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中国农业科学
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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

    我国耐除草剂棉花研发与育种应用

    梁成真金双侠
    3247-3250页
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    耐除草剂棉花GGK2的遗传稳定性分析及性状鉴定

    梁成真臧有义孟志刚王远...
    3251-3260,中插1页
    查看更多>>摘要：[目的]明确转基因耐除草剂棉花GGK2的遗传稳定性和营养品质等性状,为其产业化应用提供数据基础和技术支撑.[方法]针对实验室培育的新型耐除草剂棉花GGK2,选取其T3、T4、T5代开展试验研究.利用特异性PCR和Southern blot开展基因组整合稳定性分析;利用实时荧光定量PCR、ELISA和胶体金试纸条开展表达稳定性分析;通过田间喷施草甘膦测试其除草剂耐受稳定性,以及依据相关国际或国内行业标准进行棉籽营养成分分析等.[结果]抗除草剂基因 GR79 EPSPS和GAT,以及筛选标记基因NPTⅡ以单拷贝形式整合到棉花GGK2基因组D10 染色体,且能够在T3、T4、T5代转基因棉花中稳定遗传,同时发现基因组中不含有遗传转化载体的骨架片段.表达分析发现GR79 EPSPS、GAT和NPTⅡ 3个基因在棉花GGK2的不同时期、不同组织部位均有表达,其中,叶片中的表达量相对较高.四叶期、盛花期、吐絮期3个蛋白在叶片中表达量分别介于128.7-192.4 µg·g-1、24.4-35.0 µg·g-1 和17.0-23.9 µg·g-1 鲜重,利用GR79 EPSPS单克隆抗体制备的胶体金试纸条可以对田间棉花GGK2叶片实现快速鉴定.除草剂耐受性分析结果显示,转基因棉花GGK2可耐受 4倍生产使用剂量的草甘膦除草剂.T3—T5 不同世代棉花喷施除草剂后均未发现受害症状,而且整个生育期的生长发育未受影响.棉籽营养成分分析表明,来源于新疆、河北和河南种植的GGK2 棉籽中,水分、灰分、蛋白质、脂肪、粗纤维、维生素及脂肪酸含量与非转基因对照之间无显著差异,各指标的含量水平均位于ILSI数据库报道的范围内.[结论]转基因棉花新种质GGK2 的耐除草剂性状遗传稳定性好、除草剂耐受能力强、籽粒营养成分与非转基因对照之间无显著差异,在耐除草剂棉花生物育种具有重要的应用价值且产业化前景好.

    棉花GGK2耐除草剂草甘膦遗传稳定性

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    转1174AALdico-2+CTP耐草甘膦优异棉花种质系的创制及其特性

    王宛如曹跃芬盛况陈进红...
    3261-3276页
    查看更多>>摘要：[目的]棉田杂草是限制棉花生长的因素之一,与棉花争夺营养、水分和光照,不仅影响棉花的生长发育,还影响棉花的产量和品质.通过基因工程途径培育高耐草甘膦优异棉花种质,实现棉田间化学除草,提高植棉的经济效益.[方法]将来源于耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)的EPSPS基因1174AALdico-2连接叶绿体转运肽,以 35S为启动子,将 2 个目的基因串联后构建棉花转化载体.运用农杆菌活体转化技术,将目的基因导入棉花品种中棉所 49,获得阳性转化体植株.以受体材料中棉所 49 和转化体自交分离得到的非转基因NON为对照,对转化体植株进行分子特征检测、草甘膦耐受性鉴定、农艺性状和经济性状等综合评价,以筛选出优良的转基因耐草甘膦棉花材料.[结果]通过农杆菌活体转化方法获得 138 个阳性转化体,对转化体植株进行目的基因PCR检测、Southern blot、Western blot分析和ELISA检测,从中筛选出 17 个分子特征明确、外源基因表达量高的阳性转化体.Southern blot和核苷酸测序结果表明,转化体插入位点和拷贝数各不相同,其中,ZD131、ZD185 和ZD207 等 3 个转化体为单拷贝插入位点,外源基因插入位点分别位于棉花D亚组第 7 染色体、D亚组第 13 染色体和A亚组第 12 染色体.草甘膦耐受性鉴定结果表明,17 个阳性转化体均高耐草甘膦,其中ZD131、ZD185 和ZD207 等 3 个转化体的耐受性在 3 个世代之间稳定遗传,可耐 4 倍的田间草甘膦推荐剂量.农艺性状和经济性状评估结果表明,ZD131、ZD185 和ZD207 等 3 个转化体植株生长发育正常,表现出铃大、衣分高、结铃性强等特点,皮棉产量超过对照,纤维品质达到优质棉水平.[结论]将来源于耐辐射奇球菌的 EPSPS 基因1174AALdico-2与叶绿体转运肽连接,多基因串联后构建转化载体,农杆菌活体转化技术转入中棉所 49,通过一系列筛选后获得 3 份优良的转基因耐草甘膦材料ZD131、ZD185 和ZD207,该方法在提高棉花耐草甘膦水平的同时,也提高了转基因材料的农艺和经济性状.

    棉花EPSPS叶绿体转运肽草甘膦皮棉产量纤维品质

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    转基因抗草甘膦棉花R1-3株系的分子特征鉴定

    马燕斌李换丽文晋周仙婷...
    3277-3284页
    查看更多>>摘要：[目的]通过转化抗草甘膦除草剂基因G10aroA获得抗草甘膦除草剂的棉花转基因株系,对其进行分子特征鉴定分析,为今后棉花育种利用该株系提供必要的分子依据.[方法]利用农杆菌介导法,在草甘膦筛选条件下,通过组织培养获得棉花再生株系,利用Western blot对转基因棉花株系不同组织的外源蛋白表达进行检测;通过Southern blot确定株系中外源G10aroA整合位点的拷贝数;利用TAIL-PCR扩增外源基因整合位点侧翼序列,并通过NCBI BLAST工具比较分析其定位的染色体位置.[结果]通过草甘膦筛选,利用组织培养获得R1-3 棉花再生株系;Western blot 结果表明,外源基因在叶、苞叶、花、茎中均可正常表达,其蛋白大小约为 46 kDa,与预期目标条带一致;基因组DNA酶切后杂交结果显示,R1-3株系外源序列的整合位点为单拷贝插入,其中,KpnⅠ酶切的杂交条带位于约 6 557 bp 处,EcoRⅠ酶切的 2 条杂交带位于略大于 4 316 bp处;侧翼序列比对结果显示,外源序列融合到陆地棉A或D基因组的第 11 号染色体上,且在交换插入的过程中,左右边界的融合位点分别位于该染色体 47 525 303 和 47 525 449 处.另外,利用特异引物进行PCR鉴定,可知左侧融合位点可扩增出约 300 bp的预期特定目标条带,右侧融合位点可扩增出约 600 bp的预期特定目标条带.[结论]获得具有稳定遗传特征的R1-3 转基因棉花株系,不同组织中外源基因编码的蛋白均有表达,提高了该株系对草甘膦的高抗性.含有G10aroA的外源序列为单个位点插入,融合位点位于陆地棉A或D基因组第11号染色体上,该融合位点处缺失约146 bp的核苷酸序列.

    陆地棉抗草甘膦棉花拷贝数融合位点分子特征

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    后基因组时代发展抗除草剂作物的机遇及挑战

    吴元龙惠凤娇潘振远尤春源...
    3285-3301页
    查看更多>>摘要：全球农业正在面临着严峻的挑战,育种技术是种业发展的基础和关键.基因编辑技术是指对目标基因进行定点修饰,实现对特定靶标基片段的删除、插入和替换.利用基因编辑技术可以精准修改目标基因或将某种优良基因引入到作物中产生优良农艺性状,在分子设计育种中具有巨大潜力,对保障粮食安全具有重大意义.杂草危害对作物的产量和品质影响巨大,如何高效、安全、可持续地防治草害一直是研究的热点.目前,全球市场已经出现超过200种的化学除草剂,利用化学方法来防治草害已成为现代化农业的重要组成部分,抗除草剂作物的推广也显著降低了杂草防治成本,但随着抗除草剂作物的大面积推广和长期使用单一除草剂,杂草抗/耐药性和抗性基因逃逸等环境安全问题逐渐被发现.目前,功能基因组学、生物信息学、基因工程技术的发展(特别是基因编辑技术在植物中的广泛应用),为创制抗除草剂作物和新型高效的除草剂系统创造了条件.本文首先介绍抑制植物氨基酸生物合成、植物脂类代谢、植物类胡萝卜素、质体醌和生育酚生物合成途径除草剂的主要作用靶标基因及其作用机制.其次,介绍 2 种挖掘新型抗除草剂基因与除草剂系统的方法,包括基于CRISPR/Cas系统对作物内源的除草剂抗性基因进行定向突变方法和基于天然产物与生物体在自然界中存在共同进化理论的抗性基因导向方法.同时,介绍 3 种培育抗除草剂作物方法的研究进展,包括常规育种培育法、转基因育种培育法和基于CRISPR/Cas基因组编辑技术培育法.其中,重点介绍CIRSPR/Cas系统、碱基编辑技术和Prime-editing系统在培育抗除草剂作物中的研究进展.针对抗性杂草的产生及环境安全问题是当前化学防治杂草面临的主要挑战,以及抗除草剂作物所面临的主要挑战是基因逃逸问题.目前,快速发展的基因组编辑技术为后基因组时代发展抗除草剂作物提供了新的解决策略和新的机遇.最后,对除草剂作物的未来进行了展望.

    基因编辑技术除草剂抗除草剂基因抗除草剂作物育种

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    不同类型晚稻品种安全齐穗下限温度及湖北双季稻区晚稻安全齐穗期研究

    李仪卢建新曹鹏周登文...
    3302-3316页
    查看更多>>摘要：[目的]确定不同类型晚稻品种安全齐穗下限温度和湖北省不同双季稻区二季晚稻安全齐穗期,为各地合理布局和科学安排双季稻生产提供指导.[方法]以适宜湖北省双季稻区不同种植方式的粳型、籼型和籼粳杂交型二季晚稻品种为材料,分别于2020年和2021年在湖北省咸宁赤壁市、荆州公安县、武汉洪山区、黄冈团风县、孝感孝昌县5地进行分期播种大田试验,并结合对孕穗抽穗期盆栽试验材料进行模拟低温处理,通过调查结实率和单株产量,分析齐穗前气温与结实率的关系,以结实率降低到最适温度下结实率的 82%时的温度为安全齐穗下限温度;在此基础上,根据近 30 年气象资料绘制湖北省不同双季稻区不同类型晚稻品种在9月份逐日齐穗风险图,并以齐穗日在80%以上的年份可以避开低温的影响作为各地的安全齐穗期.[结果]随着播期的推迟,各类品种抽穗期延迟.在迟播条件下单株(穴)产量显著降低.结实率是影响各类品种产量的主要因素,并与齐穗前4 d平均气温呈二次曲线关系.齐穗前4 d安全齐穗下限温度,粳稻品种为19.6℃,较传统标准低0.4℃;籼稻品种为22.4℃,较传统标准高0.4℃;籼粳交品种为22.2℃,与籼稻品种接近.湖北省双季稻区粳稻、籼稻和籼粳交品种的最迟安全齐穗期,在湖北东南地区分别为 9 月 25-28 日、9 月 16-19 日和 9 月 17-20 日;在东部地区分别为 9 月 23-27 日、9 月 13-19 日和 9 月 14-20 日;在江汉平原分别为 9 月 25-27 日、9 月 10-17 日和 9 月10-18日;在北部地区分别为9月22-26 日、9月7-15 日和9月7-17日.[结论]不同类型晚稻品种及其在湖北省不同地区的安全齐穗期存在较大差异,从南到北呈提早趋势,籼稻品种早于粳稻品种,籼粳交品种与籼稻品种接近.为保证二季晚稻安全生产,各地应根据气候条件和品种特性选择适宜的品种并安排合理的播期;种植粳稻品种有利于抵御抽穗扬花期低温的危害.

    二季晚稻安全齐穗低温结实率产量

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    麦后复种绿肥及配施不同水平氮肥对小麦产量、品质及氮素利用的影响

    张文霞李盼殷文陈桂平...
    3317-3330页
    查看更多>>摘要：[目的]针对甘肃省河西地区春小麦种植氮肥投入量大、肥源单一、氮素利用率低及小麦品质差的问题,探究适宜的绿肥与减量配施氮肥的栽培技术对春小麦籽粒产量、品质及氮素吸收利用的影响,以期为河西灌区春小麦高产、优质和绿色生产方式提供理论依据.[方法]试验于 2019-2021 年在甘肃武威河西绿洲灌区进行,试验采用裂区设计方法,主区设单作小麦(W)和麦后复种豆科绿肥(W-G)两种种植模式;副区为 5 种施氮水平:农户传统施氮 100%N 肥(180 kg·hm-2,N4)、传统施氮的 85%N肥(N3)、传统施氮的 70%N肥(N2)、传统施氮的 55%N肥(N1)及不施氮肥(N0).[结果]麦后复种绿肥结合施氮 85%(W-G-N3)可显著提高小麦籽粒和生物产量,W-G-N3 较单作小麦模式下施氮 85%(W-N3)和传统施氮(W-N4)籽粒产量分别提高 16.7%—18.4%和 13.6%—34.4%,W-G-N3 较 W-N3 与 W-N4 生物产量分别提高 11.3%(2020)与 5.2%—11.6%(2020-2021),籽粒产量提高幅度大于生物产量,因而,W-G-N3 处理具有较高的收获指数,较W-N3 和 W-N4 收获指数分别提高 4.9%—15.9%和 8.0%—20.5%.同时,W-G-N3 可通过增加籽粒蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量改善营养品质,其中 W-G-N3 较 W-N3 蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量分别提高 12.3%—16.1%、28.7%—47.2%和10.7%—11.1%;W-G-N3 较W-N4 蛋白质含量提高 8.9%—12.4%,但W-G-N3 与W-N4 处理沉降值和湿面筋含量差异不显著.此外,W-G-N3 较W-N3 和W-N4 有利于促进小麦吸收氮素及转化为籽粒产量,其中植株吸氮量分别提高 42.2%—58.9%和 35.2%—45.0%,氮肥利用率分别提高 12.0%—20.6%和 5.9%—20.4%,氮肥偏生产力分别提高 3.6%—18.3%和 28.1%—58.1%;W-G-N3 处理也可补偿减氮造成的氮肥农学效率的降低,较W-G-N4 氮肥农学效率提高 74.2%—80.0%.相关分析表明,麦后复种绿肥配合适量减氮通过促进氮素吸收利用而增加籽粒产量,同时又可显著改善籽粒营养品质.[结论]麦后复种绿肥结合传统施氮量的 85%(153 kg·hm-2)模式是河西绿洲灌区增加春小麦产量、改善籽粒品质和提高氮肥利用效率的适宜种植模式和施氮水平.

    绿肥还田施氮水平籽粒产量营养品质氮素利用

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    不同油菜品种及栽培措施对收获指数的影响

    彭文丽王锐陈小磊刘阿慧...
    3331-3346页
    查看更多>>摘要：[目的]研究不同油菜品种与栽培措施下收获指数(HI)与籽粒产量、角果皮等不同器官成熟期干重的关系,同时分析油菜品种育成年代、株高和冬性特征对收获指数的影响,为高产、高效油菜品种的选育和栽培措施的协同优化提供参考.[方法]以近年来长江流域推广的不同育成年代、株高及冬性特征的 60 个油菜品种为材料,于 2016-2017 年分别在湖北和贵州两地开展品种大田试验;于 2017-2020 年在贵州碧江、思南和江口 3 点开展以不同播种期、肥力水平、种植密度和行距配置等栽培因子的组合试验,开展油菜栽培措施优化组合的大田试验,在油菜成熟期采样后测定各部分干重及产量,计算分析收获指数.[结果]不同油菜品种的收获指数变化差异最高达 367%,不同农艺栽培措施组合使其收获指数差异达 52%—117%.不同品种油菜的收获指数每增加 0.1,大田籽粒产量在两个试验点分别提高 305 和 385 kg·hm-2;不同农艺栽培措施优化后籽粒产量随油菜收获指数的提高而增加,收获指数每增加 0.1 则大田籽粒产量增加 505-1 690 kg·hm-2.不同品种和栽培措施影响下,油菜的收获指数与植株的主茎籽粒产量、分枝籽粒产量和地上部生物产量均呈正相关关系;不同栽培措施优化后油菜收获指数与角果皮干重呈正相关关系;而不同品种和栽培措施的油菜收获指数与茎秆干重没有较一致的相关性.2010 年以前与 2015 年以后育成的油菜品种间收获指数有显著差异;株高小于 170 cm的油菜品种其收获指数值相对较高,高秆品种的收获指数显著低于矮秆和中秆品种;弱冬性、半冬性和冬性油菜品种之间收获指数无显著差异.[结论]油菜不同品种选择和栽培因子的优化组合措施对其收获指数有显著影响,可选育较高收获指数油菜品种推广,同时通过优化组合栽培技术措施适当增加大田油菜群体收获指数,通过良种和良法的协同来提高大田油菜籽粒产量.近年在长江流域选育推广的油菜品种收获指数受其育成年代和株高影响显著,而品种间的冬性差异对油菜收获指数无显著影响.

    油菜品种栽培措施收获指数

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    新疆棉田蓟马的捕食性天敌优势种类筛选与控害功能评价

    党雯雯刘冰褚栋陆宴辉...
    3347-3357页
    查看更多>>摘要：[目的]蓟马是新疆棉田一类主要害虫,明确棉田蓟马的优势捕食性天敌种类及其控害功能,可为发展棉田蓟马的生物防治技术提供科学依据.[方法]于2021-2022年采用目测法,通过对田间不同小区进行五点取样,系统调查南疆库尔勒棉田蓟马及捕食性天敌的种群消长动态.同时对棉田不同生育期采集的捕食性天敌样本进行分子检测,先提取整头天敌的DNA,再利用烟蓟马(Thrips tabaci)、花蓟马(Frankliniella intonsa)特异性引物进行PCR扩增,获取各种天敌体内的蓟马物种信息,据此组建捕食性天敌-蓟马定量食物网,比较棉花不同生育期相关食物网结构的差异.并利用捕食者-猎物功能反应模型,针对不同天敌(包括成虫及幼体),分别设置50、100、200、300和400 头/皿的花蓟马猎物密度,室内评价不同天敌对蓟马的捕食功能.[结果]棉花苗期和蕾期田间蓟马发生量偏低,花铃期蓟马密度较高,种群高峰期出现在 7 月下旬至8月初.从田间种群动态来看,多异瓢虫(Hippodamia variegata)在苗期、蕾期和花铃期均为棉田优势捕食性天敌,异须微刺盲蝽(Campylomma diversicornis)在花铃期后期为主要天敌.分子检测表明,棉花各生育期多异瓢虫个体中蓟马DNA检出率均较高,苗期-蕾期十一星瓢虫(Coccinella undecimpunctata)、花铃期后期异须微刺盲蝽中也有较高检出率.室内捕食功能反应表明,不同天敌对花蓟马的捕食能力均随猎物密度的增加而增加,多异瓢虫幼虫、异须微刺盲蝽若虫、普通草蛉(Chrysoperla carnea)幼虫对花蓟马的捕食功能均符合 Holling-Ⅱ模型,而多异瓢虫成虫、异须微刺盲蝽成虫对花蓟马的捕食功能符合Holling-Ⅲ模型,在高猎物密度(400 头/皿)下,多异瓢虫成虫的捕食量显著高于其幼虫、异须微刺盲蝽成虫和若虫、以及普通草蛉幼虫.[结论]多异瓢虫在整个生育期均为棉田蓟马的优势捕食性天敌,异须微刺盲蝽为花铃期后期主要捕食性天敌.研究结果可为保育利用捕食性天敌防治新疆棉田蓟马提供科学依据.

    棉花蓟马多异瓢虫异须微刺盲蝽捕食作用食物网

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    橘小实蝇对不同品种苹果的选择偏好及适应性

    李星星周国富骆官雨陈思蓉...
    3358-3371页
    查看更多>>摘要：[目的]探究橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)在 6 个主栽苹果品种果实上的选择偏好,了解不同品种苹果果实对橘小实蝇生长发育的影响.[方法]以 3 种早熟品种(华硕、红露、嘎拉)和 3 种晚熟品种(短枝富士、烟富三号、秦脆)为试验材料,使用硬度计和糖度折光仪测定苹果果实的硬度和糖度;设置完整果实、去皮果实和果实气味 3 种处理方式,将同成熟批次的同一处理方式果实放入养虫笼内,测定橘小实蝇对不同品种果实的访问数和产卵数;饲喂初孵幼虫不同品种果实,测定其取食后幼虫历期、化蛹率、蛹重等生长发育参数,分析其对不同品种苹果的选择偏好和生长发育适应性.[结果]橘小实蝇在不同品种苹果果实上的访问数和产卵数存在差异,雌虫对果实的不同品种和处理更为敏感.早熟品种的完整果实中,橘小实蝇更偏好选择嘎拉,该品种上的雌虫访问数和诱卵数分别达 9.0 头和 105.0 粒/果;晚熟品种的完整果实中,橘小实蝇更偏好选择秦脆,该品种上的雌虫访问数和诱卵数分别达 5.5 头和 64.2 粒/果.果实处理方式影响橘小实蝇的选择偏好,除嘎拉外,同一品种果实的不同处理方式中去皮果实上的访问数和产卵数更高;早熟品种中以华硕的去皮果实上诱卵数最高,达 201.6 粒/果,晚熟品种中以烟富三号的果实气味诱卵数最高,达 83.8 粒/装置;双因素方差分析发现,品种和果实处理方式会对访问数和诱卵数产生影响.橘小实蝇取食嘎拉后的幼虫历期最短,为 11.9 d,蛹期以华硕最短,为 9.9 d;化蛹率和羽化率在晚熟品种中更高,橘小实蝇幼虫取食不同品种苹果后的特定年龄-阶段存活率差异主要在 2 龄阶段,取食华硕和嘎拉的 2 龄幼虫发育速度最快,3 d时达到特定年龄-阶段存活率峰值.[结论]橘小实蝇对苹果不同品种的选择偏好存在差异,早熟品种中偏好选择嘎拉,晚熟品种中偏好秦脆;果实完整程度和气味对其选择偏好有影响,去皮果实和果实气味上的访问数和诱卵数普遍高于完整果实;橘小实蝇能在苹果果实上完成幼虫期的生长发育,具有在苹果园中繁殖危害的能力,橘小实蝇对苹果果实的选择偏好与后代的生长发育适合度关联性不强,同"选择性与适合度"假说存在差异.苹果园橘小实蝇综合管理中应当加强对嘎拉和秦脆品种的受害情况监测,农事操作中避免损伤果实并及时摘除受损果实.

    橘小实蝇苹果生长发育选择偏好选择适应性

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