水稻生物学国家重点实验室建设与发展实践

国家重点实验室的总体定位是围绕国家战略目标和科学前沿开展基础研究、应用基础研究、基础性工作和竞争性高技术研究,是国家创新体系中原始创新成果产出的核心基地。"开放、流动、联合、竞争"是国家重点实验室的新型运行机制。同时,国家重点实验室的建设与管理是一个系统工程,需要进行整体规划,不断地开展实践和改革来推动实验室的可持续创新发展。以水稻生物学国家重点实验室为例,总结分析了"十二五"以来,水稻生物学国家重点实验室在优势学科发展建设、科技创新能力提升,公用平台公益属性发挥,对外合作交流发展,一流人才队伍培养,长效管理机制建立方面的实践经验以及取得的成效,旨在为农业领域的国家重点实验室可持续创新发展提供参考。

水稻生物学国家重点实验室仪器设备管理实践

结合水稻生物学国家重点实验室十年来的建设与管理实践,主要对本实验室仪器设备管理工作做一总结,以期为高校实验室的建设和仪器设备管理提供参考。

开放基金管理对国家重点实验室发展的重要作用——以水稻生物学国家重点实验室为例

国家重点实验室开放基金是重点实验室推动学科基础研究与发展,开展高层次人才培养的重要手段。水稻生物学国家重点实验室秉承"开放、流动、联合、竞争"的方针,自2006年起设立开放基金,在资助对象、资助形式、评审制度、经费与考核管理等方面形成了一套行之有效的运作和管理方式。"十二五"以来,水稻生物学国家重点实验室共资助34个开放课题,重点资助水稻生理、抗逆、育种利用等方面的研究,有效地扩大了实验室的影响力,集聚了水稻生物学研究的力量,推动了水稻生物学的发展。

“一带一路”倡议下水稻生物学国家重点实验室国际化交流与合作

水稻生物学国家重点实验室利用自身优势,切实加强与“一带一路”沿线国家的国际合作,重点推广杂交水稻育种、水稻高产栽培和病虫害防控等技术以及水稻种质资源服务,开展人才培养和技术培训,助力推动“一带一路”倡议实施,对有关国家在落实粮食安全、促进农业发展、保障社会稳定等方面发挥了积极作用,实现了合作共赢。

致力于水稻分子育种平台建设——记水稻生物学国家重点实验室

水稻生物学国家重点实验室是以原农业部重点开放实验室为基础．结合浙江大学相关学科开展建设。2003年列入国家重点实验室建设项目，2006年通过建设验收。在2006年生命科学领域国家重点实验室评估中，实验室被评为优秀实验室。

水稻化感物质抑草作用机理的分子生物学研究

水稻化感作用是通过水稻植株体向环境中释放化感物质来实现的 .水稻化感物质的主要抑草作用机理有 :抑制杂草种子的发芽 ,影响激素平衡 ,破坏细胞膜系统的完整性 ,影响光合作用和呼吸作用 ,干扰对营养和水分的吸收 ,影响蛋白质合成和基因表达等 .水稻化感作用是由多基因控制的 ,表现为数量性状 .利用分子生物学技术和化感生物检测技术等研究手段检测到了多个水稻化感作用的主效应 (QTLs)位点 ,但不同水稻化感种质其主效应QTLs位点明显不同 .通过分子辅助选择和建立近等基因系的方法对检测到的QTLs作进一步的精细定位 ,最终实现水稻化感抑草有利基因的克隆是今后研究的重要方向 .

转Bt基因水稻对二化螟绒茧蜂生物学特性的影响

用转Bt基因 (cry1Ab)水稻KMD1饲喂 3龄、4龄和 5龄二化螟Chilosuppressalis一定时间后 ,作为二化螟绒茧蜂Apanteleschilonis的寄主 ,研究了转基因水稻经寄主对绒茧蜂生物学特性的影响。结果发现 :KMD1处理后 ,三个龄期幼虫的寄生率都显著下降 ,其中 4龄和 5龄达极显著水平 ;3龄和 4龄上的结茧率显著低于对照 ;蜂蛹历期均短于对照 ,但仅 3龄差异显著 ;从 5龄幼虫所羽化的雄蜂寿命显著短于对照 ;蜂茧长显著短于对照 ;而对卵 +幼虫期、茧块茧数。

水稻生物学本体的构建

Ontology是一种知识组织体系和用来进行知识表示的工具。本文介绍了Ontology的概念、组成、角色关系的计算机表示方法和水稻生物学本体的构建。水稻生物学本体由性状本体、植物本体和基因本体构成。

水稻叶片形态的遗传与分子生物学研究进展

稻叶形态是水稻株型改良的重点,本文介绍了叶形和叶色在遗传和分子生物学等方面的研究进展,并对水稻叶片形态的应用前景进行了展望。

水稻分蘖角度及其调控的生物学研究

水稻分蘖角度是创新水稻株型研究的关键因素之一,有关分蘖角度的研究一直是水稻高产栽培、育种及生理生态研究的重点。本文综述了水稻分蘖角度的遗传控制和有关环境生态因子、营养条件以及激素等对分蘖角度的影响,为杂种优势利用和株型改良相结合的高产水稻育种目标提供理论线索。

我国水稻分子生物学发展现状及展望

在水稻分子生物学研究方面,解析了水稻广谱抗病遗传基础及机制、杂种优势的分子遗传机制、水稻感知和耐受冷害热害机制、调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展的分子机理、自私基因维持植物基因组稳定性的分子机制和大规模种质资源的全基因组变异,并提出我国水稻科技发展趋势与对策。

水稻矮缩病毒对介体昆虫黑尾叶蝉生物学参数及种群增长的影响

【目的】水稻矮缩病毒(RDV)是水稻普通矮缩病的病原。该病害主要依赖于黑尾叶蝉经卵以持久增殖方式传播,危害水稻。本研究旨在明确RDV对黑尾叶蝉存活、发育、繁殖和种群增长的影响,分析病毒对介体昆虫的间接影响。【方法】采用室内实验比较了黑尾叶蝉在健康水稻及感病水稻上的发育繁殖情况,组建了实验种群生命表,并调查了RDV对种群增长的影响。【结果】与健康水稻相比,感病水稻上叶蝉若虫期存活率更高,雌若虫发育历期显著缩短,雄成虫寿命显著延长,产卵量显著增加,其他生物学参数无显著差异。五个生命表参数仅净生殖率(R_0)存在显著差异,感病水稻上叶蝉R_0显著高于健康水稻。饲喂感病水稻的养虫笼内叶蝉种群增长更快,总成虫数量更多,在接虫后的第4、5和6月显著高于健康水稻上的数量。【结论】水稻矮缩病毒可以提高黑尾叶蝉的存活率和产卵量,并促进种群的增长。

水稻粒重的遗传与分子生物学研究进展

水稻是世界重要的粮食作物,而粒重又是水稻产量的构成因子。揭示水稻粒重的遗传规律,对于粮食产量的提高具有重大意义。本文综述了现阶段水稻粒重方面的研究进展,包括粒重的影响因素和遗传特点,以及粒重相关数量性状位点(QTL)的定位克隆和在分子育种上的应用,并提出了该研究领域目前存在的问题和今后的发展方向。

硅酸盐菌剂对水稻生物学性状及养分累积的影响

通过盆栽试验,研究了硅酸盐菌剂对水稻成熟期生物性状及主要生育时期养分累积的影响。结果表明,硅酸盐菌剂处理的水稻根系及穗部干质量分别比对照提高30.3%、10.1%;硅酸盐菌剂可显著增加水稻主要生育时期养分含量,与对照相比,水稻植株全氮增加7.4%~31.7%,全磷增加7.4%~14.3%,全钾增加3.7%~18.3%,全硅增加5.9%~7.9%。硅酸盐菌剂处理后土壤有效硅含量可维持在较高水平,水稻收获后土壤有效硅含量增加2.8%。因此,硅酸盐菌剂介入土壤环境后,能促进水稻生长发育及主要生育时期养分积累,增加土壤有效硅含量,具有较好应用前景。

外施多效唑诱导水稻对稻飞虱的抗性

【目的】利用化学激发子提高植物抗虫性从而抑制害虫,是目前正在开发的一种新型的害虫绿色防治技术。本研究旨在解析一种化学激发子——多效唑(paclobutrazol,PBZ)提高水稻Oryza savita对稻飞虱抗性的机理,以期为其在害虫防控中的应用打下基础。【方法】用不同浓度PBZ以根吸的方法处理秀水110品种水稻24 h后接入褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera初孵若虫,测定接虫后不同时间若虫存活率;用含有5和10 mg/L PBZ或者防御化合物[咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷(1和10 mg/L)及芥子酰胍丁胺(0.1和1 mg/L)]的稻飞虱人工饲料饲喂以及用5和20 mg/L PBZ溶液喷施褐飞虱若虫后,测定褐飞虱若虫存活率;5 mg/L PBZ根吸处理水稻、褐飞虱若虫为害和5 mg/L PBZ根吸处理水稻再接褐飞虱若虫后,测定水稻体内水杨酸(salicylic acid,SA)、过氧化氢(hydrogen peroxide,H_(2)O_(2))和乙烯(ethylene,ET)以及防御化合物芥子酰胍丁胺、咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷的含量。【结果】与对照(根吸不含PBZ的营养液的水稻)相比,5 mg/L PBZ根吸处理水稻,接虫后3 d时褐飞虱若虫存活率降低33.3%;当PBZ浓度达到20 mg/L时,接虫后4 d时褐飞虱若虫全部死亡,但PBZ本身对褐飞虱若虫没有直接的毒杀作用。与对照组相比,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置24 h时水稻植株体内SA含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害72 h时H_(2)O_(2)含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置48-96 h、褐飞虱为害24-72 h及5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害48-96 h ET释放量均显著下降,5 mg/L PBZ根吸处理诱导了水稻植株中咖啡酰腐胺和芥子酰胍丁胺2种酚胺类化合物以及刺苞菊苷和樱桃苷2种黄酮类化合物含量的显著上升。在褐飞虱人工饲料中添加1或10 mg/L的咖啡酰腐胺、芥子酰胍丁胺、刺苞菊苷或樱桃苷,可有效降低褐飞虱若虫存活率。【结论】PBZ是一种有效的化学激发子,可以通过激活水稻的SA和H_(2)O_(2)通路、抑制ET通路,诱导水稻相关防御化合物的合成,提高水稻对褐飞虱的抗性。

我国水稻分子生物学发展及展望

水稻是最重要的主粮之一,也是禾谷类作物基因组研究的模式作物。经过几十年的努力,我国科学家在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了一系列创新性的成就,特别是在水稻理想株型、育性、广谱抗病、耐冷耐热、耐盐和养分高效利用方面的分子遗传机理解析,以及分子设计育种理论方面,开创了以水稻为模式作物研究复杂性状基因调控网络的新领域。展望了我国未来水稻分子生物学发展的趋势。

合成生物学在水稻基因工程及遗传改良中的应用研究进展

合成生物学是融合了生命科学和工程学的新兴学科,近年来在水稻中已经取得了一系列进展。利用合成生物学的手段不仅可以将水稻改造成高价值的天然产物生产工厂,还可以对水稻的产量、营养品质进行改良和优化。概述了利用合成生物学在水稻中合成药用蛋白、疫苗和天然代谢产物,以及改良农艺性状、提高水稻产量几个方面的研究进展。

后期功能型超级杂交稻的概念及生物学意义

在借鉴国际水稻研究所新株型育种经验基础上,我国于1996年开始实施中国超级稻育种计划,采取的技术路线是理想株型塑造与籼粳亚种间杂种优势利用相结合,至2005年的目标产量是在百亩(6.67hm2)规模下单季稻达到12t/hm2(800kg/667m2)。介绍了国外水稻超高产育种和国内超级稻育种的基本情况,着重介绍了由中国水稻研究所育成的超级杂交稻组合“协优9308”。该组合表现出高产与优良株型的完美结合,生育后期青秆黄熟,结实率高,籽粒饱满。2000年在浙江新昌验收百亩片平均产量达到11837kg/hm2,最高产田块产量达到12282kg/hm2。以“协优9308”为例,提出了“后期功能型”超级杂交稻的概念和生理特征,并对今后的超级杂交稻育种策略进行了讨论。

水生生物型空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)对环境因子的反应及与水稻的竞争

为明确环境因子对水生生物型空心莲子草生活力的影响以及空心莲子草与水稻的竞争关系,采用生物测定方法,分析了低温、干燥、盐碱、水层等因子对空心莲子草茎的活棵率、繁殖茎数和植株生物量的影响,还研究了不同种群密度的空心莲子草对水稻产量性状的影响。空心莲子草茎在4℃低温随后常温处理的活棵率达84%,而在-20℃随后常温处理后完全失去生活力;在含水量为30.2%时,空心莲子草茎的活棵率、繁殖茎数和植株鲜质量比鲜样(含水量93.5%)处理的分别下降了45%、33%和74%;0.1%盐碱水溶液处理就可使空心莲子草茎基本失去生活力;水生生物型空心莲子草茎在土壤湿润和不同水层条件下都能够成活和生长。在水稻100株/m2条件下,接种空心莲子草茎23～360株/m2使水稻减产43%～53%。

微生物肥对水稻产量及氮肥利用的影响

以杂交稻中浙优1号和甬优9号为材料,研究微生物肥对水稻产量及氮肥利用的影响。结果表明,在相同施氮水平下,施用微生物肥后2个水稻品种分别增产4.1%和8.7%,其中主要增加了水稻有效穗,提高结实率和籽粒粒重;但分蘖成穗率有所下降;微生物肥能提高水稻叶片的光合速率,穗分化期和齐穗期的叶片光合速率均高于对照,也有利于增加齐穗期的物质生产量。研究表明微生物肥能提高氮素的农学利用率,实现减肥增产,且随着施氮量下降,氮素利用率呈升高趋势。