科研产出
长期施肥模式对双季水稻生理特性与产量的影响
《中国农业大学学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为探明双季稻区不同施肥模式下双季水稻生理特性及产量的变化,本研究依托设置在湖南宁乡的长期大田定位试验,自1986年—至今,共设化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥(LOM)、60%有机肥(HOM)和无肥对照(CK)5种施肥处理,于2015—2016年取样,系统分析不同处理双季水稻植株叶片保护性酶活性、光合特性及产量的变化。结果表明,施肥条件下,早、晚稻各生育时期叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量降低,叶片净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)大小顺序分别表现为LOM>HOM>RF>MF>CK和RF>LOM>HOM>MF>CK;叶片气孔导度(Gs)均表现为HOM>LOM>RF> MF>CK。2个年份的早稻产量均以LOM和HOM处理为最高,分别比CK处理增加3 582.5~3 650.0kg/hm~2和2 569.5~2 641.5kg/hm~2;晚稻产量均以RF和LOM处理为最高,分别比CK处理增加2 480.0~2 757.5kg/hm~2和2 827.5~3 118.5kg/hm~2。总的来说,有机肥与化肥配合施用有利于提高双季水稻叶片保护性酶活性和光合特性。
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镉及镉与铁、锌互作对水稻生长的影响
《华北农学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为了研究铁、锌与镉在吸收运转上的互作效应及其对苗期水稻生长的影响,采用木村B溶液培养试验,以水稻品种威优46和C两优266为材料,应用随机区组设计,添加0.0,0.1,0.5,1.0,2.0 mg/kg Cd~(2+)处理,以及CK(1.0 mg/kg Cd~(2+))、TFe(CK+5.0 mg/kg Fe~(2+))和TZn(CK+5.0 mg/kg Zn~(2+))处理。结果表明,随着镉浓度的增加,2个水稻品种地上部干质量和根部镉转运系数呈下降趋势,而地上部和根部镉含量、总镉含量和根部镉净吸收量呈上升趋势,且威优46的地上部干质量和镉含量均高于C两优266。外源添加Fe~(2+)显著提高了C两优266的地上部干质量,显著降低了威优46根部镉含量,但对2个水稻品种其他部位的镉含量以及镉转运的影响不大,表明Fe~(2+)处理后可以抑制威优46根部对镉的吸收。Zn~(2+)处理增加了2个品种水稻的根部和地上部分干质量以及地上部镉含量,但是降低了威优46根部镉含量,这表明Zn~(2+)处理后促进了Cd~(2+)从根部到地上部的转运,且通过抑制水稻根部发育从而降低水稻对Cd~(2+)的吸收。由此可见,外源添加Fe~(2+)、Zn~(2+)可以缓解镉对水稻生长发育的毒害作用,且缓解程度存在明显的品种差异。
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室内模拟水分因素对直播稻田主要杂草萌发出苗的影响
《湖南农业科学 》 2018
摘要：水稻直播作为一种劳动力节约型的栽培方式,推广应用面积不断扩大。但草害趋重,已成为直播水稻优质高产的主要障碍因子。研究结合培养皿及盆栽试验生测,探索了营养液浓度、盐碱胁迫、淹水深度及种子漂浮4种水分因素对直播稻田主要优势种杂草萌发出苗的影响。结果表明:(1)营养液浓度对杂草种子的萌发并没有显著影响,中低浓度营养液会促进杂草胚根、胚芽的伸长。(2)盐碱胁迫杂草的萌发出苗呈现低浓度促进,高浓度抑制的规律趋势。(3)杂草对淹水的敏感度由大到小为千金子>马唐>稗草,水深4 cm时,马唐和千金子的萌发出苗几乎完全被抑制。(4)各杂草漂浮种子量均随时间延长而降低,种子沉降率在24 h后会急剧增加,且沉降的种子萌发率显著大于漂浮种子的萌发率。
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轮耕对双季稻田耕层土壤养分库容及Cd含量的影响
《作物学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：研究长期不同耕作措施下双季稻田土壤结构、养分及重金属含量的变化规律,对构建稻田合理耕层、提升耕地质量、促进粮食可持续丰产具有重要意义。2005—2014年在湖南醴陵双季稻田设置长期免耕(NT-NT)、长期旋耕(RT-RT)、长期翻耕(CT-CT)、翻免轮耕(CT-NT)和旋免轮耕(RT-NT)5种耕作方式定位试验,测定并分析不同耕作方式对耕层深度、土壤容重、土壤C、N、P、K养分含量、养分库容量及重金属Cd含量等的影响。结果表明,NT-NT由于长期没有动土,土壤容重较高,而RT-RT、CT-CT、CT-NT和RT-NT均使土壤容重值降到了较理想区间。CT-NT和RT-NT 0~5 cm耕层土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和Cd含量均显著低于NT-NT,而高于RT-RT、CT-CT,说明NT-NT在促进土壤养分向表层聚集的同时,也促进了土壤镉向表层聚集,且随着耕作频率的增加土壤表层养分及土壤镉均呈下降趋势。CT-NT和RT-NT 5~10 cm耕层土壤各养分含量均显著高于NT-NT,而10~20 cm耕层土壤各养分含量均低于RT-RT、CT-CT,说明轮耕促进了土壤养分积累并主要向土壤中层聚集。耕层厚度、有效养分总库容量及土壤Cd含量均表现为RT-RT、CT-CT>CT-NT、RT-NT>NT-NT,说明随着耕作频率减少土壤耕层逐渐变浅,有效养分总库容量逐渐变小,土壤总镉、有效镉含量也逐渐降低。本研究表明,长期免耕和长期翻(旋)耕均存在一定弊端,长期免耕虽然降低了土壤镉含量,但同时也降低了土壤养分库容,长期翻(旋)耕虽然增加了土壤养分库容,但同时也增加了土壤镉含量,而合理土壤轮耕既可改善土壤结构,促进土壤养分积累、增加土壤养分库容,又能适当降低土壤镉含量,改善土壤环境。
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水稻簇生穗基因OsCl-6的精细定位与候选基因分析
《农业生物技术学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：水稻(Oryza sativa)穗部性状的改良对水稻产量提高和品种提升具有重要意义。水稻簇生穗的研究有助于了解水稻的穗发育以及相应基因的调控方式。本研究通过构建籼稻(O.sativa ssp.indica)簇生穗材料内江P164和单粒稻9311的正交和反交群体,确定该性状为单基因不完全显性遗传。通过混合群体分离分析法和隐性群体分析法将该基因定位于第6染色体长臂标记ID441和ID020之间,区间内预测有23个基因。推测LOC_Os06g39650为候选基因,并对候选基因进行克隆,测序表明该基因(命名为:水稻簇生穗基因(O.sativa clustered spikelets gene-6,OsCl-6))CDS的第1 556的碱基发生了突变,由A突变为G,碱基的改变造成氨基酸序列发生突变,第519位的氨基酸由天冬酰胺(N)突变为丝氨酸(S),推测从而形成簇生穗性状,进一步对6个非簇生粳稻品种和7个非簇生籼稻品种进行测序分析,结果表明,OsCl-6基因可能是簇生穗基因短花梗(shortened pedicels)sped1-D的等位基因。本研究为阐明水稻穗簇生形成机理以及选育穗大、着粒密度高的水稻新品种提供了基因资源。
关键词： 水稻 簇生穗 水稻簇生穗基因(OsCl-6) 精细定位 克隆 序列分析
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冬季覆盖作物秸秆还田对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响
《生态学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：微生物群落功能多样性是土壤质量变化重要的指标,不同作物类型的秸秆还田措施对土壤微生物群落功能多样性具有明显的影响。以位于双季稻主产区不同冬季覆盖作物-双季稻种植模式大田定位试验田为研究对象,以冬闲-双季稻种植模式为对照(CK),应用Biolog-GN技术开展黑麦草-双季稻(Ry)、紫云英-双季稻(Mv)、油菜-双季稻(Ra)和马铃薯-双季稻(Po)种植模式条件下不同冬季覆盖作物秸秆还田后对双季稻田根际土壤微生物功能多样性影响的研究。研究结果表明,早稻和晚稻成熟期,与CK处理相比,冬季覆盖作物秸秆还田处理增加了稻田土壤碳源平均颜色变化率(AWCD),以Po处理AWCD均为最高,均显著高于Ry和CK处理。不同冬季覆盖作物秸秆还田处理土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,早稻成熟期,Po处理的Richness、Shannon和McIntosh指数均为最高,其次为Ry、Mv和Ra处理,CK处理最低;晚稻成熟期,各处理的Richness、Shannon和McIntosh指数大小顺序均表现为Po>Ra>Mv>Ry>CK。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各冬季覆盖作物秸秆还田处理根际土壤微生物利用的主要碳源为氨基酸类和糖类物质,不同处理间碳源利用类型有差异。冬季覆盖作物秸秆还田措施有利于提高双季稻田根际土壤微生物对碳源的利用能力、物种丰富度和均匀度。
关键词： 水稻 冬季覆盖作物 双季稻田 根际土壤 群落功能多样性
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超标稻米打磨降镉技术及工艺参数优化研究
《中国粮油学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：针对湖南地区镉含量0.1~0.6 mg/kg区间的9个籼稻品种稻米,采用现有的精米机械进行打磨降镉实验。结果显示,打磨度在19%以下时,降镉效率高,对整米率的影响较小,现有精米机械打磨是镉超标糙米的有效降镉技术途径;单位米粒流量、单次打磨度、单位减重效率等最佳工艺参数组合,短粒型分别为11.6 kg/min/L、3.3和363.0 g/min/L,长粒型的分别为11.0 kg/min/L、2.3和226.4 g/min/L。但是,要将所有稻米品种的镉含量从0.6 mg/kg降至0.2 mg/kg水平以下,现有精米机械存在一定的局限性。
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水稻品种魔王谷粒形、剑叶性状和株高QTL定位
《作物学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：以粳稻魔王谷和籼稻CO39配组衍生的280个重组自交系为材料, 2015年和2016年对其粒形、剑叶形态、株高性状进行了相关性分析和QTL检测。剑叶长分别与粒厚和株高存在极显著负相关和正相关,剑叶宽与粒宽存在极显著正相关。检测到17个粒形QTL,分布于第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第9和第10染色体上,贡献率为3.51%～48.65%;其中,第3染色体RM6080-RM6283区间对粒长和千粒重兼具显著作用,第5染色体RM8211-RM3381区间同时影响粒宽和粒厚。检测到12个控制剑叶形态性状的QTL,分布于第1、第3、第4、第6、第7和第9染色体上,贡献率为4.26%～38.40%;有5个多效QTL区间,其中,第4染色体RM252-SFP4_6区间同时控制剑叶长、剑叶宽、剑叶面积和粒长,第9染色体RM257-RM3909区间同时影响剑叶面积和粒长。只检测到一个控制株高的QTL,位于第1染色体的RM6333-RM5536区间,是一个主效QTL,贡献率为28.76%。这些结果为进一步开展粒形、剑叶形态、株高基因的精细定位、克隆和分子辅助育种奠定了基础。
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利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术定向降低水稻落粒性
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】易落粒既不利于稻谷收获,也不适宜于水稻机械化生产。利用现阶段前沿的分子育种手段——CRISPR/Cas9技术对水稻落粒性主效基因qSH1进行定点编辑,并调查分析易落粒性状的改良效果,为创制稳产和适合机械化生产的水稻新种质奠定材料基础和探索新途径。【方法】以qSH1为靶标基因,根据CRISPR/Cas9技术原理设计靶标位点。将所设计的靶点序列在水稻参考基因组中比对分析以排除非特异性靶位点,最终筛选出qSH1-T1和qSH1-T5靶标位点。化学合成靶位点寡核苷酸序列,退火后分别与pYLg RNA-U3、pYLg RNA-U6a载体连接构建U3-qSH1T5-g RNA、U6a-qSH1T1-g RNA表达盒,最后将2个g RNA表达盒同时连接至pYLCRISPR/Cas9表达载体中,构建pYLCRISPR/Cas9-qSH1-T51表达载体。利用农杆菌介导转化易落粒的籼稻品种HR1128,以潮霉素抗性为筛选标记筛选获得T0代转基因阳性植株。利用靶位点扩增测序法判断T0代转基因植株在预期靶标位点是否发生突变,并进一步分析突变类型及基因型。将靶点序列在水稻参考基因组中比对,选择与靶点序列匹配度大于或等于15 bp且3′端具有NGG的位点作为潜在脱靶位点进行脱靶效应评估。利用潮霉素基因及靶点检测进一步筛选无T-DNA成分的qsh1突变植株并进一步构建qsh1突变系,并分析qsh1突变系的落粒性、qSH1的表达量及预测编码氨基酸序列。【结果】pYLCRISPR/Cas9-qSH1-T51载体成功地实现了对qSH1靶标位点的定点编辑。在T0代转基因阳性植株中获得7个突变单株,其中qSH1-T1和qSH1-T5靶点的突变频率分别为54.55%和63.64%,突变基因型包括纯合突变、杂合突变、双等位突变和嵌合突变,突变类型包括碱基插入、碱基缺失及碱基突变。通过对T1代植株进行潮霉素基因筛选、靶位点扩增测序,结果表明,在T1代植株中Cas9载体骨架和qSH1突变位点都发生了分离,获得2种不含T-DNA成分的qsh1纯合突变株,并以此构建2个T2代qsh1纯合突变系群体(17SZ01和17SZ02)。对46株转基因阳性植株进行脱靶效应分析,发现3个潜在脱靶位点均未发生突变,表明所设计的靶标位点具有较高的特异性。通过落粒性测定分析表明,与野生型对照相比,2个qsh1纯合突变系的落粒性显著降低。进一步分析发现,2个突变系氨基酸翻译均发生改变并提前终止,同时17SZ01突变系qSH1的表达量显著降低。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对水稻基因组进行定点编辑定向改良水稻品种落粒性,是一条高效、安全的分子改良育种策略。
关键词： CRISPR/Cas9 基因编辑 水稻 qSH1 落粒性
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