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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

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

    谷子中矮秆资源创制、遗传解析和育种利用

    刁现民王立伟智慧张俊...
    265-279页
    查看更多>>摘要：谷子是旱作生态农业的主栽作物和应对气候变化的战略储备作物,也是新时期功能基因研究的模式作物.谷子品种的中矮秆化是产业发展的必然趋势.国内外目前已报道的谷子矮秆材料达70多个,从形态上谷子矮秆种质可以分为叶穗直立的紧凑型和叶穗下披的常规型2类;赤霉素(GA)敏感性测定发现4个材料对GA不敏感,其他均是GA敏感型;显隐性分析表明,多数矮秆材料为隐性单基因控制,但矮88株高为多基因控制.利用自然群体关联分析和双亲杂交分离群体合计发掘了 109个控制株高的QTL,精细定位了 7个矮秆基因,半显性矮秆材料84133的矮化基因SiDW1是唯一克隆并进行功能分析的矮化基因.对谷子中矮秆品种选育的梳理表明,利用矮88和其衍生系为亲本已培育出139个中矮品种(系),实现了谷子株高的显著矮化,满足了机械化收获对抗倒伏降株高的要求.本文综述了国内外谷子株高矮化基因的研究进展,梳理了已经定位和克隆的谷子矮秆基因,讨论了谷子矮秆遗传和育种研究中的问题,展望了未来发展方向.

    谷子株高矮秆GA敏感性矮88

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    棉花现代品种资源产量与纤维品质性状鉴定及分子标记评价

    柯会锋苏红梅孙正文谷淇深...
    280-293页
    查看更多>>摘要：棉花是重要经济作物和天然纺织工业原料.品种是棉花生产的限制性源头,取决于优异种质资源的鉴定、评价和有效利用.鉴于此,本研究以我国三大棉区(黄河流域棉区、长江流域棉区和西北内陆棉区)141份陆地棉现代品种资源为材料,在不同环境条件鉴定其9个产量与纤维品质性状,并结合KASP和SSR标记对其进行遗传多样性评价.结果发现,长江流域棉区品种的衣分和衣指最高,黄河流域棉区品种的单铃重和子指最大,西北内陆棉区品种的纤维品质最优;同时发现,4个产量性状与5个纤维品质性状在供试品种间存在极显著差异,产量性状以衣指的变异系数最大(10.09％),品质性状以断裂比强度的变异系数最大(8.81％),说明存在较大选择潜力.依据9个性状进行聚类分析,可将141份品种资源分为2类,且类别间的产量与品质性状存在差异.分子标记检测发现,30对SSR引物在141份品种资源中扩增出74个多态性条带,32个KASP标记在供试品种中分型清晰,依据标记计算品种的遗传相似系数均值为0.62,说明存在较丰富遗传变异;分子标记聚类分析将供试品种分为2类,且分类结果与表型性状分类结果有一定相似性.本研究共筛选出3份大铃(＞7 g)优异种质、24份高衣分(＞42％)种质、6份纤维长度和断裂比强度＞30的种质以及2份综合性状优异种质,为棉花新品种培育提供了优异亲本资源,为深入利用棉花品种资源提供了依据.

    棉花种质资源产量和纤维品质分子标记遗传多样性

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    BSA-Seq结合RNA-Seq技术挖掘大豆叶片提前黄化衰老基因

    李世宽洪慧龙付佳祺谷勇哲...
    294-309页
    查看更多>>摘要：大豆产量与其生殖生长的持续时间呈正相关,延缓其开花后叶片的衰老,提高其生理功能,有利于增加植物的粒重.叶片黄化是植物衰老的显著特征之一.关于在大豆鼓粒后期叶片黄化的研究鲜见报道.本研究对鼓粒后期叶片提前黄化突变体ly和野生型ofc杂交组合进行遗传分析,结果表明,大豆鼓粒后期叶片提前黄化性状受单隐性核基因控制.通过BSA-Seq在19号染色体得到一个2.23 Mb的初定位区间,经开发标记图位克隆后将区间缩短至1.75 Mb,区间内有219个基因,再结合RNA-Seq分析,得到了区间内12个候选基因,其中有4个SNP变异基因和8个差异表达基因.本研究结果为大豆鼓粒后期叶片黄化衰老基因的克隆奠定了基础.

    大豆突变体BSA-SeqRNA-Seq图位克隆

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    甘蔗3个育种性状与SSR标记的关联分析及优异等位变异发掘

    田春艳边芯郎荣斌俞华先...
    310-324页
    查看更多>>摘要：株高、茎径和锤度是甘蔗产量和蔗糖分两大育种目标的主要构成因子,鉴定与其相关的分子标记、发掘优异等位变异及典型载体材料,可为甘蔗分子标记辅助育种提供依据.本试验以62份甘蔗种质资源为材料,于成熟期调查4个种植环境条件下甘蔗株高、茎径和锤度3个育种性状,对表型数据进行方差和遗传变异分析,并基于37对SSR标记的分子数据,利用MLM方法进行关联分析,鉴定出优异关联标记并进行表型效应解析,发掘优异等位变异及载体材料.结果表明,基因型、种植环境及其两者互作对株高、茎径和锤度具有极显着影响.3个性状的广义遗传力范围为0.68～0.76,说明具有较稳定的遗传特性,其表现型主要由基因型决定.表型数据统计分析表明,3个性状均呈现出数量性状的正态分布特征,变异系数范围为6.73％～19.89％,具有较丰富的表型变异.37对SSR引物共检测到204个等位变异,平均每对扩增到5.5135个,基因多样性平均值为0.6779,PIC平均值为0.6252,高度多态性标记(PIC＞0.5)占总量的89.19％.群体结构分析表明该群体可分为3个亚群.基于MLM模型,共检测到与株高、茎径和锤度相关的标记20个,表型变异解释率为5.04％～27.98％.其中7个标记在2个及以上环境中均检测到认为是优异关联标记,经表型效应解析共鉴定出8个具有增效效应的优异等位变异及携带优异等位变异的典型载体材料10份.该研究结果对甘蔗产量和糖分性状候选基因挖掘和杂交组合亲本选配具有重要指导意义.

    甘蔗育种性状SSR关联分析优异等位变异等位变异效应

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    棉属人工异源四倍体后代性状鉴定及花器转录组学分析

    陈天李昱樱荣二花吴玉香...
    325-339页
    查看更多>>摘要：实验室前期通过远缘杂交及加倍人工合成草棉与雷蒙德氏棉异源四倍体,旨在拓宽棉花遗传背景,为棉花种质创新提供新材料.本试验以人工异源四倍体3个世代为材料,将其与亲本及陆地棉标准系TM-1进行纤维性状、生理生化比较、SSR标记鉴定以及花器转录组学分析.结果表明,人工异源四倍体纤维颜色介于亲本之间,呈浅黄色,纤维长度与TM-1接近.人工异源四倍体的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量均显著高于亲本和TM-1,表明人工异源四倍体经过远缘杂交及加倍后,抗逆性得到加强.选取11对SSR引物在材料中共检测到55个多态性位点,每对引物变异位点为2～10个,平均为5个;多态信息含量(PIC)变幅为0.498～0.892,平均为0.742;表明SSR标记在试验材料中表现出丰富的遗传多样性.S2、S3、S4同时扩增出亲本互补条带和特异性条带,表明该异源四倍体在分子水平上出现了染色体片段的重组.S2、S3、S4与TM-1相同的条带分别是37条、19条、20条,其中17条是各世代与TM-1共有,表明人工异源四倍体与TM-1有相同的遗传背景.花器转录组学结果表明,人工异源四倍体与TM-1中有5653个DEGs,其中3062个上调,2591个下调.GO功能分析表明,DEGs在光合作用、光系统Ⅱ、RNA指导的DNA聚合酶活性等途径差异显著.KEGG富集分析表明,DEGs在光合作用-天线蛋白、光合作用和异黄酮的生物合成等相关代谢通路较为活跃.通过富集分析筛选人工异源四倍体与TM-1中与育性相关的DEGs发现,人工异源四倍体在花粉发育与识别方面的差异基因大都是下调表达,这可能是导致人工异源四倍体结实率低的关键因子.通过聚类从Nr注释信息获得3个G型凝集素类受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(基因Gh_D01G067500、Gh_D05G168100、Gh_A01G062500).研究结果表明人工异源四倍体综合了父母本的优良性状,在纤维颜色、抗逆、光合方面表现出优势.期望通过和陆地棉杂交恢复其育性,进一步育成生产上有价值的新材料.

    人工异源四倍体生理生化测定SSR分子标记转录组测序差异表达基因

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    不同磷胁迫处理转OsPHR2小麦的转录组学分析

    李艳方宇辉王永霞彭超军...
    340-353页
    查看更多>>摘要：PHR基因是磷信号调控体系的核心转录因子,负责启动下游部分应对磷饥饿的适应性反应.本课题前期获得了磷高效转OsPHR2小麦纯系,但OsPHR2提高小麦磷吸收利用效率的分子机制尚不清楚.为揭示该机制,本研究以前期获得的磷高效转OsPHR2小麦纯系为研究材料,采用水培试验,小麦长至四叶一心时进行低磷胁迫处理,分别在低磷胁迫0、6、24和72 h,利用RNA-Seq进行转录组测定,分析转基因小麦与对照之间根部和叶片的差异表达基因(differentially expression gene,DEG),并分别对根部和叶片DEG进行GO和KEGG功能富集分析.结果显示:低磷胁迫处理0、6、24和72 h转基因系与对照根部有22个共同的DEG,叶片有9个共同的DEG.转基因小麦与对照根部DEG数量在低磷胁迫处理0 h最多,其次为6 h.GO和KEGG富集分析显示,低磷胁迫0 h和6 h,根部DEG主要富集在糖代谢、苯丙素生物合成等生物学过程,以及养分贮存器活性、ATP酶活性等分子功能.转基因小麦与对照叶片DEG数量在低磷胁迫72 h最多,主要富集在糖代谢、有机酸生物合成等生物学过程,以及与糖基转移酶活性、纤维素合酶活性等有关的分子功能.与对照相比,转基因系OsT5-28根部血红素过氧化物酶、谷胱甘肽S-转移酶等防御系统关键酶基因,以及叶片磷酸丙糖转运体家族基因在低磷胁迫前后均上调表达.转OsPHR2小麦与对照对低磷胁迫的响应程度具有一定的差异性,低磷胁迫下转基因小麦较对照具有较强的磷素吸收利用能力,主要是OsPHR2调控了小麦中相关基因表达.

    低磷胁迫转基因小麦转录组磷素吸收利用效率差异表达基因

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    渗透胁迫下玉米自然反义转录本cis-NATZmNAC48启动子的功能分析

    毛燕郑名敏牟成香谢吴兵...
    354-362页
    查看更多>>摘要：前期研究发现自然反义转录本cis-NATZmNAC48可负调控干旱响应基因ZmNAC48,为了进一步探索cis-NATZmNAC48的功能,本研究以cis-NATZmNAC48 cDNA序列、ZmNAC48蛋白质编码序列检索玉米B73参考基因组,获取基因上游启动子序列,并利用PlantCARE[1]和New PLACE[2]预测启动子调控元件,发现cis-NATZmNAC48和ZmNAC48启动子序列中除含有CAAT-box,TATA-box等基本元件外,还含有激素响应元件以及转录因子结合元件等.构建cis-NATZmNAC48和ZmNAC48启动子融合GUS的表达载体,并通过花序侵染法获得转基因拟南芥.分析GUS染色和GUS酶活性发现,Procis-NATZmNAC48:GUS和ProZmNAC48:GUS转基因拟南芥根、茎、叶中均有GUS表达,且渗透胁迫处理后Procis-NATZmNAC48:GUS转基因拟南芥中GUS基因的表达量和GUS酶活性显著降低,而ProZmNAC48:GUS转基因拟南芥中GUS基因的表达量和GUS酶活性显著增加,可见cis-NATZmNAC48和ZmNAC48启动子均响应渗透胁迫.DNA甲基化是影响启动子活性的调控事件之一,本研究通过分析cis-NATZmNAC48启动子区域DNA甲基化情况,发现在cis-NATZmNAC48序列前400～1000 bp存在DNA甲基化修饰,渗透胁迫处理后,该甲基化区域甲基化富集情况发生了显著的变化,但发生显著性变化的甲基化位点并未在顺式调控元件上.这些结果为后续cis-NATZmNAC48的调控分析奠定了重要的基础.

    玉米自然反义转录本启动子渗透胁迫

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    玉米杂交群体产量性状及其特殊配合力全基因组关联分析

    马娟曹言勇
    363-372页
    查看更多>>摘要：提高产量是玉米育种的长期目标,解析产量相关性状及其配合力的遗传基础对选育高产玉米新品种具有重要意义.本研究选用123份玉米自交系和8份测验种作为亲本,根据NCⅡ(North Carolina design Ⅱ)获得540份杂交种为材料,在新乡和周口试验田调查F1杂交种的单穗粒重、单穗重、百粒重、行粒数等8个产量及构成性状,利用玉米5.5K液相育种芯片检测亲本基因型,推断F1杂交种的基因型,利用BLINK(Bayesian information and link-age-disequilibrium iteratively nested keyway)加性和显性模型开展F1杂交种表型与其特殊配合力(special combining ability,SCA)的全基因组关联分析.结果表明,利用加性和显性模型对F1杂交种分别检测到10个和31个显著关联位点.利用显性模型检测到8个SNPs(single nucleotide polymorphisms)与SCA显著关联.不同性状和模型间共定位位点有7个,其中1个为单穗重与其SCA同时关联位点.通过对主效和共定位SNPs的扫描,共鉴定到26个候选基因,其中转录因子MYBR85、NLP9、PHD3、生长素上调小RNA(SAUR11和SAUR12)、FCS-like锌指蛋白基因FLZ16等可能是控制F1杂交种产量性状与其SCA的重要候选基因.

    玉米杂交种特殊配合力全基因组关联分析

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    基于多维组学数据的玉米农艺和品质性状预测研究

    杨静蕾吴冰杰王安洲肖英杰...
    373-382页
    查看更多>>摘要：基因组选择是利用覆盖基因组的高密度标记对未知表型进行预测并选择的技术.在植物中,利用该技术可对不同作物性状进行早期选择,保留优势个体,节约田间管理和表型鉴定成本,大大加快育种进程.本研究使用rrBLUP和LASSO两种统计模型,基于基因组、转录组和代谢组数据对玉米的农艺性状和品质性状进行了基因组预测.研究发现,对于不同组学数据而言,其预测能力高低依次为基因组、转录组、代谢组数据.对于不同性状而言,品质性状的预测能力高于农艺性状.对于rrBLUP和LASSO两种模型而言,基于基因组数据预测时所有性状均是rrBLUP为最优预测模型;基于转录组数据预测时有53种性状是以rrBLUP为最佳预测模型,2种性状以LASSO为最佳预测模型;基于代谢组数据,有43种性状以rrBLUP为最佳预测模型,12种性状以LASSO为最佳预测模型.此外,还发现用不同系谱材料进行预测时,热带玉米预测温带玉米,其效果略优于温带玉米预测热带玉米.而对于品质性状,不同系谱间材料的预测精度高于同一系谱内.本研究系统评估了各种组学数据和不同统计模型对玉米农艺及品质性状预测能力的差异,为未来玉米重要性状的基因组育种提供了理论依据.

    玉米农艺和品质性状基因组预测多维组学数据

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    叶面喷施丹参碳点缓解甘薯低磷胁迫的转录组与代谢组学分析

    朱晓亚张强强赵鹏刘明...
    383-393页
    查看更多>>摘要：为探究叶面喷施碳点(CDs)对低磷胁迫下甘薯幼苗生长发育的影响,发掘CDs调控甘薯根系响应低磷胁迫的关键基因,解析根系代谢产物与关键基因的协同变化,探讨CDs缓解甘薯低磷胁迫的机制,本研究以商薯19和徐薯32为研究对象,设置低磷水平下(0.01 mmol L-1 KH2PO4)叶面喷施超纯水(CK1)、喷施丹参碳点(CDs)和正常磷水平下(1mmolL-1 KH2PO4)喷施超纯水(CK2)3个处理,对不同处理甘薯根系进行转录组和代谢组学分析,同时考查不同处理中甘薯叶、茎和根系生物量和磷含量的变化.结果表明,叶面喷施丹参CDs显著增加了低磷胁迫下甘薯幼苗叶、茎和根系的生物量,提高了根系磷含量,增强了甘薯幼苗的耐低磷性.转录组分析结果显示,磷酸盐吸收和转运基因(PHO1、PHT1-4)、根系构型调控基因(Z4T6、ZFP5、PLT5)和肌醇磷酸盐生物合成基因(VIP2)在缓解甘薯低磷胁迫中发挥着关键作用.代谢组分析结果显示,CDs处理较CK1处理甘薯根系磷酸肌醇的表达量均显著降低.这表明,低磷胁迫下,叶面喷施CDs通过诱导甘薯根系高亲和磷吸收转运系统、优化根系构型等以提高甘薯对磷素的吸收能力,同时通过调整植株体内的磷代谢过程来维持磷稳态.但CDs介导下不同甘薯品种的低磷胁迫反应也存在差异.与CK1处理相比,CDs处理中还观察到商薯19根系磷酸乙醇胺和4-磷酸肌醇等磷酸酯的表达量显著降低;而徐薯32根系分泌的柠檬酸和草酸的表达量显著增加,它们能够活化土壤中的难溶性磷,促进植物磷吸收.这可能与不同甘薯品种本身的耐低磷性存在差异有关.研究结果可为建立甘薯磷养分高效的调控理论与调控新途径提供科学支撑和理论依据,也为后续针对纳米CDs缓解甘薯低磷胁迫的相关研究提供了候选分子资源.

    甘薯低磷胁迫碳点转录组代谢组

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