科研产出
蔗糖转运蛋白OsSUT5在水稻花粉发育及结实中的作用
《中国农业科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】蔗糖是植物体内光合产物运输的主要形式。蔗糖-质子同向运输蛋白（sucrose transporter/sucrose carrier,SUT/SUC）在植物细胞之间的蔗糖跨膜运输以及植物组织和器官之间的蔗糖分配中具有重要作用。水稻SUT家族共有5个成员。已有研究表明,敲除OsSUT1、OsSUT2、OsSUT3、OsSUT4对水稻的生长发育产生显著影响,说明这些基因不可替代。然而,OsSUT5的功能还未见报道。阐明OsSUT5在水稻生长发育中的作用,将为全面了解SUT蛋白在模式植物水稻中的生理功能提供新的依据。【方法】通过对水稻OsSUT5的时空表达特性进行实时荧光定量PCR分析,同时利用OsSUT5的推测启动子驱动GUS在水稻体内表达,获得其基因编码蛋白的组织定位信息,以及在烟草叶片表皮细胞内进行OsSUT5-GFP融合蛋白瞬时表达,对蛋白进行亚细胞定位,比较基因编辑技术（CRISPR-Cas9）创制的OsSUT5不同纯合突变株系与野生型对照水稻的形态和生理特征,获得OsSUT5的功能信息。【结果】转录水平上,OsSUT5在水稻茎、叶、花序和颖果中均有表达,并且该基因编码蛋白在营养器官中的表达集中于维管组织。在生殖器官中,OsSUT5的表达主要位于花药及发育的颖果内。该基因编码蛋白在水稻发育的颖果特别是盾片和胚根鞘中高表达。烟草叶片表皮细胞内的瞬时表达显示OsSUT5-GFP融合蛋白定位于细胞质膜。与野生型水稻相比,3个OsSUT5纯合突变株系均表现为花粉活性以及离体萌发率明显降低。与此相吻合的是,OsSUT5突变株系未授粉的小穗比例相对于野生型显著增加,同时突变株系结实率显著下降。通过对OsSUT5突变株系颖果的观察和比较显示,OsSUT5突变体水稻颖果的垩白相对于野生型明显增多,其颖果长度相对于野生型对照也有一定程度的增加,但统计结果表明OsSUT5突变体水稻的千粒重与野生型无显著区别。【结论】OsSUT5在水稻花粉发育甚至受精过程中可能发挥重要作用;敲除OsSUT5对水稻的结实率、籽粒的形态和品质有明显影响。推断OsSUT5在水稻开花结实中的作用（包括对花粉活性和颖果内胚乳发育的影响）与其蔗糖运输功能密切相关。
关键词： 水稻 OsSUT5 CRISPR-Cas9 花粉萌发 结实率 垩白
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应急性镉砷低积累水稻品种筛选
《湖南生态科学学报 》 2021
摘要：【目的】为重金属污染耕地镉、砷低积累水稻品种的选择及建立镉、砷低积累水稻品种筛选鉴定方法提供依据。【方法】采用田间小区试验方法,分析18个水稻品种的镉、砷吸收积累差异。【结果】18个品种的平均产量为5.62±0.22 t/hm2,其中有较大减产风险的水稻品种有5个,其产量比平均产量减产超过5%。18个水稻品种的平均稻米镉含量为0.25±0.06 mg/kg,变异系数为0.44;平均稻米砷含量为0.13±0.04 mg/kg,变异系数为0.28,且稻米镉、砷含量与茎叶镉、砷含量呈极显著正相关。基于稻米镉砷含量的聚类分析结果表明,镉高积累水稻品种有P15、P16、P18,不宜在镉污染稻田种植;镉低积累水稻品种有P1、P6,适于轻中度镉污染稻田的安全利用。【结论】稻米镉、砷含量可直接反映水稻对镉、砷的吸收积累特征。
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60Co-γ射线辐射水稻小RNA测序变异分析
《核农学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为探讨γ射线辐射引起水稻损伤效应的小RNA变异,采用0、300和400 Gy的60Co-γ射线辐射处理水稻高粳糯种子,利用Illumina HiSeqTM 2500高通量测序平台对辐射后的高粳糯三叶期叶片进行小RNA测序。结果显示,0 Gy（对照）组共获得7 395 578个小RNA,254个已知miRNA成熟序列,26个新miRNA成熟序列;300 Gy剂量组（Gy3）共获得10 315 701个小RNA,265个已知miRNA成熟序列,29个新miRNA成熟序列;400 Gy剂量组（Gy4）共获得6 469 869个小RNA,261个已知miRNA成熟序列,29个新miRNA成熟序列。GO富集分析显示,Gy4 vs CK组差异miRNAs对应的候选基因富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类共58个小类,其中涉及分子功能的基因最多。Gy3 vs Gy4组差异miRNAs对应的候选基因富集到生物过程和分子功能两大类共7个小类,以离子结合、过渡金属离子结合和氧化还原酶活性占主要比例。KEGG富集分析显示前20条显著富集途径,Gy3 vs CK组差异miRNAs对应的候选基因富集到植物病原互作最高,富集最显著的是植物昼夜节律。Gy4 vs CK组差异miRNAs对应的候选基因组富集到代谢途径最高,富集最显著的是甘油磷脂代谢和醚脂类代谢,Gy3 vs Gy4组差异miRNAs对应的候选基因富集到甘油磷脂代谢、真核生物的核糖体发生和内吞作用三个途径最高,富集最显著的是醚脂类代谢。本研究从RNA水平为辐射诱变水稻引起当代的苗期损伤效应提供了新见解。
关键词： 水稻 γ射线 损伤效应 小RNA GO富集分析 KEGG分析
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不同水稻品种对镉、砷的吸收累积特征
《湖南农业科学 》 2020
摘要：采用田间试验方法,对污染稻田内15个水稻品种的镉、砷吸收累积特征进行了研究.结果表明:15个供试品种的稻米镉含量范围为0.04~0.06 mg/kg,均未超过食品安全国家标准;砷含量范围为0.15~0.28 mg/kg,其中C两优386、晶两优1212、泰优390和深两优475的稻米砷含量超过食品安全国家标准.镉的转运效率以深两优475最高,五优308最低,砷的转运效率以深优9595最高,Y两优9918最低.15个品种稻米镉、砷富集系数均低于1.0,说明该土壤上稻米对镉、砷的富集能力较弱.
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水稻CMS-WA育性对播栽温度敏感性分析
《南京农业大学学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]本文旨在分析播栽温度对水稻野败型细胞质雄性不育性(wild abortive type cytoplasmic male sterility,CMS-WA)的影响,为不育系选育、提纯、繁殖和制种提供理论依据。[方法]设置16.8、21.2、24.5、27.3、30.1℃5个播栽温度,在自然温度梯度压力下,选择3个不同微效恢复基因数量的野败型(wild abortion type,WA)不育系珍汕97A、龙特浦A和京福1A,以嵌合颖花率和黑染花粉率为指标进行对比研究,应用回归模型和主效可加互作可乘模型(additive main effects and multiplicative interaction,AMMI),分析不育系花粉育性的变化动态。[结果]随着播栽期的推迟,不育系播始历期缩短,生育进程加快,有效积温总体呈先升后降趋势,表现感温性。播栽温度在20.1～30.1℃时能提高不育系黑染花粉率和嵌合颖花率,呈正效应。随着播栽温度的上升,3个不育系的黑染花粉率和嵌合颖花率总体上均表现上升趋势,龙特浦A响应极显著,京福1A和珍汕97A表现不显著。珍汕97A花粉育性平均值较低,黑染花粉率和嵌合颖花率分别为1.398%和5.628%,其基因型互作效应主成分轴(interaction principal component axis,ICPA1)值分别为-1.632和-1.512,表明其不育性稳定,花粉育性对播栽温度敏感度低;龙特浦A和京福1A花粉育性平均值较高,二者的黑染花粉率分别为9.836%和7.580%,嵌合颖花率分别为14.788%和11.810%,黑染花粉率基因型IPCA1数值分别为1.114和0.518,嵌合颖花率基因型IPCA1数值分别为0.133和1.379,表明其不育性较不稳定,花粉育性对播栽温度变化相对敏感。[结论]根据温度对不育系育性影响的变化规律,对于温度敏感型的不育系,宜采取早繁早制的措施,保证种子纯度。在不育系选育和遗传提纯上,应在微效恢复基因高效表达的温度条件下进行,可及早剔除不合格单株或株系,以获得不育性较稳定后代。
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水稻CMS-WA育性的光温敏感性分析
《农业生物技术学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：水稻(Oryza sativa)细胞质雄性不育(cytoplamic male sterility, CMS)系花粉育性不同程度的波动,直接影响杂交稻种子纯度。为了研究水稻野败型细胞质雄性不育(cytoplamic male sterility of wild abortion, CMS-WA)系育性的光温敏感性,本研究设置4个播栽期,4个不同光照长度处理,选择3个微效恢复基因数量不同的野败型(wild abortion type, WA)不育系'珍汕97A'、'龙特浦A'和'京福1A',以嵌合颖花率(rate of florets with fertile anthers)和黑染花粉率(dark pollen rate by I2-IK dyed)为育性指标,应用回归模型分析播栽期温度及光照长度对不育系花粉育性的影响。结果表明,光温互作对不育系中微效恢复基因的表达有重要的影响,随着播栽温度的上升,3个不育系的黑染花粉率和嵌合颖花率总体上均表现上升趋势,'珍汕97A'、'京福1A'的花粉育性对光照长度没有明显的反应,而光照长度对'龙特浦A'的效应达显著水平(P<0.05)。'龙特浦A'可归类为温光并进型,光照长度作用随播栽期温度同时发生互促效应,温光并进型不育系采取早繁早制的措施,种子纯度高;而在选育和提纯上,应在高播栽期温度短日照的条件下进行,及早剔除不合格单株或株系。'珍汕97A'和'京福1A'可归类为温度敏感型,光照长度效应不明显,因而低播栽期温度下繁殖和制种,高播栽期温度下选育和提纯,效果较好。本研究结果对不育系原种提纯、选育改良及繁殖制种具有指导和参考作用。
关键词： 水稻 野败型(WA) 细胞质雄性不育(CMS) 温光互作 育性
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水稻抗性蛋白OsRRK1抗褐飞虱机理分析
《中国水稻科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]OsRRK1(Rop-interacting receptor-like kinase 1)蛋白是水稻中第一个被研究的类胞质受体激酶RLCKⅥ家族蛋白.在调控水稻叶片的卷曲和对褐飞虱的防御中都起着重要作用,但是其调控机理尚不清楚.本研究试图进一步探究OsRRK1基因抗褐飞虱的机理.[方法]利用酵母双杂交的方法分析OsRRK1蛋白与OsLecRK(lectin-like receptor kinase)、OsLecRK1、OsLecRK2、OsLecRK3的互作关系,OsLecRK是抗褐飞虱基因BPH15区间的候选基因,是水稻先天免疫系统中一个重要成员,既参与水稻先天免疫反应,包括对褐飞虱、白叶枯病和稻瘟病的抗性,又参与水稻的发育过程.OsLecRK1、OsLecRK2、OsLecRK3的基因簇组成抗褐飞虱基因BPH3,含BPH3基因的水稻具有广谱、持久的抗虫性.同时利用DNAMAN软件分析OsLecRK蛋白与OsLecRK1、OsLecRK2、OsLecRK3的同源性.[结果]DNAMAN的分析结果显示OsLecRK与OsLecRK1、OsLecRK2、OsLecRK3的同源性都很高,蛋白一致性在50%以上;酵母双杂交结果显示OsRRK1与OsLecRK、OsLecRK2和OsLecRK3互作.[结论]OsRRK1通过与抗褐飞虱基因BPH15和BPH3候选基因的相互作用参与水稻抗褐飞虱过程.
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轻简施肥在黑龙江水稻上的应用效果
《湖南农业科学 》 2020
摘要：通过1次基施长效多元复合肥加苗期追施1次氮肥,为水稻生长提供氮、磷、钾和各种中微量营养元素,解决水稻后期早衰和中微量营养元素供应不足等问题.据黑龙江2017—2019年的大田对比试验和大田示范试验结果表明,采用这种轻简施肥方式,水稻平均产量为624.8 kg/667m2,比习惯施肥的对照增加76.6 kg/667m2,增产14.0%,而且追肥次数减少1~2次,节省了劳动成本20元/667m2,平均增加纯收益199.2元/667m2.黑龙江种粮大户平均每户种植面积在20 hm2以上,该项技术可以增加纯收益约6万元/a.
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不同密度下抗性与敏感稗草对水稻氮素水平和光合作用的影响
《植物生理学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以遗传背景一致的抗二氯喹啉酸型和敏感型稗草为供试材料,分析了水稻与稗草以不同密度（4:1和4:2）共生的条件下,稗草种群对水稻氮素水平和光合作用的影响。结果显示,水稻-稗草共生并未影响穗分化始期的水稻株高;但造成了水稻分蘖数的显著降低,抗性稗草处理后水稻分蘖数的降低幅度与敏感稗草处理后的差异不显著。水稻与稗草以高密度（4:2）共生,水稻的根长及植株鲜重均显著下降;而此密度下抗性与敏感稗草对水稻根长和植株鲜重的影响无显著差异。稗草与水稻共生导致了水稻干物质积累量和植株全氮含量的降低,高密度（4:2）的敏感稗草共生条件下水稻的干物质积累量最低。同一密度下,敏感稗草影响下水稻植株的全氮含量略高于抗性稗草。抗性稗草的净光合速率显著高于敏感稗草。抗性稗草以不同密度与水稻的共生导致了水稻胞间CO2浓度的显著降低,稗草对水稻光合作用的影响主要是通过增强水稻的蒸腾速率、降低其气孔导度来实现的。
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