水杨酸和茉莉酸诱导水稻化感关键基因C4H的表达分析

【目的】肉桂酸4-羟化酶(C4H)是苯丙烷合成途径次生代谢的重要酶,通过对不同化感潜力水稻中4个C4H基因:OsOlgO82O000、OsO2g467O00、OsO2gO4676O0、OsO5gO32O7O0的表达分析,研究它在不同化感潜力水稻中的区别,有助于揭示水稻化感抗(耐)性的内在机制。【方法】选用非化感水稻Lemont和化感水稻PI312777,进行水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)处理,通过q-PCR对4个C4H基因的表达进行分析比较,同时以水稻叶片水浸提液测定其对稗草根生长的影响。【结果】经过JA和SA处理的非化感水稻Lemont叶片水浸提液对稗草根生长的抑制率分别提高了22%和18%,而化感水稻PI312777的抑制率分别提高了40%和28%。q-PCR结果表明,JA和SA处理后,Os01g0820000和C)s02g0467000在2种水稻中相对表达量相似;而Os02g0467600和Os05g0320700两个基因在PI312777中相对表达量上调程度均高于Lemont,表明这2个基因在PI312777中可能更多的参与到C4H的合成代谢。【结论】JA和SA处理后的2种水稻化感潜力增强,OSO2gO4676O0和OSO5gO32O7O0在PBl2777和Lemont中表达差异较大,因此推测这2个基因是造成2种水稻化感潜力不同的重要因素。

RAPD和ISSR标记对水稻化感种质资源遗传多态性的分析

运用RAPD和ISSR技术分析水稻化感种质资源的遗传多态性。从供试材料中筛选到具有多态性的RAPD引物 12条 ,ISSR引物 7条。RAPD引物共扩增到 85条清晰的多态性条带 ,多态性条带比率为 6 9 4 %。ISSR引物共扩增到 34条清晰的多态性条带 ,多态性条带比率为 5 3 0 %。对两种标记结果进行UPGMA聚类分析 ,结果极其类似 ,呈极显著的正相关 (r=0 74 )。聚类结果表明 ,地理位置相近的品种聚为一类。部分具有较强化感作用潜力的水稻品种亲缘关系很近 ,表明控制其化感作用性状的基因可能是等位的相同基因。而部分化感作用潜力差异显著的水稻品种聚为一类 ,这是由于人类在长期高产品种的定向选择过程中 ,水稻化感作用性状不被注意而丢失 ,遗传基础日益狭窄的原因。

外源水杨酸调控水稻化感抑草作用及其分子生理特性

为了探讨外源水杨酸(SA)调控水稻化感抑草效应的可行性,研究了不同浓度的外源SA对强化感水稻PI312777抑草效应的影响及其生理生化特性,并运用实时定量RT-PCR(FQ-PCR)技术检测SA介导的关键酶苯丙氨酸解氨酶基因(ZB8)的相对表达量.结果表明:外源SA能够诱导水稻化感抑草效应增强,而且这种诱导效应与SA的浓度和处理时间相关.叶面喷施SA后,PI312777对稗草的抑制率显著提高,其根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性增强,过氧化氢酶(CAT)活性降低;而伴生杂草稗草的相应生理指标的变化趋势则相反.PI312777植株中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性增强,总酚含量升高.0.2mmol.L-1的SA诱导水稻化感抑草效应最显著,该浓度下目的基因ZB8的相对表达丰度随处理时间先上调后下调,在24h达到表达高峰.

水稻化感作用的机制与应用的研究进展

水稻是我国的主要粮食作物,其与周围植物的相生相克作用(化感作用)得到越来越多的重视。简要介绍了近来国内外对水稻对高等植物的化感作用的研究成果,介绍其化感作用途径、化感物质的分离、鉴定、可能的作用原理及在生产实践中的应用。

水稻化感物质抑草作用机理的分子生物学探析

水稻化感物质在我们日常生产活动中的作用主要为,抑制水稻附近植物的生长,也就是抑制杂草种子的生长。这项技术主要是通过对植物内部的细胞进行破坏,影响植物体内激素的正常发展,从而使植物无法进行光合作用和呼吸作用等。水稻化感作用在我国农业发展史上是一项重要的关键性的发展,这一技术采用科学的生物学技术,在保护水稻正常生产的情况下对其他植物采取抑制生长的办法。本文主要通过对水稻化感物质抑草作用机理进行分子生物学的探析,致力于将这一技术在我国得到更好的推广。

水稻品种化感潜力的双重评价与筛选

以初筛获得的7份水稻品种为材料,用特征次生物质标记法在HPLC上测定化感指数AI值并结合田间小区试验进行双重评价与筛选,得到3份既具高化感指数又具较高田间抗草活性的水稻化感品种(系),它们是:我国台湾品种I-Kung-Pao、Parahainakoru和大陆品种HB-1。它们对无芒稗根长抑制率分别达57%、64%、55%,均超过50%;其化感指数分别是0.61、0.56、0.59,均与美国化感潜力品种PI312777的化感指数0.59相近;结果表明,水稻品种I-Kung-Pao、Parahainakoru和HB-1是我国宝贵的化感品种资源。

水稻育插秧机械化技术的发展现状与趋势

在全球农业经济发展中,水稻作为主要的粮食作物之一,其种植效率和产量直接关系到食品安全和国家粮食安全。随着农业机械化水平的不断提高,水稻育插秧机械化技术成为提高水稻种植效率,减少水稻种植人力成本的关键。当前,育插秧机械化技术广泛应用于各种规模的水稻农田,其技术特点和性能得到了显著的提升。为进一步优化该技术,研究聚焦于提高水稻育插秧机械的作业效率、成本效益、可持续性改进,以及智能化与信息化应用等方面。未来趋势显示,技术创新、市场需求变化、国际发展和政策环境将继续影响水稻育插秧技术的进步。本文基于农业机械化的实际案例和政策背景,分析了当前水稻育插秧机械化技术的发展现状、优化路径和未来趋势,以供参考。

稗草根系分泌物诱导下水稻化感抑草潜力及根际土壤微生物多样性变化

采用土壤抑草圈法研究水稻/稗草共培下,稗草种植液诱导对水稻化感抑草潜力及根际土壤微生物多样性的影响.结果表明,稗草种植液诱导显著提升了化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont对稗草生长的抑制作用.PI312777对稗草株高、鲜重和干重的抑制率分别增加5.17%、5.03%和5.77%;Lemont分别增加7.18%、5.49%和1.99%.诱导处理后2种水稻根际土壤细菌、真菌和放线菌数量均没有显著变化,但诱导后非化感水稻Lemont根际真菌/细菌比率更接近化感水稻PI312777.诱导处理提高了2种水稻根际微生物碳源利用率,化感水稻PI312777根际土壤微生物对氨基酸类、羧酸类、胺类和多聚物类碳源的利用程度都显著提高,分别提高1.16、1.44、1.1倍和1.33倍;非化感水稻Lemont根际土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类和胺类碳源的利用程度都显著提高,分别提高1.80、1.90、2.54和1.61倍.相关性分析表明,水稻根际土壤微生物对酚酸类、羧酸类和胺类碳源的利用程度与稗草抑制率呈显著正相关.本研究结果表明诱导提高水稻化感抑草潜力与根际土壤微生物的变化密切相关,诱导提高水稻酚酸类物质分泌释放引起了土壤微生物变化,对水稻化感抑草作用起重要的调节作用.(图3表3参36)

稗草种植液诱导对不同化感潜力水稻生长和土壤酶活性的影响

采用抑草圈法研究化感水稻PI31277和非化感水稻Lemont在稗草种植液诱导下对水稻化感潜力的影响,以及对水稻生长和水稻根际土壤酶活性的影响.结果表明:稗草种植液诱导可以增强化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont对稗草株高的抑制,抑制率分别提高5.17%和7.18%.诱导处理对化感水稻PI312777的生长指标的提高并不显著,对非化感水稻Lemont叶片叶绿素含量和氮素含量都有显著提高,分别提高1.21倍和1.11倍.诱导处理后,化感水稻PI312777根际土壤的多酚氧化酶、蔗糖酶和磷酸单酯酶活性显著提高,分别提高1.12倍、1.84倍和1.45倍;非化感水稻Lemont只有磷酸单酯酶活性显著提高1.92倍.本研究表明,化感水稻诱导提高化感作用与土壤酶活有间接关系,而非化感水稻诱导提高竞争作用主要通过提高生长优势来实现.

化感水稻内生真菌发酵产物的抑菌活性评价及其对水稻保护性酶活性的影响

为探究化感水稻内生真菌对植物病原真菌的抑制作用及其对水稻生理特性的影响,本研究采用来自化感水稻6173中分离得到的12株内生真菌菌株,以水稻纹枯病、稻瘟病、恶苗病菌为指示菌株,通过平板对峙法研究了内生真菌菌株的抑菌活性,再采用牛津杯扩散法对初筛获得的抗性菌株进行抑菌活性复筛,并对筛选到的抑菌菌株抗菌物质的热稳定性及其对非化感水稻93067相关保护性酶活性的影响进行了研究。结果表明,菌株REF-04抑菌活性强,其对纹枯病菌抑制率达到50.63%,发酵液乙酸乙酯提取物抑制效果显著,抑菌圈直径达到18.6 mm;菌株REF-04发酵液乙酸乙酯提取物中抗菌成分具有较强的热稳定性,其发酵液能显著提高水稻苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性。本研究筛选获得的水稻内生真菌REF-04具有较好的抗菌活性,同时还能促进水稻幼苗保护性酶活性的提高,其作为生物农药具有一定的应用价值和开发前景。

化感水稻苗期茎叶组织中萜类物质检测和抑草活性分析

采用稻稗抑草圈土壤盆栽种植方法,微波萃取和气质联用色谱技术测定苗期强化感水稻PI312777与非化感水稻Lemont的茎、叶中萜种类及总萜、单萜、含氧单萜浓度,并进行比较分析.根据物质分析结果,进一步考察含氧萜类对稗草的抑制能力.结果表明:化感水稻PI312777显著抑制其周围稗草的生长,且其苗期茎叶中总萜、单萜以及含氧单萜含量均高于非化感水稻Lemont.验证结果表明,所选择的7种含氧单萜的混合溶液对稗草的株高和干重的抑制作用随着浓度的增高而升高,且低浓度的含氧单萜混合溶液对常规水稻Ⅱ优航无危害作用,因此化感水稻苗期自然分泌的含氧单萜物质是一种潜在的生态安全除草剂.

从化感水稻根际土壤中筛选抑草细菌的研究

从化感水稻PI312777根际土壤中筛选具有抑草作用的细菌,为开发抑草微生物资源提供科学依据。以稀释涂布平板法筛选菌株,以莴苣、稗草为受体,实验室生物测试和盆栽试验相结合,确定候选菌株的抑草活性。实验室生物测试结果表明,有2个菌株Z1和Z2的发酵液对莴苣具有强抑制作用,且对稗草根长的抑制率为50%~60%,株高的抑制率为40%~50%。盆栽试验结果表明,Z1和Z2的发酵液对稗草根长的抑制率分别为28.1%和27.0%,株高的抑制率分别为8.85%和4.48%。菌株发酵液对3种水稻的根长有促进作用,对株高没有影响或小的抑制作用（抑制率3%）。结果表明水稻化感抑草作用与根际微生物有关,暗示从化感水稻根际土壤中筛选抑草细菌是一个可行的思路。

水分和密度对化感水稻产量、品质及籽粒中Pb、Cd含量的影响

【目的】探讨化感水稻产量、品质及重金属含量与水分管理和种植密度的关系,更好地发挥化感水稻环境友好的特点。【方法】以‘化感稻3号’、‘化两优78号’以及早季的‘玉香油占’和晚季的‘百香占’为材料,研究不同水分管理(孕穗期晒田WN、孕穗期不晒田WS)和种植密度(高密度DH、当地种植密度DN)处理下稻米的产量、品质以及籽粒中Pb和Cd含量的变化。【结果】稻米产量和品质在不同水分和密度管理条件下差异不显著,但在品种间有显著差异,表现为‘化两优78号’产量高于其他品种。WSDN处理显著降低了常规稻‘百香占’的精米率,但对化感品种影响不显著。WS处理降低了稻米Pb和Cd含量,尤其是显著降低了化感稻米Cd含量。密度和品种对稻米Pb和Cd含量影响不显著。【结论】水分和密度处理对化感水稻的产量和稻米品质影响不显著,但WS处理能够显著降低化感水稻籽粒中Cd含量。

生物降解地膜对崇明生态岛“两无化”水稻土壤环境的影响

在水稻机械插秧种植的条件下,研究覆膜种植技术中使用的生物降解地膜在世界级生态岛崇明岛“两无化”水稻田中的降解过程及其对土壤环境的影响。结果表明:除覆膜条件不同、其他农艺措施均一致的条件下,到水稻收获期,覆盖生物降解地膜区域的地膜在稻田中几乎完全消失,覆膜区域稻田土壤理化性质变化与不覆膜区域基本一致。与种植前相比,收获后覆膜区域水溶性盐总量无显著变化,不覆膜区域下降6.5%;覆膜区域与不覆膜区域有机质含量分别增加10.8%、3.2%,碱解氮含量分别增加11.0%、5.9%,有效磷含量分别增加11.8%、4.6%,速效钾含量分别下降15.9%、19.6%。覆膜区域与不覆膜区域土壤微生物数量较种植前均有所减少,与种植前相比,收获后细菌分别下降51.4%、57.3%,真菌分别下降52.8%、51.8%,放线菌分别下降45.7%、43.9%。研究表明,PBAT材料的生物降解地膜在崇明岛“两无化”稻田中降解性能良好,地膜在光、氧、温度、微生物等作用下发生了降解,覆膜更有利于土壤养分和细菌数量的保持,其应用于崇明岛“两无化”水稻生产具有可行性,对土壤环境影响不显著。

化感水稻6173内生真菌发酵产物对水稻和稗草苗期生长及生理生化特性的影响

为了考察化感水稻品系6173内生真菌的生物学功能,采用6173分离出的12株内生真菌对非化感水稻93067和稗草进行种子萌发和生长试验,以常规萌发生长的水稻及稗草幼苗为对照,研究真菌发酵产物对两者萌发率、茎长、鲜重和相关酶活性变化的影响。结果表明,12株内生真菌中,7株真菌的发酵产物对水稻萌发起促进作用,11株真菌的发酵产物可促进水稻幼苗生长,其中塔宾曲霉和粘红酵母发酵液效果极显著。然而11株真菌的发酵产物对稗草萌发具有抑制作用,燕麦镰刀菌发酵液抑制效果极显著;试验组中塔宾曲霉、粘红酵母发酵产物均显著抑制了稗草的生长。初步筛选促水稻生长和抑制稗草作用明显的燕麦镰刀菌、塔宾曲霉和粘红酵母,其发酵产物都能显著降低稗草种子的脂肪酶活性。与对照相比,萌发24 h时,粘红酵母处理稗草种子可使脂肪酶活性下降82.61%;萌发96 h时,燕麦镰刀菌和粘红酵母菌处理稗草种子可使脂肪酶活性下降30.88%和36.50%。此外,塔宾曲霉和燕麦镰刀菌发酵产物能够不同程度地提高水稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性;燕麦镰刀菌能降低稗草幼苗的SOD、POD活性;同时塔宾曲霉能显著降低稗草幼苗POD活性。综上,化感水稻6173中分离出的内生真菌的发酵产物对普通水稻品种促生长和抑制作用并存,但对稗草主要是抑制作用,其作用可能主要通过抑制脂肪酶活性和抗氧化途径实现。本研究结果为农业生产中生物农药和微生物肥料的研发奠定了理论基础。

化肥配施土壤调理剂对酸化红壤性水稻土改良效果研究

【目的】针对我国南方酸化红壤性稻田,研究化肥配施土壤调理剂对水稻产量及土壤化学性质的影响,以期为土壤调理剂在酸性稻田土壤的改良提供理论依据和技术支撑。【方法】以南方酸性稻田土壤为研究对象,以杂交水稻品种H优518为供试材料,通过大田试验,分析化肥(常量、减10%、20%、30%)配施不同用量土壤调理剂(750,1500,2250 kg/hm^2)对水稻产量及其构成因素、成熟期干物质积累量、土壤pH及土壤养分的影响。【结果】增施土壤调理剂能显著提升土壤pH,相较于常量施肥,处理70%F+150 pH上升0.48个单位,而且增施2250 kg/hm^2土壤调理剂对提高土壤有机质和有效磷含量具有显著效果,但是对土壤氮素养分和速效钾含量影响不明显。水稻产量处理100%F+100和100%F+150最高,且显著高于处理80%F+100和70%F+150,增幅分别为8.79%和9.39%。常量施肥条件下,处理100%F+50、100%F+100和100%F+150产量均高于处理100%F,但未达到显著水平。减施化肥条件下,水稻产量处理90%F+50略高于处理100%F,但差异不显著。各处理的成熟期总干物质积累量差异不显著,水稻产量与成熟期总干物质积累量呈显著直线正相关。【结论】常量施肥添加2250 kg/hm^2土壤调理剂能改良酸性土壤、提高土壤有效养分含量和实现水稻高产。

化感水稻内生真菌的分离鉴定及其发酵产物的生物学效应研究

以化感水稻品种‘PI312777’‘6173’和‘6180’为研究对象,从水稻根、茎和叶中分离获得70株内生真菌,采用形态学观察和rDNA-ITS区序列分析,对内生真菌进行分类鉴定。进一步以化感水稻‘PI312777’分离得到的粘红酵母和塔宾曲霉为试验菌株,通过不同稀释倍数的真菌发酵液对非化感水稻进行MS半固体培养基育苗试验,研究化感水稻内生真菌发酵产物对非化感水稻萌发率、株高等形态指标及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明,从供试化感水稻品种中共分离得到17种内生真菌,经rDNA-ITS系统发育树分析鉴定为10个属,这些内生真菌主要分布在曲霉属(Aspergillus)(29.63%)、青霉属(Penicillium)(16.67%)和镰刀菌属(Fusarium)(12.96%)。不同稀释浓度塔宾曲霉发酵液对水稻幼苗生长均有促生作用,其中50倍稀释浓度处理可显著提高水稻幼苗的株高、根长及POD酶活性。粘红酵母菌发酵液5倍稀释浓度可显著提高水稻幼苗的PAL酶活性并对水稻幼苗有促生作用。稗稻共生条件下,塔宾曲霉和粘红酵母发酵稀释液对水稻均有促生效应。本研究可为化感水稻内生真菌进一步应用于水稻生产实践提供有益指导。

粤稻百年主要水稻科技创新成就概述

回顾和简要概述了广东省农业科学院水稻研究所百余年来在稻作科学方面取得的主要成就。在稻种资源方面,作为最早开展稻种资源研究的单位,已收集保存栽培稻和野生稻资源24000多份,鉴评筛选出外选35等大批优异种质,创制出稻瘟病持久抗性、优质的育种亲本三黄占2号、28占和香丝苗126等广泛应用于新品种培育。在水稻育种方面,开创了栽培稻与野生稻杂交育种先河;通过人工杂交育成最早在生产上大面积应用的籼稻矮秆品种广场矮,从而开辟了水稻矮化育种新途径,进而培育出珍珠矮、广陆矮4号、桂朝2号、双桂36、特青等大品种,为农业史上的第一次绿色革命发挥了重要推动作用;作为最早开展籼型优质稻育种单位,先后育成了双竹占、黄华占、粤农丝苗、美香占2号、泰丰优208等大面积种植的优质新品种;在杂交稻育种方面,创制出野败型、红莲型高配合力、高异交率和细长粒型优质三系不育系天丰A、五丰A、荣丰A、丛广41A、粤泰A、粤丰A、泰丰A和广8A等,创制出感温与感光型恢复系广恢3550、广恢998、广恢122等,广泛应用于杂交稻育种与生产;主持和合作育成累计推广面积超千万亩的水稻品种(组合)45个。在水稻栽培方面,从20世纪50—60年代农民水稻高产经验——“潮汕经验”的总结,到80年代的水稻高产栽培技术规程研究、90年代的水稻抛秧技术和21世纪的水稻“三控”施肥技术等,这些栽培技术的研发,实现了广东省水稻生产良种良法配套,为水稻高产稳产和国家粮食安全发挥了极其重要的作用。

化感水稻品种对白背飞虱的抗性评价

为了发掘白背飞虱的抗性稻种资源,采用苗期抗性鉴定、分蘖期蜜露量测定和大田抗虫性鉴定的方法评价4个化感水稻品种(系)以及3个非化感水稻品种(系)对白背飞虱的抗性。结果表明,苗期鉴定中化感水稻品种化感稻3号和杂交稻华两优689表现为抗级;化感杂交稻组合化两优3号和华珍优3号表现为中抗;化感杂交稻组合农珍优3号表现为感虫,常规稻品钟象牙占和航美占表现为高感。苗期鉴定的抗性品种(系)中,化感稻3号、化两优3号和华两优689的蜜露分泌量显著低于感虫对照TN1,对白背飞虱的取食有明显的抑制作用。化感稻3号、化两优3号和华两优689等3个品种(系)的田间发生虫量显著低于感虫对照TN1,对白背飞虱表现出明显的控制作用。综合3项测定方法,初步鉴定化感稻3号、化两优3号、华两优689等3个品种(系)对白背飞虱具有一定的抗虫性,具有开发应用价值,为丰富水稻抗虫材料提供理论依据。

外加碳源和氮源对酸化水稻土温室气体释放的影响

通过室内恒温培养试验,对酸化水稻土单独添加硫酸铵以及同时添加硫酸铵和葡萄糖后发现,添加硫酸铵后短时间内(2 d)就引起pH值下降和铵态氮转化为硝态氮,外源添加葡萄糖后进一步引起pH值下降和促进铵态氮向硝态氮转化,这种差异在长期(120 d)培养后更加显著。硫酸铵显著引起NO和N2O气体释放,外源添加葡萄糖后进一步促进两种气体的释放。测定土壤微生物丰度发现,两种温室气体的释放与土壤中氨氧化细菌、氨氧化古菌和反硝化细菌存在显著相关性。在短期培养时,氨氧化细菌和反硝化细菌丰度的差异导致了同时添加葡萄糖处理的温室气体释放量高于单纯的添加硫酸铵培养组;在长期培养时,则是氨氧化细菌、氨氧化古菌和反硝化细菌导致了这种差异。