玉米PRX基因家族的鉴定与表达分析

郝立冬; 徐磊; 闫治斌; 李世风; 石运强; 《农业生物技术学报 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：类过氧化物酶(classⅢperoxidases, PRXs)家族是高等植物特有的基因家族，广泛参与过氧化氢、酚类化合物和活性氧的催化过程。迄今为止，在玉米(Zea mays)全基因组水平对PRX基因家族的研究仍未见报道。本研究利用生物信息学方法在玉米全基因组水平对PRX基因家族进行分析，同时检测其在不同组织和胁迫条件下的表达模式。结果显示，玉米的90个ZmPRX基因不均匀地分布在10条染色体上，其中有12个基因组成了6个片段复制事件，15个基因组成了6个串联复制事件。系统进化分析可将该家族基因分为8个分支，同一分支的基因具有相似的基因结构和保守基序。顺式作用元件分析显示，在ZmPRX基因启动子区分布有激素响应、胁迫应答、生长发育、光响应以及通用元件等5大类元件。表达模式分析发现，ZmPRX基因的表达具有组织特异性，且在不同非生物胁迫条件下表达被显著诱导。此外，在干旱胁迫条件下，耐旱性较强的自交系54358中的ZmPRX基因表达量显著上升，提示该品种在抵抗干旱胁迫方面具备较强的能力。本研究为进一步研究玉米PRX基因的功能特点提供了理论基础。

关键词： 玉米 PRX基因家族 表达模式 非生物胁迫

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"双免密苗"技术对寒地水稻秧苗素质及酶活性的影响

张家智; 赵羽涵; 丁俊杰; 姚亮亮; 邱磊; 张茂明; 王自杰; 高雪冬; 黄成亮; 崔士泽; 杨晓贺; 《作物杂志 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：“双免密苗”可有效缓解当前寒地水稻生产成本高、用工难、生产效率低等问题。明确“双免密苗”技术对水稻秧苗素质及苗期酶活性的影响，可为节本增效和农业可持续发展提供理论依据和技术支撑。试验以垦粳8号为供试品种，设2个种子类型（G：干种子，Y：芽种）和3个播种量（B₁:200 g/盘，B₂:250 g/盘，B₃:300 g/盘），共6个处理，研究“双免密苗”对水稻出苗率、秧苗素质、α-淀粉酶及抗氧化酶活性等的影响。结果表明，“双免”G模式提高了水稻苗期的出苗率、成苗率和胚乳残留量；在播种量因素中，2年的出苗率和成苗率B₂处理均高于B₁处理；胚乳残留量随着播种量的升高呈逐渐降低的趋势。根数B₁处理2年均高于B₂和B₃处理；2年茎基宽均呈B₁>B₂>B₃趋势。种子破胸期、立针期随着播种量的升高α-淀粉酶活性均呈逐渐升高趋势，2.1叶期随着播种量的升高呈下降趋势。其中B₂、B₃处理α-淀粉酶活性随着幼苗生长呈逐渐降低趋势。叶片抗氧化酶活性均随着播种量的升高呈逐渐下降趋势。

关键词： 水稻 双免 密苗 秧苗素质 酶活性

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基于高密度遗传图谱的粳稻苗期耐冷QTL分析

杨传铭; 王立志; 张喜娟; 杨贤莉; 王洋洋; 侯本福; 崔士泽; 李青超; 刘凯; 马瑞; 冯延江; 来永才; 李红宇; 姜树坤; 《中国水稻科学 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：【目的】低温冷害是影响水稻生长发育，进而造成不同程度减产的主要气象灾害之一。挖掘鉴定耐冷基因，选育耐冷品种，是解决水稻低温冷害最简单、直接和有效的手段之一。【方法】利用丽江新团黑谷/沈农265衍生的包含144个株系的重组自交系群体，通过人工气候室进行苗期耐冷性鉴定。结合全基因组重测序构建的包含2828个bin标记的高密度遗传图谱，进行苗期耐冷性QTL定位和互作分析。【结果】利用完备区间作图法共检测到4个苗期耐冷QTL，分别定位于水稻的1、8、10和12号染色体上，单个QTL的表型贡献率为5.33%～19.86%。其中，q CTS1、q CTS10和q CTS12的增效等位基因来源于强耐冷亲本丽江新团黑谷，q CTS8的增效等位基因来源于沈农265。主效QTLq CTS12定位在12号染色体的15.98Mb-16.37 Mb之间，物理图谱区间为396.67 Kb。q CTS1定位在1号染色体的9.20 Mb-9.50 Mb间，物理图谱区间为299.85 kb。q CTS8定位在8号染色体的26.09Mb-26.15 Mb之间，物理图谱区间为55.05Kb。q CTS10定位在10号染色体的11.13Mb-11.21Mb间，物理图谱区间为85.82kb。进一步分析发现，除q CTS1-q CTS8之间存在负向互作外，其余QTL间的互作表现为加性效应。【结论】利用丽江新团黑谷和沈农265的重组自交系群体，结合包含2818个bin标记的遗传图谱，共检测到4个苗期耐冷QTL，其中3个QTL的增效等位基因来自强耐冷地方品种丽江新团黑谷。可为耐冷分子设计育种提供有用的基因资源，同时为阐明水稻苗期耐冷的遗传和分子机制提供参考。

关键词： 粳稻 高密度连锁图谱 苗期 耐冷 数量性状位点

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三江平原白浆土白浆层埋深与厚度空间分布格局及其驱动因素

董芳瑾; 张中彬; 蒋发辉; 王健豪; 王秋菊; 李禄军; 彭新华; 《土壤学报 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：白浆层是白浆土土体内的主要障碍层次，其埋深与厚度显著影响作物生长。本文通过野外调查并结合文献检索获取不同区域白浆层的埋深与厚度数据，基于经典统计学与地统计学方法，研究了三江平原东南部（鸡东县、密山市、虎林市、宝清县）白浆层埋深与厚度的空间分布及驱动因素（气候因子、地形因子、土壤矿物和人为因素等）。结果表明：（1）白浆层埋深平均为23.7 cm，自西南向东北呈现逐渐变深的趋势（13～37 cm）；厚度平均为18.5 cm，自西南向东北逐渐增加（8～35 cm），局部区域埋深与厚度呈相反规律。（2）白浆层埋深主要受到人为耕作方式的影响，翻耕相较于旋耕显著增加了白浆层埋深。（3）白浆层厚度与海拔（r=–0.355,P<0.01）、年均蒸发量（r=–0.441,P<0.01）、年均气温（r=–0.273,P<0.05）和黏粒矿物蒙脱石（r=–0.432,P<0.01）呈负相关，与年均降水（r=0.463,P<0.01）、年均湿润指数（r=0.461,P<0.01）和粗粒水云母（r=0.446,P<0.01）、石英（r=0.321,P<0.05）呈正相关。三江平原白浆土白浆层埋深与耕作方式有关，厚度主要受到气象、地形和土壤矿物等因素的共同作用，形成了“西南部浅而薄，东北部深而厚”的空间分布格局。

关键词： 白浆土 白浆层 埋深 厚度 空间变异

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糙米发芽富集γ-氨基丁酸工艺和环境胁迫技术优化

洪滨; 卢淑雯; 张珊; 冯俊然; 袁迪; 山珊; 张竞一; 李波; 任传英; 《中国食品学报 》 2025 EI 北大核心 CSCD

摘要：以提高发芽糙米γ-氨基丁酸（GABA）富集量为目标，优化糙米发芽富集GABA工艺参数和环境胁迫技术，研究发芽温度、发芽时间和热风干燥温度，以及超声、臭氧、冷冻和高温、高压胁迫处理对发芽糙米中GABA含量的影响。结果表明，发芽温度、发芽时间和热风干燥温度对糙米发芽过程中GABA含量有显著影响，各因素影响程度：发芽时间>热风干燥温度>发芽温度。发芽制备高含量GABA的最适条件是：发芽温度31℃，发芽时间40 h，热风干燥温度50℃，GABA含量为21.43 mg/100 g。糙米发芽中、后期（18～40 h），臭氧胁迫处理剂量15 g；发芽中期（12～30 h）,30 kHz超声胁迫处理20 min；糙米发芽后冷冻9 h；糙米发芽后，120℃高温杀菌时间30 min；均可显著提高发芽糙米GABA含量。

关键词： 糙米 发芽 γ-氨基丁酸 环境胁迫

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ZmCYP90D1调控玉米叶片褶皱发育的分子机制

张诗晗; 沈海军; 高利; 赵婉婷; 武小霞; 《农业生物技术学报 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：绿色革命中“理想株型”概念的提出为玉米(Zea mays)株型设计育种提供了新思路。过长过宽的叶片由于披垂会导致产量下降，而卷叶能使叶片保持直立而不披垂，增大群体的受光面积，有效提高光合效率。本研究以玉米经典自然突变体cr1 (Crinkly Leaves 1)(表现为叶片褶皱,植株矮小)为材料，对该突变体进行细胞学分析、图位克隆、基因编辑和表达分析。结果表明，该突变体叶片的平铺细胞发生形变且排列不规则，目标基因ZmCYP90D1定位在3号染色体短臂末端0.9 Mb的区间内。对区间内29个编码基因进行功能分析和外显子测序后，发现在cr1中ZmCYP90D1的第3个外显子缺失。进一步基因组测序发现，在cr1中第3个外显子末端的剪接位点处插入了1.2 kb的转座子，导致ZmCYP90D1的mRNA被错误剪接，丢失第3个外显子。ZmCYP90D1 (Zm00001d039453)基因编码细胞色素单加氧酶，参与油菜素内酯的生物合成，定位在内质网。基因编辑产生的5个纯合敲除系都表现出叶片褶皱，植株矮小的表型。对其中2个敲除系ko1和ko2进行分析，确认ZmCYP90D1即是cr1的目标基因。RNA-seq结果表明，差异表达基因多富集在细胞分裂和分化、细胞壁的形成和修饰、激素调节的响应、脂肪酸合成代谢等生物学过程。本研究为深入解析油菜素内酯合成途径调控玉米叶片发育的分子机制提供理论基础。

关键词： 玉米叶片 基因定位 平铺细胞 油菜素内酯

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基于机器学习的玉米自交系杂种优势类群研究

曹士亮; 张建国; 于滔; 杨耿斌; 李文跃; 马雪娜; 孙艳杰; 韩微波; 唐贵; 单大鹏; 《中国农业科学 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：【目的】优化玉米杂种优势类群划分与判别分析方法，为玉米育种提供指导和参考。【方法】采用固相芯片对60份糯玉米自交系进行基因分型，通过质量控制获得不同密度的SNP标记，采用群体结构分析和遗传距离聚类的方法对60份糯玉米进行类群划分，比较不同密度分子标记和分群方法的差异。在此基础上，分别采用随机森林和支持向量机对类群划分结果进行抽样和交叉验证，比较玉米自交系类群判别的预测精度。【结果】通过不同的质量控制标准分别获得11 431和4 022个分子标记，基于2种分子标记密度，分别将60份材料分成5个类群和4个类群，其中，以11 431个SNP标记为基础，通过群体结构分析和遗传距离聚类结果发现，类群内样本一致性为63.33%，以4 022个SNP标记进行分群，发现2种类群划分方法的群内样本一致性为90.00%；比较玉米自交系类群判别的预测精度结果为：基于4 022个标记，随机森林和支持向量机预测精度的平均值（91.43%）高于11 431个标记的预测精度的平均值（86.25%），其中，预测精度最高的是采用4 022个标记的随机森林预测，预测精度为94.17%。【结论】聚类分析法最终将60份玉米糯自交系分为4个类群，运用随机森林和支持向量机对类群划分结果进行抽样和交叉验证，发现随机森林法比支持向量机法能获得更高的预测精度。

关键词： 玉米 机器学习 交叉验证 类群划分 判别分析

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2000-2023年俄罗斯远东地区登记大豆品种来源、产量、品质及主要性状演变分析

魏然; 于晓光; СЕЛИХОВА О А; ФЕДОСЕЕВА Д В; 崔杰印; 韩德志; 贾鸿昌; 杨树; 《大豆科学 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：为了解俄罗斯远东地区大豆育种现状，大豆品种的产量、品质以及主要性状的演变情况，本文对2000—2023年该地区登记的107个大豆品种的来源、育种方法以及花色、叶型、茸毛色、结荚习性、生育期天数、株高、百粒重、籽粒蛋白质、脂肪含量、产量等性状进行分析。结果表明：远东地区大豆品种主要来源包括俄罗斯本国科研机构、本国企业以及外国育种机构，其中全俄大豆研究所是该地区最重要的大豆育种单位，其主要育种方法为杂交育种。该地区大豆品种在培育过程中花色、茸毛色不作为选择标准，而卵形叶、无限结荚习性大豆品种数量较多。品种的平均生育期天数、百粒重、籽粒蛋白质含量以及产量等性状整体上呈逐渐上升趋势，而株高和籽粒脂肪含量整体上呈逐渐下降趋势，其中平均产量上升9.03%,生育期天数增加2.02%,百粒重上升4.96%,籽粒蛋白质含量上升2.21%,株高下降2.47%,籽粒脂肪含量下降2.4%。研究结果表明2000—2023年间俄罗斯远东地区大豆育种水平逐步提高，但其品种在产量及品质等方面较相邻的我国黑龙江省大豆品种不具备明显优势，我国大豆品种具有在俄罗斯远东地区登记和推广的潜力。

关键词： 俄罗斯远东地区 大豆品种 性状 产量 品质 遗传改良

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中强筋高产抗病小麦新品种-龙辐麦8171

杨淑萍; 刘文林; 孙岩; 唐婧泉; 李禹尧; 张睿; 张宏纪; 《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD

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利用SNP标记对100份玉米种质资源的遗传多样性分析

孙艳杰; 魏国才; 吴雨恒; 石运强; 邵勇; 刘英蕊; 南元涛; 张维耀; 《作物杂志 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：杂种优势是玉米育种的重要理论基础，杂种优势类群和杂种优势模式的深入研究为玉米品种选育和杂交种的组配方式提供了理论指导。为了提高育种效率，使用60K SNP芯片对100份玉米种质资源进行基因型分析。通过对遗传距离进行聚类分析，将100份玉米自交系划分为3个类群，分别为Reid、Non-Reid和Dom群。遗传相似度的主成分分析结果与遗传距离的聚类分析结果一致。

关键词： 杂种优势 玉米 SNP 聚类分析 遗传相似度 主成分分析

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