半耳箬竹[Indocalamus semifalcatus(H.R.Zhao et Y.L.Yang)T.P.Yi]在原始文献中仅有部分营养器官的描述.该文通过野外居群调查、室内体视解剖和扫描电子显微镜(SEM)观察,新增了半耳箬竹的花器官描述和叶下表皮微形态特征,完善了其营养器官的性状描述,更新了其地理分布.结果表明:(1)繁殖器官性状:花序为圆锥状,小穗及小穗轴密被白色短柔毛,颖片、外稃及内稃光滑无毛,雄蕊3枚,花药紫红色,柱头2,白色,羽毛状.(2)营养体性状:秆高达4.5 m,径达2 cm,箨耳半镰形或微弱,箨片直立紧贴秆,叶耳微弱或无,叶舌上具较发达的纤毛;叶片两面同色且无毛.(3)叶下表皮微形态特征:气孔器凹陷不可见,8～10个长乳突平铺覆盖气孔,硅质体马鞍形,未见有大毛和刺毛.(4)新分布区域1个,即贵州省贵阳市观音山.该种与箬叶竹(I.longiauritus Hand.-Mazz.)最为相似,主要区别在于该种的箨鞘和叶鞘上具有半镰形的箨耳或箨耳缺失,秆高达4.5 m,径达2 cm.

水稻(Oryza sativa)穗部性状与产量直接相关,其相关基因的挖掘与功能解析对于保障国家粮食安全意义重大.以籼稻华占(HZ)和粳稻热研2号(Nekken2)及构建的120个重组自交系(RILs)为实验材料,测定了穗长、每穗粒数、结实率、柱头外露率及一次枝梗数等穗部性状.结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位,结果共检测到31个QTLs,分别位于第1、2、3、4、5、6、10和11号染色体上,其中2个位点的LOD值分别高达5.45与5.28.通过分析筛选QTL区间内可能影响穗部性状的相关基因,并利用qRT-PCR进行基因表达检测,发现LOC_Os05g05490、LOC_Os05g06150、LOC_Os03g11700、LOC_Os03g12430、LOC_Os05g28720、LOC_Os05g30890、LOC_Os05g31740和LOC_Os02g17880在双亲间的表达水平差异显著.其中,前5个基因编码三角状五肽重复蛋白,而后3个基因编码糖基转移酶.研究挖掘到31个与穗部性状相关的QTLs,为进一步定位和克隆相关基因,从而选育高产水稻新品种奠定理论基础.

芒是麦类作物穗部器官的重要组成部分,在提高籽粒产量、促进种子传播和防御虫害等方面具有重要作用.大麦具有丰富的芒型突变体,加之其二倍体的特性,成为麦类作物芒器官形态建成研究的理想作物.本研究报道了一个大麦芒型突变体材料calcaroides,表现为外稃顶端或是稃芒基部异形凸起,形成呈钩状不完全花器结构,属基部钩芒类型.突变体芒较短并伴随抽穗期推迟,株高、穗长和穗粒数显著降低等表型.遗传分析表明,突变体的芒型突变性状受单隐性基因cal-d控制.前期利用cal-d导入系BW106 × Bowman的F2群体,结合简化基因组测序(GBS,genotyping by sequencing)分析,将cal-d基因初步定位于3H染色体.进一步利用来自F2的杂合单株,包括13000株单株的F2∶3群体进行精细定位,最终将cal-d基因定位于3H染色体153～329Mb区间的近着丝粒区域.通过转录组混池测序分析结合大麦基因组和表达谱资源数据库,初步筛选了 9个候选基因.本研究结果为大麦芒型突变基因cal-d的克隆与功能验证奠定了基础,对于解析麦类作物芒的遗传发育机制具有重要的意义.

水稻穗发芽是指水稻在收获前如遇连续阴雨天气或高温潮湿环境条件,往往诱导籽粒在穗上发芽的现象.穗发芽导致水稻种子活力和品质下降,给水稻生产带来巨大损失.对于水稻抗穗发芽育种,除了扩大对穗发芽突变体的筛选外,挖掘和克隆一些控制穗发芽的新基因并解析其穗发芽调控机制,是水稻抗穗发芽育种的重要工作.穗发芽过程中,水稻的淀粉酶活性增强、可溶性糖含量升高,且水稻籽粒中植物激素 ABA 和 GA 的含量及二者的平衡是决定穗发芽的关键.OsVP1等一些关键基因通过ABA信号通路控制水稻种子休眠,GA则可通过激活GA相关转录因子等调控种子萌发.本文从水稻穗发芽的内部生理因素及环境条件、水稻穗发芽的遗传机制、水稻穗发芽的分子机制和水稻穗发芽的性状改良这四方面进行综述,以期阐述穗发芽的整体调控机制,为水稻抗穗发芽品种的选育提供理论参考.

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.

大麦属(Hordeum)隶属于禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae),自然群落分布广阔、生态迥异,部分物种具有重要的经济利用价值.由于大麦属各物种之间在形态上辨识度低,同名异物、同物异名的现象时常发生,降低了野外资源考察鉴别物种的效率和准确度.构建完整且详细的分组分种检索表及各物种电子名片,将为物种分类检索及快速识别大麦属物种提供重要的参考模本以及实践数据,推动大麦属植物资源的调查、收集、评价和利用.本研究选取32个大麦属物种的38份材料,于2020和2021年度开展大麦属各物种的温室种植试验,调查统计了 45个质量性状和15个数量性状.通过对整株、穗部、三联小穗等重要表型性状拍照以及各物种细微差异比较,可以精确区分大麦属各个物种,并构建了大麦属物种分组分种检索表和各物种的电子名片.

穗顶部退化型在生产中十分常见,它影响穗粒数、结实率和单株产量,需要在育种实践中尽量避免;而直立密穗型是一种能够适应密植栽培的穗型.分离和克隆这两个性状的相关基因对水稻的分子设计育种具有重要意义.本研究报道了一个水稻穗部突变体zhao1的研究结果.zhao1表现为密穗和穗顶部退化的双重表型,利用该材料与IRAT129杂交,F2群体中分离出穗型和顶部退化两个独立遗传的性状.遗传分析表明,直立密穗性状为单基因显性性状,而穗顶部退化性状可能涉及不多于两对的基因.分别对这两个性状开展了连锁分析和图位克隆,发现密穗性状的候选基因为DEP1,其突变方式与dep/的突变方式相同.穗顶部退化性状的连锁和图位克隆结果将穗顶部退化候选基因确定在第3号染色体6.85～6.93 Mb区间内.该区间包含8个推测的基因,其中基因LOC_Os03g12790的表达量下调了 27倍,是可能的候选基因,为最终克隆穗顶部退化候选基因奠定了基础.

qPh-3D为1个控制株高的主效QTL,可在科农9204×京411衍生的重组自交系群体(KJ-RILs)的14组环境数据中被稳定检测到,定位于科农9204基因组3D染色体KN3D:515.08～539.08Mb区间内,其降低株高的等位基因来自京411.本研究继续深入分析该QTL降秆机制,并利用包含187个家系的KJ-RILs群体及316份育成品种(系)组成的自然作图群体,对其进行遗传效应解析,进一步明确其对产量性状的影响.基于KJ-RILs群体分析结果 表明,来自京411的qPh-3D降秆基因型通过降低穗部以下各节间长度进而显著降低株高,但对穗长无显著影响.qPh-3D在降低株高的同时,可一定程度降低单株产量.在qPh-3D靶区间内选择2个紧密连锁的标记AX-110160363和AX-111109273,对316份自然作图群体进行产量性状遗传效应和靶区段选择效应分析.结果表明,降秆基因型在降低株高的同时,对穗长具有一定正效应,但对单株产量具有显著负效应.qPh-3D靶区段育种选择效应分析结果 表明,北京和陕西对qPh-3D降秆基因型利用率较高;而四川、青海、山东以及国外地区对其利用率较低,且在不同年代中,降秆基因型利用率均较低.随着时间的推移,qPh-3D的增秆基因型利用率呈上升趋势.此外,本研究还开发了 1个与qPh-3D紧密连锁的基于PCR技术检测的InDel分子标记.研究结果可对未来qPh-3D分子育种应用提供理论参考.

玉米是生产能力最强的谷物作物,其充足稳定供给对保证世界范围内的粮食安全至关重要.长期的研究和生产实践表明,提高品种耐密性和种植密度是提高玉米产量的关键,而塑造理想的株型是提高玉米耐密性的重要途径.报道显示紧凑的叶夹角、较低的穗位高、较少的雄穗分枝数、较早的开花期,是玉米耐密株型性状的重要组成部分.本文从这 4 类性状入手,对其与耐密性的关系、形态发育及遗传调控基础的研究进展进行综述,并通过对目前研究的分析,提出了未来玉米耐密株型改良研究的一些方向,期望能为未来的玉米耐密育种提供一些有用的借鉴.

冰草(Agropyron cristatum)作为小麦重要野生近缘植物之一,含有许多可以改良小麦的优异基因.小麦-冰草附加系含有一对完整的冰草染色体,是利用冰草P基因组优异基因的重要工具材料.由于冰草为多年生四倍体异交植物,其部分同源群的P染色体结构存在差别,从而使得同一部分同源群的小麦-冰草附加系材料在农艺性状中表现出不同.本研究通过细胞学鉴定、分子标记检测、农艺性状考察、抗病性鉴定等手段对3份小麦-冰草不同2P附加系的抽穗期、株型、穗部性状、籽粒性状、抗白粉病和叶锈病等主要特性进行了鉴定与分析.结果表明,小麦-冰草2P附加系Ⅱ-9-3遗传稳定、株型紧凑、免疫叶锈病、高抗白粉病,可以用于小麦的株型改良和抗病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-3-1b的株高降低效应明显、较早抽穗、免疫叶锈病,可用于小麦株高改良和抗叶锈病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-23-72对叶锈病和白粉病流行小种近免疫,可用于抗病育种.3份2P附加系为小麦.冰草2P易位系、缺失系的创制提供了材料;不同2P附加系在株型、株高和抗病性等性状上表现不同的优异特性,不仅为在小麦改良中有效利用2P染色体优异基因提供了依据,并且为进一步对2P染色体优异基因的定位奠定了重要基础.