利用QTL-Seq结合分子标记定位粳稻垩白粒率控制位点qChalk8

[目的]垩白是影响稻米外观品质的重要性状。本研究旨在利用QTL-Seq和分子标记作图定位粳稻垩白粒率调控相关的QTL。[方法]利用高垩白粒率粳稻材料拉木加和低垩白粒率粳稻品种水晶3号构建F_(2)分离群体,将两份独立的F_(2)群体分别种植于河南原阳和海南三亚,两个群体单株垩白粒率考种后分别选取极端个体混池进行QTL-Seq分析,然后使用分子标记作图对稳定的QTL进行验证。[结果]两个F_(2)群体的QTL-Seq分析发现8号染色体存在一个较为稳定的QTL位点qChalk8。进一步通过分子标记作图将该QTL定位于17.6-18.5Mb,该QTL位点的LOD值为7.08,表型贡献率为15.9%。[结论]利用QTL-Seq和分子标记作图定位了粳稻垩白粒率相关QTL-qChalk8,为粳稻垩白调控基因进一步的精细定位和基因克隆奠定了基础。

新创制豫南黑香糯米的营养特性分析

以培育新品系及加工为目的,对4份诱变创制的豫南黑香糯米的淀粉、花青素和矿物质进行测定。结果表明,创制的不同品种的黑香糯米淀粉含量、花青素以及矿物质含量均有明显的差异。通过电子显微镜扫描观察发现,黑香糯米的淀粉颗粒结构与‘NIP’相比并没有显著性差异,但黑香糯米中淀粉含量(36.5%~50.2%)、提取率(52.8%~60.7%)、提取纯度(70.0%~80.0%)均低于‘NIP’(64.7%、71.2%和90.0%以上)。在淀粉的组成上,黑香糯米‘LN48⁃2’和‘LN48⁃3’品系与‘NIP’相近,直链淀粉占14%~16%,支链淀粉占84%~86%,而‘LN54’和‘LN55’品系与‘LN56 CK’品种相似,淀粉中支链淀粉约占100%。通过超高效液相色谱分析,‘LN48⁃3’中花青素含量最高,为109.29 mg/100 g,‘LN48⁃2’中花青素含量最低,为84.39 mg/100 g,但其花青素组成相同,均由矢车菊素⁃3⁃O⁃葡萄糖苷和芍药素⁃3⁃O⁃葡萄糖苷组成。采用等离子质谱仪分析黑香糯米中矿物质含量,‘LN48⁃2’品系的钙元素和锌元素含量最高,分别为1370.8 mg/kg和60.3 mg/kg,其次是‘LN54’,分别为956.3 mg/kg和55.2 mg/kg;新创制5个品系的铁元素含量变幅范围为57.0~82.3 mg/kg,高于对照黑香糯米‘LN56 CK’。

旱稻田杂草的发生及除草剂的筛选研究

旱稻田杂草的发生是影响旱稻产量的一个重要因素。为明确旱稻田杂草发生规律和筛选合适的旱稻田除草剂,调查了旱稻田杂草的发生情况,并进行了5种常用除草剂达93.3%的防治剂量及复配药效试验。结果表明:旱稻田杂草种类多、数量大,播后20 d是杂草萌发高峰期。3 000～3 150 mL/hm2旱稻除草剂1号和3 750 mL/hmm2农思它对旱稻田杂草的防除效果达93.39%。2种除草剂之间相互复配的效果都不好。多种除草剂复配可采用旱稻除草剂1号+丁草胺+农思它、旱稻除草剂1号+丁草胺+二甲四氯、旱稻除草剂1号+农思它+果尔,此3种方案防效较好,防效均达95%以上。

小麦DH群体数量性状的遗传分析

为了研究小麦数量性状的遗传规律,利用郑州8761×川育35050杂交组合的F1花药培养获得的DH群体对小麦株高、穗下节长、穗长等性状进行了遗传分析。结果表明,株高、穗下节长、穗长、单株穗数、结实小穗数、不育小穗数、总小穗数、穗粒数这8个性状的遗传力分别为92%、83%、79%、30%、48%、48%、53%和47%;控制各性状的最少基因对数分别约为5、6、10、12、11、11、11和9对。各性状的偏度系数和峰度系数的估算结果表明,控制株高、穗下节长、穗长、结实小穗数、总小穗数和穗粒数的基因间无互作,控制单株穗数和不育小穗数的基因间存在互补作用。

短时水分胁迫对水稻叶片光合作用的影响

为揭示水分胁迫下水稻叶片光合特性下降的生理原因,以水培的水稻幼苗为材料,测定30%PEG-6000模拟水分胁迫150 min过程水稻叶片光合特性、荧光参数和光合机构关键酶活性的变化。结果表明:短时水分胁迫处理0~60 min气孔导度快速下降,胞间CO_2浓度、净光合速率、蒸腾速率和荧光参数均降低;60~120 min气孔导度缓慢下降,Ru BP羧化酶活性开始快速下降,胞间CO_2浓度开始上升,非光化学猝灭仍然是上升趋势,其它光合荧光参数持续降低。120 min后,非光化学猝灭出现下降趋势,Ru BP羧化酶活性和胞间CO_2浓度分别保持下降和上升趋势,其它光合荧光参数持续降低。短时胁迫处理结果暗示,光合作用0~60 min主要受气孔限制,60~120 min受气孔限制和非气孔限制共同作用,120 min后主要受非气孔限制。

水稻种子H_2O_2流速和种子活力的关系研究

研究了水稻种子H_2O_2流速与种子活力的关系,为快速无损伤鉴别水稻种子活力方法提供依据。以粳稻日本晴、籼稻金农丝苗为材料,采用高温高湿人工老化方法处理种子0,7,10 d获取不同活力水平种子,测量3种类型种子的发芽率、根长、芽长、电导率、H_2O_2含量、CAT活性等性状,并利用非损伤微测系统(NMT)测量种子的H_2O_2流速。结果表明,老化处理造成水稻种子发芽率、根长、芽长和CAT活性降低,而电导率、H_2O_2含量及外排流速增加;老化处理10 d,老化程度加重,趋势更明显。H_2O_2流速与种子发芽率表现极显著负相关的线性关系。种子的H_2O_2流速大小及方向反映了种子内部的氧化还原平衡和细胞膜的状态,通过非损伤微测技术测定H_2O_2流速可以作为水稻种子活力判断的一种方法。

黄淮稻区优质抗病粳稻“六位一体”育种技术体系的构建与实践

稻瘟病和稻米外观品质差是制约黄淮稻区粳稻发展的主要因素。为解决优质抗病水稻品种选育难、品种缺乏的问题,以主效广谱稻瘟病抗性基因分子标记选择、人工接种诱发和田间自然发病多点鉴定相结合的手段,创制了粳稻抗稻瘟病育种技术。创立了以"籽粒相对充实度"为核心的籽粒灌浆速率快速监测稻米品质生理育种技术。在此基础上,构建了早代大群体选择、多生态点联鉴、生理指标监测、分子标记辅助选择、稻米品质测定和抗病田间鉴定"六位一体"的黄淮稻区粳稻复合育种技术体系,选育了一批优质抗病粳稻新品种,创新了稻米品质和抗病性协同改良技术途径。

种子工程专业《种子生产学》课程实践教学改革探讨

《种子生产学》是种子工程专业的专业课程之一,有着较强的理论性与实践性,实践教学体系的完善是保证教学效果的关键。本文在分析当前《种子生产学》课程实践教学存在问题的基础上,介绍了河南农业大学近年来一系列教学改革探索的做法和成效,以期为新形势下《种子生产学》课程实践教学改革提供依据。

大柴达木盐湖硼同位素地球化学研究

以测定Ｃｓ２ＢＯ＋２离子的热电离质谱法，用ＶＧ－３５４型质谱计测定了大柴达木盐湖卤水及其外围水系的硼同位素组成。其卤水的δ１１Ｂ值为＋４．９６‰－＋９．ｌｌ‰，外围水系的δ１１Ｂ值为－３．８５‰－－４２．６８‰。同时也测定了其湖底沉积物、外围碳酸盐泉华和硼酸盐的硼同位素组成。它们的δ１１Ｂ值分别为－１７．７８‰－＋２．５６‰、－３１．９７‰－＋０．１７‰和－１１．８７‰－－９．５９‰。这些资料说明了该区硼同位素分馏作用是存在的。实验结果证明：粘土吸附、碳酸盐沉淀和硼酸盐析出是影响该区硼同位素分馏的重要因素。

氮肥用量对杂交籼稻Y两优886冠层结构和产量的影响

为确定杂交籼稻Y两优886的适宜施氮量和理想群体冠层结构,测定了不同氮素水平下Y两优886的产量、叶面积指数、叶绿素含量、光合辐射利用等指标。结果表明,随着氮肥用量的增加,叶面积指数和叶绿素SPAD值呈逐渐增加趋势,而水稻灌浆-成熟期的PAR截获率、干物质净积累量、PAR转化率、PAR利用率呈先上升后降低的趋势;N390处理的产量最高,叶面积指数、叶绿素SPAD值、PAR利用及转化都达到较高水平。390 kg/hm2是Y两优886合理的施氮量,有利于该品种的高产高效栽培。

黄淮稻区推广水稻品种稻瘟病抗性基因Pi9和Pi-ta的分子鉴定

为明确Pi9和Pi-ta 2个稻瘟病抗性主效基因在黄淮稻区种植水稻品种中的分布状况,利用分子标记对60个水稻品种进行Pi9和Pi-ta抗稻瘟病基因的分子鉴定。结果表明,60个检测品种中31个含有Pi9抗性基因,9个含有Pi-ta抗性基因,郑稻18、豫农粳12号、豫稻16、泰香2号、武香粳14号和武运粳21号等6个品种携带2个抗病基因。黄淮稻区水稻育种Pi9基因利用广泛,Pi-ta基因利用较少,今后应加强Pi-ta及更多主效广谱抗稻瘟病基因的聚合利用。

优质香稻新品种豫农粳11号的选育及应用

豫农粳11号是河南农业大学利用常规育种与香味基因分子标记辅助选择相结合的手段选育的香型粳稻新品种。该品种综合性状和稳产性好、米质优良、具香味,2017年通过河南省农作物品种审定委员会审定。本文介绍了豫农粳11号的选育过程、特征特性及栽培技术要点。

两系杂交稻Y两优886的选育和应用

Y两优886是河南农业大学以光温敏不育系Y88S作母本,恢复系益恢66作父本组配育成的两系杂交水稻新品种。该品种抗病性强、稳产性好、米质优良,2016年通过河南省农作物品种审定委员会审定。

《种子生产与加工》课程教学改革的探讨

种子生产与加工是种子科学与工程专业的主要专业课程之一,是理论性与实践性紧密结合的一门课程,本文介绍了河南农业大学近年来在该课程理论教学、实践教学、教学实习、成绩评定等方面一系列教学改革探索的做法,为相关专业课程的教学改革提供一定的参考。

低温胁迫对小麦叶片细胞膜脂质过氧化产物及相关酶活性的影响

为了给小麦抗寒性鉴定提供依据,采用室内模拟低温处理小麦133个系的DH群体幼苗,研究了低温胁迫对小麦幼苗叶片脂质过氧化作用的产物及其相关酶活性的影响。结果表明,低温处理后脂质过氧化作用产物丙二醛(MDA)的含量增加;超氧物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性在低温胁迫条件下不同株系间存在差异,但并不随MDA的增加而稳定提高,两种酶之间的活性变化无明显的同步性。因此,SOD活性和MDA含量可以作为鉴定小麦抗寒性的生理生化指标。

弱光对水稻生长发育影响研究进展

光是影响植物生长发育重要的环境因子之一。随着全球气候的异常,水稻生育期内阴雨寡照天气增多,太阳辐照减少,弱光会对水稻生长发育产生不利影响。本文综述了国内外有关弱光对水稻营养生长、避阴反应、光合作用特性、产量形成和品质等方面的影响。水稻营养生长的各个方面都受弱光影响,包括株高、分蘖、根系、叶片及其气孔和叶绿素等的发育。最重要的是弱光通过影响光合作用,进而影响干物质积累与分配,从而导致水稻产量和品质降低。光不仅为植物光合作用提供能量,还是一种信号物质,植物通过光受体感受光环境包括光质、光强和光向等的变化来调控自身形态建成。遮阴同样能导致弱光。遮阴后,植物光敏色素感受到环境中红光和远红光比例的变化,从而引起株高增加、节间伸长、分枝减少和加速开花等一系列反应,这些称为避阴反应。本文探讨了在弱光对作物生长发育影响的研究中使用不同遮阴材质对光质的影响。目前水稻避阴反应研究较少,本文讨论了水稻光敏色素基因及拟南芥中鉴定的与光信号相关的转录因子可能在水稻生产中的应用。对水稻在生育期内遇弱光环境时提出了相应的防治对策,并分析了当前研究中存在的问题和不足,指出了今后进一步研究的方向。

干湿交替条件下稻田土壤氧气和水分变化规律研究

在水稻高产栽培技术中,为合理利用水资源,改良土壤通气性,干湿交替灌溉技术已广泛应用。干湿交替灌溉技术的核心是协调土壤水分与氧气之间的平衡。本研究采用大田试验,在水稻生育后期进行干湿交替处理,同步监测稻田5 cm土层土壤氧气、水分及温度的变化,以探讨稻田土壤氧气和水分运移变化规律及其互作关系,为进一步揭示干湿交替灌溉技术的内在生理机制奠定基础。研究结果表明,干湿交替条件下,稻田土壤含水量处于饱和状态时,基本监测不到土壤含氧量;而稻田土壤在慢慢变干的过程中,5 cm土层土壤体积水分含量逐渐降低,土壤氧气含量逐渐升高。在花后19 d、24 d、29 d,当5 cm土层土壤体积含水量分别下降为25.4%、25.1%、24.7%时,土壤含氧量则分别上升到17.5%、17.4%、17.4%。在水稻生育后期不同阶段,土壤氧气含量的日变化呈现先降低再升高的趋势,谷值一般出现在14:00—15:00之间;土壤含水量随时间呈波动式逐渐降低的变化趋势;土壤温度呈现先升高后降低的趋势,峰值一般出现在15:00—16:00之间。从上午8:00到下午17:59,当土壤温度升至峰值时,土壤水分含量较低,而土壤含氧量开始升高。水稻开花期、灌浆期和成熟期的土壤氧气含量与土壤含水量均表现出极显著负相关关系,土壤温度与土壤水分间呈显著负相关关系,而土壤氧气与土壤温度之间无显著相关关系。说明干湿交替条件下,水稻生育后期稻田土壤中的水分和氧气含量存在一定的此消彼长的关系。因此,通过适度的干湿交替管理措施,可在一定程度上调节水稻根系周围的土壤水分和氧气的平衡。

水稻不同部位伤流强度的差异及其与籽粒充实的关系

为明确水稻弱势籽粒充实的作用机理,以豫粳6号(粳稻)和两优培九(籼稻)为试验材料,于幼穗分化期设置不同的氮素穗肥处理(即0、90、180kghm2纯氮)试验,研究了基部节间和穗颈节间伤流强度、伤流液中可溶性糖的灌浆期动态变化,灌浆盛期伤流强度日变化规律及穗颈节间伤流强度和伤流液中可溶性糖与籽粒充实度的关系。结果表明,水稻基部节间和穗颈节间伤流强度灌浆期变化不同,基部节间伤流强度于花后5d达最大值,之后呈下降趋势;穗颈节间伤流强度于花后5d、17d各出现一个峰值,花后11d达低谷,平均穗颈节间伤流强度表现为无氮肥处理最高,高氮肥处理最低。穗颈节间伤流强度日变化以白天较低,夜晚较高且随着施氮量的增加而降低。籽粒灌浆期,花后10、15、25和35d粳稻穗颈节间伤流强度与其弱势粒充实度呈显著或极显著正相关关系,而籼稻相关性不显著;穗颈节间伤流液中可溶性糖含量与强弱势粒充实度均极显著正相关。基部节间伤流与籽粒充实度的关系不显著。说明穗颈节间伤流与弱势粒充实关系密切,可以此作为衡量弱势粒充实程度的指标之一。因此,以氮素调控为手段提高穗颈节间伤流强度来提高弱势粒充实度是可行的。

不同深耘及施穗肥方式对水稻根系活力、籽粒灌浆及产量的影响

【目的】探明不同深耘施穗肥方式对水稻根系活力、籽粒灌浆动态及产量的影响。【方法】采用大田完全随机小区试验,在倒四叶期设置平作撒施、深耘撒施、开沟起垄撒施和深耘深施4个氮素穗肥处理,对不同深耘施穗肥方式下水稻生育后期伤流强度、籽粒灌浆动态及稻谷产量的差异进行研究。【结果】与平作撒施相比,不同深耘施穗肥方式显著提高水稻的基部节间和穗颈节间伤流强度和稻谷产量,以深耘深施肥措施最好,其次为开沟起垄撒施、深耘撒施。不同深耘施穗肥方式下强、弱势粒最大生长量、起始势、相对起始势、最大灌浆速率和平均灌浆速率均有提高。【结论】在砂壤土水稻田中,水稻生育中期可采用深耘处理提高根系和籽粒库容活力,改善籽粒灌浆进程,进而提高稻谷产量。

基于CRISPR/Cas9系统的水稻光敏色素互作因子OsPIL15基因编辑

【目的】光作为一种环境信号,可影响植物的基因表达、酶活性和形态建成。光敏色素互作因子在光信号传导过程中起着重要作用。本研究旨在构建水稻光敏色素互作因子OsPIL15的CRISPR/Cas9表达载体,创制OsPIL15突变体,挖掘水稻功能基因,丰富和完善水稻光信号调控分子机制。【方法】依据CRISPR/Cas9技术原理,设计OsPIL15突变靶点。将所设计靶序列在水稻基因组中进行比对,排除非特异性靶位点,同时使该靶序列含有常用酶切位点,方便后期突变体鉴定。化学合成靶位点寡核苷酸序列并与载体pBUN411连接构建CRISPR/Cas9表达载体,利用农杆菌介导法导入粳稻品种日本晴,以除草剂抗性标记筛选获得阳性转基因植株。利用酶切法判断T0代转基因植株是否发生突变,结合测序结果分析突变单株的突变基因型。将靶点序列在水稻全基因组中进行比对分析,选择5个与靶序列同源性较高且错配在4 bp以内的位点作为潜在脱靶位点进行脱靶效应评估,分析所设计靶序列特异性。【结果】所构建表达载体成功实现了对OsPIL15的定向编辑,酶切显示在选取的25株T0代转基因植株中获得15株突变体,其中包括5株纯合突变体、6株双等位突变体和4株杂合突变体,共10种不同突变基因型和11个突变株系。突变类型以单碱基插入或缺失为主,同时也得到2种56和66 bp较大片段缺失株系。对部分纯合突变、双等位突变和杂合突变体的T1代植株进行分析,结果表明,T0代产生的突变基因型绝大部分能稳定遗传给下一代。T0代纯合突变体后代为纯合突变单株,仅在株系14纯合突变体后代中检测到1株未突变单株;T0代双等位突变体后代可得到2种纯合突变型和1种双等位突变型;T0代杂合突变体后代则可得到纯合、杂合及未突变3种类型。对T0代未突变植株的后继世代酶切分析显示,62株T1代转基因植株均未发生突变,表明CRISPR/Cas9在T1代转基因阳性植株中未重新发挥基因编辑作用。对20株突变体的5个潜在脱靶位点进行分析,5个潜在脱靶位点均未检测出脱靶效应,表明所设计靶序列具有较高特异性。对选取的3组不同基因型ospil15 T1代突变体表型进行初步观察,结果表明,突变体生育期和分蘖数未出现明显变化,株高极显著下降,籽粒粒长极显著增加,最大增幅达5.69%。【结论】CRISPR/Cas9系统能对OsPIL15进行定向编辑,获得的10种不同突变基因型的ospil15突变体与野生型相比株高极显著降低、籽粒粒长极显著增大。