摘要：长穗偃麦草是一种耐盐碱、耐旱、耐涝的多年生冷季型牧草,已在美国、加拿大、澳大利亚等国大面积种植。自1954年起,作为小麦遗传改良的重要资源,在我国长期被用作小麦远缘杂交的亲本。尽管1980-1990年代我国曾引进长穗偃麦草用于防风固沙和牧草生产,但鲜有大面积种植的报道。全世界已审定推广了10个以上的长穗偃麦草品种,而我国目前还没有自主选育的长穗偃麦草品种。2012年起中国科学院遗传与发育生物学研究所李振声组先后在北京、曹妃甸、南皮、海兴、东营等地进行多年多点种植试验,再次证实其耐盐碱高产特性。于是,2020年1月李振声提出了利用环渤海盐碱荒地种植耐盐碱牧草(如长穗偃麦草)建立“滨海草带”的设想。为此,需建立适合长穗偃麦草大面积种植的栽培技术、选育耐盐高产新品种。本研究综述了国内外有关长穗偃麦草耐盐碱、耐涝、耐旱等特点及牧草品质、品种选育、栽培技术与长穗偃麦草“滨海草带”方面的研究进展,以期为长穗偃麦草研究利用与示范推广提供参考。

摘要：类受体激酶(RLKs)是一类数量庞大的跨膜蛋白激酶家族,在植物细胞之间以及细胞与环境的信号交流中发挥重要作用。RLKs的胞外区能特异识别并结合胞外信号和环境刺激因子,并通过与共受体互作将信号传递至细胞内,从而参与调控植物生长发育及环境适应性。目前已发现水稻(Oryza sativa)基因组至少含有1131个RLKs成员,接近于拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RLKs数目的2倍。根据胞外区的基序和结构域特征,水稻RLKs被划分为20多个亚家族。近年来,虽然有一些RLKs胞外区的配体和激酶区的作用蛋白被相继报道,但大多数水稻RLKs的生物学功能仍不明确。该文详细总结了近年来有关水稻RLKs结构和功能的重要研究进展,并展望了RLKs未来的研究方向,旨在为深入揭示RLKs的功能以及绿色高产水稻分子设计育种奠定理论基础。

摘要：根据大麦MLa基因的保守区域设计了4对家族性引物。通过用家族性引物对小麦(Triticum aestivum L.)抗白粉病品系TAMl04R在接种和未接种两种条件下的基因差异表达进行RT-PCR分析，获得了一个在接种条件下特异表达的基因片段RJ-3-3L，并用RACE方法获得了其cDNA全长，命名为TaMla1。序列比对显示：TaMla1与大麦MLa位点的基因家族成员具有高度同源性，TaMla1编码的氨基酸功能基序扫描表明其为一个CC-NBS-LRR型抗病蛋白。用一套中国春缺-四体材料将TaMla1定位到了小麦的1A染色体上，这正是大麦MLa基因位点在小麦中的同源区段所在的染色体。这些结果表明，TaMla1为一个类MLa抗白粉病基因。同时我们还获得了一个在不接种条件下特异表达的基因片段RW-2-3L，序列分析表明它与MLa基因也高度同源，推测其可能是一个小麦白粉病的敏感基因或抗性负调控因子。

摘要：以核亲本品种鉴26和耐盐品种科遗26为对照,设计3种NaCl浓度(85.56mmol/L,171.04mmol/L,256.67mmol/L)处理及无盐对照,研究了异源细胞质小麦D2-鉴26苗期的生长发育和生理生化特征。结果表明,D2型细胞质对核基因型鉴26存在明显的耐盐性遗传效应,效应值的大小因性状而异,核基因型鉴26与科遗26之间也存在差异;盐胁迫下,D2型细胞质能有效降低核基因型鉴26的生长受抑程度,提高其叶片相对含水量RWC,减轻其细胞质膜损伤度和增强对K+的选择性吸收能力,改变叶片功能蛋白的表达。这些研究结果表明,D2型细胞质是小麦耐盐育种的有用资源;异质系D2-鉴26是一个新的耐盐种质材料,其生长发育和渗透调节等相关耐盐特征可以作为D2型细胞质小麦遗传育种耐盐选择的有用指标;D2型细胞质小麦耐盐相关机制的阐明与利用也必将丰富小麦耐盐育种途径。

摘要：H9020175是一个通过杂交和回交选育的普通小麦华山新麦草易位系,接种鉴定表明其对条锈病具有优良抗性。遗传学分析证明易位系H9020175的抗条锈性是由单基因控制的显性性状,抗性基因来自于华山新麦草,暂定名为YrHua。为了标记这个来自华山新麦草的抗条锈病基因,利用H9020175与感病小麦品种铭贤169杂交,建立了F2分离群体。应用81对AFLP引物对119个经条锈菌生理小种CY30接种鉴定的F2单株进行了分析,结果得到两个与YrHua基因连锁的AFLP标记PM14(301)和PM42(249),遗传距离分别为5.4cM和2.7cM,并分别位于目标基因的两侧。将标记片段克隆、测序后,根据序列信息和酶切位点多态性设计特异性引物,将AFLP标记PM14(301)转换成了简单的PCR标记。研究结果为标记辅助育种提供了分子选择工具,同时也为进一步精细定位和图位克隆YrHua基因奠定了基础。

摘要：在农业生产中,大量施用氮肥是农作物增产的重要措施之一.在长达半个多世纪的农作物育种史上一直占据主导地位的'绿色革命'半矮化品种具有耐高肥、抗倒伏和高产的优良特性,但同时也存在氮肥利用效率(nitrogen use efficiency, NUE)低的局限性,其高产量对于高水肥投入的依赖性很大.因此,为了提高农作物产量,不得不大量施用氮肥.但是,持续大量的氮肥投入不仅增加了种植成本,还导致了日益严重的环境污染问题.面临粮食安全和生态安全的双重挑战,协同提升农作物NUE和产量已成为可持续农业发展的唯一出路.结合我国粮食安全和农业可持续发展的迫切需求,本研究团队在植物生长发育与氮素代谢协同作用机制的研究以及氮肥高效利用的新种质培育方面取得了突破性进展.这项研究为'少投入、多产出、保护环境'的农作物设计育种提供了理论依据和技术支撑.本文简单介绍近年来NUE相关研究进展以及本研究团队在GRF4-DELLA分子模块协同调控农作物NUE和产量方面的新发现,并对该领域的未来研究方向提出几点展望.

摘要：遗传性变异是表型多样性的基础,靶向饱和突变作物基因可以促进产生具有优异农艺性状的突变体。相较于传统诱变育种和异源物种中的定向进化方法,基于双碱基编辑系统的植物基因靶向随机突变技术可对植物内源基因产生高效突变,从而实现原位定向进化,加快植物育种及功能基因研究进程。该文介绍了使用饱和靶向内源基因突变编辑器(STEME)对植物功能基因进行靶向随机突变的具体操作方法,从靶点设计和突变体检测方面进行了详细描述。

摘要：叶片是植物进行光合作用的主要器官,与植物形态建成有重要关系。旗叶的大小及其与茎杆的夹角直接影响到小麦植株的受光,从而影响到小麦的产量水平。本研究利用比较基因组学的方法,以水稻重要叶宽基因Os NAL1为参考序列在小麦中克隆其同源基因TaNAL1-5,挖掘其优良等位变异并研究其对旗叶宽等重要农艺性状的影响。结果表明,小麦TaNAL1-5A、TaNAL1-5B和TaNAL1-5D基因均由5个外显子和4个内含子组成,TaNAL1-5A和TaNAL1-5B编码600个氨基酸,TaNAL1-5D编码598个氨基酸,具有典型的半胱氨酸/丝氨酸胰蛋白酶结构域。系统进化树分析发现小麦TaNAL1-5基因与乌拉尔图小麦、粗山羊草、二穗短柄草等单子叶植物亲缘关系较近,而与拟南芥、大豆等双子叶植物亲缘关系较远。在不同小麦品种中,TaNAL1-5B/5D没有检测到序列多态性,而TaNAL1-5A呈现单体型的9个SNP位点和一个19 bp Indel的两种等位变异,并根据19 bp的Indel设计了TaNAL1-5A两种等位变异的功能标记。功能标记扫描发现,TaNAL1-5A与小麦旗叶宽度、千粒重、小穗数呈极显著正相关。此外,基因表达分析显示TaNAL1-5基因在籽粒、根、茎、叶、穗、穗下节等部位均表达,且在开花后25天即灌浆高峰期表达量最高,可能参与了籽粒的形成过程。本研究有助于解析小麦旗叶形成的遗传控制及株型改良。

摘要：穗粒数是小麦产量构成的重要因子,研究小麦穗粒数及其相关性状的变化规律与遗传机制对于高产育种具有指导意义。以198份河南种植或审定的小麦品种(系)为材料,在4个环境下鉴定穗粒数相关性状表现,选用660K SNP芯片检测材料的基因型并进行全基因组关联分析。发现穗粒数存在着广泛的变异,穗粒数、穗长、总小穗数、可育小穗数和不育小穗数的广义遗传力分别为77.43%、87.54%、85.45%、79.70%和68.08%,2002年以前、2003-2008年、2009-2014年和2015年以来育成品种的平均穗粒数分别为35.71个、36.85个、37.40个和37.98个,随着育种时期的推进总小穗数和可育小穗数也表现出逐渐提高的趋势。共发现41个和穗粒数等性状相关联的位点,分布在除了1D、3A、3D、4B和4D的16条染色体上,单个关联位点的表型变异贡献率(R2)范围为6.19%~20.83%,其中10个位点至少在2个环境中稳定表达。对关联位点进一步分析发掘了多个与穗粒数性状相关的优异等位变异,如7A上AX-109368219(A)能增加穗粒数1.86粒,2A上AX-111674224(C)能提高总小穗数0.96个,2D上AX-111582877(G)能提高可育小穗数0.73个。研究揭示近五十年河南小麦穗粒数性状的动态变化及其规律,获得了多个和穗粒数等性状关联位点及等位变异,为小麦产量性状的遗传改良及分子设计育种提供了技术支持和基因资源。

摘要：随着人口增长带来了农业发展的紧迫性、农业发展的可持续性、作物对环境变化或极端环境的耐受性,以及人们对作物可食用部分营养品质的需求不断提高,未来农业生产面临着严峻的挑战。当前,生物技术和基因组驱动了育种技术的进步,为我们叩开设计育种的大门,将大数据与分子育种相结合,有望实现未来作物的精准设计与创造。