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。

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。

基于CRISPR/Cas9系统的OsbHLH116基因编辑及其脱靶效应分析

以水稻OsbHLH116基因为编辑对象,根据基因编码区序列(CDS)在第一外显子区域设计长度为19bp的sgRNA,化学合成sgRNA的寡核苷酸序列,然后与CRISPR/Cas9系统表达载体pBUN411连接,再用农杆菌介导法获得水稻转基因株系,最后利用酶切和测序相结合的方法对OsbHLH116突变体进行了筛选鉴定和脱靶效应分析。结果表明,所构建的pBUN411-gRNA载体成功实现了对基因OsbHLH116的定向编辑。酶切分析表明在选取的10株T0代转基因苗中得到了6个OsbHLH116突变单株。对6个突变单株进行了TA克隆测序分析,发现了纯合突变、双等位突变和杂合突变3种类型。酶切分析表明2个潜在脱靶位点均未发生脱靶效应。

扬花灌浆期抗耐弱光水稻品种评价及筛选

以豫南稻区23个籼型杂交稻主导品种和沿黄稻区3个常规粳稻为试验材料,研究了水稻灌浆期弱光对水稻生长的影响。结果表明,65%遮阴条件下,水稻叶片叶绿素含量、结实率和千粒重均受到很大影响,不同品种间存在差异。遮阴后水稻的3片功能叶SPAD值升高。24个水稻品种的结实率较对照降低,平均降幅达20.45%;26个品种千粒重均下降,平均降低17.67%。以结实率和千粒重为指标,建立抗耐遮阴指标体系,通过聚类分析筛选出综合抗耐弱光水稻品种6个,分别为方欣1号、冈优527、豫农粳6号、绿丰20、冈优827、内2优6号。

不同生育时期淹水对水稻Sub1A耐淹基因导入系产量的影响

在苗期、分蘖期和抽穗期等3个生育时期对常规籼型水稻IR64和IR64 Sub1A耐淹基因导入系(IRRI149)进行淹水处理,测定各个生育时期淹水后的有效分蘖数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量,以确定不同生育时期淹水对Sub1A耐淹基因导入系产量的影响。结果表明,在苗期淹水,IRRI149和IR64的单株产量分别为39.11 g、24.92 g;分蘖期淹水,分别为10.31 g、0.48 g;抽穗期淹水,分别为24.35 g、23.36 g。IRRI149在苗期和分蘖期淹水条件下,有效分蘖数、每穗粒数、结实率、千粒重、单株产量均显著高于IR64;3个处理时期中以分蘖期淹水对产量的影响最为明显。

植物分子生态学课程教学与农业生态环境安全意识的培养

结合教学实践,介绍了植物分子生态学课程的特点、讲授内容和教学方法,并强调了培养学生农业生态环境安全意识的重要性。

弱光对水稻籽粒蔗糖、淀粉含量及淀粉合成相关基因表达的影响（摘要）

为揭示弱光条件下水稻籽粒灌浆充实不良的生理机制和分子机制，本研究以常规粳稻品种豫农粳6号为材料，采用65％的黑色遮阴网于扬花后遮阴30d，自然条件下生长水稻为对照，研究了灌浆期弱光对水稻籽粒千粒重、品质的影响，

成熟后水稻强弱势粒生理活性的研究（摘要）

为揭示强弱势籽粒成熟以后的生理活性和萌发过程中相关基因表达差异及其调控机理，本研究选取粒重存在显著差异的强弱势粒进行种子发芽实验，统计了强弱势粒的发芽势、发芽率；

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。

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。

不同硅吸收效率水稻品种根系对硅素水平的响应

为明确硅对水稻根系生长发育的影响,以4个硅吸收效率不同的水稻品种(高效吸收品种TN1、白香粳和低效吸收品种卷叶粳、一目惚)为材料,采用国际水稻研究所的营养液配方水培试验,设置0(T1)、1.25(T2)和2(T3)mmol·L-13个硅素水平,研究了不同硅素水平对不同基因型水稻根系和地上部干物质量、根条数、侧根数、根总长和根直径等的影响.结果表明:随硅素水平的提高,水稻各品种均表现为根系干物质量、根冠比、侧根数和根总长逐渐减少,地上部干物质量、根条数和根直径逐渐增大.较高的硅素水平有利于水稻不定根的分化发育,而不利于侧根的分化发育.在较低的硅素水平下,硅吸收效率高的基因型水稻TN1和白香粳的根干物质量和根冠比显著高于硅吸收效率低的品种卷叶粳和一目惚,其中白香粳的侧根数和根总长均显著高于卷叶粳和一目惚.可见,根总长和侧根数是引起水稻硅素吸收差异的主要原因.

两个玉米矮花叶病显性互补抗病基因的发现和定位(英文)

玉米矮花叶病是世界普遍发生危害严重的玉米病毒病害之一。迄今为止 ,只有少数几个抗病基因被发现并定位。优良自交系四一是鉴定出的玉米矮花叶病新抗源 ,它表现为全生育期抗性。通过连续两年的经典遗传学研究发现 ,四一的成株期抗性表现为一种新的抗病遗传模式 ,该抗性是由两个显性互补抗病基因控制。 87对微卫星标记分析进一步证实了以上推论 ,并把两个抗病基因分别定位在第三和第六染色体上 ,第三染色体上的抗病基因与微卫星标记phi0 2 9相距 14 .5cM ,第六染色体上的抗病基因与微卫星标记phi12 6相距 7.2cM。

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。

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。

不同时期施氮比例与种植方式对豫南稻区粳稻产量性状和氮素利用效率的影响

采用裂区设计,在豫南地区研究了不同时期施氮比例和种植方式(手插秧、机插秧)对水稻产量和氮肥利用率的影响,为指导豫南稻区水稻生产提供理论依据。结果表明,手插秧、机插秧2种种植方式下,与不施氮肥处理相比,不同氮素配比(基蘖肥与穗肥比例分别为4∶6、5∶5、6∶4、7∶3)均可提高水稻的穗粒数和产量,手插秧条件下以氮素配比为6∶4产量最高,增幅达27.65%;机插秧条件下以氮素配比为7∶3产量最高,增幅达115.55%;且机插秧产量高于手插秧,但差异未达到显著水平。手插秧在6∶4处理条件下有效穗数和穗粒数高于其他处理;机插秧在5∶5处理条件下有效穗数最高,在7∶3处理条件下穗粒数最高;手插秧和机插秧对照的结实率和千粒质量最高。手插秧成熟期干物质积累在氮素配比为6∶4达最大;抽穗开花期,手插秧与机插秧在氮素配比6∶4与7∶3处理条件下叶片、茎鞘、植株氮素含量较高;氮素生理利用率,在不同氮素配比条件下机插秧均高于手插秧,且2种种植方式均以氮素配比7∶3为最高;氮素偏生产力,手插秧条件下以氮素配比6∶4为最高,机插秧条件下以氮素配比7∶3最高;而百千克籽粒需氮量,手插秧条件下以氮素配比5∶5与6∶4最高,机插秧条件下以氮素配比6∶4最高。因此,种植方式对氮素配比的响应存在明显差异,手插秧和机插秧的最佳施氮配比分别为6∶4和7∶3,此时产量和氮素利用效率最高。

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。

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。

水稻苗期吸收积累硅素的品种差异研究

为探讨水稻品种间苗期对硅素吸收积累的差异,筛选高效吸收积累硅素的材料,2002、2003年利用28个常规水稻品种,采用水培试验方法,研究了在较低硅素浓度条件下不同水稻品种间茎蘖数、根系和地上部的干物质重量、硅素含量和吸硅量的差异。结果表明,水稻品种间对硅素的吸收积累存在显著或极显著差异。初步确定TN1、白香粳、早大穗、IR36和特青为硅素高效吸收积累品种,Lemont、中平选、一目惚、武运粳7号和卷叶粳为硅素低效吸收积累品种。