长江中游双季玉米种植模式周年气候资源分配与利用特征

探明长江中游双季玉米不同类型品种搭配模式的周年产量及气候资源分配与利用特征,可为该地区双季玉米种植模式应用和发展提供理论依据。本研究于2015—2017年在湖北武穴开展定位试验,定量研究了双季玉米不同品种搭配模式的周年产量、生物量及光温水资源分配与利用效率。结果表明,不同品种搭配模式[低积温品种-高积温品种(the low GDD variety-high GDD variety,LH)、中积温品种-中积温品种(the medium GDD variety-medium GDD variety,MM)、中积温品种-高积温品种(the medium GDD variety-high GDD variety,MH)和高积温品种-中积温品种(the high GDD variety-medium GDD variety,HM)],两季间光温资源分配差异较大,HM搭配模式第一季和周年积温和辐射分配量显著高于MM、MH和LH搭配模式,而第二季积温和辐射分配量显著低于其他模式;HM模式第一季积温和辐射分配率分别为49%和52%,第二季积温和辐射分配率分别为46%和44%,两季积温和辐射比值分别为1...     

影响农杆菌介导旱稻转化效率主要因素的研究

针对旱稻在基因工程中转化效率低这一难题,以4个旱稻品种为对象,对农杆菌介导的遗传转化的各个步骤进行了优化试验,结果表明NB(N6 macro elements;B5 micro elements and vitamins;proline 500 mg L^-1,L-Glutamine 500 mg L^-1,casamino acid 300 mg L^-1,sucrose 30 g L^-1,2,4- D 2 mg L^-1,agar 8 g L^-1,pH 5.8)培养基适合于旱稻愈伤组织诱导;AAM-AS (Na₂HPO₄·2H₂O 339.2 mg L^-1; KCl 2.95 g L^-1; MgSO₄·7H₂O 500 mg L^-1; CaCl₂ 114.4 mg L^-1; MnSO4·4H₂O 10 mg L^-1; H₃BO₃ 3 mg L^-1; ZnSO₄·7H₂O 2 mg L^-1; KI 0.75 mg L^-1; NaMO₄ 0.25 mg L^-1;CuSO₄·5H₂O 0.0387 mg L^-1;CoCl₂·6H₂O 0.025 mg L^-1; VB1 0.5 mg L-1;VB6 0.5 mg L^-1;烟酸0.5 mg L^-1;肌醇100 mg L^-1; 甘氨酸7.5 mg L^-1;精氨酸174 mg L^-1;谷氨酰铵876 mg L^-1; casamino acid 500 mg L^-1; 蔗糖68.5 g L^-1; 葡萄糖35 g L^-1; AS 200 µmol L^-1 pH 5.2)是农杆菌的最佳重悬液;对NPT(new plant type, NPT)这种侵染后易水渍化品种, 滤纸法共培养可将其抗性愈伤发生率提高15倍以上;筛选及分化前对抗性愈伤组织进行2 d的干燥培养可显著加快愈伤组织分化进程;在分化培养基中加入AgNO₃有助于提高分化率;而短期高浓度的CuSO₄处理可显著提高分化率。利用此体系获得了一大批PCR鉴定阳性的转基因株; Southern blot检测证明外源基因大多数以单拷贝形式整合在转基因植株中。     

旱稻×稗草远缘杂交后代的苗期抗旱性特征

以旱稻65(H65)及其与稗草远缘杂交后代YF2-1为材料,比较了两者之间的芽期、苗期的耐干旱胁迫能力的差异.结果表明在干旱胁迫条件下,YF2-1的芽期抗旱性以及苗期生长状况显著强于H65.由此可见,利用稗草有效基因的渗入是提高旱稻抗旱能力的有效途径.     

新株型稻转化体系改良

新株型(New plant type,NPT)稻具有理想的株型和高产潜力成为高产突破的主要材料,但因其光合生理的缺陷限制了高产潜力的发挥.目前,转基因技术成为NPT稻光合作用改造的首选方法,但因NPT稻特定的基因型,在转化过程中愈伤组织水渍化和褐化现象严重,转化率极低.本试验对农杆菌介导NPT稻遗传转化中愈伤组织的诱导、渗透压的调节、侵染液浓度等问题进行了详细研究.通过对关键步骤的优化,大大提高了转化效率.     

粮食作物生产系统定量调控理论与技术模式

当今作物生产正在向高产、高效、环境友好等多目标协同方向发展,进一步深化和完善作物生产调控理论与技术体系是实现多元化目标协同,促进作物生产可持续发展的重要途径。本文对当前作物生产调控理论与技术的研究进展进行了总结,并结合当今作物生产发展形势,在全面总结前人成果和笔者30余年研究结果的基础上,提出了从作物生产系统的整体性角度出发,通过定量分析作物生产系统气候、土壤、作物三要素的协同关系,将"气候-作物"、"土壤-作物"和"群体-个体"三者协同优化的作物高产高效调控途径,构建了作物生产系统气候-土壤-作物"三协同"定量优化体系,并对其生产应用和未来发展进行了探讨与展望,以期为实现我国主要粮食作物高产高效可持续生产提供理论指导。     

干旱胁迫下PEPC过表达增强水稻的耐强光能力

以过表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的水稻为材料,研究了不同程度干旱胁迫下开花期剑叶光合作用的光响应过程、叶绿素荧光参数、色素含量和活性氧代谢。结果表明,在干旱特别是重度干旱胁迫下,野生型水稻在强光下净光合速率迅速下降,而转Zmppc基因水稻没有明显的下降现象; 而且表示光化学活性的叶绿素荧光参数F_v/F_m、Φ_PSⅡ和q_P下降程度低,说明PEPC增强了干旱胁迫下水稻抵御强光胁迫的能力。这可能是因为干旱胁迫下转Zmppc基因水稻玉米黄质含量高,光系统对过剩光能的耗散能力强,能够保护光系统免受过剩光能的伤害,从而减小O₂^?产生速率; 同时干旱胁迫下转PEPC基因水稻抗氧化酶SOD、POD和CAT活性高,能有效清除活性氧,减轻膜质过氧化。     

根癌农杆菌介导获得稗草Ecppc转基因小麦的研究

采用携带pUbi-Ecppc质粒的3个根癌农杆菌菌株（LBA4404、EHA105和C58c1），对经过预培养10~12 d的春小麦品种扬麦158、Bobwhite和扬麦12的幼胚愈伤组织进行了遗传转化。对筛选中的抗生素浓度、菌液浓度、共培养温度和时间、受体基因型、菌株-质粒组合等影响转化的重要因素进行了研究。首次将单子叶野生C₄植物稗草的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（Ecppc）导入小麦受体基因型，并得到具有潮霉素（Hyg）抗性的转化植株。从816块共培养愈伤组织中转化得到34株抗性植株，其中14株PCR检测为阳性。扬麦158的转化效率达3.03%。Southern和RT-PCR分析表明外源基因已整合到小麦基因组并得到正确的转录。生理学检测显示，转基因小麦植株的光合速率和PEPC活性都有所提高。说明Ubiqintin基因启动子控制的稗草PEPC cDNA基因在小麦中可以正确表达和起到一定的生理作用。这些工作为进一步探讨PEPC对小麦光合作用及其他生理过程的影响奠定了基础。     

PEPC过表达可以减轻干旱胁迫对水稻光合的抑制作用

为了明确磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)过量表达能否提高水稻的光合速率,测定了42个表达不同PEPC水平的转玉米PEPC基因水稻株系及对照(受体亲本中花8号)开花期和灌浆期的光合速率。结果表明,在水田条件下,转基因株系光合速率与未转基因对照相比没有明显差异;而在旱地条件下,转基因水稻的光合速率显著高于对照(27%和24%)。随机选取2个PEPC相对活性分别为10倍和25倍的转基因株系进行网室精确控水盆栽实验得到相似的结果。说明单纯导入PEPC并不能提高水稻的光合速率,而干旱胁迫下转基因水稻的光合优势可能是由于PEPC参与水稻的抗旱反应而减轻了干旱胁迫对光合作用的抑制作用。     

农杆菌介导遗传转化敏感基因型小麦的筛选鉴定

敏感型受体小麦品种鉴定的匮乏制约了农杆菌介导小麦的发展.以Gus基因检测及PCR检测为方法,对68个品种的成熟胚愈伤检测Gus基因表达,对8个品种的幼胚转化植株进行PCR检测,结果表明:受体材料扬麦10、师栾02-1、石家庄5号、周麦18、山东01-35、泰山008、Y9-63、邯郸3475经PCR检测,检测到目标基因,为农杆菌侵染敏感型受体材料;扬麦10、师栾02-1侵染后,Gus基因能够表达,且以恢复培养14 d的侵染效果最好,Gus基因表达的愈伤数量增加与蓝斑体积增大,可作为体系优化的受体材料.     

高产夏玉米产量性能特征及密度深松调控效应

以现代高产玉米品种中单909和郑单958为试验材料, 于2010-2011年在河南新乡设置种植密度与耕作方式田间试验, 研究夏玉米高产群体产量性能参数变化及主要栽培措施调控效应。结果表明, 中单909相比郑单958显著增产11.36%, 穗粒数(KN)、千粒重(KW)极显著增加(P<0.01), 生育天数(D)、收获指数(HI)和收获穗数(EN)无明显差异(P>0.05); 平均叶面积指数(MLAI)、光合势在灌浆后期增加更为显著, 平均净同化率(MNAR)显著增加(P<0.05), 而干物质积累最大生长速率、生长速率最大时的生长量、平均生长速率、活跃生长期均明显提高。进一步分析产量性能参数间相互关系, EN与MLAI呈极显著正相关(P<0.01), KN和KW与MNAR呈极显著正相关(P<0.01), 而MNAR、KN、KW与MLAI呈极显著负相关(P<0.01)。中单909比郑单958增产可能是产量性能参数差异补偿的结果。中单909在高密度下具有较高的MLAI、MNAR和KN, 获得最高产量的群体密度比郑单958高27.3%; 深松耕作方式下, 中单909和郑单958分别增产13.0%和8.7%, 主要表现为, MNAR和KN显著增加, MLAI和D无明显变化, HI、EN、KW增加幅度在不同品种间表现不一致, 表明土壤深松条件下密植(9.50×10⁴株 hm^-2)是目前夏玉米高产重要技术途径之一。综上, 密植夏玉米高产群体产量性能特征参数为MLAI 3.05~3.55、MNAR 4.80~6.27 g m^-2 d^-1、D 109~111、HI 0.50~0.52、EN 9.60~10.38×10⁴穗 hm^-2、KN 352.0~370.1粒、KW 314.7~315.9 g, 可以实现11 250~12 000 kg hm-2以上的产量。