水稻纹枯病病情指数预测模型研究

水稻纹枯病是水稻最重要的真菌性病害之一,准确预测该病的发生对纹枯病的防控具有重要的实践意义。本研究以衡阳地区1995—2013年纹帖病病情指数为基础,基于地统计学分析纹枯病时效性特性,提取时效自变量,并整合气象因子构建支持向量回归非线性预测模型。然后基于非线性多轮末尾汰选,从23个初始自变量中(气温、降水、日照等18个气象因子以及5个时效因子)获得了13个纹枯病诱发因子,并以此构建高精度非线性稻纹枯病发生预报模型。对1997—2013年早、晚稻纹枯病病情指数实施预报,其均方误差MSE为5.97,R~2达到0.831 8。预测结果表明,该模型能准确预报纹枯病的发生程度,可为及时制定纹枯病防治策略提供可靠的指导。     

不同肥密条件对甘蓝型油菜叶绿素含量及脂肪酸合成相关基因表达量影响的研究

提高油菜籽品质一直是育种家们不懈追求的目标之一,不同的栽培措施对油菜不通脂肪酸合成有一定影响,为从分子方面促进油菜脂肪酸组成改良研究的发展,以甘蓝型油菜420为材料,采用三元二次回归正交组合设计方法,对不同生育时期、不同栽培条件下叶绿素含量及fad2、fad3基因的表达量变化情况进行分析。研究发现:叶绿素含量随着氮、硼施用量的增加呈先升后降,随种植密度增加而降低;fad2、fad3的表达量变化与叶绿素含量规律相同,且通过线性拟合分析发现,fad2、fad3基因表达量与叶绿素含量呈正相关关系。结果表明,fad2、fad3基因在A2B1C2与A2B1C3处理下均有较高表达量,而在A1B3C1、A3B3C1及A1B3C3处理下均有较低表达量,而在较低表达量下,可能有助于其他类脂肪酸(如油酸等)的积累,从而对提高油菜籽品质具有重要意义,有待进一步研究。     

垄作稻鱼鸡共生对水稻农艺性状和产量的影响

设置垄作稻鱼鸡共生(RFC)、垄作稻鱼共生(RRF)、水稻单作(CK)3个处理,分析3个处理对水稻农艺性状、产量性状及经济效益的影响。结果表明,RFC、RRF处理在整个分蘖期的分蘖数都高于CK处理,并延长分蘖期5 d;RFC、RRF的生育期株高均高于CK,在生育后期更明显;在地上部干物质积累方面,3个处理的大小关系为RFCRRFCK,RFC、RRF处理能提升灌浆效果,增加穗部干物质质量;在收获指数方面,RFC处理与CK差异显著,RRF处理与CK差异不显著;RFC、RRF处理的产量分别比CK增加5.32%、4.77%;RFC、RRF处理的产投比分别为2.56、2.34,均高于CK(2.00);RFC、RRF处理的总利润分别为39 318.62、30 340.88元/hm2,均高于CK(9 106.22元/hm2)。研究显示,垄作种养模式能够有效提升水稻的农艺性状,增加产量,创造更高的经济效益。     

不同水生植物吸收地表水中氮磷能力差异及其机理

为查明不同水生植物吸收地表水中氮磷能力的差异及其机理,采用模拟沟渠试验和盆栽试验,研究了8种水生植物地表水中氮磷吸收能力的差异,并选择氮磷吸收能力差异较大的水生植物品种,进一步探讨了根系生理特性及底泥微生物量变化。结果表明:种植水生植物后沟渠水中氮磷浓度明显减少,供试8种水生植物中以海寿花、狐尾藻、珍珠梅、茭白、再力花的生物量大,养分吸收量多,沟渠水中养分减少也相对明显;种植水生植物后相对于不种植物的沟渠水中养分残留减少比例分别为,总氮22.4%~44.0%、铵态氮24.5%~36.8%、硝态氮13.6%~51.6%、总磷15.6%~34.6%、水溶性磷26.3%~41.3%;氮磷吸收能力强的水生植物与其具有更强的根系活力、更多伤流量以及更高的伤流液养分浓度有关,但并不是某一种植物的以上指标均有优势,茭白的根系活力强、伤流量多,狐尾藻、海寿花、珍珠梅的伤流液中氮磷浓度较高;沟渠水中氮磷减少比例较大的水生植物底泥中微生物总数、硝化细菌和反硝化细菌数、微生物量碳氮磷较高,反之则较低。     

几种甘薯块根中游离糖气相色谱分析

以肌醇为内标物,采用糖-三甲基硅醚衍生物-气相色谱法,测定8个不同甘薯材料中的游离糖含量。结果表明:在试验设置的色谱条件下,测得甘薯中游离单糖和双糖主要为果糖、葡萄糖、蔗糖,加标回收率分别为93.76%、91.54%、95.53%;8个不同甘薯材料中的所测游离糖总量在85.94~276.41 mg/g之间,其中蔗糖为141.99~35.01 mg/g,葡萄糖为20.11~81.08 mg/g,果糖为8.56~52.82 mg/g,不同甘薯材料中游离糖含量由高到低排列均为蔗糖葡萄糖果糖;其中水果薯1号的游离糖含量最高,紫色甘薯的游离糖含量均显著低于其他甘薯类型。     

甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因的鉴定及功能性研究

液泡是调控植物细胞分化、生长发育的重要部位,AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因调控植物液泡内外离子平衡、离子运输以及能量供应。本研究利用功能已知的拟南芥AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因为参考序列在甘蓝型油菜全基因组数据库、NCBI植物基因组注释数据库等鉴定并筛选出9个BnaAVP1、3个BnaVHA-a2和4个BnaVHA-a3,并分析基因拷贝数变异、分子特征、跨膜结构域、保守基序、染色体定位、系统进化树构建、蛋白二级结构及三维结构预测、高通量转录组测序等。发现甘蓝型油菜BnaAVP1和BnaVHA-a3的基因数量明显多于甘蓝和白菜;甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3蛋白属于由酸性氨基酸组成的稳定蛋白;系统进化选择能力的分析表明,甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3家族基因与甘蓝、白菜关系相近。转录组测序表明,低氮处理后,BnaAVP1s基因主要在地上部表达,且低氮3h后地上部表达下调,低氮处理72h根中表达量上调;BnaVHA-a2s和BnaVHA-a3s基因在地上部和根中均有表达,BnaVHA-a2s在低氮处理72h后表达量基本呈上调趋势,BnaVHA-a3s在低氮3h后基本呈下调趋势。低磷处理后,BnaAVP1s根中大部分基因表达上调,地上部表达基本无差异;BnaVHA-a2s表达基本无差异;BnaVHA-a3s地上部和根中均基本为上调趋势。该结果为进一步研究甘蓝型油菜AVP1、VHA-a2和VHA-a3基因生物学功能及AVP1、VHA-a2和VHA-a3蛋白水解ATP提供能量供植物代谢的分子机制奠定基础,为已知大量数据的其他物种家族基因生物信息学研究提供参考。     

稻曲病菌休眠与非休眠厚垣孢子的MSAP分析

本研究以稻曲病菌Ustilaginoidea virens黄色(非休眠)厚垣孢子、黑色(休眠)厚垣孢子、厚垣孢子萌发后产生的分生孢子(非休眠)3种孢子为材料,采用DNA甲基化敏感扩增多态性技术对供试材料基因组DNA进行甲基化分析,探究稻曲病菌休眠与非休眠厚垣孢子DNA甲基化的水平和模式。结果显示,3种形态孢子的基因组DNA甲基化水平差异明显,分生孢子基因组DNA中CCGG序列的总甲基化率为20.56%,黑色休眠厚垣孢子为25.63%,黄色非休眠厚垣孢子为33.52%。黄色和黑色的厚垣孢子主要是全甲基化模式,其全甲基化率高于半甲基化率,其中黄色厚垣孢子全甲基化率高达17.68%;分生孢子则是以半甲基化模式为主。结果对揭示稻曲病菌厚垣孢子休眠的分子机制,探究真核生物孢子的分子休眠机制有普遍意义。     

全基因组关联分析定位水稻芽期中胚轴长度性状QTL

直播稻出苗难的问题是制约直播稻发展的重要因素之一,中胚轴的长度与直播稻大田出苗率和出苗质量密切相关。利用控制中胚轴伸长的基因培育长中胚轴品种是提高水稻直播稻出苗率和出苗质量的重要策略。为了挖掘长中胚轴水稻品种资源和鉴定控制中胚轴长度的基因,本研究以来源广泛的203份水稻核心种质为研究材料,评价了不同类型品种芽期中胚轴长度表型变异,利用全基因组关联分析(genome wide association analysis, GWAS)定位了控制中胚轴长度的QTL,并预测相关候选基因。结果表明,不同亚群材料中胚轴长度表型变异丰富,6个亚群平均长度为AUS稻(AUS)>温带粳稻(TEJ)>中间型(ADMIX)>籼稻(IND)>热带粳稻(TRJ)>香稻(AROMATIC)。GWAS分析定位了21个中胚轴长度相关QTL,共48个显著关联的SNP(P<0.001),分别位于第1、2、3、4、5、6和10染色体上。预测获得其中5个QTL区间的6个候选基因,编码松弛细胞壁、细胞伸长因子、生长素诱导等蛋白。研究结果为进一步克隆水稻中胚轴长度调控基因和利用分子标记辅助选择培...     

湖南48个水稻栽培品种抗瘟性评价及抗性基因鉴定

为了明确48个湖南种植品种的抗瘟性和抗瘟基因型,选用10株已明确其无毒基因组成的稻瘟病单孢菌株对湖南稻区48个水稻品种进行离体接种试验;分析菌株对48个水稻品种的毒力频率,并作出其抗瘟性评价和抗瘟基因型的初步推定。结果表明,48个品种对10株菌株抗瘟性存在较大差异,毒力频率在0～60%之间,供试菌株对丰两优4号(VF=60%)、粤禾丝苗(VF=50%)、隆两优534(VF=50%)为较强毒力,对34个水稻品种中等毒力(20%≤VF50%),占试验总数的70.83%,对11个品种表现为弱毒力(VF20%),占试验总数的22.92%。在相似系数0.70水平上,可将48个品种划分为31谱系;通过稻瘟病菌与品种"基因对基因"关系的推断,抗瘟基因型Pi-1、Pi-a、Pi-7、Pi-3、Pi-i、Pi-11、Pi-19普遍存在于各水稻谱系中,出现频率高;Pi-5、Pi-t、Pi-k~p抗性基因出现频率比较低;抗性基因Pi-ta出现频率最低。     

基于机器视觉的稻田灌溉用水铜离子浓度检测

为实时、快速地监测稻田灌溉用水的质量,确保粮食生产安全,提出了基于机器视觉的稻田灌溉用水铜离子浓度检测方法.利用搭建的机器视觉检测试验装置,设计了不同浓度铜离子溶液的机器视觉检测试验,通过提取试纸图像的特征值,运用指数回归、对数回归、2阶多项式回归和线性回归等方法建立铜离子浓度的预测模型,减少了人为认知对检测结果的影响.试验结果表明,在0～300 mg/L范围内,基于机器视觉的试纸检测水中铜的方法训练集和预测集的相关系数分别达到0.9438和0.9191,均方根误差分别为19.9563、9.7889 mg/L,误差控制在8％以下,基本上达到了对稻田灌溉用水进行实时快速检测的要求,为进一步开发实用的稻田灌溉用水监测设备提供了依据.