科研产出
SLAF-seq BSA定位水稻黄叶转绿基因grc2的效果研究
《农业生物技术学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：将传统分群分析法(bulk segregant analysis, BSA)与全基因组特异性位点扩增片段测序手段(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)深度整合的SLAF-seq BSA技术为快速定位质量性状基因提供了可能。然而,对这一技术的定位准确性程度却少有报道。本研究以水稻(Oryza sativa)黄化转绿基因grc2 (green-revertible chlorina, grc2)为对象,分析了SLAF-seq BSA定位结果与传统图位定位结果的差异。首先,通过简化基因组测序获得了在'grc2'突变体和正常叶色水稻'Y58S'之间表现出单核苷酸多态性的5 302个SLAF标记;然后,利用Y58S/grc2的F2群体中的100个野生型单株和100个突变型单株构建了两个极端混池,再通过自动化计算各SLAF标记在极端混池中的父母本基因型频率,筛选到了符合在0.01水平满足父本('grc2')、母本('Y58S')基因型在野生型混池中为33∶66且在突变型混池中为99∶1的关联标记共13个,这些标记集中分布在Chr06前臂的0.98～1.21 Mb与1.57～1.99 Mb两个相邻区域。经连锁分析发现,第1区域的关联标记AM1、AM6与grc2基因的遗传距离仅为0.625和0 cM;将关联标记比对至日本晴参考基因组后,发现第1关联区域恰好覆盖了grc2基因的传统定位区间,表明SLAF-seq BSA的定位结果具有参考价值。本研究结果为支撑SLAF-seq BSA能快速关联质量性状基因提供了证据。
关键词： 基因定位 质量性状基因 特异性位点扩增片段测序(SLAF-seq) 分群分析法(BSA) 水稻
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水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位
《中国水稻科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：【目的】蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F_2群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。
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有机肥施用对田面水氮磷流失风险的影响
《环境科学研究 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为探明化肥配施有机肥对田面水氮、磷流失及水稻系统养分吸收的影响,采用田间小区试验,设置常规施肥处理(FN)、常规施肥减氮磷量20%处理(F0)、减氮磷20%+有机肥处理(F1～F4处理有机肥施用量分别为1 500、3 000、4 500和6 000 kg/hm~2)共6个处理,探索化肥减量20%配施有机肥的最优组合.结果表明:不同施肥处理下,田面水中ρ(TN)、ρ(NH_4~+-N)均于施肥后第1天达到峰值,随后迅速下降,于第7天后逐渐趋于稳定,ρ(TN)和ρ(NH_4~+-N)分别维持在各自峰值的5. 1%～10. 9%与4. 8%～9. 6%,田面水中ρ(TP)的变化趋势与ρ(TN)相似; F0与F1处理均能有效降低田面水中ρ(TN)和ρ(TP).与FN处理相比,F1处理下ρ(TN)、ρ(NH_4~+-N)与ρ(TP)平均值分别降低了6. 5%、9. 1%和3. 1%,该处理能够有效地降低氮、磷养分流失风险,且增施有机肥可使水稻增产0. 2%～19. 8%,地上部分氮、磷累积量随有机肥施用量的增加而显著增加(P<0. 05).综合水稻产量、养分吸收和田面水养分动态等指标发现,F1处理不仅能提高区域双季稻产量,还能有效控制田面水氮、磷养分浓度,降低氮、磷地表径流产生的农田面源污染风险,是针对南方双季稻田的一项"控源节流"优化施肥模式.
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不同耕作模式对双季稻田生态系统净碳汇效应及收益的影响
《生态环境学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：耕作措施是影响稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的关键因素。为探明南方双季稻区不同耕作模式下稻田耕层土壤(0—20 cm)固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的变化特征,开展紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻大田定位试验,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种耕作处理,系统分析了不同耕作方式对稻田耕层土壤固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究结果表明,各处理稻田耕层土壤的固碳速率变化范围为2.98—3.43 t·hm~(-2)·a~(-1),耕层土壤碳密度为29.77—34.33 t·hm~(-2),其大小顺序均表现为CT>RT>NT>RTO。不同耕作处理稻田生态系统作物的净碳固定变化范围为5.27—7.43 t·hm~(-2)·a~(-1),其大小顺序表现为CT>RT>NT>RTO;CT和RT处理土壤的净碳汇量分别比NT处理增加40.26%和3.90%。不同处理稻田生态系统物质投入的碳成本为0.03—0.85 t·hm~(-2)·a~(-1),年经济收益为7.11—8.81×10~3 CNY·hm~(-2)·a~(-1),稻田生态系统经济效益大小顺序表现为CT>RT>NT>RTO。总之,翻耕、旋耕结合秸秆还田处理均有利于提高双季稻田耕层土壤的固碳速率、碳汇效应和经济收益,是增加耕层土壤有机碳库贮量的有效措施。
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稻油不同轮作模式对农田甲烷和氧化亚氮排放的影响
《环境科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以南方稻区不同轮作模式为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究水稻-油菜轮作处理的甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放特征,并估算稻田增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI).结果表明,双季稻田、一季中(晚)稻田、油菜地和休闲地CH4平均排放量分别为135.25, 55.64、 5.05和1.89 kg·hm-2,稻季CH4排放占不同轮作周年CH4排放的91.8%~98.5%,稻田土壤水溶性有机碳与CH4排放呈显著正相关,常规晚稻稻田CH4排放比杂交晚稻高18.7%(P<0.05);双季稻田、一季中(晚)稻田、油菜地和休闲地N2O平均排放量分别为0.94、 0.64、 1.38和0.24 kg·hm-2,油菜地的N2O排放占周年排放的57.2%~70.2%,双季稻和一季稻处理的冬闲农田N2O排放占周年排放的17.8%和30.6%,杂交稻和常规稻稻田N2O排放无显著性差异;双季稻-冬闲和双季稻-油菜的GWP处理高于稻-油和稻-冬闲处理,稻季排放CH4的GWP占轮作周年GWP排放的71.2%~90.9%; GHGI以稻-稻-油菜最高,稻-油和稻-冬闲处理较低,综合环境效益和经济效益,建议南方稻区选择杂交晚稻-油菜的种植模式,有利于南方多熟制稻田的温室气体减排.
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水稻B-box锌指蛋白基因OsBBX26的 克隆及表达分析
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]克隆水稻B-box锌指蛋白基因(OsBBX26),并分析其在非生物胁迫下的表达模式,为探究水稻B-box蛋白的非生物胁迫响应机制提供理论依据.[方法]以水稻模式品种日本晴为材料,采用RT-PCR克隆OsBBX26基因,对其进行生物信息学分析,并通过构建pBA-OsBBX26-YFP植物表达载体进行亚细胞定位.同时,采用实时荧光定量PCR检测分析OsBBX26基因的组织特异性及非生物胁迫(干旱、ABA、低温和高盐)下的表达模式.[结果]克隆获得的OsBBX26基因(LOC_Os08g42440)cDNA全长序列为1467 bp,编码488个氨基酸,其编码蛋白分子量为51.86 kD,理论等电点(pI)为6.63,包含1个B-box锌指结构域和1个CCT结构域,其中B-box结构域位于第13~60位氨基酸,CCT结构域位于第435~478位氨基酸,该蛋白定位于细胞核中.OsBBX26基因位于8号染色体上,启动子区域除了含有TATA-Box和CAAT-Box等基本转录元件外,还含有与逆境相关的顺式作用元件,包括低温响应元件LTR、脱落酸响应元件ABRE、水杨酸响应元件TCA-element、厌氧响应元件ARE、茉莉酸甲酯响应元件CGTCA-motif和TGACG-motif,以及MYB转录因子结合位点.OsBBX26蛋白与粳稻B-box蛋白亲缘关系最近,其次与籼稻B-box蛋白亲缘关系较近,与其他植物B-box蛋白也存在较高的相似性,其中与小米、大麦、高粱、玉米和短柄草B-box蛋白的氨基酸序列相似性分别达72%、72%、71%、69%和68%.OsBBX26基因在幼叶中的表达量最高,其次是在成熟叶片中,在幼根、成熟根、茎和幼穗中的表达量均极低,表明该基因表达具有明显的组织表达特异性.干旱、高盐、ABA和低温胁迫处理下OsBBX26基因均上调表达,干旱、高盐和ABA胁迫处理12 h达峰值,但低温胁迫处理在24 h后才达峰值.[结论]OsBBX26基因受干旱、高盐、ABA和低温胁迫诱导均上调表达,推测其参与水稻植株响应多种非生物胁迫,在逆境响应中发挥重要调控作用.
关键词： 水稻 B-box蛋白 克隆 非生物胁迫 表达分析 组织表达
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长期不同施肥处理对红壤稻田土壤性质及晚稻产量与品质的影响
《华北农学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为了探明长期施肥对红壤稻田土壤性质及晚稻产量与品质的影响,以期为南方红壤稻田优质高产协同提升目标下的土壤高效培肥提供理论依据。依托始于1982年的长期定位试验,考察了有机肥(M)、化肥氮磷钾配施有机肥(NPKM)、化肥氮磷钾(NPK)、化肥氮钾配施有机肥(NKM)、化肥氮磷配施有机肥(NPM)、化肥磷钾配施有机肥(PKM)、不施肥(NF)对稻田土壤养分含量、酶活性、阳离子交换能力、籽粒产量构成与稻米品质的影响。结果表明:与NF处理相比,各施肥处理均可不同程度提高土壤有机碳及氮磷钾含量,增强脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和纤维素酶活性,提升土壤阳离子交换能力,进而提高水稻籽粒产量;进一步比较稻米品质指标发现,施肥可不同程度提高精米率、整精米率、直链淀粉和蛋白质含量,降低垩白粒率和垩白度,使胶稠度变长。其中,以NPKM处理对土壤有机碳、养分及酶活提升效果相对较好,导致该处理籽粒产量最高,其加工、外观、食味和营养品质亦相对更优。由此可见,有机肥与化肥氮磷钾平衡配施不仅能改善土壤理化性状、培肥土壤,而且可协同提升籽粒产量与稻米品质。
关键词： 水稻 长期施肥 红壤稻田 土壤性质 籽粒产量 品质
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湖南省稻区种植结构调整研究Ⅲ -水稻改旱作
《湖南农业科学 》 2019
摘要：为了解湖南省稻区种植结构调整中水田改旱作的发展现状,对湖南省14个州市的29个县区进行了抽样问卷调查,同时重点对醴陵市进行了座谈调查.调查结果显示:2018年湖南省稻田水改旱种植结构调整比率为8.42%,比2017年稍有增加,且2019年预计仍将增加;调整推进速度主要受政府引导、水稻生产效益和改制作物市场预期的影响.稻田种植结构调整后以经济作物种植为主,其次为粮食作物,此外果蔬、中药材和园艺观赏类作物也占有一定比例;影响稻改作物选择的主要因素有种植效益、产品市场和种植技术难易度.此外,综合考虑稻改旱粮模式的种植成本、效益和机械化、产业化发展潜力可以发现,稻改大豆和红薯具有相对较高的发展潜力.针对目前的发展现状及出现的问题,提出了湖南省稻区种植结构调整水田改旱作的发展建议.
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有机肥氮投入比例对双季稻田根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的影响
《应用生态学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为探明不同有机肥氮素占总氮投入的百分比对双季稻区早、晚稻各生育时期稻田根际土壤微生物的影响,本研究以大田定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K_2SO_4提取法和化学分析法系统分析了施用化肥N(M_1)、30%有机肥N(M_2)、50%有机肥N(M_3)、100%有机肥N(M_4)和无N对照(M_0)5个不同施肥处理双季稻田根际土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物熵的差异.结果表明:在早稻和晚稻各主要生育时期,施肥措施均能提高稻田根际土壤MBC、MBN和微生物熵,各施肥处理根际土壤MBC、MBN和微生物熵均随水稻生育期推进呈先增加后降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值,成熟期为最低值;其中,各处理双季稻田根际土壤MBC、MBN、MBC/MBN值和微生物熵一般均表现为M_4>M_3>M_2>M_1>M_0,M_2、M_3和M_4处理间均无显著差异,但均显著高于M_0处理.可见,单独施用化肥措施对提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵效果有限,施用有机肥或有机无机肥配施提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的效果较好.
关键词： 水稻 施肥管理 土壤微生物生物量碳 土壤微生物生物量氮 土壤微生物熵
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不同土壤耕作方式下稻田土壤微生物多样性研究进展
《中国农学通报 》 2019
摘要：土壤耕作方式是影响土壤环境和质量的重要因素,土壤微生物是土壤重要的组成部分,是有机质分解营养转化中最活跃的部分。前人开展了不同土壤耕作方式对稻田耕层土壤微生物影响的研究,但是因为土壤类型、气候、田间管理措施等因素的影响,其研究结论各异。为深入了解不同土壤耕作方式下土壤微生物的变化情况,笔者系统分析了前人在免耕、旋耕、翻耕等不同耕作方式对土壤微生物影响的研究进展。结果表明:(1)免耕处理下土壤微生物生物量碳、氮含量高于翻耕和旋耕,土壤微生物生物量随着土壤深度的增加而减少。(2)不同耕作处理间微生物数量及酶活性均存在着显著差异,微生物数量及酶活性均随土壤深度、季节变化、耕作年限等变化而改变,微生物数量总体趋势呈现细菌>放线菌>真菌数量。(3)保护性耕作下土壤微生物多样性高于翻耕、旋耕等耕作处理且土壤微生物多样性随着土壤深度增加呈下降的变化趋势。
关键词： 稻田 土壤耕作方式 土壤微生物生物量碳 土壤微生物生物量氮 土壤微生物多样性
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