• 2024年第25卷第2期文章目次
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    • >综述
    • 基因调控植物花器官发育的研究进展

      2024, 25(2):151-161. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230811001

      摘要 (216) HTML (120) PDF 833.34 K (837) 评论 (0) 收藏

      摘要:花作为被子植物的繁殖器官,是植物的重要组成部分,也是研究植物进化、分类的重要依据。花器官的发育受到外部环境和内部生理等多种因素的影响,不同物种或同一物种间出现不同的性状,基因作为其中的关键因子,在整个过程中发挥着重要作用,其在花发育调控中的作用一直都是大家研究的热点。花器官的花萼、花冠、雄蕊、雌蕊、胚珠五轮结构分别受到AE花发育模型中A、B、C、D、E五类基因的调控,这些基因在花器官发育过程中形成了一个复杂的基因调控网络。各类基因的表达或沉默均会导致花器官的结构发生改变,但不同的物种之间又存在差异。本研究综述了MADS-boxAP2/ERF基因家族相关成员AP1、AP2、AP3、PI、AG、SEP、AGL6、SHP、STK及其他基因NAPSPLTGA、PAN、WOX等在花器官建成中的调控作用,从分子水平解析了基因在花器官发育中的影响,为进一步深入了解基因在各植物花器官发育调控中的作用提供参考。

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    • 肌醇代谢在植物响应非生物胁迫中的作用

      2024, 25(2):162-170. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230717003

      摘要 (316) HTML (91) PDF 781.08 K (631) 评论 (0) 收藏

      摘要:非生物胁迫制约了植物的生长和发育,降低作物的产量,严重时导致植物死亡。为了应对非生物胁迫,植物在进化过程中形成了一系列胁迫响应机制,包括肌醇(MI, myo-inositol)代谢途径。肌醇为一类化学性质稳定的极性小分子,植物可通过积累其糖苷类衍生物参与渗透调节途径,从而响应非生物胁迫。肌醇-1-磷酸合酶(MIPS, myo-inositol-1-phosphate synthase)、肌醇单磷酸酶(IMP, inositol monophosphtease)和肌醇加氧酶(MIOX, myo-inositol oxygenase)在肌醇的生物合成或分解过程中发挥作用,它们通过调控植物中肌醇的含量,以及后续一系列复杂的转化途径,参与L-抗坏血酸(L-AsA, L-ascorbic acid)和部分细胞壁多糖的合成,响应盐、干旱、碱和低温等非生物胁迫。本文综述了肌醇的结构、生物学作用、肌醇代谢途径相关酶和肌醇衍生物在植物响应非生物胁迫中的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为利用肌醇代谢增强植物对非生物胁迫的抗性,培育抗逆植物品种提供理论基础。

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    • >论文
    • 玉米雄性不育突变体ms20s2的表型鉴定与基因定位

      2024, 25(2):171-183. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230521001

      摘要 (133) HTML (152) PDF 2.55 M (566) 评论 (0) 收藏

      摘要:玉米突变体male-sterile 20s2ms20s2)是在玉米自交系KWS49中发现的一个无花粉型雄性不育突变体。与野生型相比,ms20s2突变体花药细小且颜色偏浅,花药内未观察到花粉。扫描电镜观察表明,与野生型相比,9叶期突变体ms20s2的花药中未观察到正在减数分裂的花粉母细胞;抽雄后突变体花药壁外部角质层形成异常,内部未观察到乌式体结构。观察不同发育阶段花药的石蜡切片发现,在S6-S7时期,与野生型相比,ms20s2突变体花药部分中间层和绒毡层细胞发生异常分裂,导致花药壁萎缩,花粉母细胞无法正常进行减数分裂,最终造成花粉母细胞死亡,产生雄性不育表型。遗传分析表明,突变体ms20s2的雄性不育表型受单个隐性核基因控制。利用玉米10K SNP芯片对F2定位群体进行基因型分析,初步将该突变位点定位在玉米2号染色体长臂上6.21 Mb区段内。进一步精细定位将该区间缩小到了590 kb,区间包含一个已知的蛋白编码基因MS32Zm00001eb106620)。对MS32基因进行测序分析,在突变体MS32基因4号外显子上发现了一段3166 bp的大片段插入,可能影响了MS32蛋白功能,造成ms20s2的花药发育异常和雄性不育的表型。等位测验结果表明,突变体ms20s2是雄性不育基因MS32的新等位突变体。组织表达分析发现该基因在玉米花药中特异表达,且仅在花药发育的S6和S7时期表达量较高,进一步验证了该基因在玉米花药绒毡层和中间层细胞发育过程中的重要作用。

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    • 小麦种质资源茎基腐病抗性鉴定及定位分析

      2024, 25(2):184-192. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230718001

      摘要 (167) HTML (247) PDF 1.52 M (653) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用小米培养基接种法对163份当前推广的小麦种质资源进行室内和田间茎基腐病抗性鉴定。结果表明,没有鉴定出高抗和免疫的小麦材料,但是不同材料的抗性能被明显区分,群体抗性整体上呈现正态分布趋势,室内鉴定病情指数分布在13.28~83.33之间,田间鉴定病情指数分布在10.27~73.89之间。室内和田间鉴定结果较稳定,两环境病情指数的相关系数为0.79,说明室内鉴定结果可较好反映田间抗性情况。全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association study)显示,显著SNP广泛分布于小麦各条染色体上,其中2A上最多,集中在725~763 Mb区段内。进一步集群分离分析法(BSA,bulked segregant analysis)结果显示,显著SNP集中在2A上的730~750 Mb区段内。综合来看,小麦2A染色体上730~750 Mb区段内可能存在显著调控小麦茎基腐病的抗性基因。本研究能够为小麦茎基腐病抗性材料筛选及抗病位点挖掘提供重要的参考意义。

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    • 冰草1PS1PL易位染色体导入不同小麦背景改良株型的遗传效应评价

      2024, 25(2):193-205. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230810002

      摘要 (129) HTML (137) PDF 2.35 M (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:冰草(Agropyron cristatum L.,2n = 4x = 28,PPPP)携带的多样性外源基因是小麦遗传改良重要基因源。前期研究表明冰草1P染色体上的基因可以改良小麦株叶型,但在获得易位系的基础上,外源片段导入不同背景小麦品种的叶型变化以及可能带来的不利遗传连锁累赘还不清楚。为进一步探究小麦-冰草T1PS·1AL和T1AS·1PL易位系在不同小麦背景中对主要农艺性状的遗传效应,本研究将小麦-冰草1PS、1PL易位系与藁城8901、百农607、漯麦163、百农207、西农979、中麦578、川麦104、宁麦资126等8个普通小麦品种进行杂交,对F2分离群体的农艺性状进行考察和分析。结果表明,冰草1PS染色体导入小麦后,降低了小麦的倒三叶长,株高也显著降低3~8 cm,产量性状基本不受影响。冰草1PL染色体使小麦株高降低,旗叶、倒二叶和倒三叶显著缩短,改变株型的同时,小麦的产量性状同时降低,具有连锁累赘。在冰草1P易位系中,后代的表型除与染色体本身所产生的效应有关外,也与小麦受体的遗传背景相关。在不同背景的小麦亲本杂交组合后代中,可以选出株叶型改良且产量性状不受影响的单株用于小麦的遗传改良。研究表明2个小麦-冰草1P易位系创新种质在株型改良上具有显著的遗传效应,可以为冰草1P染色体易位片段的利用提供指导。

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    • 甘肃省小麦品种(系)矮秆基因检测及分布规律

      2024, 25(2):206-217. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230804001

      摘要 (92) HTML (54) PDF 796.26 K (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:地方种是小麦育种的重要种质资源,为了解矮秆基因在地方种中的分布,本研究检测了甘肃省地方种矮秆基因等位变异类型及其在不同麦区的分布频率。结果表明:(1)地方种Rht-B1bRht-D1b的频率极低;41.4%的地方种携带Rht8,且春麦区高于冬麦区;46.7%的地方种含Rht24b,春麦区低于冬麦区。Ppd-D1a的频率仅17.8%,且春麦区低于冬麦区。另外,仅检测到Rht-D1b/Rht8Rht-D1b/Rht24bRht8/Rht24b 3种组合,频率分别为0.2%、0.5%和12.8%。(2)地方种携带的矮秆基因及其组合分布频率低于育成种,且差异较大。不同来源育成品种携带的优势矮秆等位变异和频率不同,清水试验站的品种以Rht-D1bRht8Rht24b为主,黄羊试验站的品种以Rht-B1bRht-D1bRht8Rht24b为主,甘谷试验站的品种以Rht8Rht24b为主。清水和黄羊试验站的品种秆矮、丰产性好,可在河西、沿黄灌区、陇南、陇东的小麦育种中应用;甘谷试验站的品种茎秆高,抗病性突出,可应用于定西、天水、陇南和陇东等旱地小麦的抗病改良。(3)基于分子标记检测结果,筛选出15份地方种和31份育成种,以上材料均携带2个及以上降秆基因(包括矮秆基因或Ppd-D1a),可为甘肃不同麦区小麦矮秆育种提供亲本材料。

    • 基于GYT双标图对北部冬麦区国审小麦品种的回溯分析

      2024, 25(2):218-226. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230730001

      摘要 (102) HTML (54) PDF 988.86 K (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:北部冬麦区是我国重要的小麦主产区之一,对该麦区历年国审小麦品种进行回溯分析有助于小麦品种资源的合理利用。本研究基于产量与熟期、穗数、穗粒数、千粒重、容重、品质指数、抗病指数和抗寒指数等性状的组合,采用品种-产量×性状组合(GYT, genotype by yield×trait)双标图方法对2003-2023年期间北部冬麦区47个国审小麦品种进行了综合分析和分类评价。结果表明,47个国审小麦品种可划分为4个特征显著的品种类型。其中,Ⅰ型品种综合表现优秀,在产量与早熟性、抗病性、抗寒性、千粒重和容重等性状组合上表现突出,在产量与穗数、穗粒数和品质指数组合上表现优良,在生产上推广应用价值最高,主要包括京麦179、京农16和津麦3118等8个品种。Ⅱ型品种综合表现优良,在产量与品质指数、穗数组合上表现突出,在产量与抗病指数、抗寒指数组合上表现稍差,在生产上推广应用价值较高,但应注意生产安全,主要包括京麦202、京农19和轮选158等13个品种。Ⅲ型品种的产量与抗病和抗寒指数组合最好,但在其余性状组合上表现差,综合生产应用价值有限,可作为抗性亲本。Ⅳ型品种综合表现较差,可选择单性状表现优良的品种作为育种亲本应用。根据各品种在GYT双标图ATA轴上的投影位置,筛选出综合表现优良的京麦179、京农16、津麦3118、京麦189、京麦202、京花12号、京农19、轮选158和中麦623等品种。本研究采用GYT双标图分析方法基于“产量-性状”组合水平对北部冬麦区小麦品种进行综合评价和分类研究,为其他作物和地区的类似研究提供了参考。

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    • 花生品质与气候环境的关系研究

      2024, 25(2):227-236. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230728001

      摘要 (147) HTML (59) PDF 1.56 M (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:花生是我国分布极广的重要油料和经济作物,地理环境因子对其品质产生具有显著的影响。在实际生产过程中,不同花生品种对不同生态区域的适应性各不相同。因此,研究花生品质与环境因子之间的关系是有必要的。为了深入研究花生生长过程中各种地理环境因子的影响,本研究在2018-2020年间以12个花生品种共30种环境的花生品质性状及其对应的地理环境为基础,利用描述性统计、变异系数、AMMI模型、相关性和多元线性回归等分析方法,探讨了地理环境对花生品质的影响。结果发现含油量与全生育期≥10℃活动积温和全生育期日照时数呈显著或极显著正相关;蛋白质含量与纬度和平均风速呈极显著负相关;油酸含量与平均相对湿度和日平均气温呈显著或极显著正相关;亚油酸含量与纬度呈极显著正相关,与日平均气温呈极显著负相关。研究结果表明温度、降水、昼夜温差、全生育期日照时数、平均风速和相对湿度是影响花生品质的主要气象因素。该研究结果为花生生产区域品质地理优势的综合开发利用提供了依据和技术指导。

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    • 赣南野生山金柑种质资源收集与鉴定

      2024, 25(2):237-248. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230717001

      摘要 (123) HTML (149) PDF 2.92 M (537) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过与赣南各县(区)果业主管部门合作及走访果农,在赣南进行了野生山金柑种质资源调查与收集,共收集与鉴定评价野生山金柑种质资源716份。结果表明,赣南野生山金柑分布于安远、龙南、章贡、崇义、于都、信丰等县(区),可分为野生和人工移植两类,主要生存环境为原始森林、山林、山谷、丘陵和盆景;性状分析发现树姿、节间长度、刺数量、刺长度、叶片长度、叶片宽度、叶柄、叶形、翼叶、叶尖缺刻、单果重量、果面主色、果面杂色、种子数量、油胞明显度、果皮厚度16个性状存在差异;进一步基于差异性状进行聚类分析,在欧氏距离等于17.5时716份种质被分为4大类,欧氏距离小于14时可进一步分成 8小类;基于16个性状进行主成分分析得到6个特征值大于1且与农艺性状相关联的主成分。根据柑橘产业需求,筛选出3份无刺、34份无籽、67份大果、12份晚熟的野生山金柑种质资源。综上,赣南野生山金柑鉴定结果对山金柑新品种选育、柑橘产业发展具有较明确的利用价值。

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    • 四川九龙古茶树种质资源农艺性状遗传多样性研究

      2024, 25(2):249-258. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230731001

      摘要 (98) HTML (63) PDF 1.28 M (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究甘孜九龙古茶树种质资源的分布区域、形态特征和农艺性状的遗传多样性,通过基本统计分析、变异系数、多样性指数、主成分分析和聚类分析,对67份九龙古茶树种质资源的21个质量性状和12个数量性状进行了遗传多样性分析和评价。结果表明:九龙古茶树资源农艺性状变异丰富,除树型和树姿外,质量性状的遗传多样性指数范围为0.17~1.27,平均为0.82,其中以花瓣颜色多样性指数最小,果实形状的多样性指数最大;数量性状变异系数范围为1.38%~29.94%,平均为15.27%,以叶面积的变异系数最高,萼片数的变异系数最低。主成分分析显示,前11个主成分累计贡献率在76.49%,其中叶宽、叶长、叶色和花瓣颜色等性状是九龙古茶树种质资源农艺性状表现出差异的主要因素。21个质量性状聚类分析结果显示,在欧式距离为16.9时,可将67份九龙古茶树种质资源划分为4个类群,聚类结果与海拔高度及地理位置无明显相关性。本次调查的古茶树种质资源中有13份种质位于海拔2400 m以上,长势良好,展现出良好的抗寒性和抗旱性。此外,还有2份种质花瓣颜色特异,1份种质籽粒较大且结果率高。研究结果为九龙古茶树种质资源收集、保护和利用奠定一定基础。

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    • 水稻乙酰乳酸合酶Ala179Val突变赋予ALS抑制剂类除草剂广谱抗性

      2024, 25(2):259-269. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230628004

      摘要 (122) HTML (60) PDF 2.18 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了鉴定新型水稻突变体ALS179对乙酰乳酸合酶(ALS,acetolactate synthase)抑制剂类除草剂的抗性,本研究以野生型水稻华航31(HH31)、耐咪唑啉酮除草剂水稻ALS627突变体和甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methyl sulfone)诱变的新型水稻突变体ALS179为试验材料,通过不同浓度下的4类乙酰乳酸合酶抑制剂类除草剂包衣浸种和苗期喷施处理,进一步测定表型及相关酶活性指标来探究突变体ALS179的抗性。结果表明,经过除草剂包衣浸种以及苗期喷施处理后,突变体ALS179对苯磺隆、咪唑乙烟酸、双草醚及啶磺草胺具有不同程度的抗性,且乙酰乳酸合酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性随除草剂浓度的升高呈下降趋势。除了20×,30×的咪唑乙烟酸处理条件下过氧化氢酶和过氧化物酶的酶活性低于野生型HH31外,其他处理条件下ALS179的乙酰乳酸合酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的酶活性均高于野生型HH31。因此,本研究发现Ala179Val突变赋予了对ALS抑制剂类除草剂的广谱抗性,为后续ALS类除草剂广谱抗性水稻品系的培育提供遗传种质资源。

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    • 基于高世代姊妹系发掘玉米穗长性状QTL及候选基因

      2024, 25(2):270-278. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230717002

      摘要 (92) HTML (44) PDF 824.08 K (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:玉米穗长通过影响穗粒数,进而影响产量,是育种改良的重要目标性状之一。发掘与穗长性状相关QTL和基因对穗长性状的遗传改良具有重要意义。本研究以一对穗长具有显著差异的高世代姊妹系为亲本,构建F2群体并自交得到F2:3,利用Maize6H-60K基因芯片分别对亲本及F2群体进行基因型分析,并通过ICIM、GCIM和dQTGseq 3种方法对F2和F2:3群体的穗长进行QTL定位。结果表明,3种方法共定位到7个与穗长相关QTL位点和43个QTNs,解释了2.04%~10.24%的表型变异。交叉分析不同方法得出的定位结果,在6号染色体上发现一个调控穗长的稳定QTL qEL6.01。根据定位区间内基因注释的结果,并结合参考基因的表达谱数据,共筛选出5个在雌穗中表达的候选基因:Zm00001d035514Zm00001d035526Zm00001d035537、Zm00001d035553Zm00001d035535。本研究结果为玉米穗长基因的克隆及育种改良奠定了基础。

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    • 生姜IPT基因家族的鉴定与表达分析

      2024, 25(2):279-293. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230802002

      摘要 (102) HTML (83) PDF 3.30 M (403) 评论 (0) 收藏

      摘要:生姜是一种重要的“药食同源”植物,但其种植过程中容易受到各种生物/非生物胁迫的影响,不利于生姜的安全生产。异戊烯基转移酶(IPT,isopentenyl-transferases)是催化细胞分裂素生物合成的关键酶,也是重要的限速酶,与植物的抗逆性关系密切。本研究通过系统的生物信息学分析,从生姜基因组中鉴定到10个ZoIPT,并且将其命名为ZoIPT1~ZoIPT10。其编码蛋白的氨基酸长度范围在283~491 aa之间,分子质量在31.14~54.02 kDa,等电点在4.97~9.37之间;蛋白质特征分析表明,所有ZoIPTs均具亲水性。共线性关系分析发现生姜IPT基因与15个芭蕉IPT基因存在共线性,与1个拟南芥IPT基因存在共线性。转录组数据分析结果显示,ZoIPTs有一定的组织表达特异性,并且能响应病害、低温等逆境胁迫,其中,ZoIPT3ZoIPT5在生姜不同生长时期、不同部位、低温和病害胁迫下均有较高表达。qRT-PCR分析结果表明,ZoIPTs响应干旱、淹水、盐胁迫。在淹水和盐胁迫下,根茎中ZoIPT3表达量显著上升;在干旱胁迫下,叶和根茎中ZoIPT5的表达显著上升。综上所述,本研究通过系统的鉴定、进化分析、特征分析、启动子分析、表达模式分析,并对干旱、盐、淹水胁迫下的表达模式进行了分析,为深入研究ZoIPT在调控生姜生长发育和抗逆性中的生物学功能提供了理论基础。

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    • >研究简报
    • 梨杂交F1果实性状遗传倾向分析

      2024, 25(2):294-302. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230625001

      摘要 (110) HTML (87) PDF 740.79 K (438) 评论 (0) 收藏

      摘要:以延边大香水为母本,红香酥、早酥、红茄、晋酥、晋密、鄂梨1号和云红1号为父本的7个梨杂交组合F1为试材,对果实性状进行连续3年调查,总结分析果实性状遗传倾向,以期为梨遗传育种提供参考依据。结果表明:杂种F1单果重、果实横径、果实纵径、果柄长度、果柄粗度、果形指数及可溶性固形物等7个性状都有趋中遗传倾向。其中,单果重产生退化,向小果遗传趋势强;可溶性固形物和果形指数变异系数较小,遗传传递力较高;果柄粗度呈趋中偏低遗传,果柄长度、果实横径、果实纵径呈趋中偏高遗传。对不同组合果实性状遗传倾向研究认为果实底色、萼片类型、萼洼深度、质地、汁液、风味等性状受母本影响较大,为母性遗传; 萼洼广度有趋中遗传倾向;果实香气受父本影响较大;果实面色可隔代遗传。以上研究结果为梨果实性状遗传规律研究及杂交育种亲本的选择选配提供参考价值。

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