Assessing rice and wheat germplasm collections using similarity groups

Central crop databases or registries are important tools to enhance the use and conservation of plant genetic resources. In 2008–2009 a group of Centers from the Consultative Group on International Agricultural Research worked together on the development of central crop registries for eight different crops. The International Rice Research Institute and the International Maize and Wheat Improvement Center led the development of the crop registries for rice and wheat, respectively. The registries were to compile data across collections and add value to these datasets by assessing the similarity of the accessions from those collections. We describe in detail the methodology developed for the rice and wheat registries. This methodology mainly followed an algorithmic approach to assess the correspondence between pairs of accessions. Accessions which shared a common origin were placed together in similarity groups. Using these groups the similarity of accessions in and among collections was further analysed.     

Profiling and association mapping of grain metabolites in a subset of the core collection of Chinese rice germplasm (Oryza sativa L.)

In this study, metabolic profiles of a set of 48 rice germplasms from the Chinese core collection were obtained by gas chromatography and time-of-flight mass spectrometry (GC-TOF-MS). Forty-one metabolites were identified and relatively quantified according to the internal standard (IS). Wide ranges of variations for all metabolites were observed among rice accessions. The maximum/minimum ratios varied from 4.73 to 211.36. The metabolites were categorized into seven groups based on their chemical characteristics. Clustering analysis and a correlation network showed that most of the metabolites had variations among rice accessions in the same direction. Using 218 molecular markers, association mapping was conducted to identify the chromosomal loci influencing the concentrations of identified metabolites. Twenty markers were identified associating with the concentrations of 29 metabolites [-lg(P) > 3]. Allelic effects were investigated in detail in two markers (RM315 and RM541) as examples.     

稻草高茬-紫云英联合还田改善土壤肥力提高作物产量

研究旨在探讨稻草留高茬套种绿肥、稻草-绿肥联合还田下的生产及土壤肥力特征,为南方稻区综合利用稻草和绿肥提供理论及技术支撑。2012—2016年设置定位试验,研究高茬稻草-绿肥联合还田下的绿肥和水稻产量、土壤碳氮库活性及其他养分特征。试验包括5个处理:冬闲+稻草不还田(CK),冬闲+稻草全量还田(RS),冬种紫云英+稻草不还田(MV),冬种紫云英+稻草低茬全量还田(MV+LRS),冬种紫云英+稻草高茬全量还田(MV+HRS),各处理施用等量化肥。结果表明:稻草-绿肥联合还田提高绿肥产草量及其含氮量,与MV相比,分别增加了13.1%和6.8%(MV+LRS)、32.2%和5.2%(MV+HRS);增加水稻产量,以MV+HRS处理最高,4 a平均产量较RS、MV增加556.8和412.8 kg/hm2。2013和2015年,MV+HRS处理水稻产量高于MV+LRS。稻草-绿肥联合还田培肥地力效果明显,土壤有机质、全氮含量均比CK、RS和MV增加;且联合还田下有效养分提升更为全面。与稻草和绿肥单独应用相比,稻草-绿肥联合还田还能提升土壤微生物量氮及可溶性有机碳氮含量。可见,稻草-绿肥联合还田能够改善绿肥生长、提高水稻产量、提升土壤肥力;其中,高茬稻草与绿肥联合还田下的紫云英和水稻产量最高,土壤肥力也优于低茬处理,是综合利用稻草和绿肥资源的较好方式。     

干燥后稻米食味值的预测与分析

为了采用神经网络方法预测干燥后稻米食味值,依据稻米的食味值与其主要成分(水分、蛋白质、直链淀粉和脂肪酸)和干燥温度有关这一研究结论,用近红外光谱谷物成分分析仪测定了稻米的主要成分值,用专家模糊评判方法确定稻米的食味值,建立了稻米食味值与其主要成分之间的网络结构模型,误差分析结果表明：该方法可以较好预测稻米的食味值,并分析了干燥条件对稻米理化指标的影响规律,影响程度为干燥温度：-0.7;水分：0.68、脂肪酸：-0.56、直链淀粉：0.48和蛋白质含量：-0.33。     

水稻不同种植方式的比较试验与评价

为了比较水稻不同种植方式的实施效果,在中国三大稻区安排了机械插秧、机械直播、机械钵苗行栽3种种植方式与常规育秧手工插秧方式比较试验,试验的品种为当地种植面积较大的6个品种,采集了不同试验方式的各项成本,测定了水稻产量指标和作业环节消耗工时等数据.试验结果表明,南方一季稻区优选种植方式的排序为:机械插秧、机械直播和手工插秧;南方双季稻区机械插秧方式优于手工插秧;北方稻区机械钵苗行栽方式优于手工插秧.其中机械插秧方式平均增产7.53%、平均省工41.44%,平均增加效益46.78%;机械直播方式产量平均下降6.34%,平均省工31.30%,而对效益的影响因品种不同而表现出差异性;机械钵苗行栽方式平均增产8.95%、省工64.29%,增加效益22.57%.     

褐飞虱的RAPD-PCR分析

采用 RAPD-PCR技术对不同地点、时间的褐飞虱 Niloparveta Lugens ( Stal)种群 (长翅型、短翅型 )基因组 DNA进行多态性研究 ,分析了各种群之间的遗传差异。结果表明 ,RAPD PCR能分析各种群之间的基因多态性 ,相似性分析和聚类分析所得的各种群之间的亲缘关系相一致。因此 ,RAPD PCR技术可以作为褐飞虱种群遗传研究的一种方法     

e-杂交稻抗倒性分析

本文研究了e-杂交稻茎秆的抗倒性。结果表明，同原杂交稻相比，e-杂交稻的倒伏指数略有增加，统计分析差异不显著，说明e-杂交稻具有原杂交稻的抗倒能力。     

水稻土的先期固结压力测定与分析

土壤先期固结压力的大小通常采用受周向约束柱状土样的快速单轴压缩测试方法获取,该值的确定不仅是土壤结构保护的基础参考,还为确定合理的作业机械轴重、农业机械的设计及其田间运用提供理论依据。该试验通过对江浦农场水稻土的实际测试,得到未受压实耕层土壤的先期固结压力范围为58.84～69.19 kPa,而用拖拉机碾压处理后的先期固结压力区间上升为69.15～100.1 kPa,表明拖拉机的碾压导致土壤先期固结压力的增加,即破坏了土壤的原始结构。目前的农业机械接地压力通常在70 kPa以上,而大田所测的土壤先期固结压力却在60 kPa左右,因此机械的使用必会造成土壤的压实及其结构的破坏。     

过量表达OsNPR1基因稳定提高水稻对白叶枯病的抗性

在拟南芥中,NPR1是系统获得抗性SA信号传导途径中的一个重要的调节因子,在水稻中已克隆到与之同源的OsNPR1基因。构建OsNPR1基因水稻过量表达载体,并将其转化粳稻TP309得到转基因植株;通过自交纯合,得到17个纯合株系;对T3、T4代纯合株系进行PCR鉴定,证实转基因纯合株系中外源伪OsNPR1基因具有遗传稳定性;检测了T1、T2代转基因株系和T3代转基因纯合株系对水稻白叶枯病病原细菌Xanthomonas oryzae pv．oryzae的抗病性,结果表明,在T1、T2代中70％以上的株系对水稻白叶枯病的抗性显著提高,T3代中约67％的株系对水稻白叶枯病的抗性显著提高,说明这种抗病性的提高具有遗传稳定性。OsNPR1基因可作为选育水稻抗白叶枯病新种质的一个良好的候选基因。     

中国稻田施氮技术研究进展

提高N肥利用率,加强稻田养分管理已经成为水稻生产中研究的热点。针对我国稻田N肥利用率低和N素损失严重的现状,综述了国内外提高稻田N肥利用率技术途径的研究进展,包括改进施肥方法(确定适宜施N量、N肥深施、前N后移、平衡施肥、有机与无机肥配施、水肥综合管理)、新型肥料的研制(硝化抑制剂、脲酶抑制剂、表面分子膜、缓控释肥)、计算机决策支持系统指导施肥和实时、实地N肥管理等。展望了今后需要加强研究的几方面工作。     

转录因子在植物进化和抗逆中的作用

植物基因的表达调控是一个复杂且精准的网络系统,一般包括转录水平和翻译水平二个层次。转录水平的调控发生在基因表达的初期,是许多基因表达调控的主要方式。在此调控过程中,被称为转录因子的蛋白质特异结合到靶基因的顺式作用元件上,控制着一系列相关基因的表达,在植物生长发育、物种起源和逆境胁迫应答过程中起着非常重要的作用,是生物遗传多样性的重要遗传基础。由于转录因子的重要作用,人们对其作用机理的理解也日渐深入。根据近期的研究进展,本文就转录因子在植物驯化、生物和非生物逆境胁迫方面的工作进行概括梳理,希望读者对此领域有一个比较深入和系统的认识,同时也能为挖掘具有关键功能的转录因子,提高重要农作物的遗传改良效率提供借鉴。     

水稻OsNPR1基因RNA干涉载体的构建及其对水稻的转化

拟南芥NPR1基因是拟南芥中系统获得抗性的正调节基因.为鉴定水稻中的一个与拟南芥NPR1基因同源的基因OsNPR1的功能,用PCR扩增的该基因cDNA的667～1088核苷酸,构建了一个以OsNPR1为靶基因的RNA干涉水稻表达载体pONPR422-I,并用根癌农杆菌介导法转化水稻桂99,共获得了6株潮霉素抗性的再生苗.Southern杂交证实,这些再生苗均为转基因植株,能生长、结实,为进一步鉴定该基因功能奠定了基础.     

Verification of identities in global cacao germplasm collections

The ex situ conservation of cacao genetic resources is in the form of field genebanks. Misidentified trees though, represent a serious problem to (i) curators, who need to capture genetic diversity, and (ii) users of germplasm material, who must be certain of the identities of the accessions for proper evaluation of their results. The presence of mislabelled trees was assessed from data compiled in the International Cocoa Germplasm Database (ICGD) 2000 v4.1CD-ROM, which contains the published records of cacao accessions in global holdings. Circumstantial evidence revealed that many germplasm collections, especially those in Brazil (CEPEC), Colombia (ICA), Costa Rica (CATIE), Côte d'Ivoire, Mexico, Malaysia, Togo, Trinidad (ICG,T) and Venezuela (EEC) probably possessed misidentified material. The severity of the problem ranged from 15–44 % and is suggested as an area for immediate resolution. Based upon the morphological data provided by the ICGD CD-ROM, several accessions were highly suspect, including 'EET 19 [ECU]', 'EET 48 [ECU]', 'EET 162 [ECU]', 'ICS 1', 'ICS 6', 'ICS 43', 'ICS 89', 'ICS 100', 'IMC 67', 'PA 121 [PER]', 'POUND 7 [POU]', 'SCA 6', 'SPA 9 [COL]', 'UF 29', 'UF 613' and 'UF 667'. However, the identification of mislabelled trees should depend ultimately on molecular analysis. Hence, the use of voucher specimens for verification is forwarded and the concept of a public domain database for microsatellite analyses of germplasm holdings is raised.     

Studies on the metabolism in roots of lowland rice (Part 1) interrelationship be1ween roots and shoots in mineral nutrition of rice plant

There is no doubt that the life cycle of crop plants depends on two fundamental metabolic processes: photosynthesis and nutrient absorption. When these two important functions are considered in connection with morphology of crops, we can easily find out the differentiation of functions, that is, photosynthesis by green leaves and nutrient absorption by roots. In the past, a number of investigations have been made on these two functions of rice plants, the physiology of their leaves as photosynthetic organ has also been studied in detail. On the physiology of roots, however, knowledge which we have today is not as detailed as is deemed necessary.     

大米抗性淀粉制备工艺优化及特性分析

宜糖米是新型高直链淀粉的大米品种,具有开发高抗性淀粉（resistant starch,RS）产品的潜力。该文采用响应面分析优化压热法制备宜糖米 RS 条件,通过碘吸收曲线、红外光谱、平均聚合度、扫描电镜、性质检测分析形成机理。结果表明：最佳制备条件为淀粉质量分数31%、pH值5.8、压热时间50 min（压强0.1 MPa）、冷藏时间15 h,此时RS得率达到20.1%。特性分析表明,宜糖米RS主要是以短直链淀粉为主体,分子量分布比较集中,淀粉颗粒表面为多孔状的结构,使得持水力高于其他常见RS和膳食纤维。研究结果为RS的研究提供技术方法的参考,同时促进宜糖米资源的深度开发利用。     

冬种紫云英对水稻产量及其养分吸收的影响

通过始于2008年冬季的定位试验研究了不同施肥处理下冬种紫云英对水稻产量及养分吸收的影响。结果表明:相同施肥措施下,冬种紫云英后能够提高水稻产量和地上部全氮吸收量,紫云英翻压后,减少化学氮肥用量20%～40%,不会降低稻谷和稻草产量。紫云英翻压后,N、P、K化肥100%施用的处理其水稻地上部对全N、全P、全K的吸收总量最高,分别为228.6、48.6、305.6 kg/hm2,若氮肥用量减少20%,不会对水稻地上部氮素的吸收累积产生明显影响,但当水稻季化学氮肥用量减少40%,将会明显降低水稻地上部氮素的吸收总量。紫云英翻压后,水稻不施K肥处理,其稻谷产量分别较NPK(冬种紫云英)处理和NPK(冬闲)处理降低了13.0%和3.4%;没有外源钾肥的投入,使得其水稻地上部全氮、全钾吸收总量明显下降,钾素生理效率提高,说明冬种紫云英不能完全替代化学钾肥作用。     

履带式全喂入水稻联合收获机振动测试与分析

针对国产履带式全喂入水稻联合收获机整机振动大、无故障工作时间短、可靠性差等问题,以沃得巨龙280型联合收获机为研究对象,在发动机空载、整机空载和田间收获等5种工况下,采用DH5902动态信号分析系统对整机多点振动情况进行了测试与分析,得到了8个测点的时域特性和频谱特性的分布规律。试验结果表明:发动机的上下振动、振动筛的前后运动和切割器的左右运动是形成水稻联合收获机整机振动的主要原因,而输送槽、风机和脱粒滚筒等部件的回转运动为次要原因。整机全油门空载工况下发动机引起的振动频率为71.78 Hz,振动筛、切割器、风机、脱粒滚筒I和脱粒滚筒II引起的激振频率分别为6.35、8.79、19.04、12.70和23.44 Hz,驾驶座椅的减振结构需进一步优化。研究结果为改善履带式全喂入水稻联合收获机的驾驶舒适性,提高其工作可靠性提供参考。