赤霉素GA4是水稻矮化特征的重要调节因子

【目的】 以水稻幼胚组培过程中获得的一株半矮化水稻突变体为研究对象,解析水稻半矮化突变体株高变矮及分蘖增多等表型异常的原因,为克服水稻过度矮化发育障碍因子及培育抗倒伏高产水稻品种提供科学理论依据。【方法】 首先统计分析半矮化水稻突变体与野生型的表型差异,利用体式显微镜和光学显微镜观察突变体花的结构及其细胞特征;通过转录组测序及qRT-PCR分析差异基因的表达特征,并通过外源喷施赤霉素GA3处理检测突变体对外源赤霉素的敏感性;最后利用高效液相色谱和质谱联仪检测突变体内赤霉素的含量与富集特征。【结果】 表型观测与统计结果表明,突变体水稻株高比野生型减少56.59%,有效分蘖数高出47.44%,差异均达到极显著水平。突变体的表皮毛消失且花发育迟缓,雄蕊变小。尽管突变体分蘖数较高但结实率明显降低,仅为野生型的12.62%,且种子长度和宽度均减小,差异极显著。通过显微镜观察茎的纵切切片,发现突变体细胞长度减少23%,差异极显著。外源喷施赤霉素后突变体的株高、有效分蘖、结实率、种子大小、表皮毛和茎秆细胞长度均有不同程度的恢复,说明植物体内赤霉素合成不足可能是引起水稻矮化的主要原因。转录组测序结果显示突变体中OsGA13ox 显著上调,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。由于OsGA13ox控制GA12转化为GA53,而GA12和GA53分别转化为GA4和GA1,GA4的活性高于GA1,因此,突变体中GA4减少可能是导致半矮化的主要原因。赤霉素检测结果表明突变体中GA4含量减少94.9%,与预测结果一致。此外,D14作为SL（独脚金内酯）的特异性受体,参与调控植物SL信号转导,抑制枝条分枝或者分蘖。qRT-PCR结果显示,与野生型相比,突变体中D14 显著下调,而经过GA3处理的野生型和突变体中D14 均显著上调。D14 上调可能导致有效分蘖数减少,而其下调可能致使有效分蘖数增加。统计结果表明突变体中有效分蘖显著增多,而经过GA处理之后,野生型和突变体有效分蘖数均显著低于未经GA3处理前,表明D14 在水稻中的表达可能受到GA的调控从而影响水稻分蘖。【结论】 OsGA13ox 异常表达导致活性更高的GA4在水稻中的富集减少,形成水稻半矮化突变体;赤霉素可能通过影响D14 的表达间接调控水稻的分蘖。     

水稻条斑和颖花异常双突变体的生理生化特性检测

[目的]探究突变后植株叶片的生理生化变化。[方法]以1份务班和颍花异常的水稻突变体为材料,研究该突变体生长阶段的几个不同时期几种酶活性变化和稻米的氨基酸含量变化。[结果]在条斑颖花突变体生长过程中,分蘖中期SOD的活性高于野生型,在开花前和开花末期的活性又低于野生型;突变体POD活性在3个时期中呈先上升后下降的趋势,在开花前期最高,野生型植株POD活性变化趋势与之相反;CAT在突变体的3个生长时期活性呈递减趋势,在分蘖中期活性很高,在野生型中活性变化趋势相反;MDA的活性在3个时期活性变化递增,野生型的活性相对较高;突变体中可溶性糖含量低;总氨基酸含量上升。[结论]突变体性状的表达与SOD、POD、CAT和MDA活性变化有一定关系．这些变化使突变体免于死亡,最终导致米质改变：     

耕作型稻田消纳村庄生活污水及其土壤脲酶活性研究

为研究耕作型稻田湿地消纳村庄污水效能及稻田土壤脲酶活性特征,揭示污水中氮、磷等营养元素随着水稻生长的变化规律和氮的转化特性,以水稻田为载体,构建低负荷水平潜流稻田湿地,分析稻田湿地土壤脲酶活性与水稻生长、污水处理效能关系。结果表明,当水稻处于分蘖期后时,COD、TP、NH3-N和TN平均去除率最高且分别为47.2%、84.0%、78.9%和68.6%,出水水质指标均能达到《地表水环境质量标准GB 3838—2002》中的Ⅴ类。对耕作型稻田湿地脲酶活性变化及其与氮转化关系分析表明,在整个水稻生长周期内(7—11月),土壤脲酶活性在水稻分蘖期达到最高,随后慢慢下降,同时由于湿地土壤微生物丰富,土壤层脲酶含量在水稻生长期内均高于填料层脲酶含量。污水进入湿地后,氨氮的大量消耗带动脲酶的刺激增长,同时土壤脲酶活性与总氮呈显著相关性。     

水稻白条纹叶突变体wsl1的生理特性分析及基因定位

水稻叶绿素缺失突变是一种常见的突变类型,对叶绿素缺失突变体基因进行定位克隆和功能分析,可进一步丰富叶绿素代谢的分子机理研究。在辽粳371的60Co-γ射线辐射诱变后代中筛选到1个白条纹叶突变体wsl1,经多代自交,其白条纹性状能稳定遗传。利用图位克隆方法定位该基因,同时在孕穗期进行光合色素含量测定和光合参数测定,成熟期考察其穗部农艺性状。该突变体从4叶期开始表现白条纹性状,在茎部、叶鞘、叶缘等不同部位均表现白条纹性状且该性状一直持续到成熟期。与野生型相比,突变体结实率极显著下降,仅为野生型的75.33%;千粒重极显著的增加,比野生型增加7.97%;粒长极显著下降,是野生型的90.15%,粒宽和粒厚极显著增加,分别增加11.51%和7.58%。在孕穗期,突变体wsl1的叶绿素b含量比野生型下降23.20%,差异达到极显著水平。突变体的叶绿素a和类胡萝卜素含量与野生型的无明显差异。与野生型相比,突变体的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度都显著下降,分别为野生型的85%、72%和95%。而突变体的光能转化效率极显著高于野生型,比野生型高11.88%。透射电镜观察发现,突变体植株叶肉细胞类囊体片层减少,结构模糊。遗传分析表明,水稻白条纹叶突变体wsl1突变表型受1对隐性核基因控制,该基因被定位到第1染色体短臂末端,是一个控制水稻叶色的新基因。该基因的发现有助于深入了解水稻叶色形成和调控的机制,同时丰富了水稻特异种质资源。     

水稻突变体D12W191多分蘖表型产生与细胞分裂素的关系

[目的]本研究旨在比较水稻矮秆多分蘖突变体D12W191与野生型‘武育粳3号’的细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量差异以及相关基因表达情况,并探究分蘖生长抑制剂萘乙酸(NAA)处理对其分蘖芽形态发育的影响及生理机制。[方法]以野生型粳稻‘武育粳3号’及利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱导突变获得的矮秆多分蘖突变体(编号为D12W191)为供试材料,测定分蘖芽及分蘖节的细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量,并分析细胞分裂素合成、降解和响应调节子基因及生长素合成基因的表达差异。[结果]D12W191分蘖芽的玉米素(Z)和玉米素核苷(ZR)含量均高于‘武育粳3号’,在分蘖节中未出现显著差异;与细胞分裂素变化趋势不同,突变体材料D12W191分蘖芽中IAA含量和‘武育粳3号’相比没有差异,而分蘖节中的IAA含量低于‘武育粳3号’。IAA与Z+ZR比值分析表明,突变体D12W191分蘖芽和分蘖节的IAA/(Z+ZR)值均低于‘武育粳3号’。与野生型相比,D12W191的分蘖芽和分蘖节中的细胞分裂素合成基因Os IPT4、Os IPT5、Os IPT7表达上调,细胞分裂素降解基因Os CKX4、Os CKX5、Os CKX9表达下调,细胞分裂素响应调节子基因OsRR6、OsRR7、OsRR11也呈现下调的趋势,而且细胞分裂素合成抑制剂Lovastatin能够完全抑制多分蘖突变体分蘖的发生。生长素合成基因Os YUCCA3、Os YUCCA4在突变体分蘖芽和分蘖节中的表达量与野生型相比无显著差异,而Os YUCCA6在突变体分蘖节中显著下调,在分蘖芽中的表达与野生型处于同一水平。水稻Os TB1基因负调控分蘖的发生,其在突变体分蘖芽中表达明显下调。外源NAA处理抑制了2个材料分蘖芽的生长,并且使Os IPTs基因表达下调,Os CKXs和Os TB1基因表达上调。[结论]D12W191突变体Os IPTs表达上调及Os CKXs表达下调使分蘖芽中内源CTK含量上升,而细胞分裂素信号转导途径负调控因子A型OsRRs基因表达量下降,又增强了细胞分裂素的作用,这些都有利分蘖的发生,外源喷施细胞分裂素合成抑制剂Lovastatin试验结果进一步表明,突变体的多分蘖表型可能是由于分蘖芽中较高的CTK引起的。NAA处理显著抑制了D12W191分蘖芽的生长,这与其对Os IPTs、Os CKXs和Os TB1基因的调控有关。     

水稻螺旋生长突变体的特性以及遗传分析

对离子束诱变获得的螺旋生长突变体hk759的表型、遗传方式以及植物之间相互影响进行研究.结果显示,该突变体植株生长从地下部根系到地上部茎秆、叶片以及籽粒均发生螺旋,螺旋方向为逆时针.观察石蜡切片可知,造成植株螺旋生长的主要原因是细胞大小生长不均,细胞分布排列不一致.进一步研究显示,螺旋性状与水稻内源激素有关,突变体的生长素含量显著高于野生型.遗传分析表明,控制该突变体螺旋生长的突变基因为1对隐性单基因.突变体基因初定位于两个疑似位点.     

Bacillomycin D突变体在生物膜形成中的转录组分析

[目的]植物促生细菌的根际生物膜形成过程是其功能发挥的关键因素,本研究利用转录组技术遴选参与这一过程的相关基因。[方法]利用转录组技术分析解淀粉芽孢杆菌SQR9的突变体SQR9M1和野生型SQR9生物膜形成24 h时基因的表达差异,并用定量Real-time PCR验证;通过电感耦合等离子质谱(ICP-MS)的方法比较突变体SQR9M1和野生型SQR9的胞内铁离子浓度的差异;细胞培养板结合定量PCR监测外源添加铁离子后对突变体SQR9M1生物膜形成表型和相关基因表达的影响。[结果]突变体SQR9M1的生物膜形成能力在培养前期(24 h)显著低于野生型SQR9。与野生型相比,突变体生物膜细胞中共有1 261个基因表达发生改变,其中574个基因上调(P0.01),687个基因下调(P0.01)。功能明确的变化基因约占全部差异基因数量的70%,变化最大的基因功能类群是无机离子转运和代谢。突变体SQR9M1的生物膜形成延迟现象与其铁离子转运能力受损有关,外源添加铁离子能诱导野生型SQR9和突变体SQR9M1生物膜的形成和相关基因的表达。[结论]突变体SQR9M1铁离子ABC转运蛋白Fhu BGC、Feu ABC和Yfm CDEF相关基因显著下调,其胞内铁离子浓度在生长前期显著低于野生型,外源添加铁离子后能恢复突变体的生物膜表型。     

拟南芥AT4G32010基因缺失突变体对非生物胁迫的响应

B3家族基因是植物中特有的转录因子,参与到植物生长发育、抗逆境胁迫等过程。拟南芥HSI基因(AT4G32010基因)是B3家族中成员之一。以拟南芥野生型和突变体hsi为材料,利用PCR和实时荧光定量PCR技术获得HSI基因表达量发生变化、纯合突变体。在模拟干旱和盐胁迫下,野生型和突变体his发芽率随甘露醇和盐浓度的增加而下降。同一浓度下,突变体hsi发芽率均低于野生型,两者之间差异明显。表明拟南芥HSI基因在种子发芽过程中起正调控作用。在模拟干旱和不同盐浓度胁迫下,野生型和突变体根长度差异不明显。表明该基因参与根的生长过程,关于其调控作用还需要进一步分析。     

光敏色素B在调控水稻苗期株高和生物量中的作用

水稻光敏色素基因家族包括3个成员:PHYA、PHYB和PHYC。已有研究表明,phyB在调节水稻幼苗去黄化、叶角、花期以及非生物胁迫反应中具有重要作用,但是phyB对水稻苗期株高和生物量的影响仍未有报道。本研究比较了野生型和phyB突变体(phyB1和phyB2)在不同培养条件下苗期的株高、鲜重和干重,结果表明,在营养液和基质培养条件下,phyB突变体的株高均显著低于野生型,鲜重和干重与野生型差异并不明显,据此推测,phyB调控水稻苗期株高,但对生物量的影响不明显。利用基因芯片技术,比较了野生型和phyB突变体苗期地上部分的基因表达图谱,筛选到受phyB上调的基因115个,受phyB下调的基因95个;差异基因的GO富集分析结果表明,富集的基因主要参与水稻生长等生物学功能,因此推测通过调控这类基因的表达而影响苗期生长。本研究首次揭示了phyB对水稻苗期株高和生物量的影响,并进一步讨论了phyB在选育机插秧水稻品种中的潜在应用价值。     

水稻类病变坏死突变体的形态观察及基因初步分析

用^60Coγ射线辐射处理籼稻育种中间材料R46,获得一个水稻类病变坏死突变体lmm3。与野生型R46相比,该突变体的主要农艺性状表型发生了显著变异：植株变矮,分蘖能力差,早衰,结实率低。遗传学分析结果表明,该突变为单基因隐性突变,突变性状受一对隐性基因控制。基因分子标记定位结果显示,lmm3突变体的突变基因位于水稻的第12条染色体上,与其距离最近的SSR标记RM1337为4．47cM。     

丛枝菌根真菌对旱稻生长、Cd吸收累积和土壤酶活性的影响

通过盆栽实验, 研究了土壤不同Cd 添加水平(0、2、10 mg·kg^-1)下, 接种丛枝菌根真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)对旱稻(Oryza Sativa L.)生长、Cd 吸收累积和根际土壤酶(脲酶和蔗糖酶)活性的影响。结果表明, GM 菌可有效侵染旱稻根系, 其侵染率为37%~72%,随 Cd 污染程度增加而显着降低。接种 GM 菌使旱稻根际土壤脲酶及蔗糖酶活性显着提高, 提高幅度为9.6%~44.5%,从而促进根际土壤碳素和氮素循环, 并显着提高旱稻根系、地上部和籽粒的生物量, 提高幅度为10.4%~57.1%;接种GM菌同时可降低旱稻对Cd的富集和转运能力, 从而显着降低其各部分尤其是籽粒中的Cd含量, 降幅为26.8%~57.1%.     

复合氮肥增效剂对玉米利用尿素氮的影响

在大田小区试验条件下,研究了复合氮肥增效剂对玉米生长、产量和尿素氮利用的影响。结果表明,复合氮肥增效剂对土壤脲酶活性抑制作用明显,以有机-无机复合剂I抑制率最高,在玉米生长51d和64d迭15．80％和21．34％;4种复合增效剂均增加玉米株高、叶长、叶宽和叶片硝酸还原酶活性,增加玉米果穗长、减少秃尖度,有机-无机复合增效剂还增加玉米百粒重。施用有机-无机复合增效剂较对照增产3．3％-8．2％,以有机-无机复合增效剂Ⅲ增量最大。复合氮肥增效剂明显地提高了玉米茎叶和籽粒氮含量,氮素利用率提高4．4-7．1个百分点,以有机-无机复合增效剂Ⅲ处理为最大。     

叶绿素含量降低对水稻叶片光抑制与光合电子传递的影响

【目的】水稻突变体叶片叶绿素含量显著低于其野生型,但其光合电子传递效率与净光合值显著高于对照,文章旨在阐明其生理学机理并探讨其在高光效育种中的潜在应用价值。【方法】通过人工气候室的盆栽试验设置高光强(光照强度为700—800μmol·m~(-2)·s~(-1))与低光强(光照强度约为100—200μmol·m~(-2)·s~(-1))2个处理,并结合大田试验,观测突变体与野生型的叶绿素荧光、超氧阴离子含量、丙二醛含量、SOD酶活性、叶绿体超微结构、叶片荧光显微结构与冠层温度。【结果】突变体材料叶绿素含量显著低于其野生型,并且光照强度对其叶绿素含量的效应也不相同。随着光照强度的增强,突变体叶片叶绿素含量增加60%,而野生型品种叶片叶绿素含量却降低20%以上。光反应曲线表明,突变体光合值显著高于野生型,尤其在1 000μmol·m~(-2)·s~(-1)光照下,低光强与高光强处理中低叶绿素含量突变体光合值分别比野生型高9.4%和46.5%。叶绿素荧光数据也表明,水稻突变体的电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ的量子产量(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(q P)、光下最大光化学效率(F′v/F′m)显著高于其野生型。在高光强处理下,野生型材料中的应激活性氧超氧阴离子与丙二醛(MDA)含量受到光抑制。叶绿体超微结构与荧光显微结构表明,野生型材料叶绿体受到一定程度的损伤,且其维管束间距离显著大于突变体,其维管束面积小于突变体,不利于水分在叶片中的传输。田间冠层热力学图像表明中午高温、高光照条件下,突变体冠层温度显著低于其野生型。综合以上结果,野生型叶片叶绿素含量高,在高光强下会导致过量光吸收,光系统Ⅱ电子传递效率下降,超氧阴离子与丙二醛累计,导致叶绿素结构与功能的破坏,因此,其光合值显著低于突变体材料。同时过量光吸收会导致叶片与冠层温度上升,不利于冠层群体光合。【结论】在未来高光效育种中选育叶绿素含量适当降低的品种,有助于避免高光强下叶片的过量光吸收,从而缓解活性氧的产生与光抑制,并有利于降低冠层温度从而缓解水稻群体光合"午休"现象。     

水肥（氮）对水稻根构型参数的影响及其基因型差异

采用分根干旱胁迫 (PEG)营养液培养系统 ,研究干旱胁迫和部分根系供应硝态氮对水稻根长、根表面积、分根数等根系构型参数的影响及其基因型差异。结果表明 :水肥 (氮 )对水稻根系发育有明显的影响。全根培养无干旱胁迫下缺氮诱导总根长 (RL )增加 7%～ 13%、分根数 (RT)增加 7%～ 2 0 % ,根系表面积 (RS)无显著变化 ;而干旱胁迫下供氮诱导总根长、根表面积和分根数分别增加 16 %～ 34% ,4 %～ 35 %和 12 %～ 36 %。分根培养无干旱胁迫下 ,供氮诱导 RL ,RS和 RT分别增加 80 %～ 110 % ,6 0 %～ 2 30 %和 70 %～ 2 6 0 % ;干旱胁迫下分别增加5 0 %～ 14 0 % ,6 0 %～ 110 %和 70 %～ 2 6 0 %。水肥对根系形态发育存在明显的基因型差异和水肥交互效应 ,这种作用不仅与根系的水肥营养有关 ,而且还与是否全部根系受到胁迫有关。 IR15 5 2 ,Tesanai和 Azucena基因型 RL ,RS和 RT分根供氮的效应分别是全根的 3.3,14 .0 ,1.3,3.8,15 .0 ,9.8,3.0 ,7.3,2 .4倍。可以认为 ,干旱和部分根系缺氮共同作用下 ,缺氮可明显限制根系的发生发育。全部根系在受到适当干旱胁迫 ,并供应一定氮素的情况下 ,能诱导根系的发生发育     

不同有机废弃物对铅锌尾矿基质性质和植物生长的影响

为研究有机废弃物作为改良剂对铅锌尾矿污染基质修复效果的影响,采用原位基质改良方法,开展野外田间试验,研究不同处理对尾矿基质营养元素、DTPA提取态重金属、酶活性以及植被盖度、生物量、植物体内重金属含量的影响。结果表明,尾矿基质的营养元素、酶活性以及植被盖度、生物量均最低,而尾矿基质DTPA提取态重金属、植物体内重金属最高;与尾矿相比,添加不同有机废弃物后尾矿基质有机质、有效磷、铵态氮、有效钾含量分别增加了0.68～5.52、1.50～14.46、1.62～4.59、0.16～1.08倍;尾矿基质DTPA-Cd、DTPA-Cu、DTPA-Pb、DTPA-Zn分别降低了27.33%～62.06%、6.98%～35.19%、0.50%～32.41%、19.37%～43.98%;尾矿基质脱氢酶、葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸酶分别增加了0.08～11.00、0.05～1.72、0.59～17.38、1.71～6.74倍;植被盖度、生物量分别增加了12.75～84.75、1.59～215.57倍;植物体内Cd、Cu、Pb、Zn分别降低了23.18%～82.76%、3.30%～39.52%、67.30%～81.46%、44.98%～75.60%;总体上鸡粪组、污泥组提升尾矿基质营养元素、酶活性以及植被盖度、生物量效果最明显,且均达到显著水平(P0.05)。其中鸡粪组有机质、有效磷、有效钾分别增加了5.52、14.46、1.08倍,污泥组铵态氮增加了4.59倍;鸡粪组、污泥组脱氢酶分别提高了11.00、10.12倍,脲酶分别提高了17.38、16.74倍,磷酸酶分别提高了6.74、5.94倍;鸡粪组、污泥组生物量分别增加了214.80、215.57倍,植被盖度分别增加了84.75、80.25倍。8种有机废弃物均有助于植物在铅锌尾矿基质上的定居与生长,其中鸡粪、污泥在尾矿基质的改良实践中具有较大的修复潜力。     

15%多效唑可湿性粉剂对水稻生长尧产量及品质的影响①

通过对水稻生长指标、产量和品质的分析,了解15%多效唑可湿性粉剂对水稻的影响,为生产实践提供理论依据。2012和2013年,用不同浓度的15%多效唑可湿性粉剂在水稻一叶一心期对其进行喷施处理,收获前记录数据并分析。结果发现院不同浓度的15%多效唑可湿性粉剂对秧苗的抑制率为5.92%～16.85%,水稻分蘖率和实际产量增加分别为37.04%～70.37%和5.82%～16.62%。说明多效唑可湿性粉剂对水稻的生长发育有明显的调节作用,能够显著地抑制稻株的生长、促进分蘖和提高产量;15%多效唑可湿性粉剂对水稻品质有所改善,但效果不显著。     

Characterization and mapping of a novel light-dependent lesion mimic mutant lmm6 in rice(Oryza sativa L.)

A novel rice lesion mimic mutant(LMM) was isolated from an ethane methyl sulfonate(EMS)-induced 02428 mutant bank. The mutant, tentatively designated as lmm6, develops necrotic lesions in the whole growth period along with changes in several important agronomic traits. We found that the initiation of the lesions was induced by light and cell death occurred in lmm6 accompanied with accumulation of reactive oxygen species(ROS). The lower chlorophyll content, soluble protein content and superoxide dismutase(SOD) activity, the higher malondialdehyde(MDA) content were detected in lmm6 than in the wild type(WT). Moreover, the observation by transmission electronic microscope(TEM) demonstrated that some organelles were damaged and the stroma lamella of chloroplast was irregular and loose in mesophyll cell of lmm6. In addition, lmm6 was more resistant than WT to rice blast fungus Magnaporthe grisea infection, which was consistent with increased expression of four genes involved in the defense-related reaction. Genetic analysis showed that mutant trait of lmm6 is inherited as a monogenic recessive nuclear gene located on the long arm of chromosome 6. Using simple sequence repeat(SSR) markers, the target gene was finally delimited to an interval of 80.8 kb between markers MM2359 and MM2370, containing 7 annotated genes. Taken together, our results provide the information to identify a new gene involved in rice lesion mimic, which will be helpful in clarifying the mechanism of cell death and disease resistance in rice.     

不同水稻品种甲烷排放与土壤酶的关系

为明确不同水稻品种甲烷（CH₄）排放差异形成与根际土壤过氧化氢酶、脲酶活性的关系，选取早稻晚稻各3个品种为大田供试材料，采用密闭静态暗箱法收集CH₄气体，监测早稻晚稻不同品种CH₄排放动态，以及不同品种在主要生育时期根际土壤的过氧化氢酶、脲酶活性，并对不同水稻品种CH₄排放与两种酶活性进行了线性回归分析。结果表明：双季稻品种CH₄排放差异显著，晚稻CH₄累积排放量明显高于早稻，早稻品种中CH₄累积排放量以湘早籼24号最高，株两优819最低，相差31.78%；晚稻以湘晚籼17号最高，Y两优1号最低，相差17.31%。双季稻品种在不同生育期根际土壤的过氧化氢酶、脲酶活性存在差异，早稻过氧化氢酶活性在孕穗期最高，晚稻过氧化氢酶、双季稻脲酶活性均在分蘖期最高；双季稻田CH₄排放与脲酶正相关，达到极显著水平（P<0.01），与过氧化氢酶正相关，达到显著水平（P<0.05）。综上，双季稻品种甲烷排放与水稻根际土壤过氧化氢酶、脲酶关系密切，降低水稻品种根际土壤的过氧化氢酶、脲酶活性有利于稻田CH₄减排。     

水稻穗顶端退化突变体paa21的表型分析及基因克隆

【目的】水稻穗顶端退化严重影响产量,鉴定与克隆水稻穗顶端退化相关基因,可以丰富水稻穗发育调控的分子机理,为水稻高产分子设计育种提供理论基础和基因资源。【方法】从粳稻品种武运粳30号EMS突变体库筛选到一份稳定遗传的穗顶端退化突变体panicle apical abortion 21（paa21）。对退化一次枝梗比例、每穗退化粒数占比、每穗粒数、株高、穗长、单株产量等农艺性状进行统计。使用台盼蓝和伊文思蓝染色检测顶端小穗是否发生程序性细胞死亡。测定WT和paa21不同发育时期幼穗和不同穗部位的H₂O₂含量。paa21分别与籼稻II-32B、9311正反交进行遗传分析。利用paa21与籼稻II-32B杂交构建的F₂群体进行基因定位和克隆。使用SWISS-MODEL网站预测野生型和突变体蛋白的三维结构。利用RT-qPCR分析ROS响应标志基因、程序性细胞死亡相关基因、过氧化氢酶相关基因的表达量。【结果】paa21突变体发生严重的穗顶端退化,统计paa21所有一次枝梗退化情况,发现退化小穗主要位于顶端的一次枝梗上。与WT相比,paa21的株高、每穗粒数、穗长和单株产量均降低。通过观察不同发育时期的幼穗,发现在paa21突变体幼穗发育至12 cm时,可见穗顶端退化表型。台盼蓝和伊文思蓝染色结果表明突变体顶端小穗发生程序性细胞死亡。在退化的paa21顶端小穗中观察到更强烈的DAB染色;H₂O₂含量测定结果表明,与WT相比,paa21穗中积累更高水平的ROS。遗传分析表明paa21突变表型受一对隐性核基因控制。图位克隆结果发现paa21中Os02g0673100第二外显子发生一个C到T的突变,导致丙氨酸突变为缬氨酸。该基因编码一个铝激活的苹果酸转运蛋白ALMT7。突变位点位于第4个跨膜螺旋上。SWISS-MODEL预测结果表明,该突变位点并未对突变体蛋白三维结构造成明显影响。RT-qPCR结果表明,在幼穗发育至10 cm时,paa21中ROS响应标志基因Os01g0826400、Os05g0474800和Os02g0181300,程序性细胞死亡相关基因VPE2和VPE3,过氧化氢酶编码基因CATA、CATB、CATC的表达量较WT大幅升高。此外,paa21 10 cm幼穗中过氧化氢酶（CAT）的活性较WT明显下降。【结论】paa21幼穗在发育后期顶端小穗中积累过量的ROS,产生程序性细胞死亡,最终导致顶端小穗发生退化。