亚铁胁迫对水稻生长及矿质元素积累的影响

亚铁胁迫导致植株生长发育受抑制,影响了水稻产量和稻米品质。因此,明确亚铁胁迫的分子与生理机制,对水稻耐受型亚铁品种的选育至关重要。本文选用对亚铁毒害有显著差异的10个籼型水稻品种为材料,通过亚铁毒害胁迫水培处理,研究亚铁毒害对不同基因型水稻生长与Zn、Mn、P、K、Mg、Ca等矿质元素积累的影响。结果表明,高浓度Fe~(2+)处理后,水稻株高、根长和植株(地上部和根系)干物质量均受到显著抑制,同时水稻植株叶片中叶绿素含量降低,SOD、CAT活性和MDA含量明显高于根系,根膜、根系和地上部中Fe元素含量明显增高,而根系和地上部中其他矿质元素含量则显著低于正常供铁植株。可见,过量的Fe~(2+)会对水稻产生毒害,导致植株中Zn、Mn、P、K、Mg、Ca等营养元素严重缺乏,影响植株的正常生长发育,进而影响稻米产量和品质。因此,铁毒害造成水稻植株缺乏其他营养进而影响其生长发育,是铁毒害作用的重要生理机制。     

水稻斑点叶突变体hm197的鉴定及其基因定位

通过双环氧丁烷 (diepoxybutane)诱变籼稻品种IR64获得遗传稳定的水稻褐色斑点叶突变体hm197。在自然条件下,该突变体褐色斑点自播种后10周开始于叶尖出现,而后慢慢扩散至全叶。遗传分析表明,该褐色斑点性状受一对隐性核基因控制,暂名spl^hm197,并将其定位在第4染色体长臂上140 kb的区段内。与野生型IR64相比,突变体株高、结实率和千粒重等农艺性状均显著下降。遮光处理表明,hm197褐色斑点的形成受自然光照的诱导。此外,hm197光合色素含量和光合效率也比野生型显著降低。组织化学分析表明,突变体中有过氧化氢和大量超氧阴离子O_{2 ?}的沉积。与IR64相比,hm197叶片中清除氧自由基酶系统中SOD和APX活性极显著上升,其余均极显著下降,同时伴随总可溶蛋白含量下降以及MDA含量上升,hm197表现出早衰迹象。抗病性鉴定表明,与野生型相比突变体对白叶枯病菌的抗性显著增强。     

持续淹水对水稻镉吸收的影响及其调控机理

【目的】研究持续淹水对不同镉(Cadmium,Cd)积累水稻品种Cd含量的影响,通过分析持续淹水条件下土壤有效性Cd、植株Cd含量以及水稻根系Cd吸收转运关键基因表达,揭示持续淹水对水稻Cd积累的作用及其调控机制。【方法】采用水稻品种辐品36(FP36,Cd高积累品种)和中嘉早17(ZJZ17,Cd低积累品种),盆栽条件下(外源加入1.5 mg·kg-1 Cd Cl2)于水稻分蘖始期开始持续淹水处理,分蘖盛期取样分析植株Cd含量及Cd转运相关基因表达情况,测定土壤中有效性Cd、Fe、Mn含量和根膜Cd、Fe和Mn含量。相同处理继续培养至水稻完熟期,收获植株和稻米并测定Cd含量和产量。【结果】在Cd污染土壤条件下,与正常灌溉处理相比,持续淹水显著降低了分蘖盛期水稻FP36和ZJZ17的Cd含量,根部降幅分别为39.5%和33.9%,地上部降幅分别为62.1%和71.7%。在完熟期也表现相同作用效果,持续淹水显著降低完熟期水稻FP36和ZJZ17根部、地上部和稻米中Cd含量,FP36根部、地上部和稻米分别降低36.4%、43.7%和36.8%,ZJZ17分别降低62.5%、61.5%和55.4%。研究发现,持续淹水显著降低了两个水稻品种的土壤有效性Cd含量(降幅分别为12.1%和17.7%)和根膜中Cd的含量(降幅分别为52.2%和43.1%)。Cd胁迫下,持续淹水增加了土壤有效性Fe(增幅分别为23.7%和10.3%)和有效性Mn含量(增幅分别为24.5%和43.9%),也使根膜中Fe(增幅分别为83.1%和81.5%)和Mn含量(增幅分别为41.5%和27.7%)显著增加。更为重要的是,持续淹水显著下调了两个水稻品种根部Os Nramp1(58.3%和58.0%)和Os LCD(21.6%和17.8%)基因的相对表达量。【结论】持续淹水通过降低土壤有效性Cd含量和抑制Cd吸收基因表达(Os Nramp1和Os LCD)的双重调控作用,降低了水稻对Cd的吸收和积累。     

施肥调控水稻镉污染的研究与应用进展

施肥是我国农业生产上普遍应用的一项增产措施。目前水稻生产上普遍施用氮（N）、磷（P）、钾（K）等大量元素肥料,而铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）等微量元素肥料往往被忽视。研究发现,施肥能够影响土壤重金属镉（Cd）的形态变化和水稻Cd积累。本文通过阐述N、P、K、S、Fe、Mn、Zn、Si和有机肥等肥料影响水稻Cd积累的主要作用机理,综述了施肥调控水稻Cd积累的研究进展,以期为更有效地应用施肥技术降低水稻Cd污染,实现水稻安全生产提供理论依据。     

水稻斑点叶突变体spl21的鉴定与基因定位

通过双环氧丁烷(diepoxybutane)诱变籼稻品种IR64获得一个稳定遗传的红褐色斑点叶突变体spl21(spotted-leaf 21)。大田条件下,突变体播种后约2周叶片上开始出现红褐色斑点,随后部分斑点融合,从叶尖开始发黄枯萎,并沿叶片两侧边缘向下扩散,严重时叶片大部分或整体枯死。突变体spl21与野生型IR64相比,其株高、穗长、有效穗数、实粒数、结实率和千粒重等农艺性状均显著降低。组织化学分析表明,叶片斑点处及周围有H2O2沉积。突变还导致叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量极显著降低,叶片光合能力明显下降;此外,突变体中CAT、SOD、APX和可溶性蛋白含量均极显著降低,POD活性则极显著升高。遗传分析表明,突变体表型受1对隐性核基因控制。通过图位克隆法最终将该基因定位于第12染色体长臂下端介于In Del-8和RM28746之间约87 kb的区段内,暂名spl21(t),本研究为该基因的克隆与功能研究奠定了基础。     

水稻镉污染相关农艺调控技术研究与应用进展

水稻是我国主要的粮食作物之一,稻米安全生产正受到农田镉污染的严重威胁,减少水稻镉污染的农艺技术发展也备受关注。本文简要阐述了水分管理技术、合理施肥技术、叶面阻控技术、原位钝化修复技术、微生物修复技术、种植制度调整以及种植镉低积累品种等农艺调控技术控制水稻镉污染的研究与应用,并对存在的问题及今后的发展方向进行了探讨与展望,以期为更有效调控水稻镉污染提供理论依据和技术支撑。     

水分管理调控水稻镉污染的研究与应用进展

我国稻田镉污染严重,稻米安全问题突出,发展能够有效调控水稻镉污染的产品与措施尤为迫切。稻田生态系统高度复杂,并易受多种因素影响,水稻镉污染调控难度大。大量研究表明,合理的水分管理不仅能够保障水稻正常的生长发育、产量和稻米品质,同时还能有效减少水稻镉积累。本文综述了水分对土壤理化性质、微生物动态变化以及植物生长发育的影响,阐述了水分管理降低水稻镉积累的主要机理,总结和展望了目前水分管理模式相关研究进展以及未来研究方向,旨在为实际生产上通过优化水分管理技术降低镉污染提供理论依据,更有效实现水稻安全生产。     

水稻淡绿叶突变体HM133的遗传分析与基因定位

EMS诱导籼稻品种IR64获得淡绿叶突变体HM133。与野生型IR64相比,HM133播种后的第6周和第15周的光合色素含量以及抽穗期的净光合速率显著降低,气孔导度则明显上升;此外,突变体株高、每穗实粒数和结实率等农艺性状也较野生型显著下降。叶绿体超微结构分析表明,分蘖期HM133类囊体基粒片层形状不规则,堆叠凌乱、排列疏松。遗传分析表明HM133淡绿叶性状受单隐性核基因控制。通过分子标记将该基因定位于第3染色体长臂RM143和RM3684之间。该区间内包含编码镁螯合酶D亚基的基因OsCHLD。序列分析表明HM133中该基因第10外显子上有一个从G突变为A的单碱基变异,导致编码的氨基酸由精氨酸变成谷氨酸,推测OsCHLD基因即为控制HM133淡绿叶表型的候选基因。     

低温胁迫后水分对水稻幼苗根系活力和水孔蛋白相关基因表达的影响

【目的】为了探究低温冷害胁迫后水分/湿度对水稻幼苗根系活力和水分运输等的影响,【方法】以具有低温耐性差异的嘉籼7号和辐8329两个水稻品种为研究材料进行低温胁迫处理后,在进行实验Ⅰ（不同湿度梯度,正常温度培养条件下）和实验Ⅱ（快速回温处理实验,以正常温度恢复为对照）。【结果】实验Ⅰ结果表明,与较低湿度（30%）相比,较高的湿度（60%和90%）可以提高根系活力,有效保证水稻幼苗的存活率并缓解其遭受的低温冷害。水孔蛋白基因OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力密切相关,对水稻的抗寒和低温耐性具有显著的调控作用。实验Ⅱ结果表明,与对照组（CK）相比,快速回温处理后水稻幼苗的含水量和根系活力显著降低;且正常自然恢复状态下,两个水稻品种的存活率明显高于快速回温组幼苗。【结论】低温胁迫显著影响水稻幼苗的生长发育过程。较高的湿度环境有助于缓解幼苗的低温冷害损伤,保证存活率。同时,低温胁迫后的外界环境湿度对水稻幼苗的含水量、根系活力和水孔蛋白相关基因表达有显著影响,其中OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力正相关,在水稻幼苗抵御外界低温冷害过程中起重要作用。因此,与低温胁迫后田间大量灌溉相比,正常温度下土壤缓慢的温度上升对幼苗的根系活力影响较小,有助于其在低温冷害后恢复生命活动。     

水稻淡褐斑叶突变体lbsl1的遗传分析与基因定位

 通过EMS诱变籼稻品种IR64获得一个稳定遗传的淡褐色斑点叶突变体lbsl1（light brown spotted leaf 1）。在自然条件下,突变体播种后10~14 d,叶片上出现淡褐色斑点,随后逐渐扩散至全叶,第1叶至剑叶上均有淡褐色斑,为全生育期性状。斑点性状的表达对株高、生育期、结实率和千粒重等农艺性状具有显著的影响。遗传分析结果表明,该淡褐色斑点叶性状受一个隐性核基因控制。将突变体lbsl1与正常叶色水稻Morobereken杂交构建F2定位群体,利用SSR标记,最终将该淡褐叶基因lbsl1(t)定位在第6染色体短臂上一个约130 kb的区段上。定位的结果和发展的群体为该基因的进一步精细定位和克隆奠定了基础。