机直播早籼稻施硅的增产效应及其生理生态特性研究

以常规早籼稻品种江早361为试验材料,在机直播条件下,研究了增施硅肥对早籼稻的增产效应及其生理生态特性的影响。结果表明,与不施硅肥对照相比,增施硅肥可显著增加早籼稻产量,增幅为13.18%。早籼稻增施硅肥,有利于促进根系发育,增加根系活力,缩短茎秆节间长度,促进基部节间充实,同时改善叶片形态,提高剑叶光合效率。此外,增施硅肥还有助于提高籽粒氮、磷、钾和硅素的吸收与积累,使机直播早稻具有较好的生理生态特性。

作物高光效之管见

光合作用提供了作物产量形成的物质基础。目前作物的叶面积指数和经济系数已难以继续增加,若想进一步提高作物产量就必须提高生物量,提高作物光能利用率成为关键。作物高光效是一个内涵和外延非常广的概念,涉及作物生命活动的全过程,与众多学科相联系,不同学科有着不同的理解。作者根据现有的研究进展,结合从事作物生理、育种和栽培的实践,从光合作用的主要过程及关键调控位点、作物光能利用率、高光效作物的生理基础与形态特征和高光效作物的筛选与鉴定对"作物高光效"进行了概述,以期为今后的作物"高光效"研究提供一点有益的思考与借鉴。

基于导电高分子复合材料的抗坏血酸氧化酶电化学生物传感器的开发和农业应用

生物传感器由于能实现连续、快速、现场活体检测与分析。具有便携性、可行性、特异性、简便性、灵敏性、高效性、低成本等优点已广泛应用于环境监测与控制、生物制药与临床医学、食品安全与生物发酵等相关领域。导电高分子由于可逆的电化学掺杂与去掺杂、高而稳定的导电率、简单可行的生物活性分子固定化、能与不同固定方法结合、可与不同固定材料聚合或复合等独特优势在电化学生物传感器的应用中已显示其独特魅力，

氮高效水稻基因型鉴定与筛选方法的研究

采用掺沙土培法,以10个氮效率存在显著差异的水稻基因型为材料,分析了6个氮水平下水稻拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期的氮吸收效率(NAE)、氮利用效率(NUE)和氮收获指数(NHI)的基因型差异,建立了氮高效水稻基因型鉴定与筛选的方法。结果表明,水稻NAE随氮水平增加先升后降,以中氮(0.177g/kg,以纯N计)为最高;水稻NUE和NHI随氮水平增加而下降。水稻NAE随生育期推进而上升,水稻NUE的大小则为拔节期>抽穗期>成熟期>孕穗期。基因型和氮水平对水稻NAE、NUE和NHI的影响达极显著水平,以氮水平影响最大,基因型次之。基因型×氮水平互作对NAE和NUE的影响达极显著水平,而对NHI无显著影响。NAE和NUE的基因型差异均以拔节期最大,这一时期为水稻高NAE和NUE基因型鉴定与筛选的最佳时期。土培盆栽下,水稻高NAE、NUE和NHI鉴定与筛选的最适土壤有效氮含量分别为0.157g/kg(拔节期)、低氮(拔节期)和0.277g/kg(成熟期)。

水稻拔节期叶片碳氮代谢基因型差异及与氮素利用效率的关系

采用土培盆栽试验,以3个氮素利用效率(NUE)有显著差异的水稻基因型秀恢2号(低NUE)、R83-12(中NUE)和五优244(高NUE)为材料,研究了拔节期叶片碳氮代谢的基因型差异及其与氮素高效利用的关系。结果表明,拔节期不同基因型水稻的叶片蔗糖和可溶性糖含量、淀粉/可溶性糖含量比和淀粉/蔗糖含量比存在极显著差异,前两者为五优244>R83-12>秀恢2号,后两者则相反;而淀粉和蔗糖/可溶性糖含量比各基因型差异不显著。不同基因型水稻的叶片全氮含量(TNC)、蛋白氮含量(PNC)、PNC/TNC、Rubisco含量(RC)/PNC和RC/TNC存在极显著或显著差异,前两者为五优244<R83-12<秀恢2号,后三者则相反;RC无基因型差异。五优244叶片的叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、PSⅡ潜在活性、羧化效率、碳酸酐酶、酸性转化酶和蔗糖磷酸合成酶活性极显著或显著高于其他基因型;其叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性也极显著高于其他基因型。统计分析表明,高NUE水稻叶片具有较高的可溶性糖和蔗糖含量及较大的RC/TNC和RC/PNC,其生理基础是其叶片的高谷氨酰胺合成酶活性和PSⅡ潜在活性。

植物叶片特征与光合性能的关系

以相同生境下生长的5种叶片特征（叶色和厚薄等）不同的植物[珊瑚树（Viburnum odoratissimum）、银杏（Ginkgo Biloba）、桑树（Morus alba）、紫叶酢浆草（Oxalis triangularis cv.Purpurea）和紫叶橡皮树（Ficus elasticacv.Decora Burgundyi）]为材料,于晴天选择其植株上东南朝向且生长一致并具代表性的当年生成长叶,采用Li-Cor 6400便携式光合测定系统、调制叶绿素荧光成像系统（IMAGING-PAM M-Series）及双通道PAM-100测量系统（Dual-PAM-100）和常规方法研究了其叶片特征、光合性能及相互间的关系。结果表明,不同植物的叶片特征和光合性能指标均存在显著或极显著差异。比叶干重[35-215 g（DW）.m^-2]间的差异大于比叶鲜重[0.28-1.04 kg（FW）.m^-2]。桑树和珊瑚树叶的叶绿体色素含量[叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）、叶绿素总量（Chl）和类胡萝卜素（Xc）]较高,银杏叶和紫叶橡皮树叶居中,紫叶酢浆草叶最低;紫叶酢浆草叶的花青素（Ant）含量最高[0.122 mg.g^-1（FW）和0.488 mg.g^-1（DW）],其他植物较低且差异较小;紫叶酢浆草叶的Chla/Chlb（6.27）、桑树的Chl/Xc（9.97）、桑树叶的Chl/Ant（43.81）和珊瑚树叶的Xc/Ant（7.17）最高,紫叶酢浆草叶的Chl/Ant（0.49）和Xc/Ant（2.46）最低。气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和净光合速率（Pn）均为桑树〉银杏〉紫叶酢浆草〉珊瑚树〉紫叶橡皮树。桑树和珊瑚树叶的PSII实际光合效率[Y（II）]最高,但PS II处非调节性能量耗散的量子产量也最高;银杏Y（II）叶较低,但能抵御强光的照射。桑树、紫色酢浆草和紫色橡皮树叶的PSI光合效率[Y（I）]极高,但桑树和紫色橡皮树PSI的光保护较弱,紫色酢浆草则很强。相关分析显示,Ant和Xc对强光下Pn无显著影响,Pn受气孔特征和叶绿素含量的正调控,Y（II）依赖于叶绿体色素含量（尤其是Chla）,Y（I）与Chl/Xc呈正向关系;气孔开放和叶绿素含量可负调控光合机构的光保护和正调控光损伤,Xc则相反。

白化转斑叶籼型水稻不育系高光A的创制及特征特性

以籼型保持系D57B为起始材料,利用300Gy的60Co-γ射线辐照干种子诱发突变,获得6叶前整株叶片全白而后叶脉白化其他部分转绿的突变体,经1次杂交和6次回交选育出一个携带白化转斑型叶色标记的籼型三系不育系高光A。该不育系白化转斑型叶色突变性状受单隐性核基因控制,1～6叶白化,6叶后呈白化斑叶,幼穗白化带绿;播始历期65d左右,属早籼早熟类型。与D57B相比,高光A植株稍矮且剑叶变长,有利于授粉(受精),提高杂种结实率和获得饱满的杂交种子,但种子萌发稍慢,其他农艺性状与D57B相仿。高光A具有高柱头外露率、强柱头生活力、长花时、小颖花张角、低闭颖率、对赤霉素敏感和强配合力等优良异交特性,杂种优势明显。高光A与杂交稻混播时,其幼苗竞争力弱。最后对高光A在三系杂交水稻生产中的应用前景作了讨论。

低浓度NaHSO_3对不同基因型小麦光合性能的影响

为了明确小麦对低浓度NaHSO3的响应及其机理,以京411和小偃54及其单粒传杂交后代稳定优选株系6号、7号和10号及扬麦14号和16号为材料,研究了不同基因型小麦光合性能对低浓度NaH-SO3的响应。结果表明,低浓度NaHSO3对小麦净光合速率(Pn)的影响在基因型间存在显著差异,极显著增加京411和扬麦16的Pn,显著增加扬麦14的Pn,而对其他基因型小麦的Pn影响不大。从小麦光合性能指标看,被低浓度NaHSO3促进指标和程度较多的基因型是京411和扬麦16,受影响程度较大的指标是气孔导度(Gs)和非荧光化学淬灭(qN)。推测,低浓度NaHSO3可能通过增加小麦叶片气孔导度和增强PSII的光保护能力来提高光合作用。

含维生素A功能稻紫宝香糯1号的选育与利用

紫宝香糯1号是江西省玉山县特种水稻研究中心利用紫香糯诱变产生的突变体与地方品种八月香糯杂交配组选育而成的新型水稻品种。糙米中富含钙、硒、维生素E、维生素B1和维生素B6等功能营养成分;且糙米中维生素A含量为11 IU/100g,是目前世界上第一个栽培稻内源基因型含天然维生素A的水稻品种,对人类具有较高的营养及保健功能,2006年通过江西省品种审定委员会审定,命名为赣晚糯6号。

两系亚种间杂交稻形态解剖性状差异的研究

以赣亚1号、两优培九、9311、培矮64S和Hb-01为供试材料,采用石蜡切片法对两系亚种间杂交稻及其亲本的形态解剖性状进行观察和研究,结果表明:(1)两系亚种间杂交稻及其亲本材料间,绝大部分形态解剖性状存在显著或极显著差异;(2)叶片主脉大维管束面积、主脉大维管束韧皮部面积、主脉大维管束导管面积、穗茎节间大维管束个数、大维管束总面积、小维管束总面积、大维管束韧皮部总面积、大维管束导管总面积、茎壁面积、上部一次枝梗大维管束导管面积、韧皮部总面积、导管总面积、横切面积、下部二次枝梗大维管束韧皮部面积和导管面积,两优培九比赣亚1号大,9311比Hb-01大。叶鞘大维管束面积、大维管束韧皮部面积和大维管束导管面积,两优培九比赣亚1号大,9311比Hb-01小。两系亚种间杂交稻籽粒充实度与叶片主脉大维管束、穗茎节间大维管束、上部一次枝梗大维管束导管和下部二次枝梗大维管束发育呈正相关性,与叶鞘大维管束结构关系不明显。

关联分析及其在玉米中的研究进展

阐述关联分析的概念、特点、方法、统计学原理以及第3代分子标记进行关联分析的基础-单核苷酸多态性和连锁不平衡。

计算生物学在杂交稻全生育期抗热性评价中的应用

采用玻璃温室增温法,以产量及其性状(穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、总粒数、空粒数、穗数、千粒重、结实率、着粒密度和单株产量)的抗热响应、感热指数和几何均值为抗热性指标,对37个杂交稻组合进行了全生育期抗热性的评价。结果表明,不同杂交稻组合产量及其性状对全生育期高温的响应、感热指数和几何均值存在着显著基因型差异,对高温的响应和性状感热指数以二次枝梗数为最大和结实率为最小,性状几何均值以空粒数为最大和穗长为最小。相关分析发现,千粒重、结实率的性状响应和感热指数与抗热系数呈极显著相关,总粒数和着粒密度的几何均值与抗热系数呈极显著相关。以综合响应、性状热感指数和性状几何均值的综合抗热力为依据对杂交稻组合的抗热性进行聚类和判别分析发现,三种间接评价方法结果与抗旱系数直接评价结果并不完全一致,吻合度最好的是性状热感指数(70.27%),而综合性状居中(59.50%),性状几何均值最差(48.65%)。因此,产量性状感热指数的综合抗热力可作为杂交水稻抗热性间接评价的可靠方法和指标。

水稻黄嘌呤脱氢酶基因OsXDH克隆及表达分析

【目的】克隆水稻黄嘌呤脱氢酶(Xanthine dehydrogenase,XDH)基因(OsXDH),分析其生物信息学特性及表达特性,为研究XDH在水稻生长发育和响应逆境胁迫中的调控机制提供理论依据。【方法】以粳稻品种日本晴为材料,采用同源克隆技术克隆OsXDH基因,应用生物信息学方法对其氨基酸序列进行分析。利用实时荧光定量PCR(qPCR)检测OsXDH基因的组织表达特性及逆境胁迫下的表达情况,并对不同转基因株系乳熟期剑叶OsXDH基因表达量、XDH活性和叶绿素含量进行比较分析。【结果】克隆获得OsXDH基因的开放阅读框序列(ORF)(GenBank登录号LOC4333171),其长度为4110 bp,编码1369个氨基酸。OsXDH蛋白分子量大小为150.23 k D,理论等电点(pI)为6.54,与小麦、高粱、玉米、谷子和油菜等作物XDH蛋白氨基酸序列的相似性分别为84.54%、84.07%、81.52%、76.35%和69.22%,表明XDH蛋白氨基酸序列具有高度保守性。OsXDH基因在水稻不同组织部位均有表达,灌浆期的表达量显著高于苗期和分蘖盛期(P<0.05),且受干旱、黑暗、高温和盐胁迫诱导高效表达。OsXDH过表达水稻转基因株系乳熟期剑叶的XDH活性和叶绿素含量高于野生型,OsXDH干扰转基因株系的XDH活性和叶绿素含量低于野生型。【结论】OsXDH基因受水稻生长发育和逆境胁迫因子诱导表达,推测其是调控水稻生长发育和响应逆境胁迫的关键基因。

旱稻新品种比较试验

对不同种植区域选育的9个旱稻新品种进行了主要形态农艺性状、产量及其性状的比较,并以抗旱综合力为指标评价了不同旱稻新品种的综合表现。结果表明,主茎叶片数为8.14～14.10片,以德旱1号最多,961最少;主茎分蘖数为1.0～2.5个,以971最多,981、961和德旱1号皆最少;苗高为69.00～103.43 cm,以CAUHD1最高,961、绿化队和981较矮,70 cm左右;单株产量为0.57～3.29 g/株,以SH2002最高,961最低;结实率为43.66%～92.37%,以981最高,961最低;着粒密度为29.77～57.89粒/10 cm,以德旱1号最密,961最稀;总粒数为71.00～177.00粒/穗,以981最多,961最少;总枝梗数为15.50～42.50个,以981最多,961最少。综合鉴定与评价显示,SH2002、981和CAUHD2综合性状较好且抗旱性较强,值得大面积推广;绿化队综合性状较好但抗旱性较弱,具有一定的推广价值;CT6510、德旱1号和CAUHD1在推广中应避免分蘖期的高温和干旱;961和971不适于推广。

CO_2肥对保护地绿叶类蔬菜光合作用和产量形成的效应

采用施液态CO2法,研究了CO2肥对保护地绿叶蔬菜光合作用和产量形成的效应,并总结了CO2肥施放的技术关键。结果表明:(1)施放CO2肥,能改善保护地绿叶类蔬菜的生存环境,极显著地增强光合作用,促进其生理代谢机能。(2)施放CO2肥,能极显著地促进绿叶类蔬菜的生长发育和产量性状的形成,达到极显著地增产;(3)不同保护地绿叶蔬菜对CO2肥的响应度不同,如美国西芹明显大于结球莴苣。(4)同一蔬菜的不同生长发育和产量性状对CO2肥的响应度也不同,如地上性状的响应度(如单株茎叶重)大于地下性状(如单株根重)、细胞伸长类的性状(如株高、叶长)大于细胞增殖类(如叶宽)的性状。

宿根稻正季与越冬季生长发育特性的比较

采用土培盆栽法,调查分析芽休眠宿根稻——大粒稻和刘野1号的正季与自然越冬萌发后水稻的生长发育特性。结果表明,宿根稻越冬季比正季的苗始历期、始成历期和全生育期短,且苗始历期缩短效应大于始成历期;具有植株矮、穗长、穗颈粗和枝梗数多的形态农艺特征,且单株有效穗数、穗总粒数和穗实粒数多,结实率高。宿根稻越冬季的优良形态农艺和产量性状使其产量比正季高1倍左右。因此,宿根稻越冬季栽培优于正季。

R470系列杂交稻新组合生育特性及产量优势比较

以4个超高产杂交中稻新组合及其亲本恢复系R470为材料,比较了各组合生育期、株高、分蘖特性和穗部性状的差异,以及产量的杂种优势分析。结果表明:各组合的性状间均存在一定差异,用恢复系R470配置的不同组合,在分蘖特性、成穗率、穗粒结构和产量上的优势不同,荣优470的竞争优势明显,其次为天优470和G优470;超亲优势除荣优470外,其他2个组合与亲本R470的差异不明显。

光合作用与农业生产

光合作用被誉为是地球上最重要的化学反应,没有光合作用就不可能有人类社会的产生和发展。光合作用是作物产量形成的物质基础,如何充分利用太阳能进行光合作用是农业生产中的一个根本性问题。文章从作物光能利用率与光合作用效率、光合作用过程及其运转的调控、农业发展动向与高光效三个方面简要分析了光合作用与农业生产的关系,以期为今后的相关研究提供一些思考。

试析光合作用的研究动向

光合作用被称为"地球上最重要的化学反应"和"生命界最重大的顶极创造之一",在生物演化、生物圈形成和运转及人类诞生与经济和社会的可持续发展等过程中都处于非常关键的地位。从最近召开的国际和国内光合作用会议来看,当前进行的研究呈现出领域越来越宽广、层次越来越深入、技术越来越先进的特点;研究重点集中在探讨光合作用反应机理、结构与功能,揭示光合机构组装、运转与调节机制及光合作用与人类可持续发展3个方面。

淡化转斑叶型叶色标记性状早籼稻不育系高光A的选育

以籼稻保持系D57B为材料,利用300Gy的60CO-γ射线照射干种子,经多代回交选择育成了携带淡化转斑叶型叶色标记的籼型三系不育系高光A。该不育系淡化转斑叶型标记性状:1～6叶淡化,6叶后淡化斑叶,幼穗淡化带绿。属早籼早熟类型,株叶形态整齐,育性稳定,败育彻底,开花习性好,异交结实率高,繁殖制种产量高,可恢复性强,配合力高,具有明显的杂种优势。