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1.
【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104(WT)为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系(ZmIBH1-1-OE);通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理(20% PEG6000),进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因(differentially expressed genes,DEGs);结合DAP-seq(DNA affinity purification sequencing)分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV(integrative genomics viewer)分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T3代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T4代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性)均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology(GO)功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。 相似文献
2.
用SSR标记分析豫综5号和金皇后综合种的遗传变异 总被引:1,自引:0,他引:1
利用40对SSR标记引物分析了豫综5号和金皇后综合种的遗传变异.结果表明:40对引物在两群体中都扩增出115个多态位点;累加40对引物扩增的基因型种类,豫综5号196种,金皇后194种;豫综5号的平均遗传距离为0.383 4,金皇后综合种为0.339 7;豫综5号的平均观察杂合度是0.382 6,平均期望杂合度是0.474 7;金皇后综合种的平均观察杂合度是0.329 2,平均期望杂合度是0.414 3.从以上结果来看,豫综5号的遗传变异较丰富. 相似文献
3.
对15个常用玉米自交系及其105个杂交组合穗位叶光合速率的研究表明:自交系间及其杂交组合间的光合速率各异;玉米穗位叶光合速率的大小与单株产量无关;自交系光合速率的GCA与其表型值无关,杂交组合光合速率的高低主要决定于组合光合速率的SCA效应值;玉米穗位叶光合速率的遗传力较低,光合速率的大小主要决定于基因的非加性效应,且易受环境影响。 相似文献
4.
热带玉米光周期敏感相关性状的遗传分析 总被引:19,自引:0,他引:19
采用 6个世代平均值分析方法 ,对抽雄期、散粉期、吐丝期、株高、穗位高等光周期敏感的相关性状进行了遗传比较研究。结果表明 ,钝感×钝感组合 5个性状加性基因效应的贡献占总遗传变异的 11.3%~ 5 3.6 % ,显性效应贡献占 36 .0 %~ 78.6 % ,上位性效应占 5 .5 %~ 2 7.0 % ,说明显性效应大于加性效应 ,上位性效应普遍存在 ;而钝感×敏感组合 5个性状的加性基因效应的贡献为 6 6 .9%~ 84 .5 % ,显性贡献为 11.6 %~ 30 .7% ,上位性贡献为 1.4 %~ 5 .2 % ,说明加性效应占主导地位 ,显性和上位性效应作用显著降低 ,但不同钝感×敏感的敏感组合之间存在一定差异。温带遗传成分在钝感×敏感杂种后代中所占的比重 ,对减弱光周期敏感反应具有一定的剂量效应。含有 2 5 %热带成分的BC1敏感性状最弱 ,利用价值较大。 相似文献
5.
以松散型玉米自交系沈137为材料,利用同源克隆法成功克隆与水稻Dwarf4基因同源的玉米Dwarf4基因。序列分析发现,该基因cDNA序列全长1 626 bp,开放阅读框1 521 bp,编码506个氨基酸,与高粱、水稻、拟南芥的氨基酸同源性分别为95%、89%和71%。Real-Time PCR分析表明,ZmDwarf4基因的表达量为3~11叶期表达量逐渐增加,9~11叶期达到最大量,12~19叶期表达量逐渐降低,推测ZmDwarf4基因正向调控玉米叶夹角的大小。ZmDwarf4基因的表达量在叶片中最高,在叶枕中最低。不同激素处理的结果表明,用植物激素(IAA)处理的样品ZmDwarf4基因的表达量始终高于对照;用Brassinolide(BR)处理的样品6叶期ZmDwarf4基因的表达量高于对照,7~10叶期该基因的表达趋势与对照基本一致,但始终低于对照;用IAA+BR处理的样品,该基因的表达趋势与对照基本一致,但高于对照。ZmDwarf4参与玉米BR生物合成途径,进而调控其相关株型建成。 相似文献
6.
两种纬度生态条件下热带、亚热带玉米群体的鉴定 总被引:6,自引:1,他引:6
比较了热带、亚热带玉米群体在中、低两种纬度生态条件下的产量和农艺性状表现.在长日照生态条件下,热带、亚热带群体具有明显的光周期敏感特性.营养生长与生殖生长严重失调是光周期敏感表现的最突出矛盾.不同性状和不同群体的光周期敏感反应存在明显差异.根据对各性状光周期敏感系数(RD)的比较,ASI、吐丝期、穗位高、株高等可作为反映光周期敏感特性的指标.热带、亚热带群体营养生长的生育时期、株高、穗位高在2种纬度环境之间显著相关,产量和多数果穗性状在2种纬度环境之间呈显著负相关.说明长日照环境下热带、亚热带群体的生育时期、株高、穗位高与短日照环境下群体基因型的表现有关,但长日照条件下产量较高的群体,短日照条件下反而产量较低.长日照条件下不能准确鉴定热带群体的产量潜力. 相似文献
7.
8.
【目的】评价豫综5号玉米群体淀粉含量的改良效果,为创制高淀粉玉米种质资源、选育高淀粉玉米杂交种和继续改良豫综5号的淀粉含量提供依据。【方法】以提高玉米群体淀粉含量为目标,利用近红外技术对豫综5号群体完成了4轮的群体改良。以改良群体为父本,以黄早4、丹340、齐319、掖478和Mo17为测验种,采用NC-II遗传交配设计组配成20个测交组合。通过对不同轮次改良群体和20个测交组合在2个环境中的评价试验,对豫综5号群体淀粉含量轮回选择的改良效果进行了比较研究。【结果】豫综5号群体的淀粉含量随着改良轮次的增加呈逐渐提高的趋势,由C0的69.39%增加到C4的72.31%,4轮选择后淀粉含量实际增益为2.92%。同时蛋白质和赖氨酸含量呈逐轮下降趋势。随着改良轮次的增加,各测验种与各轮改良群体测交组合的淀粉含量逐轮提高,说明非破坏性单粒淀粉含量的轮回选择对豫综5号淀粉含量的改良是有效的;就一般配合力而言,随着改良轮次的增加,淀粉含量的一般配合力呈逐轮提高的趋势;从特殊配合力分析结果表明,黄早4与各轮群体间特殊配合力效应值逐轮提高,其它4个测验种与群体特殊配合力效应值呈现一定的波动。【结论】利用非破坏性单粒淀粉含量的轮回选择改良豫综5号淀粉含量是有效的,随着改良轮次的增加,豫综5号的淀粉含量逐渐提高。 相似文献
9.
改良S1后代轮回选择在玉米群体改良中应用的研究Ⅱ.群体方差,配合… 总被引:1,自引:2,他引:1
用改良S1轮回选择完成了对中综3号三轮改良,并选择5个测验种,通过NCⅡ交配设计,对改良群体的遗传方差,配合力,杂种优势的变化进行了分析。结果表明:该法克服了S1选择法遗传方差下降过快的缺占。对一般配合力具有显著的改良效果。经三轮选择后,遗传方差仅下降20.8%,且从第三轮开始遗传方差下降已趋缓慢,仅减少4.0%,一般配合力从C0的-45.15增加到C3的44.95。但该法对改良群体的特殊配合力及 相似文献
10.
利用若干单株混合提取DNA方法进行玉米群体SSR的分析 总被引:9,自引:1,他引:9
以金皇后玉米群体90个单株:DNA和6个自交系DNA为供试材料,利用15对SSR引物,比较了同一群体4种DNA样品处理(单株DNA样品、3个单株混合DNA样品、10个单株混合DNA样品、15个单株混合DNA样品)的SSR遗传多态性。结果表明,利用单株DNA样品能获得等位基因数、基因频率、基因型杂合度等较全面的遗传信息,适宜进行单个或少量群体的遗传结构研究,但试验工作量大;利用混合DNA样品所能获得的遗传信息有所减少,比较4种DNA样品处理的检测结果发现,15个单株混合样品的检测结果误差较大,而采用3~10个单株DNA混合的样品基本可以反映出一个群体的等位基因数目和SSR带型的差异,由于试验工作量大大减少,可以应用于较多玉米群体间遗传差异的比较。 相似文献