中国保护性耕作研究分析——保护性耕作与作物生产

保护性耕作(conservation tillage,CT)是实现农业可持续发展的重要手段,本研究通过收集中国公开发表的与保护性耕作相关的研究论文,整理前人研究提供的试验数据,分析保护性耕作措施对作物生产的影响,为保护性耕作条件下的作物稳产丰产研究提供支持。研究发现,保护性耕作对作物的生长发育、病虫害发生、水分利用等都有不同程度的影响,以当地传统耕作模式为对照,实施保护性耕作技术的作物产量平均增加12.51%。但有10.92%数据显示减产,表明保护性耕作减产是客观存在的,文章归纳了影响保护性耕作条件下作物产量的主要原因。中国自"六五"期间开始进行保护性耕作的研究工作,在理论研究和生产实践中取得了一定的成绩。随着对保护性耕作概念的深入理解,中国保护性耕作的研究和应用工作得到了长足发展,作为实践性较强的应用型研究,保护性耕作要充分重视理论研究和应用过程中存在的问题,利用新型研究技术和研究手段,明确保护性耕作影响作物生产的机制,为保护性耕作技术的创新和推广应用提供理论基础。

国家作物种质库长期贮藏的高粱种子生活力监测研究

【目的】了解国家作物种质库贮藏高粱种子的生活力状况,为国家作物种质库贮存高粱种子及其它作物种子生活力监测及更新方案的制定提供参考,达到长期安全保存种质资源的目的。【方法】对在国家作物种质库贮藏10年以上的3 300份高粱种子的生活力进行了监测,分析了不同起始发芽率和来自不同供种单位和年份种子的生活力变化,探讨了种子起始质量对贮存效果的影响。【结果】90%的种子在国家作物种质库贮存10年后的发芽率仍保持在入库最低标准85%以上,有33份(占被监测份数的1.00%)出现了明显下降,发芽率从85%以上下降至70%以下。从总体上看,低发芽率水平的种子份数增加,高发芽率水平的种子份数减少。来自不同供种单位和不同年份种子间的发芽率下降差异显著。【结论】在进行种子生活力监测时应首先监测生活力出现显著下降的送存单位提供的种子。另外,监测时应按顺序一份一份地检测,不能进行抽测,因即使是同一单位在同一年份送存的种子生活力变化范围非常大。种子在繁殖或更新时还应将其生长季节,特别是种子成熟和收获时候的气候条件进行记录。

作物病害机器视觉诊断研究进展

据统计,由病害引起的作物产量损失平均在12%以上,病害不仅直接影响产量,而且也严重降低农产品的品质。通过快速诊断识别作物病害而及时采取防治措施,提高作物病害的诊断水平是保证有效防治病害的重要组成部分。机器视觉技术的发展为作物病害诊断和识别提供了快捷、低廉、无损检测的可能手段。本文综述了面向多种作物病害机器视觉诊断研究的进展,归纳了作物病害机器视觉诊断的识别模式,分析了诊断中存在的问题,提出了相应的解决方法。

小麦转基因技术研究及其应用

近年来植物转基因技术研究迅速发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因品种已大面积推广应用,取得巨大的经济和社会效益。小麦是世界上主要的粮食作物,自1992年第一株转基因小麦诞生以来,小麦转基因技术发展较快,为开展小麦分子育种奠定了基础。目前,小麦遗传转化主要采用基因枪法和农杆菌介导法,分别占68.8%和15.9%。研究涉及抗病、抗虫、抗逆、品质改良、提高产量等方面,其中研究较多的为抗病(39.7%)和品质改良(25.6%),部分转基因小麦品系已进行环境释放及生产性试验。本文综述了小麦转基因技术的发展和应用现状,讨论了小麦转基因研究存在的主要问题和今后的发展方向。

根癌农杆菌介导获得稗草Ecppc转基因小麦的研究

采用携带pUbi-Ecppc质粒的3个根癌农杆菌菌株(LBA4404、EHA105和C58c1),对经过预培养10-12 d的春小麦品种扬麦158、Bobwhite和扬麦12的幼胚愈伤组织进行了遗传转化,对筛选中的抗生素浓度、菌液浓度、共培养温度和时间、受体基因型、菌株-质粒组合等影响转化的重要因素进行了研究。首次将单子叶野生C4植物稗草的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ecppc)导入不同基因型小麦受体,并得到具有潮霉素(Hyg)抗性的转化植株。从816块共培养愈伤组织中转化得到34株抗性植株,其中14株PCR检测为阳性。扬麦158的转化效率达3.03%。Southern和RT-PCR分析表明,外源基因已整合到小麦基因组并得到正确的转录。生理学检测显示,转基因小麦植株的光合速率和PEPC活性都有所提高。说明Ubiqintin基因启动子控制的稗草PEPC cDNA基因在小麦中可以正确表达和起到一定的生理作用。这些工作为进一步探讨PEPC对小麦光合作用及其他生理过程的影响奠定了基础。

我国部分小麦地方品种Waxy基因多样性研究

利用2对STS引物、1对SSR引物和1对基因特异引物分析了1 739份中国小麦地方品种Waxy基因的变异情况。检测出Wx-A1基因缺失突变材料3份,Wx-B1基因缺失突变材料25份,Wx-D1基因缺失突变材料3份。利用SDS-PAGE方法对以上Waxy基因突变材料在蛋白质水平上进行鉴定,验证了Waxy分子标记在种质资源研究中的有效性。向育种家推荐一批具有不同Waxy基因缺失的地方种质,并提供了全部品种的缺失类型。

水稻抗稻飞虱基因遗传与定位研究进展

褐飞虱(Nilaparvata lugensStal)、白背飞虱(Sogatella furciferaHorvath)和灰飞虱(Laodelphax striatellusFaléln)是水稻生产上的重要害虫,给我国水稻生产造成了严重的经济损失。培育和利用抗虫品种是防治稻飞虱经济有效的措施。抗性遗传和抗性基因研究是进行抗虫育种的基础。目前,有关水稻抗褐飞虱基因的遗传与定位研究取得了较大进展,包括21个主基因、50余个QTLs和许多褐飞虱抗性相关基因被发掘、定位与克隆,而白背飞虱和灰飞虱抗性基因尚有待进一步发掘和鉴定。此外,今后应加强稻飞虱抗性基因在生产上的应用。

植物蛋白激酶与作物非生物胁迫抗性的研究

干旱、盐碱、高温等非生物逆境胁迫严重影响作物生长发育、产量和品质。在遭受非生物逆境的威胁时,植物通过信号受体,可感知、转导胁迫信号,启动一系列抗逆相关基因的表达,最终缓解或抵御非生物逆境胁迫对植物造成的危害。其中,蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的磷酸化/去磷酸化作用在植物感受外界胁迫信号的分子传递过程中起到开关的作用。正常情况下,蛋白激酶磷酸化开启信号转导途径,启动相应的抗逆基因表达反应;当信号消失后,蛋白激酶去磷酸化将信号转导途径关闭,达到调控植物正常生长的目的。因此,蛋白激酶在调控感受胁迫信号、启动各种非生物逆境胁迫响应中起到了极其重要的作用。近年来,对植物蛋白激酶参与非生物胁迫响应的研究倍受关注。本文阐述了不同类型蛋白激酶在改良作物非生物胁迫抗性上的应用,为进一步研究提供资料。

国家基因库野生大豆微核心样本遗传变异性的SSR标记分析

用70对SSR引物对96份野生大豆微核心种质样本进行了遗传多样性分析。结果检测出1278个等位变异,平均每个位点有18.3个。地理区域群体水平显示,遗传信息指数(PIC)和特异等位基因变异数(NUA)以东北地区最高,长江流域次之,华南地区最低。在地理区域个体水平,遗传多样性的特征值以华南地区最高,依次由南向北降低,东北最低。我国华南野生大豆和东北野生大豆有显著的遗传分化。聚类分析结果显示,国家基因库野生大豆保存样本中的典型野生大豆和半野生大豆之间存在明显的遗传差异;地理上,种质的地理遗传分组表现弱的地域性。本研究中半野生大豆杂合性明显高于典型野生型的结果,支持关于这个类型起源于栽培和野生大豆天然杂交的假说,栽培大豆的基因可能已经流入到野生种内,某些百粒重小于3g的种质可能也是来源于野生和栽培大豆的天然杂交后代分离。

大豆品种成熟期基因型推测的研究

选择不同来源中国大豆品种23份和国外引进的成熟期近等基因系35份进行SSR分析,目的是鉴定与成熟期基因型紧密连锁的标记,进而推测中国大豆品种的成熟期基因型。结果表明,(1)210对SSR标记中125对在成熟期近等基因型中具有多态性,推测与成熟期有关的标记有8个;(2)在Clark近等基因系中,筛选出成熟期基因E3/e3特异性标记Satt229,E4/e4的特异SSR标记Sct_010、Satt294、Satt247、Satt452和Satt156;在Clark和Harosoy近等基因系中,筛选出E7/e7的特异性SSR标记为Satt071、Satt178;(3)根据8个与成熟期相关的标记的分子数据,构建了国外大豆近等基因系的UPGMA聚类图,共聚为4类,背景来源相同或相似的品系被聚为一类,明显分为Clark近等基因系和Harosoy近等基因系。(4)与近等基因系成熟期基因(E7)分子标记比对,推测出25份中国大豆品种的成熟期基因。

不同大豆基因型对农杆菌敏感性研究及优异种质筛选

大豆遗传转化一直是植物基因工程领域的难点之一,受体品种对农杆菌的敏感程度以及不同农杆菌菌株对靶组织的侵染能力是影响转化效率的主要因素。本研究利用GUS组织瞬时表达技术,比较了4个农杆菌菌株对靶组织子叶节的侵染能力差异,同时利用筛选到的侵染能力最强的菌株评估了33个不同受体基因型对农杆菌的敏感性。结果表明,超毒农杆菌菌株Ag10对靶组织的侵染能力最强,优于其他3个菌株;地方与野生大豆种质在农杆菌侵染后GUS的平均瞬时表达效率显著高于选育品种。此外,通过鉴定筛选出6个对农杆菌敏感性较高的受体材料,其对农杆菌的敏感性优于前人报道的敏感材料Peking,为大豆高效遗传转化体系的建立和新型转化受体的开发提供了参考。

豆类作物微量营养元素铁锌含量遗传研究概述

豆类是重要的粮食作物,也是我国膳食营养结构的重要组成部分。本文概述了豆类微量元素铁、锌含量的鉴定和遗传评价研究的主要进展。大豆铁、锌平均含量不同,国家间差别较大,铁含量范围为63～152mg/kg,锌含量31.6～51.5mg/kg;品种间存在较大遗传变异,其中铁变异系数可达19.3%,锌14.4%;铁与锌两个元素呈极显著的正相关。菜豆品种间铁含量34～96mg/kg,变异系数15%～17%,锌含量21～54mg/kg,变异系数约14%;铁、锌含量遗传主要表现为数量遗传特点;利用数量性状作图技术,已发现26个QTL位点,铁、锌各13个。其它豆类铁、锌的含量也存在一定的遗传差异。针对我国豆类微量元素的现状,提出了今后我国铁、锌研究的重点。

植物DNA甲基化与作物种质资源保存

DNA甲基化是真核生物基因表达调控的重要机制之一。甲基化DNA与甲基特异结合蛋白结合,并作为染色质修饰复合物识别和作用的平台,参与对染色质组织方式的调节,最终影响基因的表达。本文对植物DNA甲基化及其生物学功能、检测分析方法以及作物种质资源保存中存在的甲基化现象进行了综述,旨在为深入了解DNA甲基化修饰对种质资源的影响,更好地开展作物种质资源保护供参考。

阿根廷作物种质资源考察

阿根廷是南美洲第二大国家,是世界重要的粮食生产大国之一。主要种植作物有大豆、玉米、小麦、水稻、向日葵、花生、棉花等。阿根廷作物种质资源统一由阿根廷国家农业技术研究院(INTA)进行管理,全国生物资源设有首席项目协调员,统一管理和协调全国的生物资源收集、保存、评价鉴定、研究与交换等项目工作。下设动物资源协调员、植物资源协调员和微生物资源协调员。阿根廷有作物种质资源保存长期库1个,中期库9个,收集品库8个。长期库设在INTA生物资源所,中期库和收集品库分别设在INTA所属的全国各地的研究所和试验站。保存有玉米、牧草、向日葵、花生、高粱等29040份作物种质资源。

锂离子束辐照小麦诱发DNA损伤与特异基因调控网络解析

锂(^(7)Li)离子束作为一种新型诱变剂在作物诱变育种中发挥着越来越重要的作用。本研究利用彗星电泳技术探索了^(7)Li离子束辐照小麦诱导的DNA损伤特点,并结合转录组分析初步解析了特异基因表达调控网络。结果表明,与传统诱变因素伽马(γ)射线相比,^(7)Li离子束辐照引起的小麦幼苗生长抑制程度低,幼苗叶脉失绿至开裂。对辐照诱导的差异表达基因进行GO和KEGG功能分析显示,^(7)Li离子束辐照诱导的差异表达基因主要富集在细胞壁合成与代谢和甘油脂类代谢通路,而γ射线辐照诱导的差异表达基因主要富集在光合作用代谢通路中,推测细胞壁合成与代谢和甘油脂类代谢通路途径与响应^(7)Li离子束辐照引起的损伤密切相关,而光合作用代谢途径与响应γ射线辐照引起的损伤密切相关。两种辐射诱导的差异表达基因的转录因子分析结果显示,^(7)Li离子束辐照诱导的MYB、WRKY、bHLH和NAC等转录因子家族可能在响应^(7)Li离子束辐照过程中具有重要作用,^(7)Li离子束辐照特异诱导Whirly家族转录因子调控DNA损伤修复,而γ射线辐照诱导E2F/DP家族转录因子调控DNA损伤修复。

大豆资源抗疫霉根腐病基因分析

采取下胚轴创伤接种法鉴定156份大豆资源对13个不同毒力基因型大豆疫霉菌株的抗性。结果表明,125份资源分别抗1～13个菌株,占鉴定资源总数的80.13%。125份抗性大豆资源与13个大豆疫霉菌株共产生90种反应型。通过与13个鉴别寄主的反应型比较发现,有9份大豆资源产生的5种反应型与含有已知抗病基因的大豆资源的反应型相同;12份大豆资源产生的5种反应型与已知2个抗病基因组合的反应型一致,另外,还有至少抗1个菌株的104份大豆资源产生的80种反应型,既不同于已知单个抗病基因的反应型,也不同于2个已知抗病基因组合的反应型,推测可能含有新的抗病基因或基因组合。

我国作物航天育种20年的基本成就与展望

航天育种是我国科学工作者开创的农作物诱变遗传改良的一种有效新途径。经过20年的探索发展,已建立了全国航天育种研究协作网,航天育种研究工作取得了可喜的成果:在水稻、小麦、棉花、青椒、番茄、芝麻、牧草等作物上育成和审定了40多个高产、优质、多抗的农作物新品种,并开始在农业生产中发挥作用;获得了一批有可能对产量和品质等重要经济性状有突破性影响的罕见突变;航天诱变与地面模拟诱变育种技术创新取得显著进展;航天育种技术及其产品的知识产权保护与产业化、航天诱变机理探索等方面研究得到稳步推进。本文系统评述了我国航天育种20年来的基本成就,并根据当前研究和应用形势提出了发展战略。

一个抗大豆疫霉根腐病新基因的分子鉴定

利用微卫星标记技术在大豆品种诱变30中鉴定和定位了一个抗大豆疫霉根腐病基因RpsYB30。该基因位于大豆分子遗传图谱L连锁群微卫星标记Satt497和Satt313之间,与这两个标记的遗传距离分别为4.4 cM和3.3 cM。RpsYB30是大豆分子遗传图谱L连锁群鉴定的第1个抗疫霉根腐病基因,为新基因。

植物种质资源超低温保存现状及其研究进展

根据联合国粮农组织2010年发布的世界各国的《第二份世界粮食和农业植物遗传资源现状报告》以及有关国际会议和相关文献资料,从超低温保存材料类型、基本程序、方法技术、理论基础、影响因素、保存费用、保存策略和保存现状、实际应用等方面综述了全球植物种质资源超低温保存现状及其研究进展,展望了植物种质资源超低温保存技术的应用前景,旨在加强非正常型种子植物种质资源的安全长期保存。文章最后分析了我国存在的差距,提出了今后努力方向和发展的建议。

大豆品种(系)抗疫霉根腐病基因推导

【目的】推导大豆品种(系)的抗疫霉根腐病基因,为病害防治筛选有效抗病品种(系)。【方法】用下胚轴创伤接种法鉴定124个品种(系)对12个大豆疫霉菌菌株的反应型,通过基因推导方法分析品种(系)的抗病基因。【结果】124个品种(系)对12个菌株共产生51个反应型,13个品种(系)产生的反应型分别与几个含有已知抗病基因品种(系)的反应型相同,33个品种(系)产生的反应型符合一些两个已知抗病基因组合的反应型,这些品种(系)可能含有已知抗病基因或基因组合;52个品种(系)共产生37个既不同于任何含有单个已知抗病基因品种(系)的反应型也不同于两个已知抗病基因组合的反应型,它们可能含有新的抗病基因或基因组合。【结论】鉴定的大豆品种(系)普遍存在对疫霉根腐病的抗性,但抗病品种(系)数量和抗性水平存在地区间差异,同一地区多数抗病品种的遗传背景和抗性水平相似。