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江苏农业科学 2023年第20期51卷 93-100页

作者：许作鹏黄本西孙铭琰杜圆月徐扬杨泽峰刘巧泉程祝宽张宏根汤述翥扬州大学农学院/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室江苏扬州225009

培育和筛选需肥量少、产量高的氮高效品种是减少资源浪费、保护生态环境的重要途径。以4个直立穗粳稻品种(系):武密粳(扬州大学以粳稻品系抗条武育粳3号与籼稻品种密阳23杂交育成)、抗条武育粳3号、武运粳24、淮稻5号为供试品种,设置4... 详细信息

培育和筛选需肥量少、产量高的氮高效品种是减少资源浪费、保护生态环境的重要途径。以4个直立穗粳稻品种(系):武密粳(扬州大学以粳稻品系抗条武育粳3号与籼稻品种密阳23杂交育成)、抗条武育粳3号、武运粳24、淮稻5号为供试品种,设置4个氮肥施用量:全生育期不施氮、全生育期施氮120 kg/hm2、240 kg/hm2和360kg/hm2,以及3个栽插密度试验:37.5万穴/hm2、30.0万穴/hm2和22.5万穴/hm2,探究不同直立穗品种的氮肥利用率及对产量的影响,试验重复2年。结果表明:武密粳遗传背景中籼稻血缘占比9.60%,明显高于其他3个粳稻品种;随氮肥施用量增加,所有品种株高、生物产量呈上升趋势,收获指数呈下降趋势,经济产量则以施氮240 kg/hm2水平为最高,过度施肥导致产量降低,栽插密度对以上4个性状的影响相对较小;武密粳的经济产量、收获指数和氮肥偏生产力显著高于其他3个品种,氮肥农学利用率显著低于其他3个品种,表明多施氮肥对提高武密粳产量的贡献相对较小;武密粳在施氮120 kg/hm2条件下的产量超过武运粳24和淮稻5号在施氮240、360 kg/hm2条件下的产量,说明武密粳是一个氮肥利用率较高的粳稻新品系,通过籼粳杂交培育节肥高效粳稻品种是可行的。

关键词：籼粳杂交粳稻品种产量氮肥利用率收获指数

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水稻种子休眠遗传调控机制研究进展

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2024年第1期45卷 1-9,26页

作者：卢心明牛百晓扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

种子休眠可确保种子在最适宜的条件下萌发,对植物的生存和环境适应具有重要意义。种子休眠的强弱关系到种子穗发芽、萌发率、整齐度及后续生长,对作物的产量和品质十分重要。种子休眠受内源激素、环境和复杂遗传网络等多种因素的调控。... 详细信息

种子休眠可确保种子在最适宜的条件下萌发,对植物的生存和环境适应具有重要意义。种子休眠的强弱关系到种子穗发芽、萌发率、整齐度及后续生长,对作物的产量和品质十分重要。种子休眠受内源激素、环境和复杂遗传网络等多种因素的调控。其中植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)和赤霉素(gibberellic acid,GA)是水稻休眠调控网络中最重要的2个激素,大多数休眠相关基因通过直接或间接调控ABA和GA相关基因来介导种子的休眠。过去几十年,育种家对水稻种子休眠进行了一些数量性状座位(Quantitative trait locus,QTL)定位研究,并结合一系列水稻穗发芽的突变体,初步揭示了种子休眠的分子机制。该研究归纳总结近几年控制水稻休眠的关键基因及其调控机制,以期为该方向的研究以及水稻抗穗发芽分子育种提供帮助。

关键词：水稻种子休眠穗发芽 ABA GA 遗传调控

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水稻热激转录因子家族基因对纹枯病病菌和植物激素的响应特征

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江苏农业学报 2023年第3期39卷 609-621页

作者：高鹏王广达魏兆根叶元妹冯志明赵剑华居冉谢文亚陈宗祥胡珂鸣左示敏扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 扬州大学/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009

解析水稻热激转录因子(Heat shock factors,Hsf)家族基因响应纹枯病病菌侵染和4种植物激素处理的表达特征,可为进一步解析Hsf调控水稻纹枯病抗性与对相关逆境的响应提供重要依据。利用生物信息学方法搜索并鉴定到25个水稻Hsf基因,对其... 详细信息

解析水稻热激转录因子(Heat shock factors,Hsf)家族基因响应纹枯病病菌侵染和4种植物激素处理的表达特征,可为进一步解析Hsf调控水稻纹枯病抗性与对相关逆境的响应提供重要依据。利用生物信息学方法搜索并鉴定到25个水稻Hsf基因,对其系统进化树、相关分子特征、蛋白质结构域、基因结构及顺式作用元件进行预测和分析,用荧光定量PCR法分析它们对纹枯病病菌侵染的响应特征及4种激素[茉莉酸(Jasmonic acid,JA)、水杨酸(Salicylic acid,SA)、乙烯(Ethylene,ETH)和激动素(Kinetin,KT)]处理后的表达模式,同时分析它们在水稻组织中的表达情况。结果显示,水稻Hsf蛋白总体上可划分为5组,3个OsHsf亚家族基因在进化关系上的距离较远。25个Hsf蛋白的相对分子质量大小不一,且多数蛋白质的稳定性不高,但其基因结构较为保守。这些基因可能与激素响应及光信号通路相关。有5个基因呈组成型表达,另有7个基因呈组织特异性表达。水稻Hsf基因总体上受纹枯病病菌诱导的强度较低,其中11个上调表达的基因主要集中在OsHsfA、OsHsfB亚家族,4个下调表达的基因主要集中在OsHsfC亚家族,提示Hsf基因可能在调控水稻对纹枯病抗性的功能上存在分化。4个基因(OsHsfA2a、OsHsfA3、OsHsfB2a、OsHsfB2c)强烈响应纹枯病病菌的侵染,并且在叶鞘、叶片组织中的相对表达量较高,表明这些基因可能参与调控水稻对纹枯病的抗性。多数Hsf基因能够响应4种植物激素处理,总体来说,大部分OsHsf基因在JA、SA和ETH处理下呈下调表达,仅有少数基因呈上调表达;JA处理与SA处理相比,有1个Hsf基因受诱导表达的特征相反,SA处理和ETH处理相比,有3个Hsf基因受诱导表达的特征相反,JA处理和ETH处理相比,有3个Hsf基因受诱导表达的特征相反,JA处理与SA处理相比,SA处理与ETH处理相比,JA处理与ETH处理相比,表达特征相似的基因分别有18个、16个和13个。OsHsfA2a、OsHsfA3、OsHsfB2a、OsHsfB2c等4个水稻的Hsf基因可能参与调控水稻对纹枯病的抗性,研究结果明确了水稻中Hsf基因对不同激素处理的响应特征,为进一步研究Hsf在水稻逆境响应中的功能提供了参考依据。

关键词：水稻 OsHsf基因纹枯病防御相关激素

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结合辅助性状的玉米全基因组选择预测力评估

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江苏农业学报 2023年第2期39卷 313-320页

作者：焦宇馨张宇翔杨文艳经思宇尹玉琳刘畅王欣徐辰武徐扬江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学江苏扬州225009

多性状联合全基因组选择能够有效利用性状间的遗传相关和环境相关,有望提高表型预测的准确性。本研究提出了结合辅助性状的全基因组选择策略,以来源广泛的342份玉米自交系为试验材料,对其进行基因分型测序(GBS)并分析其农艺性状,对每个... 详细信息

多性状联合全基因组选择能够有效利用性状间的遗传相关和环境相关,有望提高表型预测的准确性。本研究提出了结合辅助性状的全基因组选择策略,以来源广泛的342份玉米自交系为试验材料,对其进行基因分型测序(GBS)并分析其农艺性状,对每个目标性状均基于辅助性状及其组合进行预测,利用五倍交叉验证法评价其预测力。结果表明,利用与目标性状相关性较高的辅助性状可较大程度地提升预测力,尤其是对于低遗传力性状;随着辅助性状个数的增加,预测力也随之增加。进一步比较了5种统计模型结合辅助性状的全基因组选择的表型预测力,总体而言,再生核希尔伯特空间(RKHS)模型和贝叶斯B(BayesB)模型的预测效果较优,而极端梯度提升(XGBOOST)模型的预测效果较差。本研究结合辅助性状有效提高了玉米全基因组选择的预测准确性,为玉米的全基因组选择育种提供新的思路和参考。

关键词：玉米全基因组选择辅助性状预测力

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江苏近30年审定粳稻品种间的遗传多样性分析

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2024年第3期45卷 1-16页

作者：沈雨晴张晨雨纪萌萌陈玘杨华宋锦花冯嘉欣朱虹张亿吕甜冯志明胡珂鸣陈宗祥左示敏扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/生物育种钟山实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 江苏省种子管理站南京210014 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009

采用79个SSR标记[包含《水稻真实性SSR鉴定标准》(GB/T 39917-2021)中推荐的48个标记]对江苏1989-2021年间审定和推广的230份粳稻品种进行遗传多样性分析。结果表明:79个SSR标记在供试材料中共扩增出599条多态性片段,单个标记平均检测出... 详细信息

采用79个SSR标记[包含《水稻真实性SSR鉴定标准》(GB/T 39917-2021)中推荐的48个标记]对江苏1989-2021年间审定和推广的230份粳稻品种进行遗传多样性分析。结果表明:79个SSR标记在供试材料中共扩增出599条多态性片段,单个标记平均检测出8个多态性位点(变幅为3~19个), 38个SSR标记在供试品种群体中具有较高多态性信息含量(PIC),平均为0.55 (变幅为0.009~0.813)。供试品种间的遗传相似系数均值为0.605 (变幅为0.330~0.971),显示江苏粳稻品种间的亲缘关系总体较近。对品种标记基因型数据进行聚类分析,供试粳稻品种被分为10个类群,其中第10类群品种数占比80.9%,绝大多数是最近5年育成的,说明江苏当前推广的粳稻品种间遗传多样性更低。中熟中粳品种间的遗传多样性总体上高于迟熟中粳、早熟晚粳和中熟晚粳这3种生态型,中熟晚粳品种与其他3种生态型品种间的遗传相似性最低。品种间遗传相似性随时间的推进呈现明显递增趋势,近5年育成的多数品种间的遗传相似性显著高于之前育成品种,且与10年前品种在遗传组成上已发生明显变化。就不同育成单位而言,嘉兴市农业科学研究院、太湖地区农业科学研究所、连云港市农业科学院、江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所及江苏省农业科学院宿迁农科所育成的品种之间以及与其他9个主要单位育成的品种之间存在较大的遗传差异。这一研究为江苏粳稻育种中亲本的选择及遗传多样性丰富的粳稻新品种选育提供理论参考。

关键词：水稻江苏粳稻 SSR标记遗传多样性生态类型

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啤酒大麦的籽粒外观品质与麦芽品质指标的差异性分析

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新疆农业科学 2023年第5期60卷 1134-1140页

作者：王菲菲谷洋洋于国琦程婧晔潘惠王顺猛朱娟吕超郭宝健许如根江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009

【目的】筛选适合江苏种植的优质啤酒大麦品种。【方法】以扬州大学大麦研究所培育出的8份优异啤酒大麦品种为材料,测定其粒长、粒宽及千粒重等籽粒外观品质性状以及浸出物、α-氨基氮、糖化力、可溶性氮、蛋白质含量、库尔巴哈值等麦... 详细信息

【目的】筛选适合江苏种植的优质啤酒大麦品种。【方法】以扬州大学大麦研究所培育出的8份优异啤酒大麦品种为材料,测定其粒长、粒宽及千粒重等籽粒外观品质性状以及浸出物、α-氨基氮、糖化力、可溶性氮、蛋白质含量、库尔巴哈值等麦芽品质性状。【结果】参试品种籽粒品质均达国家优级标准;参试品种的浸出物含量以及库尔巴哈值均较低,麦芽蛋白质含量、α-氨基氮、糖化力含量均较高。【结论】扬农啤9号的综合啤麦品质最好,可作为江苏优质啤酒大麦原料生产品种。

关键词：啤酒大麦籽粒品质麦芽品质

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玉米氯酸盐抗性全基因组关联分析

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农业生物技术学报 2023年第12期31卷 2443-2453页

作者：王孜慧吉伟东魏杰王芸芸王后苗杨泽峰徐辰武李鹏程扬州大学农学院/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室

氯酸盐抗性是评价作物氮效率的重要指标。为了挖掘玉米(Zea mays)氯酸盐抗性的QTL和候选基因，本研究以283份玉米自交系为材料，分别在正常和氯酸盐处理下测定7个性状，计算各性状的氯酸盐抗性。结果表明，氯酸盐处理后叶绿素相对含量... 详细信息

氯酸盐抗性是评价作物氮效率的重要指标。为了挖掘玉米(Zea mays)氯酸盐抗性的QTL和候选基因，本研究以283份玉米自交系为材料，分别在正常和氯酸盐处理下测定7个性状，计算各性状的氯酸盐抗性。结果表明，氯酸盐处理后叶绿素相对含量、株高、叶长、地上部干重均显著降低；全基因组关联分析(genome wide association study, GWAS)共定位到133个显著SNP位点，正常条件、氯酸盐处理及不同性状的氯酸盐抗性分别定位到51、53、29个显著SNPs；结合关联分析和转录组分析筛选到13个候选基因，包括剪切和多聚腺苷酸化特异性因子、N-乙酰基-5-羟色胺-O-甲基转移酶、MYB转录因子等。本研究为解析玉米氯酸盐抗性的遗传机制提供了候选基因，对于挖掘玉米氮高效关键基因位点和氮高效遗传改良具有一定的参考意义。

关键词：玉米氯酸盐抗性氮效率全基因组关联分析(GWAS) 候选基因

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敲除OsNramp5基因创制低镉优质粳稻新材料的应用评价

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中国水稻科学 2023年第1期37卷 16-28页

作者：裴峰王广达高鹏冯志明胡珂鸣陈宗祥陈红旗崔傲左示敏扬州大学江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州311400 镇江禾下土农业科技有限公司江苏镇江212008 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

【目的】探究在粳稻中敲除OsNramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记... 详细信息

【目的】探究在粳稻中敲除OsNramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记辅助选择,获得了无外源基因的OsNramp5敲除突变系,考查其产量和品质性状变化特征,以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T_(0)代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株,设计开发了其中3种突变型的特异分子标记,进而结合标记辅助选择,在各植株的T_(2)代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比,无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中,敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46;敲除系的株高略微下降,穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降,但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照,蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照,导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照,但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高锌和硒的含量,同时有利于进一步降低籽粒镉的含量。施硒有利于改善稻米外观但施锌则相反,喷施两种肥料都会降低稻米食味值,不利于食味品质提升。敲除系在极端高/低温条件下的结实率变化与对照无异,但对纹枯病的抗性显著降低。【结论】在优质高产粳稻品种中获得了无标记OsNramp5基因敲除系,证明其在生产低镉富硒富锌安全营养健康型稻米中具有重要价值,但在产量和食味品质上则有不同程度的下降。

关键词：粳稻低镉基因编辑品质产量育种价值

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小麦赤霉病源呕吐毒素的合成、检测及防控

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食品安全质量检测学报 2023年第7期14卷 182-191页

作者：孙政玺江宁李韬扬州大学农学院教育部植物功能基因组学重点实验室江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏省作物遗传生理重点实验室扬州225009

赤霉病是主要由禾谷镰刀菌侵染小麦、大麦和其他小谷类作物而造成作物减产的世界性病害。小麦赤霉病发病需要高温和高湿的环境条件,感染程度及发病范围主要由寄主自身的抗性决定,对粮食产业以及人类健康的危害主要来源于籽粒中积累的呕... 详细信息

赤霉病是主要由禾谷镰刀菌侵染小麦、大麦和其他小谷类作物而造成作物减产的世界性病害。小麦赤霉病发病需要高温和高湿的环境条件,感染程度及发病范围主要由寄主自身的抗性决定,对粮食产业以及人类健康的危害主要来源于籽粒中积累的呕吐毒素(deoxynivalenol,DON)。赤霉病需要多层次、全流程的防治,而降低DON毒素的危害是防治赤霉病需要重点突破的环节。本文概述了DON的合成过程、致病机制、检测方法和脱毒策略,并提出防治赤霉病的思路,重点挖掘与DON毒素诱导、运输和转化相关的基因资源,为通过生物育种途径培育DON低积累小麦品种、减少DON危害提供参考。

关键词：小麦赤霉病呕吐毒素检测方法脱毒策略

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植物顺式调控元件研究进展

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浙江农业学报 2024年第8期36卷 1945-1956页

作者：张鑫刘鹏扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室植物功能基因组学教育部重点实验室江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 扬州大学农业科技发展研究院教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室江苏扬州225009

顺式调控元件是具有调控功能的非编码DNA序列,确保植物在不同生长发育阶段和环境应答时相关基因正确的时空表达。目前,植物顺式调控元件的功能研究落后于动物,然而依托较完善的基因组注释信息和开放染色质技术,植物顺式调控元件研究取... 详细信息

顺式调控元件是具有调控功能的非编码DNA序列,确保植物在不同生长发育阶段和环境应答时相关基因正确的时空表达。目前,植物顺式调控元件的功能研究落后于动物,然而依托较完善的基因组注释信息和开放染色质技术,植物顺式调控元件研究取得了重要进展。文章综述了植物顺式调控元件的相关研究,发现活性顺式调控元件与染色质活性相关联,转录因子和顺式调控元件之间的相互作用决定了基因转录水平,高通量测序技术提供的不同分子层面的组学数据能高效鉴定到顺式调控元件,由转座子衍生的顺式调控元件调控农艺性状基因转录。精准鉴定和深入功能解析顺式调控元件是未来重要的研究方向。植物顺式调控元件的挖掘与功能解析有助于系统阐明农作物重要农艺性状基因的调控机制,更好助力于培育高产、优质、高抗、高效的优良新品种。

关键词：顺式调控元件开放染色质转录因子染色质活性

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