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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

    花生干旱诱导型启动子AhMYB44-11-Pro的克隆与功能分析

    刘永惠沈一沈悦梁满...
    2157-2166页
    查看更多>>摘要：干旱是严重威胁我国花生产量与品质的主要环境因素之一.为阐明干旱胁迫响应基因 AhMYB44-11 的调控机制,揭示其启动子的功能,本研究从花生基因组中扩增获得该基因的启动子序列 AhMYB44-11-Pro,分别构建全长及 5'端部分缺失启动子的GUS融合表达载体,利用农杆菌介导的遗传转化体系,分析启动子的活性和表达模式.结果显示,相比于同源基因AhMYB44-01 的启动子,AhMYB44-11-Pro具有更多的MBS、Myb-binding sit等响应干旱胁迫的顺式作用元件;同时其拟南芥转基因阳性植株经脱水处理后GUS染色加深,GUS酶活性显著增加;表明启动子的活性受干旱胁迫诱导表达,证实AhMYB44-11-Pro是一个干旱诱导型启动子.此外,AhMYB44-11-Pro含有种子胚乳特异表达元件和赤霉素响应元件,GUS染色显示在角果发育过程中其活性呈上调趋势,由此推测AhMYB44-11可能在种子发育尤其是干物质积累过程中发挥重要作用.本研究结果将为全面解析 AhMYB44 的生物学功能奠定基础,也为作物抗旱遗传改良提供参考依据.

    花生AhMYB44启动子干旱胁迫GUS活性

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    小麦农家种成株期条锈病抗性QTL定位及其育种效应解析

    黄林玉张潇月李豪邓梅...
    2167-2178页
    查看更多>>摘要：条锈病是世界范围内严重影响小麦产量的重要病害.遗传和育种利用效应不清,加之不良性状连锁累赘是限制绝大多数已发掘小麦条锈病抗性基因在育种及生产中难以广泛应用的关键.前期研究发现,小麦农家种红芒麦子对我国当前小麦生产上流行的主要条锈菌生理小种及致病类群具有稳定的成株期抗性.本研究通过构建Avocet S×红芒麦子F1 及F2 和F2:3 家系,利用分离群体分组分析法(bulked segregation analysis,BSA)并结合小麦 55K SNP芯片及外显子测序技术,在 7A和 7D染色体上鉴定到 2 个来自红芒麦子的成株期条锈病抗性主效 QTL(QYr.HM-7AL和QYr.HM-7DS),分别解释了 11.64%～15.25%和 24.33%～40.58%的表型变异.标记连锁分析、遗传和物理图谱综合分析发现,QYr.HM-7DS 与已知成株期条锈病抗性基因 Yr18 呈高度共线性,表明该位点抗性效应来源于 Yr18;而QYr.HM-7AL 是一个控制小麦成株期条锈病抗性潜在新位点,并进一步开发了可用于跟踪选择该位点的 KASP(kompetitive allele-specific PCR,竞争性等位基因特异性PCR)分子标记.利用绵麦 1618×红芒麦子BC1F2 遗传改良群体对来自红芒麦子成株期条锈病抗性主效QTL遗传效应及其与产量相关性状协同改良效应进行解析.结果发现,在绵麦 1618 遗传背景下,Yr18 和QYr.HM-7AL的转育或聚合可显著降低条锈病危害,且对小麦穗长和分蘖数呈正向效应.上述研究结果表明,在小麦产量育种中可利用农家种红芒麦子进行成株期条锈病遗传改良.

    小麦农家种成株期条锈病抗性基因红芒麦子遗传效应育种效应

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    大豆种质资源苗期耐盐性鉴定评价与筛选

    孙现军胡正姜雪敏王世佳...
    2179-2186页
    查看更多>>摘要：土壤盐渍化严重影响大豆品质与产量,筛选耐盐大豆资源对开展盐碱地综合利用意义重大.为建立大豆苗期耐盐鉴定评价体系,设置淡水和NaCl含量为 0.9%～1.8%的 10个等差梯度,以蛭石为培养基质,大豆 2片真叶始现时开始盐处理.结果表明,1.2%盐处理 16 d时,不同大豆种质资源耐盐等级四分位差值最大,是大豆苗期耐盐鉴定评价的最适条件.利用大豆苗期耐盐鉴定评价体系对来自国内外的 504 份大豆种质资源进行苗期耐盐性鉴定评价,耐盐等级为 1 级、2 级、3 级、4 级、5 级的大豆资源依次为 46 份、146 份、157 份、79 份、76 份.利用GmSALT3 基因的分子标记对 1 级耐盐资源进行检测,其中 40 份(86.96%)大豆材料扩增结果与 GmSALT3 基因的分子标记结果相符合.为分析大豆苗期鉴定过程中盐胁迫浓度的变化趋势,确立了土壤含盐量(Y,%)与电导率(X,mS cm-1)的回归方程:Y=0.278X-0.0618,预测精准度在 95%以上.测定统计了从盐处理开始至调查结束时的培养基质含盐量变化趋势,培养基质含盐量基本维持在 13 mS cm-1 左右.本研究为大豆苗期规模化耐盐性鉴定和培育耐盐新种质提供了技术体系和基础材料.

    大豆种质资源苗期耐盐体系苗期耐盐资源土壤含盐量测定

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    小麦茎秆性状的转录组测序及全基因组关联分析

    禹海龙吴文雪裴星旭刘晓宇...
    2187-2206页
    查看更多>>摘要：小麦的茎秆性状与倒伏紧密相关,发掘其显著关联的基因位点和候选基因,为解析小麦茎秆性状的遗传机制和分子标记辅助育种提供依据.本研究以黄淮南部地区的 192 份小麦品种为材料,利用小麦 660K SNP 芯片对 7个环境成熟期和 4 个环境灌浆中期的 14 个茎秆性状进行了全基因组关联分析(GWAS),同时利用RNA-seq分析了基部前二节间强度和直径的差异表达基因.结果表明,所有性状的成熟期与灌浆中期的差异均达到极显著水平.与灌浆中期相比,成熟期的重心高度增幅较大,基部第二和第三节间长度增加,其他性状均降低.GWAS共检测出 163 个与茎秆性状相关的稳定SNP标记(MTA),其中 45 个具有基因或蛋白注释,与转录组联合分析,共筛选到 3 个与小麦茎秆性状相关的候选基因.推测候选基因 TraesCS5A02G522100 通过合成异戊二酸类化合物调节小麦的光合作用以及通过调节固醇的生成提高细胞膜的稳定性和渗透性,进而促进茎秆的发育,改善茎秆性状.候选基因TraesCS1D02G390600 直接参与小麦茎秆细胞分裂和器官的形成,使茎秆变粗,充实度增加.候选基因TraesCS7A02G481800 在小麦中通过参与细胞间的信号传递过程,调控茎秆的发育、应激响应等过程.这些候选基因通过qRT-PCR验证,其基因的表达趋势与转录组测序所得结果基本一致.

    小麦茎秆性状转录组测序全基因组关联分析黄淮南部地区

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    谷子育成品种萌芽期耐冷性综合评价

    闫锋董扬李清泉赵富阳...
    2207-2218页
    查看更多>>摘要：黑龙江地处高纬度地区,谷子播种后萌发期冷害频繁发生,造成出苗缓慢、出苗不齐、缺苗,是限制本地区谷子产量和品质的关键性因素,鉴定谷子耐冷性并筛选耐冷评价指标,可为耐冷谷子品种选育提供理论依据并对谷子安全生产具有重要意义.以 52 个谷子育成品种为研究对象,设置 12 个萌发期冷胁迫处理,以发芽率为指标探讨了谷子萌发期耐冷性的适宜鉴定方法.低温胁迫后测量了发芽势、发芽率、发芽指数、芽长、根长、芽鲜重、根鲜重7 个指标的耐冷系数,运用隶属函数分析、主成分分析、相关分析和聚类分析法对参试品种的耐冷性进行了综合评价和归类,并采用逐步回归分析建立了耐冷性预测回归方程.结果表明,8℃低温处理 7 d,谷子品种发芽率的变异幅度最大,能较好地鉴别品种间耐冷性差异,是谷子萌发期耐冷性鉴定的最适宜条件;低温胁迫后 7 个鉴定指标均低28℃对照处理,但各指标间降低程度不同;利用主成分分析将7个单项指标转化为3个独立的综合指标,主成分分析表明,芽长、芽鲜重和根鲜重最能代表谷子萌发期对低温胁迫后的响应情况,可作为萌发期耐冷性鉴定的评价指标.通过聚类分析,将 52 个谷子品种划分为 3 类,筛选出嫩选 14、朝谷 14、蒙黑谷 8 号等 17 个高度耐冷品种,以及鲁谷 7 号、晋谷 20 等 15 个冷敏感品种,这些品种可为耐冷育种和谷子生产提供种质基础.

    谷子萌芽期冷胁迫综合评价主成分分析

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    珍珠粟WD40基因家族鉴定及表达特征分析

    杨煜琛靳雅荣骆金婵祝鑫...
    2219-2236页
    查看更多>>摘要：珍珠粟是世界范围重要的谷物,拥有极强的光合能力和高生产潜力,较其他作物相比,珍珠粟具有对贫瘠土壤的耐受性,能够适应多种非生物胁迫和多样化的环境条件.PgWD40 基因家族在植物抵御生物和非生物胁迫以及调控植物生长发育中扮演着重要角色.本研究利用生物信息学方法全面鉴定和分析了珍珠粟中的PgWD40 基因家族及其表达模式.研究结果显示,共鉴定出 209 个 PgWD40 基因家族成员,通过对珍珠粟和水稻的系统进化分析将其归为 5 个亚家族,在同一亚族内的成员中,它们的保守序列和基因结构表现出一定的相似性.此外,通过对启动子顺式作用元件的分析显示,176 个PgWD40 基因与植物的生长和发育相关,208 个PgWD40 基因成员含有不同激素胁迫响应的顺式作用元件,进一步通过转录组数据分析和 qRT-PCR 分析显示,PMA3G03393.1、PMA4G00558.1、PMA5G02217.1 等基因受到盐、热和干旱胁迫的诱导,表明这些基因可能通过依赖不同激素的信号通路来调控和响应非生物胁迫,可作为进一步研究PgWD40 基因家族耐受性功能的候选基因.并且PgWD40 基因家族成员在珍珠粟抽穗期的不同时期存在表达差异.通过基因表达热图以及GO和KEGG等分析,发现许多PgWD40 基因家族成员参与了植物生长发育和籽粒形成的各个阶段.研究结果为全面解析PgWD40 基因结构与生物学功能、耐逆性分子机制以及分子育种提供了理论基础,为今后培育高效抗逆作物新品种提供基因资源.

    珍珠粟WD40基因家族生物信息学分析产量逆境胁迫

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    过表达马铃薯StuPPO9基因对烟草抗旱能力的影响

    刘波池明曹梦琦唐达...
    2237-2247页
    查看更多>>摘要：为鉴定马铃薯多酚氧化酶基因 StuPPO9 在干旱胁迫响应中的功能,本研究以利用农杆菌介导法获得的过表达 StuPPO9 基因的本氏烟草为材料,通过盆栽试验模拟自然干旱胁迫,对比转基因株系和空载转化(WT)烟草植株干旱胁迫 0 d、3 d、6 d、9 d、12 d的生长形态,测定叶绿素、丙二醛、脯氨酸含量和抗氧化酶活性等生理指标以及抗旱相关基因的表达情况.结果表明,干旱处理后过表达株系叶片的相对含水量、叶绿素、脯氨酸含量以及SOD、POD活性均显著高于WT,而丙二醛含量则显著低于WT.RT-qPCR分析发现,活性氧(reactive oxygen species,ROS)清除系统基因SOD、POX,ABA生物合成基因NCED、RD29A,脯氨酸生物合成基因P5CS以及其他应激反应基因LEA、ADC、SAMDC等的表达量明显升高.本研究表明,StuPPO9 基因增强了烟草植株对干旱的耐受性,为探明 StuPPO9基因调控干旱胁迫响应的功能提供理论依据.

    StuPPO9转基因烟草抗旱性功能鉴定

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    北方春大豆品种农艺和品质性状分析与综合评价

    聂波涛刘德泉陈健崔正果...
    2248-2266页
    查看更多>>摘要：大豆种质资源是品种改良的关键.本研究对 334 份我国北方春大豆种质资源的主要农艺性状和品质性状进行了变异分析、相关性分析、聚类分析、主成分分析、分段线性回归分析和逐步多元回归分析.聚类分析结果表明,可将 334 份大豆种质划分为 4 个类群,其中类群Ⅲ主要为吉林地区杂交育成大豆品种,在本地区平均单产高,抗倒伏能力强,综合表现较好.主成分分析表明,5 个主成分分别代表产量因素、品质因素、株高因素、分枝与开花因素和开花至成熟时间因素,累计贡献率达到 79.76％.使用 DTOPSIS 法对大豆品种进行评分,综合表现最好的是编号36 的大豆品种.多元线性逐步回归分析表明,单株荚数、百粒重、油分、主茎节数、单株粒数对单产影响显著;油分、单株荚数、分枝数、株高和开花时间对蛋白质影响显著;蛋白质、百粒重、开花时间、开花至成熟时间、单株荚数和单产对油分影响显著.依据分段线性回归分析,并综合相关性分析和多元回归方程,构建高产大豆理想株型为:主茎节数尽量增加;五节高 8.00～14.70 cm;单株荚数大于 132.83 个;分枝数在 6 个左右;开花时间 57.16 d左右;开花至成熟时间大于 61.29 d,整个生育日期控制在霜降期以内;不倒伏或轻倒;单株粒数 250.43 粒左右;蛋白质38.87％左右;油分大于 19.27％;百粒重 19.45～22.55 g.高产高油大豆理想株型为:株高 113.50～114.45 cm左右;五节高 12.15～14.70 cm;主茎节数不超过 25.15节;单株荚数 132.83～142.65个;分枝数 0～3.00个;不倒伏或轻倒;开花时间 57.16 d左右;开花至成熟时间 61.29～69.00 d;单株粒数 249.63 粒左右;百粒重 19.25～22.55 g.高产高蛋白大豆理想株型为:株高 113.50～114.45 cm 左右;五节高 8.00～10.55 cm 左右;主茎节数 19.42 节左右;单株荚数132.83～138.96 个;分枝数 4.72 个左右;倒伏性可为轻倒;开花时间 63.00 d左右;开花至成熟时间 68.52 d左右;单株粒数 227.54～250.43 粒;百粒重小于 19.20 g.本研究揭示了北方春大豆品种具有广泛的遗传背景和丰富的基因潜力,是优质的大豆育种资源.

    大豆农艺性状品质性状主成分分析分段线性回归综合评价

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    棉花MNP标记位点开发及其在DNA指纹图谱构建中的应用

    艾莎李莎方治伟李论...
    2267-2278页
    查看更多>>摘要：棉花是重要的经济作物,棉属植物基因组复杂,分子标记开发困难且滞后于其他二倍体农作物.本研究利用多态性好、准确性高的MNP(multiple nucleotide polymorphisms,MNP)标记法,构建我国棉花主栽品种指纹图谱,为品种鉴定、遗传多样性分析、分子育种等提供技术指导和数据支撑.本研究根据现有棉花基因组数据开发了 940 个MNP位点,对 98 份棉花样品进行多重PCR扩增,构建文库并测序,提取每个样品中 940 个MNP标记的基因型,构建棉花品种指纹图谱.对 98 个样品进行两两比对,获得每 2 个样品之间的遗传差异.利用遗传差异比例对 98 个棉花样品绘制系统发育树.940个MNP位点在98份棉花样品中均获得有效扩增产物,扩增产物长度分布在163～274 bp,平均长度270 bp.在98份样品中平均区分度(discriminative power,DP)为0.46,任意2个品种间两两比较遗传差异,平均有 410.26 个MNP位点存在差异,平均差异为 44.84%.从 98 份棉花品种的系统发育树可以看出,利用MNP标记可以依据地理分布将其分为 3 个类群,大致分布于黄河流域、长江流域和新疆地区.本研究开发的 940 个MNP标记可以对棉花品种进行精准分型,利用 940 个棉花MNP标记构建的 98 份棉花品种DNA指纹图谱,可为品种鉴定、品种权保护及种质创新提供技术支撑.

    棉花分子标记MNP指纹图谱品种鉴定

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    联合全基因组关联和转录组分析筛选玉米拟轮枝镰孢穗腐病的抗性候选基因

    叶靓朱叶琳裴琳婧张思颖...
    2279-2296页
    查看更多>>摘要：玉米是我国第一大粮食作物,实现玉米的高产稳产对于我国粮食安全、农业稳定有重要意义.穗腐病是一种严重危害全球玉米的真菌性病害,会造成玉米大幅减产和品质劣变.本研究选用我国玉米穗腐病的优势致病菌拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides),对 241 份来源广泛的玉米自交系进行 2 年田间人工接种抗性鉴定,同时利用20,586 个高质量SNP标记通过全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),鉴定拟轮枝镰孢穗腐病抗性显著关联的 SNP位点;在此基础上选取对拟轮枝镰孢穗腐病表现高抗和高感的玉米自交系各 1 份,其籽粒在室内接种拟轮枝镰孢,通过对 3 个不同侵染时间的籽粒进行转录组测序(RNA-seq),分析抗感材料差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)及其富集情况;结合GWAS和RNA-seq结果,共同定位筛选抗病候选基因.主要研究结果如下:(1)综合 2 年田间抗性鉴定结果,筛选到 4 份抗拟轮枝镰孢穗腐病的玉米自交系,其中含有热带血缘的玉米种质对拟轮枝镰孢穗腐病表现出更好的抗性.(2)2 年GWAS分析共检测到 26 个与拟轮枝镰孢穗腐病抗性显著关联的SNP位点,其中有 18 个位点位于前人定位到的QTL范围内.(3)RNA-seq结果表明,抗感材料对病原菌的响应基因不同.与感病材料相比,抗病材料均显示出更多的 DEGs,且都有更多的上调基因;在抗感材料特异性DEGs共同富集的GO条目和KEGG通路中,抗病材料中富集到的DEGs占比显著多于感病材料;一些与植物防御病原菌相关的条目和通路也仅在抗病材料中被特异富集.(4)在GWAS检测到的显著关联位点上下游 100 kb范围内筛选与转录组DEGs共同定位到的候选基因,结果16个基因被GWAS和RNA-seq同时检测到;根据这些基因的蛋白功能及相关文献报道,从中预测到 6 个与拟轮枝镰孢穗腐病抗性相关的候选基因.综上所述,本研究筛选出 4 份抗拟轮枝镰孢穗腐病的玉米自交系,来自热带、亚热带的玉米种质可以作为抗逆性品种选育的研究重点;对抗感玉米自交系响应拟轮枝镰孢侵染的DEGs及其相关抗病机制进行了初步解析,联合GWAS和RNA-seq共定位到 6 个与拟轮枝镰孢穗腐病抗性相关的候选基因,研究结果为玉米穗腐病抗性基因的克隆验证与抗性品种的培育提供了一定的理论依据.

    玉米穗腐病拟轮枝镰孢关联分析转录组分析抗性种质候选基因

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