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作物学报
中国作物学会　中国农业科学院作物科学研究所
作物学报

中国作物学会　中国农业科学院作物科学研究所

万建民

月刊

0496-3490

zwxb301@mail.caas.net.cn

010-82108548

100081

北京市海淀区中关村南大街12号

作物学报/Journal Acta Agronomica SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《作物学报》是中国科学技术协会主管、中国作物学会和中国农业科学院作物科学研究所共同主办、科学出版社出版的有关作物科学的学术期刊。前身可追溯到1919年1月中华农学会创办的《中华农学会丛刊》, 后相继改名为《中华农林会报》、《中华农学会报》、《中国农业研究》和《农业学报》, 1962年改为现名《作物学报》。主要刊登农作物遗传育种、耕作栽培、生理生化、生态、种质资源、谷物化学、贮藏加工以及与农作物有关的生物技术、生物数学、生物物理、农业气象等领域以第一手资料撰写的学术论文、研究报告、简报以及专题综述、评述等。办刊宗旨是为繁荣我国作物科学技术、促进国内外学术交流和加速我国的农业现代化建设服务。读者对象是从事农作物科学研究的科技工作者、大专院校师生和具有同等水平的专业人士。《作物学报》从1999年起连续12年获“国家自然科学基金重点学术期刊专项基金”的资助。2006—2011年连续6年获“中国科协精品科技期刊工程项目(B类)”资助。从2002年起连续9年被中国科技信息研究所授予“百种中国杰出学术期刊”称号。2011年获第二届中国出版政府奖期刊奖提名奖, 2005年获“第三届国家期刊奖提名奖”。2009年被中国期刊协会和中国出版科学研究所授予“新中国60年有影响力的期刊”称号。据北京大学图书馆编著的《中文核心期刊要目总览》(2004和2008年版)登载, 《作物学报》被列在“农学、农作物类核心期刊表”的首位。
正式出版
收录年代

    棉花AP2/ERF转录因子GhTINY2负调控植株抗盐性的功能分析

    肖胜华陆妍李安子覃耀斌...
    126-137页
    查看更多>>摘要：棉花属于相对耐盐作物,但高盐胁迫同样会造成棉花产量和纤维品质的大幅下降.深入挖掘抗盐基因并解析棉花响应盐胁迫的分子机理,对加快棉花抗盐遗传改良育种进程具有重要意义.本研究从棉花响应盐胁迫的转录组数据中鉴定到一个受盐诱导极显著下调表达的AP2/ERF转录因子GhTINY2,并分析了GhTINY2超表达拟南芥的抗盐表型和各生理指标.结果显示,在盐胁迫下,GhTINY2 超表达植株的种子萌发率显著下降;脯氨酸、可溶性糖、叶绿素含量等均显著减少;多个盐胁迫响应基因显著下调表达;因而表现出更为严重的叶片萎蔫枯黄表型.通过分析GhTINY2 超表达拟南芥中的 RNA-seq 数据,发现差异表达基因(DEGs)富集到叶绿素代谢、刺激响应等生物过程中,且 DEGs 均呈下调表达趋势.此外,在棉花中通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)试验沉默 GhTINY2 后,TRV:GhTINY2植株在盐胁迫下叶绿素和脯氨酸含量显著增加,从而增强了棉花的抗盐性.综上,GhTINY2 是棉花中一个负调控盐胁迫抗性的重要基因,未来将有望通过现代基因工程技术利用GhTINY2 创制耐盐棉花材料.

    棉花GhTINY2盐胁迫转录因子转基因

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    基于CRISPR/Cas9的棉花GhbHLH71基因编辑突变体的分析

    上官小霞杨琴莉李换丽
    138-148页
    查看更多>>摘要：碱性/螺旋-环-螺旋(basic/helix-loop-helix,bHLH)转录因子在植物的生长发育、次生代谢、信号转导、逆境胁迫等方面起重要的调控作用.棉花GhbHLH71 基因cDNA全长 996 bp,编码 331 个氨基酸残基,蛋白序列中含有保守的bHLH结构域,属于bHLH转录因子家族成员.实时荧光定量分析结果表明,GhbHLH71 基因在棉花纤维快速伸长期 3～12 DPA(days post anthesis,DPA)相对高表达,暗示其主要在棉花纤维发育过程中发挥作用.构建该基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体进行了棉花遗传转化,T0 代再生株经过Cas9基因的PCR检测以及靶位点突变情况检测分析,获得 6 个 T0 代基因编辑突变体.T1 代不同突变株系在棉花生长发育期的表型性状与对照相比无明显差异,但成熟纤维的长度与对照相比皆明显变短.T2 代突变株系可以稳定遗传 T1 代株系纤维变短的表型.其中 4#和 8#株系连续2代的纤维长度与对照相比缩短比率皆达20%以上,表明GhbHLH71基因的突变主要影响了棉花纤维细胞的伸长.本研究为深入了解棉花中bHLH转录因子的生物学功能以及棉花纤维发育的分子机制提供了一定的参考.

    棉花bHLH转录因子GhbHLH71基因纤维发育CRISPR/Cas9基因编辑

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    蚕豆产量组分的基因型与环境互作及稳定性分析

    邵扬郭延平周丙月张峰...
    149-160页
    查看更多>>摘要：本研究通过综合评价蚕豆品系产量性状在不同试点的丰产性、适应性和稳定性,筛选适应不同生态环境的产量性状稳定的优良品种(系).同时评价各试点的区分力和代表性,为试点选择提供依据.2017 年和 2018 年在甘肃和政县、康乐县、积石山县、渭源县、临夏县和漳县 6 个试点分别种植 5 个蚕豆品系 0215-1-4(L1)、0208-3-1(L2)、0208-3-2(L3)、0323-2-1(L4)、0161-1(L5)与 1 个对照品种和政尕蚕豆(L6),收获时记录株高、株粒数、小区产量、株荚数、分枝数、百粒重.采用联合方差和GGE(genotype + genotypes and environment interactions,GGE)双标图对产量性状进行基因型和基因型与环境互作分析.联合方差分析表明,6 个农艺性状的基因型除小区产量和株高基因型与环境互作效应无显著差异外,其余性状的基因型与×环境互作效应均达到极显著水平(P＜0.01);除株高和株粒数基因型×年份互作效应达到极显著水平外(P＜0.01),其余农艺性状×年份互作效应无显著差异.相关性分析表明,小区产量与株荚数和株粒数正相关,与株荚数显著正相关(P＜0.05),与百粒重负相关.GGE 分析结果表明,品种(系)的适应性、丰产性和稳定性以及试点的区分力和代表性均具有较高的GGE变异值,变幅在 78.54%～97.38%之间.蚕豆品系L3 在康乐县、积石山县、渭源县和临夏县试点的产量适应性均较高,在和政县试点 2018 年产量适应性最高;丰产性高的品种(系)依次为L3＞L2＞L6＞L4,稳定性最高的品种(系)依次为L4＞L1＞L5＞L3.试点的区分力依次为康乐县 2017年、积石山县 2017 年和 2018 年,试点的代表性依次为渭源县 2017 年、康乐县 2018 年、积石山县 2018 年.高产且稳定的品系是L3 和L4,结合试点的区分力和代表性,最理想的生态区试点是积石山县.本研究利用GGE双标图对甘肃蚕豆参试品种进行产量组分性状分析,为蚕豆品种综合评价提供参考.

    蚕豆GGE双标图多年多点产量组分试点评价

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    带宽和株距对带状间作大豆物质积累分配及产量形成的影响

    袁晓婷王甜罗凯刘姗姗...
    161-171页
    查看更多>>摘要：间套作系统中合理的田间配置能改善作物生长环境,增加系统产量.为进一步完善西南地区大豆-玉米带状间作系统高产高效的田间配置技术,本研究以大豆-玉米带状间作为研究对象,采用二因素裂区试验设计,综合分析2.0 m(B1)和 2.4 m(B2)2 个带宽与 9 cm(P1)、11 cm(P2)、14 cm(P3)、18 cm(P4)4 个株距对大豆物质积累分配、籽粒灌浆和产量的影响.结果表明,B2 带宽下各株距处理的净光合速率均高于B1,其 2 年平均值在B2 下较B1 增加14.26%;相同带宽下净光合速率在B1P4 和B2P4 达到最大,开花期较B1P1 和B2P1 增加 13.57%和 25.21%.2 个带宽下大豆群体物质积累均随株距增加呈先增后减的趋势且分别在 B1P3 和 B2P2 下达到最大,完熟期 B2 较 B1 增加9.82%～22.08%.同时,带宽与株距的增加促进了大豆花后物质的积累与向籽粒的转移,与B1 相比,B2 处理使大豆花后干物质积累量与干物质转移量分别增加 13.82%～28.01%和 13.38%～37.76%,籽粒物质积累占比增加到41.80%～44.26%.物质积累的增加改善籽粒灌浆过程,B2 带宽下籽粒灌浆活跃期(D)较B1 延长 2～3 d;2 种带宽下平均灌浆速率均在 P4 达到最大且分别较 P1 增加 5.80%和 6.58%.产量结果表明,大豆-玉米带状间作模式中,带宽和株距的增加降低了群体有效株数,增加了单株粒数和百粒重;B2 带宽下的大豆产量较B1 增加 22.32%～36.87%,2 个带宽下分别在B1P3 和B2P2 达到最大值,2 年间较B1P1 和B2P1 增加 17.83%～26.44%和 10.71%～10.76%.综上所述,2.4 m带宽下大豆株距为11 cm时能有效改善大豆花后干物质积累和分配,促进籽粒灌浆,增加单株粒数和百粒重,提高大豆群体产量,实现大豆-玉米带状间作系统的高产高效.

    间作大豆带宽株距物质积累产量

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    长江中下游地区糯玉米花期耐热性鉴定及评价指标筛选

    宋旭东朱广龙张舒钰章慧敏...
    172-186页
    查看更多>>摘要：全球气候变暖趋势日趋明显,高温热害已成为限制糯玉米丰产稳产的主要非生物胁迫之一.鉴定糯玉米的耐热性,筛选耐高温评价指标,可为耐热糯玉米品种的选育提供理论支撑.本研究以长江中下游地区主推品种为试验材料,设置2种增温方式(覆膜增温处理和延迟播种处理)以及自然对照处理(CK),测定了13个与耐热相关的指标,采用主成分分析、隶属函数法、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法,对糯玉米花期耐热性进行综合评价.结果显示,与对照相比,除叶绿素a和光系统Ⅱ最大光化学效率外,各指标在高温处理下的降低幅度均达到显著或极显著水平.利用主成分分析将 13 个单项指标转换为 3个相互独立的综合指标,其贡献率分别为 64.46%、15.06%和 7.76%,代表了糯玉米耐热性 87.28%的原始数据信息量;通过隶属函数计算综合耐热评价值(D值),将 10 个参试糯玉米品种划分为 3 类,分别为 3 个耐热型、4 个中等耐热型和 3 个热敏感型.筛选出的耐热型品种为苏玉糯 2 号、中糯 2 号和苏玉糯 901,生产中应用这些品种可能在一定程度上减轻高温热害对糯玉米生长发育造成的不利影响.最后,利用逐步回归分析建立了糯玉米耐热性评价方程预测供试材料的耐热性,预测值(PV)与D值基本一致,确定了产量、Fv/Fm、叶面积指数和花粉活力作为糯玉米花期耐热性评价指标.本研究筛选出的耐热品种和鉴定指标可为今后耐热糯玉米品种的选育提供理论依据.

    糯玉米花期耐热性综合评价鉴定指标

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    低温下环丙酸酰胺调控棉花内源激素促进噻苯隆脱叶的机制

    孙尚文束红梅杨长琴张国伟...
    187-198页
    查看更多>>摘要：脱叶催熟是棉花机械采收的前提,但遇低温可导致噻苯隆(TDZ)脱叶效果下降,不能满足机械化采收的要求,本实验室发现环丙酸酰胺(CYC)可显著提高低温下TDZ的脱叶效果,但CYC促进低温下棉花化学脱叶的机制尚不清楚.为此,以中棉 425 品种为材料,设置 2 个温度水平(25℃和 15℃),清水(CK)、TDZ单剂(T)和TDZ+CYC复配(TC)3种处理方式,分析棉叶脱落过程中离层中内源激素含量变化及相关基因的表达情况.结果表明:低温(15℃)下处理后240 h,T处理棉花脱叶率仅为 53.0%,但TC处理的棉叶脱落开始时间较T处理提前 24 h且脱落率升高至 79.6%.低温下,相较于T处理,TC处理棉叶离层生长素(IAA)运输相关基因(LAX2、PIN1)、IAA响应基因(IAA9、ARF3)表达量显著下降,离层中 IAA含量降低;离层乙烯(ET)合成基因(ACS、ACO)表达量升高,ET合成前体 ACC含量增加,ET下游信号基因(ERF1B)显著上调表达;茉莉酸(JA)合成相关基因(AOC4)上调表达,离层中JA含量增加.综上,低温下CYC和TDZ复配抑制棉叶离层中IAA运输与信号传导,促进ET、JA合成与ET信号转导,是CYC提高低温下TDZ脱叶效果的主要原因.

    棉花脱叶低温噻苯隆环丙酸酰胺内源激素含量基因表达

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    基于AHP-隶属函数法的棉花子叶期耐低钾能力鉴定

    谭志新谢留伟李洪戈李芳军...
    199-208页
    查看更多>>摘要：挖掘和利用钾高效种质资源、提高钾营养利用效率是解决棉花生产中缺钾问题的重要途经,为建立快速可靠的耐低钾评价体系,应用决策评价模型AHP-隶属函数法在子叶期对 384 份棉花种质材料进行耐低钾评价.结果表明:缺钾条件下(0.03 mmol L-1),子叶缺钾斑相对面积的变异系数最大(96.24%),植株干重变异系数最小(14.73%),子叶与下胚轴夹角、根长、根表面积、根体积、K+浓度、K+积累量的变异系数在 15.72%～31.52%之间.子叶与下胚轴夹角与缺钾斑相对面积显著负相关;根系形态与植株干重和 K+积累量显著正相关.经 AHP-隶属函数法评价,384份棉花种质材料的综合评价值 C 分布于 0.25～0.79 之间,其中无极一枝花(C=0.7868)耐低钾能力最强,巴西 014(C=0.2451)耐低钾能力最弱.系统聚类显示,高度(C值为 0.74～0.79)和中度(C值为 0.33～0.69)耐低钾材料的占比分别为 1.30%和 95.31%,低钾敏感材料(C值为 0.25～0.33)占比 3.39%.种子K+浓度与子叶期耐低钾能力之间的相关性不显著.本研究完善了棉花耐低钾种质资源筛选体系,对 384 份供试种质的子叶期耐低钾能力进行了鉴定,筛选出 5 份耐低钾能力强的种质(无极一枝花、棕 1-61、黑山棉 1 号、秦荔 514、苏联棉 78 系),研究具有一定的理论和应用价值.

    棉花子叶缺钾斑根系干重钾含量隶属函数

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    乙烯利催熟对机采棉铃重和纤维品质的影响

    刘韬奋罗单张启鹏孙圆圆...
    209-218页
    查看更多>>摘要：催熟剂乙烯利的使用可实现机采棉提前吐絮和集中吐絮.本研究选择催熟剂敏感性和棉铃形态差异较大的18 个棉花品种(材料),在棉铃发育不同阶段一次性喷施乙烯利,分析棉铃铃期缩短对棉花铃重和纤维品质的影响及其关系.结果表明,当棉铃铃期为 47～69 d时,在棉铃铃龄 40.5～49.7 d喷施乙烯利可使棉铃提前 3.5～5.7 d吐絮.在乙烯利催熟下纤维完全发育成熟需 64.1～69.7 d,棉籽则需 54.8～60.5 d.棉铃吐絮时间提前 1.5～6.2 d,铃重与纤维品质均降低的概率高达 58.0%～76.5%.生产中可选择在棉铃铃龄 34.8～44.1 d喷施乙烯利,此时棉株顶部棉铃铃重损失5%(损伤量＜0.26 g)、纤维品质损失 1%(长度损伤量＜0.28 mm、断裂比强度损伤量＜0.30 cN tex-1),这是实现棉铃提前吐絮可接受的代价.此外,部分品种经催熟剂处理后棉铃铃期缩短但其铃重、纤维长度和断裂比强度均增加,此类情况的概率为9.5%～23.5%,说明部分机采棉品种适时使用乙烯利能够实现机采棉棉铃铃期缩短与提高铃重和纤维品质的协同.

    棉花催熟单铃重纤维品质集中吐絮

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    盐碱胁迫对棉花叶片蛋白质组的影响及差异性分析

    郭家鑫叶扬郭慧娟闵伟...
    219-236页
    查看更多>>摘要：盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的 2 种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础.本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3 个处理,通过蛋白质组学分析和生理指标进行验证,揭示棉花对盐胁迫和碱胁迫的耐受机制.与CK相比,CS和AS的棉花生物量分别降低 51.1%和 50.9%,CS棉花叶片的叶绿素含量和净光合速率分别降低53.9%和 57.2%,CS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加 13.8%、14.4%、4.7%、4.5%、36.6%和 12.9%;AS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加 4.8%、38.8%、15.1%、4.3%、3.4%、15.2%和 21.1%.基于TMT蛋白质组学分析,在CS和AS叶片中分别鉴定出 458 个和 140 个差异表达蛋白质.这些蛋白参与了光合作用、糖代谢、2-氧羧酸代谢以及氨基酸合成和代谢等生命过程.表明盐胁迫和碱胁迫均抑制棉花生长.盐胁迫下,与光合作用相关的蛋白表达减少,光合作用被显著抑制,同时碳水和能量代谢加强,更多的光合产物用于能量代谢;而碱胁迫对棉花光合作用无显著影响,更多的光合产物可能运往根部分泌有机酸.

    盐胁迫碱胁迫棉花蛋白质组光合作用

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    甘蓝型油菜盐胁迫响应基因表达谱分析及共表达网络的构建

    杨闯王玲全成滔余良倩...
    237-250页
    查看更多>>摘要：甘蓝型油菜是重要的油料作物,而盐胁迫是影响油菜生长发育的主要环境条件之一,可能会造成油菜减产、品质下降甚至死亡.本研究利用半冬性油菜ZS11 作为试验材料,对盐胁迫处理 0、0.25、0.5、1、3、6、12 和 24 h的叶片和根系组织进行转录组测序,通过测得的90份RNA-seq数据,获得了油菜响应盐胁迫的高分辨率时间动态转录表达谱.相关性分析发现,样本在盐胁迫处理 1 h前后具有明显的早期响应与后期响应的聚类差异.利用DESeq2进行差异基因分析,鉴定出根系以及叶片组织响应差异基因分别为 20,462 个和 29,334 个,表明油菜叶片组织的响应程度整体上比根系更剧烈.进一步利用 WGCNA分别构建根系以及叶片组织响应盐胁迫的基因共表达网络,从中筛选出与盐胁迫早期响应阶段显著相关的tan和yellow模块,以及与盐胁迫后期响应阶段显著相关的green和red模块,对其进行GO富集分析,并从中分别筛选出早期以及后期响应盐胁迫的核心转录因子 41 个和 26 个.功能注释显示 4个模块中均存在已知的拟南芥同源基因参与不同阶段的盐胁迫响应,还发现BnWRKY46和BnWRKY57等核心基因在505份盐胁迫处理的油菜群体变异数据中具有丰富的SNPs变异和单倍体类型,表明这些核心转录因子可能是油菜响应盐胁迫的关键候选基因.本研究可为甘蓝型油菜耐盐性改良提供可靠的数据参考和候选基因资源.

    甘蓝型油菜RNA-seq盐胁迫WGCNA基因共表达网络

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