转植酸酶基因玉米的获得及其后代的初步鉴定

构建了仅含有启动子序列、植酸酶基因和终止子序列的线性基因转化元件(UPN)及其两端分别带有T-DNA边界序列(T-UPN)和一段载体序列(V-UPN)的不同线性转化元件,不含选择性标记基因和载体骨架序列,采用花粉管通道法对选定的玉米自交系进行转化,对728株T1代转化玉米PCR检测。结果表明,UPN、T-UPN、V-UPN 3个转化元件的阳性率分别为0.44%、2.2%和1.8%,平均转化率为1.5%。检测时,以种子在果穗上的不同位置分别播种、检测。结果表明,PCR阳性株都是来源于第5～9圈的种子,这个部位的阳性率达到3.57%,说明花粉管通道法转化玉米的成功率与种子结实的位置有关。植酸酶比活结果说明外源基因在转化玉米植株内实现了蛋白质水平的表达。     

转植酸酶基因（PhyA2）玉米对家蚕生长发育及生化反应的影响

以转植酸酶玉米10TPY005花粉、非转植酸酶亲本玉米花粉饲喂家蚕3个龄期,分别从家蚕生长发育（存活率、体重、食物利用率）和生化反应（体内蛋白质含量、3种解毒酶活性和两种保护酶活性）两个方面进行指标测定,研究转植酸酶玉米的种植对昆虫家蚕机体的影响。结果表明,转植酸酶玉米花粉喂食的家蚕与亲本玉米花粉喂食和空白对照两组家蚕相比,上述各指标总体无显著性差异,转植酸酶玉米对家蚕体内正常的生理活动和生化反应未造成明显伤害。     

利用分子标记定位玉米小粒突变体mn7基因的研究

利用甲基磺酸乙酯(EMS)对玉米自交系郑 58进行诱变,获得 1个可以稳定遗传的小粒突变体mn7(miniature 7)。mn7成熟子粒表现为体积变小、子粒偏白、胚乳发育缓慢,百粒重降低 60.2%,粒长、粒宽、粒厚均极显著降低。mn7突变体的子粒在授粉后 15 d即可观察到明显小于野生型的子粒。对其自交后代和回交后代的遗传分析表明,该性状受隐性单基因控制。用mn7纯合体与自选玉米自交系 19HL3012杂交构建的包含 348个个体的 F₂分离群体,将该基因定位于玉米第 7染色体上 bin7.02区域内分子标记 umc2327和 SYM232之间 5.8 cM的范围内,距umc2327为 4.4 cM,距 SYM232为 1.4 cM。初步的生物信息学分析表明, mn7可能是 1个新基因或新等位基因。     

玉米PRC2基因在子粒发育过程中的表达分析

以玉米自交系昌7-2授粉后不同天数的玉米子粒为研究对象,通过实时荧光定量PCR技术,对玉米中3个Polycomb Repressive Complex 2基因(PRC2)Mez1(Maize enhancer of zeste 1)、Fie1(Fertilization independent endosperm 1)和Vef101(VEF family protein 101)在授粉后不同天数的表达情况进行研究。结果表明,Mez1、Fie1和Vef101在授粉后子粒发育不同阶段均有表达,Fie1在子粒发育过程中呈先上升后下降的趋势,授粉后10 d表达量最高,表明Fie1可能在子粒由胚胎形成到干物质积累的过渡时期发挥调控作用;Mez1在子粒发育过程中呈先下降后上升的趋势,授粉后10 d表达量最低,子粒发育后期表达量明显上升,表明Mez1可能在子粒淀粉积累过程中发挥调控作用;Vef101只在授粉后5 d的子粒中呈现高表达,其他时期表达量均较低,表明Vef101可能在玉米子粒发育早期胚胎形成过程中发挥调控作用。     

不同秸秆还田方式对棕壤磷素及玉米吸磷量的影响

通过田间试验,研究玉米秸秆直接还田、腐熟还田与化肥配施等处理对棕壤磷素、玉米吸磷量、玉米产量、磷肥利用率的影响。结果表明,除秸秆直接还田处理外,其他施肥处理均能显著提高土壤有效磷含量,且彼此间差异显著,以腐熟秸秆配施化肥处理最明显。各施肥处理均显著提高玉米吸磷量和玉米产量,以未腐熟秸秆配施化肥处理增产最明显。各处理的磷肥利用率从高到低依次为秸秆直接还田配施化肥处理秸秆腐熟还田配施化肥处理单施化肥处理。秸秆还田配施化肥提高了玉米产量,玉米吸磷量和磷肥利用率直接还田好于腐熟还田。     

转LjCYC2基因改变花生花瓣对称性的初步研究

花生闭花传粉是花生杂交育种的障碍,人工去龙骨瓣是花生杂交成功的关键。通过转入LjCYC2基因,在一定程度上改变了花生的花型,结果表明在变异花中,天然去龙骨瓣的花在T1代的变异率为0.01％,在T2代的变异率提高到1.1％。     

玉米ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子的克隆与序列分析

根据已知玉米全基因组序列设计引物,采用PCR方法从基因组DNA中克隆两种玉米材料的Zm-NAS1和ZmNAS2基因启动子,利用生物信息学软件对启动子元件进行分析预测并比较在两种材料间差异。结果表明,ZmNAS1基因启动子在两种材料上差异明显,沈137较K12除一段574bp缺失外,他们之间还有24处单核苷酸多态性位点;两种材料间的ZmNAS2基因启动子无差异。ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子均具有一些与光调控、激素诱导、响应逆境胁迫等有关的顺式作用元件,但数目存在一定差异;两个基因启动子上都有一定数目缺铁诱导元件的核心序列。根据启动子元件分析,初步判断ZmNAS1和ZmNAS2基因除受缺铁诱导表达外,还可能受到其他多种信号的共同调控,是一个复杂的调控过程。此外,ZmNAS1基因启动子在两种材料间差异明显,推测该基因在两种材料间受到的表达调控水平也不相同。     

单产15000 kg/hm2以上玉米品种子粒灌浆特征分析

选用具有高产潜力的6个玉米杂交种,采用12万株/hm²的密度大田种植,研究高产玉米不同品种子粒灌浆特征的差异及其与粒重的关系。结果表明,6个玉米杂交种均可实现15 000 kg/hm²的高产水平。良玉66和中单909前中期灌浆速率高,且最早到达最大灌浆速率;灌浆速率下降慢的品种,成熟相对偏晚。品种间差异主要是灌浆速率和到达最大灌浆速率的时间不同,活跃灌浆期并没有明显差异。影响不同品种粒重的主要因素是线性灌浆期和缓慢灌浆期的灌浆速率。因此提高品种的线性灌浆期和缓增期灌浆速率可以增加粒重。在新疆伊犁春播玉米高产区,适宜的高产品种为中单909和良玉66。     

玉米ZmCPB1基因的克隆、表达及生物信息学分析

从玉米中克隆ZmCPB1基因的cDNA序列,全长1 446 bp,编码481个氨基酸,蛋白质理论分子量为54.05 KD,等电点为8.59。生物信息学分析表明,ZmCPB1蛋白N端有跨膜结构,是跨膜蛋白。蛋白质二级结构含有48.44%的α-螺旋、4.99%的β-转角、10.60%的延伸链以及35.97%的无规则卷曲,该蛋白定位于内质网中。序列比对结果显示,ZmCPB1蛋白含有与子粒发育相关的保守区VKFVHRKALK。系统进化树分析表明,该蛋白与高粱、谷子、水稻和大麦的同源蛋白亲缘关系最近,同属一个亚支。实时荧光定量PCR分析ZmCPB1基因的表达模式,结果表明,ZmCPB1基因在3叶期的根、茎、叶以及雄穗和苞叶中表达量较低,在雌穗中的表达量较高。在玉米子粒发育的不同时期,ZmCPB1基因的表达量呈现一定的规律变化,在授粉后0～10 d,表达量逐渐达到最高峰,之后开始下降,在授粉15 d后降到较低水平。初步判断ZmCPB1基因与玉米子粒早中期发育有关。     

不同基因型玉米磷素分配及子粒植酸磷积累的研究

对不同基因型玉米磷素分配及子粒植酸磷积累进行研究。结果表明,不同杂交种玉米各营养器官磷素分配与子粒植酸磷浓度及其积累量存在基因型差异,郑单958和浚单20相对植酸磷浓度低,分别为1.57、1.59 g/kg。子粒中植酸磷占总磷的比例平均值为56%,其中,永玉2号最高,约为62%;浚单20和郑单958较低,约为49%。不同基因型玉米各部位磷浓度、积累量与子粒植酸磷浓度完熟期存在相关性,其上部叶、下部叶、苞叶、穗轴、子粒的磷浓度和茎秆、上部叶、下部叶、苞叶、穗轴、子粒的磷积累量与子粒的植酸磷积累量均达显著水平(P0.05)。     

转BcWRKY1基因玉米对根际土壤酶活性及土壤理化性质的影响

采用盐碱土壤盆栽方法,以T7代转Bc WRKY1基因玉米株系WL-1、受体自交系LH1037、常规自交系K10为试材,分析其在不同生长时期对土壤酶活性和土壤理化性质的影响。结果表明,在播种后20、40、60、80 d对根际土壤进行检测,转Bc WRKY1基因玉米与受体亲本自交系和普通玉米自交系对照相比,土壤碱性磷酸酶的活性不存在差异显著性,个别取样点对土壤蔗糖酶、脱氢酶和脲酶活性存在显著差异;土壤电导率均无显著差异,在个别取样时期对土壤p H值和SAR值存在显著差异。这些显著性差异只在个别取样时期短暂存在,没有持续出现,且受体自交系与普通自交系不同品种间也具有显著差异,很难确定说明这些差异是由转基因玉米本身造成。     

转BcWRKY1转录因子基因玉米耐盐性鉴定方法的建立及高耐盐株系的筛选

试验以32份转BcWRKY1转录因子基因的玉米株系为材料,针对不同受体材料筛选出耐盐性鉴定浓度,通过苗情观察和生理生化指标对转基因株系进行耐盐性鉴定,建立转基因玉米苗期耐盐性鉴定的方法,同时筛选耐盐性强的玉米新种质,为玉米抗逆性育种提供种质资源。结果表明,耐盐性筛选及鉴定的NaCl适宜浓度为300mmol/L。依据苗情观察评价方法,23份转基因材料耐盐性比受体对照提高了一个级别;依据苗期生理生化指标变化情况,建立了转基因后代株系耐盐性比对照提高程度的评定方法。32份试材中耐盐性比对照提高3级的株系有3份。     

东北春玉米区不同耕作方式对玉米磷素积累分配的影响

以先玉335为试验材料,在大田条件下设置4种耕作方式处理,研究耕作方式对春玉米产量及各器官磷含量、磷素吸收、积累和利用的影响。结果表明,苗带紧、行间松型耕作方式下玉米的产量最高,苗带松、行间紧型耕作方式次之,苗带、行间全松型耕作方式产量最低。开花期,苗带紧、行间松型耕作方式下根系磷含量和磷积累量均最高;成熟期,苗带紧、行间松型耕作方式下根系、茎秆和子粒的磷含量及磷积累量显著高于其他处理。苗带紧、行间松型耕作方式下玉米的磷素吸收效率、磷素偏生产力、磷素贡献率和磷素转移效率显著高于其他处理,磷素干物质生产效率和磷素子粒生产效率显著低于苗带、行间全松和苗带、行间全紧处理。相关分析表明,粒重与磷素子粒生产效率、磷素吸收效率、整株干物重、磷素收获指数显著正相关,与磷素偏生产力、磷贡献率极显著正相关。     

溶磷生物肥料在玉米上的施用效果及其对土壤、植株磷素效率的影响

通过田间试验、示范研究溶磷生物肥料在玉米上的施用效果及其对土壤、植株磷素效率的影响。结果表明,施入溶磷菌液玉米整个生育期磷肥利用率达21.75%～37.98%,植株从土壤吸收磷素养分的效率达10.94%。从植株磷素吸收效率分析,磷肥减量1/3处理与全量磷肥处理吸磷量无明显差异,随着磷肥施用量的增加植株吸收效率明显降低。溶磷生物肥在吉林省不同生态区域示范应用,可使化学磷肥用量减少1/3而产量均有所增加,在吉林省中部半湿润半干旱地区增产幅度为8.2%～11.7%,在西部干旱地区幅度为4.1%～8.3%,在东部湿润冷凉区增产幅度为5.6%～13.0%。溶磷生物肥料对不同生态区域的不同土壤类型有一定的环境适应性。     

Phosphorus Balance and Soil Phosphorus Status in Paddy Rice Fields with Various Fertilizer Practices

Abstract

Excess phosphorus (P) has accumulated in Japanese paddy soils, due to fertilizer P inputs over crop requirement for several decades, and improvement of the excess of P is necessary in view of environmental conservation. This study aimed to evaluate the input/output balance of P related to soil P status in paddy rice systems, and to obtain a practical indication. Irrigated rice (Oryza sative L.) was cultivated on a gley soil from 1997 to 2006. Six field plots fertilized with commercial fertilizer, animal waste composts, green manure and none were included. Phosphorus input varied among plots from 0 to 73 kg ha-¹ yr-¹. Rice P uptake was approximately 20 kg ha-¹, indicating no response to the P input. This was attributed to a large amount of plant-available Bray- and Truog-P in our soils. In our fields, paddy rice could be cultivated with no P-containing fertilizer or amendment. As a result, increase in the P input led to an increase in partial P balance (PPB). Cumulative increase in PPB resulted in the increase in soil total P, whereas cumulative decrease of PPB tended to decrease it. Excess accumulation of the soil P results in a loss of P into the environment. We concluded that P fertilization should be restricted to 20 kg ha-¹ yr-¹ (corresponding to 46 kg ha-¹ yr-¹ as P₂O₅), based on evenly balanced P input with the rice P uptake. It is also important to include all of the P-containing fertilizers and amendments when determining the amount of application.     

降水量与施磷量对黑土区玉米产量及磷素吸收利用的影响

在自然降水条件下采用滴灌补水措施,研究不同降水量及施磷量对黑土区玉米产量、磷素吸收积累及磷肥利用率的影响。结果表明,降水量及施磷量的增加会增加玉米植株干物质量的积累,进而促进玉米产量的形成。施磷量较降水量对玉米产量的影响更为显著,适量的降水量与施磷量有利于玉米产量的增加。各处理中以W3(自然降水+200 mm)、P3(施磷220 kg/hm~2)处理产量最高,达13 914 kg/hm~2。各处理随施磷量的增加,磷肥利用率降低,随降水量的增加磷肥利用率增加。玉米植株磷素积累在同一降水条件下,随施磷量的增加呈先增加后减小的趋势。适磷条件下,适宜降水量可显著提高玉米植株磷素积累量。W3(自然降水+200 mm)、P2(施磷110 kg/hm~2)处理为最优处理,当年降水量为508 mm,玉米产量可达13 119 kg/hm~2;磷肥利用效率最高,达19.7%。     

水肥一体化施磷对滴灌高产春玉米产量及肥料利用率的影响

磷肥的施用方式和施用量对提高作物的产量和磷肥利用效率有重要影响。研究常规一次性施肥和滴灌分次施肥以及不同磷肥用量对玉米生长及磷肥利用效率的影响,为进一步提高滴灌密植高产春玉米产量及肥料利用率提供理论依据。结果表明,在滴灌水肥一体化分次施磷模式下,磷肥用量在90 kg/hm2时玉米产量达到最大(16.66～17.29 t/hm2),比一次性基肥施入产量高8.3%～12.6%,经济效益平均提高11.0%;磷肥偏生产力和农学利用率比一次性基肥施入处理分别提高44.4%～50%和59.5%～73.65%。在滴灌水肥一体化条件下,在玉米开花前随水分次滴施水溶磷肥能有效提高玉米产量和磷肥利用率,同时能减少磷肥用量,提高经济效益。     

玉米施磷肥的生物效应

On the base of low phosphorus soil,studying biological effect of phosphorus fertilizer application,the results showed phosphorus application behaved significant biological effects at the whole growing stage.Phosphorus application compared with no-phosphorus treatment,root dry weight increased 26.5%-188.2% at seeding stage,max-leaf area index increased 0.25-0.58,LAD and photosynthesis productivity improved significantly,grain filling accelerated,1 000-grain weight and yield increased remarkably.