科研产出
栽培稻芽期耐低温全基因组关联分析
《中国农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]水稻是重要的粮食作物,芽期是水稻生长发育过程中最脆弱的时期,直播稻遭遇冷害时发芽率大幅降低,减产严重.深入了解耐冷性的遗传机制,为培育芽期强耐受性水稻品种奠定基础.[方法]以世界范围内14个国家代表性的238份水稻种质资源为试验材料,于2021和2022年在沈阳开展表型鉴定试验,统计不同水稻品种在人工气候培养箱15℃低温条件下第1—10天的发芽率和相对发芽率,利用R语言绘制5—10 d的频率直方图,通过表型丰富度Hill值选择宜作关联分析的天数,将发芽率和相对发芽率表型数据与重测序数据相结合,进行基于混合线性模型MLM(QK)的全基因组关联分析,并对所获得的SNP位点进行耐冷候选基因的预测.[结果]发芽率频数分布直方图和表型丰富度计算结果显示第8天发芽率多态性最好,其Hill值为0.84,高于其他几天发芽率(0.48—0.83),可用于全基因组关联分析;主成分分析结果显示,这些水稻品种可以分为indica、aus、temperate japonica、tropical japonica和aromatic 5个亚群;2个指标进行的GWAS分析检测到3个相同的显著性SNP位点,均位于第4染色体,解释表型的11.9%—25.4%;在上下游各50 kb进行基因搜索,共发现24个相关候选基因,进一步开展LD和单倍型分析,发现LOC_Os04g24840和LOC_Os04g25140的不同单倍型耐冷性之间存在极显著差异.LOC_Os04g24840被编码区SNP分为5个单倍型,且Hap_3的耐冷性显著强于Hap_1;LOC_Os04g25140被编码区SNP分为18个单倍型,且77 bp处的氨基酸变异(S>L)存在籼粳差异.结果表明,编码糖基转移酶的基因LOC_Os04g24840和编码F-box蛋白基因LOC_Os04g25140可能与水稻芽期耐冷性密切相关.[结论]在238份水稻种质资源中共检测到3个与芽期耐冷性显著关联的SNP位点,筛选出2个与水稻芽期耐冷性相关的候选基因.
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灌浆期不同时段高温对稻米淀粉理化特性的影响
《中国水稻科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究灌浆期不同时段高温对稻米淀粉组成、结构和理化特性的影响,揭示高温对稻米淀粉理化特性影响的时段效应,阐明高温、结构和功能之间的关系.[方法]以耐热水稻品种黄华占和热敏感的9311近等位基因系为实验材料,利用人工气候箱设置高温[38℃(昼)/30℃(夜)]和对照[28℃(昼)/22℃(夜)],研究灌浆前期(齐穗期后1-15 d)和后期(齐穗期后16 d至成熟)高温对稻米的加工品质、外观品质、淀粉组成、支链淀粉链长分布、粒度分布、胶稠度、黏度特性、糊化特性、结晶特性和颗粒形态的影响.[结果]灌浆期高温使糙米率、精米率、整精米率显著下降,使垩白粒率和垩白度显著升高,导致加工品质和外观品质变差.灌浆期高温使总淀粉含量、直链淀粉含量、短支链淀粉含量、大淀粉粒占比、直/支链淀粉比显著下降,而中等支链淀粉含量、小中淀粉粒占比、糊化温度和糊化焓显著上升,黏度特性显著改变,结晶类型不变但结晶度显著改变,淀粉颗粒表面出现小孔,表面变得凹凸不平,导致淀粉颗粒更加碎片化和蒸煮食味品质变劣.灌浆期不同时段高温对稻米品质的影响不同,灌浆前期高温对稻米淀粉的影响大于灌浆后期,耐热品种受影响小于热敏感品种.灌浆前期高温处理下供试材料具有较高的消减值和较低的崩解值,黏度特性变差;灌浆后期高温处理下供试材料具有较低的消减值和较高的崩解值,黏度特性变好.[结论]灌浆前期高温对淀粉理化特性的影响最大,进而导致稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质变劣,灌浆后期高温提升了黏度特性.
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水稻资源芽期和苗期耐盐碱性综合评价及耐盐基因分析
《生物工程学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：培育耐盐碱水稻品种是应对全球人口日益增长的重要途径之一。文中以21份耐盐碱性不同的水稻品种(系)为材料,在芽期和苗期设置6个不同盐碱浓度处理,测定了发芽势、发芽率、芽长、根长、根数、芽鲜重和苗鲜总重等指标,以各指标盐害率的平均值作为耐盐碱性的综合评价标准。结果表明随着盐碱浓度的提升,对种子萌发和生长的抑制越明显。在1%NaCl加0.25%NaHCO3溶液处理下,发芽率盐害率变异最大,为0%–89.80%。在所有浓度处理下,各性状指标的盐害率都具有相似的变化趋势。筛选到4份综合耐盐碱能力强(大酒谷、日本晴、魔王谷和02428)和7份弱的种质资源。比较了4份耐盐碱强和3份耐盐碱弱的资源耐盐基因序列:OsHAL3和OsRR22基因在7份材料中没有差异,SKC1和DST基因在耐盐碱强和耐盐碱弱的品种之间有明显的变异。研究结果为进一步挖掘水稻耐盐碱基因和培育耐盐碱水稻新品种提供了种质资源和理论基础。
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耐黄腐酸水稻品种筛选及其生理响应
《杂交水稻 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：前期研究发现,在淹水条件下黄腐酸能显著抑制稗草生长,具有防控水田稗草的潜力,而评估黄腐酸对水稻的安全性是利用其进行稻田稗草防治的重要前提,因此,对水稻安全性进行系统测评具有重要意义。本研究在模拟田间淹水条件下加入0.8 g/L黄腐酸溶液处理24个水稻品种幼苗,测定其株高、根长和株鲜重的抑制率,筛选出耐黄腐酸水稻品种并对其进行酶活力的测定,进一步通过稻—稗共生实验进行初步验证。结果表明,0.8 g/L黄腐酸对创两优669、隆晶优534、隆优丝苗、金谷优3301等4个水稻品种幼苗的株高、根长、株鲜重无抑制作用,而对其他供试水稻品种均具有抑制作用;同时通过茎叶酶活力的测定,发现耐黄腐酸水稻品种的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽巯基转移酶(GST)活力均升高;后期稻—稗共生试验验证0.8 g/L黄腐酸能显著抑制稗草的生长,而对耐黄腐酸水稻品种生长无显著影响。研究结果为稻田稗草生态防控提供了新的思路。
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籼型水稻中稻瘟病抗性基因分布及抗性研究
《杂交水稻 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：稻瘟病严重威胁着水稻的安全生产。目前,培育抗性品种是控制稻瘟病危害最经济有效的途径之一。本研究利用11个主效稻瘟病抗性(R)基因(Pi2、Piz-t、Pi9、Pi54、Pik-m、Pid3、Pib、Pit、Pi5、Ptr和Pita)的分子标记对48个常规稻、15个不育系和129个杂交稻进行了检测。结果表明,在常规稻中,Ptr和Pi5的分布频率均为35.42%,Pib、Pi2、Piz-t、Pit的分布频率介于20.0%～30.0%之间,其余均在15%以下;在不育系中,Pita的分布频率为40.0%,其余均在20%以下;杂交稻中,Pita、Pib、Pi54、Ptr和Pi5的分布频率在40.31%～55.04%之间,其余均在20%以下;Pita在各个品系中均广泛存在,频率介于35.42%～51.16%。田间抗性评价表明,R基因较多的品种具有较高的抗性。综上所述,在参试的水稻材料中,不育系中存在抗性基因较少,所有类型材料中广谱抗性基因分布较少,抗性基因聚合可以有效提高稻瘟病田间抗性。
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稻作生产中水、肥、药高效利用及对水稻的影响研究进展
《河南农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：水稻是我国主要粮食作物之一,其产量和品质受水、肥、药的影响,但我国水、肥、药的利用率较低,造成资源浪费和环境污染.因此,研究水、肥、药高效利用技术及其对水稻产量、品质的影响具有重要的现实意义.综述了水分高效利用技术(干湿交替灌溉、覆盖旱种、强化栽培体系)、氮肥高效利用技术(改进施肥方法、改变肥料形态、氮肥的最佳施用量和施用时期)、农药高效利用技术(改进喷药方式、生物农药)和水、肥、药协同高效利用技术(水肥互作、减肥减药技术)及对水稻产量、品质的影响,并指出了该领域存在的问题及未来研究方向.
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湖南省3种粮油作物当季化肥利用率现状研究
《湖南农业科学 》 2022
摘要：肥料利用率是反映农田养分投入、产出和平衡关系的动态参数,也是衡量区域尺度上肥料施用效果的一项重要指标.2018年在湖南省72个县区开展了178个田间试验,测算了目前湖南省水稻、油菜和玉米的当季化肥利用率、化肥偏生产力、化肥农学效率和作物生理利用率.结果表明:湖南省2018年水稻的氮肥、磷肥、钾肥的肥料利用率分别为32.58%、16.56%、41.07%,油菜的氮肥、磷肥、钾肥的肥料利用率分别为37.98%、20.85%、45.64%,玉米的氮肥、磷肥、钾肥的肥料利用率分别为37.06%、20.09%、48.89%.当前湖南省主要粮油作物在不同种植区域的氮磷钾肥料利用率差异明显.为进一步提高肥料利用效率,需要结合湖南省不同地区土壤类型、基础地力、生态条件、施肥方法、耕作措施等因素进行分析,因地制宜优化施肥或种植策略.
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基于风险分级的镉砷污染稻田修复治理
《湖南农业科学 》 2021
摘要：研究基于稻米镉砷含量构建了农田重金属污染5级风险分级分区体系,并结合土壤镉砷含量及pH值等理化性质制定了以石灰质复合材料和镉钝化剂或镉砷同步钝化产品为核心的4个组合修复模式,在祁阳市肖家镇和白水镇开展了重金属污染耕地修复治理示范。结果表明:基于稻米镉砷污染风险分级分区治理的4个耕地修复模式使土壤pH值提升了0.68～1.29个单位,土壤有效态镉含量降低了12.50%～29.63%,稻米镉含量降低了20.00%～87.30%,皆达显著差异水平;而4个模式对土壤有效态砷含量、有机质、阳离子交换量等均无显著影响,且降低稻米砷含量的效果也不理想。
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不同锰浓度环境下OsNRAMP5突变对水稻耐热性和主要经济性状的影响
《杂交水稻 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：OsNRAMP5是水稻吸收镉、锰的主效转运蛋白。OsNRAMP5突变造成水稻镉含量大幅度降低,使其成为镉低积累水稻分子育种中最重要的靶标基因,而其突变造成的锰含量大幅度降低是否会影响水稻农艺性状和环境适应性一直备受关注且存在争议。以籼稻华占、粳稻中花11这2种不同遗传背景下同一突变位点的osnramp5突变株系为材料,采用不同锰浓度水培和大田试验比较分析了它们的耐热性和主要经济性状。结果表明,苗期在正常浓度锰供应条件下,2种遗传背景的osnramp5突变株系耐热性并未明显下降,但在环境锰不足的条件下,2种遗传背景osnramp5突变株系的耐热性均大幅度下降。在土壤锰含量为312 mg/kg的正常锰浓度大田条件下,籼稻华占的osnramp5突变株系产量和稻米品质较野生型均无显著差异,但粳稻中花11的osnramp5突变株系的千粒重和胶稠度降低;开花期高温使2种遗传背景的osnramp5突变株系的每穗总粒数、结实率和千粒重均显著下降,且造成粳稻中花11的osnramp5突变株系的垩白粒率和垩白度上升。在土壤锰含量为102mg/kg的低锰浓度大田条件下,2种遗传背景的osnramp5突变株系的有效穗、每穗总粒数、结实率和千粒重均显著下降,垩白粒率和垩白度上升。说明籼稻的osnramp5突变株系在富含锰的镉污染地区有很大的应用潜力,但在种植时应避开抽穗期高温和低锰田块,而粳稻的osnramp5突变株系在南方稻区的环境适应性较差。
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