香水椰子香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)的研究进展

香水椰子因其具有独特的芋香气味而备受消费者青睐,市场供不应求,经济价值潜力巨大。研究香水椰子香味物质合成与调控机理有助于加快香水椰子新品种培育进程,提升育种质量,优化栽培技术,满足市场需求。香水椰子的芋香气味已被证实由编码甜菜碱醛脱氢酶的CnAMADH2控制,该基因的突变使其功能发生改变并导致了香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)的积累。本研究综述了2AP的研究发展历程,描述了2AP代谢通路的研究现状,总结了2AP合成的影响因素,展望了2AP未来的研究方向,为香水椰子香味研究提供参考。     

水分管理对稻米淀粉品质影响的研究进展

淀粉是决定稻米品质的关键成分,其受水分等栽培管理影响明显。为了充分了解水稻籽粒淀粉的发育机制,本文从淀粉的大小与结构、直链淀粉含量、热力学特征值等角度,归纳了水分管理对稻米淀粉品质影响的研究进展,并以此为依据分析了目前存在的问题,提出了改善稻米淀粉品质的可行方法。     

水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响

在高产施氮量180 kg hm^-2条件下,以杂交稻冈优527为材料,通过“淹水灌溉”(W₁)、“湿润灌溉(前期)+浅水灌溉(孕穗期)+干湿交替灌溉(抽穗至成熟期)”(W₂)和“旱种”(W₃) 3种灌水及不同的氮肥运筹处理,研究水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运、分配及产量的影响,并探讨各养分间及其与产量的相互关系。结果表明,水分管理和氮肥运筹对水稻主要生育期氮、磷、钾的累积、转运、分配及产量的影响均存在显著的互作效应,水氮互作条件下各生育期氮、磷、钾间的吸收存在显著的协同效应;抽穗期氮、磷、钾的累积与各养分在结实期转运总量间,以及结实期各养分转运间均呈极显著正相关,且氮、钾在抽穗前期的累积对促进结实期各养分向籽粒的转运和提高产量影响显著,但氮肥后移比例过重(N₄处理)及W₃处理均会导致结实期叶片和茎鞘各养分转运总量的显著降低,氮、磷、钾降幅分别达2.73%~18.00%、8.03%~19.70%、6.52%~17.02%。据产量及其与养分吸收、转运间关系的表现,W₁模式下氮肥后移量以占总施氮量的40%~60%为宜,W₂模式与氮肥运筹方式为基肥:蘖肥:孕穗肥(倒四、二叶龄期分2次等量施入)=3∶3∶4组合是本试验最佳的水氮耦合运筹模式,W₃模式下,应减少氮肥的后移量,氮肥后移量占总施氮量的20%~40%为宜。     

利用CRISPR/Cas9技术对水稻香味品质进行遗传改良

为了获得经济价值更高的香稻品种,利用成熟的CRISPR/Cas9技术,在水稻Badh2基因上设计sgRNA-E2和sgRNA-E3 2个靶位点,对超级稻品种龙粳31的香味品质进行改良,其中靶位点sgRNA-E2跨第2个内含子和第2个外显子,靶位点sgRNA-E3位于第3外显子区。经检测共获得有碱基突变的转基因植株6株,其中2个单株为纯合突变,4个单株为双等位突变。突变类型包括碱基缺失、插入及碱基变异,其中突变单株Badh2-E2-13有大片段缺失,为双等位突变,分别缺失64,108 bp。在转录水平上发现6个突变株系的Badh2基因表达量均比野生型显著降低(P<0.05)。通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术检测T₀突变体种子的香味物质2AP含量,发现5个突变单株的2AP含量相对野生型显著提高(P<0.05),2个突变单株达到阳性对照(信香粳1号)水平,其中1个相比阳性对照显著提高。通过对6个突变株系的T₁主要农艺性状的调查发现,3个株系在香味物质含量提高的同时主要农艺性状和野生型没有显著差异。进一步对T₁     

利用CRISPR-Cas9技术编辑Badh2基因创制优质香型籼稻三系不育系

稻米香味是水稻的重要食味品质之一,其主要受第8染色体上编码甜菜碱脱氢酶基因Badh2控制,该基因突变可导致香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)的含量增加从而促进香味的产生。本研究以三明市农业科学研究院自主选育的优质籼型杂交稻保持系明太B为受体,利用CRISPR-Cas9技术对其Badh2基因进行编辑和敲除。获得2个T₀代转基因纯合突变体植株并对其衍生的48个T₁代单株进行鉴定和分析,获得1个不含转基因载体骨架且在第2外显子插入单个碱基T的纯合突变体株系明太B-badh2。利用半定量PCR和qRT-PCR技术以及气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测Badh2基因相对表达量和2-AP含量;同时采用农业行业标准(NY/T1433-2014)推荐的48对水稻SSR引物进行指纹图谱分析。结果表明,该株系Badh2基因RNA表达水平显著下调;籽粒中香味物质2-AP的含量显著增加;指纹图谱分析发现,仅1对引物Rm571在野生型和突变体之间鉴定到等位变异,两组材料遗传差异较小。此外,本研究还对野生型和突变体T₂代植株表型性状、稻米蒸...     

不同耕作方式下水分管理对水稻水分利用的影响

为了探讨不同耕作方式下水分管理对水稻水分利用的影响,以金优253和旱优3号为材料进行大田试验,设置常耕和免耕两种土壤耕作方式,浅水层灌溉、交替灌溉、水气平衡灌溉3种水分管理方式,然后测定分析各项水分利用指标的变化。结果表明,水气平衡灌溉栽培水稻的叶面蒸腾量、田间蒸发量低,稻谷产量高,水分利用率高;但免耕水稻的叶面蒸腾量和田间蒸发量增加,水分利用率下降。     

新型香稻渝恢2103香味分子遗传特性分析

香味是优良稻米品质的重要衡量标准之一,2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)是最主要的香味物质,然而2AP生物合成机理至今仍未确凿。本研究筛选了与2AP生物合成密切相关的甜菜碱脱氢酶2基因(Badh2)在30份水稻材料中的3种突变类型,从中发现1份新的香稻材料渝恢2103,该材料Badh2基因序列编码区无突变,遗传分析显示渝恢2103与badh2-E7突变型香稻宜香1B香味基因不等位,与非香稻杂交F2香与非香分离比接近9∶7,与香稻杂交F2香与非香分离比接近7∶9,表明渝恢2103的香味受多基因控制。进一步利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)比较了与2AP生物合成相关基因在日本晴、渝恢2103和宜香1B的表达情况,结果显示,Badh2基因在日本晴和渝恢2103中表达差异不大,但在宜香1B中表达量异常高;多数脯氨酸与谷氨酸代谢途径相关基因在宜香1B中的表达水平显著高于日本晴和渝恢2103;推测宜香1B的2AP合成同时受Badh2基因以及脯氨酸与谷氨酸代谢途径相关基因的影响;渝恢2103香味形成可能与这些基因无必然联系。渝恢2103特殊的遗传特性可能为水稻香味形成机理研究提供新的突破点。     

水分管理和钾肥施用对水稻产量和抗倒伏性的影响

探讨不同水分和钾肥管理对水稻产量和抗倒伏性的影响,为寒地水稻生产合理进行水分和钾肥管理提供理论依据。以当地主栽水稻品种龙粳31为材料,在淹水灌溉和干湿交替灌溉2种水分管理模式下,比较不施钾、钾肥基施和基肥∶穗肥=5∶5等3种钾肥管理形成的水稻群体,研究其对水稻产量和倒伏性能的影响。2种水分管理方式比较,干湿交替灌溉平均产量为8.33t/hm ²,比淹水灌溉增产3.48%;干湿交替处理有利于水稻植株重心高度降低,第1节（N1）、第2节（N2）节间长度缩短,单位节间干重增加,从而提高节间抗折力,N1、N2、第3节（N3）节间倒伏指数分别降低了13.23%、17.48%和15.27%。3种钾肥管理方式比较,施钾可以显著提高产量,产量表现为基肥∶穗肥=5∶5>钾肥基施>不施钾;钾可以促进水稻株高、鲜重、节间粗、茎壁厚、单位节间干重和节间抗折力提高,从而提高抗倒伏性能,3种钾肥管理水稻植株N1、N2、N3节间倒伏指数均为基肥∶穗肥=5∶5<钾肥基施<不施钾;对比于不施钾,钾肥基施处理N1、N2、N3节间倒伏指数分别降低了22.27%、22.04%和27.53%,基肥∶穗肥=5∶5处理N1、N2、N3节间倒伏指数分别降低了34.56%、35.48%和41.01%。结果表明通过干湿交替水分管理配合合理的钾肥管理可以明显提高水稻产量和降低植株倒伏风险。     

肥料类型及施用方式对香稻香气2-乙酰-1-吡咯啉含量的影响

为了探明肥料类型及施用方式对香稻香气2-乙酰-1-吡咯啉的影响及其生理基础的影响,以大面积推广应用的香稻品种玉香油占为研究材料开展大田试验。试验设置深施肥和常规手撒施肥2种施肥方式处理,施用碳酸氢铵+过磷酸钙+氯化钾处理和复合肥处理2种肥料类型处理,各肥料处理均含有等质量的氮磷钾养分。研究了香稻成熟期籽粒香气2AP的含量,分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期香稻叶片的脯氨酸含量、脯氨酸脱氢酶活性、吡咯啉-5-羧酸合成酶活性、鸟氨酸转氨酶活性和吡咯啉-5-羧酸含量。结果表明,肥料类型、肥料施用方式和两者互作均显著影响香稻籽粒香气2AP含量,其中常规手撒施用碳酸氢铵+过磷酸钙+氯化钾肥料处理利于香稻籽粒积累显著较高的香气2AP含量,达59.86 ng/g;香稻籽粒香气2AP含量和成熟期叶片的吡咯啉-5-羧酸含量呈显著正相关关系(r=0.957 1*)。该研究可为制定香稻浓香施肥技术提供理论参考依据。     

水分和温度对稻米呼吸强度的影响

稻米在高水分或高温下储藏加强了稻米的呼吸强度 ,这可能是导致稻米黄变或发烧的一个原因。对 1 998年秋收获的两个不同稻米品种进行了水分和温度对稻米呼吸强度影响的研究。测定不同温度下糙米的呼吸强度 :将高、中和低水分稻米样品分别密闭在罐内 ,温度平衡到 2 0～ 80℃。通过测定罐内空间的ＣＯ2 浓度对呼吸率进行定量测定。测定水分对呼吸强度的影响 :对水分 1 0 %～ 2 5 %的糙米分别进行试验。试验表明水分和温度明显影响稻米的呼吸强度。呼吸对温度的反应取决于水分和稻米的品种。当水分增加 1 5 %～ 2 0 % ,呼吸强度随之增加 ,在 5 …     

养分管理对直播稻产量和氮肥利用率的影响

为探明不同养分管理模式在实地农户种植条件下对直播水稻产量和氮肥利用率的影响。本试验于2011年6月至2013年11月在江苏省兴化市茅山镇基本农田保护区的田间稻麦轮作条件下,分别选取茅山东村、茅山西村和冯顾村各8个农户,开展3个不同养分管理模式试验,设置了不施肥对照(CK)、农民习惯施肥(FFP)和优化施肥(OPT1和OPT2)4个处理,主要研究了水稻产量及构成因子、氮累积分配和氮肥利用率等对不同养分管理模式的响应。结果表明：(1)施肥较不施肥显著提高水稻产量,优化施肥(226 kg N hm^-2)在较习惯施肥(333 kg N hm^-2)平均减氮32.1%的基础上显著提高水稻产量5.5%,增产原因是提高了穗粒数、结实率和千粒重;OPT2较OPT1平均增产3.1%,其原因是在孕穗期增施了钾肥(18 kg hm^-2 K₂O)。(2)优化施肥水稻植株各部位氮浓度、百千克籽粒需氮量和秸秆氮累积均显著低于习惯施肥,且降低营养器官的氮素分配比例。(3)优化施肥较习惯施肥显著提高水稻氮肥利用率,其氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥农学效率(AE_N)、氮肥回收效率(RE_N)和氮肥生理效率(PE_N)分别平均增加55.5%、79.1%、18.7%和48.7%。(4)水稻植株氮累积与产量呈显著正相关,且优化施肥单位氮累积的增产效果高于习惯施肥。因此,基于氮肥总量控制、分期调控和增施钾肥的养分优化管理措施可在实地农户直播稻种植上协同实现水稻高产和氮肥高效。     

不同类型土壤对水稻产量及养分吸收特性的影响

研究不同类型土壤对水稻产量及养分吸收的影响,对于深入了解不同土壤的供肥特点,因地制宜地挖掘水稻增产潜力具有重要参考价值。以黑龙江省5种主要种植水稻土壤为供试土壤,采用微区定位试验方法研究了不同土壤上水稻产量及其对氮、磷、钾、微量元素养分吸收的特性。结果表明,不同土壤对水稻产量的影响极显著,水稻产量在黑土、草甸土和冲积型土上较高,3年平均产量分别为6 883.9、6 689.6和6 797.3kg/hm2,在白浆土和石灰性土壤上水稻产量较低,3年平均产量分别为6 316.5和6 193.4kg/hm2;不同土壤对水稻养分吸收有影响,在黑土、草甸土、冲积土上种植的水稻氮、磷累积量高于在石灰性土和白浆土上种植的水稻,在白浆土上种植的水稻铜、铁含量极显著高于在黑土等其他类型土壤上的水稻,在黑土、草甸土和白浆土上种植的水稻锰含量高于在石灰性土和冲积土上的水稻,草甸土和白浆土上种植的水稻锌含量高于黑土和石灰性土上的水稻,在冲积型土上种植的水稻锌含量最低;水稻氮素累积量与水稻产量显著正相关(r=0.994)。     

稻米营养品质的研究现状及分子改良途径

本文综述了稻米营养品质(蛋白质、赖氨酸和微量营养素)的经典遗传学和分子遗传学、分子育种的研究现状，并对利用分子标记辅助育种方法提高稻米营养品质作了展望。     

氮素与土壤类型对水稻秧苗素质及养分吸收的影响

为探明2种类型土壤中氮肥用量对水稻秧苗素质及养分吸收特性的影响,试验以中晚熟品种辽粳401为试验材料,选用黏质土和砂质土2种土壤类型,采用随机区组方法研究了4个氮肥处理对水稻秧苗素质及养分吸收的影响。结果表明：黏质土为基质育秧干物质积累量明显大于砂质土培育的秧苗,更有利于秧苗地上部与根系的生长、干物质量的积累及对养分的吸收。播后20~30d期间,黏质土培育秧苗的秧苗素质、根系形态、干物质量呈上升趋势,砂质土培育秧苗生长规律与黏质土处理基本一致,25d前秧苗生长缓慢,而在25~30d期间,秧苗迅速生长,干物质积累量明显不足。施氮量在4g/盘条件下,秧苗素质、根系形态与干物质量最佳,黏质土、砂质土培育秧苗总吸氮量最大分别为4.24、4.03g/盘,故施氮量4g/盘可以满足秧苗对氮素的需求,同时,也可以提高氮素的利用效率,减少氮肥损失。     

大米中风味物质的形成与变化

为了研究大米中风味物质的形成与变化,本研究归纳了大米中主要风味物质的组成,分析了生长因素、遗传因素对风味物质形成的影响以及在储藏中挥发物含量的变化,并对大米释放香味的方式进行探讨,阐述了大米中的风味物质从来源、积累到释放的全过程。在风味物质形成的过程中,一些挥发性化合物产生的条件并未明确,且对大米遗传因素研究方面还较不全面。目前对于香气物质2-乙酰基-1-吡咯啉(2-AP)的研究较广泛,而其他物质的遗传因素不全面。     

生物质炭配施蚯蚓粪对水稻产量及养分吸收的影响

生物质炭配施蚯蚓粪（BEC）可增加土壤碳氮投入,促进作物增产及营养元素的吸收利用。设置3个生物质炭用量梯度（B₀：0.0g/kg,B₁：6.0g/kg,B₂：30.0g/kg）和3个蚯蚓粪用量梯度（M₀：不施蚯蚓粪,M₁：1%蚯蚓粪,M₂：5%蚯蚓粪）,于2018和2019年进行盆栽试验,以研究BEC对水稻产量和营养元素吸收的影响。结果显示,2019年不同处理水稻各部位生物量均高于2018年,籽粒的氮和磷吸收量增加,但吸钾量在B₂和M₂处理中降低;2018和2019年籽粒生物量与BEC的碳投入量间呈极显著相关（P<0.01）;2019年籽粒生物量与氮投入量显著相关（P<0.05）;BEC产生的碳、氮投入量与氮素收获指数呈正相关,与2018年磷素收获指数间呈不显著负相关,与2019年钾元素收获指数呈显著负相关（P<0.05）,BEC对不同元素吸收利用的影响存在差异。生物质炭配施蚯蚓粪促进了水稻生长,有利于提高化学元素利用率,是培肥中低产田、提高作物产量和养分利用率的有效措施。