科研产出
ZmCYP90D1调控玉米叶片褶皱发育的分子机制
《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。
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基于机器学习的玉米自交系杂种优势类群研究
《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。
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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
《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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基于探地雷达技术的黑土层厚度原位识别
《土壤通报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】传统的黑土层厚度数据多依赖于野外土壤剖面挖掘获取，调查和采样难度较大，本研究利用探地雷达对我国东北黑土区典型土壤剖面进行黑土层厚度原位探测，并通过剖面调查对探测精度和适用性进行评价。【方法】采用自动增益和高增益两种不同的采样方法，对30个典型剖面雷达数据进行后期均方根误差增益处理，分析探地雷达的探测精度，进一步探究黑土层厚度、坡度、成土母质和作物类型对探测精度的影响。【结果】（1）自动增益和高增益的采样黑土层厚度检测率为57.6%和96.6%,R2分别为0.97和0.80。（2）随着黑土层厚度增加，探测精度降低，探地雷达对薄层黑土（0～30 cm）和中层黑土（30～60 cm）探测精度较高，R2为0.93和0.91，对厚层黑土（60～120 cm）的探测效果较差，两种采样方式R2分别为0.72和0.61。（3）探地雷达在大豆地、坡度较陡（6o～15°）、非岩石类母质区域探测精度较高。【结论】探地雷达对黑土层厚度的原位识别有较好的准确性和适用性，后期的数据处理可以提高黑土层识别的效率和精度。在表层根系扰动较小、坡度较大、母质均匀的区域使用探地雷达，可以一定程度提高黑土层厚度的探测精度。
关键词： 探地雷达 黑土地 黑土层厚度 土壤剖面调查 影响因素
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不同光周期条件下寒地粳稻光周期敏感性评价
《作物杂志 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：在海南三亚和黑龙江齐齐哈尔2个不同日照长度的生态区连续2年对20个寒地主栽粳稻品种的株高、茎蘖数、基角、开张角、叶长、叶弦长、叶宽、披垂度、披垂角、抽出度、第一节间长、茎基宽等主要农艺性状进行调查，通过比较分析12个农艺性状的相对光周期敏感性，并用回归分析方法评价了农艺性状对光周期敏感性的响应，进而筛选能较为准确反映出水稻的光周期敏感性指标，为水稻光周期敏感性的遗传分析定位研究提供理论基础。结果表明，各指标对光周期相对敏感程度依次是披垂度（85.88）、叶弦长（83.45）、叶长（82.69）、第一节间长（70.26）、茎基宽（70.10）、基角（58.28）、开张角（56.42）、披垂角（53.16）、茎蘖数（26.81）、株高（17.62）、叶宽（-15.88）和抽出度（-17.24）。基于各性状综合指标的回归分析及农艺性状的相对敏感度分析得出，叶长和披垂度可以作为反映光周期敏感程度的指标，而抽出度对光周期敏感程度的反应较弱而不适合作为反映水稻对光周期敏感程度的评价指标。为了更好地对参试品种光周期敏感性进行综合分级评价，对参试品种D值进行聚类分析，可将20个供试品种初步划分为3个类群，类群Ⅰ为光周期高度敏感品种，类群Ⅱ为中等光周期敏感品种，类群Ⅲ为光周期低敏感品种。
关键词： 粳稻 农艺性状 光周期敏感性 综合评价 主成分分析
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秸秆还田与氮肥运筹对寒地水稻光合特性和产量的影响
《作物杂志 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为明确秸秆还田与氮肥运筹对寒地水稻光合特性、干物质积累及产量的影响，采用两因素完全随机盆栽试验设计，对秸秆离田（S1）、还田（S2）和常规施氮（N1）、分蘖肥增氮15%(N2)、调节肥增氮15%(N3)、穗肥增氮15%(N4)处理的水稻分蘖特性、相对叶绿素含量（SPAD值）、光合特性、叶面积、干物质积累转运和产量进行了研究。结果表明，S2处理对穗数、千粒重和产量产生负作用，使齐穗期和灌浆期叶片SPAD值分别降低了3.27%和2.52%，齐穗期高效叶面积、胞间CO2浓度（Ci）、净光合速率（Pn）、干物质积累、茎鞘输出量、输出率和转化率分别显著降低13.51%、4.73%、5.79%、6.05%、26.82%、31.45%和26.05%。N2提高分蘖数和有效分蘖的数量，使增长速率加快，消亡速率减慢，水稻前期良好的氮素供应有利于提高水稻分蘖成穗率。N3使千粒重、产量和干物质积累量增加最多，同时增加了SPAD值和高效叶面积，齐穗期Ci、气孔导度、Pn和蒸腾速率表现出相同趋势。S2条件下N4显著降低了茎鞘输出量和茎鞘输出率，S1条件下N2处理使茎鞘输出量、茎鞘输出率和茎鞘转化率都增高。秸秆直接还田时注意水稻生长前中期氮素的供应，是实现秸秆还田条件下寒地水稻高效生产的重要保障。
关键词： 水稻 秸秆还田 氮肥运筹 光合特性 SPAD值 干物质积累
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矮败小麦在新品种培育和种质创新中的应用进展
《麦类作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：矮败小麦是显性核不育基因(Ms2)和显性矮秆基因(Rht-D1c)紧密连锁、具有表型遗传标记的特异种质，是群体改良和相关遗传研究的理想工具。利用其构建的育种技术体系在小麦育种实践中不断发展、创新和完善。该技术结合单倍体育种和分子标记辅助选择等手段，可快速培育具有目标性状的导入系，实现多个目标基因在优良遗传背景下的聚合和定向构建轮回选择群体，加快小麦重要性状的改良速度，对选育有突破性状的新品种及创制遗传背景丰富的优良育种材料有重要价值。
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近25年黑龙江省水稻产量及肥料利用率的变化特征
《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]近25年来农业技术进步迅猛,研究黑龙江省水稻施肥量、产量、养分吸收及肥料利用率变化,可为肥料高效施用提供技术支撑和理论依据。[方法]本研究搜集整理了1999—2023年255个水稻田间试验,选取CK、NP、NK、PK、NPK5个处理,以每5年作为一个阶段（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）,整理各处理的施肥量、产量、养分吸收量、肥料利用率等1130组数据。分析探讨黑龙江省水稻产量和肥料利用率变化及其驱动因素。[结果]自1999—2023年,黑龙江省NPK处理水稻产量呈上升趋势,年平均产量8434 kg/hm2,年平均增产率1.6%;与之比较,PK、NK、NP和CK处理年平均分别减产37.0%、15.1%、13.7%和38.0%（P<0.05）。水稻施肥量呈小幅波动上升趋势,N、P2O5、K2O施用量平均分别为137.2、66.5、78.4 kg/hm2,年平均分别增加1.8%、2.2%、2.0%;水稻经济最佳施肥量为N 133.9、P2O5 63.7、K2O 74.2 kg/hm2,N:P2O5:K2O=2.1:1:1.2。NPK处理水稻氮、磷、钾养分吸收量呈小幅波动上升趋势,N、P2O5、K2O养分吸收量平均分别为133.1、55.3和127.1 kg/hm2,年平均分别增加2.4%、2.6%和1.7%;与NPK处理比较,PK、NK、NP和CK水稻植株养分吸收量显著降低。水稻产量与植株氮、磷、钾养分吸收量均呈显著正相关（P<0.05）,相关程度表现为氮>磷>钾。水稻氮磷钾养分回收率、农学效率和偏生产力呈小幅波动上升趋势。氮素回收率（NRE）、农学效率（NAE）和偏生产力（NPFP）平均分别为37.6%、25.8 kg/kg和66.1 kg/kg,年平均分别增加0.3%、2.6%和0.1%;磷素回收率（PRE）、农学效率（PAE）和偏生产力（PPFP）分别为25.0%、32.7 kg/kg和135.4kg/kg,年平均分别增加0.4%、2.9%和1.5%;钾素回收率（KRE）、农学效率（KAE）和偏生产力（KPFP）分别为46.1%、24.2 kg/kg和115.9 kg/kg,年平均分别增加0.7%、3.8%和1.8%。[结论]近25年来,黑龙江省水稻产量、施肥量、养分吸收量和肥料利用率均在波动中小幅上升;水稻氮磷钾经济最佳施肥量为N 133.9、P2O563.7、K2O 74.2 kg/hm2,N:P2O5:K2O比例为2.1:1:1.2;肥料用量、养分吸收量增加和肥料利用率的提高是水稻增产的重要原因。
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外源甜菜碱对干旱胁迫下谷子萌发及幼苗生理特性的影响
《作物杂志 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：以谷子品种嫩选19号为材料，用18%聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱胁迫，通过种子萌发试验和盆栽试验分析了外源甜菜碱对干旱胁迫条件下谷子种子萌发指标、幼苗生长、抗氧化酶活性、膜脂过氧化及渗透调节物质含量的变化。结果表明，外源甜菜碱可显著提高干旱胁迫条件下谷子种子的发芽率、发芽势和发芽指数，增加株高、根长、幼苗地上部和根系的生物量，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均显著提高，同时相对含水量、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量升高。甜菜碱能有效降低谷子幼苗的根冠比、相对电导率和丙二醛（MDA）含量，降低膜脂过氧化程度。因此，外源甜菜碱能促进干旱胁迫条件下谷子种子的萌发和幼苗生长，促进渗透调节能力和抗氧化能力，从而有效缓解干旱胁迫对谷子生长发育的伤害。
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