水稻低直链淀粉含量的遗传研究

测定了不同杂交类型直链淀粉含量和其农艺性状与品质性状,并分析了它们之间的相关性。结果表明:不同杂交组合类型中,彩稻×东农9006(低×高)和彩稻×东农9921(低×中)的F2群体的直链淀粉含量分布,高(中)/低直链淀粉含量两群分离比符合1对隐性基因控制的31∶分离比例;而在相关性分析中,彩稻×东农9006(低×高)和彩稻×东农9921(低×中)的直链淀粉含量与碱消值和胶稠度之间存在着显著和极显著的负相关,与粒长和透明度呈显著和极显著的正相关,同时,彩稻×东农9006的直链淀粉含量与农艺性状中的穗长呈显著性正相关,与整精米率呈显著性负相关,与粒宽呈显著性正相关,与垩白米率呈极显著性正相关,与蛋白含量呈显著负相关;而彩稻×东农的直链淀粉含量与农艺性状中的千粒重呈显著性正相关,与精米率呈极显著性负相关。     

长期秸秆还田对设施菜田土壤反硝化特征和N2O排放的影响

基于2004年2月-2010年9月温室菜田长期定位试验,通过室内培养和田间同步,利用静态箱法和硅胶管法分别检测土壤表层N2O通量和剖面N2O浓度的变化,以研究高碳氮比的小麦秸秆施用对设施菜田土壤反硝化过程及N2O排放的影响.结果表明,（1）与对照处理（CK）相比,添加秸秆处理（ST）显著提高0-20cm土层土壤反硝化量,促进N2O还原,增加N2产生量,显著降低追肥灌溉后表层土壤N2O的排放峰值和土壤底层50cm处N2O浓度峰值,但对20-80cm土层土壤的反硝化特征影响较少.（2）秸秆还田有利于降低设施菜田NO;淋洗风险,秸秆的深施是进一步降低菜田NO3-淋洗的有效途径,有利于土壤底层N2O的再次还原.因此,设施菜田中添加小麦秸秆并深施有利于降低N2O排放和减少NO3-的淋洗.     

设施菜田土壤pH和初始C/NO3– 对反硝化产物比的影响

【目的】设施菜田土壤反硝化作用是N₂O排放和氮素损失的重要途径。本研究通过室内厌氧培养试验,在不同pH和初始C/NO₃–条件下,比较设施菜田土壤反硝化氮素气体排放及产物比的变化特征。【方法】以设施菜田土壤为研究对象,通过添加一定量低浓度的酸碱溶液调节土壤pH分别为酸性、中性和碱性条件,调节后的实测pH分别为5.63、6.65和7.83;同时以谷氨酸钠作为有效性碳,除未添加有效性碳作为对照处理 (CK) 外,其他有效性碳与硝酸盐 (C/NO₃–) 的比值分别调节为5∶1、15∶1和30∶1,三种pH条件下均设置 4 个 C/NO₃– 水平,每个水平3次重复。利用自动连续在线培养系统 (Robot系统),在厌氧条件下监测不同处理土壤产生的 N₂O、NO、N₂和CO₂浓度的动态变化,通过计算N₂O/(N₂O + NO + N₂)指数估算反硝化过程N₂O的产物比。【结果】增加土壤的pH能显著减少设施菜田土壤N₂O和NO的产生量,酸性 (pH 5.63) 土壤的N₂O、NO产生量峰值在不同初始C/NO₃– 比下均显著高于中性 (pH 6.65) 和碱性 (pH 7.83) 土壤 (P < 0.05)。中性和碱性土壤在高C/NO₃– 下有利于减少反硝化过程N₂O的产生,而酸性土壤条件下差异并不显著。中性土壤条件下增加有机碳含量会降低NO产生量,而在酸性和碱性土壤上有机碳的添加对NO产生量没有显著影响。土壤pH和初始C/NO₃– 比对土壤N₂O的产生有极显著的交互效应 (P < 0.001)。酸性和中性土壤上添加有机碳能够显著增加土壤N₂的产生速率 (P < 0.05),且与对照相比,不同pH的土壤添加有机碳后均显著促进反硝化过程中N₂O向N₂的转化。在不同初始C/NO₃– 下碱性土壤的CO₂产生量显著高于酸性和中性土壤,同时与对照相比,添加有机碳显著增加了土壤的CO₂产生量 (P < 0.05)。酸性土壤的N₂O产物比在不同初始C/NO₃– 下均极显著高于碱性土壤 (P < 0.01),且不同初始C/NO₃– 下的土壤N₂O产物比随pH的增加显著下降,二者呈极显著线性负相关关系 (P < 0.01)。【结论】土壤pH降低是设施菜田土壤N₂O和NO排放量较高的重要原因。而且,增加初始土壤有效碳含量促进了土壤的反硝化损失,并在中性和碱性土壤中N₂O的产生量减少。土壤pH升高和初始C/NO₃– 增加均降低了产物比,但增加了土壤反硝化作用速率。在利用N₂O排放通量和产物比估算土壤反硝化氮素损失时,土壤pH和有效碳含量是必须考虑的两个重要因素。     

盐、碱条件下水稻剑叶形态相关性状QTL分析

以东农425和耐盐碱的长白10号杂交获得重组自交系(RIL)为作图群体,对亲本重测序,利用差异设计120对Indel引物,在实验室原有102个SSR标记基础上增加113个多态性较好Indel标记,构建遗传连锁图谱,鉴定水稻耐盐、碱性。以浓度6 ds·m-1的Na Cl水溶液,p H 9.0 Na2 CO3水溶液作全生育期处理,正常水灌溉为对照。2016~2017年盐、碱胁迫和自然条件下测定水稻抽穗期对剑叶形态相关性状,并对各性状作QTL定位。结果表明,在两年试验中亲本和RIL群体受碱胁迫影响大于盐胁迫,亲本每个性状在盐、碱两种条件下均表现显著相关性,在盐、碱胁迫条件下共检测到26个与剑叶形态性状相关QTL。q SLl9和q ALl8在两年试验中均被检出,是两个主效QTL。研究结果可为水稻抽穗期耐盐、碱性QTL精细定位和分子辅助育种提供理论依据。     

水稻不同基因型耐盐相关性状主成分分析及综合评价

以强耐盐性粳稻品种长白10号(CB10)和盐敏感粳稻品种东农425(DN425)杂交得到RIL群体生育期一致的60份株系为试验材料,盐处理和正常(对照)条件下测定其开花期和完熟期蒸腾速率、气孔导度、冠层温度、叶长、叶宽、叶面积、叶片卷曲度、穗长、单株有效穗数、千粒重、单株穗重、茎部及叶部Na+、K+浓度共15个单项指标。以各单项指标耐盐系数作为评价水稻耐盐性依据,利用相关分析、主成分分析及聚类分析方法综合评价其耐盐相关性。结果表明,叶面卷曲度与叶长、单株有效穗数与单株穗重呈极显著正相关,分别为r=0.816和r=0.902;聚类分析表明,盐胁迫下15个单项指标可转化为7个相互独立的综合指标,累积贡献率达74.086%;通过聚类分析将60个基因型划分为3类。文章有效整合多项耐盐相关性状信息,准确反映水稻不同基因型盐害敏感程度,可为耐盐水稻资源筛选及鉴定提供理论依据。     

低分子量有机酸对土壤磷释放动力学的影响

模拟植物在缺磷条件下,根系所分泌的有机酸种类和数量,用流动法研究了柠檬酸,苹果酸,草酸和酒石酸对土壤磷释放的影响。结果表明：有机酸能明显促进土壤中磷的释放,不同有机酸对石灰性土壤活化能力大小的次序为草酸≥柠檬酸〉苹果酸〉酒石酸;而对酸性土壤磷的释放量与Ｆｅ＋Ａｌ释放量之间呈极 相关,有机酸活化土壤磷能力大小的次序为柠檬酸〉草酸〉酒石酸〉苹果酸。     

供液方式对番茄基质栽培盐分累积与养分利用率的影响

研究了开放式和封闭式供液方式下番茄根区盐分累积强度、盐分离子组成与比例变化特征、番茄养分含量特征、养分利用效率,分析了盐分累积对番茄产量和脐腐病患病率的影响。结果表明:开放式和封闭式根区电导率均随生育期的延长不断上升,开放式根区溶液电导率最高为11.9 m S/cm,封闭式为17.2 m S/cm;开放式和封闭式根区盐分离子组成由大到小为NO_3~-、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、H_2PO_4~-;开放式和封闭式根区溶液离子比例失衡特征与程度相当,均表现为K~+、Ca~(2+)和H_2PO_4~-比例降低,Mg~(2+)、NO_3~-和SO_4~(2-)比例上升;番茄产量随电导率的增加而降低,果实脐腐病患病率则随电导率和离子比例失衡程度的增加而增加,到采收后期开放式和封闭式果实脐腐病患病率分别高达29.7%和36.6%;与开放式相比,封闭式供液方式下番茄N、P、K、Ca、Mg和S养分利用率分别提高11.6%、19.6%、18.9%、11.8%、37.3%和15.9%。开放式和封闭式基质栽培根区均存在盐分累积和离子比例失衡现象,为控制根区离子比例失衡和果实缺Ca现象,在番茄进入坐果期后应提高K和P的投入,控制N、Mg和S的投入。从节水、节肥和保护环境角度出发,基质栽培应着力发展封闭式供液方式。     

利用CRISPR/Cas9技术敲除GS3和GS9基因改良水稻粒型性状

为促进长粒型粳稻品种的选育，以粳稻品种东富139、龙粳31和东农427为试验材料，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了pYLCRISPR/Cas9-GS3-RNA和pYLCRISPR/Cas9-GS3-GS9-RNA 2个敲除载体，通过农杆菌转化法侵染受体材料的愈伤组织，对GS3和GS9基因进行定点编辑。最终，3个品种在T₂都获得了GS3单基因突变、GS9单基因突变和GS3、GS9双基因突变，且无T-DNA元件的纯合植株。在成熟期对T₂突变体及其野生型的农艺性状进行考察分析，结果表明，与野生型相比，3个品种的gs3突变植株的粒长、千粒质量均显著增加，粒宽、结实率和穗粒数无显著变化；gs9突变体粒长显著增加，粒宽显著减少，千粒质量、结实率和穗粒数无显著变化；gs3gs9突变体粒长增加，且增幅大于gs3和gs9,同时粒宽显著减少，千粒质量显著增加，而结实率和穗粒数无显著变化。综上，利用CRISPR/Cas9技术对东富139、龙粳31和东农427等3个粳稻品种的粒型进行改良，加快了长粒型粳稻新品种的选育进程。     

水稻维生素B_6与SSR标记的关联分析

旨在挖掘与维生素B_6(VB_6)相关的SSR标记位点,为水稻高VB_6的分子育种奠定基础。以来源于不同国家和地区的314份水稻品种为材料,对糙米的VB_6进行连续2a的测定,品种VB_6变幅为39.70～138.48μg/g。通过TASSEL3.0软件的GLM和MLM模型对VB_6表型数据与154个SSR标记位点进行关联分析,共检测出13个与VB_6相关联的位点,其中,RM254、RM309和RM540在2a的2种模型中均被检测出,是水稻VB_6的重要SSR位点。同时进一步挖掘出8个优异等位变异及相应的载体材料,发现‘辽星6’‘越实’‘花脸’等有较高VB_6,且至少含有2个以上优异等位变异。