科研产出
水稻糖苷水解酶基因OsINV3影响花粉育性的研究
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：花粉育性是水稻生殖发育中的重要性状，直接影响水稻的产量。本研究鉴定到一个包含Glyco＿32核心结构域的糖苷水解酶编码基因OsINV3。通过实时定量PCR对OsINV3的时空表达模式分析发现，该基因在穗发育各阶段均有表达且在幼穗分化第6期具有较高的表达水平。通过亚细胞定位分析，发现OsINV3定位于细胞质。利用CRISPR/Cas9技术获得了粳稻9522和籼稻五山丝苗背景下的功能缺失突变体952201590-1和952201590-2、WSSM01590-1和WSSM01590-2。通过对表型分析及农艺性状统计发现，2种不同背景的突变体材料均表现为株高矮化、花粉育性下降、结实率降低。进一步分析发现，不同背景的突变材料，对育性下降的程度存在差异，在籼稻五山丝苗背景下，OsINV3的功能缺失导致花粉完全败育。通过半薄切片超显微观察发现，OsINV3的功能缺陷导致花药壁和小孢子发育异常。本研究为水稻花药发育提供新的研究思路，为水稻遗传育种提供遗传材料。
关键词： 水稻 花粉育性 OsINV3基因 糖苷水解酶 CRISPR/Cas9
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连续三年施用改良剂对镉污染稻田的修复效果研究
《土壤通报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】本研究目的为探讨连续三年施用石灰、生物炭和硅肥对中度镉污染稻田的修复效果。【方法】以湖南省典型双季稻区土壤-水稻系统为研究对象，采用随机区组设计，共设对照（T1）、施用石灰（T2）、施用生物炭（T3）和施用硅肥（T4）4个处理，分析施用不同改良剂的稻田土壤理化性质和水稻镉含量特征，通过冗余分析与回归分析探究土壤因子对镉在土壤-水稻系统中迁移转运的影响。【结果】相较于T1处理，T2处理土壤pH显著增加至6.92±0.05，土壤有效镉降低至0.41±0.09 mg kg-1;T3、T4处理与T1处理相比，土壤pH、有效镉、活性有机质均无显著差异。T3处理早稻和晚稻糙米镉含量最高，分别为0.54±0.07和0.11±0.04 mg kg-1;T2处理最低，分别为0.16±0.00和0.03±0.01 mg kg-1。冗余分析结果表明：糙米中镉含量（RiCd）与土壤pH负相关，与有效镉含量（DPTA-Cd）正相关。糙米中镉含量与土壤有效镉含量的关系式为：RiCd (mg kg-1)=-0.0822+0.297 DPTA-Cd (mg kg-1)(Radj~2=0.503,P ＜0.05)。【结论】连续三年施用石灰对中度镉污染稻田有较好修复效果，其主要通过提升土壤pH，降低土壤有效镉含量，进而降低水稻糙米镉含量。
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微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定有机肥中镉、砷、汞、铅、铬含量
《中国土壤与肥料 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定,比较湿法消解 30 min,湿法消解至近干和微波消解等不同前处理方法对有机肥料中镉、砷、汞、铅、铬元素的提取效果,建立了一种基于ICP-MS测定有机肥料多种重金属元素含量的方法.结果表明:湿法消解至近干和微波消解法对有机肥多元素成分分析标准物质(RMH-F001)中 5 项重金属含量的测试结果均满足标准要求,方法定量值、标准值偏差分别低于 6.3%、5.7%;硝酸/过氧化氢体系-微波消解处理下,样品结果稳定性最佳,相对标准偏差为 0.8%~6.8%,相对偏差为 1.1%~9.0%,相对相差为 2.2%~18.0%,加标回收率为 99.4%~102.9%.硝酸/过氧化氢体系-微波消解-ICP-MS法可作为有机肥中 5 项重金属统一化测定的常规方法.
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不同调酸剂对种植玉米红壤微生物群落的影响
《农业环境科学学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为研究红壤微生物丰度和群落组成对不同调酸剂的响应，分析影响碳/氮关键代谢过程微生物的变化，通过盆栽实验，设置不施肥（CK）、钙镁复合剂（L）、钙镁复合剂配施猪粪（ML）和钙镁复合剂配施秸秆（SL）4个处理，采用宏基因组测序技术，分析土壤细菌、真菌和古菌以及碳/氮代谢关键过程微生物。结果表明：L、ML和SL处理显著提高土壤pH值和交换性钙/镁，显著降低土壤交换性酸。调酸剂增加了细菌优势菌中的变形菌门相对丰度，降低了绿弯菌门和酸杆菌门相对丰度；降低了真菌优势菌中的毛霉菌门相对丰度；增加了古菌优势菌中的广古菌门和深古菌门的相对丰度，降低了奇古菌门的相对丰度。冗余分析结果显示，速效钾是影响土壤细菌和真菌群落结构的主要环境因子，土壤pH和有机碳是影响土壤真菌和古菌群落结构组成的关键因子。碳代谢过程的贡献度方面，变形菌门的贡献度在SL处理中最高，放线菌门和芽单胞菌门的贡献度在ML处理中最高。氮代谢过程中，各处理绿弯菌门对硝化作用的贡献率均超过80%。调酸降低了绿弯菌门和酸杆菌门在反硝化与硝酸盐异化还原过程中的贡献度，L与SL处理的变形菌门贡献度低于ML处理，而ML处理的放线菌门贡献度高于L与SL处理。单施钙镁复合剂、钙镁复合剂配施猪粪和钙镁复合剂配施秸秆均可缓解红壤酸性，改变土壤优势菌群，并有利于碳/氮积累。
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杂交水稻亲本生殖生长期耐极端高温能力差异性研究
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：高温对杂交水稻制种产量影响较大，培育耐高温杂交水稻亲本尤其重要。2022年在湖南长沙利用20个不育系与43个恢复系共配组150个组合进行制种试验，利用夏季极端自然高温条件，筛选耐热性强的杂交水稻亲本。结果表明，孕穗期和抽穗开花期经历长时间最高温度超过40℃的极端高温后，恢复系F81、爽恢459、8X011、湘农恢1442、乐占、湘农恢0751、X155、湘农恢887、X120、R8022、5W0373、爽恢429、R0859、4WH0818、DY3、爽恢1805、R1928、R889的自交结实率均在80%以上，耐热能力强；不育系599S、爽1S、沁886S、芯香S、展998S与多个恢复系配组的平均异交结实率分别为34.5%、31.2%、33.1%、33.3%、35.9%，最高异交结实率分别为53.6%、49.5%、46.1%、41.5%、41.3%，均高于其他不育系所配组合的平均异交结实率和最高异交结实率，耐热能力强，且所制杂交种裂颖粒率低、病粒率低、种子活力水平高。利用上述亲本选配优势组合，可在平原地区实现规模化、机械化制种。
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湖南攸县杂交水稻全程机械化制种关键技术示范与效果
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：2022年在湖南攸县新市镇开展了父母本水稻精量粘种育秧技术、父母本机插技术、无人机植保施药技术、无人机喷施“九二〇”技术、父母本大行比无人机辅助授粉技术、父母本机械分收和种子机械烘干技术等杂交水稻全程机械化制种关键技术应用示范。结果表明，与传统小行比人工辅助授粉制种相比，父母本大行比无人机辅助授粉的实收产量高10.7%，劳力成本节约2 210元/hm~2，增加父本稻谷收入2 580元/hm~2，合计节本增收4 790元/hm~2，取得了良好的示范效果。
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水稻小粒不育系新组合卓两优1126的高产特征
《中国水稻科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]挖掘杂交水稻产量潜力,培育超高产品种,既是一道科学难题,也是"藏粮于技"安全战略.本研究旨在解析小粒不育系卓201S配组的杂交稻卓两优1126高产形成规律,为优质高效超级杂交稻培育提供理论支撑.[方法]2022 年选用小粒不育系新组合卓两优 1126 和对照品种超级稻两优培九、Y两优 900 和湘两优900为试验材料,在湖南省隆回县统一高产栽培,系统比较卓两优1126与其他3个超级杂交稻产量及其产量构成、干物质积累、根系发育和抗倒性,探究小粒不育系新组合卓两优1126 高产特征.[结果]卓两优1126产量极显著高于对照,较超级杂交稻第 1 期代表品种两优培九增产 35.07%,较超级杂交稻第 4 期代表品种Y两优 900 增产17.84%,较超级杂交稻新代表品种湘两优900增产14.52%.卓两优1126产量的提高主要原因是在保持稳定千粒重和结实率基础上,通过平衡有效穗数与每穗粒数使群体总颖花数显著提升.与对照相比,卓两优 1126 单茎地上部干质量、根干质量和根冠比均极显著高于对照,表明卓两优 1126 根系具有显著的生长优势,能够很好地协调植株地下和地上部分的生长,有助于超高产的形成.卓两优 1126 株高适中,基部 3 节间总长和穗下节间长度都极显著高于对照,但基部第 2 节间的弯曲力矩和抗折力与湘两优 900 的差异未达到显著水平,卓两优 1126在增加株高的同时保持了较强的抗倒性.卓两优 1126 耐低氮,稻米品质综合评级为部标优质 2 级,极端高温下较对照Y两优 1928增产5.53%.[结论]卓两优1126在保持稳定的千粒重和结实率基础上,通过平衡有效穗数与每穗粒数使群体总颖花数显著提升,从而实现超高产.卓两优 1126 亲本间粒型存在显著差异,可以实现父母本混播混收的全程机械化制种,降低种子生产成本.另外,小粒型不育系千粒重仅为常规不育系的 1/2,在制种产量保持不变的前提下,单位制种面积的杂交稻种子粒数比普通不育系多1倍,大幅降低杂交稻的用种成本.因此,以卓两优1126为代表的"小粒种 高产稻"模式,能为解决杂交水稻当前困境提供新思路,是新的发展方向.
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紫叶甘蓝型油菜花青素合成的转录组-代谢组联合分析
《华北农学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：通过筛选甘蓝型油菜绿叶和紫叶突变体叶片中差异表达基因和差异代谢物，为解析花青素合成机理奠定理论基础。对苗期叶片呈紫色的甘蓝型油菜(PL)和叶片呈绿色的甘蓝型油菜ZS11(GL)幼苗表型观察发现，PL在长出2片真叶(3周)时紫色斑驳分布，随着发育紫色逐渐加深，抽薹期后紫色逐渐变浅最终消失(>16周),GL叶片则全时期呈绿色；转录组KEGG分析在第6,13,16周找到2 523个共差异表达基因，上述差异表达基因在花青素合成途径显著富集。与花青素合成相关的24个基因显著差异表达，包括3个MYBL2、1个C4H、1个F3H、2个F3′H、2个TT8、3个DFR、4个ANS、5个UGT、3个TT19,上述基因在第6,13周PL叶片中表达量均高于GL。选取8个差异表达基因进行qRT-PCR验证，结果与转录组分析数据趋势一致。花青素靶向代谢组共检测到50种花青素，其中29种积累差异显著；PL相对于GL有16种花青素积累上调，13种花青素积累下调。PL叶片中多种矢车菊素积累量显著增加，而矮牵牛素积累量显著下降，花青素合成途径中差异表达基因和差异代谢物的表达量均达到显著水平。TT8及其靶基因(DFR、ANS、UGT、TT19)在发育早期(6～13周)的上调促进了PL中以矢车菊素为主的花青素的积累以及矮牵牛素为主的花青素的减少，导致叶片叶色出现差异。而发育后期(13～16周),这些花青素合成基因的下调和花青素的降解可能导致花青素积累的减少，使PL由紫叶转变为绿叶。
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外源GA3处理对辣椒半矮秆突变体表型和生理特征的影响
《湖南农业大学学报(自然科学版) 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：分别用1.0、2.0、4.0、8.0 mg/L的GA3处理辣椒半矮秆突变体E483的种子，分别用2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0 mg/L的GA3喷施E483幼苗，以0.0 mg/L的GA3处理的野生型6421（CK1）和E483（CK2）为对照，调查GA3处理下E483种子萌发情况和植株表型，并测定幼苗叶片内源GA、可溶性糖、可溶性蛋白、MDA含量以及SOD、CAT、POD、GR活性。结果表明：E483种子萌发速度低于野生型6421的，GA3处理可提高E483种子发芽势，且在2.0、4.0、8.0 mg/L GA3处理下，E483种子发芽能力可恢复至野生型6421种子的发芽能力；E483植株较6421矮，叶片较6421小，喷施GA3处理可促使E483幼苗茎秆节间伸长、茎增粗、叶面积增大，但不会改变其节位数；8.0 mg/L GA3处理的E483的株高与6421的株高无显著差异；2.0 mg/L GA3处理的E483茎粗与6421茎粗无显著差异；6.0 mg/L GA3处理的E483的叶宽、叶面积与6421幼苗的叶面积无显著差异；E483幼苗中GA1、GA3、GA20、GA29、GA34含量显著低于6421相应的值，推测该突变体属于GA合成缺陷突变体；E483叶片中可溶性糖、可溶性蛋白含量及SOD、CAT、POD、GR活性均显著高于6421的，MDA含量显著低于6421的；10.0 mg/L GA3处理的E483叶片中可溶性糖、可溶性蛋白含量和SOD、CAT、POD活性达到最大值。
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拟南芥和番茄斑萎病毒NSs蛋白互作的转录组分析
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了研究番茄斑萎病毒NSs蛋白在番茄斑萎病毒与植物互作中发挥的作用，本研究以转NSs基因拟南芥和生态型拟南芥为研究对象，使用Illumina RNA-seq测序平台进行转录组测序，利用生物信息学方法分析NSs对植物转录水平影响。结果显示，转基因和生态型拟南芥共有1 258个差异表达基因。其中966个差异表达基因富集到Gene Ontology (GO)，主要涉及细胞组分、代谢过程和酶活性等功能。517个差异表达基因富集到KEGG通路中，NSs主要降低了苯丙烷生物合成、植物激素信号转导、植物病原体相互作用等通路基因的表达，这些通路都与植物防御病原微生物侵染相关。101个差异表达基因被鉴定为转录因子，分属于39个转录因子家族，包括调控苯丙烷生物合成的MYB家族和调控生长素信号转导AUX/IAA转录因子家族。研究发现，NSs蛋白与拟南芥的互作是一个复杂的过程，NSs影响了拟南芥的次生代谢、激素调节、防御反应等多项生物功能，这为后续深入研究NSs在番茄斑萎病毒与宿主植物互作中发挥的作用以及番茄斑萎病毒的防治提供参考依据。
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