鹰嘴豆锌指蛋白基因ZF1的克隆及表达分析

利用一段从PEG胁迫的鹰嘴豆幼苗叶片所构建的cDNA文库中得到的EST序列,通过3¢RACE方法克隆到一个鹰嘴豆C₂H₂型锌指蛋白基因ZF1,该基因不含内含子,编码一条244个氨基酸残基的多肽,含有两个典型的Cys2/His2锌指结构。其氨基酸序列含有一个可能的核定位型号,农杆菌介导的洋葱表皮细胞GFP瞬时表达实验表明,ZF1蛋白位于细胞核内。半定量RT-PCR分析表明,ZF1在鹰嘴豆的根、茎、叶、花、幼荚和幼胚中均有表达,在茎和叶中表达较弱,为组成型转录因子。半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR检测结果显示,ZF1不但受高温及干旱诱导,而且还受6-苄基腺嘌呤(6-BA)、脱落酸(ABA)、乙烯利(Et)、赤霉素(GA₃)、吲哚-3-乙酸(IAA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)和氧胁迫诱导。这些结果表明,ZF1基因可能作为一个核调控因子参与植物的生长代谢以及多种生物与非生物胁迫的应答。     

双季超级稻的干物质生产特性研究

以10个超级早、晚稻品种为材料,研究了双季超级稻的干物质生产特性.结果表明,超级早、晚稻均具有明显的干物质生产优势,稻谷产量随生物产量的增加而提高,与抽穗后的干物质积累量呈显著或极显著正相关,而与抽穗前各阶段的干物质积累量相关不显著,与抽穗后的LAI也呈极显著正相关.早发度与成穗率和产量密切相关,可作为水稻由营养生长向生殖生长过渡期的群体质量指标.     

大粒型水稻材料粒型性状的QTL定位

研究大粒型水稻材料对粒型相关基因的挖掘具有重要作用,同时也能为水稻超高产育种提供优质的种质资源。本研究以大粒型水稻材料lg1与9311杂交衍生的F2遗传分离群体为对象,分别采用2014年、2015年的粒型数据和2年的联合粒型数据,对控制其粒长、粒宽及粒厚的QTL进行初步定位。结果表明,3种情况下共定位到22个相关QTL,其中5个粒长QTL、9个粒宽QTL、8个粒厚QTL,分布于第1、第2、第3、第4、第5、第8和第11号染色体上。3种情况下均检测到QTL的有3个,即粒长QTL q GL-2-1、粒宽QTL q GW-5-1和粒厚QTL q GT-5-1,3个QTL增效等位基因均来自于亲本lg1;此外,有7个QTL在2014年、2015年和2年的联合数据定位中均被检测到,12个QTL只在1年或2年的联合数据定位中被检测到。q GL-2-1、q GW-2-3和q GT-2-3处于同一标记区间RM5812~RM13174,推测可能受同一粒型基因控制,是新的粒型QTL位点。主效QTL q GL-1-2和q GW-11-1可能是新的控制粒型QTL位点,其余检测到的QTL所在的大部分标记区间已有粒型QTL被定位或克隆。本研究结果为大粒水稻lg1粒型基因的精细定位及克隆奠定了基础。     

超级早、晚稻的养分吸收和根系分布特性研究

为了阐明双季超级稻的高产机理和指导合理施肥,采用品种比较的方法,研究了超级早、晚稻品种的养分吸收和根系分布特性。结果表明,超级早、晚稻品种的养分吸收量平均分别为N 170.04、224.90 kg/hm2,P 21.97、39.88 kg/hm2,K 107.48、144.47 kg/hm2,均高于对照。生育中期（穗分化至抽穗）的养分吸收量与产量密切相关。生产100 kg稻谷所需要的养分较对照低10%左右。超级早、晚稻品种根系发达,根量较大。抽穗后15 d（早稻）或20 d（晚稻）的根量与产量密切相关,其中5—10 cm的根量与养分吸收总量密切相关。说明生育中期较多的养分吸收和发达的根系是超级早、晚稻高产的重要原因。     

秸秆还田条件下不同水分管理对双季稻田综合温室效应的影响

以南方红壤区双季稻-紫云英为研究对象,利用静态箱-气相色谱法分别分析包括绿肥和稻草等秸秆还田条件下不同水分管理对稻田CH4和N2O排放、水稻产量以及综合温室效应(GWP)的影响。试验设持续淹水(F)、中期烤田(F-D-F)和间歇灌溉(F-D-F-M)处理。结果表明,秸秆还田条件下双季稻田周年CH4排放量介于208.3kg/hm2(F-D-F-M处理)和678.2kg/hm2(F处理)之间,其中,晚稻生长季占周年CH4排放量的60.6%~71.7%。F处理周年CH4排放量显著高于F-D-F和F-D-F-M处理(P0.05)。秸秆还田条件下双季稻田周年N2O排放量为4.75~8.19kg/hm2。与F处理相比,F-D-F-M处理周年N2O排放通量显著增加(60.9%);而F和F-D-F处理之间没有显著差异。早稻和晚稻各处理产量分别为7.76~8.02t/hm2和7.22~8.69t/hm2。秸秆还田条件下,双季稻单位面积GWP和单位产量GWP分别为7648.8~18471.8kg/hm2和0.48~1.12 kg/kg,其中F-D-F和F-D-F-M处理分别显著低于F处理(P0.05)。因此,在秸秆还田条件下采用中期烤田和间歇灌溉替代持续淹水,可以同步实现双季稻高产和减轻农业生产对气候的潜在影响。     

生物炭和石灰对酸性稻田水稻产量、土壤性状和经济效益的影响

通过两年的田间试验,探讨了两种酸化土壤改良剂(生物炭和石灰)对双季水稻产量、土壤性状和水稻经济效益的影响。结果表明,与对照相比,生物炭处理降低了2015年早、晚稻产量,但在2016年却增加了早、晚稻产量;在2015年和2016年试验中,石灰处理均增加了早、晚稻产量。除2015年早季,其他季别产量差异均达显著水平。试验结束后检测发现,生物炭处理显著增加了土壤pH值和有机质含量,石灰处理显著增加了土壤pH值和碱解氮含量。生物炭处理显著降低了2015年粮食产值和净收益,但显著增加2016年粮食产值和净收益;石灰处理显著增加了2年粮食产值和净收益。与生物炭处理相比,2016年石灰处理粮食产值和净收益分别提高2.9%和6.7%。因此,选用石灰作为稻田土壤酸化改良剂对提高南方双季稻区水稻产量、改良土壤酸化和增加农民收入效果更好。     

化肥减施条件下稻草还田供硅对双季稻产量及硅素养分吸收的影响

为探明化肥减施条件下长期稻草还田供硅对双季稻产量及硅素养分吸收利用的影响,本试验以国家级耕地质量监测点(江西进贤温圳)的田间长期定位试验为研究平台,设置稻草还田减施化肥(SI+NPK)、稻草烧灰还田减施化肥(SB+NPK)和单施化肥(NPK)处理,以及相对应稻草还田不施化肥(SI)、稻草烧灰还田不施化肥(SB)和稻草不还田不施化肥(CK)共6个处理,测定双季稻产量、生物量及硅素养分吸收等指标。结果表明,SI+NPK处理能够增加双季早、晚稻周年产量与生物量,且无肥区稻草还田与稻草不还田间差异显著,其中双季早稻增产效应高于双季晚稻。6年早稻季平均产量SI+NPK处理较SB+NPK、NPK增幅达2.86%~6.38%;晚稻季SI+NPK处理较NPK增幅2.80%,与SB+NPK产量持平。SI+NPK处理有利于提高早稻季植株各器官硅含量,而晚稻季生育后期表现较高;与SB+NPK、NPK相比,SI+NPK处理显著提高了双季早、晚稻硅素吸收总量。SI+NPK处理下的早稻各生育阶段的硅素积累量高于SB+NPK、NPK,且与NPK差异显著;晚稻季各生育阶段硅素积累量相比NPK,SI+NPK在分蘖-幼穗分化期、抽穗-成熟期显著提高。相关性分析结果表明,各生育时期硅素积累量与产量呈显著或极显著正相关,提高生育前期硅素阶段积累量可为水稻增产奠定基础。本研究为南方稻区稻草资源合理利用与双季稻高产栽培硅肥合理施用模式提供了理论依据和技术指导。     

施用生物炭对双季稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响

为探究在南方双季稻区施用生物炭对稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响,本研究以常规稻中嘉早17(早稻)和杂交稻五优308(晚稻)为试验材料,设置不施生物炭(CK)和施生物炭(20t·hm-2)2个处理,采用静态箱-气相色谱法连续2年监测稻田温室气体排放,并分析施用生物炭对双季稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放量、综合温室效应(GWP)、双季水稻累积总产量和单位产量的温室气体排放强度(GHGI)的影响。结果表明,与对照相比,施用生物炭显著降低了早晚稻甲烷累积排放通量,但对氧化亚氮累积排放通量无显著影响。试验进行2年后,施用生物炭显著降低2周期稻田的甲烷累积排放总量(26.9%)。在100年时间尺度上,施用生物炭显著降低2周期稻田综合温室效应(26.9%)和温室气体排放强度(30.3%);施用生物炭显著增加双季稻田土壤有机质含量,且在试验第2年显著提高了早晚稻的产量。综上,施用生物炭可以协同实现水稻丰产和稻田固碳减排。本研究为南方双季稻区水稻丰产和稻田土壤固碳减排提供了理论依据。     

施用生物炭对双季水稻产量和氮素吸收的影响

为探究施用生物炭对双季水稻产量、土壤性状和氮素吸收的影响,以常规稻‘中嘉早17’和杂交稻‘五优308’为试验材料,设置稻田配施20 t·hm-2生物炭和不施生物炭(CK)2个处理,研究施用生物炭对双季水稻产量和氮素吸收的影响。结果表明,与对照相比,施用生物炭对2015年早晚稻产量无显著影响,但会显著降低早晚稻的有效穗数和每穗粒数。施用生物炭显著增加了2016年早晚稻的产量,增产率分别为15.1%和13.5%。生物炭显著增加了2016年早稻的每穗粒数,但对晚稻的每穗粒数无显著影响。施用生物炭显著降低了2015年早晚稻的氮素吸收,但对2016年早晚稻的氮素吸收无显著影响。2年田间试验发现施用生物炭可以显著提高土壤有机质、速效钾含量和蔗糖酶活性,分别增加了41.8%、90.7%和14.3%,但对土壤脲酶、纤维素酶和蛋白酶活性均无显著影响。综上,施用生物炭对双季水稻的影响可能具有时间效应。本研究结果为南方双季稻区酸性土壤改良和培肥提供了科学依据。     

双季机插稻不同产量水平群体的产量构成特征研究

为明确双季机插稻产量构成特征及高产协同规律,促进双季稻机插栽培技术的发展,以4个早稻(株两优30、两优287、中嘉早17和中早35)和4个晚稻(H优518、五丰优T025、五优308和天优华占)品种(组合)为试验材料,研究双季机插稻中产(7 000~8 250 kg·hm^-2)、高产(8 250~9 000 kg·hm^-2)和超高产(>9 000 kg·hm^-2)3个产量水平群体的产量及产量构成特征。结果表明,随着双季机插稻产量水平的提高,有效穗数、每穗粒数和总颖花量均呈显著增加的趋势,结实率和千粒重总体上差异较小;产量与群体总颖花量呈极显著正相关,要实现9 000 kg·hm^-2以上的产量,每平方米颖花量需达到42 000以上;从中产到高产,双季早晚稻总颖花量的增加均主要依靠穗数的增加,从高产至超高产,早稻总颖花量的增加仍可以通过适当增加穗数实现,而晚稻总颖花量的增加应在适当增加穗数的基础上提高每穗粒数。以较多的穗数和较大的穗型协同产出较高的总颖花量,同时保证正常的结实率和千粒重,是双季机插稻超高产基本特征。本研究结果为双季机插稻高产栽培提供了理论依据与实践参考。