少。文中分析了当前已命名抗病基因利用情况比例偏低的原因,并对今后如何利用这些抗病基因提出了建议。同时,还列举了已克隆的源自小麦近缘植物的抗病基因,并对克隆这些基因的方法以及今后可能的研究热点进行了分析,认为加强无遗传累赘的小麦-近缘植物易位系的创制与应用仍可能是今后小麦育种材料创新与新品种培育的一个重要发力点。
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吐丝前高温胁迫对不同耐热型夏玉米产量及穗发育特征的影响
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]吐丝前高温是影响玉米雌雄穗发育的重要因素之一,对玉米产量形成至关重要.探明吐丝前高温胁迫对玉米产量及雌雄穗发育进程的影响,为玉米稳产高产提供保障.[方法]以花粒期耐热型玉米品种郑单958和热敏感型玉米品种联创808为供试材料,采用盆栽试验,在第9片叶展开期至吐丝期,移入人工智能温室进行高温胁迫(最高温度/最低温度为40/30℃),对照的最高温度/最低温度为35/25℃,研究高温胁迫对不同耐热型玉米产量、雌雄穗生长发育及外观形态结构、花粉花丝微观结构和光合特性的影响.[结果]第9片叶展开期至吐丝期高温胁迫显著降低了夏玉米穗长、行粒数、穗粒数和粒重,进而导致产量显著下降.与对照相比,高温胁迫下郑单958和联创808行粒数分别降低22.21%和24.59%,穗粒数分别降低29.85%和27.80%,千粒重分别降低24.04%和17.47%,导致籽粒产量分别降低44.98%和40.88%,差异均达显著水平.高温胁迫抑制了2个玉米品种雌雄穗发育,雌、雄穗干重和雌穗长度显著降低,光合性能显著降低,开花吐丝间隔期(ASI)拉长.高温胁迫后,郑单958和联创808吐丝期雄穗干重分别降低39.42%和15.60%,雌穗干重分别降低22.50%和15.56%,穗位叶净光合速率分别降低48.70%和56.48%,开花吐丝间隔期(ASI)分别达7 d和6 d,雌穗吐丝时间推迟是ASI拉长的主要原因.高温胁迫对玉米花粉及花丝表面超微结构均产生了明显影响,2个玉米品种花粉粒表面均出现干缩褶皱,外壳出现网状纹突起,萌发孔内陷;玉米花丝表面褶皱,花丝毛数明显降低,且存在的花丝毛几乎全部倒伏于花丝表面上,造成花丝接受花粉面积减少,且郑单958花粉花丝受损程度明显重于联创808.[结论]第9片叶展开期至吐丝期高温胁迫,对耐热型品种郑单958的产量形成、光合特性和雌雄穗发育的影响均高于热敏感型品种联创808.第9片叶展开期至吐丝期高温胁迫导致粉花丝微观形态受损,抑制雌雄穗发育,显著降低玉米光合能力,使得穗粒数和粒重减少,籽粒产量显著降低.因此,生产中适宜玉米品种的选用需参考不同区域高温逆境易发生阶段来确定.
关键词： 夏玉米 高温胁迫 穗发育特征 籽粒产量 花粉花丝微观结构
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黑小麦新品种济紫麦1号的选育与体会
《山东农业科学 》 2020
摘要：济紫麦1号是山东省农业科学院作物研究所以周黑麦1号为母本、济麦22为父本,通过人工杂交,采用系谱法选育而成的高产特色黑小麦新品种.该品种籽粒蛋白质含量(干基) 14.8%,湿面筋含量34.26%,吸水率62.7%,面团稳定时间6.3 min,花色苷含量0.2662 mg/kg; 2017-2019年试验,平均产量为7 905.75 kg/hm2.本文对济紫麦1号的亲本选配、杂种后代选育、品种特征特性、产量表现、品质性状,特别是选育体会进行总结分析,期望对特色小麦品种选育提供借鉴.
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小麦Pinb基因启动子区CRISPR/Cas9基因编辑载体的构建
《山东农业科学 》 2020
摘要：CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术已经逐渐成熟并在多种植物中得到成功应用,促进了基因功能的研究。小麦籽粒硬度是决定小麦加工品质的重要性状,Pinb是控制籽粒硬度的关键基因之一。本研究以小麦Pinb基因为对象,联合采用常规PCR和Golden Gate cloning技术,构建了包含小麦Pinb基因启动子区双靶点的CRISPR/Cas9基因编辑载体。将重组载体转入小麦原生质体中进行sgRNA活性的检测,在两个靶点位置均发生了突变,编辑效率分别为4. 57%和4. 37%,基因编辑类型包括碱基替换和碱基缺失。该研究为在小麦中实现Pinb基因的定点突变奠定了基础,对其功能研究和小麦品质改良均具有重要意义。
关键词： 小麦 CRISPR/Cas9 基因编辑 Pinb基因
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饲粮能量水平对草原红牛代谢及血清指标的影响
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探讨饲粮不同能量水平对草原红牛气体代谢、养分消化代谢及血清指标的影响,以期为草原红牛饲养标准的制订和高效饲养提供参考依据.[方法]选用12头体重相近(365.08±2.76)kg、健康的草原红牛公牛,随机分为3组,分别饲喂增重净能为5.65(低能组)、6.05(中能组)和6.43 MJ·kg-1(高能组)的饲粮.试验期20 d,其中,预试期18 d,正试期2 d.正试期利用"大型动物开放回流式呼吸测热装置"开展呼吸测热试验,采用全收粪尿法开展消化代谢试验,试验结束前颈静脉采集血液样本分离血清,测定血清生化指标.[结果]高能组甲烷产生量、甲烷产生量占干物质采食量比例、氧气消耗量及产热量显著高于其他组,二氧化碳产生量显著高于中能组(P<0.05),且各项指标均随饲粮能量水平升高而线性升高(P<0.05).能量代谢参数分析表明,各组消化能采食量、代谢能采食量、总能消化率、总能代谢率、粪能排泄量和尿能排泄量等指标均无显著差异(P>0.05),但高能组甲烷能排放量、甲烷能占总能比值显著高于其他组(P<0.05),且随饲粮能量水平的升高而线性升高(P<0.05).饲粮能量水平对草原红牛氮代谢的各项指标均无显著影响(P>0.05).饲粮能量水平对干物质、有机物、粗脂肪、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的表观消化率均无显著影响(P>0.05),但干物质和有机物的表观消化率有随饲粮能量水平升高而升高的趋势(P=0.059).高能组血清总甘油三酯水平显著高于其他两组(P<0.05),血清尿素氮显著低于其他两组(P<0.05),且均随饲粮能量水平升高呈线性变化(P<0.05).其他各组间血清指标无显著差异(P>0.05).[结论]适宜提高饲粮能量水平可提高草原红牛的养分利用率,但能量供给过高时会以甲烷能形式损失.综合来看以中能组效果最佳,推荐350 kg草原红牛适宜消化能和消化蛋白日供给量分别为128.12 MJ·d-1、749.50 g·d-1,代谢能和沉积蛋白日供给量分别为121.78 MJ·d-1、678.75 g·d-1,净能日供给量为55.96 MJ·d-1.
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棉花生境面积及其破碎化对烟粉虱种群的影响
《应用昆虫学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：【目的】阐明棉花生境面积变化及其破碎化对烟粉虱Bemisiatabaci种群的作用规律,为合理利用作物布局进行害虫生态调控提供理论支撑。【方法】采用国际流行的微景观试验模型系统(Experimental model landscape system,EMLS)进行试验设计,田间条件下连续两年研究了棉花生境面积变化(20%、40%、60%、80%和100%;其他为玉米生境面积)及2种极端破碎化(完全连通C clumped:H=1.0;完全破碎F fragmented:H=0.0)下烟粉虱种群数量变化,采用广义线性模型(GLM)分析各因素对烟粉虱种群数量的影响。【结果】棉花生境面积及其破碎化单独作用时均对烟粉虱种群数量无显著影响,而取样时间则有显著影响。烟粉虱种群数量也没有受到取样时间与棉花生境面积、取样时间与破碎化以及三者交互作用的显著影响。但是,棉花生境面积与破碎化的互作效应则存在年度变化,2014年无显著作用,2015年显著影响烟粉虱种群。当棉花生境面积较小(20%)或较大(80%)时,破碎化程度高,烟粉虱种群数量少;棉花生境面积中等(40%和60%)时,破碎化程度低,烟粉虱种群数量少。【结论】烟粉虱种群对棉花生境面积变化有较强的适应性,而生境破碎化只能在一定程度上产生影响。
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超临界CO_2萃取制备远志籽油工艺的优化及其成分鉴定
《山东农业科学 》 2020
摘要：利用远志籽为原料,采用超临界CO_2萃取技术,选择对远志籽油提取率影响较大的三种因素:萃取压力、萃取时间及乙醇夹带剂添加量,以提取率为考察指标进行正交试验,优化远志籽油的提取工艺;按照国标方法对制备的远志籽油的理化特性进行测定分析;采用薄层色谱法对远志籽油的甘油三酯结构进行初步鉴定;通过气相色谱法对远志籽油的脂肪酸成分进行分析。结果表明,远志籽的含油量为35. 24%;超临界CO_2萃取法萃取远志籽油的最佳条件为萃取压力30 MPa,萃取时间5 h,乙醇夹带剂用量25%,在此条件下远志籽油的提取率为95. 6%;制备的远志籽油的酸价为1. 79 mg KOH/g,过氧化值为5. 75 mmol/kg,其基本理化特性符合国家四级食用油的标准。通过薄层色谱法初步鉴定,远志籽油中含有甘油三酯和sn-2-乙酰基甘油三酯两种组分;气相色谱法对远志籽油的脂肪酸成分分析结果表明,其籽油含有6种脂肪酸成分,其中油酸和花生一烯酸含量较高,分别为31. 77%和49. 46%,不饱和脂肪酸含量为82%。该研究结果将为远志籽油的开发利用提供参考依据。
关键词： 远志籽油 超临界CO_2萃取 理化特性 脂肪酸成分 sn-2-乙酰基甘油三酯
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中国玉米骨干亲本黄早四杂种优势形成的遗传基础解析
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[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.
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转Cry1Ab-Ma基因玉米CM8101对亚洲玉米螟抗性研究
《玉米科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：利用q RT-PCR和ELISA等方法测定转Cry1Ab-Ma基因玉米CM8101不同世代、不同组织目标基因表达量,开展玉米螟室内和田间生测鉴定,评价转Cry1Ab-Ma基因玉米CM8101对亚洲玉米螟的抗性。结果表明,Cry1Ab-Ma基因在CM8101各组织中均有表达,不同世代间目的基因的表达量无显著性差异,遗传稳定。室内生测结果表明,转基因玉米CM8101各组织均对亚洲玉米螟具有显著的杀虫效果,不同世代间玉米螟的存活率均无显著性差异。田间接虫鉴定结果表明,CM8101在T3、T4、T5世代的抗性等级均为1级,抗性水平为高抗。
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