色氨酰-tRNA合成酶基因WRS1调控水稻种子发育

【目的】氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetases, aaRSs）与遗传信息传递密切相关,已发现植物中aaRSs家族蛋白在维持翻译功能之余,还参与配子发生与胚发育、质体的早期发育以及免疫信号的感知与病害防御等生物学过程。本研究利用水稻胚乳发育缺陷突变体,分析水稻色氨酰-tRNA合成酶（WRS1）在胚乳发育中的作用,证明WRS1基因编码一个影响水稻胚乳发育的关键因子。【方法】本研究通过甲烷磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate, EMS）诱变籼稻（Oryza sativa subsp. indica）品种N22,筛选到一个稳定遗传的水稻粉质胚乳突变体（wrs1）,图位克隆获得目标基因。对wrs1成熟种子进行形态学观察以及淀粉相关理化性质测定,利用细胞学切片分析wrs1发育中胚乳的结构,利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR, qRT-PCR）和GUS活性染色分析基因表达模式,通过qRT-PCR比较野生型与突变体花后12 d胚乳中淀粉合成相关基因表达情况,免疫印迹检测野生型与突变体成熟种子中淀粉合成酶蛋白积累情况,使用全自动氨基酸分析仪测定游离氨基酸含量。【结果】 wrs1突变体幼苗表现出明显的发育滞后且逐渐蔫萎死亡,从杂合突变体（WRS1wrs1）中分离到的粉质籽粒呈现明显的腹部皱缩,粒厚、千粒重下降,同时总淀粉含量下降,糊化淀粉的峰值黏度和崩解值均低于野生型。wrs1突变体发育胚乳中复合淀粉颗粒变小,排列疏松。WRS1定位于第12染色体长臂约183 kb的区间内,测序发现编码色氨酰-tRNA合成酶（tryptophanyl-tRNA synthetase, WRS）基因的第6外显子上发生单碱基替换,导致一个保守位置上的甲硫氨酸被替换。wrs1突变体中大部分淀粉合成相关基因表达量下调,且野生型与突变体间基因表达的变化与相应蛋白积累的差异存在不一致的趋势。wrs1突变体籽粒中蛋白质积累降低,而游离氨基酸含量显著升高。【结论】 WRS1编码色氨酰-tRNA合成酶,该基因突变后通过影响氨基酸稳态和蛋白质合成,造成淀粉合成相关基因异常表达从而影响淀粉的合成与积累,导致种子发育缺陷。     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】 蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F₂群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。     

玉米叶片表皮蜡质相关性状的全基因组关联分析

为发掘玉米叶片表皮蜡质合成与调控相关基因，以218份由温带、亚热带和热带自交系组成的关联群体为材料，在原阳对其3个生物学重复叶片表皮挂水能力进行调查，利用1.25 M覆盖玉米全基因组的SNPs进行Q、K和Q+K这3种模型下的全基因组关联分析。结果表明，Q模型较K模型和Q+K模型能更好地评价叶片表皮的挂水能力。Q模型下，共检测到88个覆盖玉米9条染色体的显著SNPs（P ≤ 2.04E-6），88个SNPs分布于47个QTLs内，单个QTL可解释13.6%~45.6%的叶片挂水能力表型变异，47个QTL内共有97个候选基因，其中，77个具有功能注释。位于第2染色体上的转录因子NAC77（GRMZM2G018436）和第3条染色体上的亚油酸酯氧合酶（GRMZM2G156861）编码基因，是叶片表皮蜡质性状的重要候选基因。     

Effects of post-silking water deficit on the leaf photosynthesis and senescence of waxy maize

Waxy maize is widely cultivated under rainfed conditions and frequently suffers water shortage during the late growth stage. In this study, a pot trial was conducted to examine the effects of post-silking drought on leaf photosynthesis and senescence and its influence on grain yield. Two waxy maize hybrids, Suyunuo 5(SYN5) and Yunuo 7(YN7), were grown under the control and drought(soil moisture content was 70–80% and 50–60%, respectively) conditions after silking in 2016 and 2017. The decrease in yield was 11.1 and 15.4% for YN7 and SYN5, respectively, owing to the decreased grain weight and number. Post-silking dry matter accumulation was reduced by 27.2% in YN7 and 26.3% in SYN5. The contribution rate of pre-silking photoassimilates transferred to grain yield was increased by 15.6% in YN7 and 10.2% in SYN5, respectively. Post-silking drought increased the malondialdehyde content, but decreased the contents of water, soluble protein, chlorophyll, and carotenoid in the leaves. The weakened activities of enzymes involved in photosynthesis(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase and phosphoenolpyruvate carboxylase) and antioxidant system(catalase, superoxide dismutase and peroxidase) reduced the photosynthetic rate(P_n) and accelerated leaf senescence. The correlation results indicated that reduced Pn and catalase activity and increased malondialdehyde content under drought conditions induced the decrease of post-silking photoassimilates deposition, ultimately resulted in the grain yield loss.     

Strategies for applying selenium for biofortification of rice in tropical soils and their effect on element accumulation and distribution in grains

This study aimed to investigate the effects of the selenium (Se) application via soil (SeVI) and leaf (SeIV and SeVI) on agronomic attributes of rice and the spatial distribution of Se and other elements in biofortified rice grains. For this, a field trial was conducted using six Se rates (0, 5, 10, 20, 40, and 80 g ha⁻¹). Physiological evaluations in rice leaves, rice grain yield, and Se and other elements content were assessed. Spatial distributions of Se and other elements were visualized mapping the biofortified rice grains with μXRF. The results showed that the strategies and rates of Se applied to the plants were effective for producing Se-rich rice grains. Although Se application did not change the rice yield, it affected some enzyme activities, improving the antioxidant system of the plant. The spatial distribution of the different elements found in the biofortified rice grains varied substantially, with Se accumulations mainly in the endosperm, whereas P, K, Fe, and Zn accumulate in the embryo. Agronomic biofortification of rice with Se, via soil or leaf, is a promising strategy to be adopted in tropical soils in order to produce rice grains with adequate Se contents for human consumption.     

黑甜糯玉米新品种黑甜糯639的选育

黑甜糯639是以糯玉米自交系HNF为母本,以甜玉米自交系D91为父本配制而成的黑甜糯玉米一代杂种。生育期为91 d(天),株高263 cm,穗位151 cm,雄穗主轴与分枝角度中等,一级分枝18～23个,果穗筒型,籽粒黑紫色,甜糯籽粒比例为1∶3,籽粒可溶性糖含量为12.5%,支链淀粉占总淀粉含量的98.1%,口感佳。高抗丝黑穗病、茎腐病、大斑病,抗穗腐病和矮花叶病,平均每667 m~2鲜穗产量900 kg左右。适宜在山西省鲜食糯玉米主产区种植。     

木薯间作糯玉米的高产高效模式分析

为研究不同栽种规格的木薯间作糯玉米模式和发掘高产高效间作模式，对木薯净作，糯玉米净作和8种木薯间作糯玉米模式进行了鲜薯产量和经济效益的研究。结果表明：木薯间作糯玉米模式是可行的，体现出明显的间作优势。发现不同间作模式的经济效益不同，其中处理9(大行距100 cm，小行距70 cm)的鲜薯产量(51 274.36 kg/hm2)最高，处理4(行距100 cm)的经济效益(52 794.15元/hm2)最高，处理9的经济效益(46 556.97元/hm2)排第3位。综合评价认为，处理9的木薯间作糯玉米模式最合理。试验结果为进一步推广高产高效木薯间作糯玉米模式提供了有力依据。     

糯玉米改性淀粉的制备及其在速冻食品中的应用研究进展

糯玉米淀粉因独特的结构具有良好的冻融稳定性,在速冻食品中有着巨大的潜在利用价值,但原淀粉自身存在耐酸性、耐高温、耐剪切性较差等缺点,限制了其在食品工业中的应用。为了改善糯玉米淀粉的理化特性和加工性能,需要对原淀粉进行改性处理。概述了糯玉米淀粉常见的改性方法,介绍了糯玉米改性淀粉在速冻食品中的应用,并对糯玉米改性淀粉的研究现状和在速冻食品中的应用进行了分析和展望,为糯玉米改性淀粉在速冻食品中的应用提供一定的理论依据。     

糯玉米新品种河糯612的选育及高产栽培技术

河糯612是以自交系 HN601作为父本，与自主选择自交系 HN16作为母本，经杂交选育而成的糯玉米杂交种，于2018年5月30日通过广西壮族自治区农作物品种审定委员会审定。河糯612幼苗长势旺盛、整齐，植株穗位、株高较为整齐，果穗均匀、穗长较长，结实好，行排列整齐，行间紧致，出籽率比较高，色泽好。可在广西全区种植。     

基于模糊数学感官评价和混料设计的低度甜糯玉米酒原料配方优化

为了优化以鲜食甜糯玉米为主要原料制备甜糯玉米酒的原料配方。试验运用模糊数学原理,将甜糯玉米酒感官品质数学抽象量化,以量化后的感官品质为指标,通过混料试验设计,建立原料配方与感官品质之间的回归模型。结果表明:该模型的拟合程度好(R=0.984 4,P0.001),可用于预测和分析甜糯玉米酒的感官品质。经模型优化可得,感官品质评价为"好"的甜糯玉米酒原料配方为鲜食糯玉米(66%)、鲜食甜玉米(17%)和糯米(17%)。本研究酿造的甜糯玉米酒的酒精度仅为4.75%,远低于一般低度酒,符合现代人的饮酒需求。