科研产出
水稻窄叶突变体nrl2新等位基因的鉴定与功能分析
《湖南农业大学学报(自然科学版) 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：以籼型两系不育系Y58S的窄叶突变体nrl2（1）为试验材料，对nrl2（1）突变体材料进行表型、组织学分析，发现该突变体主要表现为叶片变窄且卷曲，维管束发育异常，大、小叶脉数显著减少；遗传分析结果表明，该窄叶表型受1对隐性核基因控制；通过基因精细定位，发现NRL2（1）定位在第3染色体46 000 bp区间内；图位克隆及候选基因验证结果表明该基因是NRL2的等位基因；测序比对结果显示，突变体的第17个外显子由碱基C变为T，对应的氨基酸由谷氨酰胺变为终止密码子，造成翻译提前终止。以nrl2（1）为亲本材料，选育两系不育系，预期可选育出叶片较窄、株型紧凑、分蘖多的新型两系不育系。
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化肥减氮配施对洞庭湖区双季稻产量和田面水氮磷流失风险的影响
《中国水稻科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究化学氮肥减量配施稳定水稻产量,提高氮肥利用率,减少氮磷流失风险,为洞庭湖双季稻区化肥减量施用提供科学依据.[方法]采用大田小区试验,设置不施氮肥(CK)、常规施肥(CF)、减氮20%配施硼硅肥(0.8CF+B/Si)、有机肥替代20%化学氮肥(0.8CF+0.2OM)、有机肥替代20%化学氮肥配施氮肥增效剂(0.8CF+0.2OM+N-serve)、有机肥替代20%化学氮肥配施硼硅肥和氮肥增效剂(0.8CF+0.2OM+B/Si+N-serve)共6个处理,研究化肥减氮配施对双季稻产量、氮肥利用率和田面水氮磷流失风险的影响.[结果]有机肥替代处理早稻产量较CF均有一定下降,而晚稻产量提高2.02%~5.03%.田面水中总氮、铵态氮、硝态氮浓度随着氮肥施用量的增加而上升,氮素流失风险也增大.与CF处理相比,化肥减氮配施处理早晚稻季田面水总氮、铵态氮和硝态氮浓度分别降低8.08%~35.05%、5.88%~34.22%和5.02%~18.06%,有效降低田面水氮素流失风险,其中以0.8CF+0.2OM+N-serve处理效果最好.施氮肥后一周是氮素流失的高风险时期,随后各处理田面水氮素浓度差异变小且流失风险降低.不施氮肥处理的早、晚稻田面水磷素浓度低于其他处理,而配施硼硅肥处理高于其他处理,田面水中磷素的流失风险增大.此外,配施有机肥、氮肥增效剂对磷素减排效果不明显.施磷肥后9 d左右是磷素流失的关键时期,之后各处理磷素浓度趋于一致且变化平稳.[结论]有机肥替代氮肥对双季稻增产存在一定滞后性;氮肥增效剂与有机肥同时施用会削弱其延缓氮肥转化的效果,影响养分吸收.化肥减氮配施是降低双季稻田面水氮素流失的有效方法,但配施硼硅肥会提高田面水磷素含量,应根据田间水肥管理酌情施用.
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硅肥等量施用对土壤镉生物有效性和水稻吸收镉的影响
《环境科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究硅(Si)肥等量施用对水稻不同生育期吸收镉(Cd)和土壤Cd生物有效性的影响,采用5种不同种类的Si肥(Si02用量为225 kg·hm-2)开展田间小区试验.结果表明,随着水稻生育期的延长,水稻根系和茎叶的Cd含量增加;施用Si肥,不同生育期水稻根系、茎叶和籽粒Cd含量平均分别降低14.9%、28.2%和12.2%;硅钙镁铁肥(SiCaMgFe)和水溶Si肥(SiW)处理,籽粒Cd含量分别比对照处理降低21.1%(P<0.05)和21.2%(P<0.05);水稻根表铁膜中Cd含量(DCB-Cd)随着水稻生育期延长而增加,施用Si肥,水稻不同生育期DCB-Cd含量有高有低,DCB-Cd是根系Cd含量的15.8%~42.8%;与对照相比,施用Si肥水稻成熟期土壤可交换态Cd(Exc-Cd)含量平均降低36.4%,其它形态的含量平均增加12.5%~48.2%.水稻全生育期根系Cd与Si呈极显著负相关,与DCB-Cd呈极显著正相关,DCB-Cd与土壤有效态Cd和有效态Si呈极显著负相关,土壤Exc-Cd与Carb-Cd呈极显著负相关,土壤有效态Cd与pH值呈显著负相关.施用相同Si肥用量,SiCaMgFe和SiW处理降低水稻Cd含量的效果好;施用Si肥通过提高土壤pH值和土壤有效Si含量、降低土壤有效态Cd和Exc-Cd含量,促进Exc-Cd向Carb-Cd转移,减少根表铁膜对Cd的吸附,从而减少水稻对土壤Cd的吸收.
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水稻抗褐飞虱基因Bph43紧密连锁KASP标记开发与验证
《湖北农业科学 》 2023 北大核心
摘要：为促进Bph43基因在抗褐飞虱(Nilaparvata lugens)水稻品种选育中的应用,在前期Bph43精细定位的基础上,将Bph43基因供体亲本IRGC 8678进行重测序,通过与日本晴参考基因组以及3 000份水稻测序公共数据库资源进行SNP变异位点分析,设计开发出Bph43紧密连锁区间特异的KASP标记(K_11674982、K_11775428和K_11856768).66份水稻自然群体及200份BC1F2代杂交后代的验证结果表明,开发的3个KASP标记是共显性标记,标记基因型分析结果与抗褐飞虱表型完全符合,能特异、准确地检测出水稻中是否含有Bph43基因.基于SNP位点开发的Bph43 KASP标记可用于发掘携带Bph43基因的新种质及抗褐飞虱分子标记辅助选择育种.
关键词： 水稻 褐飞虱(Nilaparvata lugens) Bph43 KASP标记 抗褐飞虱育种
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杂交稻和常规稻对复合污染稻田土壤砷镉提取效果差异研究
《环境科学研究 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为实现对稻田土壤砷（As）、镉（Cd）污染的同步移除，利用根箱试验，选取代表性杂交稻（HR）和常规稻（CR）品种作为修复材料进行提取.为了评估种植HR和CR对土壤As、Cd的提取效果，以未种植水稻土壤作为对照（CK），利用孔隙水采集器在其全生育期内采集并监测土壤水溶态As、Cd浓度的变化；分别在水稻分蘖期、成熟期采用梯度扩散薄膜技术（diffusive gradients in thin-films,DGT）原位实时测定根际土壤剖面有效态As、Cd浓度；收获时利用分级提取法分析土壤As、Cd赋存形态及总量变化，并分析植株各部位的As、Cd累积量.结果表明：水稻生长能够有效消耗土壤中生物有效态As、Cd，且HR较CR表现出更高效的As、Cd同步富集能力.水稻成熟期，种植HR的土壤中DGT-As（扩散梯度薄膜提取态As）浓度较种植CR和CK处理分别下降69%和71%,DGT-Cd（扩散梯度薄膜提取态Cd）浓度分别降低35%和58%;HR和CR收获后土壤总As含量分别减少8%和1%，总Cd含量分别减少31%和14%;HR对土壤As、Cd的单株去除量分别为CR的1.2和4.5倍；每年种植两季HR对土壤As、Cd的移除率分别为CR的1.2和4.3倍.研究显示，种植HR对As、Cd具有更高效的提取能力，可优先作为修复材料对稻田土壤生物有效态As、Cd进行专性提取减量，为As、Cd复合污染稻田土壤清洁提供了一条有益路径；但还需结合水分优化管理、施加促溶剂等方式形成修复链，进一步提高修复效率，缩短修复年限.
关键词： 杂交稻（HR） 常规稻（CR） 提取 砷（As） 镉（Cd） 水稻土
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24个水稻抗稻瘟病单基因系的抗性评价与利用前景分析
《作物研究 》 2023
摘要：利用抗性基因培育抗病品种是防治稻瘟病最经济、快速、有效的手段。湖南桃江病圃是湖南省及长江中下游稻区水稻区域试验新品种的抗稻瘟病鉴定基地。为明确主要抗稻瘟病基因在该病圃的应用价值，本研究于2020—2021年评价了24个抗稻瘟病单基因品系在湖南桃江病圃的田间抗性。结果表明，含Pi-z~5、Pi-1、Pi-7与Pi-ta~2等单基因的品系对苗叶瘟均表现中抗水平，含Pi-1、Pi-z~5、Pi-ta~2、Pi-12（t）与Pi-km等单基因的品系对穗颈瘟表现抗或中抗。综合来看，Pi-1、Pi-z~5、Pi-ta~2等单基因对苗叶瘟与穗颈瘟皆表现出较好的田间抗性，可单独或与其它抗性基因聚合应用于抗稻瘟病育种与生产中。研究结果对指导湖南省乃至长江中下游稻区水稻抗稻瘟病品种选育与合理利用均具有重要意义。
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一个水稻半矮秆多分蘖突变体的表型分析和基因精细定位
《农业生物技术学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：株高和分蘖是影响水稻(Oryza sativa)产量的重要农艺性状,适当的株高及分蘖数有利于提高水稻的产量.本研究利用0.1%甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)试剂处理籼稻品种'福恢7185'(FH7185),从诱变后代中获得了1个性状稳定遗传的水稻半矮秆多分蘖突变体,命名为sd-fh7185(semi-dwarf from Fuhui 7185).调查分析结果显示,和野生型FH7185相比,突变体在苗期、分蘖期及成熟期均表现为株高极显著降低(P<0.01),且株高的降低主要是由于穗长和第1节间显著缩短导致的,其目标性状受位于第3染色体的单隐性核基因控制.扩大定位群体最终将目标基因精细定位于InDel标记ID73和GH25之间120 kb的物理区间内,该区间包含有14个预测功能基因.对这些预测基因进行分析,发现其中包含1个已克隆的半矮秆多分蘖基因tensinte branched 1(OsTB1)/fine cuml 1(FC1)(MSU-RGAP基因号:LOC_Os03g49880),测序发现突变体sd-fh7185中该基因在外显子的第439碱基处发生了1个由C到T的单碱基替换,致使该基因转录提前终止,编码的蛋白长度由388个氨基酸缩短至146个氨基酸,造成蛋白功能异常.sd-fh7185的突变位点不同于已发表的OsTB1/FC1突变体fc1-1和fc1-2,是其新的等位基因.该结果为后续进一步深入研究其相关分子机制及水稻育种提供了一定的参考.
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利用酵母双杂交系统筛选水稻中与OsCRK5互作蛋白
《生物技术通报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：水稻是重要的粮食作物，研究水稻生长发育调控机制可为水稻品种改良奠定理论基础。钙依赖蛋白激酶（calcium dependent protein kinases, CDPKs）是植物中重要的蛋白激酶，参与植物生长发育以及对环境反应的应答。水稻中的CRK5（CDPKrelated kinase 5）在蛋白序列和结构上与CDPK高度同源。为进一步研究OsCRK5在水稻干旱反应中的功能，本研究利用酵母双杂交筛库技术筛选了OsCRK5的互作蛋白。首先将OsCRK5的1-1 332 bp片段克隆至pGBKT7载体中，获得诱饵载体pGBKT7-OsCRK5，经测序无误后，转化至酵母菌株Y2H Gold中。在营养缺陷培养基中观察到重组蛋白不具有毒性作用及自激活活性，同时利用Western blot分析重组蛋白的表达。进一步利用水稻cDNA文库筛选OsCRK5的互作蛋白，共得到77个阳性克隆。功能预测结果显示，互作蛋白涉及蛋白质合成、贮存和降解过程、转录调控、植物细胞生长和分裂过程、能量代谢和细胞代谢等方面的功能。最后，从阳性克隆中选取参与植物干旱胁迫应答的两个蛋白OsWR1和OsDi19-1，利用酵母双杂交和双分子荧光互补的方法验证其与OsCRK5的相互作用。研究结果为水稻抗旱的遗传改良奠定了基础。
关键词： 水稻 OsCRK5 酵母双杂交 cDNA文库 干旱胁迫
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抗倒剂对优质稻产量和抗倒伏能力的影响
《中国农学通报 》 2023 CSCD
摘要：倒伏是制约水稻生产的重要因素之一,优质稻倒伏现象更为突出.为了完善优质稻抗倒栽培技术,本研究以广东省的代表优质稻品种'美香占2号'作为试验材料,设置了 3个不同的施氮量,采用两因素随机区组设计,探究抗倒剂'不倒汉'的抗倒伏效果.结果表明,抗倒剂降低了齐穗期和成熟期的茎叶重和总干物质重,增加了经济系数,具有增产效果.降低了水稻整个生育期的株高,均达到显著水平,在低肥下,降株高效果更显著.降低了蜡熟期第二和第三基节的长度和倒伏指数,其中第三基节达到了显著水平,还显著降低了成熟期各节间的长度、田间倒伏指数、倒三节和倒四节的弯曲力矩,对倒三和倒四节间的抗折力和倒伏指数也有一定的降低,没有达到显著水平.综上,抗倒剂'不倒汉'能显著增强优质稻的抗倒伏能力,同时具有增产效果,可以推广应用.
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S-诱抗素对不同盐胁迫下水稻生理特性及产量的影响
《核农学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为探讨S-诱抗素（S-ABA）对调控水稻（Oryza sativa L.）应对逆境胁迫、促进作物逆境生长的作用，以湘两优900为试验材料，在两叶一心及分蘖盛期喷施0.03 mg·L-1 S-ABA（稀释1 000倍），于三叶一心和移栽后返青第5天进行0（CK）、0.3%（N1）和0.6%（N2）NaCl胁迫处理，分析S-ABA对不同生育时期（分蘖期、拔节期和抽穗期）盐胁迫下水稻表型和生理特性的影响。结果表明，盐胁迫抑制水稻植株生长，且抑制效果随盐浓度的增加和生育期的延长而增强；与对照（CK）相比，N1、N2处理抑制各生育期光合作用，使各生育期内抗氧化酶活性显著升高，丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）和可溶性蛋白含量增加，并提高了非酶促抗氧化物质含量；与CK相比，N1、N2处理分别减产21.09%和55.16%；叶面喷施SN1（S-ABA+0.3%NaCl）和SN2（S-ABA+0.6%NaCl）能促进盐胁迫下水稻植株生长，提高各生育期内的光合能力和叶绿素含量，进一步增强各生育时期内的抗氧化物酶活性、非酶促抗氧化物质含量和可溶性蛋白含量，抑制活性氧积累，降低MDA和H2O2含量，SN1较N1、SN2较N2处理分别增产37.47%和70.18%。综上所述，叶面喷施S-ABA可通过增强各生育时期内的光合特性、抗氧化水平和渗透调节能力来有效缓解水稻盐害，最终实现盐胁迫下水稻增产。本研究结果为水稻耐盐性研究及提高盐胁迫下水稻产量提供了理论指导。
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