水稻转录因子基因OsPHR3在磷素利用过程中的作用

磷是植物体生长发育所必需的大量营养元素之一,广泛参与植物体多种生命活动。土壤中磷的有效性很低,是农业生产中限制作物产量的重要因素。OsPHR3(LOC_Os02g04640)属于MYB-CC家族,与水稻中磷信号途径中心调控因子OsPHR2是同源基因,且具有部分功能重叠。本研究利用转基因技术获得OsPHR3基因的突变体和超表达材料,通过水培实验、~(32)Pi同位素实验以及桶培实验来研究该基因在吸收利用磷素过程中的作用。水培实验表明,与野生型相比,突变体磷含量无明显差异,基因超表达能够提高水稻体内磷含量。~(32)Pi同位素实验显示,与野生型相比,缺磷时突变体吸收速率降低,而该基因超表达能够促进磷素的吸收与转运。桶培实验表明,该基因超表达能够增加水稻有效分蘖数,提高种子中磷含量,该基因缺失使得穗长变短。OsPHR3基因可能调控促进磷的吸收与向地上部转运。该研究将为以后分子育种提供依据。     

磷酸盐转运蛋白OsPT4影响水稻氮磷积累与利用的机理研究

【目的】磷酸盐(Pi)转运蛋白OsPT4是水稻Pht1家族成员之一,负责Pi吸收以及向地上部的转运。探究OsPT4超表达对不同Pi条件下水稻氮(N)和磷(P)积累与利用的影响及其机理具有重要意义。【方法】以日本晴背景的OsPT4超表达株系为研究材料,通过设置正常供Pi与缺Pi的水培与桶培实验,检测生殖生长阶段不同组织中OsPT4的相对表达量,探究不同Pi处理条件下不同组织(叶片、叶鞘、茎秆、稻壳、穗柄和糙米)中的N和P浓度,并计算Pi吸收率及N和P利用效率,同时分析株高、单株产量、千粒重和结实率等产量构成因素。【结果】OsPT4在水稻生殖生长阶段的根系中相对表达丰度较高,OsPT4超表达使水稻剑叶、叶鞘、茎秆、稻壳、穗柄和糙米中的总P浓度不同程度提高,并显著提高了不同Pi处理条件下的Pi吸收与利用效率。同时,OsPT4的超表达可显著提高正常供Pi与缺Pi土壤条件下的单株产量与千粒重,以及缺Pi土壤中生长的结实率。除此之外,OsPT4的超表达使缺Pi条件下瘪壳与糙米中总N浓度平均升高16.8%和19.8%,N利用效率平均升高6.6%。【结论】OsPT4超表达不仅显著提高Pi吸收与利用效率,同时对不同Pi条件下的生理氮素利用率起促进作用。     

水稻转录因子基因OsSHR2的表达特征及其在营养生长中的调控作用

【目的】水稻OsSHR2(LOC_Os03g31880)基因为拟南芥AtSHR的同源基因,与OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2 同属于水稻GRAS转录因子家族。已有研究报道,转录因子基因SHR和SCR共同调控植物根系、叶片的发育,并参与各项生命活动。本研究旨在阐明OsSHR2在水稻中的时空表达特征及其在营养生长中的调控作用。【方法】通过生物信息学分析、表达模式分析、萌发动力学分析和水培实验验证该基因的功能。【结果】生物信息学分析发现OsSHR2、OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2与拟南芥和其他物种的SHR亚家族和SCR亚家族成员具有很高的序列一致性;表达模式和pOsSHR2::GUS材料染色分析发现,OsSHR2在整个生长发育过程中的根系、叶片、维管组织和生殖器官中表达强烈,并集中在根尖的中柱、侧根原基和叶片及茎维管组织的中心表达,在野生型的地上部和根系中,OsSHR2受缺磷影响下调表达;对获得的OsSHR2的CRISPR-Cas9突变体osshr2进行种子萌发实验和水培实验,发现与野生型相比,osshr2的萌发时间延后,萌发率降低,在正常供磷和缺磷处理下,osshr2的地上部和根系长度显著小于野生型。【结论】OsSHR2在地上部和根系的发育、维管组织形成以及营养与生殖生长中具有重要作用,这为今后OsSHR2在分子育种等领域的应用奠定理论基础。     

姜黄在上海崇明地区引种的试验初报

为了选育适合在上海崇明地区种植的高产优质姜黄,分别从日本冲绳、岗山和中国四川引进姜黄属植物6个种,于2018年和2019年通过小区对比试验,研究不同姜黄种在崇明地区种植的产量和品质差异.结果表明:从日本冲绳引进的姜黄(Curcuma longa L.)2年的平均株高最高(130.7 cm)、叶片数最多(22.9),假茎...     

缺磷响应基因OsSQD2.1对水稻生长发育的影响

【目的】旨在研究水稻缺磷响应基因OsSQD2.1对水稻生长发育的影响,从而解析其作用。【方法】通过生物信息学的方法,确定OsSQD2.1基因及蛋白结构并分析OsSQD2.1启动子上的顺式作用元件;通过荧光定量PCR检测,研究不同缺素条件下OsSQD2.1的表达;测定T-DNA插入突变体和沉默干涉材料不同时期表型、磷含量和净光合速率,研究OsSQD2.1对转基因植株生长发育及光合作用的影响。【结果】OsSQD2.1基因编码区全长为3548 bp,位于第1染色体上,具有11个外显子和10个内含子,OsSQD2.1属于糖基转移酶家族;OsSQD2.1启动子上含有多个缺磷响应顺式作用元件;OsSQD2.1受缺磷诱导,缺硫抑制。营养生长期突变体或沉默材料地上部长度和主根长均显著低于野生型。生殖生长期,突变体或沉默材料株高和千粒重显著低于野生型,结实率无显著差异。OsSQD2.1的突变与沉默增加正常供磷时叶片中的总磷,在缺磷条件时野生型相比无明显差异;此外,苗期和成熟期突变体的净光合速率显著低于野生型,初步推测OsSQD2.1影响水稻净光合速率。【结论】OsSQD2.1受缺磷响应,并影响水稻生长发育。     

水稻SUMO化E3连接酶SIZ1调控缺磷条件下根的发育和根构型形成

植物应对磷胁迫的方法之一是改变根系的构型。以水稻SUMO化E3连接酶SIZ1突变体ossiz1为供试材料,研究了OsSIZ1在水稻根发育中的作用以及其与磷胁迫、生长素之间的关系。与野生型相比,OsSIZ1抑制ossiz1种子根和不定根的伸长,促进侧根密度的增加和根毛的增多。缺磷时,突变体ossiz1的反应更强烈,即不定根伸长、侧根密度增大和根毛增多的趋势更加明显。说明OsSIZ1参与调控水稻根构型的改变,低磷时效果更明显。ossiz1地上部和地下部的总磷浓度显著高于野生型,说明OsSIZ1在水稻中负调控磷素的吸收利用。定量RT-PCR结果显示,ossiz1中OsYUCCA1和OsPIN1a/1b的相对表达量显著高于野生型,说明OsSIZ1负调控根中生长素的合成与极性运输,并且缺磷时负调控作用减弱。结果表明,SUMO化E3连接酶OsSIZ1调控缺磷条件下根构型的形成,而且这一过程可能是通过调控生长素分布完成的。     

生物有机肥与化肥减量配施对稻田土壤酶活性和土壤肥力的影响

为更好实现畜禽粪便的资源化利用,通过田间小区定位试验,研究不同量生物有机肥与化肥减量配施对稻田土壤酶活性和土壤肥力的影响.结果表明:70％F+50％PM处理土壤蔗糖酶和蛋白酶活性分别比单施化肥处理(F)增加26.28％和18.53％;生物有机肥和化肥减量配施会降低土壤pH,但70％F+50％PM处理土壤pH比70％F+...     

水肥一体化结合植物篱对减缓果园土壤氮磷地表径流流失的效果

为了探究降低集约化果园氮、磷流失,减缓农业面源污染的技术措施。通过田间定位试验,比较分析了水肥一体化施肥方式结合田间植物篱对减少果园氮、磷地表径流流失影响,提升沟渠水质量的技术效果。结果表明:果园中构建植物篱提高了发生地表径流的最低日降雨量,减少了径流发生频次,地表径流水发生量比没有植物篱降低19.18%。与常规施肥相比,水肥一体化施肥全氮(TN)、全磷(TP)浓度分别降低31.23%和25.18%;植物篱处理TN、TP浓度分别降低16.74%和13.60%;水肥一体化+植物篱处理径流水中TN、TP浓度最低,分别比对照降低52.32%和43.89%。水肥一体化+植物篱处理TN、TP流失总量分别比对照降低45.38%和36.81%,该处理相对应的沟渠水中TN、TP浓度分别比对照降低23.98%和26.64%。在果园等集约化农田中推行水肥一体化灌溉施肥结合植物篱措施能够有效降低氮、磷径流流失,减缓农业面源污染物的排放,在实际应用中具有很大的推广应用价值。