中国水稻地方品种与选育品种的遗传多样性比较分析

利用98对SSR标记对202份中国水稻地方品种和选育品种的遗传多样性进行比较分析。结果显示供试品种具有较丰富的遗传多样性,共检测到等位基因1350个,每个位点的等位基因数（Na）变化范围为3-39,平均14个;Nei基因多样性指数变化范围（He）为0.125-0.955,平均0.733;多态信息量（PIC）变化范围为0.122-0.953,平均0.680;稀有等位基因数（Nr）913个;等位基因丰度（Rs）8.33。栽培稻地方品种和选育品种遗传多样性差异明显,地方品种等位基因数、Nei基因多样性指数、多态信息量、稀有等位基因数和等位基因丰度（Na=1219,He=0.747,PIC=0.710,Nr=756,Rs=8.50）均高于选育品种（Na=919,He=0.704,PIC=0.650,Nr=529,Rs=7.01）。各染色体组水平的遗传多样性分析表明,选育品种仅在1号染色体上的遗传多样性高于地方品种,进一步分析显示选育品种的遗传改良在基因组水平上具有区间特异性。

秸秆还田的土壤酶学及微生物学效应研究进展

秸秆还田作为构建生态农业的重要举措,对维持农田土壤肥力,减少化肥施用,提高陆地土壤碳汇能力具有重要作用。土壤酶活性、土壤微生物状况与秸秆还田量、还田模式的相互作用显著影响到秸秆介入农田土壤后的分解转化,深入研究秸秆还田的土壤酶学及微生物学效应,揭示其培肥土壤的生物学机制对实现农田土壤资源的可持续开发与利用具有重要意义。本文综合分析了土壤酶活性与微生物状况对秸秆介入的响应,探讨了秸秆还田培肥土壤的生物学机制。在此基础上,对秸秆还田的土壤酶学及微生物学效应研究作了一定展望。

我国水稻品种资源研究进展与展望

品种资源是水稻生物学研究和育种改良的重要基础。当前我国水稻品种资源研究发展较快,品种资源保护和种质资源基础研究成果较为突出。本文综述了2015—2018年间我国水稻资源研究现状与进展,并对国内外水稻品种资源研究进行对比。建议我国水稻品种资源研究应进一步重视从国外引种,加快资源精准鉴定步伐助力水稻育种改良,同时充分利用新的研究技术,实现资源创新利用。

水稻-冬季秸秆覆盖种植马铃薯模式对水稻齐穗期根际土壤代谢组表达特征的影响

水稻–冬季秸秆覆盖种植马铃薯是南方稻区一种经济高产的水–旱轮作模式,其对水稻根际土壤代谢物的影响可能是调控水稻高产的关键,但目前相关研究尚未见报道。本研究基于周年水–旱轮作模式长期定位试验,以水稻–冬季空闲(CK)模式为对照和水稻–马铃薯(稻草覆盖种植并还田,RP)轮作模式为研究对象,采集水稻齐穗期根际土壤样品,利用液相色谱–质谱法(LC-MS)测定根际土壤代谢物种类与丰度,研究RP轮作模式水稻齐穗根际土壤代谢物组分和功能及其与产量形成的关系。结果表明:①采用OPLS-DA模型筛选差异代谢物(HMDB数据库)发现,与CK模式相比,RP轮作模式具有201个有显著性差异(P<0.05)的根际土壤代谢物,分别归属于脂质和类脂分子、有机酸及衍生物、有机氧化合物、苯丙烷和聚酮等11个父类;其中苯丙烷和聚酮、丙烯醇脂质、苯及其衍生物、甾体内酯、氨基酸/肽、碳水化合物和脂肪酰糖苷等代谢物丰度发生显著变化,可作为表征RP轮作模式下水稻根际土壤差异性代谢物;②有机氧化合物、有机酸及衍生物和苯丙烷和聚酮等代谢物丰度与土壤有机质、全钾、碱解氮和速效钾含量差异呈显著正相关(r=0.816~0.938),其可通过为水稻直接提供养分、协助提高土壤养分供给或间接调节水稻生长等提高稻田综合生产力;③核苷/核苷酸、脂质和类脂分子等差异代谢物与水稻产量差异呈显著正相关(r=0.957~0.999),其可能是通过参与一系列代谢途径提高水稻抗逆能力,最终对水稻产量产生一定影响。

水稻灌浆期不同阶段叶绿素含量的QTL分析

本研究以典型籼粳交(春江06/台中本地1号)的F1代花培加倍的DH群体为材料,系统考察了DH群体及其双亲在4个灌浆期不同阶段顶三叶的叶绿素含量,通过QTL作图分析,共检测到7个与叶绿素含量相关的QTL,分别分布在第4、6和8染色体上。其中,倒3叶的QTL主要在灌浆早期表达,到灌浆后期则逐渐被倒2叶和剑叶所代替。在灌浆的前2个阶段检测到的4个QTL的总贡献率较大,表明在灌浆前期叶绿素含量较高;而在第3个阶段检测到了3个QTL,在第4个阶段则只检测2个QTL,贡献率均小于初期的总贡献率,表明随着灌浆的进程,叶绿素含量逐渐减少。其中qCHL2、qCHL4-1、qCHL4-2、qCHL8-1和qCHL8-2主要是在灌浆中前期对叶绿素含量起作用。而qCHL6-1和qCHL6-2两个QTL分别在后期的剑叶检测到,表明与剑叶"持绿"特性或抗衰老关系密切。

水稻剑叶形态与稻米粒形QTL分析及相应剩余杂合体衍生群体的构建

利用D50/HB277衍生的由190个株系组成的F7重组自交系群体,在杭州和海南两种环境条件下对剑叶形态及稻米粒形进行QTL分析。共检测到控制上述性状29个QTL,分布于除第2和第11染色体以外的其它所有染色体,其中6个QTL在两种环境中同时被检测到且贡献率大于10%。第1、4和7染色体分别存在控制剑叶面积、剑叶宽度及稻米粒形等性状且贡献率较大的QTL区间,同时在上述区间还存在控制其它多个性状,表现为QTL成簇分布,并以此筛选了3个剩余杂合体,作为相关基因遗传分解、精细定位、克隆及分子设计育种的候选区域。

水稻叶片保绿相关性状的QTL分析

以籼稻窄叶青8号(ZYQ8)与粳稻京系17(JX17)为亲本的DH群体为材料,考察叶片保绿相关性状,并利用该群体的分子连锁图谱进行QTL分析。共检测到7个与水稻叶片保绿有关的QTL,包括与黑暗下保绿面积相关的3个QTL,位于第16、和8染色体上,贡献率分别为11.07%、10.31%和11.21%;与黑暗下保绿程度相关的2个QTL,位于第1和12染色体上,贡献率分别为11.51%和9.54%;与暗处理条件下和正常条件下叶绿素含量相关的QTL各1个,分别位于第1和8染色体上,贡献率分别为11.67%和13.27%。前5个QTL为首次报道,后2个QTL对水稻叶绿素含量的遗传起重要作用。

两个水稻DH群体发芽期和幼苗前期耐碱性状QTL定位比较

利用两个不同的加倍单倍体群体,在0.15%Na2CO3胁迫下,以发芽期和幼苗前期的发芽势(GE)等10个性状碱害相对值作为耐碱指标,进行耐碱性状QTL定位比较。碱害相对值相关分析表明,多个性状的碱害相对值存在显著或极显著相关。采用QTLMapper1.6统计软件对碱害相对值进行QTL分析。DH-1群体定位到10个主效QTL和15个上位性QTL,DH-2群体定位到14个主效QTL和15个上位性QTL。两群体定位列线比对发现:1个控制相对根长的QTL,qRRL3-1,两群体定位在第3染色体对应的区域(CT339-G62和RM7-RM3280)。其他性状两群体没有定位在相同的区域,但存在多个重要的数量基因座位,如CT158-CT550、RM3755-RM418和RM1349-RM1061等区域。在这些相同基因座位上两群体都检测到控制不同性状的主效QTL或上位性QTL,耐碱性QTL可能存在多效性、连锁性,在不同遗传背景下加性效应和上位性效应可以相互转化。多个QTL不仅与水稻耐碱性有关,还与多种抗逆性有关。这些结果将有利于耐碱性分子机制的剖析和强耐碱性水稻品种的选育。

一种适用于双向电泳的水稻磷酸化蛋白富集方法——酚提取法结合固相金属离子亲和层析法

磷蛋白在植物信号传导和胁迫响应中有着非常重要的作用,磷蛋白质组学研究已经成为蛋白质组学研究领域中备受瞩目的一个部分.本研究用酚提取法以水稻日本晴苗期叶片为材料提取叶片总蛋白,提取率达3.5%;用固相金属离子亲和层析柱纯化富集磷蛋白,得到磷蛋白占总蛋白约6.4%.对过柱洗涤液、不同阶段洗脱液等各个组分进行SDS-PAGE,粗略检测其蛋白含量,并根据单向SDS-PAGE结果对总蛋白、高峰段磷蛋白、非高峰段磷蛋白以及富集后再纯化的总磷蛋白进行双向电泳,比较其中的蛋白差异.本研究提出的方法和程序可在7 cm聚丙烯酰胺凝胶上检测到多达856个磷蛋白,是一种非常有效的磷蛋白富集、纯化和分离鉴定的方法.

蒸煮营养品质性状在水稻籼粳交DH群体中的表现及其相关性分析

利用以粳稻中花11和籼稻中组14为亲本构建的加倍单倍体(DH)群体,对稻米直链淀粉含量(AC)、胶稠度(GC)、碱消值(ASV)、蛋白质含量(PC)和氨基酸含量等21个品质性状进行了相关性分析。结果表明,21个品质性状在DH群体中均为连续变异,大部分性状存在着超亲现象。相关性分析结果表明,AC、GC和ASV等3个蒸煮理化指标间呈显著负相关;PC与GC显著负相关,与ASV显著正相关;AC、GC和ASV等3个蒸煮理化指标与氨基酸含量的相关性分析表明,17个氨基酸中有10个氨基酸的含量与AC显著负相关,12个氨基酸的含量与GC显著负相关,除半胱氨酸外其它16个氨基酸的含量与ASV呈显著正相关。PC与17个氨基酸含量都显著正相关,除蛋氨酸和半胱氨酸外,相关系数都达0.5以上。氨基酸之间的相关性分析表明,除蛋氨酸和半胱氨酸、蛋氨酸和酪氨酸之间相关性不显著,其它氨基酸之间都达极显著正相关。本文还对DH群体在优质育种中的应用价值进行了讨论。

水稻种子酵母双杂交体系的构建及种子特异表达蛋白ONAC023互作蛋白的鉴定

酵母双杂交是常用的蛋白-蛋白检测技术。以水稻受精5 d的幼嫩种子为材料,构建了适用于水稻种子发育相关蛋白的互作蛋白酵母双杂交筛选平台,cDNA文库容量达到1.1×106,平均插入大小约为750 bp,开发了改良的酵母菌落PCR方法,用于文库插入片段的扩增,大大提高了筛选效率。NAC是植物特有的一类转录因子,在植物发育、抗逆等多个方面发挥着重要功能。RT-PCR结果显示,NAC家族成员ONAC023在种子中特异表达,可能调控种子早期发育。以ONAC023为诱饵,成功地筛选到21个互作蛋白候选基因,其中包含1个DNA linding protein,推测其可能是ONAC023蛋白复合物的成员。

配施不同腐秆剂对还稻田麦秸腐解和水稻产量的影响

为阐明沿淮地区秸秆还田配施不同腐秆剂在秸秆腐解和水稻产量方面的差异,遴选出适合该区域使用的腐秆剂。本研究通过安徽省霍邱县的麦秆促腐还田定位试验,深入分析了秸秆还田和氮磷钾优化平衡施肥后不施腐秆剂(SF)、施腐秆剂1号(SFD1)、施腐秆剂2号(SFD2)和施腐秆剂3号(SFD3)等处理连续两年在秸秆腐解和水稻产量等方面的差异。结果表明:①不同处理间秸秆累积腐解率连续两年的差异均不大,但秸秆腐解速率第一年存在较大差异,其中SFD2处理的最大,较SF、SFD1和SFD3处理分别增加了70.6%、262.5%和93.3%;②水稻产量连续两年也均以SFD2处理为最高,分别为8592.84 kg/hm^(2)和7538.70 kg/hm^(2),显著高于其余腐秆剂施用处理(P<0.05);相关性分析显示,水稻产量与秸秆腐解速率之间相关性最高(第一年,r=0.45;第二年,r=0.48);③不同处理对土壤微生物量的影响在两年间均表现出显著作用,但无明显规律可循;偏最小二乘法回归分析显示,两年的还田麦秸腐解速率均受土壤微生物生物量C/N的调控。综上,沿淮地区麦秸促腐还稻田配施2号腐秆剂最利于秸秆促腐和作物增产。

中国主栽品种对7个白叶枯病菌菌株的抗性分析

用7个水稻白叶枯病菌菌株测试198份籼稻和123份粳稻主栽品种的抗性反应。结果表明,供试菌株中致病力最强的菌株为浙173,致病力最弱的菌株为JS49-6。321份试验材料中对7个菌株表现为全抗的籼稻品种有9份,粳稻品种16份;对7个菌株表现为全感的籼稻品种有6份,未有粳稻品种对7个菌株表现为全感病,这一结论表明粳稻品种对白叶枯病菌的抗性明显优于籼稻品种。且早、中、晚稻抗性水平分布趋势基本一致。

盐渍土壤特征及改良措施研究进展

全球盐渍土壤面积大、分布广,且近年来在自然和人为因素等综合影响下,土壤盐渍化进程加速。盐渍化对土壤环境以及作物生长发育造成严重不良影响,盐渍土壤改良对改善土壤环境、提高作物生产力尤为重要。我国盐渍土壤占世界盐渍土壤面积近1/10,盐渍土壤复垦和土壤盐渍化防治已成为我国农业可持续发展的当务之急。因此,采取适当且具有成本优势的措施缓解盐渍土壤对作物生长的影响,已成为我国农业技术发展的重要需求。本文总结了盐渍土壤特征,从降盐措施、改良及培肥措施、生物应对措施3个方面综述了盐渍土壤改良途径,为进一步开展盐渍土壤改良研究提供理论支撑。

秸秆还田对水稻固碳特性及产量形成的影响

以中浙优1号为材料、秸秆不还田为对照,在大田试验条件下研究了不同秸秆还田量(4000、6000、8000 kg·hm-2)对水稻群体干物质积累、运转、植株固碳及产量形成的影响.结果表明:与对照相比,秸秆还田处理的水稻群体干物质积累总量平均增加63.03 g·m-2,以6000 kg·hm-2处理的干物质积累量最高,比对照增加154.40 g·m-2;在水稻各生育阶段中,秸秆还田处理对分蘖盛期—齐穗期干物质积累的影响最为明显,干物质积累量比对照平均增加71.25 g·m-2;与对照相比,秸秆还田处理的茎叶干物质输出率和表观转变率分别平均增加4.2%和3.7%,均以6000 kg·hm-2处理最高,分别为12.8%和11.1%.秸秆还田处理的群体植株固碳量比对照平均增加55.38 g·m-2,以6000 kg·hm-2处理的增幅最大,为17.8%;从固碳量在各器官中的分配来看,秸秆还田有利于生育前期茎叶固碳量的积累和生育后期固碳量向穗部的分配.秸秆还田处理的水稻产量比对照平均增加794.59 kg·hm-2,增幅9.5%,其中6000和4000 kg·hm-2处理的产量均显著提高,而8000 kg·hm-2处理的产量增加不显著;从产量构成因素来看,秸秆还田处理单位面积有效穗数的增加是增产的主要原因,平均增加8.4穗·m-2.

超级稻品种中嘉早17高产相关性状的QTL定位

水稻产量事关粮食安全,对水稻高产基因的进一步挖掘意义重大。本研究采用花药培养技术,构建了包含101个株系的中嘉早17×D50的加倍单倍体群体(DH群体)。考察海南陵水、浙江杭州高产田块和杭州山区低产田块3种种植环境下DH群体各株系、亲本中嘉早17和D50的有效穗数、每穗粒数、结实率以及千粒重等产量相关性状,同时构建DH群体的遗传连锁图谱。QTL定位分析表明,3种种植环境下共检测到74个具有显著加性效应的QTL,其贡献率变幅为3.7%~43.2%,分布于水稻12条染色体。其中,qPH1-1和qFLL12在3种种植环境下均被检测到,其贡献率分别为8.9%、24.2%、43.2%和16.6%、17.9%、18.9%。此外,qPH3、qFLL10-2、qFLW11-1、qPL11、qGNP11、qSSR3以及qTGW5-17个QTL在其中2种种植环境下被同时检测到,其贡献率变幅为7.4%~42.2%。QTL×环境互作分析表明,仅qPH1-1、qFLW2、qEPP1和qTGW5-14个QTL存在显著的加性×环境互作效应。进一步对qTGW5-1定位区间所包含的GW5测序分析表明,高产株系和低产株系的GW5等位基因分别来自亲本中嘉早17和D50,这与检测到的qTGW5-1的加性效应来自亲本中嘉早17相符。本研究为今后水稻产量相关基因的进一步挖掘以及借助分子聚合育种培育超高产品种提供了理论依据和技术支撑。

稻田穗期主要捕食性天敌对两种盲蝽集团内捕食的初步研究

【目的】集团内捕食是影响农业系统广食性天敌对靶标害虫控制作用的重要因素,全面揭示稻田广食性天敌对稻飞虱重要天敌黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis Reuter和中华淡翅盲蝽Tytthus chinensis(St?l)(半翅目:盲蝽科)的集团内捕食作用有助于更好地保护利用天敌。【方法】建立以两种盲蝽为猎物对象的种特异性二重定量PCR系统,检测比较不同抗性品种穗期田间主要捕食者对两种盲蝽的集团内捕食作用。【结果】(1)本研究建立的二重定量PCR具有的物种专化性,两种检测靶标灵敏度高且相似,可用于田间捕食者猎物分析;(2)感虫水稻品种上捕食者对盲蝽的捕食强度高于抗性水稻品种;不同种类捕食者对盲蝽的集团内捕食强度有显著差异;捕食者对黑肩绿盲蝽集团内捕食强度显著高于中华淡翅盲蝽。【结论】捕食性盲蝽在稻田生态系统遭遇集团内捕食,其集团内捕食强度与水稻品种抗性、捕食者种类和猎物丰富度有关。

玉米小斑病菌中一种维多利亚病毒的分离及其基因组全序列分析

从玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)中检测发现一种dsRNA(double-stranded RNA)病毒,暂命名为Bipolaris maydis victorivirus 2(BmV2)。电子显微镜下观察到病毒粒子为二十面体球状,直径为40 nm左右、无包膜;病毒基因组为单条dsRNA核酸分子,长度为5222 bp,其基因组结构与其他维多利亚病毒相似,包含两个开放阅读框(ORFs)。序列BLASTx分析发现,BmV2的基因组核酸序列与Coniothyrium minitans RNA virus Illinois isolate(CmRV-IL)具有较高的同源性(78.15%),后者CmRV-IL是单分体病毒科(Totiviridae)维多利亚病毒属(Victorivirus)的暂定种,两者的外壳蛋白(CP)和RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)的氨基酸序列之间的同源性分别为88.02%和89.87%,说明BmV2、CmRV-IL是同一种病毒的不同分离物。基于BmV2和选择的单分体病毒的RdRp氨基酸序列的系统发育分析表明,BmV2与单分体病毒科维多利亚病毒属中的病毒形成了一个单系进化支。