臭氧胁迫对水稻光合作用与产量的影响

采用开顶式气室（OTC）,对水稻“3694繁”（Oryza sativa L.3694 Fan）进行田间原位臭氧（O3）熏气实验,研究了不同O3浓度熏气处理下水稻光合色素、气体交换参数以及产量的响应。实验设置分4个水平：过滤大气组（CF,10 nL.L^-1）、自然大气组（NF,40nL.L^-1）和两个不同浓度的O3处理组（O1：100 nL.L^-1;O2：150 nL.L^-1）。结果表明：（1）与CF组相比,两个不同浓度的O3处理均导致水稻叶片光合色素含量大幅度下降,加速水稻的衰老过程;（2）在实验进程中,O3处理导致水稻叶片气体交换参数发生显著变化,饱和CO2浓度的净光合速率（Psa）t、气孔导度（Gs）、水分利用效率（WUE）、气孔限制值（Ls）和羧化效率（CE）均呈现下降趋势,表明O3浓度的升高使水稻光合作用对CO2的利用效率降低,水稻在灌浆期对O3最为敏感;（3）O3处理使水稻产量损失明显,当AOT40值达到2.32μL.L^-1h时,就能导致水稻产量10%的减产。     

利用植物气体交换参数确定萎蔫系数的方法

萎蔫系数是确定土壤有效水范围、储量和对植物有效性的关键因子,但现有的基于植物形态变化测定的萎蔫系数存在生理意义不明确及难以在田间原位测定的缺陷。为此,本研究利用自然干旱下的盆栽试验,测定了2种土壤质地（黄土高原区黄绵土和南方丘陵区红壤）下4种植物（大豆Glycine max L.、向日葵Helianthus annuus L.、苜蓿Medicago sativa L.、羊草Leymus chinensis (Trin.) Tzvel）幼苗的萎蔫系数及叶片气体交换参数对土壤水分含量变化的动态响应过程,探讨了基于植物气体交换参数确定的土壤水分下限阈值与萎蔫系数的关系。结果表明：（1）土壤质地和植物抗旱性显著影响萎蔫系数,且影响在永久萎蔫时对应的土壤水势。4种植物在黄绵土下的萎蔫系数分别为0.083 cm3?cm-3（向日葵）>0.081 cm3?cm-3（大豆）>0.072 cm3?cm-3（羊草）>0.060 cm3?cm-3（苜蓿）,在红壤下的萎蔫系数表现为0.188 cm3?cm-3（向日葵）>0.180 cm3?cm-3（大豆）>0.174 cm3?cm-3（羊草）>0.172 cm3?cm-3（苜蓿）。4种植物在红壤上的萎蔫系数均大于黄绵土,且植物抗旱性越强,其萎蔫系数越低。（2）利用三次函数模拟气孔导度变化确定的土壤水分下限阈值与萎蔫系数存在高度一致性。因此,萎蔫系数可基于植物气体交换参数进行间接估算。     

椰糠复合基质对番茄穴盘幼苗生长效应的综合评价

为缓解草炭基质的使用压力及椰子果实外壳被焚烧丢弃造成的资源浪费和环境污染等问题。本试验以毛粉‘812’为试验材料,研究不同复合基质对番茄幼苗生长、叶片生理活性及光合特性的影响,通过对不同复合基质育苗效果的综合评价筛选出最佳的复合基质配方。结果表明:T9复合基质配方〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）=3∶2.5∶2.5〕的通气孔隙度、气水比、pH、叶绿素相对含量、可溶性糖含量、叶绿素总含量、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、根系活力、G值及壮苗指数相对较高,分别为10.46%、0.19、7.59、46.59、0.154 mg g?1、1.356 mg g?1、0.18 mol m?2 s?1、9.59 mmol m?2 s?1、11.44 μg（g h）?1、18.67 mg d?1、0.37。利用主成分分析将番茄幼苗的各项指标进行综合评价,结果显示:不同复合基质配方的综合排名由高到低为T9〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 3∶2.5∶2.5〕 > T8〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 4∶3∶1〕 > T6〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 5∶2∶1〕 > T5〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 5∶1∶2〕 > T7〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 4∶1∶3〕 > T1〔V（草炭）∶V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 3∶1∶2∶2〕 > T4〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 4∶2∶2〕 > T2〔V（草炭）∶V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 2∶2∶2∶2〕 > T3〔V（草炭）∶V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 1∶3∶2∶2〕 > CK〔V（草炭）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 4∶2∶2〕。由此可见,T9复合基质配方〔V（椰糠）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）= 3∶2.5∶2.5〕可作为番茄适宜的穴盘育苗基质配方。     

新风过滤和排风除臭装置条件下楼房猪舍夏季环境监测

楼房猪场可节约占地面积,楼房猪舍常增设新风过滤装置和排风除臭墙用以改善舍内环境和减少废气排放。为了解此类楼房猪舍夏季环境控制情况,选择北京郊区某楼房猪舍的三个楼层作为监测对象,底层（1层）、中间层（3层）和顶层（5层）新风过滤装置洁净度分别为优、差和良,中间层和顶层风机开启6台,底层风机开启5台,通过监测猪舍的温度、湿度和二氧化碳浓度（质量分数）、风机处静压差等环境参数,分析楼房猪舍不同楼层通风量、温度、温度分布均匀度及环境舒适度。结果显示,底层、中间层和顶层风机处静压差分别为69.7、110.1和98.7 Pa;高静压差导致猪舍实际通风量和风机能效比降低,猪舍实际通风量中间层（205 313 m3/h）和顶层（233 611 m3/h）显著低于底层（247 903 m3/h）（P<0.05）,风机能效比中间层（15.3 m3/(h·W)）和顶层（17.4 m3/(h·W)）显著低于底层（22.5 m3/(h·W)）（P<0.05）;底层舍内温度（24.2 ℃）显著低于中间层（24.6 ℃）和顶层（24.7 ℃）（P<0.05）,舍内不同位置同期最大温差（0.4 ℃）显著低于中间层（1.1 ℃）和顶层（0.6 ℃）（P<0.05）,综合温湿度和风速计算母猪等效温度指数（Equivalent Temperature Index for Sows,ETIS）,底层最小,中间层最大。该研究可为楼房猪舍提高通风效率、优化楼房猪舍夏季环境控制方案提供理论依据。     

含铁材料和稀土材料对矿区土壤As的固定效果

通过分析添加含铁材料（Fe2O3、Fe2（SO4）3）和稀土材料（CeCl3、LaCl3）后矿区污染土壤中交换态砷（As）含量和土壤pH值的变化规律,研究这2类材料对矿区土壤As的固定效果以及对土壤性质的影响。结果表明,Fe2O3对As固定效果不明显,当Fe2O3最大添加量为8g/kg（分别按Fe计）时,土壤中交换态As含量仅降低了3.81%,其他3种材料在本试验条件下表现出良好的效果,其中Fe2（SO4）3和LaCl3固定As的效果相当,CeCl3次之。当这3种材料的添加量分别为2,4,8g/kg（按Fe、La、Ce计）时,土壤交换态As含量无法检出。对土壤pH的测定发现,Fe2O3对土壤pH几乎没有影响,其他3种材料都不同程度降低了土壤pH,Fe2（SO4）3对土壤的酸化尤为明显,CeCl3和LaCl3对土壤的酸化强度相当。     

大气CO2和O3升高对菜地土壤酶活性和微生物量的影响

利用OTC平台和青菜盆栽实验,探索[CO2]、[O3]或[CO2+O3]升高条件下,土壤理化性质、微生物量和土壤酶活性的变化,以期获得未来大气CO2或/和O3升高对土壤微生态系统的风险性。结果表明,[CO2]升高不同程度地提高了土壤的可溶性有机碳（DOC）、可溶性有机氮（DON）、总磷（TP）、总碳（TC）、铵态氮（AN）、硝态氮（NN）含量和含水量（SWC）,进而不同程度地提高了土壤微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）含量以及土壤蛋白酶（PRA）、蔗糖酶（SA）、脲酶（UA）、多酚氧化酶（POA）、酸性磷酸酶（APA）和中性磷酸酶（NPA）活性。相反,[O3]升高不同程度降低了土壤DOC、TP、TK、TC、TN、AN、NN、SWC、MBC和MBN含量,提高了MBC/MBN比值,在不同程度上降低了土壤PRA、SA、UA、POA、APA和NPA酶活性。而[CO2+O3]在一定程度上消减了[O3]对土壤微生物量和酶活性的抑制作用,也降低了[CO2]升高对土壤微生物量和酶活性的刺激效应。因此,土壤微生物量和土壤酶活性的变化可用于评价未来大气CO2或/和O3升高对菜地土壤微生态环境的影响。     

西藏拉萨河谷地区栽培措施对青稞的影响

为筛选适合拉萨河谷地区主栽青稞品种（藏青2000和5171-7）的栽培措施,采用裂区试验设计方法,主区设置B1（4月1日）、B2（4月15日）、B3（4月30日）3个播期,副区为2个青稞品种,副副区为4个施肥水平,分别为不施肥（CK）、N–P–K施用浓度为120–75–45kg·hm⁻²（F）、施有机肥30000kg·hm⁻² (M)、F和M处理施肥用量的各50%（FM）,研究不同栽培措施对青稞生长发育、生理生化指标、光合特性及产量构成的影响。结果表明,短期（1a）施肥对青稞生产无显著影响,适时播种（B2）和晚播（B3）增加了青稞苗期–拔节期历时,从而延长青稞整个生育期。延迟播种（B3）的青稞基本苗数明显增加,施肥（M、FM、F）比不施肥（CK）处理能不同程度提高青稞茎蘖数,晚播（B3）处理明显降低青稞株高1.9%～11.2%。播期对青稞产量影响最大,其次是品种,两者交互作用影响最小。播期主要影响青稞的成穗数、穗粒数和千粒重。2个品种之间的成穗数和穗粒数差异较大,藏青2000在适时播种（B2）处理下产量最高,5171-7在晚播（B3）处理下产量最高。适时播种（B2）或晚播（B3）处理提高了青稞灌浆期的净光合速率（Pn）和叶绿素相对含量（SPAD）,同时具有较高的可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）和过氧化氢酶活性（CAT）。相比藏青2000,品种5171-7在产量、光合性能和抗胁迫方面均有较强的优势。因此,选择优良品种5171-7,适时播种（4月下旬）能提高拉萨河谷地区青稞的产量。     

光合细菌对鱼病原细菌生长的影响

从发病的棒花鱼（Abbottina rivularis）和鲫鱼（Carassius auratus）分离得到7株菌,经人工感染证实其中的B3、J1和J2等3株菌均为病原细菌。B3和J1鉴定为嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）,J2鉴定为豚鼠气单胞菌（Aeromonas caviae）。采用平板扩散法测定了光合细菌嗜酸红假单胞菌Y7（Rhodopseudomonas acidophila Y7）、球形红假单胞菌X3（R．spheroids X3）和桃红荚硫菌S（Tniocapsa roseopersicina S）对病原细菌B3和J2生长的影响。结果表明：在营养琼脂平板上3种光合细菌对两种病原细菌（B3和J2）无明显拮抗作用,但光合细菌能覆盖在病原细菌上生长;3种光合细菌对病原细菌生长有明显的抑制作用,其中球形红假单胞菌X3抑制作用最大,但X3代谢产物对病原细菌生长无明显抑制作用,说明X3对病原细菌的抑制作用来自菌体细胞。X3还能明显抑制水体中的病原菌B3和J2的生长。     

两个品种水稻中硝酸盐吸收和利用率对氮素饥饿的响应特征

Ammonium（NH＋4） is the main nitrogen（N） form for rice crops, while NH＋4near the root surface can be oxidized to nitrate（NO-3）by NH＋4-oxidizing bacteria. Nitrate can be accumulated within rice tissues and reused when N supply is insufficient. We compared the remobilization of NO-3stored in the tissue and vacuolar between two rice（Oryza sativa L.） cultivars, Yangdao 6（YD6, indica）with a high N use efficiency（NUE） and Wuyujing 3（WYJ3, japonica） with a low NUE and measured the uptake of NO-3, expression of nitrate reductase（NR）, NO-3transporter genes（NRTs）, and NR activity after 4 d of N starvation following 7-d cultivation in a solution containing 2.86 mmol L-1NO-3. The results showed that both tissue NO-3concentration and vacuolar NO-3activity were higher in YD6 than WYJ3 under N starvation. YD6 showed a 2- to 3-fold higher expression of OsNRT2.1 in roots on the 1st and 4th day of N starvation and had significantly higher values of NO-3uptake（maximum uptake velocity, Vmax） than the cultivar WYJ3.Furthermore, YD6 had significantly higher leaf and root maximum NR activity（NRAmax） and actual NR activity（NRAact） as well as stronger root expression of the two NR genes after the 1st day of N starvation. There were no significant differences in NRAmax and NRAact between the two rice cultivars on the 4th day of N starvation. The results suggested that YD6 had stronger NRA under N starvation, which might result in better NO-3re-utilization from the vacuole, and higher capacity for NO-3uptake and use, potentially explaining the higher NUE of YD6 compared with WYJ3.     

品种与播期对齐穗期水稻群体光能截获量和干物质垂直分布的影响

为探讨不同类型水稻品种和播期对水稻群体光能截获量及干物质垂直分布的影响,以超级杂交稻、普通杂交稻和常规稻的3个品种为材料进行研究,结果表明：无论是品种还是播期,至齐穗期水稻群体各高度层的干物质积累量都表现出20cm以下＞80cm以上＞20～40cm＞40～60cm＞60～80cm;品种间表现为汕优63（V2）＞两优293（V1）＞扬稻6号（V3）。水稻群体消光系数(K)在同一播期的不同品种之间表现出汕优63（V2）＞两优293（V1）＞扬稻6号（V3）,相同品种不同的播期之间表现出播期2（S2）＞播期1（S1）＞播期3（S3）的变化规律。     

硝酸还原酶基因启动子NRE2元件缺失对烟草氮代谢的影响

为了探究硝酸还原酶基因启动子中硝酸盐响应元件NRE2缺失对烟草植株氮代谢的影响,以烤烟品种K326为材料,采用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了烟草NIA11和NIA2基因启动子中NRE2元件缺失的突变体材料,并于同一氮素营养条件下培养,测定烟草植株氮代谢相关生理指标.结果表明,与野生型相比,单突变体和双突变体叶...     

Biochemical outcome of blocking the ergot alkaloid pathway of a grass endophyte

Neotyphodium sp. Lp1, an endophytic fungus from perennial ryegrass (Lolium perenne), produces the mycotoxin ergovaline in infected grasses, whereas a mutant in which a particular peptide synthetase gene is knocked out does not. We examined the impact of this knockout on other constituents of the ergot alkaloid pathway. Two simple lysergic acid amides, ergine and a previously undescribed amide, were eliminated by the knockout. Lysergic acid accumulated in the knockout endophyte, but quantities were only 13% of the total lysergic acid derivatives accumulated in the wild type. Concentrations of several clavines were not substantially affected. However, a novel clavine accumulated to higher concentrations in perennial ryegrass containing the knockout strain. The results indicate that production of simple lysergic acid amides requires the activity or products of the ergovaline-associated peptide synthetase and that the regulation of ergot alkaloid production is modified in response to the relatively late block in the pathway.     

适用于稻瘟病菌基因敲除、过表达和荧光融合蛋白表达载体的构建和使用

本研究意在提供一系列适于稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的基因敲除、过表达和荧光蛋白融合表达,并且操作简单、耗时短、稳定可靠的通用载体,为系统研究稻瘟病菌的基因功能提供便利.通过PCR、克隆、酶切、连接等分子生物学方法,克隆了2个在菌丝和附着胞阶段都强力表达的启动子(SOD1启动子和H3启动子);构建了14种载体:3种稻瘟病菌基因敲除载体(pBS-SUR、pBS-BAR和pBS-NEO)、4种丝状真菌基因过表达载体(pKD5、pKD6、pKD61和pKD8)和7种丝状真菌荧光融合蛋白载体(pKD5-GFP、pKD5-RED、pKD6-GFP、pKD6-RED、pKD7-RED、pKD8-GFP和pKD8-RED);并提供了这些载体在丝状真菌的基因敲除、基因过表达和荧光融合蛋白表达中的应用方法.使用构建的基因敲除载体通过原生质体及ATMT转化最多同时在稻瘟病菌中敲除了4个基因;用pKD5-RED、pKD6-GFP和pK)6-RED转化稻瘟病菌后,发现SOD1启动子和H3启动子控制下的绿色和红色荧光蛋白在稻瘟病菌中强力表达,Real-time PCR结果证实SOD1启动子指导下的eGFPmRNA表达量是β-tubulin的2.5倍,SOD1启动子指导下的DsRED2mRNA表达量是β-tubulin的5.4倍,而H3启动子指导下的DsRED2 mRNA表达量是β-tubulin的20.8倍;MoATG8-DsRED2的融合蛋白(使用pKD6 -RED)可以正确定位MoATG8于小泡附近;SOD1启动子驱动的DsRED2(使用pKD6-RED)可以在稻瘟病菌的菌丝、孢子、附着胞等各个发育阶段表达.这些实验说明14种载体可以用于稻瘟病菌的基因敲除、基因过表达和荧光融合蛋白表达,也可用于镰刀菌等其他丝状真菌的基因功能研究.     

RED同源重组法敲除发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB

RED同源重组法敲除发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB,为发光光状杆菌基因敲除提供方法。采用TOPO克隆方法将基因cipA和cipB克隆到质粒pTA上,获得质粒pTA-cipA和pTA-cipB;采用Red／ET方法分别将Gentd基因和Aprar基因分别插入pTA-cipA和pTA-cipB的cipa和cipB基因中,并替换cipA和cipB基因部分序列,获得pTA-Gentalncip A和pTA-ApralncipB;pTA-GentalncipA通过BamH I酶切,从0．7％琼脂糖胶上回收获得GentalncipA,将GemaIncipA导入带有质粒pASK-αβγA的P.luminescens subsp.Akhurstii中,通过的RED同源重组敲除发光光状杆菌晶体蛋白cipA;pTA—ApraIncipB用EcoR I酶切,从0．7％琼脂糖胶上回收获得ApraIncipB,将ApmIncipB导入带有质粒pASK-αβγA的P.luminescens subsp．Akhurstii中,通过的RED同源重组敲除发光光状杆菌晶体蛋白cipB;42℃下热激去除突变菌中的质粒pASK-αβγA。克隆PCR和SDS—PAGE电泳结果表明发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB均被敲除。采用RED同源重组法成功地敲除了发光光状杆菌晶体蛋白基因cipA和cipB。     

水稻白叶枯病黄单胞菌rpfF基因的定位及其在致病调控中的作用

检测到水稻白叶枯病菌能产生一种“跨菌调控因子”，在固体平板上，这种因子由白叶枯病菌分泌到细胞外后可以扩散并进入甘蓝黑腐病菌，调控甘蓝黑腐病菌致病因子的表达．本研究从水稻白叶枯病菌中克隆鉴定了一个与这种“跨菌”调控因子合成有关的基因ｒｐｆＦ，通过转座子诱变和标记置换（ｍａｒｋｅｒｅｘｃｈａｎｇｅ）技术，构建了ｒＰｆＦ突变体，突变体丧失了产生这种“跨菌”调控因子的能力，在水稻植株上的致病能力明显减弱，ＤＮＡ序列分析得知ｒｐｆＦ基因编码的产物和大肠杆菌的３－酮脂酰－ＣＯＡ硫解酶（３－ｋｅｔｏａｃｙｌ－ＣＯＡｔｈｉｏｌａｓｅ）同源。     

水稻淡黄叶突变体pyl3的鉴定和基因定位

利用⁶⁰Co-γ辐射诱变籼稻骨干恢复系川恢907(R907),从突变体库中筛选获得一份淡黄叶突变体pyl3 (pale yellow leaf mutant 3)。为揭示pyl3突变体淡黄叶表型的调控机制,本研究对该突变体和野生型进行表型鉴定、主要农艺性状和基因定位分析。结果表明,从苗期开始pyl3突变体整个生育期表现淡黄叶表型;与野生型相比,pyl3在苗期叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低;成熟期pyl3的株高、穗长、穗粒数和结实率等农艺性状指标均显著下降。遗传分析结果表明,pyl3突变体的表型由一对隐性核基因控制。利用分子标记连锁分析的方法将该基因初步定位于第3号染色体上InDel标记M4和M6之间,物理距离约为3.2 Mb。进一步基于BSA全基因组重测序和Sanger测序分析发现,pyl3突变体在定位区间内编码Mg-原卟啉Ⅸ螯合酶CHLI亚基的基因编码区第1 034位碱基C突变为碱基T,导致编码的第345位的半胱氨酸(Cys)突变为酪氨酸(Tyr)。pyl3突变体中携带的CHLI^pyl3是已报道黄绿叶基因chl9/chli的新等位基因。qRT-PCR分析结果显示,pyl3突变体中叶绿素合成和光合作用相关基因的表达发生变化。本研究为进一步解析CHLI基因调控水稻叶色的分子机制提供了新的遗传材料和理论依据。     

晚粳稻品种浙粳22内稃突变体基因的遗传分析和基因定位

晚粳稻品种浙粳22内稃突变体是60Co γ射线对浙粳22辐照后选到的内稃约有正常内稃一半大小的突变体。遗传分析表明,该突变性状由1对隐性基因控制。该内稃突变体与籼稻珍汕97杂交的F₂群体,采用SSR分子标记对突变性状基因进行初步遗传定位,把内稃突变基因定位在第9号染色体上,暂将该突变基因命名为hig1,位于RM6051和RM556之间,遗传距离为12.7cM。     

一个新的水稻温敏感叶色突变体基因定位分析

粳稻品种嘉花1号种子经60Coγ射线辐照后,筛选得到一个温敏感叶色突变体MR20。该突变体的幼苗叶色在较低温度(20℃)下呈黄白色,并随着温度升高叶色由黄白逐渐转绿,其临界温度约为22.5℃,在低温(20℃)和高温(32℃)条件下叶绿素含量也存在显著差异,表明该突变体为低温导致叶绿素合成受阻的温敏感叶色突变体。遗传分析表明该突变体性状受一对隐性核基因控制,暂命名为tsc(t)。以该突变体与籼稻9311杂交的F2群体作为定位群体,利用SSR分子标记将tsc(t)基因初步定位在水稻第3染色体短臂上的分子标记RM231和RM14407之间,其遗传距离分别为1.5cM和0.5cM。随后,进一步扩大F2群体将该tsc(t)基因定位在分子标记MM0541和RM14407之间的约440kb内。     

EMS诱导小麦易位系YW642突变体的鉴定与分子标记分析

抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642携带中间偃麦草抗黄矮病基因Bdv2。用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）处理抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642的种子6000粒,从M2中筛选出32类不同性状的突变体73株,表型变异率约为7.38%。对感黄矮病突变体的M3、M4代继续进行鉴定,证明18个感黄矮病突变体的突变...     

重离子辐射诱导玉米雄性不育突变系的遗传研究

利用30Gy7Li离子辐射玉米杂交种农大108的种子,从M3代材料中获得雄性不育突变材料39I3-2,并通过套袋杂交获得了不育材料的杂交组合。调查不育突变植株性状及其杂交组合和F2代雄花育性,结果表明,不育材料39I3-2花粉败育彻底,不育性状表现稳定,呈现出由隐性单基因控制的核不育的遗传特点。雄性不育突变体的出现与重离子辐射诱导有关,为基因突变的结果。