水稻耐紫外线-B辐射的种质资源初步筛选

通过2年试验,以紫外线-B(UV-B)辐射增强下稻谷产量的变化作为指标,对参试材料进行了耐紫外线能力的鉴定.结果表明,UV-B辐射增强将导致水稻减产;并从100份材料中筛选出耐紫外线B的材料5份,为进一步开展耐UV-B育种奠定了一定基础.     

水稻苗期耐低钾种质资源筛选

将５００多份不同水稻品种幼苗，置于０．２５ｍｍｏｌ／ＬＫＳ２Ｏ４低钾介质溶液中，在温度３２℃、光强２０００ｌｘ下，吸收６小时，进行耐低钾水稻种质筛选。结果表明，水稻品种间的Ｋ＾＋吸收速度和Ｈ＾＋释放速率存在差异，不同品种间的Ｋ＾＋吸收和Ｈ＾＋释放速度两者呈显著的相相关。     

宁夏耐盐水稻种质资源的筛选

用0.5%、1.0%和1.5%NaCl溶液对40份宁夏水稻种质资源进行鉴定和筛选,以获得极端耐盐的水稻种质资源,同时研究了不同NaC l溶液浓度对发芽率的影响。结果表明:不同盐溶液浓度对发芽率都有影响,高浓度NaC l溶液显著抑制水稻种子的发芽率,但材料间有较大差异。     

哈尼梯田社区种质库水稻种质资源表型多样性研究

为保护哈尼梯田水稻(Oryza sativa L.)资源,在国际农业发展基金资助下,广泛收集哈尼梯田水稻资源并帮助当地农民建立社区水稻种质库,对种质库保存的72份水稻种质资源表型性状进行了测定分析,并基于表型性状数据进行聚类分析以揭示它们之间的亲缘关系。结果表明,供试水稻种质资源株高、茎秆直径、有效穗、第一剑叶长宽比变异较大,穗长、结实率、谷粒性状和千粒重变异较小。通过聚类分析,当欧式距离为11时,72份材料可聚为4个组群,各组群性状差异明显。     

水稻耐贮藏种质资源的筛选

对100份经过8年室温下自然老化表现良好的品种进行人工加速老化处理,从中筛选出了两份耐贮藏的优良种质资源,二秋矮1号和油籼。试验结果表明,水稻自然老化和人工加速老化是受不同或不完全相同基因控制的两个不同性状。     

耐草甘膦大豆种质资源筛选的研究

通过田间试验结合室内生物测定的方法,对不同大豆品种(系)进行了耐草甘膦特性的筛选,以期获得耐草甘膦大豆育种的新种质资源。结果表明,在草甘膦常规剂量下,不同大豆品种(系)对草甘膦耐性程度有着较大差异。褐皮豆和绥无腥豆1号耐性程度较强;DS系列大豆对草甘膦的耐性明显高于其他品系。通过室内生物测定对耐性程度较高的品种(系)进行进一步研究发现,DS品系等4个品系的耐性程度较高,其耐性倍数分别为4.23、3.82、2.93、2.59和2.48。室内考种数据表明,草甘膦虽然对耐性品系的株高有不同程度的抑制;但耐性品系可以正常的成熟结实,在单株荚数、百粒重等重要指标上具有可利用价值。     

新疆耐盐水稻种质资源的筛选

在0、3、6、9、12和15 g/L 5个NaCl单盐浓度下,对40份新疆引进或自育的水稻种质资源进行鉴定和筛选,以期获得极端耐盐水稻种质资源,同时研究了不同NaCl溶液对水稻发芽率的影响.结果表明:发芽率、芽长、根长、根数均随盐浓度升高而呈下降趋势,高浓度盐溶液显著抑制水稻种子的发芽率,但材料间有较大差异;延迟种子发芽时间,抑制生育进程;筛选出芽期极端耐盐品种6份,其中2级3份,3级2份,4级1份.     

水稻种质资源开花期耐热性分析

以56份中国水稻(Oryza sativa L.)核心种质资源、18份国外水稻种质资源及6份自选恢复系为材料,在开花期进行高温胁迫处理。以相对结实率为指标,对水稻种质资源的耐热性进行评价。结果表明,种质间的耐热性存在差异,筛选出新的耐热型水稻材料6份。     

水稻种质资源耐冷性鉴定研究

水稻属喜温性作物,低温冷害造成水稻减产是显著的。目前,水稻冷害已成为国际上带有普遍性的重大问题。我国严重冷害的机率一般为三至四年一次,根据各地低温气象资料和水稻产量的相关分析,我国每年因冷害损失稻谷约30～50亿公斤。世界各国对水稻冷害的研究十分重视,而选用耐冷品种是防御冷害最为有效的方法之一。本研究之目的在于通过对江苏省水稻地方品种、改良品种和国外引进品种的耐冷性鉴定,筛选出耐低温的种质资源,提供育种作亲本或生产直接利用。     

黄瓜耐热种质筛选试验

将17份黄瓜种质材料的幼苗叶片放人50℃水浴中热处理15 min后,采用电导法测定叶片的伤害度(ID值),并结合夏季田间主要经济性状调查结果进行耐热性比较,结果显示黄瓜幼苗叶片的伤害度与始雌花节位、第一坐果节位及产量显著相关,从中筛选出07-5、614、Y5、07-1等4份黄瓜耐热种质材料.     

磷灰石、石灰对Cd胁迫下黑麦草根形态及Cd吸收影响研究

为考察磷灰石、石灰和黑麦草对Cd污染土壤的修复效果,通过盆栽试验研究了不同剂量磷灰石(0、6、12、24 g·kg^-1风干土,编号为CK、L1、L2、L3)和石灰(1、2、4 g·kg^-1风干土,编号为S1、S2、S3)对Cd胁迫下黑麦草生物量、根形态、黑麦草Cd含量、Cd富集量、富集系数、土壤pH、土壤有效态Cd含量等的影响。结果表明,磷灰石、石灰处理(L1,S1除外)显著增加了黑麦草生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、Cd富集量和土壤pH,显著降低了黑麦草Cd含量、Cd富集系数、根平均直径和土壤有效态Cd含量。相关性分析结果表明:除根平均直径为正相关关系外,黑麦草根长、根表面积、根体积、根尖数与土壤有效态Cd含量、黑麦草地上部分及根系Cd含量、Cd富集系数呈显著或极显著负相关关系;除根平均直径为负相关关系外,其他根指标与黑麦草地上部分及根系生物量、Cd富集量呈极显著正相关关系。其中,L3处理黑麦草地上部分及根系生物量达到CK处理(不添加改良剂)的176.0倍和174.4倍;根平均直径相比CK降低了29.4%,根长、根表面积、根体积和根尖数分别为CK处理的20.2、21.0、21.3倍和24.5倍;黑麦草地上部分及根系Cd富集量达到CK处理的89.6倍和100.9倍。研究表明,根形态受土壤有效态Cd含量的影响显著,并可通过影响黑麦草生物量及Cd吸收决定其Cd富集量,施用24 g·kg^-1的磷灰石并种植黑麦草能很好地修复Cd污染土壤。     

不同土壤镉提取方法预测稻米富集镉性能评估

为筛选土壤镉(Cd)有效态提取方法并建立其与稻米Cd污染之间的累积模型,采用大田协同采样方式收集了土壤-水稻140对样品,分别研究了土壤Cd总量及土壤溶液Cd含量和化学浸提(醋酸HAc、复合有机酸、乙二胺四乙酸EDTA、CaCl2)、梯度扩散薄膜(DGT)技术提取的Cd含量与水稻糙米Cd含量的相关性,以评估不同提取方法预测稻米Cd累积模型的可行性。结果表明,研究区所在的长株潭地区存在较为明显的土壤及稻米Cd污染风险,EDTA提取Cd含量与土壤Cd总量显著正相关,模型拟合决定系数R2达到0.908 4,以总量预测稻米Cd污染存在37.2%~39.8%的误判率,0.01 mol·L^-1CaCl2提取的土壤Cd有效态含量存在明显的适用范围限制,在0.04~0.13 mg·kg^-1范围内,效果明显差于其他数据区域,模型决定系数R2仅为0.006。DGT技术能较好地预测稻米对Cd的吸收富集性能,且能区分土壤库供给能力差异对稻米富集Cd的影响,与传统化学浸提方法比较,DGT技术提取的土壤Cd有效态含量与稻米Cd含量具有更好的相关性(R^2=0.585 4,0.900 9),是预测稻米富集Cd较为理想的土壤有效态提取方法。     

Identification of QTLs associated with cadmium concentration in rice grains

Cadmium(Cd) contamination in rice has been a hot topic of research because of its potential risk to human health. In this study, a double haploid(DH) population derived from Zhongjiazao 17(YK17)(an early-season indica cultivar)×D50(a tropical japonica cultivar) was used to identify quantitative trait loci(QTLs) associated with Cd concentration in brown rice(CCBR) and Cd concentration in milled rice(CCMR). Continuous and wide variation for CCBR and CCMR were observed among the DH population. Correlation analysis revealed a positive and highly significant correlation between the two traits. A total of 18 QTLs for CCBR and 14 QTLs for CCMR were identified in five different pot and field trials. Two pairs of QTLs for CCBR(qCCBR2-1 and qCCBR2-2, qCCBR9-1 and qCCBR9-2) and one pair of QTLs for CCMR(qCCMR5-1 and qCCMR5-2) were detected in multiple trials. The alleles increasing CCBR at the qC CBR2-1/qC CBR2-2 and qC CBR9-1/qC CBR9-2 QTLs were contributed by YK17 and D50, respectively, whereas the D50 allele at the qCCMR5-1/qCCMR5-2 QTLs increased CCMR. Eight pairs of QTLs for CCBR and CCMR, qCCBR2-2 and qCCMR2-2, qCCBR3 and qCCMR3, qCCBR4-2 and qCCMR4-1, qCCBR4-3 and qCCMR4-2, qCCBR4-4 and qCCMR4-3, qCCBR5 and qCCMR5-2, qCCBR7 and qCCMR7, and qCCBR11-1 and qCCMR11-2, co-localized on chromosomes 2, 3, 4, 5, 7, and 11, respectively. For all of these QTL pairs, except qCCBR5/qCCMR5-2, the additive effects came from YK17. In addition, four CCMR QTLs showing significant additive×environment interaction and two pairs of CCMR QTLs with bi-allelic epistatic interactions were identified. The results of this study could facilitate marker-assisted selection of breeding rice varieties with low Cd accumulation in grain.     

Cd胁迫下外源谷胱甘肽对紫花苜蓿氮代谢及Cd累积特征的影响

为研究镉（Cd）胁迫下外源谷胱甘肽（GSH）对紫花苜蓿（Medicago sativa）氮代谢及Cd累积特征的影响,以4种紫花苜蓿为植物材料,设置对照、Cd处理和混合处理（Cd+GSH）开展水培试验。结果表明,Cd胁迫影响紫花苜蓿氮代谢,谷氨酸合成酶活性较对照处理最高降低43.79%。Cd胁迫下喷施GSH后,总氮、氮代谢关键酶活性、游离氨基酸和可溶性蛋白较Cd处理均有不同程度地变化,其中谷氨酸合成酶活性较Cd处理最高增加79.05%。外源GSH影响紫花苜蓿体内Cd的化学形态与亚细胞分布：施加GSH后盐酸提取态占比较Cd处理最高增加14.81个百分点;外源GSH处理下液泡中的Cd含量占比较Cd处理最高上升11.91个百分点;GSH处理还能显著提高紫花苜蓿植物螯合肽（PCs）含量,有效阻止Cd以游离态的形式进入细胞器。研究表明,Cd胁迫下外源GSH可提高紫花苜蓿硝酸还原酶等氮代谢关键酶活性,维持氮代谢正常进行;外源GSH可能通过提高PCs的合成水平和减轻Cd毒害,间接对氮代谢进行调控。     

镉胁迫下不同大豆品种各器官中镉和非蛋白巯基物质的动态变化

【目的】探讨不同大豆品种各器官镉和非蛋白巯基物质的动态变化,揭示巯基物质在大豆镉抗性和积累中的作用。【方法】在镉(Cd)污染的土壤中种植镉抗性和籽粒积累不同的大豆品种中黄24和华夏3号,采集不同生育时期的根、茎和叶,分析各品种的Cd抗性指标(根系和地上部鲜质量)、Cd积累指标(各器官Cd浓度)和非蛋白巯基物质[总非蛋白巯基肽(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和植物螯合肽(PC)]的浓度变化。【结果】在10 mg·kg-1的Cd胁迫下,中黄24不同时期Cd抗性指标明显低于华夏3号,而中黄24初花期后各器官Cd浓度均显著地高于华夏3号。Cd胁迫下2个品种随发育进程根系中NPT、GSH和PC浓度上升,而叶片中则下降;敏感品种中黄24各器官中巯基物质对Cd胁迫响应比抗性品种华夏3号更显著。关联分析发现,大豆根部巯基物质浓度与各器官Cd浓度呈正相关,且以成熟期最为显著,而初花期后地上部的PC与各器官Cd浓度呈负相关。【结论】在大豆不同生育期不同器官中Cd和非蛋白巯基物质浓度变化复杂,非蛋白巯基物质在大豆抵抗Cd胁迫中扮演多种角色。     

海泡石施加深度对水稻吸收镉的影响

为探讨海泡石施加深度对镉（Cd）污染土壤钝化修复效果的影响,选取湖南湘潭酸性水稻土,采用根际箱培养的方式,研究海泡石施加深度对土壤中Cd生物有效性、植株Cd吸收和根际环境的影响特征。结果表明,与未添加海泡石的对照相比,海泡石在施加深度为20、10 cm和5 cm的处理下,根际与非根际各层土壤pH值分别提高了1.00～1.16、0.59～1.21个单位,根际与非根际各层土壤中Cd有效态含量分别降低了0.02%～3.40%和1.00%～7.80%,且海泡石施加深度为5 cm(T2)时根际与非根际层土壤Cd有效态含量降幅最大,分别为3.40%和7.80%;海泡石不同施加深度处理水稻各部位Cd含量均有下降,且在施加深度5 cm并隔离根系向未钝化土壤延伸处理（T4）降幅最大,与对照相比根部Cd含量下降显著（P<0.05）,同时,海泡石在不同施加深度处理下水稻株高和产量均有提高,且与对照相比海泡石在T2和T4耕层深度处理下株高和产量显著提高（P<0.05）。可见,浅耕（耕层5 cm处理）施用海泡石降低土壤Cd生物有效性效果最好,且降低了水稻中Cd含量,显著提高了水稻产量。     

耐低温弱光结球甘蓝种质资源评价

为了筛选适宜在冬春低温弱光设施条件下栽培的结球甘蓝种质资源,选取了79份种质材料,在江苏省徐淮地区进行了筛选和评价。通过调查田间生物学性状,剔除掉20份材料,其中包括8份先期抽薹的材料、6份抗病性差的材料(材料S78既抗病性差又先期抽薹)、2份熟性偏晚的材料、2份外叶数偏多的材料和3份外叶质量超过球质量50%的材料。随后对剩余59份材料进行了光合生理指标分析。分析结果表明:材料S2和S3光合能力最强,S27光合能力最弱;S11净光合速率(Pn)和胞间CO2浓度(Ci)都最小,光合能力低于平均水平;S26蒸腾速率(Tr)最小,对水分的利用率最高。光合生理指标之间及其与生物学产量的相关性分析结果表明,不同材料4个光合生理指标[Pn、气孔导度(Gs)、Tr、Ci]之间的相关性存在较大差异,总体来说,对生物产量的影响大小依次为PnTrCiGs。     

植物DNA错配修复系统响应Cd胁迫的研究进展

Cd胁迫下植物细胞内会出现不同形式的DNA损伤(如碱基错配、DNA单/双链断裂和甲基化),DNA损伤会迅速诱导DNA损伤响应(DDR)信号,如ATM、ATR及其下游的信号通路包括细胞周期阻滞、细胞内复制、细胞凋亡以及不同形式的DNA修复途径(如同源重组修复HR、DNA错配修复MMR)。植物细胞DNA MMR系统中的异源二聚体MutSα(MSH2/MSH6)、MutSβ(MSH2/MSH3)、MutSg(MSH2/MSH7)、MutLα(MLH1/PMS1)与有关酶如增殖细胞核抗原(PCNA)、DNA复制因子C(RFC)、DNA核酸外切酶1(EXO1)、单链结合蛋白(RPA)、核酸内切酶FEN1、DNA聚合酶delta(d)和DNA连接酶相互作用,启动DNA MMR反应,从而在感知Cd诱导的DNA损伤、修复DNA损伤、激活细胞周期检验点、确保基因组DNA的稳定性和DNA复制的精确性等方面发挥关键作用。然而,MutS缺失的植物细胞会绕过DNA MMR系统参与的细胞周期阻滞,从而严重影响植物的耐Cd性能。本文重点介绍了植物DNA MMR系统对Cd胁迫的响应以及表观遗传对DNA MMR系统的调控作用机理。     

土壤环境质量基准中Cd限量指标的推算

以采自福建省主要城市郊区耕地表层土壤和相应蔬菜可食用部分Cd含量的数据为依据,提出一种土壤环境质量基准中有害元素限量指标的推算方法.整个推算过程包括指标类型选择、高风险指示作物确定和限量推算3个步骤.与土壤Cd全量相比,二乙三胺五乙酸(DTPA)-CaC l2-三乙醇胺(TEA)提取的有效Cd能更好地预测土壤Cd的生物有效性,因此选择DTPA提取的土壤有效Cd作为土壤Cd的指标类型.在15种供试蔬菜中,空心菜可食用部分对土壤Cd的富集能力最强,同时又是本区域消耗量最大的蔬菜之一,因此将其定为高风险指示作物.根据空心菜含Cd量与土壤有效Cd含量之间的回归方程推算出来的土壤有效Cd的限量为0.1 mg.kg-1.通过土壤有效Cd与全Cd之间的回归方程可推算出相应的全Cd限量为0.6 mg.kg-1.