基于空间分析的黑龙江稻瘟病重点发生区域识别

黑龙江是北方重要稻作区,稻瘟病是影响水稻产量的主要病害之一。依据稻瘟病测报调查规范,基于近5年黑龙江稻瘟病乡村监测点调查数据,利用空间分析技术的方法,分析黑龙江稻瘟病重点发生区县和核心发生区域,提取稻瘟病重点发生乡村监测点。结果表明,近5年黑龙江稻瘟病发病面积占调查面积的7.3%,发病等级以1级为主,整体发生较轻,稻瘟病重点发生区域主要分布在松花江上游地区哈尔滨市的阿城、尚志、方正、延寿、通河、依兰沿线和松花江下游三江平原地区佳木斯市的富锦、同江一带,以及嫩江流域大庆市的肇源县和齐齐哈尔市的讷河市以及呼兰河流域绥化市北林区,并提取了98个叶瘟和47个穗颈瘟重点监测点。上述结果为黑龙江稻瘟病调查监测区域和监测点的布局优化提供了重要依据,为稻瘟病测报防控工作提供重要的支撑。     

福建省典型茶园土壤硒含量及其影响因素研究

采集了福建省60份典型茶园表层土壤(0~20 cm),测定了土壤全硒和有效硒含量,分析了土壤类型、植茶年限和海拔对土壤硒及有效硒含量的影响,并探讨其受土壤理化性质的影响。结果表明,福建省茶园土壤全硒含量范围为0.22~2.20 mg·kg^-1,均值为0.73 mg·kg^-1,有86.67%的茶园土壤硒含量达到富硒土壤标准(>0.4 mg·kg^-1);茶园土壤有效硒含量为5.21~448.86 μg·kg^-1,均值为62.98 μg·kg^-1;土壤硒活化率为1.10%~31.64%,均值为8.76%,硒有效程度较低。砂砾岩和凝灰岩发育的茶园土壤硒和有效硒含量较高,紫色砂岩和河流冲积物发育的茶园土壤硒含量较低;山地草甸土茶园土壤全硒和有效硒含量最高,潮砂土和水稻土硒含量较低;成龄茶园和老茶园土壤全硒和有效硒含量较高,新垦茶园硒含量较低;中高海拔地区茶园土壤全硒及有效硒含量较高,低海拔地区茶园土壤硒含量较低。相关分析表明,茶园土壤硒及有效性主要受土壤有机质和全氮的影响,pH对有机质含量较低的红壤茶园和幼龄茶园有显著影响,有效磷对成龄茶园和中高海拔茶园有显著影响。总体而言,该区域茶园富硒土壤为发展天然富硒茶提供了物源保证,但硒有效程度不高,应针对不同类型茶园采取相应栽培措施(增施有机肥、改良剂和钙镁磷肥)来提高土壤有效硒。     

徽县烤烟新品种适应性研究

为筛选出适宜徽县烟区生态条件的烤烟新品种,在徽县烟区以秦烟96为对照,对2个烤烟品种云烟99、云烟100的生物学性状、抗病性、经济性状、外观质量进行了观察分析。试验结果表明,云烟99经济性状表现最好,产值(51829.93元/hm^2)和均价(22.83元/kg)最高;株型为腰鼓型,主脉稍粗,大田生长势强、整齐一致,分层落黄好,性状稳定,易烘烤,原烟外观质量好;较对照的发病率和病情指数低,抗病性较强。初步确定云烟99适宜在徽县烟区推广种植。     

油菜素内酯浸根对水稻水卷苗机插植伤的修复效应

目的 探究油菜素内酯(Brassinolide, BR)浸根对机插水卷苗栽后本田生长及产量的影响。方法 以宁粳8号为试验材料,分析不同浓度BR(T1、T10、T20,分别表示水培营养液中BR浓度为1 mg/L、10 mg/L、20 mg/L)浸根对水卷苗机插本田后返青活棵及产量的影响,以正常水培营养液处理为对照(CK)。结果 BR浸根(T1、T10、T20)能够促进水稻地上部生长,栽插本田21d后株高较CK分别增加11.68%、8.12%和7.61%;BR浸根对水卷苗栽后根系的促生作用更为明显,不同浓度BR浸根对水卷苗栽后根长、根表面积、根尖数、根体积、根直径、根质量和根冠比均产生了显著影响,其中根尖数以低浓度BR处理效果更优,而其他根系指标均以高浓度BR处理效果更优。与CK相比,不同浓度BR浸根降低了叶片过氧化氢浓度(至移栽后12 d,分别降低12.50%、23.25%和22.25%),增强了叶片抗氧化酶活性;与移栽当天相比,移栽后第2天BR浸根处理叶片中玉米素(ZT)浓度迅速增加(分别为197.27%、153.11%和243.78%),而CK增加缓慢(2.94%),根系表现一致,且根系中生长素(IAA)浓度显著高于CK;同时BR处理在栽后一周内赤霉素(GA₃)浓度均明显高于对照。与CK相比,T10处理显著提高了每穗粒数和结实率(分别为15.04%和6.62%),T20处理显著提高了结实率(6.17%),但BR处理千粒重均显著下降,最终产量T10和T20处理较CK分别提高5.11%和7.99%。结论 适当浓度的BR(T10~T20)浸根能减轻水卷苗机插植伤,提高抗氧化酶活性,降低H₂O₂含量,提高ZT、GA₃和IAA浓度,高效地促进根系生长,提高了每穗粒数和结实率。本研究可为减轻机插植伤,促进机插水稻高产稳产提供理论依据和技术参考。     

不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对大气CO2浓度升高响应的差异

目的 探明不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对FACE(大气CO₂浓度增高)响应的差异。方法 以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料,研究FACE对不同类型水稻产量、氮素吸收利用的影响。结果 1）FACE处理极显著提高了水稻产量,平均增加24.17%, 常规籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高;2）FACE处理显著增加了单位面积穗数,常规粳稻增幅最大,并显著增加了杂交籼稻和常规籼稻每穗粒数;3）FACE处理显著提高了成熟期吸氮量和氮素籽粒生产效率,成熟期吸氮量平均增加21.23%,杂交籼稻增幅最大, FACE和对照均以常规籼稻最高;氮素籽粒生产效率平均增加7.33%,杂交籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高。成熟期吸氮量对产量促进作用略大于成熟期氮素籽粒生产效率;4）FACE处理降低了植株含氮率,成熟期平均下降0.105个百分点,常规粳稻降幅最大。FACE处理极显著提高植株干物质量,成熟期平均增加23.95%,常规籼稻增幅最大;FACE处理显著提高常规籼稻和杂交籼稻成熟期单穗吸氮量,分别增加10.79%、13.93%,但常规粳稻下降了9.60%;FACE处理显著提高了成熟期群体吸氮强度,平均增加22.29%,杂交籼稻增幅最大。FACE处理对水稻全生育期天数无显著影响;FACE处理显著提高茎鞘、叶片、穗各器官吸氮量,叶片增幅最大,平均增加51.86%,杂交籼稻增幅最大;FACE处理显著提高了不同生育阶段吸氮量,抽穗-成熟阶段增幅最大,平均增加108.90%,杂交籼稻增幅最大;5）植株干物质量、单穗吸氮量、吸氮强度、穗吸氮量、抽穗-成熟阶段吸氮量对成熟期总吸氮量的促进作用分别大于植株含氮率、单位面积穗数、生育天数、茎鞘叶吸氮量、移栽-分蘖和分蘖-抽穗阶段吸氮量;6）FACE处理显著提高了氮肥偏生产力,降低了每百千克籽粒需氮量,前者平均增加24.16%,常规籼稻增加最多;后者平均降低4.7%,常规籼稻降幅最大。结论 FACE处理可显著提高水稻产量和氮素吸收利用效率,但品种间差异较大。     

转Pi9抗稻瘟病基因水稻株系的比较转录组分析

【目的】在转录水平上解析Pi9基因介导的稻瘟病抗性调控机理,为培育抗病水稻品种提供理论依据。【方法】向水稻品种日本晴(NPB)及其转Pi9抗稻瘟病基因株系(NPB/Pi9)接种稻瘟菌。分别于接种后0 h、12 h、24 h、36 h提取叶组织样品,选取12503个水稻基因定制基因芯片,进行水稻基因转录组分析,并通过qRT-PCR对部分差异表达基因进行验证。【结果】NPB/Pi9在接种后12 h、24 h和36 h的基因表达量分别与其接种0 h表达量比较,共检测到7754个差异表达基因;相应地,感病水稻NPB在以上时间点共检测到7385个差异表达基因;在接种后36 h,NPB/Pi9的差异表达基因数目显著多于NPB。比较NPB/Pi9和NPB相同时间点的基因表达量,共获得4065个差异表达基因,其中接种后36 h的差异表达基因显著多于接种后0 h、12 h或24 h。因此,NPB/Pi9的稻瘟病防御反应更强烈。对NPB/Pi9与NPB相同时间点的差异表达基因进行GO和KEGG分析,细胞外区域、植物对刺激应答、转录调控、氧化还原、离子结合、次生代谢和植物激素相关的GO分类在接种后呈显著富集,苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成和植物激素信号途径的KEGG通路在接种后显著富集。与效应分子触发的免疫反应(ETI)相关的水杨酸信号途径、几丁质酶,以及与病原相关分子模式触发的免疫反应(PTI)相关的胞外区域、对刺激的应答、木质素合成等,均在抗感水稻之间差异表达。而且PTI/ETI共有的WRKY转录因子、MAPK激酶、茉莉酸和乙烯信号途径等发生差异表达。综上所述,NPB/Pi9和NPB的差异表达模式与ETI和PTI相关,两者相互联系并在Pi9介导的稻瘟病抗性中发挥作用。【结论】与日本晴比较,抗病基因型NPB/Pi9对稻瘟病防御反应更强烈。转录因子、激酶、NBS-LRR基因、几丁质酶、水杨酸、茉莉酸和乙烯信号途径,以及植物次生代谢在Pi9介导的稻瘟病抗病反应中发挥重要作用。     

基于多反应监测质谱技术的水稻叶片蛋白绝对定量方法

【目的】建立水稻叶片蛋白的多反应监测(MRM)质谱绝对定量方法。【方法】水稻叶片蛋白经含1.0%十二烷基硫酸钠(SDS)的磷酸盐(PBS)缓冲液提取,丙酮沉淀除杂纯化、胰蛋白酶消化,酶解液经液相色谱分离,MRM质谱监测,外标法定量。【结果】向提取缓冲液中加入1.0%SDS可增强水稻叶片中16种靶蛋白和总蛋白质的提取效果;不同有机试剂处理,总蛋白质沉淀量存在显著差异(P<0.05),沉淀能力从强到弱依次为乙腈>丙酮>异丙醇>甲醇>乙醇;对于16种目标蛋白,总体以丙酮沉淀效果最好,其次是异丙醇和乙腈,甲醇和乙醇效果较差。该方法线性范围均达到3个数量级,定量限为0.1~2.5 nmol/L,灌浆期16种水稻叶片蛋白质含量为6.0~2818.1μg/g,相对标准偏差均小于14%。【结论】SDS可显著提高水稻叶片蛋白提取效果,采用丙酮或乙腈可获得较好的蛋白沉淀效果,但不同蛋白质略有差异。结合MRM质谱监测技术可实现水稻叶片蛋白的绝对定量,方法线性范围宽、敏度高、重复性好。     

表型组学在水稻研究中的应用

水稻作为重要粮食作物,其重要农艺性状的功能基因组研究是植物生物学研究的热点。植物基因型、表型和环境三者构成了遗传学研究的铁三角。随着高通量测序技术的快速发展,基因型的研究更加简单快速。然而表型研究严重滞后于基因型研究。目前传统的表型信息的获取存在所需劳动量巨大、成本高,所获取表型数据受人工主观因素影响大等诸多难题。高通量表型组学可无损、高通量、精准获取表型信息,对解决以上难题具有关键作用。本文对表型组学在水稻中的研究应用情况进行整理,为今后水稻基因组学和表型组学等多学科相结合的现代研究手段提供理论支撑。     

杂交稻低播量精量播种育秧及机插取秧特性

【目的】明确杂交稻70 g以下低播量精量穴播和条播对育秧效果及机插特性的影响,突破生产中杂交稻机插的技术瓶颈。【方法】以中浙优1号和甬优1540两个杂交稻品种为材料,利用机插标准9寸盘,设置机械穴播和条播两个精量播种方式,并以机械流水线撒播为对照,穴播规格为16(纵向)×34(横向)穴,条播为纵向16条,以穴播5粒、3粒及2粒的播种量进行播种试验。考查了低播量下不同播种方式对秧苗生长影响及配套取秧效果【结果】1)低播量下不同播种方式对秧苗成苗率的影响不大。2)降低播种量提高秧苗生长一致性,且穴播和条播秧苗生长一致性好于撒播。3)与撒播相比,精量穴播和条播能够在低播量下提高秧苗根系盘结力和成毯性,中浙优1号和甬优1540根系盘结力比撒播平均高75.4%和81.0%,播量每穴3粒时即能有效成毯,穴播和条播差异不大。4)精量穴播和条播能够显著降低低播量下机插漏秧率,中浙优1号和甬优1540机插漏秧率平均分别比撒播低76.3%和74.6%,穴播和条播下,两个品种每穴播量3粒的漏秧率均在1%以下,与撒播相比降幅在10个百分点以上。5)精量穴播和条播机插取秧苗数均匀度比撒播要好,两个品种预期取秧2~5苗(5粒)、1~3苗(3粒)和1~2苗(2粒)比例均达80%以上,中浙优1号和甬优1540机插苗数均匀度平均比撒播高121.2%和67.0%,其中,穴播机插取秧苗数均匀度及预期取秧苗数比例高于条播。【结论】精量穴播和条播可以解决目前杂交稻机插用种量大、漏秧率高和机插取秧苗数均匀度差的问题。     

水稻抽穗期基因OsDof6功能的初步研究

【目的】以前期通过穗发育芯片筛选到一个水稻Dof家族转录因子OsDof6为研究对象,进一步探究OsDof6的表达模式与生物学功能。【方法】对OsDof6的基因、蛋白及启动子序列进行生物信息学分析,利用CRISPR/Cas9技术对该基因进行定点编辑,通过实时定量PCR和亚细胞定位技术分析该基因的表达模式。【结果】对该基因的启动子序列分析表明,该基因启动子中存在大量与光响应、激素响应及胁迫响应相关的顺式调控元件。利用CRISPR/Cas9技术获得了2种不同突变类型的功能缺失突变体9522^Dof6-3和9522^Dof6-4。对突变体T₁株系进行表型观察发现,相较于对照,两种突变体在营养生长阶段分蘖数明显降低,转入生殖生长阶段后,两种突变体的抽穗时间推迟约3 d。实时定量PCR结果显示OsDof6在水稻根、茎、叶和穗中均有不同程度的表达,在穗发育后期相对表达量明显提高;通过亚细胞定位分析发现OsDof6定位于细胞核。【结论】初步判断OsDof6基因会影响水稻分蘖数与抽穗期。