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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

    豆科作物轮作强化农田生态系统功能的研究进展

    刘春燕张利影周杰许依...
    1885-1895页
    查看更多>>摘要：集约化农业对保障国家粮食安全至关重要,但其导致的生态环境代价与绿色可持续发展之间的矛盾日益突出.引入豆科作物到农田生态系统对于实现地力保育、作物丰产稳产和资源优化利用等多目标协同具有重要意义.本文系统总结了豆科作物轮作对作物生产和土壤功能的主要影响:1)豆科作物通过生物固氮、高质量的根际分泌物输入、秸秆还田等过程改善了土壤氮素水平,产生正向的残留效应,有利于后茬作物增产,且增产效应在低产区更显著;2)豆科作物轮作可以通过氮肥减施降低系统 N2O 排放,但豆科的生物固氮过程有增加 CO2 排放的风险;3)低C/N、高氮含量的豆科秸秆还田能够提高土壤微生物活性和残体积累,提高土壤固碳效率,但其固碳效应也受到较低的秸秆生物量投入限制;4)豆科作物可以提高后茬作物的水肥利用效率,同时利用前后茬作物根系深浅合理搭配,实现轮作周年水肥高效利用.因此,将豆科作物引入到轮作系统可实现氮肥减施和增产,但其产生的土壤固碳和温室气体减排效应受到作物种类、肥料投入、土壤和气候条件等多种因素的综合影响.为更好地发挥豆科作物轮作优势,应深入探究豆科促进后茬作物增产和驱动地下部生态功能提升的耦合机制,开发豆科作物轮作配套田间管理技术,并定向设计适合我国典型生态区的新型生态高效种植体系,对推动豆科作物轮作模式构建与应用及农业绿色发展具有重要理论意义和实践价值.

    谷物豆科豆禾轮作作物生产力土壤功能经济效益

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    基于大刍草渗入系的玉米抗旱优异等位基因挖掘

    刘爽李珅王东梅沙小茜...
    1896-1906页
    查看更多>>摘要：干旱是影响玉米生产的主要非生物胁迫之一.为了挖掘玉米优异抗旱基因,本研究基于墨西哥大刍草和玉米自交系PH4CV构建的BC2F6 群体,通过苗期抗旱性初步鉴定,筛选出抗旱性强的渗入系TP180.干旱胁迫后发现渗入系TP180 较轮回亲本PH4CV萎蔫程度更小,并且复水后存活率显著高于PH4CV.全基因组基因型鉴定发现,渗入系 TP180 含有 0.6%的墨西哥大刍草导入.通过开展 TP180 和 PH4CV 不同水分条件下的转录组测序,在渗入系TP180 和PH4CV之间共鉴定了 2307 个差异表达基因,不同胁迫重叠差异表达基因共 122 个,这些基因涉及生长素途径,茉莉酸途径等,包含多个转录因子.整合差异表达基因和含大刍草导入区段分析,鉴定出 2 个抗旱候选基因Zm00001d033050 和 Zm00001d002025,并进一步开展了 RT-PCR 分析.本研究为挖掘大刍草中抗旱基因资源提供了重要材料和信息基础.

    玉米大刍草渗入系抗旱转录组分析

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    水稻黄华占背景选择导入系的耐低氮筛选评价与利用

    邵美红赵玲玲程楚程思明...
    1907-1919页
    查看更多>>摘要：中低产田的氮素不足是制约水稻高产的重要因素,筛选和培育耐低氮品种是解决这一问题的有效途径之一.本研究利用种质资源导入黄华占背景培育的目标性状选择导入系群体,经连续 3 个季节在低氮和正常施氮条件下评价导入系的产量及其相关性状表现,发现低氮处理对导入系的抽穗期、结实率和千粒重影响最小,平均耐低氮指数均接近1;对单株产量和单株有效穗数的影响较大,平均耐低氮指数分别仅为0.45和0.62,认为单株产量和单株有效穗数是衡量水稻耐低氮性的有用指标.基于单株产量的耐低氮指数,从导入系群体中筛选出 9 份耐低氮株系,其单株产量的耐低氮指数变幅为 0.87～1.04.对其中的 5 份进行多点品比验证,其中 1 份不具备耐低氮性,产量平均耐低氮指数为0.66,其余4份表现较强的耐低氮水平,产量平均耐低氮指数为0.94,表明耐低氮性具有个体和群体水平的差异,强调对分离群体中筛选出来的耐低氮材料进行群体水平验证的重要性.4 份耐低氮株系中,M85 耐低氮性主要通过在低氮条件下较高有效穗数和千粒重来实现,其余 3 份耐低氮株系(M382、M563 和M79)则主要通过较多每穗实粒数和较高的千粒重来实现,提出在一定穗数基础上增加每穗实粒数是提高低氮条件下水稻产量的重要途径.结合选择导入系的苗期耐盐、成株期抗旱和全生育期耐低氮特性,对利用不同供体来源的选择导入系通过分子设计同步改良多个复杂抗逆性状进行了讨论.

    水稻选择导入系耐低氮耐低氮指数抗逆性改良

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    玉米转录因子ZmEREB180调控根系生长发育及耐逆的功能研究

    刘宸铭赵克勇悦曼芳赵延明...
    1920-1933页
    查看更多>>摘要：AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫、调节激素信号转导和物质代谢等多种生物学过程中发挥着重要作用.目前AP2/ERF超家族基因在许多植物物种中的生物学功能已经得到验证,但对玉米(Zea mays L.)中AP2/ERF基因的结构和功能的研究报道较少.前期工作中我们发现,ZmEREB180(ethylene-responsive element binding)转录因子,在鉴定的玉米六叶期(V6)、十二叶期(V12)和抽雄期(VT)等关键发育时期,根系中的表达量均存在显著差异;通过组织表达分析发现该基因主要在玉米根系中表达,且在幼根中的表达量显著高于成熟根,推测该基因可能参与玉米根系生长发育调控.本研究克隆了ZmEREB180(Gene ID:100192457)基因,结合生物信息学分析、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、亚细胞定位和转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)株系的耐逆表型鉴定等生物学手段,初步分析了该基因的表达模式和生物学功能.该基因包含 2 个外显子,编码序列全长 1023 bp,编码 340 个氨基酸,具有AP2/ERF家族所特有的保守结构域;该基因在玉米根系中表达量最高,且在高盐、干旱、高氮和低氮等胁迫处理条件下的玉米根部皆有不同程度的诱导表达,其中,低氮处理较高氮处理具有更高的表达量和更快的响应速率;在含 0.10、0.15 mol L-1 NaCl以及 0.15、0.20和 0.30 mol L-1 甘露醇(mannitol)的 1/2 MS固体培养基上,转ZmEREB180 基因拟南芥的主根长度均显著长于野生型;土壤环境中,高盐和干旱胁迫条件下的转基因植株比野生型拟南芥具有更健康的生长状态、更高的绿叶率、更低的丙二醛含量和更高的过氧化物酶活性.转录因子 ZmEREB180 可能在调控玉米根系生长发育方面具有积极的促进作用,并且能增强玉米植株对高盐、干旱、渗透、低氮等逆境胁迫的耐受性.本研究为下一步鉴定转录因子ZmEREB180在玉米中的生物学功能和分子机制奠定了良好的基础.

    玉米ZmEREB180转录因子根系非生物胁迫氮利用效率

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    OsRPTA18参与调控水稻叶片倾角的功能

    何丹丹舒亚洲周海连吴松果...
    1934-1947页
    查看更多>>摘要：RPTA(regulatory particle triple-A ATPase)家族与植物的生长发育、激素调控和逆境胁迫反应密切相关.本研究一共鉴定到 33 个 OsRPTA 基因家族成员,并分析了其基因位置、基因结构、motif 组成和启动子顺式作用元件等信息.随后,利用水稻CREP数据库下载的数据,分析了OsRPTA基因家族成员的全生育期组织表达模式.发现大部分OsRPTA基因在穗、胚乳和愈伤组织中具有较高的表达水平.β-D-葡萄糖苷酸酶(GUS)染色进一步显示,基因成员OsRPTA18 主要在叶枕、根、叶、叶鞘、茎节、内稃和外稃的维管束等部位表达.亚细胞定位结果显示 OsRPTA18蛋白定位于细胞核.通过CRISPR/Cas9 基因编辑获得了突变体材料osrpta18-1 和osrpta18-2.与中花 11 相比,突变体植株的株高、叶倾角变小,粒宽和千粒重降低.组织切片结果表明,突变体 osrpta18 旗叶倾角变小是由于叶枕近轴面厚壁细胞增殖,导致近轴面与远轴面细胞和维管束的不对称性减弱.本研究有助于了解水稻 RPTA 基因家族功能,并为利用OsRPTA18 基因培育理想株型的水稻品种提供参考.

    水稻RPTA基因家族叶枕叶倾角

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    基于55K SNP芯片的小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

    彭小爱卢茂昂张玲刘童...
    1948-1960页
    查看更多>>摘要：通过检测 118 份小麦材料 3 个环境下吸水率、蛋白质含量、容重、湿面筋含量、面团稳定时间、面团形成时间、沉降值和出粉率 8 个小麦籽粒品质的表型值,结合小麦 55K SNP芯片分析基因型,采用Q+K混合模型进行全基因组关联分析.在不同环境下,8 个籽粒品质性状均具有广泛变异,其中沉降值的变异系数最大为 16.47％～17.03％,各品质性状遗传力为 0.71～0.85.118 份小麦材料被分为 3 个亚群,亚群Ⅰ包括 41(34.75％)份,安徽供试材料占绝大部分;亚群Ⅱ包括 32(27.12％)份,是以安徽、江苏、四川为主体的群体;亚群Ⅲ包括 45(38.13％)份,主要为安徽及江苏省份材料.22 个与小麦籽粒品质性状显著关联的稳定位点(P<0.001)在 2 个及以上的环境中被重复检测到,分布于染色体 1B(4)、1D(1)、2B(1)、2D(1)、3B(2)、3D(1)、4D(1)、5A(1)、5B(1)、5D(3)、6B(2)、7B(3)和 7D(1),解释了 8.53％～16.32％的表型变异.稳定位点中包含 3 个一因多效显著关联位点,14 个可能控制小麦品质性状的新遗传位点,并筛选出 11 个可能与小麦籽粒品质性状相关的候选基因;有利等位基因的数量越多,品质性状表型值越高,并发现了在 8 个主要品质性状均携带有利等位基因的载体材料,其中,华成 859 和济麦 44 包含最多的有利等位基因,可供改良小麦品质的育种亲本使用.本研究结果为小麦优良品质小麦培育提供了理论依据、亲本材料和分子标记.

    小麦品质性状全基因组关联分析55K芯片有利等位基因

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    编辑ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因的串联DsRed荧光表达盒的CRISPR/Cas9系统的构建及验证

    曹晓晴祁显涛刘昌林谢传晓...
    1961-1970页
    查看更多>>摘要：CCT家族基因影响植物开花,在玉米中,ZmCCT10、ZmCCT9 基因是光周期敏感基因,ZmGhd7 基因是与开花期相关的基因.利用CRISPR/Cas9 技术靶向编辑ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7 基因为研究基因的功能和快速改良玉米的开花期提供了可能.本研究以玉米ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7 基因为编辑对象,以KN5585 为稳定转化受体、以 CML312SR、LCL-1、LCL-2 为预改良的晚熟材料受体,首先通过 Sanger 测序验证了 3 个基因靶标区域在 4份玉米材料中的保守性,其次根据sgRNA设计原则选择了1个sgRNA复合编辑3个基因,并利用同源重组方法构建了将由胚特异性启动子Zm3896 驱动的DsRed表达盒和由ZmU6-2 启动子驱动的sgRNA表达盒串联的CRISPR/Cas9基因编辑敲除载体CCT-CPD,然后采用酶切法和Sanger测序法分析T0 代KN5585 中 3 个基因的突变率和突变类型,验证了该系统的基因编辑效果,最后通过对稳定遗传转化植株所结籽粒在籽粒水平、组织水平进行 DsRed 荧光标记表型鉴定,验证了该系统中 DsRed荧光筛选标记的有效性.在此基础上,通过杂交育种法以晚熟材料为母本、以 T1代KN5585 阳性株为父本获得F1 并经过DsRed荧光筛选获得含有有效编辑转基因元件的晚熟材料.本研究构建的编辑ZmCCT10/ZmCCT9/ZmGhd7基因的串联DsRed荧光表达盒的CRISPR/Cas9系统为创制单基因突变体,双基因突变体,三基因突变体奠定了基础,该系统中DsRed荧光筛选标记的应用可以快速筛选区分有无转基因成分的玉米籽粒,成本低,鉴定效率高,具有大规模籽粒筛选的潜力,本研究为鉴定ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7 三个基因的功能和创制玉米光周期钝感材料奠定了材料基础和高效的技术基础.

    CRISPR/Cas9技术DsRed荧光ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因玉米

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    小麦泛素结合酶TaUBC16基因的克隆与功能分析

    高维东胡城祯张龙张艳艳...
    1971-1988页
    查看更多>>摘要：E2 泛素结合酶在调控植物生长发育和胁迫信号转导过程中发挥着重要作用.本研究以小麦抗旱品种晋麦 47的cDNA为模板克隆出E2 泛素结合酶TaUBC16,该基因全长 447 bp,编码 148 个氨基酸.顺式作用元件分析发现,TaUBC16 启动子区含有与分生组织发育、胁迫响应、植物激素应答相关的多种顺式作用元件.利用小麦 RNA-Seq转录组数据结合qRT-PCR验证分析发现,TaUBC16 在小麦不同组织器官和发育阶段普遍表达,其中在 30 d籽粒中的表达量较高,且均能被 PEG-6000、甘露醇和 ABA 显著诱导表达.烟草叶片和小麦原生质体亚细胞定位分析表明,TaUBC16 蛋白分布于细胞质和细胞核.通过异源表达TaUBC16 转基因拟南芥进行生长发育表型分析发现,转基因株系开花时间早于野生型,其籽粒相比于野生型更为饱满,千粒重显著高于野生型.基于启动子区-388 bp 位点(T-A)的多态性,开发了TaUBC16 基因的竞争性等位基因特异性PCR(kompetitive allele-specific PCR,KASP)标记,鉴定了TaUBC16 的单倍型,发现TaUBC16-Hap I的千粒重、粒长和粒宽显著高于TaUBC16-Hap II,并在我国小麦育种进程中得到正向选择.本研究结果将为进一步揭示TaUBC16 基因参与调控小麦生长发育和响应逆境胁迫分子机理提供理论依据.

    小麦TaUBC16基因表达亚细胞定位转基因KASP标记

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    利用130K液相芯片分析中国蚕豆种质资源遗传多样性

    张红岩敏玉霞滕长才彭小星...
    1989-2000页
    查看更多>>摘要：全面了解我国蚕豆种质资源遗传多样性和群体结构,对优异资源的挖掘和创新利用具有重大意义.本研究利用 130K液相芯片对 822 份中国蚕豆种质资源进行基因分型,开展遗传多样性研究.经过严格过滤,获得了 30,946个高质量SNP位点,其中多态性信息量(PIC)变化范围为 0.0905～0.3750,平均为 0.2600;Nei's基因多样性指数变化范围为 0.0950～0.5000,平均为 0.3222.基于地理来源,利用Nei's基因多样性指数和PIC评价蚕豆资源遗传多样性,发现江苏和四川蚕豆资源的遗传多样性较为丰富;新疆蚕豆资源遗传多样性最低.群体结构分析表明,822 份蚕豆资源可被划分为 2 个亚群,当Q≥0.6 时,717 份资源遗传背景相对比较单一;同一亚群内包含不同生态类型的材料,表明材料间发生了基因交流或渐渗现象.基于邻接法(NJ)的聚类分析和主成分分析结果表明,822 份蚕豆资源同样分为 2个类群,与群体结构分析结果基本一致.总体而言,地理来源邻近和生境相近的资源间的遗传关系较近,且常被归为同一类群或亚群.分子方差分析结果表明,个体间的遗传变异是总遗传变异的主要来源.

    液相芯片蚕豆遗传多样性群体结构遗传变异

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    玉米N-乙酰转移酶ZmNAT1基因响应非生物胁迫的功能分析

    郭思语赵克勇代正罡邹华文...
    2001-2013页
    查看更多>>摘要：GNAT(Gcn5-related N-acetyltransferase)家族蛋白在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等过程中发挥着重要作用.目前GNAT家族基因在多个物种中的生物学功能已有报道,但在玉米(Zea mays L.)中的功能验证研究却很少.探究玉米 GNAT 家族基因的功能,不仅能丰富我国的玉米育种基因资源,同时也可为玉米的新种质资源创制提供重要依据.本研究克隆了ZmNAT1 基因(Gene ID:541936,GRMZM2G123159),通过生物信息学分析发现,该基因CDS全长为 519 bp,编码 172 个氨基酸,具有GNAT家族特有的保守结构域.通过对ZmNAT1 基因在玉米不同时期不同组织中的表达量和不同逆境胁迫下表达模式分析发现:ZmNAT1 在成熟根中的表达量最高,在不同非生物逆境胁迫处理下,ZmNAT1 基因均有不同程度的诱导表达.通过异源表达获得了 3 株独立的表达量较高的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)纯合株系,对其进行了不同逆境胁迫处理下表型鉴定实验,结果表明,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥有更好的表型,在盐胁迫、渗透胁迫和干旱条件下的转基因株系的根显著长于野生型,且植株较野生型植株的绿叶率和叶绿素含量均升高、丙二醛含量降低,差异均达到显著水平.由此推测,ZmNAT1 基因可能参与玉米对干旱、盐等非生物逆境胁迫的应答.本研究为进一步解析ZmNAT1 在玉米中的生物学功能提供了重要的参考依据.

    玉米ZmNAT1根系生长发育逆境胁迫

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