水稻核糖体失活蛋白家族基因OsRIP8的生物信息学与功能分析

核糖体失活蛋白(RIPs)是一种能使真核细胞核糖体功能被抑制的毒蛋白。OsRIP8是属于该家族的一个功能未知基因。为研究该基因生物学功能,通过数据库对其进行生物信息学分析,利用qRT-PCR验证其表达模式,同时构建OsRIP8-RNAi干涉载体并利用农杆菌转化水稻,采用PCR技术鉴定出转基因阳性植株,分析阳性植株的表达和农艺性状,初步揭示该基因的功能。结果表明,水稻OsRIP8蛋白为不稳定亲水蛋白,不含信号肽及完整的跨膜结构域,蛋白结构以α螺旋为主;在OsRIP8基因启动子区域存在着与植物生长发育、生物与非生物胁迫以及植物激素响应有关的元件;OsRIP8基因的共表达基因富集到多种大分子的生物合成与蛋白代谢等途径;qRT-PCR分析结果表明,OsRIP8基因在发育的小穗及抽穗前1 d的花药中优先表达;RNAi干涉后OsRIP8基因的表达下调造成植株花粉育性和结实率显著降低。暗示该基因对水稻小穗的发育具有重要作用,可能参与调控花粉发育过程。

水稻幼苗期低温胁迫DNA甲基化特征分析

为探索低温胁迫下幼苗期水稻全基因组DNA甲基化调控机制,通过对3个耐冷性不同的水稻品种进行3~4℃低温处理试验,利用全基因组DNA甲基化测序(WGBS,whole genome bisulfite sequencing)技术分析低温处理后全基因组DNA甲基化水平及模式变化。结果显示:低温处理后,日本晴和9311的胞嘧啶甲基化(mC)都表现下降,而P427的mC值上升。针对启动子区和转录区发生甲基化的基因进行锚定,发现启动子区锚定的基因数远高于转录区,材料P427锚定的基因最多,9311锚定的基因最少。GO、KEGG富集分析发现,低温处理后P427差异甲基化基因主要富集在二萜生物合成、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成等代谢通路。结果表明:基因启动子区甲基化对低温胁迫响应基因的调控作用更为重要,甲基化调控基因表达不仅与甲基化程度有关,与甲基化类型也可能存在一定的关系。P427可能通过二萜生物合成、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路及激素信号转导通路上的基因影响苗期水稻的耐冷性。本研究进一步加深了对水稻耐冷性响应机制的理解。

幼穗形成期水分胁迫后复水对水稻叶片光合特性及物质生产的影响

以杂交籼稻品种冈优527为试材,于幼穗形成期设置短期轻度水分胁迫(Short and light water stress,SLS)、长期轻度水分胁迫(Long and light water stress,LLS)、短期重度水分胁迫(Short and heavy water stress,SHS)以及长期重度水分胁迫(Long and heavy water stress,LHS)4个水分处理,并以习惯水层灌溉(Traditional flooding,TF)为对照。研究复水后水稻叶片光合特性、干物质积累与运转。试验结果显示:在幼穗形成期水分胁迫后,水稻叶面积、叶绿素a/b、SPAD值、净光合速率均降低;短期轻度水分胁迫(SLS)处理复水后叶面积、叶绿素a/b、SPAD值、净光合速率均远远高于对照,同时茎鞘物质转化率和输出率也都高于其他水分处理。结果说明:在幼穗形成期,经过短期轻度干旱复水后,叶绿素、光合速率、叶面积等能迅速恢复甚至激发更高的光合水平,表现为后期干物质积累多、转运高,能达到节水的效果。

水稻对幼穗形成期水分胁迫后复水的响应

为了研究水分胁迫复水后对水稻部分指标的影响,以冈优527为试材,通过对水稻幼穗形成期不同时间和不同程度的水分胁迫处理后复水,研究了复水后水稻生理、生化及产量等指标的变化。结果表明:产量与结实率、千粒质量、有效穗以及实粒数都表现为受轻度短期干旱的处理在复水后均提高,高于对照水平;水势受到水分胁迫后降低;可溶性糖、SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)、MDA(丙二醛)的活性都表现为轻度短期干旱的水稻恢复效果最好,且活性都低于对照处理。说明水稻在幼穗形成期受到轻度短期干旱胁迫,复水后会达到节水、增产的效果。

杂交水稻‘成优489’主要农艺性状与产量的相关和通径分析

杂交水稻‘成优489’是贵州省水稻研究所自育水稻品种,为挖掘其高产潜力和高产途径,利用17个不同生态区域的试验资料,对‘成优489’全生育期、有效穗、株高、穗长、穗粒数、实粒数、结实率、千粒质量、产量等农艺性状进行了相关、逐步回归和通径分析。结果表明,水稻‘成优489’的9个农艺性状变异系数(cv)表现为实粒数>穗粒数>有效穗>产量>结实率>穗长>株高>千粒质量>全生育期,其变化范围4.54%~15.26%;根据相关分析,‘成优489’产量与有效穗和全生育期极显著正相关(P<0.01),与千粒质量显著正相关(P<0.05),而与株高显著负相关(P<0.05);根据逐步回归筛选出全生育期、有效穗、穗粒数和千粒质量等4个对产量有显著效应的自变量,进一步通径分析,4个农艺性状对产量的直接通径系数表现为有效穗(0.672)>全生育期(0.343)>穗粒数(0.320)>千粒质量(0.273),间接通径系数表明穗粒数和千粒质量分别表现为通过有效穗对产量的间接抑制和促进作用。因此,在‘成优489’推广应用以及高产创建时要注意有效穗、穗粒数和千粒质量间的平衡。

水稻覆膜直播干物质积累和产量构成因素的变化

为了探讨水稻在覆膜直播栽培条件下物质生产及其产量变化,以杂交籼稻早熟品种香早优2017、安优136和迟熟品种金优785、Ⅱ优838这2种类型4个品种为试验材料,对覆膜直播栽培和育秧手栽2种不同种植方式下干物质积累量和产量构成因素进行比较研究。结果显示,在覆膜直播栽培条件下,金优785、香早优2017、安优136和Ⅱ优838的产量比常规手栽分别高14.38%,13.69%,12.71%,11.22%;单茎和群体干物质的积累量都表现为覆膜直播高于常规手栽。说明水稻在覆膜直播栽培条件下其根系对土壤营养物质的吸收、转化利用效率更高,同比叶面积指数增加,光合效率增强,产量提高。

遮光对杂交水稻组合生育后期光合特性和产量的影响

对6个光敏感性不同的杂交稻组合在遮光处理条件下的光合特性及其对逆境的适应机理进行了研究。结果表明,在田间通过抽穗期遮光处理(80%遮光率)15d,及恢复自然光照15d后,水稻的产量显著降低;水稻剑叶叶绿素含量增加,恢复生长15d后,并未恢复到正常水平;弱光降低功能叶片的净光合速率,减少光合产物向籽粒的运输,增加丙二酫(MDA)含量和叶面积指数,而超氧化物歧化酶(SOD)活性变化不一。杂交水稻适应弱光环境的能力是由自身因素决定的,组合之间存在很大差异。弱光胁迫下剑叶能保持较高的净光合速率、量子效率、叶绿素含量以及较低的MDA含量、SOD活性,是耐弱光水稻品种的生理基础。

杂交水稻苗期耐冷性综合评价及其鉴定指标的筛选

利用不同类型的21个水稻品种,采用人工低温胁迫和自然低温胁迫的方法,测定了叶龄、苗高、叶面积等8项与耐冷性相关的形态指标;选取了5个不同类型的水稻品种,测定了叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)等7项与耐冷性相关的生理生化指标,利用相关性显著的指标进行了主成分分析和逐步回归分析。结果表明,水稻苗期叶龄和叶片丙二醛含量与水稻耐冷性有显著关系,可作为水稻苗期的耐冷性鉴定指标。利用所建立的最优回归方程对供试品种进行了预测,结果与他们的存活率表现基本一致,表明用这两个指标在苗期对水稻耐冷性进行鉴定是可行的,用该方法对水稻耐冷性进行综合评价也是可行的。

24份水稻细胞质雄性不育系的SSR多态性分析

利用SSR标记技术对四川省及其它部分省区生产中主要使用的和新育成的24份水稻细胞质雄性不育系材料进行遗传多样性分析,从135对SSR引物中筛选出具有多态性的引物34对,共扩增出77个等位位点,平均每个引物的等位位点数为2.26个;多态信息含量(PIC)变化范围0.080～0.559,平均为0.254。根据24份细胞质雄性不育系的遗传相似系数矩阵做出树状图,聚类分析结果表明,目前在生产中应用的水稻细胞质雄性不育系遗传背景比较单一,不利于充分发挥水稻杂种优势利用潜力。

氮肥运筹对大苗三角强化栽培水稻生理和产量的影响

在施纯氮总量180 kg.hm-2下,以II优498为材料,研究大苗移栽三角强化栽培水稻前中后期不同氮肥施用比例对苗情动态、叶面积、干物质积累及运转、叶绿素含量、光合速率、茎基部伤流量、成熟期各器官氮素含量、产量等的影响。结果表明,在7种施肥方式下,依产量从大到小排序,底、蘖、穗、粒肥比例依次是5∶3∶1∶1、5∶3∶2∶0、6∶3∶1∶0、7∶3∶0∶0、6∶4∶0∶0、10∶0∶0∶0、5∶5∶0∶0。在强化栽培条件下,只施底肥和分蘖肥的处理显著低于施用底蘖穗粒肥处理的产量,其叶面积衰退速率高,成熟期的伤流强度低,收获指数低。而采用底、蘖、穗、粒肥比5∶3∶1∶1施肥处理,从齐穗期到成熟期根系活力下降最慢,有利于延缓稻株根系衰老;它在齐穗期净光合速率最高,在成熟期净光合速率居中,叶面积衰退率最慢,前期SPAD上升幅度和后期下降幅度均慢,有利于提高齐穗后光合产物积累量占全生育期光合产物积累量的比例。

贵州省水稻品种利用现状及发展策略

本文回顾了贵州省自20世纪50年代以来的水稻品种利用历史,重点分析了2006—2017年贵州省水稻品种审定情况、贵州省选育水稻品种情况、水稻主推品种产量和品质、优质稻品种利用情况及种子市场价格。梳理了贵州水稻品种利用中的主要成就,指出了水稻品种利用面临的主要问题,针对性提出了贵州省水稻品种利用的发展建议。

高产氮高效型籼稻品种的籽粒灌浆特性

为明确高产氮高效型籼稻品种的籽粒灌浆特性及其与产量和氮素利用的关系,选用高产氮高效型(HYHNE)、高产氮中效型(HYMNE)和低产氮低效型(LYLNE)杂交籼稻品种,在相应最适氮肥水平下,研究3种类型水稻品种籽粒灌浆特性差异及其与产量和氮利用效率的关系。结果表明,籽粒灌浆特性在不同类型品种间和不同粒位间均存在较大差异。强势粒的最大灌浆速率(GRmax)、达到最大灌浆速率时的米粒重(Wmax)和平均灌浆速率(GRmean)均表现为HYHNE>HYMNE>LYLNE,起始生长势(R0)、活跃灌浆期(D)和有效灌浆时间(T99)均表现为HYHNE<HYMNE<LYLNE;弱势粒的GR max、Wmax和GRmean均表现为HYHNE>LYLNE>HYMNE,R 0、D和T 99均表现为HYHNE<LYLNE<HYMNE。HYHNE品种的强、弱势粒均具有灌浆启动早、灌浆速率快、有效灌浆时间短等特点;而HYMNE品种的强势粒灌浆充实较好,但弱势粒灌浆启动慢、灌浆速率低、有效灌浆时间长,这可能是限制其氮效率进一步提升的重要原因。

水稻矮秆突变体的形态特征及遗传分析

从海南加代的育种基础材料中获得了1份矮秆多蘖突变材料,平均株高仅30.25 cm,平均分蘖数为23个,最高分蘖数可达43个。不同浓度的外源赤霉素试验以及去分蘖试验结果显示,该突变体对赤霉素表现为敏感,其多蘖与株高间也没有直接的相关关系。遗传分析结果显示,该突变体受1对隐性基因控制。

不同基因型水稻苗期抗氧化系统对低温胁迫的响应

以2个籼型水稻(Oryza sativa L. subsp. indica Kato)和2个粳型水稻(O. sativa L. subsp. japonica Kato)品种为材料,比较其幼苗经低温胁迫和恢复生长后的活性氧(ROS)代谢、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量和渗透调节物质的变化。结果显示,经低温胁迫后,4个水稻品种的H_2O_2含量均显著升高;抗氧化酶系统中的5种酶活性均有不同程度升高,且超氧化物歧化酶(SOD)的活性增加显著,而谷胱甘肽还原酶(GR)的活性增加不显著。抗氧化剂还原型谷胱甘肽(GSH)和还原型抗坏血酸(AsA)在‘明恢86’中显著增加。渗透调节物质脯氨酸的含量在‘黔恢1385’和‘日本晴’中变化不显著;可溶性糖含量在‘明恢86’中变化不显著。经过7 d恢复生长后,4个水稻品种的上述各生理指标均不同程度恢复到处理前的水平。研究结果表明,抗氧化酶活性的升高有效降低了ROS的水平,缓解了低温冷害对细胞膜的伤害。低温胁迫时细胞内维持了较高的可溶性糖含量,提高了胞内水势,减少因细胞失水而对植物造成的伤害。

水稻幼苗期低温胁迫的生理响应及转录组分析

【目的】探明低温胁迫下水稻生理及基因动态变化规律,解析水稻响应低温胁迫的生理基础与分子机制,为筛选适宜的耐冷性水稻品种及水稻耐冷性遗传改良研究奠定基础。【方法】以P427(强耐冷型)、日本晴(耐冷型)和9311(冷敏感型)3个耐冷性不同的水稻品种为试验材料,采用表型和生理指标相结合的方法,研究3~4℃低温胁迫对其表型、叶绿素含量及电导率变化的影响,并利用RNA⁃Seq技术分析低温胁迫响应基因的动态变化及主要富集通路。【结果】强耐冷性水稻品种P427对低温表现较强的适应能力,低温胁迫下能保持较高的叶绿素含量,低温处理前、低温处理3 d和恢复生长3 d时叶绿素含量分别为29.64、29.30和27.96μg/g;在低温处理1、3、5 d时电导率最低,依次为10.39%、13.08%和17.04%,膜系统损伤最小;不论耐冷品种还是冷敏感品种,在低温诱导下大量低温响应基因发生表达变化,随着低温处理时间延长差异表达基因(DEGs)数量持续增加,但P427特有的DEGs数量则呈下降趋势,从2408个降至1717个。P427低温处理1~3 d时只有576个特有基因一直在差异表达。GO和KEGG富集分析发现,低温处理后P427特有的DEGs主要富集在次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导及苯丙烷类生物合成等代谢通路。【结论】不同耐冷性品种其耐冷响应基因及调控机制可能存在差异,P427存在一套有别于日本晴和9311的低温胁迫响应基因。苗期水稻低温胁迫对植物激素信号转导和苯丙氨酸代谢影响较大,P427可能通过次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导等代谢通路及苯丙烷类生物合成通路上的基因响应苗期的低温胁迫。

氮·磷·钾肥对优质稻T香优557产量·米质及养分吸收利用的影响

[目的]科学调整氮、磷、钾肥比例和用量,同步提高水稻产量、品质及肥料利用率,为建立更科学的施肥模型提供基础。[方法]采用“3413”试验设计,研究不同氮、磷、钾施肥处理对T香优557水稻籽粒产量、品质、养分吸收利用的影响,建立肥料效应方程,并探讨3种肥料间的互作效应。[结果]氮、磷、钾肥的施用均能显著提高水稻产量,且3种肥料配施的增产效果最优。其对籽粒产量的作用顺序为N>K>P。N 2P 2K 3处理产量最高,为9606 kg/hm 2。氮、磷、钾肥的施用可以改善部分米质性状,如提高整精米率、胶稠度,降低垩白度。水稻养分总吸收量和每100 kg籽粒养分需求量均随氮、磷肥施用显著增加,同时养分干物质生产效率及养分稻谷生产效率则显著下降,且肥料的吸收利用率、农学利用率也随之下降。氮、磷、钾肥两两互作对水稻产量均有极显著影响,对水稻氮、磷、钾养分吸收影响最大的交互作用分别是氮磷、磷钾和氮钾,互作差异达显著水平。利用肥料效应方程,得出该地区获得最高产量的氮、磷(P 2O 5)和钾(K 2O)肥施用量分别为202.2、70.2和337.0 kg/hm 2。[结论]肥料对水稻生长的影响是多方面的,肥料用量及配比应在土壤自身养分的基础上全面考虑水稻产量、品质及肥料利用率而确定。

杂交糯稻新品种黔糯优11主要农艺性状与产量的相关性

探明杂交糯稻新品种黔糯优11的高产稳产潜力,为贵州省特色稻的推广应用提供依据,利用贵州省杂交水稻区域试验和生产试验资料,对贵州省农业科学院水稻研究所新育成的杂交糯稻品种——黔糯优11主要农艺性状与产量之间的关系进行相关和通径分析。结果表明:黔糯优11在不同生态和栽培环境下,生长周期较为一致,其穗长、结实率表现稳定,而株高、有效穗等受影响较大;有效穗、结实率、实粒数与产量的相关性较大;有效穗、穗粒数和结实率对产量的直接贡献较大。

覆膜直播与常规手栽种植方式对水稻光合物质生产特征的影响

为了探讨水稻在覆膜直播和常规手栽2种不同种植方式下干物质以及光合生产特征,以早熟型杂交籼稻安优136、香早优2017,迟熟型杂交籼稻金优785、Ⅱ优838这2种类型4个水稻品种为试验材料,对覆膜直播湿润栽培和常规手栽水作栽培2种种植模式下水稻的干物质积累、转运、分配及叶面积、群体生长率、光合势、净同化率等方面进行了比较试验。结果显示:在2种不同种植方式下主要生育期(孕穗期、抽穗期、蜡熟期、成熟期)单株茎干物质量、群体干物质量,以及各主要生育阶段群体干物质积累量,单株叶、茎、鞘干物质的表观输出量、输出率、转化率均表现为覆膜直播高于常规手栽。迟熟型品种的干物质量和群体干物质积累量占成熟期总干物质积累量的比例都略高于早熟型品种。叶、鞘干物质比例在孕穗期达到最大值,成熟期降为最低;茎干物质比例在抽穗期达到最高,蜡熟期降为最低,之后又会出现一个短暂的回升,所以茎干物质表观输出量、输出率以及转化率都表现为负值。2种不同种植方式下,在光合生产上,叶面积指数、光合势、净同化率都表现为覆膜直播比常规手栽高,由于覆膜直播后期灌浆速度较快,造成衰减率也同样表现为覆膜直播略高于常规手栽。说明不同种植方式下水稻干物质和光合生产均有各自的特征。

孕穗期水分胁迫对水稻部分生理特性与产量补偿效应的研究(英文)

[目的]在孕穗期对水稻进行不同程度水分胁迫后复水,探讨水稻生理特性与产量补偿效应,以期为提高水稻水分利用率及其抗旱性提供依据。[方法]采用盆栽试验,对5个水稻品种在孕穗期分别设置3个不同水分胁迫处理,于复水后,每隔6 d采样分析生理指标等。[结果]随着复水天数的增加,不同水稻品种轻旱处理B叶片的水势、SPAD、净光合速率增加速度较快,可溶性糖的补偿效应大于重旱处理C;经过水分胁迫处理的水稻茎流速度均下降。对于产量构成因素,每株穗数和每株实粒数均有下降,每株粒数下降值受水分胁迫程度影响明显;除D优363外,其他品种结实率均以处理B最高;与对照处理A相比较,受水分胁迫的两个处理B、C的千粒重和单株穗重下降。[结论]水稻在孕穗期经过不同程度的水分胁迫,恢复常规管理后,受到轻度水分胁迫处理的水稻部分生理特性以及产量性状均获得较好的补偿效应。

杂交水稻新品种民优93丰产稳产性及产量构成因素分析

为早熟杂交水稻新品种民优93的推广应用提供依据，利用2012年、2013年贵州省杂交水稻区域试验和生产试验资料，对新育成的早熟杂交水稻品种民优93的丰产性、稳定性及产量构成因素进行分析。结果表明：民优93具有较好的丰产性和稳定性，产量水平主要集中在9000-10500 kg／hm2，平均有效穗233．6万／hm2，平均穗实粒数148．8粒，平均千粒重28．3 g。单位面积有效穗、穗实粒数与产量呈极显著正相关关系，千粒重与产量呈正相关但不显著。单位面积有效穗对产量的直接贡献最大，其次是穗实粒数。