低氮胁迫下水稻根系的发生及生长素的响应

采用水培实验,研究了5个氮(N)浓度下(0.01～5 mmol L-1)水稻的生物量、体内氮浓度、根系发育、体内生长素浓度以及生长素外流蛋白OsPIN家族基因的表达情况。结果表明,与正常供氮水平(2.5mmol L-1)相比,低氮(0.01 mmol L-1)胁迫下水稻根冠比增加28%,地上部全氮浓度降低约20%,根系全氮浓度降低约33%,种子根长度增加25%,种子根上的侧根密度降低26%,倒一叶中的生长素含量增加140%,而根茎结合处和根系的生长素浓度分别下降22%和60%;RT-PCR的结果表明,低氮(0.01 mmol L-1)胁迫下水稻根系中OsPIN1a-b、OsPIN2、OsPIN5a-b和OsPIN9基因表达显著下调;而外源生长素α-萘乙酸(NAA)和生长素极性运输抑制剂1-萘氨甲酰苯甲酸(NPA)的施加均能影响到水稻种子根长和种子根上的侧根密度。由此推论,低氮胁迫下水稻体内生长素从倒一叶到根系极性运输减少是水稻根系对低氮胁迫响应的生理机制之一。     

应用免疫荧光技术研究水稻条纹病毒(RSV)侵染介体灰飞虱卵巢的过程

由水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)引起的水稻条纹叶枯病,在许多水稻种植区引起严重的减产,水稻条纹病毒由灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallén)以持久增殖型传播,并可以经卵传播方式以较高的比例传给子代灰飞虱。为研究水稻条纹病毒的经卵传播特性及其侵染介体昆虫卵巢的过程,分别利用RT-PCR和免疫荧光技术检测虫体各个器官以及卵巢的带毒率,结果表明,饲毒后尽管灰飞虱的带毒率有28.6%,但是仅有5.3%的卵巢被病毒侵染。同时在利用免疫荧光技术对饲毒后不同时间灰飞虱卵巢中的RSV进行定位,发现RSV首先在卵巢管柄位置出现,随后侵染滤室细胞及生殖区,最后转移到胚盘细胞。结果认为,病毒可能是在滤泡细胞以及生殖区向正在发育的卵母细胞提供营养时,伴随这些营养物质进入卵母细胞。且生殖区的卵原细胞可发育成卵母细胞和滤泡细胞,我们推测,尽管RSV可伴随营养输送进入卵母细胞,但是最初带毒卵母细胞的病毒可能来源于位于卵巢生殖区的病毒。研究结果提示,RSV可能通过营养输送途径运送至卵母细胞,并最终侵染卵的胚盘细胞     

水稻条纹病毒CP与叶绿体Rubisco SSU引导肽融合基因的构建及原核表达

PCR扩增获得水稻叶绿体Rubisco SSU引导肽基因和水稻条纹病毒（Rice stripe virus，RSV）外壳蛋白（coat protein，CP）基因。分别借助于pGEX-4T-1和pET-29a表达载体，构建获得了融合基因PR-CP和PR-S-CP。测序鉴定融合基因构建正确后，将重组子pGEX-PR-CP和pET-PR-S-CP转化大肠杆菌BL21(DE3)，IPTG诱导表达后，利用SDS-PAGE电泳和Western blot对表达产物进行了鉴定。结果发现，融合基因表达产物大小与预期结果一致，且能与RSV CP抗体特异结合。说明融合基因中的RSV CP获得了正确表达，在融合蛋白中保持了自身独立的抗原活性，推断融合基因在生物体内的表达可能都能保持每个蛋白各自独立的结构和功能。     

氮素敏感时期水稻分蘖芽的转录分析

  【目的】  氮素影响水稻分蘖芽的发育,从而影响水稻株型和产量。探究水稻分蘖芽在氮素敏感时期的基因表达情况,揭示氮素对水稻分蘖芽调控的可能途径。  【方法】  以水稻品种‘日本晴’为试验材料,萌发后用1/2MS培养基培养一周,之后用2.5 mmol/L的氮素溶液培养,待幼苗长至三叶期,进行0和2.5 mmol/L氮素溶液处理,培养至五叶期。对不同氮素浓度下分蘖芽的生长进行分析,确认水稻材料的氮素敏感时期,并于根茎结合处取样,提取RNA,进行氮素敏感时期水稻分蘖芽的转录组分析,包括差异表达基因的挖掘以及GO功能富集分析、KEGG通路分析、蛋白互作网络分析。  【结果】  缺氮条件下,水稻分蘖芽生长受到抑制,转录分析结果显示,不同供氮条件下842个基因存在显著的表达差异,其中586个基因缺氮时上调,256个基因缺氮时下调。GO功能富集分析发现绝大多数差异表达基因属于胞内 (cell)、胞内成分 (cell part) 和细胞器 (organelle) 的类别。在差异表达基因的KEGG通路分析中,植物激素信号传导途径是最显著富集的通路,氮代谢途径次之,说明植物激素通路和氮代谢通路在水稻分蘖芽的生长过程中具有重要作用。差异表达基因主要涉及生长素、细胞分裂素、脱落酸、水杨酸、茉莉酸等相关激素的合成代谢途径以及参与氮代谢的硝酸还原酶。蛋白互作分析推测硝酸还原酶可能会与植物激素相互作用。  【结论】  通过对氮素敏感时期水稻分蘖芽相关基因的转录分析,发现缺氮条件下,激素信号传导途径和氮代谢途径中相关基因的表达量均受到影响。其中,与硝酸还原酶和植物激素脱落酸合成相关的基因表达量上调,而影响分蘖芽生长的细胞分裂素和生长素基因表达均下调。     

辽宁省水稻土供硅能力及硅肥肥效的研究

辽宁不同类型水稻土供硅能力及硅肥肥效试验结果表明 ,采用pH4醋酸缓冲液法测定的土壤有效硅含量能够反映非碱性水稻土的硅素肥力水平 ,但不能够反映碱性水稻土的硅素肥力水平 ,碱性水稻土测定结果高 ,但硅素肥力水平低。施用硅肥能够增加植株体内硅的含量 ,改善水稻的生长状况 ,提高水稻的产量 ,增产幅度最高可达 3 0 .1%。     

铝胁迫下外源抗坏血酸对水稻幼苗抗氧化性能的影响

为探讨外源抗坏血酸(AsA)对铝胁迫下水稻抗氧化损伤的效应,以滇优35号(杂交稻,粳稻)为试验材料,采用溶液培养法研究外源AsA对不同铝浓度(0、50、100、200、400 μmol·L^-1)胁迫下水稻根尖H₂O₂含量及抗氧化酶活性等生理生化指标的影响。结果表明,水稻根尖氧化损伤程度随铝浓度的递增而加剧,与对照相比,400 μmol·L^-1铝胁迫可导致水稻根尖H₂O₂和MDA含量增加1.53和3.16倍,脯氨酸含量、SOD、POD、APX和CAT活性分别增加1.73、1.39、1.42、1.76和1.56倍,内源AsA含量减少0.53倍;而施用外源AsA处理的根尖H₂O₂和MDA含量只增加1.04和2.69倍,内源AsA含量减少0.46倍,脯氨酸含量增加1.96倍,SOD、POD、APX和CAT活性分别增加1.48、1.63、1.90和1.89倍。综上所述,外源AsA可通过增强渗透调节物质含量来维护质膜结构的完整性,增强抗氧化酶活性和内源AsA含量,降低根尖H₂O₂的积累和质膜过氧化程度,促进水稻在铝胁迫条件下的生长。本研究结果为进一步探索外源AsA缓解水稻铝毒的机理提供了一定的理论依据。     

氮肥配施增效剂实现寒地水稻增产、提质与增效

研究氮肥增效剂对寒地水稻产量、品质及氮素利用的影响,旨在为制定合理的稻田氮素管理措施及增产、提质和增效策略提供科学依据。2017年和2018年在黑龙江省方正县设置田间试验,研究氮肥配施硝化抑制剂和脲酶抑制剂对水稻产量、品质、氮素利用和转化及经济收益的影响。结果表明:尿素配施硝化抑制剂CP和脲酶抑制剂NBPT(N+NI+UI)显著提高水稻产量,2017年较氮肥处理(N)水稻籽粒、秸秆和总生物量分别增产6.4%,4.9%和5.8%,2018年分别增产8.8%,7.2%和8.2%。施用氮肥增效剂可以提高寒地水稻碾磨品质、外观品质和营养品质,并促进水稻氮素吸收,提高氮肥利用效率。与N处理相比,N+NI+UI处理水稻氮肥表观利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别提高15.6%,19.1%和7.6%。CP和NBPT配施对氮素转化表现出明显的协同抑制效果,延迟和降低土壤NH4^+—N含量峰值,保持水稻生育期较高的NH4^+—N含量,延长了氮素供应时间。施用氮肥增效剂可使寒地水稻增收2499.08元/hm^2。可见,寒地水稻氮肥配施硝化抑制剂CP与脲酶抑制剂NBPT能够延长氮素释放周期,促进水稻氮素吸收,增加水稻产量,改善水稻品质,提高氮肥利用效率,增加经济效益。     

基于iTRAQ技术的不同耐热性水稻花药差异蛋白分析

为从蛋白质水平揭示耐热与热敏感水稻花药响应高温胁迫的分子机制,本研究以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为材料,采用iTRAQ技术对高温和适温条件下水稻花药进行差异蛋白质组学分析。结果表明,在996高温-996适温、4628高温-4628适温、996高温-4628高温和996适温-4628适温4个比较组中,共筛选到957个差异表达蛋白,其中上调表达蛋白398个,覆盖率达20%以上的蛋白占鉴定总蛋白的50.96%。GO分析显示,抽穗开花期花药差异蛋白主要集中于代谢过程和细胞过程,在细胞组成方面主要分布于胞内部分、细胞器和细胞,分子功能主要涉及催化活性、绑定等。花药差异蛋白通路分析显示,来源于bZIP和DOF家族的2个转录因子差异表达,DOF家族基因上调,bZIP家族基因下调;18个HSPs基因中大部分表达上调;与植物激素和信号传导相关基因大部分表达下调;10个活性氧(ROS)相关基因中5个表现为上调;与次生代谢相关基因大部分下调。本研究结果为揭示水稻花药高温胁迫的应答分子调控机制提供了一定的理论基础。     

旱作水稻西瓜间丛枝菌根菌丝桥诱导水稻磷转运蛋白的表达及对磷吸收的影响

采用中间隔网的土培根箱试验,对旱作水稻或/和西瓜接种丛枝菌根真菌(简称AM真菌)幼套球囊霉(Glomus etunicatum Becker&Gerdemann),研究了旱作水稻/西瓜间形成菌丝桥并诱导水稻磷酸盐转运蛋白OsPT11的表达和对磷吸收的影响。结果表明:(1)根箱两侧均未接种AM真菌时,旱作水稻和西瓜根系均不形成菌根,水稻根系的磷酸盐转运蛋白OsPT11也不表达。(2)西瓜侧接种AM真菌时,西瓜与水稻间形成的菌丝桥引起水稻菌根的形成,并诱导水稻根系磷酸盐转运蛋白OsPT11表达。(3)菌丝桥侵染和直接接种侵染对旱作水稻和西瓜形成丛枝菌根能达到相同的效果,旱作水稻和西瓜的菌根侵染率分别为80%以上和70%以上。(4)在旱作水稻/西瓜间作系统中,当接种AM真菌时,水稻和西瓜根际有效磷含量显著高于对照处理,水稻地上部全磷含量降低,而西瓜地上部全磷含量升高。     

与南方水稻黑条矮缩病毒外壳蛋白P10互作的寄主因子筛选

为找到水稻中与南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)外壳蛋白P10(CP)相互作用的寄主蛋白,利用P10筛选水稻膜系统酵母双杂cDNA文库,寻找水稻中与P10互作的蛋白并结合生物信息学技术进行分析,回转验证。结果表明,筛选到10个可能与P10互作的水稻寄主蛋白,如胚发育晚期丰富蛋白Lea14 - A、硫氧还原蛋白TRXh1、铁硫结合蛋白IscA以及真核生物起始翻译因子eIF-5A等。这些蛋白的发现说明水稻受到病毒侵染时,生长发育与营养物质的合成均受到影响。本研究结果为后续进一步研究P10蛋白的功能及其致病机制提供了理论依据。     

低钾胁迫下外源生长素对烟草根系生长及钾吸收的影响

【目的】探明生长素参与低钾胁迫下植株根系的生长发育及吸钾机制,同时为提高植物体内钾素水平提供理论依据。【方法】采用室内水培法,以模式植物烟草为试验材料,通过设置2个钾浓度(5、0.15 mmol/L)和5个外源生长素(3–吲哚乙酸)浓度(0、5、10、20、40μmol/L),对植物根系生理特征、内源生长素浓度、钾素累积及钾吸收动力学和相关钾离子通道基因转录表达进行比较研究。【结果】1)与正常钾水平相比,在低钾胁迫条件下,植株地上部干重显著降低15.6%;根系扫描8项指标中,除根平均直径外,其余7项指标值均显著降低;ATPase活性显著降低43.3%;主根尖、侧根尖及叶片内源生长素浓度显著升高;钾吸收动力学参数Vmax、Km值分别显著降低了89.2%、99.6%;植株根系、叶片钾浓度分别显著降低了93.0%、62.2%;根系中内流型钾离子通道基因Ntkc1的表达量显著降低56%。2)添加外源生长素后,正常供钾植株的根系干物质重、根系活力、主根尖及侧根尖内源生长素浓度有增加的趋势,Vmax值和内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量明显增加;低钾条件下,植株表现出和正常供钾相似的规律,除此之外,低钾植株的根系生长得到明显改善,ATPase活性和地上地下部钾素浓度明显增加,外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量明显降低。3)当添加生长素浓度为10μmol/L时,与未添加生长素相比,正常供钾植株的地上地下部干重显著增加了6.05%、8.54%;根体积及根系交叠数显著增加16.5%、23.2%;根系活力显著增加了298%;Vmax值显著增加了118%;低钾植株地上地下部干重与不添加相比显著提高了5.61%、28.6%;根系活力达到113μg/(g·h), FW,为无添加生长素时的3.3倍;根系ATPase活性相对增加了87.5%;根系钾浓度显著增加250%;钾离子通道基因NKT2在根系中表达量显著增加了7.04倍,Ntork1在根系及叶片中表达量显著降低了49.5%、72.5%。【结论】低钾胁迫影响烟草根系生长及植株对钾素的吸收累积,添加适当浓度外源生长素可改善植株根系生长发育状况,增加内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量,降低外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量,且提高植株钾吸收动力学参数Vmax值、降低Km值,从而提高了植株对钾离子的吸收能力与亲和力,进而增加植株钾素浓度。     

利用15N2直接标记法研究水稻种植对稻田固氮量和固氮活性的影响

稻田固氮对土壤维持肥力有着重要的作用,但水稻种植与固氮菌及其活性之间的关系尚不清楚。本试验利用~(15)N_2直接标记法测定了下位砂姜土发育的简育水耕人为土在种水稻和不种水稻条件下的生物固氮量,及其在土壤不同层次(0～1、1～5、5～15 cm)和水稻中的分配,并通过实时荧光定量PCR技术测定了土壤中固氮菌nifH DNA及RNA基因数量。结果表明:种水稻处理显著提高了土壤各层固氮量,尤其提高了1～5 cm和5～15 cm土层土壤固氮量对总固氮量的贡献;种水稻处理的总固氮量是不种水稻处理的10.3倍;水稻植株中生物固定的氮占总固氮量的31.48%;在0～1 cm土层,种水稻处理显著提高了nifH RNA基因数量,而对nifH DNA基因数量的增加不显著。可见,水稻种植没有增加固氮菌的数量,稻田固氮量的增加是因为水稻种植极大地促进了固氮菌nifH基因的表达,提高了固氮菌的固氮活性。     

缺锌胁迫对‘天红2号/冀砧2号’苹果幼树生长、光合特性和内源激素含量的影响

【目的】研究‘天红2号/冀砧2号’幼树生长、光合特性及内源激素变化对缺锌胁迫的响应。【方法】以1年生‘天红2号/冀砧2号’砧穗组合苹果幼苗为试材,采用营养液浇灌方式进行盆栽试验。营养液设置供锌浓度分别为0μmol/L (Zn0)、2μmol/L (Zn2)、4μmol/L (Zn4,对照),共3个处理。处理后40天,测量幼树株高、叶面积,取样测定叶片锌含量、光合特性、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、内源激素含量等指标,并分析叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1、叶绿素降解关键酶基因MdPAO、生长素合成基因MdYUCCA4a和MdYUCCA6a相对表达量。【结果】‘天红2号/冀砧2号’幼树的株高、叶面积及叶片锌含量随供锌浓度的下降而显著降低;供锌浓度越低,生长素合成基因MdYUCCA4a和MdYUCCA6a相对表达量越低,植株体内IAA和GA3水平越低;与对照(Zn4)相比,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)在缺锌条件下显著降低,胞间CO2浓度(Ci)升高;缺锌胁迫下,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量下降,叶绿素a/b值上升,叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1和叶绿素降解...     

高压液相色谱法同时测定植物组织中六种细胞分裂素组分和生长素

利用高效液相色谱研究了植物组织中六种细胞分裂素组分和生长素含量的测定方法。结果表明,采用反相色谱柱Hibar.RT250-4.6,在45℃恒温下以甲醇1%乙酸(40/60,v/v)溶液为流动相0、.6.mL/min等度洗脱,在=269.nm处能准确检测出植物组织中六种内源细胞分裂素组分和生长素的含量,检测限低至0.001.mg/L。本研究对样品的提取和纯化过程也做了改进,排除了杂质和色素对样品的干扰,为研究植物体内源激素对环境响应特征提供了有效的测定方法。     

水稻黑条矮缩病抗病品种的筛选及其抗病机制初探

为有效防治水稻黑条矮缩病的大面积发生,本研究通过室内大量饲养无毒灰飞虱,饲毒后对浙江省20个主栽水稻品种进行传毒,人工接种水稻黑条矮缩病毒(rice black-streaked dwarf virus,RBSDV) 后移栽田间,观察病苗症状,测量株高,统计发病率并分析病毒含量。结果表明,籼稻品种深两优5814和Y两优302的抗性较强,粳稻品种淮5和秀水14的抗性较弱。此外,病毒侵染后,籼稻品种深两优5814和Y两优302的OsMYC2和OsNPR1的mRNA表达水平显著高于粳稻品种淮5和秀水14。上述结果表明,籼稻品种深两优5814和Y两优302抗病毒能力与其体内茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)激素水平相关,这为今后筛选抗RBSDV材料提供了新的策略和思路。     

紫云英对水稻硒累积特征和糙米硒含量的影响

通过对土壤含硒量、紫云英和外源硒对水稻硒累积特征和糙米硒含量的田间小区试验研究结果表明:作物含硒量直接受土壤全硒量的影响,紫云英对土壤硒的吸收量是糙米吸收量5.13～6.07倍。增施紫云英可显著提高糙米的含硒量,施入富硒紫云英糙米含硒量为0.0910mgkg-1;施入紫云英糙米含硒量为0.0501mgkg-1。紫云英的施用量以22500mghm-2为宜。喷施适宜用量的外源硒对水稻生育性状和产量影响较小,但可迅速显著提高糙米和秸秆的含硒量,其含硒量与喷施量成正比,使无机硒的含量提高。在普通紫云英下喷施以10mgkg-1亚硒酸钠为宜,在生长期后期喷施的效果为好,其中乳熟期喷施效果更好。紫云英对水稻产量有一定的增产作用,增产幅度为2.16%～4.39%。     

Brominated phenols as auxin-like molecules

2,6-Dibromophenol (DBP) was reported as an auxin-like molecule using molecular quantum similarity measures. In this study, the auxin activity of this molecule and its chlorinated homologue is further determined using a bacterial biosensor: the auxin-inducible ipdC promoter of Azospirillum brasilense. We were able to demonstrate that DBP can induce gene expression, but to a lesser extent than the auxin indole-3-acetic acid (IAA) and that DBP is not an antagonist for the IAA signalling pathway. To investigate the role of the bromine groups, the molecule 2,6-dichlorophenol (DCP) was also tested for gene expression induction. However, no induction could be observed. In a second part, DBP and other molecules were modelled in the auxin-binding pocket of the plant auxin receptor TIR1 to evaluate theoretical binding energies. Both DBP and its chlorinated homologue DCP are not strong ligands compared to other known auxins such as IAA. The importance of a carboxylated side chain for optimal binding (and probably auxin activity) was demonstrated.     

水稻OsGPDH1的克隆与功能鉴定

为了解水稻甘油-3-磷酸脱氢酶基因在水稻抗逆性中的作用,本研究从水稻品种日本晴中克隆了1个编码甘油-3-磷酸脱氢酶的基因,命名为OsGPDH1,该基因编码的蛋白酶具有NAD(P)+结合域和脱氢酶域,且这2个结构域在植物中高度保守。构建过表达OsGPDH1基因载体转化水稻得到转基因植株,RT-qPCR分析表明,OsGPDH1基因在水稻孕穗期的叶、幼穗、茎、节、叶鞘中均有表达,说明该基因参与了水稻的生长发育过程。OsGPDH1基因也受到PEG6000、高盐、双氧水等逆境和甲基茉莉酸(mJA)、水杨酸(SA)等激素诱导表达,且诱导12h后,OsGPDH1的表达量达到最高水平,但对脱落酸(ABA)不敏感。盐胁迫下的发芽试验表明,过表达转基因水稻的发芽率高于野生型,说明OsGPDH1基因表达量的提高可增强转基因植株对盐胁迫的耐受性。对过表达OsGPDH1的转基因水稻进行苗期20%PEG6000胁迫处理后,转基因水稻的成活率显著高于野生型,说明OsGPDH1基因过表达可提高水稻苗期抗旱能力。本研究初步证明了OsGPDH1水稻抗盐胁迫和渗透胁迫的重要作用,为培育抗性转基因水稻新品种提供了新的基因资源。