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中国农业科学
中国农业科学院
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路文如

半月刊

0578-1752

zgnykx@mail.caas.net.cn

010-82109808 82106279

100081

北京中关村南大街12号

中国农业科学/Journal Scientia Agricultura SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为综合性农牧业科学学术刊物。主要发表我国农牧业科学在基础理论和应用技术方面的学术论文、重要科研成果和专题报告及各学科研究进展综述等。主要栏目有作物栽培的理论与实践、作物育种与品种资源、生物技术、植保、土肥、畜牧、兽医、研究简报等。读者对象为农牧业科技工作者、农业院校师生和农业管理干部。
正式出版
收录年代

    大豆抗病性、产量与品质的相关性

    战宇航王杰李永光韩英鹏...
    2061-2064页

    大豆种子硬实突变体Mzp661的鉴定和基因定位

    苗龙舒阔胡彦姣黄茹...
    2065-2078页
    查看更多>>摘要:[目的]硬实是种子物理休眠的表现特征,也是大豆驯化的一个重要性状。硬实性虽然有利于种子在不良环境中生存,但是在生产实践中会严重降低大豆出苗率,同时影响产量和加工品质。采用混合群体分离测序(bulked segregant analysis sequencing,BSA-Seq)解析大豆种子硬实性状的遗传基础及候选基因,为大豆硬实的分子机理研究提供理论依据。[方法]经甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变大豆中品661种子获得硬实突变体Mzp661,将其与栽培大豆中黄13(父本)杂交构建重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体,对不同株系的种子进行硬实性、吸水率和种皮解剖结构鉴定。选取RIL群体中硬实型和正常吸胀型2种极端材料分别构建混池,利用BSA-Seq技术检测不同极端材料及亲本基因型,结合欧式距离(euclidean distance,ED)和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法,开展大豆种子硬实遗传位点的挖掘,进一步利用生物信息学分析、大豆不同组织的转录组数据和基因注释信息挖掘显著关联区域的候选基因。[结果]突变体Mzp661后代中,吸胀型种子各部位均具有吸水能力,种子体积随浸水时间延长不断增大,然而,硬实型种子浸水36 h内体积未发生变化,随着浸水时间的持续延长,种皮开始局部出现皱缩,并逐渐向其他部位扩散,子叶恢复吸胀能力。硬实型种子种皮表面光滑且结构紧密、角质层呈规则的网状结构、栅栏层较厚,而吸胀型种子表皮有气孔且结构松散、角质层有微小的裂缝、栅栏层较薄,表明突变体Mzp661种子硬实与种皮不透水/气相关;ED和delta SNP-index、delta InDel-index关联分析方法不仅鉴定到已报道种子物理休眠遗传位点qHS1,而且检测到1个一致性关联区域Chr。06:45897227-47746047,该区间共含有189个基因,转录组数据及基因注释挖掘到种子中特异高表达的Glyma。06G275300可能为该关联区域调控大豆种子硬实的关键候选基因。[结论]大豆突变体Mzp661种子硬实由种皮不透水/气所致,利用BSA-Seq法鉴定到Glyma。06G275300可能为影响种皮结构的候选基因。

    大豆种子硬实种皮结构混合群体分离测序候选基因

    大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析

    张玉梅丁文涛蓝新隆李清华...
    2079-2091页
    查看更多>>摘要:[目的]可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一,研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异,深入解析可溶性糖含量的遗传机制,为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。[方法]利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质,在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定,结合82 187个高质量SNP标记,基于混合线性模型MLM(Q+K)对可溶性糖含量进行全基因组关联分析,挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点,并以显著SNP位点为中心,两端各扩展119。07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间,根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。[结果]3个环境下,鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3。37-33。84 mg·g-1,遗传变异系数为24。59%-32。69%,可溶性糖含量遗传率为68。14%。通过全基因组关联分析,连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个,表型变异解释率为12。43%-29。27%,以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索,共获得86个基因,结合基因注释和组织表达信息,进一步筛选到9个候选基因,主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中,Glyma。01g016500、Glyma。13g042100、Glyma。16g131800和 Glyma。16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高,可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。[结论]通过全基因组关联分析,检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP,进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控,其中,Glyma。01g016500、Glyma。13g042100、Glyma。16g131800和Glyma。16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。

    大豆鲜籽粒可溶性糖含量全基因组关联分析候选基因

    大豆芽期拟茎点种腐病鉴定体系构建及抗性种质筛选

    苗龙杨蕾许竞好李娜...
    2092-2101页
    查看更多>>摘要:[目的]以具有拟茎点种腐病不同抗性水平的大豆为试材,建立准确快速的大豆芽期室内病害鉴定体系,并基于170份自然群体大豆筛选出高抗病性品种,为大豆拟茎点种腐病的快速高通量鉴定和抗性品种培育提供方法及材料基础。[方法]选取已报道拟茎点种腐病抗性品种齐黄34、感病品种Williams,以及中作09-560、z13-631-2、ZDD26268、辰溪青皮豆1和通县黄豆,挑选各品种大小均一、种皮完好的种子,经过消毒后于黑暗中发芽,在不同萌发时长后分别接种拟茎点种腐病病原菌24、48、72和96 h,统计不同侵染时长下种子表层的菌丝覆盖率与种子腐烂率,确定评价大豆拟茎点种腐病的最适鉴定时期。随后,以该时期的种子表层菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标,对自然群体170份不同大豆种质进行抗性鉴定,并划分5个抗病等级,筛选出高抗病性品种。[结果]以种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为评价指标,发现不同抗性水平的大豆在萌发96 h后接种拟茎点种腐病病原菌表现出最为明显的表型差异;进一步比较侵染24、48、72和96 h后的发病情况,发现侵染72 h后的不同品种之间抗病差异最为明显,因此,确定萌发96 h后的芽期大豆侵染72 h为评价不同品种拟茎点种腐病抗性水平的最适时期,随后对170份大豆自然品种进行拟茎点种腐病抗性鉴定,并划为高抗、中抗、中感、感病、高感5个抗病等级,其中Ⅰ级(高抗)品种30个、Ⅱ级(中抗)品种51个、Ⅲ级(中感)品种71个、Ⅳ级(感病)品种4个、V级(高感)品种14个,表明大豆种质资源对拟茎点种腐病抗性存在广泛变异。[结论]以萌发96 h后的芽期大豆侵染病原菌72 h作为最佳鉴定时期、种子表层的菌丝覆盖率和种子腐烂率作为拟茎点种腐病的评价指标,该鉴定体系具有较高的准确性与可靠性,可为不同品种室内快速高通量鉴定提供有效方法,进一步筛选出30个高抗种质可为抗病品种选育提供材料基础。

    大豆拟茎点种腐病鉴定体系抗病种质评价指标

    冀北坝上大豆结瘤相关性状全基因组关联分析

    寿鑫月刘智陈玥含李晨辉...
    2102-2113页
    查看更多>>摘要:[目的]挖掘适应坝上生态条件的高效结瘤大豆种质,鉴定调控大豆-根瘤菌共生结瘤的遗传位点和候选基因,提高大豆共生固氮效率。[方法]以包含260份大豆种质的自然群体为研究对象,在河北坝上室外盆栽条件下接种根瘤菌菌株USDA110。以单株根瘤数量、单株根瘤干重数值作为表型数据,结合大豆260份种质基因型数据,对其进行全基因组关联分析,挖掘大豆共生结瘤相关基因。[结果]共检测到18个与大豆根瘤数量显著关联的SNP,分别位于第2、7、8、13、18和19染色体上。其中,位于第2染色体上的显著关联位点BARC_2。01_Chr02_43161654_A_G是控制大豆根瘤数量的主效位点(LOD=3。89),对该位点上下游共200 kb区间进行连锁不平衡分析,在包含BARC_2。01_Chr02_43161654_A_G的连锁区间内,共获得10个调控大豆根瘤数量候选基因,通过单倍型分析发现,Glyma。02G243200不同单倍型所对应的材料之间的根瘤数量具有显著差异(P<0。05),在SoyBase数据库中查询该基因的表达模式发现,Glyma。02G243200在根毛中表达。该基因可能是影响大豆根瘤数量的关键基因。共检测到6个与大豆根瘤干重显著关联的SNP,分别位于第6、18和20染色体上。其中,位于第6染色体上的显著关联位点BARC_2。01_Chr06_6069381_G_A和BARC_2。01_Chr06_6192925_T_C是控制大豆根瘤干重的主效位点(LOD=3。49 和 LOD=3。35),对 BARC_2。01_Chr06_6069381_G_A 上游 100 kb 和 BARC_2。01_Chr06_6192925_T_C下游100 kb区间进行连锁不平衡分析,获得14个调控大豆根瘤干重候选基因,并进行单倍型分析。其中,Glyma。06G079600和Glyma。06G079900不同单倍型所对应的材料之间的根瘤干重具有显著差异(P<0。01,P<0。001),在SoyBase数据库中查询这两个基因的表达模式发现,Glyma。06G079600和Glyma。06G079900在根中表达。这两个基因可能是影响大豆根瘤干重的关键基因。[结论]在第2染色体上发现一个与根瘤数量显著相关的候选基因,在第6染色体上发现2个与根瘤干重显著相关的候选基因。

    大豆根瘤菌全基因组关联分析根瘤数量根瘤干重

    寒地粳稻在长江下游地区作双季早粳稻产量和品质表现分析

    徐亚楠陶怡叶淑珍徐春梅...
    2114-2124页
    查看更多>>摘要:[目的]分析引自寒地不同积温带粳稻品种作双季早稻时产量及构成以及品质差异,为筛选适宜长江下游种植的双季早粳稻品种提供理论依据。[方法]分别于2018、2021、2022年在浙江台州(121°13′E,28°78′N)和杭州(119°94′E,30°08′N)进行大田试验,分别以6、13和41个寒地粳稻品种为材料,主要来自黑龙江省第一至四积温带,以当地主栽的早籼稻品种中早39作为对照。分析寒地粳稻在南方稻区作双季早稻时产量和品质表现,并在2022年进行早粳稻品种的大田生产验证。[结果]通过提前早粳稻播期,3年的水稻收获期比当地双季早籼稻提前约0-15d。2018年种植早粳稻品种的产量均值为6 637。77 kg·hm-2,其中空育131产量最高,为7 724。70 kg·hm-2,且在2022年的大田生产验证中产量达7 194。77 kg·hm2;所有品种在南方作为双季早粳稻种植的垩白度、透明度、胶稠度、直链淀粉含量符合二等优质食用稻品种品质标准,但整精米率较低。2022年早粳稻的平均产量为6 630。45 kg·hm-2,排名前三的依次为:龙垦257(8 324。99 kg·hm-2)>龙垦 263(8 170。94 kg·hm-2)>莲稻 1 号(8 108。34 kg·hm-2)。与中早 39 相比,早粳稻有效穗数多,但每穗粒数、千粒重和结实率低,导致其产量为中早39的54。75%-93。28%。第三积温带品种因高结实率从而产量表现优于其他积温带。寒地粳稻品种间产量及构成的相关性分析结果表明,产量与有效穗数呈显著正相关,与单位面积颖花数呈极显著正相关。[结论]引自黑龙江省不同积温带的粳稻品种在长江下游作双季早稻时的生育期、产量和品质表现均验证了南方稻区种植双季早粳稻的可行性,空育131、龙垦257、龙垦263和莲稻1号可作为早粳稻进行下一步大面积示范种植。

    双季早粳稻积温带有效穗数品质产量

    不同灌水条件下分层施肥对土壤养分垂直分布与小麦根系生长和功能的影响

    卜明娜杨习文滕政凯胡乃月...
    2125-2142页
    查看更多>>摘要:[目的]探究施肥方式对土壤养分和小麦根系生长的影响,塑造良好的根系构型,为麦田的科学施肥和高产高效生产提供理论依据。[方法]试验于2021-2023年在河南农业大学原阳科教示范园区进行,采用池栽定位试验,设置3个施肥处理(F0:不施肥;F1:N、P、K肥浅施;F2:N、P、K肥1/3浅施+2/3深施)和3个灌水处理(W1:底墒水;W2:底墒水+拔节水;W3:底墒水+拔节水+扬花水),共计9个组合处理,测定0-100 cm不同层次的土壤养分和根系性状。[结果]在不同灌水频次下,土壤耕层养分含量较高,随着土层加深,有效养分减少,0-60cm土层养分含量表现出F2>F1>F0。分层施肥(F2)明显增加了 20-40 cm 土层肥力,较浅层施肥(F1)相比,不同灌水频次下开花期至成熟期的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量分别平均提高了 16。03%、7。67%、8。82%、6。32%。80-100 cm土层硝态氮和全氮含量上升,灌水增大了富集效应;0-100 cm 土层速效钾含量呈"S"分布,且成熟期含量升高,出现钾素外排现象。小麦根系主要集中在0-40 cm 土层中,分层施肥(F2)显著提高了根系在20-40 cm 土层根系的形态分布和功能,根长密度、根表面积密度、根体积比、根干重密度、根系活力和根系生理势两年均值比浅层施肥分别提高38。42%、16。93%、25。65%、43。07%、33。12%、31。10%。相关分析表明,0-20 cm 土层各养分指标与根系形态指标呈极显著的正相关关系(P<0。01),0-60 cm 土层根系生理势在与土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾均呈极显著正相关关系。[结论]分层施肥结合3次关键水实现了根系分布与土壤氮磷钾分布的高度协调,增强了根系在20-40 cm 土层的分布比例,有利于土壤氮磷钾的协同吸收和产量提高。

    小麦分层施肥灌水频次土壤养分分布根系生长根系功能

    外源添加L-脯氨酸对棉花黄萎病发生及其根际土壤微生物群落的影响

    赵卫松郭庆港崔钠淇鹿秀云...
    2143-2160页
    查看更多>>摘要:[目的]根系分泌物是植物与土壤微生物进行互作的信号媒介,对于植物病害发生和植株生长均具有重要调控功能。论文旨在明确棉花根系分泌物L-脯氨酸抵御棉花黄萎病发生的微生态机制,揭示L-脯氨酸介导的根际微生物与棉花黄萎病发生的互作关系,为构建生物防治土传病害的有益菌群提供新视角。[方法]通过温室盆栽试验,以外源添加不同浓度的L-脯氨酸(0、50、100、200和400 mmol。L-1)为试验处理,采用实时荧光定量PCR(real-time qPCR)和宏基因组测序技术分别测定不同处理的土壤中大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)DNA拷贝数量和土壤微生物群落结构及功能,采用主成分分析比较不同处理的根际土壤微生物群落结构,利用冗余分析研究土壤养分因子与微生物群落结构的相关性,利用斯皮尔曼相关分析研究微生物群落结构功能代谢途径的相关性。[结果]与空白对照相比,低浓度(50mmol·L-1)L-脯氨酸处理不能够减轻棉花黄萎病的发生,高浓度(100、200和400mmol·L-1)L-脯氨酸处理的病情指数分别下降22。51%、60。23%和64。23%。qPCR结果表明,L-脯氨酸处理不能够显著降低土壤中大丽轮枝菌拷贝数量。宏基因组测序分析表明,L-脯氨酸处理后细菌多样性Shannon指数显著增加,真菌多样性Shannon指数呈下降趋势。在属水平上,L-脯氨酸处理后类诺卡氏菌属(Nocardioides)、溶杆菌属(Lysobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、Phycicoccus、假单胞菌属(Pseudomonas)和毛霉菌属(Mucor)的相对丰度呈上升趋势。线性判别分析表明,除浓度为100 mmol·L-1的L-脯氨酸外,外源添加L-脯氨酸处理后根际土壤微生物KEGG通路的富集情况发生改变。冗余分析表明,细菌群落组成受pH、电导率、硝态氮、铵态氮和有机质显著影响,而真菌群落组成与铵态氮存在显著相关性。Spearman相关分析表明,细菌的KEGG代谢通路与pH、有机质、铵态氮含量呈负相关关系,而与电导率和硝态氮呈正相关关系;真菌的大部分KEGG代谢通路与土壤养分的相关性较差。[结论]外源添加适量L-脯氨酸通过改变土壤细菌群落结构和功能,增加有益微生物的相对丰度,从而影响棉花黄萎病的发生,但其不能够改变病原菌数量。同时,根际细菌群落组成和功能均与土壤养分存在相关性。

    L-脯氨酸根际微生物棉花黄萎病大丽轮枝菌土壤养分

    马铃薯根系分泌物对马铃薯金线虫孵化和趋化的影响及外源酸类物质的验证

    尹艳蝶杨艳梅付启春王琴...
    2161-2175页
    查看更多>>摘要:[目的]探究马铃薯不同抗性品种、不同生育期根系分泌物对马铃薯金线虫(Globodera rostochiensis)孵化和趋化的影响,为马铃薯金线虫绿色防控提供理论依据。[方法]收集4个马铃薯品种3个生育期的根系分泌物,采用浸泡法和滤纸片法研究根系分泌物对马铃薯金线虫孵化和趋化的影响;通过GC-MS分析各根系分泌物的组分;选用8种外源酸类物质咖啡酸、丁二酸、氢化肉桂酸、3-羟基丙酸、3-氨基-3-甲基丁酸、乙醇酸、硬脂酸、L-乳酸的标准品,运用浸泡法和滤纸片法验证根系分泌物中占比较大的主要酸类物质对马铃薯金线虫孵化和趋化的影响。[结果]感病品种青薯9号、会-2的根系分泌物比抗病品种宣薯6号、云薯505的根系分泌物刺激孵化快且孵化量大,在3个生育期(15 d(发芽期)、30 d(幼苗期)和55 d(块茎形成期)),感病品种根系分泌物的刺激孵化效果强于抗病品种,各品种30 d(幼苗期)的根系分泌物刺激孵化效果好于15 d(发芽期)、55 d(块茎形成期),青薯9号根系分泌物的刺激孵化率15、30、55 d依次为7。20%、27。30%、5。70%,会-2 依次为 10。50%、38。00%、9。40%,宣薯 6 号依次为 5。40%、20。40%、16。30%,云薯 505 依次为 13。20%、21。80%、3。10%。感病品种青薯9号的根系分泌物对马铃薯金线虫幼虫的吸引能力强;从3个生育期看,除了宣薯6号,其余3个品种15 d根系分泌物的吸引效果好于30、55 d,15、30、55 d的根系分泌物吸引率青薯9号依次为13。73%、9。68%、6。13%,会-2 依次为 5。65%、4。76%、4。89%,云薯 505 依次为 4。86%、4。13%、2。91%,宣薯 6 号依次为 4。11%、5。77%、6。47%。用 GC-MS对根系分泌物进行分析鉴定,马铃薯根系分泌物中主要含有9类物质,其中酸类24种、氨基酸类13种、盐类5种、醇类3种、烃类3种、糖类3种、酚类2种、酮类1种、脂类1种,从种类和所占比例可知酸类、氨基酸类、酚类和醇类是供试马铃薯根系分泌物中的主要成分。选择8种代表性酸类物质验证表明,8种物质中丁二酸、3-羟基丙酸对马铃薯金线虫的孵化有显著影响,咖啡酸、氢化肉桂酸对马铃薯金线虫的趋化有显著影响。但与4个品种30 d根系分泌物对马铃薯金线虫的影响对比,上述影响显著的酸类物质刺激孵化效果显著低于根系分泌物,趋化则无显著差异。[结论]不同马铃薯品种的根系分泌物均对马铃薯金线虫孵化和趋化有较大影响,感病品种根系分泌物对马铃薯金线虫孵化、趋化的影响强于抗病品种,总体表现为抗病、感病品种对马铃薯金线虫的影响在根系出现时即播种15 d(发芽期)开始,在30 d(幼苗期)影响最强,到55 d(块茎形成期)影响减弱。马铃薯的根系分泌物种类多样,主要组分为酸类、氨基酸类和醇类,抗病、感病品种略有差异。丁二酸、3-羟基丙酸对孵化的影响显著,咖啡酸、氢化肉桂酸对趋化的影响显著,单一酸性物质对马铃薯金线虫孵化的影响显著小于根系分泌物。

    马铃薯根系分泌物马铃薯金线虫孵化趋化组分

    黄土高原旱地小麦籽粒锌含量及分布对锌肥的响应

    丁玉兰黄翠王星舒张学美...
    2176-2188页
    查看更多>>摘要:[目的]明确施锌肥引起的土壤有效锌、小麦产量和籽粒锌含量的变化,为优化小麦锌营养强化技术提供重要依据。[方法]基于2017年在黄土高原旱地石灰性土壤上开始的定位试验,于2020-2021年和2021-2022年两个小麦生长期取样,研究锌肥用量对土壤有效锌、小麦产量、产量构成、籽粒及其不同部位锌吸收分配的影响。[结果]施用锌肥对小麦产量及产量构成要素无显著影响,但籽粒锌含量提高28。8%-46。0%,在施锌24。9 kg。hm-2时,籽粒锌含量最高达31。1 mg·kg-1;麸皮和面粉锌含量分别提高31。8%-58。8%、26。3%-41。3%,施锌27。3 kg·hm-2时,麸皮锌含量最高,达87。6 mg·kg-1;施锌24。0 kg·hm-2时,面粉锌含量最高,达11。3 mg·kg-1。在籽粒中,锌主要分配在麸皮,占77。7%-80。0%,平均锌含量78。9 mg·kg-1;面粉占20。0%-22。3%,平均锌含量10。8mg·kg-1。施锌提高了麸皮和面粉的锌含量,麸皮锌含量增幅高于面粉。0-20和20-40 cm 土层土壤有效锌含量分别提高235。2%-1233。8%和207。4%-825。9%,在最高施锌量27。3 kg·hm-2时,土壤有效锌含量分别达9。47和2。50 mg·kg-1。0-100 cm不同土层有效锌对小麦锌吸收的贡献存在差异,表层土壤对籽粒锌含量提高的作用显著高于深层土壤。[结论]在黄土高原旱地石灰性土壤上,施锌肥显著提高土壤有效锌含量和小麦籽粒锌含量;进一步改善小麦籽粒锌营养,应将锌肥用量、施锌方式和多种农艺措施,如水分和氮磷肥供应、绿肥种植等综合优化,充分挖掘旱地小麦籽粒锌含量提升的潜力。

    旱地小麦籽粒面粉锌含量有效锌