外源硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量研究

【目的】利用两种外源硅肥材料开展试验,研究外源硅对土壤重金属Cd有效性以及稻谷Cd含量的影响。【方法】以硅胶（分子式mSiO2.nH2O,含量98%以上）、液体硅肥（SiO2浓度≥23%）作为外源硅肥材料,通过在重金属镉Cd超标稻田土壤施用硅胶,在水稻分蘖期、孕穗期喷施液体硅肥,研究硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量。【结果】施用硅胶达到100kg/667m2对降低土壤有效Cd含量有极显著效果,表明稻田施用硅胶可以钝化土壤重金属Cd有效性;施用硅胶达到100kg/667m2对降低稻谷Cd含量有显著效果,施用硅胶再配合喷施液体硅肥时,对降低稻谷Cd含量有极显著效果;施用硅胶、液体硅肥对提高稻谷产量有显著作用。【结论】基施硅胶配合喷施液体硅肥,对钝化土壤重金属Cd有效性,降低稻谷Cd含量,提高稻谷产量具有显著效果。     

巨胚杂交稻的农艺及产量性状

以2个巨胚不育系及其相应的2个非巨胚不育系,3个巨胚恢复系、2个非巨胚恢复系为材料,配制一套共20个半双列杂交组合,研究巨胚(ge)基因对杂交稻的若干生物学特性的影响。结果表明:ge基因对杂交稻主要农艺性状和部分产量性状没有显著影响,但ge基因使杂交稻的千粒重、容重、理论产量和实际产量下降,且只有在纯合时才有显著表达。含杂合geGE基因也使其上述性状有所下降,但幅度明显小于gege纯合基因。     

蚯蚓粪与化肥配施对红小豆生长与品质的影响

为探究蚯蚓粪与化肥配施对陕西关中地区红小豆产量及品质的影响,以红小豆新品种保红947为研究对象,设置T1(纯化肥)、T2(20％蚯蚓粪+80％化肥)、T3(50％蚯蚓粪+50％化肥)、T4(80％蚯蚓粪+20％化肥)和CK(不施肥)5个处理,研究了不同处理下红小豆成熟期农艺性状、产量性状及品质性状的差异.结果表明:蚯蚓...     

秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量及氮素调控的影响

以周麦23为供试材料,采用裂区设计的大田试验研究了关中地区秸秆还田配施不同氮肥水平对冬小麦产量及氮素调控的影响。结果表明：相较于单施氮肥处理,秸秆还田配施氮肥处理冬小麦产量在低施氮量处理时有降低的趋势,在高施氮量处理时有增加的趋势,但两者间的差异不显著;秸秆还田配施氮肥能有效提高冬小麦的氮素利用效率,冬小麦的氮肥表观利用率提高了1．6％～9．1％;秸秆还田措施配施适量的氮肥有降低冬小麦百公斤籽粒需氮量的趋势。综合考虑到生产成本及潜在环境污染的可能性因素,在秸秆还田条件下,试验地区冬小麦施氮量以252～321 kg·hm-2为宜。     

14-3-3蛋程中的互作靶蛋白鉴定及其对外源激素的响应

【目的】籽粒灌浆对水稻产量及品质的形成至关重要。14-3-3蛋白是一种信号转导调节因子,在植物生长发育中发挥着重要调控作用。本研究通过分析14-3-3蛋白家族在籽粒灌浆过程中的基因表达模式及其互作靶蛋白,从而揭示其在籽粒灌浆过程中的功能。【方法】利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术分析水稻14-3-3基因家族在籽粒灌浆过程中的表达变化模式,并从中选取GF14b及GF14e进行后续的蛋白功能分析。利用KEGG数据库对GF14b及GF14e蛋白功能motif位点进行分析;构建GST-GF14b及GST-GF14e表达载体,利用亲和层析技术分别钓取籽粒中与GF14b及GF14e互作的靶蛋白,并借助LC-MS/MS对靶蛋白进行鉴定。采用GST pull-down方法验证靶蛋白与GF14b及GF14e间的蛋白互作关系。利用Kinasephos在线程序对靶蛋白的Ser和Thr磷酸化位点进行预测;采用MapMan 3.6.0软件对靶蛋白的功能及参与的代谢过程进行分析。在籽粒灌浆期（花后15 d）,分别喷施25×10^-6mol·L^-1 ABA,10×10^-6mol·L^-1 IAA,100×10^-6mol·L^-1 GA,50×10^-6mol·L^-1 ZR和 2×10^-4mol·L^-1 BR,研究外源激素处理对籽粒灌浆过程中GF14b,GF14e及其互作靶基因表达的影响。【结果】14-3-3家族基因中,除GF14h外,其余7个家族成员在水稻籽粒中均有表达,其中GF14b及GF14e在籽粒灌浆过程中的表达水平较高且变化幅度较大。通过蛋白序列分析发现,GF14b与GF14e间具有3个相同,2个差异的motif功能位点。通过亲和层析试验,在籽粒中共鉴定到59个与GF14b和72个与GF14e互作的靶蛋白,其中有43个靶蛋白与2个成员均有互作,分别有16个和29个靶蛋白与GF14b和GF14e特异结合。随机选取2个靶蛋白进行体外蛋白互作验证,结果表明靶蛋白SUS3与GF14b和GF14e均存在互作关系,而靶蛋白PSA仅与GF14e有相互作用关系,验证了亲和层析结果的准确性。蛋白功能的分析表明,GF14b和GF14e通过与靶蛋白的结合,共同参与了籽粒灌浆过程中蔗糖转化、淀粉合成、糖酵解、TCA循环等碳代谢途径。同时,GF14b及GF14e还具有特异的调控功能,其中GF14b与核酸代谢及物质转运密切相关,而GF14e与C1代谢中的关键蛋白存在互作。此外,大部分靶蛋白均鉴定到具有潜在的Ser和Thr磷酸化位点。外源激素处理下,籽粒中GF14b和GF14e上调表达,而与淀粉合成代谢相关的靶基因（SUS2、 AGPS、AGPL、PPDK2、SBE）大部分呈下调表达的趋势。【结论】14-3-3基因家族成员GF14b和GF14e在水稻籽粒灌浆过程中的表达变化幅度较大,且会响应激素浓度的改变,并通过蛋白互作的形式负调控淀粉合成代谢相关基因的表达,从而对水稻籽粒淀粉的合成起到重要的调控作用。     

Integrated rice management simultaneously improves rice yield and nitrogen use efficiency in various paddy fields

The hilly area of Southwest China is a typical rice production area which is limited by seasonal droughts and low temperature in the early rice growth period. A field experiment was conducted on three typical paddy fields (low-lying paddy field, medium-elevation paddy field, and upland paddy field) in this region. Nitrogen (N) treatment (180 kg N ha^-1 year^-1) was compared to a control treatment (0 kg N ha^-1 year^-1) to evaluate the effects of integrated rice management (IRM) on rice growth, grain yield, and N utilization. Integrated rice management integrated raised beds containing plastic mulch, furrow irrigation, and triangular transplanting. In comparison to traditional rice management (TRM), IRM promoted rice tiller development, with 7-13 more tillers per cluster at the maximum tillering stage and 1-6 more tillers per cluster at the end of tillering stage. Integrated rice management significantly increased the rice aboveground biomass by 34.4%-109.0% in different growth periods and the aboveground N uptake by 25.3%-159.0%. Number of productive tillers significantly increased by 33.0%, resulting in a 33.0% increase in grain yield and 8.0% improvement of N use efficiency (NUE). Grain yields were significantly increased in all three paddy fields assessed, with IRM being the most important factor for grain yield and productive tiller development. Effects of paddy field type and N level on N uptake by aboveground plants were reflected in the rice reproductive growth period, with the effects of IRM more striking due to the dry climate conditions. In conclusion, IRM simultaneously improved rice yield and NUE, presenting a valuable rice management technique in the paddy fields assessed.     

粳稻超亲变异系籽粒谷氨酰胺合成酶基因表达特性及序列变异分析

选用籽粒蛋白质含量有显著差异的亲本和杂种后代超亲变异系,比较分析灌浆过程中籽粒蛋白质积累特性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性变化、GS基因mRNA表达量变化和基因碱基序列。结果表明,杂交后代通过籽粒蛋白质含量的连续定向选可获得超亲变异系,籽粒蛋白质积累量与基因型紧密相关;灌浆过程中籽粒GS活性呈单峰曲线变化,籽粒蛋白质含量与籽粒GS活性密切相关,而且籽粒GS活性也能产生超亲变异;在灌浆过程中籽粒蛋白质含量不同的亲本及超亲变异系籽粒GS1.3和GS2基因的mRNA表达量变化趋势基本一致,即随灌浆进程mRNA表达量逐渐增加,到抽穗后15~20d表达量最高,随后逐渐下降,呈单峰曲线变化;GS1.3和GS2基因mRNA表达量与籽粒蛋白质含量关系密切,GS基因mRNA表达量高的基因型籽粒蛋白质含量也高,而且超亲表达;尽管不同品种GS1.3和GS2基因碱基序列保守性很高,但不同品种水稻GS1.3和GS2基因的碱基序列和蛋白质氨基酸序列并不完全一致,存在着个别碱基不同的基因多态性,品种间有性杂交后代在基因分离和稳定过程中通过碱基的替换仍然能发生碱基的随机性变化及三联体密码和氨基酸的变化。     

不同基因型燕麦内源激素与灌浆期生理特性之间的关系

为探究内源激素含量对燕麦灌浆过程的影响,分别于2020和2021年,以9个不同基因型的燕麦品种为试验材料,设置大田试验,测定灌浆粒重、灌浆期光合特性、旗叶碳代谢酶(蔗糖磷酸合成酶SPS、蔗糖合酶SS)活性、生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)、玉米素核苷(ZR)、脱落酸(ABA)含量及成熟期粒重,通过方差分析和聚类分析,探究不同基因型燕麦灌浆期生理特性、内源激素差异。结果表明：不同品种间,内源激素含量及其他生理特性差异均达显著水平(P<0.05),按照灌浆粒重,将供试的9个品种分为灌浆较强和较弱两类,其中灌浆较强品种到达灌浆盛期的时间较早,灌浆启动时间也早于其他品种;灌浆粒重拟合程度较好,灌浆过程中的净光合速率、碳代谢酶活性较高,粒重优于其他品种;灌浆较强品种单穗粒重较灌浆较弱品种高11.8%～176.5%;灌浆较强品种旗叶IAA、GA₃、ZR含量较灌浆较弱品种高12.6%～118.2%、7.2%～98.0%、21.4%～72.2%,(GA₃+ZR+IAA)/ABA较灌浆较弱品种高39.3%～311.9%。在各内源激...     

Responses of glutamine synthetase activity and gene expression to nitrogen levels in winter wheat cultivars with different grain protein content

Glutamine synthetase (GS) plays a central role in plant nitrogen (N) metabolism, which improves crops grain protein content. A pot experiment in field condition was carried out to evaluate GS expression and activity, and grain protein content in high (Wanmai16) and low grain protein (Loumai24) wheat cultivars under two N levels (0.05 and 0.15 g N kg⁻¹ soil). High nitrogen (HN) resulted in significant increases in GS1 and GS2 expression at 10 days after anthesis (DAA), and higher GS activity during the entire grain filling stage. HN also significantly increased yield, grain protein content and protein fraction (except for glutenin of Luomai24) in two wheat cultivars, which indicated that it increased grain yield and protein content by improving nitrogen metabolism. Wanmai16 showed higher grain protein content, gliadin and glutenin content, and had higher expression level of GS2 both in flag leaves and grains at early grain filling stage. However, Luomai24 had greater yield and higher expression level of GS1. The difference expression of GS2 and GS1 genes indicates they had various contributions to the accumulation of protein and starch in wheat grains, respectively. The results suggest that GS2 would be serving as a potential breeding target for improving wheat quality.     

我国粮食主产区粮食生产影响因素研究

本文分析了我国粮食主产区在我国粮食生产中的重要地位,并通过灰色关联分析法研究了影响粮食产量的相关因素的灰色关联系数,由大到小依次为,粮食播种面积>有效灌溉面积>粮食单产>复种指数>农机总动力>旱涝保收面积>机播面积>机耕面积>农村用电量>机电排灌面积>化肥用量>成灾面积;在此基础上,重点研究了耕地、水资源状况、有效灌溉面积、农业现代化水平及农业科技进步对粮食生产的影响作用。