ALS抑制剂类除草剂抗性水稻功能标记的开发与验证

【目的】培育具有乙酰乳酸合酶(ALS)抑制剂类除草剂抗性的品种是防治水稻直播田杂草危害最经济、有效的途径之一,而利用分子标记辅助选择有助于提高其品种选择效率。【方法】在明确除草剂抗性突变体黄华占M-1 ALS基因编码区碱基差异的基础上,利用四引物扩增受阻突变体系PCR(Tetra-primer ARMS-PCR)技术,设计引物对不同品种(品系)和淮稻5号/黄华占M-1的F2群体进行基因型检测,并结合除草剂的田间试验对标记的准确性进行验证。【结果】ALS基因编码区序列比对分析表明,尽管籼、粳稻之间具有多处差异碱基,但只有第1642和1643碱基TG到AT的变异能导致位于高度保守域的第548位编码氨基酸由色氨酸突变为甲硫氨酸,进而使水稻产生对ALS抑制剂类除草剂的抗性。依据PCR扩增产物的电泳带型,可以准确区分出3种不同的基因型,其基因型与苗期除草剂抗性的表型完全一致。【结论】利用Tetra-primer ARMS-PCR技术,可以实现对两个连续变异碱基位点基因型的快速检测,从而加快ALS抑制剂类除草剂抗性水稻品种的选育进程。     

二棱大麦种质的综合评价

为筛选综合性状优异的二棱大麦种质,对来自国内外97份二棱大麦种质株高、穗下节间长、穗长、主穗粒数、单株穗数、千粒重、单株粒重、单株生物量等8个性状的多年多点表现进行了分析和综合评价。结果表明,二棱大麦种质的穗长、单株穗数、单株粒重及单株生物量的变异较丰富,株高、穗下节间长、主穗粒数及千粒重的变异相对较小,二棱大麦育种的增益效应主要体现在穗长和穗数适度增加。聚类分析将参试二棱大麦分为8类,分布较分散,不同类群各有特点,较大程度地反映了品种（系）的地理生态类型。结合主成分与二维排序分析,筛选到以大粒、高产为基础、穗数与穗粒数并重、穗长多粒、矮秆抗倒的3类种质。采用主成分分析和逐步回归分析法构建了二棱大麦种质多性状的综合评价方程,并筛选了评价指标。     

直播方式对水稻生理性状和产量的影响及其成本分析

为探讨水稻不同直播方式对产量和生理特性以及成本的影响,该文设置了旱直播、水直播和机条播3种直播方式,研究了水稻的产量表现、群体发育、生理特征以及经济效益。结果表明,与旱直播相比,机条播和水直播的产量分别增加了11.9%和6.3%,氮肥农学利用率分别增加了10.1%和4.9%。从产量构成因素分析,产量的提高主要得益于单位面积穗数的增多。机条播显著提高了茎蘖成穗率、花后与成熟期干物质积累量、生长中后期的茎蘖数、叶面积指数与持续期、群体生长速率、叶片光合速率和根系氧化力。机条播因其机械作业效率高、费用低以及除草成本低使得总成本降低和经济效益提高,说明机条播方式提高了直播水稻叶片光合性能,并促进了地上部群体合理生长和地下部根系活力,从而获得了较高的产量和经济效益。     

分子标记和辐射技术在小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系创建中的应用

为了打破小麦抗赤霉病育种种质资源狭窄的局限,丰富抗赤霉病遗传材料,本研究通过对中国春-长穗偃麦草二体异代换系DS7E/7A与扬麦16杂交后代进行辐射诱变,以产生小麦-长穗偃麦草易位系选择群体,并结合赤霉病抗性鉴定和长穗偃麦草染色体特异分子标记辅助选择,最终获得了5个小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位单株,创建了一条有效获得小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系的技术路线。小麦-长穗偃麦草抗赤霉病易位系的成功创建不仅为小麦抗赤霉病育种提供了重要的中间材料,也将为小麦近缘种的抗赤霉病研究和利用提供理论与实践参考。     

叶面施用不同形态锌化合物对稻米锌浓度及有效性的影响

2014年土培条件下,以日本晴、L81和L71为供试材料,开花及花后1周叶面喷施硫酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌和EDTA二钠锌(Zn²⁺浓度均为0.2%,以喷施等量清水为对照),研究叶面喷施不同形态锌化合物对稻穗不同部位糙米锌浓度及有效性的影响。结果表明,稻穗不同部位糙米锌浓度差异显著,其中稻穗上部糙米锌浓度显著大于稻穗中部和下部,植酸、植酸与锌摩尔比则相反,不同处理趋势一致。与不施锌相比,硫酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌和EDTA二钠锌使所有品种糙米锌浓度平均分别增加33%、31%、26%和27%,其中锌处理对稻穗上、中部糙米锌浓度的影响显著大于稻穗下部,供试材料中以日本晴的响应最大。锌处理对糙米植酸浓度影响较小,但对植酸与锌摩尔比影响较大。与对照相比,硫酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌和EDTA二钠锌使所有品种糙米植酸与锌摩尔比平均分别下降25%、24%、22%和18%,其中稻穗上部和中部的降幅大于稻穗下部,日本晴和L71的降幅大于L81;锌处理×品种和锌处理×品种×部位间互作均达显著水平。以上数据说明,水稻籽粒生长早期喷锌处理可大幅增加糙米锌浓度及其生物有效性,增幅因锌化合物、供试品种以及籽粒在稻穗上的着生部位(以强势粒响应更大)而异。     

小麦生物量及产量与无人机图像特征参数的相关性研究

为了明确无人机图像信息与小麦生物量、产量之间的相关性,该文利用无人机航拍获取田间小麦主要生育时期的RGB图像,通过影像处理获取小麦颜色指数和纹理特征参数值,并通过田间取样获取同时期小麦生物量和最终产量,分析不同颜色指数和纹理特征参数与小麦生物量和产量的关系。结果表明：利用无人机图像可提取归一化差分指数（NDI）、超绿植被指数（ExG）、可见光大气阻抗植被指数（VARI）、超红植被指数（ExR）、绿叶植被指数（GLI）、绿红差值指数（ExGR）、改良绿红植被指数（MGRVI）、红绿蓝植被指数（RGBVI）共8个颜色指数和能量（ASM）、对比度（CON）、相关度（COR）、熵（ENT）共4个纹理特征参数。各颜色指数在小麦拔节期、孕穗期与生物量和产量都有较好的相关性。拔节期所有颜色指数与生物量的相关性均达到极显著水平,其中ExGR与生物量的相关性最高,相关系数r达到0.911,孕穗期除RGBVI未达到显著相关外,其余均达到显著或极显著相关,其中MGRVI相关性最高,相关系数r为0.817。各颜色指数与产量的相关性趋势同生物量一致。越冬前期和开花期各颜色指数与生物量及产量的相关性较拔节期和孕穗期略有下降。而各纹理特征参数中,只有越冬前期的ASM和ENT、拔节期的CON和COR以及孕穗期的CON与生物量的相关性达到显著或极显著水平,其中COR相关性最高（负相关）,相关系数r为-0.574。拔节期的CON和COR、孕穗期的CON、COR和ENT与产量的相关性达到显著或极显著水平,其中拔节期COR相关性最高（负相关）,相关系数r为-0.530。将颜色指数与纹理特征参数相结合后,其与小麦生物量及产量的相关性均有提高,其中生物量相关性在4个时期分别提高0.27%、0.11%、8.81%和2.65%,产量相关性在4个时期分别提高7.05%、0.72%、0.58%和0.12%。因此,将无人机图像颜色指数与纹理特征参数结合可以提高小麦生物量和产量的估测精度。     

水稻秸秆还田年限对稻麦轮作田土壤碳氮固存的影响

为明确连续秸秆还田对农田土壤碳氮固存的影响,该文于扬州大学试验场展开研究。田间试验布置于2010年,设置秸秆不还田(NR),秸秆还田1a(SR1),秸秆还田2a(SR2),秸秆还田3a(SR3),秸秆还田4a(SR4),秸秆还田5a(SR5),秸秆还田6a(SR6),秸秆还田7a(SR7),秸秆还田8a(SR8)9个处理。于2018年小麦收获后取样,测定分析了土壤容重、有机碳和全氮含量,计算碳氮比、层化率、土壤有机碳和全氮储量(等质量法)。结果表明,随着秸秆还田年限的增加,各土层有机碳和全氮含量逐渐提高,但增幅逐渐减小。0～5 cm土层土壤碳氮比在短期内(≤3 a)随着秸秆还田年限增加而显著提高,但是对其他土层和年限的无显著影响。随着秸秆还田年限增加,表层0～5 cm与其他层次有机碳和碳氮比层化率先增长后下降,全氮层化率则先下降后上升。秸秆还田处理0～20 cm土壤有机碳和全氮储量分别较NR提高6.23%～27.85%和6.04%～25.66%,各土层碳氮储量均随着秸秆还田年限的增加而提高,但是当还田年限6a其增幅明显降低。综上所述,秸秆还田具有良好的碳氮固存效应,但是当秸秆还田年限6a,土壤碳氮固存量的增幅明显降低,可适当减少还田量。     

强筋小麦扬麦29产量和籽粒品质对栽培措施的响应

以强筋小麦扬麦29为研究对象,采取田间裂区试验,研究播期、播种密度和施氮量等栽培措施对其产量、产量构成要素和品质的影响,探究扬麦29的最优高产优质栽培措施.结果表明,播期、播种密度和施氮量均对扬麦29的产量具有显著影响;其产量构成要素对播期均有显著响应,对播种密度和施氮量均无显著响应;千粒质量是其产量形成的关键因子;扬...     

低温胁迫下组蛋白H3K18cr在水稻全基因组上的动态变化特征解析

组蛋白修饰在水稻响应非生物胁迫的过程中发挥着重要作用。巴豆酰化是一种新型的组蛋白修饰方式,其在水稻受到低温逆境时如何变化目前很少有见报道。本研究对正常生长和低温处理的水稻日品种本晴幼苗进行RNA-seq和ChIP-seq高通量测序,然后联合分析组蛋白H3赖氨酸18特异位点上巴豆酰化修饰(H3K18cr)在低温胁迫下对基因表达的调控特征。研究表明,在基因组中H3K18cr主要富集在第1外显子和基因间区,且与基因表达和基因长度呈现正相关。低温胁迫下,H3K18cr在水稻基因组上的分布区域没有变化,但是蛋白免疫印记和ChIP-seq结果均表明整体修饰水平下降;差异修饰分析发现低温胁迫后有899个和409个基因分别表现出修饰显著增加和减少。通过与RNA-seq关联分析显示共有199个基因H3K18cr修饰水平增高且表达水平上调,GO富集分析发现这些基因主要参与转录活性的调控等过程。进一步验证表明组蛋白H3K18cr通过调控OsDREB1A、OsEATB、OsAP2-39、OsNAC9等转录因子的表达来参与水稻低温胁迫的响应过程。相关研究结果为解析组蛋白巴豆酰化调控植物响应低温胁迫的表观遗传机制...     

麦/稻秸秆还田氮在后茬稻/麦植株中的分配去向探析

为探究秸秆还田氮在后茬稻/麦中的有效性及其去向,运用¹⁵N同位素示踪技术,设置秸秆直接还田、秸秆添加腐熟剂还田两个处理,采用大田微区试验连续种植一季冬小麦和一季水稻,分析¹⁵N标记的水稻和小麦秸秆氮在后茬小麦、水稻不同生育时期植株各器官的分配及去向特征。结果表明,秸秆直接还田处理与秸秆添加腐熟剂还田处理下,稻田中小麦还田秸秆的当季腐解率分别为72.71%和80.18%,麦田中水稻还田秸秆的当季腐解率分别为58.53%和68.90%,水稻季显著高于小麦季;小麦季和水稻季植株吸收的氮素中,来自还田前茬秸秆¹⁵N 氮的比例不同,其中小麦季分别为3.13%~3.36%和3.72%~3.85%,水稻季分别为3.19%~3.84%和3.60%~4.20%,水稻季略高于小麦季。与秸秆直接还田处理相比,秸秆添加腐熟剂还田处理能显著促进秸秆腐解,增加小麦和水稻各时期植株对还田秸秆¹⁵N 氮的利用率,并提高还田标记¹⁵N 氮在土壤中的残留率,抑制还田秸秆中¹⁵N 氮的损失率,即采用秸秆添加腐熟剂还田能提高秸秆氮素转化率和有效性。