化肥优化减施对麦茬旱直播稻强、弱势粒食味与营养品质的影响

以常规施肥处理(F0,施N 350 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)135 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2))为对照,研究不同化肥优化减施处理(F1:施N 280 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)108 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2);F2:施N 210 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)81 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2);F3:施N 140 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)54 kg/hm^(2)、K_(2)O 135 kg/hm^(2))对麦茬旱直播稻强、弱势粒食味与营养品质的影响,以期为直播稻优质高产施肥管理提供参考。结果表明,各化肥优化减施处理总体上均显著提高了直播稻强、弱势粒崩解值和峰值黏度,改善了食味品质,F1、F2、F3处理强势粒的崩解值分别比F0处理显著提高8.35%、7.65%、9.78%,F1、F3处理弱势粒的崩解值分别比F0处理显著提高13.25%、11.13%。各化肥优化减施处理总体上均显著降低了强、弱势粒中组氨酸、脯氨酸及锰含量,总体上均显著提高了强、弱势粒中酪氨酸、精氨酸、赖氨酸含量和弱势粒中铜、锌含量,另外,F1处理还显著提高弱势粒中铁含量,F2处理显著提高强势粒中铁、铜含量及强、弱势粒中钙含量。与F0处理相比,F1、F2、F3处理强势粒的酪氨酸含量分别显著提高100.28%、44.76%、41.08%,弱势粒的酪氨酸含量分别显著提高85.21%、61.64%、22.47%;F1、F2、F3处理强势粒的赖氨酸含量分别显著提高28.87%、27.32%、70.62%,F1和F3处理弱势粒的赖氨酸含量分别显著提高27.23%、39.44%;F1、F2、F3处理强势粒的精氨酸含量分别显著提高6.54%、11.84%、2.18%,弱势粒的精氨酸含量分别显著提高32.83%、33.59%、23.02%。与F0处理相比,F1处理弱势粒铁含量显著提高27.16%,F1、F2、F3处理弱势粒锌含量分别显著提高18.86%、6.56%、3.39%,F1、F2、F3处理弱势粒铜含量分别显著提高2.49%、2.95%、3.11%。综上,化肥优化减施在提高强、弱势粒食味品质的同时,可以改善营养品质,总体上以F1处理最优。

冷水灌溉对水稻扬花期遭受短时高温危害的缓解效果

以灌溉水的温度处理(冷水初始温度20.0℃、常温水初始温度27.7℃)为主区,以气温处理(高温38.0℃、自然气温32.0℃)为副区,进行裂区实验设计,开展田间实验,探索高温与自然气温下水稻体温的变化特征及冷水灌溉和常温水灌溉对水稻剑叶、穗及节间温度的影响规律。结果表明:与自然气温相比,高温条件下水稻剑叶、穗及节间温度分别显著提高5.9℃、5.7℃和0.9℃。高温条件下使用两种温度的水灌溉时,冷水灌溉(LHT)处理的水温升高更快、升温幅度更大,10:00-15:00升温幅度达6.0℃;而常温水灌溉的水温变化缓慢,从10:00的27.7℃升至15:00的30.0℃,升温仅2.3℃。可见,高温条件下灌溉冷水比常温水吸收更多的热量。因此,高温条件下,与常温水灌溉处理相比,冷水灌溉处理使水稻剑叶、穗及节间温度显著降低了1.5℃、1.3℃和1.6℃,增大了气-叶温差、气-穗温差及气-节间温差。高温条件下,冷水灌溉能有效降低水稻体温,起到良好的避热效果,因此可以考虑作为缓解高温热害的一种技术手段。

水稻抗白叶枯病新基因Xa32(t)的鉴定和初步定位

通过多菌系接种鉴定及抗谱分析,并与目前国际上已知抗白叶枯病基因比较,证明在水稻抗源C4064中含有一个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa32(t)。应用分离集团分析法(BSA),借助SSR和EST等分子标记,对该基因进行了分子标记定位。通过对F2分离群体及F3家系单株进行遗传连锁性检测,发现6个位于水稻第11染色体长臂末端的分子标记RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、RM6293和RM5926与Xa32(t)基因连锁。它们与Xa32(t)基因间的遗传距离分别为2.1、1.0、1.0、0.5、1.5和2.6cM。其中标记RM6293和RM5926位于染色体近端粒一侧,其他4个标记RM27256、RM27274、RM2064和ZCK24位于基因的另一侧。将Xa32(t)定位在水稻第11染色体长臂末端2.0cM范围内。

黄河三角洲微咸水灌溉对水稻产量的影响

如何提高黄河三角洲微咸水利用率,节约淡水资源是黄河三角洲盐碱地水稻产业发展的关键问题之一。以多个水稻品种为材料,比较了不同盐度、不同发育时期微咸水灌溉下产量相关性状的变化。结果表明,全生育期3 g/L和5 g/L盐度的微咸水灌溉均影响水稻产量,其中3 g/L微咸水灌溉主要影响了穗粒数和千粒重,而5 g/L微咸水灌溉影响是多方面的;全生育期3 g/L微咸水灌溉产量降低约10%,而5 g/L微咸水灌溉减产超过40%。在插秧返苗期3 g/L微咸水浇灌会降低成苗率,但一定程度上提高水稻的耐盐能力,降低盐胁迫对水稻产量的影响。相对其他时期,仅在分蘖期进行5 g/L微咸水灌溉对水稻产量的影响相对较小;孕穗灌浆期用微咸水灌溉严重影响水稻灌浆。因此,在当地淡水资源短缺的情况下,可以考虑在返苗期和分蘖期使用3 g/L的微咸水进行灌溉,但要适当增加该单位面积内苗数,缓解因成苗率降低造成的产量损失,而分蘖期可以适当采用高盐度微咸水灌溉,但不宜超过5 g/L,孕穗灌浆期微咸水盐度应严格控制在3 g/L以下。黄河三角洲地区微咸水资源的利用能够充分节约淡水资源,具有较好的经济和生态效益。

水稻抗白叶枯病新基因的初步定位

【目的】通过与目前国际上已报道的抗白叶枯病基因进行分析比较,推测水稻抗源C4059含有1个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa36(t)。将水稻抗源C4059的白叶枯病抗性转育到IR24遗传背景下,培育近等基因系并借助分子标记将其抗白叶枯病基因进行定位。【方法】以IR24/C4059的1个F3分离群体为材料,采用分离集团分析法,借助SSR、EST标记对Xa36(t)进行分子标记定位。【结果】找到13个与Xa36(t)连锁的标记,最近的4个标记RM2136、RM7443、RM1233和RM224与目标基因间的遗传距离分别为3.2、3.8、1.9和1.3cM。其中标记RM2136和RM7443位于染色体近端粒一侧,标记RM1233和RM224位于目标基因的另一侧。【结论】通过分子标记检测,将基因Xa36(t)定位于水稻第11染色体长臂末端附近。

利用CRISPR/Cas9技术编辑OsRR22基因创制耐盐水稻种质资源

水稻是重要的粮食作物之一,在盐碱地开发和改良中发挥着重要作用。为了创制高耐盐水稻种质资源,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在水稻品种盐丰47中对OsRR22设计3个靶位点进行基因编辑。通过PCR和测序鉴定,在T_(0)代获得16个突变单株,其中靶位点1和靶位点2均有纯合突变,靶位点3没有检测到突变。在T_(1)代转基因株系中,获得3株纯合突变且无T-DNA插入的纯合突变体。对T_(2)代进行农艺性状分析发现,与野生型相比,突变体的株高显著降低,产量相关农艺性状均无显著变化。苗期耐盐性鉴定结果表明,在200 mmol/L NaCl处理7天后,突变株的存活率比野生型提高30%以上。综上,利用CRISPR/Cas9技术对水稻品种盐丰47进行了耐盐性改良,为耐盐水稻新品种的培育提供了理论和材料基础。

基于染色体置换系的普通野生稻耐盐性QTL定位

本研究分别利用SSR标记、InDel标记以及简化基因组测序技术对一套以普通野生稻为供体亲本,9311为受体亲本的染色体置换系进行基因型鉴定,并通过对其不同生育期的耐盐性鉴定,共发掘2个与发芽期耐盐相关的QTL,13个与苗期耐盐性相关的QTL。其中与苗期存活率相关的QTL qSSR5.1、苗期耐盐等级相关的QTL qSSG5.1均被定位于同一位点,该位点对苗期存活率、苗期耐盐等级均具有增效作用,贡献率分别为6.36%、8.13%。在此QTL内包含与非生物胁迫相关基因OsDi19-1。经序列比对发现,OsDi19-1启动子区域在两亲本间存在较大差异,且受到盐胁迫时该基因表达量上升。同时,鉴定出水稻芽期耐盐的优异种质资源CSSL72、苗期耐盐的优异种质资源CSSL23、CSSL153,为水稻育种中耐盐性的改良提供了新的种质资源。

水稻早衰突变体esl-H5的表型鉴定与基因定位

在甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻淮稻5号的突变体库中,筛选到一个稳定遗传的叶片黄化早衰突变体esl-H5(early senescence leaf H5)。该突变体幼苗期表型正常,播种后50 d开始出现下部叶片黄化早衰表型。与野生型相比,esl-H5突变体抽穗期延迟,株高、穗长、穗粒数、有效分蘖数、千粒重等均显著降低,叶绿素含量显著减少。遗传分析表明该突变受一对隐性基因调控。分子标记定位结果显示,该突变基因定位于1号染色体。通过MutMap分析发现编码胼胝质合成酶基因Os01g0533000的最后一个外显子内有一个碱基G变成了A,这导致翻译提前终止。进化树分析结果显示, ESL-H5与拟南芥AtGSL7 (Glucan Synthase-Like 7)同源性最高。糖含量测定表明esl-H5突变体中可溶性糖和淀粉含量增高,推测ESL-H5功能缺失后影响了光合产物的转运,导致叶片中糖含量显著增高,进而引起叶片衰老。qRT-PCR结果显示, esl-H5突变体中抗病相关基因PR1a、PR1b、PR2、PR4、PR5和PR10表达量均高于野生型,这与突变体的白叶枯病抗性明显提高一致。上述研究结果为研究糖信号调控水稻衰老和抗病性奠定了基础。

不同水稻品种发芽期耐盐性评价

为了鉴定、筛选适合黄河三角洲地区盐碱地种植的水稻品种,以东营地区收集的11个粳稻品种为材料,进行了不同盐(NaCl)浓度(0、5、10、12、15 g/L)胁迫种子发芽期的耐盐性鉴定和评价。结果表明,盐胁迫抑制种子发芽,并且随着盐浓度的提高抑制作用越显著;种子发芽率、发芽势及根长、芽长均受到盐胁迫抑制,尤其是当盐浓度超过15 g/L时,抑制作用极显著。以相对盐害率作为耐盐评价指标,筛选出发芽期耐盐性较强的水稻品种3个:临稻19、盐丰47和盐粳456(3级),耐盐性中等的两个:津稻263和淮稻5号(5级)。

稻米品质调控的分子基础及非生物胁迫对稻米品质的影响

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,为全球超过半数人口提供食物来源。近些年来,随着温饱问题的解决,稻米品质日益受到关注。随着现代生物技术和生物信息技术的发展,控制稻米品质的基因相继被克隆并应用于水稻育种。本文综述了稻米品质调控分子机制,并对干旱、低温、高温、盐胁迫对稻米品质的影响进行了概述,以期为改善非生物胁迫下的稻米品质提供参考。

水稻抽穗期调控基因Hd6的PARMS标记开发与利用

水稻抽穗期调控基因Hd6有Hd6^(Nip)和Hd6^(Kasa)两个等位基因型,其中有功能的Hd6^(Kasa)型在长日照条件下抑制抽穗,可有效应用于水稻育种工作。为提高Hd6的选择效率,本研究根据水稻品种‘Kasalath’与‘日本晴’在Hd6第436位密码子上的A/T变异,基于五引物扩增受阻突变体系(penta-primer amplification refractory mutation system,PARMS)标记技术原理,开发了特异性PARMS标记Hd6^(Kasa)-PARMS,并利用该标记对‘蜀恢498’与‘苏秀867’的回交BC_(2)F_(2)群体进行Hd6等位基因的分型,成功分出Hd6^(Nip)型、Hd6^(Kasa)型及对应的杂合型,经进一步测序验证,基因分型的准确度达到100%;对基因分型与抽穗期表型的相关性进行Pearson相关分析,相关系数为0.858,达到极显著相关水平。综上,利用该标记可快速有效鉴定出水稻抽穗期调控基因Hd6的等位基因分型,从杂交后代群体中分离出携带Hd6^(Kasa)基因型的单株,对提高育种效率、促进水稻生育期的遗传改良具有重要应用价值。

水稻对盐胁迫的生理和分子反应研究进展

土壤盐渍化是威胁粮食安全的重要因素之一。盐对植物组织的伤害主要表现在两个方面,一是渗透胁迫造成的伤害,另一个是离子毒害。水稻是全球最主要的粮食作物,全球有50%的人口以稻米为主食,因此水稻生产对保障全球粮食安全发挥着重要作用。鉴于其栽培特点和生态作用,水稻是改良盐碱地的重要粮食作物。本文主要综述了水稻在盐胁迫后的生理反应、信号传导途径以及相关基因,为通过遗传改良提高水稻耐盐性提供研究成果信息。

拟南芥光敏色素B氨基酸位点突变对其结构与功能的影响

生物体为适应外界不断变化的光环境,进化出不同的光受体,其中光敏色素是一类经典的植物感受红光和远红光的受体蛋白,其通过暗适应的Pr状态和光激活的Pfr状态之间的光转换来检测红光和远红光。植物光敏色素具有1个保守的N端感光区域和1个C端调节区域,其中N端部分包括NTE、PAS、GAF和PHY亚结构域, C端部分包括2个PAS结构域和1个组氨酸激酶相关结构域(HKRD)。为深入了解光敏色素的结构及功能,已获得许多光敏色素功能缺失或氨基酸位点突变体,并对其进行功能研究,发现N端结构域在光敏色素的光谱特性、光信号感知和光信号转导等方面均具有重要作用;而C端结构域是光敏色素的二聚化与核定位所必需。该文综述了拟南芥(Arabidopsis thaliana)中光敏色素B (phyB)各亚结构域中氨基酸位点突变对其功能的影响,以期深入理解phyB的结构及功能,为未来通过基因编辑手段进行作物农艺性状的遗传改良奠定基础。

非生物胁迫对水稻抽穗期的影响

水稻(Oryza sativa L.)是重要的粮食作物,其产量与粮食安全和经济发展密切相关。水稻抽穗期是一个重要的农艺性状,对水稻播种季节、产量和适宜种植地区有着极其重要的影响。水稻抽穗期的调控涉及了一系列的基因,而且这些基因彼此之间存在着复杂的相互调控关系。盐、干旱和温度等非生物胁迫严重影响水稻抽穗期,解析非生物胁迫对水稻抽穗期的影响及其分子机理,有助于抗逆水稻新品种的选育。本研究梳理了水稻抽穗期调控的分子机制,以及非生物胁迫对水稻抽穗期的影响,以期为水稻耐逆品种的选育提供理论指导。

盐胁迫对水稻盐丰47和盐粳456生长和农艺性状的影响

为了筛选适合黄河三角洲种植的优良耐盐碱水稻品种,以盐丰47和盐粳456为材料,探讨盐胁迫对2个水稻品种种子萌发率、幼苗期及农艺性状的影响。结果表明:盐胁迫下,2个品种的生长均受到抑制,导致种子萌发率降低、植株变矮和叶片枯萎等,但是盐粳456表现出更强的耐盐性。生理生化试验结果表明,盐粳456具有较强的过氧化物清除能力、渗透调节和维持Na^+/K^+平衡能力。结合2个品种在黄河三角洲盐碱地的生育期和其他农艺性状,认为2个品种均适于黄河三角洲种植,但盐粳456具有更强的盐碱胁迫耐性,因此,盐粳456在黄河三角洲盐碱地区域具有更大的推广潜力。

水稻耐盐相关基因的研究进展

盐胁迫是制约水稻生产的主要非生物胁迫因素之一,伴随工业化进程及淡水资源的匮乏,土壤盐碱化日趋严重,严重威胁着粮食安全。因此,水稻耐盐机理研究及耐盐水稻品种的培育成为全球关注的热点。本研究对近几年国内外水稻中报道的耐盐相关基因及其在耐盐水稻育种的应用进行了综述,并对今后水稻耐盐研究重点进行了讨论,以期为水稻耐盐育种提供有用信息。

鹰嘴豆miR164基因家族的生物信息学分析及靶基因预测

miR164是植物特有的一类miRNA,参与调控植物的生长发育和对逆境胁迫的响应。为深入理解Car-miR164的功能和调控机制,本研究通过全基因组手段鉴定鹰嘴豆Car-miR164家族成员并预测靶基因功能,在PmiREN中获得Car-miR164家族5个成员的序列,通过染色体定位技术表明其位于鹰嘴豆Ca3、Ca4和Ca7三条染色体上。通过多序列比对发现Car-miR164家族5个成员的21 bp成熟序列的一致性很高,仅在5'端第13、17和21个核苷酸处存在差异。二级结构分析表明Car-miR164家族5个成员的前体序列都能形成稳定的茎环结构,成熟的miRNA序列均位于5'端。进化树分析表明水稻、拟南芥、苜蓿、大豆和鹰嘴豆中miR164家族成员主要聚为3个分支,Car-MIR164a与Mtr-MIR164j聚在一个分支,其他4个Car-MIR164聚在另外一个分支。靶基因预测表明Car-miR164家族5个成员的靶基因为鹰嘴豆NAC转录因子家族成员NAC09、NAC11和NAC57。转录组数据分析表明在鹰嘴豆8个不同组织中Car-miR164b/c/e的表达量比Car-miR164a/d高。本实验为进一步研究鹰嘴豆Car-miR164家族成员及其靶基因提供理论依据。

小麦TaSIM蛋白的原核表达与纯化及Western blotting检测

为了获得TaSIM(Salinity-induced R2R3-MYB)基因的纯化蛋白,以便研究TaSIM转录因子的DNA结合特异性。本研究以含有pET28a-TaSIM原核表达载体的大肠杆菌BL21为材料,用0.5 mmol/L IPTG,在37℃诱导TaSIM融合蛋白表达2 h,收集上清液,采用Ni-NTA柱纯化含有His标签的TaSIM融合蛋白,SDS-PAGE电泳检测结果表明获得了分子量大小约为33 kD的TaSIM融合蛋白。采用Western blotting检测TaSIM融合蛋白的表达,以鼠抗血清和辣根过氧化酶标记的山羊抗小鼠Ig G为抗体,结果表明TaSIM融合蛋白能够和抗体特异结合,说明诱导的蛋白是TaSIM融合蛋白。研究结果为进一步利用凝胶阻滞方法检验TaSIM蛋白与顺式作用元件的结合提供实验基础。

不同水稻品种幼苗期耐盐性评价

水稻是盐碱地改良利用的重要作物。水稻幼苗期对盐胁迫敏感,筛选幼苗期高耐盐水稻品种是利用水稻进行盐碱地改良的关键。通过分析收集的15个粳稻品种在盐胁迫下的形态和生理特性,综合评价不同水稻品种幼苗期的耐盐性。形态分析结果表明:150mmol/L NaCl处理下,所有试验材料的生长均受到抑制,出现植株变矮、根长变短和叶片枯萎等表型,其中盐胁迫对宁粳44、南粳46和盐丰47(对照)生长抑制相对最弱,死叶率最低;200mmol/L NaCl处理下,宁粳44、南粳46和盐丰47的存活率最高。耐盐指数结果表明,盐丰47的综合性状最好,其次是南粳46和宁粳44。生理特性结果表明:150mmol/L NaCl处理下所有试验材料的超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量均有所增加,其中南粳46的SOD活性较其他参试材料高;南粳46、盐丰47和宁粳44的丙二醛含量增加幅度较小,脯氨酸及可溶性糖含量增加幅度大于其他参试材料。推测南粳46、盐丰47和宁粳44具有较强的过氧化物清除能力和渗透调节能力,这可能是其幼苗期具有较强盐胁迫耐性的生理机制。综上所述,筛选到的幼苗期耐盐性较强的水稻品种为南粳46和宁粳44。

盐胁迫对水稻产量和品质影响的研究进展

近些年来,由于严重的工业污染、干旱、高温以及不合理的灌溉等多种因素影响,土壤盐渍化问题日趋严重,盐胁迫已经成为限制粮食生产的主要非生物胁迫因素之一。水稻是重要的粮食作物,对于保障中国乃至全球粮食安全至关重要。盐胁迫对水稻生长发育的影响以及耐盐水稻品种的培育已成为研究的热点。本文综述了盐胁迫影响水稻产量和品质的相关研究进展,并讨论了今后水稻耐盐研究需要解决的问题,为盐胁迫影响水稻产量和品质的分子机制解析及耐盐碱水稻新品种的选育提供了重要资料。