转cry1C基因抗虫超级粳稻田间目的基因表达及抗螟虫性

为了研究转基因抗虫超级粳稻田间目的基因表达及抗螟虫性,将10个来自于不同独立抗性愈伤组织的转cry1C*基因抗虫超级粳稻品系种植于田间,利用实时荧光定量PCR方法检测孕穗期叶片、茎鞘和幼穗等器官目的基因mRNA,利用酶联免疫吸附(ELISA)法检测孕穗期叶片、茎鞘和幼穗及收获后糙米的Cry1C蛋白,利用田间目测调查二化螟危害的白穗率。结果及分析显示,转基因超级粳稻不同品系及不同器官cry1C*基因田间表达量明显不同,cry1C*基因mRNA表达量叶片＞茎鞘＞幼穗,蛋白质表达量叶片＞茎鞘＞幼穗＞糙米。转基因超级粳稻田间目的基因表达,在mRNA水平和蛋白质水平,不同器官间存在正相关关系,各器官Cry1C蛋白质含量和糙米Bt蛋白质含量呈正相关。在本研究范围内,不论转基因粳稻植株Cry1C蛋白质含量高或低的品系,田间均表现为高抗二化螟。培育转基因抗虫粳稻品种时,注意对目的基因适量表达的抗虫基因型的选择。     

转基因抗虫水稻‘HD2’不同生长发育阶段cry2A*基因表达量

本研究旨在探究转cry2A*基因抗虫水稻‘HD2-1’等独立系在田间生长发育过程中cry2A*基因表达量及糙米Bt蛋白含量(BPC)。利用qRT-PCR方法和酶联免疫吸附法(ELISA)检测水稻‘HD2-1’等独立系田间不同生长发育阶段组织器官及糙米的cry2A*基因表达量。结果显示,不同水稻独立系cry2A*基因表达量及糙米BPC明显不同,叶片、茎鞘及幼穗cry2A*基因表达量在不同生长发育阶段间往往呈正相关,cry2A*基因mRNA表达量和对应的BPC呈极显著的正相关,糙米BPC和各生长发育阶段各器官cry2A*基因表达量存在正相关趋势。水稻‘HD2’cry2A*基因表达量不同生长发育阶段间及其和糙米BPC间呈正相关。cry2A*基因转录表达越高,BPC越高。     

转cry1C~*基因抗虫超级粳稻田间目的基因表达及抗螟虫性研究

为了研究转基因抗虫超级粳稻田间目的基因表达及抗螟虫性,将10个来自于不同独立抗性愈伤组织的转cry1C*基因抗虫超级粳稻品系种植于田间,利用实时荧光定量PCR方法检测孕穗期叶片、茎鞘和幼穗等器官目的基因mRNA,利用酶联免疫吸附(ELISA)法检测孕穗期叶片、茎鞘和幼穗及收获后糙米的Cry1C蛋白,利用田间目测调查二化螟危害的白穗率。结果显示,转基因超级粳稻不同品系及不同器官cry1C*基因田间表达量明显不同,cry1C*基因mRNA表达量:叶片茎鞘幼穗,蛋白质表达量:叶片茎鞘幼穗糙米。转基因超级粳稻田间目的基因表达,在mRNA水平和蛋白质水平,不同器官间存在正相关关系,各器官Cry1C蛋白质含量和糙米Bt蛋白质含量呈正相关。在本研究范围内,不论转基因粳稻植株Cry1C蛋白质含量高或低的品系,田间均表现为高抗二化螟。培育转基因抗虫粳稻品种时,应注意对目的基因适量表达的抗虫基因型的选择。     

Bt早粳稻对土壤微生物数量影响及其外源基因的转移

为了研究种植Bt早粳稻对土壤微生物数量影响以及Bt早粳稻中的外源DNA向土壤微生物水平转移情况,以Bt早粳稻各生长发育期田间土壤为试材,用平板菌落计数法、PCR法测得土壤微生物数量和Bt基因等DNA片段等数据。结果显示：在水稻生长发育的返青期、分蘖期、孕穗期、抽穗期和成熟期,种植Bt早粳稻‘HD1’、‘HD2’、‘HD3’和‘HD4’等品系的田间根际及行间土壤细菌、放线菌和真菌数量与种植其受体品种对应田间土壤微生物数量相比,均未见显著不同;未发现Bt早粳稻各品系外源DNA片段向土壤细菌、放线菌和真菌等微生物的水平转移现象。Bt早粳稻田间土壤微生物数量与普通水稻相比较没有显著差异,土壤微生物中也未见来自于Bt水稻的外源DNA。     

转Cry1C*基因抗虫水稻的培育

水稻害虫是影响吉林省水稻产量的主要限制因素,为培育抗虫转基因水稻新品种,本研究采用农杆菌介导的遗传转化法,将人工合成的Cry1C*基因导入吉林省主栽粳稻品种吉粳88和吉利518中,共获得410个独立转化株.通过对转基因植株PCR检测,阳性率为67.2％; ELISA检测结果表明:不同株系Bt毒蛋白含量变化较大,变幅为0...     

转基因水稻恢复系及其F1代Bt蛋白的时空表达分析

本研究以抗虫水稻恢复系9311(Bt)及其杂交种F1(Bt)为研究材料,以非转基因的9311为阴性对照,利用ELISA方法研究9311(Bt)及F1(Bt)各生育时期可溶性总蛋白和Bt蛋白的时空变化规律,为转Bt基因抗虫水稻的安全监管提供科学依据。结果表明：外源基因的导入没有引起水稻组织中可溶性总蛋白含量的明显变化;9311(Bt)的Bt蛋白表达量在整个生长周期的各个部位均高于相应的F1(Bt)植株;同一植株不同组织器官中Bt蛋白表达量为：叶片跃胚乳跃颖壳及茎秆跃根;同一植株不同发育期叶片Bt蛋白的测定结果整体表现为：营养生长阶段跃生殖生长阶段跃成熟衰老阶段。研究结果为转Bt基因抗虫水稻适宜检测时期的选择提供了一定的参考。     

钾对不同类型水稻氮素吸收利用的影响

以常规粳稻武运粳7号、武香粳14和杂交粳稻86优8号、泗优422为材料,研究了钾对水稻氮素吸收、分配和利用的影响。结果表明,钾对水稻有明显增产效应,增产率4.56%~14.77%;钾提高了水稻不同生育阶段植株吸氮量,以拔节期到抽穗期氮素积累增量最大,但吸氮比例下降;钾促进了抽穗后氮素转运量和转运率,提高了氮素在不同器官分配量及叶片、穗分配比例,但降低了茎鞘分配比例;钾增强了植株对肥料氮吸收,基肥氮素利用率、全生育期氮素利用率和氮素收获指数显著增长,但降低了植株氮生产效率;以180 kg hm^-2K₂O处理产量最高,氮素积累量、转运量和转运率以及不同器官分配量最大,基肥氮素利用效率、植株对肥料氮吸收量和全生育期氮素利用率最大,但拔节期到抽穗期氮素吸收比例、茎鞘氮素分配比例和植株氮生产效率最低;常规粳稻产量高于杂交粳稻,其氮素利用率相对较大。     

转Bt基因棉Bt毒蛋白表达量的时空变化

采用抗体夹心ELISA技术,对转Bt基因抗虫棉植株中Bt毒蛋白含量进行了测定.结果表明,Bt基因在所有检测到的器官中均有表达,但是不同器官中的Bt毒蛋白含量明显不同.在苗期全展功能叶中Bt毒蛋白含量最高,根、茎和叶柄中Bt毒蛋白含量较低;在花铃期当日开花的子房中Bt毒蛋白含量较高,雌雄蕊中Bt毒蛋白较低,花瓣及苞叶Bt毒蛋白含量最低.表明Bt基因在不同器官中的表达强度存在差异.不同生育期的功能叶中Bt毒蛋白含量差异显著,Bt毒蛋白含量在苗期叶片中最高,蕾期次之,花铃期最低.随着棉花生长发育进程的推进,Bt基因在叶片中的表达强度逐渐减弱.Bt基因在棉花体内的表达随着器官的不同、生育时期的不同而表现出时空动态变化.这可能是人们所观察到的转Bt基因抗虫棉对棉铃虫抗性呈时空动态变化的根本原因.     

钾对不同类型水稻氮素吸收利用的影响

以常规粳稻武运粳7号、武香粳14和杂交粳稻86优8号、泗优422为材料,研究了钾对水稻氮素吸收、分配和利用的影响。结果表明,钾对水稻有明显增产效应,增产率4.56%~14.77%;钾提高了水稻不同生育阶段植株吸氮量,以拔节期到抽穗期氮素积累增量最大,但吸氮比例下降;钾促进了抽穗后氮素转运量和转运率,提高了氮素在不同器官分配量及叶片、穗分配比例,但降低了茎鞘分配比例;钾增强了植株对肥料氮吸收,基肥氮素利用率、全生育期氮素利用率和氮素收获指数显著增长,但降低了植株氮生产效率;以180 kg hm^-2K₂O处理产量最高,氮素积累量、转运量和转运率以及不同器官分配量最大,基肥氮素利用效率、植株对肥料氮吸收量和全生育期氮素利用率最大,但拔节期到抽穗期氮素吸收比例、茎鞘氮素分配比例和植株氮生产效率最低;常规粳稻产量高于杂交粳稻,其氮素利用率相对较大。     

豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因在转基因水稻中的表达特性研究

以豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)转基因水稻自交品系和其衍生的花培品系为实验材料，通过PCR扩增和CpTI表达蛋白活性的测定，研究了CpTI基因的遗传稳定性和表达特性。结果表明CpTI基因在转基因自交后代可以稳定遗传，而在部分花培品系中发生丢失。同时CpTI基因的表达表现出一定的时空特性，同一转基因品系中叶片CpTI蛋白的表达活性通常高于茎杆，而不同发育时期的CpTI蛋白的表达活性以分蘖期最高。除花培品系DH401外，转基因品系叶片和茎杆的蛋白酶抑制剂的活性随着水稻的生长发育呈下降的趋势。     

利用分子选择培育水稻‘吉粳88’(hd2/hd4)导入系

旨在将水稻早抽穗基因hd2和hd4导入优良品种‘吉粳88’，培育可在黑龙江省北部种植的水稻‘吉粳88’(hd2/hd4)导入系。以‘吉粳88’为受体，‘空育131’为供体，利用分子选择及回交转育创制‘吉粳88’(hd2/hd4)导入系，在寒区第三积温区田间鉴定导入系的生育期、农艺性状及产量。‘吉粳88’和‘空育131’杂交、‘吉粳88’作为轮回亲本回交4次、回交后代自交2次，每个世代利用Hd2-Caps和Hd4-Caps进行前景选择，利用SSR标记进行背景选择，获得了‘吉粳88’(hd2/hd4)导入系-1和‘吉粳88’(hd2/hd4)导入系-2，两个导入系抽穗期和‘空育131’类似，株型特征和‘吉粳88’类似，丰产性明显高于‘空育131’。‘吉粳88’(hd2/hd4)导入系培育成功，并且具有应用于黑龙江省第三积温区及第二积温区下限的可能。     

香味基因和稻瘟病抗性基因在空育131中的聚合改良

空育131本身携带Pik和Pia 2个稻瘟病抗性基因,但目前该品种在黑龙江省的生产上表现为对稻瘟病的抗性差、抗谱窄,且稻米品质不具有香味,需要定向改良。运用基因聚合与传统杂交相结合的方法将香味基因Osbadh2（fgr）和稻瘟病抗性基因Pi1、Pi2、Pi9聚合于空育131中,以实现对空育131香味特征和稻瘟病抗性的遗传改良。最终,得到了3种双基因聚合的组合Pi1+fgr、Pi2+fgr和Pi9+fgr,后代植株对稻瘟病均有较强抗性,稻米具有香味品质,为进一步改良空育131品种奠定了基础。     

水稻窄叶突变体nal20的表型分析与基因定位

叶片作为植物光合作用的主要器官, 其面积的大小影响着光能利用率和最终产量。为了研究水稻叶片形态建成的分子机制, 利用 ⁶⁰Co-γ射线诱变粳稻品种春江06, 在M₂代中得到1份窄叶突变体, 命名为narrow leaf20 (nal20)。该突变体叶片变窄、株高降低、分蘖增多、茎节间缩短、抽穗期提前。本研究重点调查了3片功能叶的形态, 发现突变体叶片宽度减少了50%, 叶片长度变化较小。细胞学观察表明, 叶片变窄主要是由于表皮细胞数目的减少, 而细胞大小变化不大。遗传分析表明, 该突变体表型受1对隐性基因控制。利用具有多态性的InDel分子标记及nal20与Dular配制的F₂定位群体, 将该基因定位于第7染色体着丝粒区1.9 Mb范围内。二代测序结果表明, 在该范围内有455 kb的大片段缺失。本研究结果为窄叶基因NAL20的克隆和功能分析奠定了良好基础, 也为水稻株型改良提供了基因资源和育种材料。     

植物生长调节剂对寒地水稻产量和品质的影响

为了研究不同植物生长调节剂对寒地水稻产量和品质的影响,在大田条件下,以寒地水稻‘空育131’为材料,叶面喷施4种植物生长调节剂,调查叶龄及茎蘖动态变化,研究水稻抽穗后物质生产、转运和输出变化,比较农艺性状、产量构成、产量及品质变化的差异。结果表明：与CK相比,叶面喷施ND调节剂明显加速了水稻叶龄进程,增加了水稻分蘖茎数、穗长以及抽穗至乳熟阶段水稻茎鞘物质的输出率和转运率,显著提高了水稻抽穗期的光合势和净同化率,提高了水稻籽粒千粒重、穗粒数以及单株产量,进而提高了水稻产量,实现产量增幅7.04%,BaDao调节剂次之;另一方面,叶面喷施ND和BaDao提高了稻谷糙米率和精米率,以ND表现最佳。而喷施PY显著降低植株高度和节间长度,抑制了水稻株高和节间长度的正常生长,明显降低了稻米的垩白率、垩白大小和垩白度,其次是BaDao调节剂。以上试验研究表明,叶面喷施ND和BaDao调节剂,可提高寒地水稻籽粒产量,改善稻米品质。     

江淮优良食味高产中熟常规粳稻品种的特征

从103个中熟常规粳稻品种(品系)中,根据不同食味值和产量水平筛选出具有代表性的3种类型(味优高产、味优中产、味中高产),系统比较各类型品质和产量,以探究江淮优质食味与高产协同的品种特征。结果表明,味优高产类型品种加工品质与味中高产类型品种无显著差异。与味中高产类型相比,味优高产类型品种垩白粒率、垩白面积比、垩白度分别高82.06%、56.34%和93.28%,蛋白质含量、直链淀粉含量分别低14.21%、39.78%,胶稠度高8.73%,消减值和回复值分别低282.11%、37.88%。在产量方面,味优高产类型比味优中产类型高26.73%,其高产原因主要是具有较高的每穗粒数和结实率。与味优中产类型相比,味优高产类型单位面积穗数低22.26%,每穗粒数与结实率分别高42.12%、6.18%,成穗率高4.2%,抽穗期与成熟期叶面积指数分别高5.47%、16.94%,叶面积衰减率低7.25%,抽穗至成熟期干物质积累量和积累比例分别高24.07%和15.50%,着粒密度高40.33%。综上所述,味优高产类中熟常规粳稻的特征是,出糙率和整精米率都达国标1级;透明度由3级至5级不等;蛋白质含量在8%左右;直链淀粉含量在10%左右;胶稠度在75 mm以上; RVA谱消减值在-300 cP以下,回复值在600 cP以下。在产量方面其单位面积穗数310万穗hm–2左右,每穗粒数140个左右,抽穗后叶面积指数、干物质积累量与积累比例都能维持较高水平。     

水稻矮化宽叶突变体osdwl1的生理特性和基因定位

Plant height is one of the important factors affecting rice lodging. The semi-dwarf rice varieties possess high level of lodging resistance, and could reduce yield loss and improve grain quality. Thus, it is very important to study the molecular and physiological mechanism of dwarf formation in rice. In this study, a stable hereditary dwarf and wider-leaf mutant osdwl1 was obtained from ⁶⁰Co γ-radiated indica restore line Zixuan 1, and its morphological and physiological characteristics, cytological observation, genetic analysis and gene mapping were investigated. Under field condition, the mutant osdwl1 exhibited dwarf and wider-leaf after the tillering stage due to shorter length of the parenchyma cells, and its panicle length and all internodes length were significantly shorter compared with wild type plants at mature stage. Paraffin sections and scanning electronic microscopy (SEM) observation revealed that the number of small vascular (SV) bundles and the distance between SVs increased significantly, resulting in wider-leaf blade in osdwl1. Moreover, the number of microhairs on the abaxial and adaxial epidermis were also increased significantly in osdwl1. In addition, starting at the 3-4 leaf seedling stage, yellowing was visible at the upper middle parts of old leaves in osdwl1. Physiological analysis and transmission electron microscopy (TEM) observation indicated that the lamellar structure of chloroplast was distorted and began to collapse in some mesophyll cells, which led to the reduction of total chlorophyll contents, net photosynthetic rate and F_v/F_m ratio of the second and third leaves from top in osdwl1 at the heading stage. Relative to the wild type plants, the soluble protein content, catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) activities were significantly decreased, which in turn resulting in the accumulation of H₂O₂ and O₂^-, and a steady increase of malondialdehyde (MDA) contents in the mutant leaves. Genetic analysis and gene mapping showed that osdwl1 was controlled by a single recessive nuclear gene, located in a region of 333 kb between SSR marker RM19297 and the InDel marker ID269-2 on the short arm of chromosome 6. The results would further facilitate the cloning and functional analysis of OsDWL1 gene.     

不同光周期环境对谷子农艺性状的影响

本研究连续2年在短日照(海南)、中等日照(河南)、长日照(吉林)3个不同光周期环境调查160份谷子资源的抽穗期、株高、叶片数、穗长、穗粗、穗码数、码粒数、穗重、穗粒重、千粒重10个主要性状,利用SPSS19.0软件进行多因素方差分析及多重比较,揭示光周期对谷子各性状的影响,评价160份谷子资源对光周期的敏感性。结果表明,3个不同光周期环境间谷子株高、叶片数、穗长、穗码数、抽穗期、穗粗、穗重、穗粒重、码粒数9个性状均表现出极显著差异(P0.01),千粒重表现出显著差异(P0.05)。株高、叶片数、穗长、穗码数、抽穗期5个性状随着日照的延长呈现出递增趋势。品种对谷子的10个性状有极显著影响(P0.01),年份对千粒重以外的9个性状有极显著影响(P0.01)。光周期与品种互作效应对10个性状均有极显著影响(P0.01),光周期与年份互作效应对抽穗期以外的9个性状有极显著影响(P0.01),年份与品种互作效应对株高、叶片数、穗长、穗粗、穗重、穗粒重、穗码数、码粒数8个性状有极显著影响(P0.01)。160份谷子资源中对光周期表现中、低敏感性的材料没有明显的地域特性,而对光周期表现强敏感性的材料主要是来自春谷区的农家品种。筛选出光周期极不敏感材料小早谷和极端敏感材料呼和浩特大毛谷、然谷、红钙谷、茄谷、二白谷等,为选育谷子光周期钝感品种及开展光周期敏感性形成机理研究奠定了基础。     

甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累模型与特征

旨在定量描述甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素养分积累动态变化,基于模型分析方法从氮素营养层面阐明甬优中熟籼粳杂交稻高产形成机制。2015—2016年,以甬优中熟籼粳杂交稻甬优2640和甬优1640、常规粳稻扬粳4038和扬粳4227、杂交籼稻新两优6380和扬两优6号为试材,比较研究其栽后植株氮素积累特征差异。籼粳杂交稻两年平均产量达11.65 t hm~(–2),显著高于常规粳稻(10.74 t hm~(–2))和杂交籼稻(10.01 t hm~(–2))。成熟期植株氮素吸收量和百千克籽粒吸氮量亦高于常规粳稻和杂交籼稻。成熟期植株各器官氮素吸收量及其所占比例,籼粳杂交稻以穗部最多,叶片其次,茎鞘最少;常规粳稻和杂交籼稻则均以穗部最多,茎鞘其次,叶片最少。与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻成熟期叶片氮素吸收量占植株总吸氮量的比例较高,穗部氮素吸收量所占比例则较低。不同类型品种栽后植株氮素积累动态均以Gompertz方程拟合效果较好,拟合系数一般在0.995左右。与常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优中熟籼粳杂交稻在各阶段氮素积累量均具优势,在快增期是由于其较高的持续天数和氮素积累速率,渐增期和缓增期是由于其较高的氮素积累速率。本文提出了符合不同类型水稻栽后植株群体氮素积累动态变化特征的Gompertz模型,并采用该模型分析了甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累优势。