农业科研院所创新推广模式探析及展望——杂交谷子走进埃塞俄比亚

立足于"一带一路"倡议背景,为了推动中国与非洲农业合作的可持续性,以杂交谷子为媒介,科研单位前期开展杂交谷子在非洲的育种、栽培和示范等基础研究,后期联合企业开展联合研究中心建设和产业链构建,创新"科研单位推动农业走出去模式"。该模式的创新成功,有效发挥了科研单位的公益性和企业单位的市场性,二者的有机结合使得农业项目在非洲国家的发展更加健康持续稳定有力。     

控制水稻金黄色颖壳与节间基因OsCAD2的图位克隆

【目的】水稻色素不仅对其自身生长发育有重要生理作用,而且在水稻育种、农副产品改良等方面运用比较广泛。对水稻色素相关基因进行表型分析和基因定位,为进一步研究色素代谢途径及调控机理奠定基础。【方法】利用EMS诱变粳稻长粒粳(CLJ),在突变体库内筛选到一个金黄色颖壳与节间突变体gh881;在成熟期,测定野生型与gh881的主要农艺性状;将gh881与野生型及中恢8015杂交,观察BC1F1及F1植株表型,并对BC1F2及F2表型分离进行卡方检验,对gh881进行遗传分析;利用F2群体和图位克隆的方法对gh881突变基因进行定位;采用q PCR检测颖壳颜色相关基因在gh881与野生型不同发育时期的幼穗、节间以及剑叶叶鞘的相对表达量。【结果】与野生型相比,突变体的颖壳与节间均呈金黄色;除单株有效穗数外,gh881突变体的株高、每穗总粒数及实粒数、结实率和千粒重等性状均极显著降低。遗传分析和基因定位结果表明,gh881的突变表型受1对隐性核基因控制,位于第2染色体短臂,并最终将该基因精细定位于标记FH-13和RH-25之间,物理距离约33.2 kb,该区域中包含4个开放阅读框(ORFs)。【结论】序列分析结果表明,发现其中一个编码肉桂醇脱氢酶(CAD)的基因OsC AD2(Os02g0187800)的3 563 bp处发生了1个单碱基突变(G转换为A),导致该基因编码区的第297位氨基酸由甘氨酸突变为天冬氨酸,由此认为该突变体为OsC AD2基因单碱基突变的新等位基因。q RT-PCR结果表明,突变体的节间中OsCAD2相对表达量极显著下调,而在剑叶叶鞘及穗部则基本都是极显著增加,其他相关基因也发生显著变化,证实OsCAD2是木质素代谢中的重要基因,且可能与其他相关基因存在反馈调节。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑粒长基因GS3改善粳稻花时

【目的】花时不遇是影响杂交水稻制种产量的直接因素之一,已有研究表明水稻粒型差异对花时有影响。本研究采用GS3功能缺失突变来研究粳稻花时差异,以期为粒型影响花时提供佐证。【方法】利用CRISPR/Cas9技术来定向编辑控制粒长基因GS3,获得13对粒型差异的近等基因系粳稻,小区种植,采用目测法来调查花时。【结果】获得转基因T0植株并对其T1植株测序分析,发现长白25、吉粳102、浙粳88、武运粳27和J42均发生单碱基插入移码突变,垦鉴稻6号、空育131、浙粳22、扬粳4227、南粳9108、J5933、J6167和J5938均发生部分碱基缺失突变。对T1植株粒型考查表明,gs3突变体的粒长均显著长于野生型。对稳定的后代花时统计分析发现,粒型变长的突变体均比野生型花时有所提前,且吉粳102、空育131、浙粳88、武运粳27、扬粳4227这5个材料的gs3突变体花时均显著早于野生型,其余材料开花也提早,但不显著。【结论】长粒型粳稻GS3突变体的花时早于短粒粳稻野生型,这一研究可为粳稻粒型育种提供参考,加速长粒粳稻亲本选育,有望推动杂交粳稻发展。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑粒长基因GS3改善粳稻花时

【目的】花时不遇是影响杂交水稻制种产量的直接因素之一,已有研究表明水稻粒型差异对花时有影响。本研究采用GS3功能缺失突变来研究粳稻花时差异,以期为粒型影响花时提供佐证。【方法】利用CRISPR/Cas9技术来定向编辑控制粒长基因GS3,获得13对粒型差异的近等基因系粳稻,小区种植,采用目测法来调查花时。【结果】获得转基因T₀植株并对其T₁植株测序分析,发现长白25、吉粳102、浙粳88、武运粳27和J42均发生单碱基插入移码突变,垦鉴稻6号、空育131、浙粳22、扬粳4227、南粳9108、J5933、J6167和J5938均发生部分碱基缺失突变。对T₁植株粒型考查表明,gs3突变体的粒长均显著长于野生型。对稳定的后代花时统计分析发现,粒型变长的突变体均比野生型花时有所提前,且吉粳102、空育131、浙粳88、武运粳27、扬粳4227这5个材料的gs3突变体花时均显著早于野生型,其余材料开花也提早,但不显著。【结论】长粒型粳稻GS3突变体的花时早于短粒粳稻野生型,这一研究可为粳稻粒型育种提供参考,加速长粒粳稻亲本选育,有望推动杂交粳稻发展。     

育成长粒杂交粳稻亲本的籼粳属性鉴别

以程氏指数法和SSR分子标记法对主要5份育成长粒粳稻亲本和其他辅助试验材料进行了籼粳属性鉴别。结果表明,程氏指数法中3份表现偏粳,2份表现粳性;而在SSR分子标记法中,5份均表现粳性。相比较而言,粒型作为程氏指数指标之一,影响了籼粳属性指数,分子标记方法相对准确。     

MoRAD26参与稻瘟病菌的胁迫应答和致病过程

 稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻三大病害之一。DNA修复对维持基因组的完整性具有重要作用,为了解析DNA修复基因在稻瘟病菌致病过程中的功能,本试验对稻瘟病菌DNA损伤检控点蛋白MoRad26进行了功能分析。首先我们利用同源重组的方法获得了MoRAD26基因的稻瘟病菌敲除突变体。表型观察发现MoRAD26缺失突变体的致病力下降,对DNA损伤胁迫和H₂O₂胁迫更加敏感,但是对稻瘟病菌的生长、产孢以及分生孢子萌发和附着胞的形成没有明显影响。进一步分析表明,敲除MoRAD26基因降低了稻瘟病菌侵染菌丝的扩展能力进而影响稻瘟病菌的致病力,但其具体机制还有待深入研究。     

不同镉浓度处理下水稻植株镉含量变化及其镉调控相关基因表达分析

以地上部镉含量不同的籼稻和粳稻品种各6个为材料,采用水培试验,设置6个镉浓度,研究了不同浓度镉处理对不同水稻品种植株生长、镉含量和相关重金属转运蛋白基因表达水平的影响。结果表明,镉胁迫对水稻生长有抑制作用,表现为苗高、地上部干物质量和叶绿素含量下降。在不同镉浓度处理下,植株根部和地上部的镉含量存在显著的基因型差异,植株中镉从根部向地上部的转运可能是水稻品种间以及籼粳亚种间地上部镉含量差异的主要原因,根部镉的吸收量影响较小。在0.50到2.00mg/kg的高镉处理梯度间,部分水稻品种地上部出现镉积累饱和现象(镉含量增加较少,部分水稻品种地上部镉含量甚至显著降低);在此镉浓度处理下,OsNRMAP1、OsIRT2和OsNAS2的表达水平显著上调,这可能与植株对镉的吸收调节作用相关。     

关于秸秆养牛的调查与研究

玉米秸秆是牲畜粗饲料的主要原料,既可青贮,也可直接饲喂.研究表明2kg的玉米秸秆增重净能相当于1kg的玉米籽粒,特别是经青贮、氨化等处理后,可提高利用率,效益更为可观,并且营养丰富,总能量与牧草相当.本文在调查了烟台市福山区秸秆养牛现状的基础上,分析了秸秆养牛的积极作用,并对秸秆养牛的发展前景进行了探讨.     

张杂谷18号的选育及栽培技术

谷子在建设旱作生态可持续农业中有重要作用。张杂谷18号适应性广,抗逆性强,米质优良,便于机械化作业。介绍了张杂谷18号的选育过程、特征特性及栽培技术。     

张杂谷24号的选育及栽培技术

为进一步增强夏播杂交谷子品种抗病性，提高品质，以不育系A2为母本，以5170为父本选育出适应夏播生育特点的优质谷子新品种张杂谷24号。该品种夏播生育期88 d。幼苗绿色，叶鞘绿色，株高110 cm,穗长26 cm,棍棒穗型，松紧适中。单穗质量15.3 g,穗粒质量12.9 g,出谷率84.2%,出米率78.2%,千粒质量3.11 g,黄谷黄米。单株分蘖1～2个，抗拿捕净除草剂。该品种2015和2016年参加国家谷子品种华北夏谷区杂交品种组区域试验，平均产量为5 298.0 kg/hm²,较对照张杂谷8号增产2.69%。该品种适宜于河北、北京、河南、山东、辽宁等≥10℃积温3 100℃以上地区春播种植，同时适宜河北黄淮海夏播区种植。