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期刊信息/Journal information
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

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zwxb301@mail.caas.net.cn

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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

    小麦淀粉的理化特性及其合成的分子机制

    康国章王永华郭天财
    2665-2673页
    查看更多>>摘要：淀粉是小麦籽粒中最重要的组分,其含量直接影响粒重和产量,其理化特性是面条、馒头等蒸煮面食制品的主要决定因子.因此,研究小麦淀粉理化特性及其合成的分子机制具有重要意义.直链淀粉和支链淀粉分别占小麦总淀粉含量的17％～34％和66％～83％,以A型和B型2种颗粒形状存在,淀粉含量、直/支比、膨胀和糊化等理化特性显著影响了面条和馒头等蒸煮面食制品的加工品质.小麦基因组中有26个基因编码了淀粉合成酶的亚基或同工酶,这些基因的表达在转录、转录后和翻译后修饰等水平上受到调控.本文综述了小麦淀粉理化特性及其与面食制品品质之间的关系,小麦淀粉合成功能基因及其在转录水平调控、转录后调控和翻译后修饰等分子机制方面的最新研究进展,并对小麦淀粉研究的未来方向进行了展望.

    小麦淀粉理化特性分子机制

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    玉米无基因型限制遗传转化体系建立和应用

    杨雅文朱东杰潘弘张云涛...
    2674-2683页
    查看更多>>摘要：农杆菌介导的玉米自交系遗传转化具有基因型依赖性.形态发生基因Baby boom(Bbm)和Wuschel2(Wus2)显著提高了转化效率,拓宽了可转化自交系的范围.然而,多数玉米自交系仍然难以得到转基因苗,且潜在机制尚不清楚.本研究发现,目标载体与Bbm和Wus2的辅助载体按10∶1比例混合能使大部分自交系产生体细胞胚.瞬时侵染效率和筛选是影响体细胞胚形成和成苗的关键因素.通过利用Bbm和Wus2混转以及优化侵染和延迟筛选的方式,建立了一个快速、不受基因型限制的玉米遗传转化体系.利用该技术体系对131个自交系进行遗传转化,其中104个自交系获得阳性转基因植株.

    玉米遗传转化形态发生基因侵染效率筛选

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    水旱条件下小麦持绿相关性状QTL定位

    陈晨程宇坤王伟任毅...
    2684-2698页
    查看更多>>摘要：干旱是影响小麦生产中最重要的非生物胁迫.延长叶片持绿周期,进而增加光合时间,提高光合效率,对小麦在旱胁迫下保证有机物积累,最终达到小麦产量的稳定具有重要的意义.了解小麦旗叶持绿性保持的发育和遗传特征,并探索与小麦持绿基因密切相关且不受环境影响的稳定的分子标记,应用于育种可大大缩短抗旱育种周期.本研究以扬麦16和中麦895衍生的174个家系的DH群体为试验材料,通过设置正常滴灌(NI)和干旱胁迫(DS)处理,对2年2个水分处理下花后10 d、14 d、18 d、22 d、26 d和30 d旗叶绿色叶面积百分率(GLA)及叶绿素相对含量(SPAD值)进行表型测定,运用Gompertz模型模拟出GLA(％)变化趋势.将达到最大衰老速度的时间(TMRS)、绿色叶面积持续期(GLAD)、平均衰老速率(ARS)、旗叶快速衰老开始的时间(T1)、旗叶快速衰老结束的时间(T2)和旗叶动态SPAD值等11个持绿相关性状进行QTL定位.结果表明,水旱条件下,DH群体和亲本不同日龄下的GLA,衰老特征参数和旗叶动态SPAD值均存在超亲分离现象,并表现出一定差异.各家系和亲本不同日龄下的GLA均呈缓慢-快速-缓慢的动态下降趋势,快速衰老主要集中在18 d、22 d和26 d.除ARS和GLA-10D呈负相关,其余性状之间均呈现正相关.各性状遗传力范围在0.50～0.81之间.连锁分析在2个及以上环境中共鉴定到27个与小麦持绿相关的稳定位点,其中11个与小麦衰老特征参数相关,16个与旗叶动态SPAD值相关,分布在1A、1B、4B、4D、5D、7B和7D染色体上,分别解释表型变异3.86％～14.11％和2.99％～17.45％.在4B、4D和7B染色体上有1个调控T1和5个调控SPAD值的QTL在3个环境中被重复检测到,分别解释8.97％～14.11％和6.85％～17.45％的表型变异.QTL聚合效应分析发现,含有Rht-D1b和AA基因型的位点对SPAD-10D具有显著的增效作用和累加效应,含有GG和TT基因型的位点对SPAD-18D具有显著的增效作用和累加效应.在4B、4D、7B和7D染色体上发现了 4个效应明显的QTL簇,位于4D染色体的QTL簇中存在不受水分环境影响的区段(18.80～28.58 Mb),该区段内包含Rht-D1基因,调控SPAD-0D和SPAD-10D的位点可能受到该基因的多效应影响.候选基因分析发现TraesCS4D01G054000、TraesCS1B01G434300和TraesCS7B01 G010200等8个影响持绿相关性状的候选基因.以上研究结果为小麦持绿性分子标记辅助育种提供了理论依据.

    小麦持绿相关性状QTL定位聚合效应候选基因

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    基于荧光SSR的宁夏糜子DNA分子身份证的构建

    曹越张立媛辛旭霞冯智尊...
    2699-2711页
    查看更多>>摘要：糜子(Panicum miliaceum L.)种质资源丰富,在干旱环境中具生产优势,基于荧光SSR标记构建其DNA分子身份证可为资源的数字化管理提供理论依据和分子检测工具.本文以274份宁夏糜子核心种质为试验材料,对山西农业大学前期开发的糜子特异性SSR标记进行多次PCR筛选和优化后获取核心引物.基于糜子参考基因组信息,经过BLAST序列比对后将核心标记进行染色体定位.在SSR引物的5'端标注荧光(FAM/HEX),利用毛细管电泳给出材料的基因型,采用"0,1"二进制编码方式记录扩增条带的有无,使用IDAnalysis4.0检测材料的区分程度.采用十进制(0～9)统计扩增片段大小以获得材料的字符串分子身份证.使用Popgene、Powermarker、MEGA、NTSYS进行遗传多样性、遗传聚类和主成分分析.利用二维码在线软件(https://cli.im/)给出材料的二维码DNA分子身份证.PCR扩增结果发现,10个荧光SSR(RYW6、RYW125、RYW43、RYW3、RYW40、RYW37、RYW42、RYW8、RYW28 和 RYW124)组合在一起可以将 274 份材料全部区分开.BLAST结果表明,RYW124分布在12号染色体上,位于7.8 cM处;RYW40分布在4号染色体上,位于42.64 cM处;RYW42分布在13号染色体上,位于34.63 cM处,RYW28分布在16号染色体上,位于2.34 cM处,RYW8分布在3号染色体上,位于9.90 cM处.274份材料在10个位点共检出125个等位变异,平均每个位点为12.5个,变幅为5.0000(RYW3)～25.0000(RYW6);检出的 Shannon 多样性指数(I)为 1.2458(RYW3)～2.6568(RYW6),平均为 1.8532;观测杂合度(Ho)为 0.5185(RYW40)～0.9964(RYW124),平均为 0.8674;期望观测杂合度(He)为 0.5724(RYW40)～0.9108(RYW42),平均为0.7784;Nei's基因多样性指数(Nei)为0.5711(RYW40)～0.9091(RYW42),平均为0.7767;多态性信息含量(PIC)为0.6563(RYW3)～0.9602(RYW42),平均为0.8399.聚类分析和主成分分析均将材料划归4个类群.将电泳条带进行数字编码,利用10个标记组合,构建了全部材料的字符串和二维码DNA分子身份证.

    糜子宁夏毛细管电泳荧光SSRDNA分子身份证染色体定位

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    玉米穗发芽突变体vp2的基因克隆及功能研究

    张馨月秦阳李瑞黄全生...
    2712-2719页
    查看更多>>摘要：玉米穗发芽是指籽粒在果穗上未脱离母体时胚芽便开始萌发生长,穗发芽会严重影响玉米的产量和品质.因此高效挖掘和利用优良基因,培育抗穗发芽玉米品种对我国农业生产非常重要.本研究中的玉米穗发芽突变体vp2具有明显的穗发芽表型且性状能稳定遗传,受隐性单基因控制.通过分析vp2突变体基因组序列发现突变体中2个编码基因(Zm00001d015355和Zm00001d015356)存在缺失,Zm00001d015356编码对羟基苯丙酮酸双加氧酶(ZmHPPD1).hppd1突变体表现穗发芽表型,且与vp2杂交后代中正常与穗发芽籽粒符合3:1遗传分离比,结果表明Vp2编码ZmHPPD1基因.为进一步分析ZmHPPD1调控籽粒穗发芽的机制,我们检测了突变体中内源激素和ABA合成通路代谢物含量的变化,发现与正常籽粒相比,穗发芽籽粒中ABA含量显著下降,八氢番茄红素显著积累,且紫黄质、玉米黄质和叶黄素含量显著降低.这表明ZmHPPD1通过影响八氢番茄红素向番茄红素的转化,使ABA合成受阻,导致玉米籽粒打破休眠提前萌发.以上研究结果为解析玉米穗发芽的机制提供了基因资源.

    玉米穗发芽植物激素脱落酸

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    MeTCP3a转录因子在木薯叶片发育中的功能鉴定

    王连南李远超余乃通麦伟涛...
    2720-2730页
    查看更多>>摘要：叶片是绿色植物进行光合作用的主要器官,木薯叶片的发育间接影响其块根产量以及淀粉含量,但木薯叶片发育的调控机制并不明晰,本文探究了转录因子MeTCP3a在木薯叶片发育中的功能.氨基酸序列比对及进化树分析表明,MeTCP3a与橡胶(Hevea brasiliensis Muell.Arg)TCP4蛋白相似性最高.通过亚细胞定位和蛋白互作试验证实,MeTCP3a定位于细胞核,且具有转录激活能力,还能形成同源及异源二聚体,表明其具备转录因子特性.此外,不同组织部位表达分析发现,MeTCP3a在成熟叶片中表达活性最高,而通过VIGS技术在木薯叶片中将其沉默后,发现木薯心叶形态出现卷曲、皱缩.进一步实时荧光定量PCR分析发现,与叶片形态发育相关的下游基因MeCUC1/2/3和MeIAA的表达量也随之下调,表明MeTCP3a可能通过调控下游基因的表达来影响叶片形态发育.本文为进一步探索TCP类转录因子在木薯叶片生长发育中的调控机制提供了理论依据.

    木薯叶片发育MeTCP3a蛋白互作VIGS

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    大豆GmRSM1通过调节PIN基因表达促进顶端弯钩消失

    付佳祺李世宽谭萌慧罗方...
    2731-2741页
    查看更多>>摘要：顶端弯钩是双子叶植物黄化幼苗短暂出现的独有结构,尽管当前拟南芥顶端弯钩的模型网络已经相对透彻,但在大豆中的研究却非常少.本试验构建pBAR-GmRSM1过表达载体,通过遗传转化和阳性植株筛选,得到3个拟南芥过表达纯合株系(OE-GmRSM1#64、#69和#70)和3个大豆纯合株系(OE-GmRSM1#103、#78和#95),转化体的表达量均显著高于野生型.暗培养拟南芥和大豆,过表达转化体的顶端弯钩消失或消失速度快于野生型.在扫描电镜下观察拟南芥野生型和转化体植株顶端弯钩部位细胞长度发现,野生型在弯钩维持阶段弯钩内侧细胞长度小于外侧,而转化体植株两侧细胞长度相同.分离大豆顶端弯钩内外两侧,并通过检测PIN基因在大豆野生型与3个过表达转化体顶端弯钩的表达情况,发现PIN1e、PIN3d和PIN6a三个基因在子叶出土时的顶端弯钩部位表达量显著高于顶端弯钩展开后的表达量,而转化体中弯钩处这3个基因在弯钩维持阶段的表达量显著高于野生型,但在展开后的表达量并无显著性差异.经过烟草瞬时表达,确定GmRSM1蛋白定位在细胞核和细胞膜.因此,顶端弯钩出现的原因是弯钩内外两侧细胞差异伸长,因而导致下胚轴弯曲.GmRSM1可以通过正向调控生长素运输载体PIN1e、PIN3d和PIN6a缩短弯钩维持和展开时间,验证了该基因对生长素转运的调控作用.本试验通过验证GmRSM1基因在顶端弯钩消失表型中的作用,进一步完善了顶端弯钩的基因通路,为后续研究奠定基础.

    顶端弯钩大豆拟南芥PIN家族生长素

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    ICARDA引进小麦种质苗期的抗旱性鉴定及SNP关联分析

    李云香张思甜侯万伟张小娟...
    2742-2753页
    查看更多>>摘要：以引进国际干旱地区农业研究中心(ICARDA)的159份小麦为研究对象,在苗期用20％PEG-6000模拟干旱条件进行处理,以正常营养液作为对照,分析干旱环境对7个苗期相关生理性状(丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、相对电导率、过氧化物酶活性、可溶性糖含量、脯氨酸含量和叶绿素含量)的影响,进行相关性分析,并结合55K SNP芯片对159份小麦的苗期抗旱相关生理性状进行关联分析.研究结果表明,干旱处理后,其体内脯氨酸含量和可溶性糖含量均呈现上升趋势,其余性状则并未表现出一致的上升或下降.相关性分析表明,在正常处理条件下,丙二醛含量与过氧化物酶活性呈显著正相关,和脯氨酸含量呈极显著负相关;过氧化物酶活性和可溶性糖含量呈极显著负相关.在干旱胁迫处理条件下,可溶性糖含量与丙二醛含量呈极显著正相关,与相对电导率呈显著正相关;叶绿素含量与可溶性糖含量呈极显著正相关,与脯氨酸含量呈显著负相关.关联分析结果显示,利用24,151个SNP标记位点结合苗期相关生理性状在P≤0.001水平下共定位到311个抗旱相关标记,分布于小麦的21条染色体上,贡献率为7.13％～21.11％.2种处理下检测到8个稳定位点,分别位于1B、2B和6A染色体上,贡献率为7.85％～14.58％.检测到1个多效应位点,同时关联了超氧化物歧化酶活性和可溶性糖含量2个性状,位于3D染色体上,贡献率为7.95％～8.69％.检测到4个显著位点与相对电导率、过氧化物酶活性、叶绿素含量的抗旱系数和干旱处理下的相对电导率、过氧化物酶活性、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性等性状相关联,分别位于2D、3A和4A染色体上,贡献率为 7.61％～14.74％.

    小麦苗期生理指标SNP关联分析

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    工业大麻腺毛发育基因CsMIXTA启动子克隆及功能分析

    周智满张小雨高峰戴志刚...
    2754-2763页
    查看更多>>摘要：CsMIXTA在调控大麻雌性花器官中腺毛的发生和发育中发挥重要作用.为了研究CsMIXTA基因的表达调控,对CsMIXTA基因上游2199 bp启动子序列进行了克隆.通过PlantCARE预测发现,该启动子序列具有多个胁迫响应元件与光响应元件.根据预测的响应元件分布情况,扩增获得5个5'端缺失的启动子片段.用克隆的启动子全长和缺失片段分别构建融合GUS基因的表达载体,并将其瞬时转化到烟草叶片和工业大麻糖叶中.通过GUS染色观察发现,CsMIXTA启动子的核心区域位于-393～-99 bp之间,包含赤霉素响应元件TATC-box和转录起始元件TATA-box.通过LUC荧光素酶表达发现,CsMIXTA 启动子的核心区域具有转录活性.研究还发现,CsMIXTA 基因在工业大麻糖叶的腺毛中特异性表达.对启动子进行胁迫响应分析的结果显示,低温、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)都能增强该启动子的活性.这些结果为CsMIXTA基因调控机制研究奠定了重要基础.

    工业大麻CsMIXTA启动子瞬时表达GA3、ABA处理

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    水稻类病变早衰突变体lmes6的表型鉴定与基因定位

    胡瑶洁刘亚萍郑君妍韩婷...
    2764-2774页
    查看更多>>摘要：植物类病变与早衰的发生受激素、代谢、环境信号等多重因素影响,其分子机制尚未完全清楚.从水稻辐射诱变库中筛选到一个类病变早衰突变体lmes6(lesion mimic and early senescence 6),与野生型相比,lmes6突变体叶片从分蘖期开始出现类病变、叶色发黄、叶绿素含量显著降低,其穗长、每穗粒数、粒长及单株产量显著降低;组织染色显示该突变体的叶片出现细胞程序性死亡及活性氧过量积累;且该突变体增强了对水稻白叶枯病与细菌性条斑病的抗性.遗传分析表明lmes6的突变表型受单隐性核基因控制.利用图位克隆技术将目的基因精细定位在水稻7号染色体53 kb区间内,经候选基因预测与PCR测序分析,发现在lmes6突变体中一个编码Fd-GOGAT1(依赖于铁氧还蛋白的谷氨酸合酶)的基因LOC_Os07g46460发生了一个碱基替换,导致苯丙氨酸(F)变为亮氨酸(L),是该基因的一个新的复等位基因,与其他已报道的lc7、abc1、spl32等位突变相比,lmes6对水稻的生长发育、产量等方面抑制较小.对Fd-GOGAT1进行系统发育树分析及同源蛋自序列比对,结果表明Fd-GOGAT1蛋白在单子叶植物中高度保守.

    类病变早衰lmes6精细定位序列分析

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