科研产出
3种有机物料对土壤镉有效性及水稻镉吸收转运的影响
《农业环境科学学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：种植绿肥、秸秆还田和施用有机肥是稻田土壤有机质提升的主要途径,明确其对土壤镉(Cd)有效性及水稻吸收积累Cd的影响,对于我国南方Cd污染稻田的安全利用具有重要指导意义.采用田间小区试验,设置等量(2250 kg·hm-2,干质量)紫云英、油菜秆和有机肥施用处理,通过测定二乙烯三胺五乙酸提取态Cd(DTPA-Cd)、根表铁膜Cd含量和水稻各部位Cd含量,结合土壤理化指标和酶活性变化,对比分析3种有机物料对Cd在土壤-水稻系统迁移转运的影响并探讨其机理.结果表明:3种有机物料提高了土壤溶解性有机碳(DOC)、有机质含量和水稻产量,增强了土壤过氧化氢酶和纤维素酶活性,在一定程度上增加了根表铁膜量及其Cd吸附量.与CK相比,紫云英、油菜秆和有机肥处理水稻根对Cd的吸收分别增加4.22%、16.99%和38.27%(P<0.05),Cd由水稻根向稻谷的转运系数和叶向稻谷的转运系数均明显提高,水稻稻谷Cd含量分别显著增加32.67%、39.60%和54.46%(P<0.05).在Cd污染土壤上施用有机物料虽能提升土壤肥力,但会促进水稻根系对Cd的吸收和向稻谷的转运.因此在南方Cd污染稻田应谨慎施用有机物料,防止由此导致的稻米Cd积累风险.
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基因组学方法用于水稻种质资源实质派生的检测结果和应用讨论
《中国科学:生命科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：我国水稻育种中存在亲本品种高度雷同的问题,一定程度上挫伤了育种创新的积极性.本研究探讨了利用针对动物群体遗传学开发的相同起源基因比较的特性分值(identity score, IS)方法,对6个主流的两系法水稻杂交种雄性不育系亲本和"农垦58"常规稻种子(农垦58S天然突变的出发材料)进行基因组相似度精确定量分析.研究表明,比起现行的基于简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)分子标记的水稻品种真实性鉴定的国家行业标准NYT 1433-2007, IS方法作为精准鉴定水稻实质派生品种的技术手段,在覆盖度和准确度方面具有明显优势.本方法鉴定出的一对实质派生不育系,在使用SSR标记检验时,明显具有高度的多态性,表明SSR标记对水稻品种鉴定具有局限性,无法实现精准区分.同时,本文对将IS分析作为推进水稻育种技术提高的潜在应用方向也进行了讨论.
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基于全基因组SNP高效鉴定水稻种质资源并构建指纹图谱
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为加强水稻种质资源的管理及保护,针对SNP鉴定费用昂贵的缺陷,本研究发展了一种快速筛选单核苷酸多态性(SNP)标记构建DNA指纹图谱的方法.本研究首先采用"分而治之"和"贪婪"的组合策略从全基因组SNP标记中筛选出可鉴定全部参试材料的SNP组合,再通过程序循环精简其中的SNP标记,用少量的SNP标记构建指纹图谱.利用该方法对117个水稻种质SNP标记进行筛选,最少用12个SNP标记可完全鉴定该套种质.为提高种质鉴定的容错能力,进一步采用由39个核心SNP标记组成的SNP并集组合构建指纹图谱.本研究为精简SNP构建指纹图谱提供了新的有效途径,构建的种质指纹图谱结果亦可为水稻种质资源鉴定提供一定参考.
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数字植物：科学内涵、瓶颈及发展策略
《合成生物学 》 2020
摘要：当前,各类组学技术、基因组编辑技术及超性能计算能力的飞速发展正使得植物科学从描述性、定性研究向精细定量研究乃至理性设计的转变。在这个过程中,数字植物的研究应运而生。数字植物通过对植物生长发育过程多尺度、多生理生化现象的系统定量模拟,以实现植物整个生命周期的"数字化"。数字植物将为定量植物科学研究、植物设计及改造提供理论工具。数字植物的发展将支持新代谢通路、基因调控网络的设计,乃至植物理想基因系统的设计,从而为以提升作物产量和优化作物品质为目标的植物合成生物学提供设计工具。本文在分析当前构建数字植物遇到的瓶颈的基础上,提出发展数字植物所需要的关键措施,即:构建植物生长发育基本模型;获得同化物在各器官间分配的代谢数据;创建模块模型耦联方法;建立数字植物研究公共平台;发展表型数据与机理模型相结合的方法;以水稻为模式植物,开展数字植物指导的分子设计育种;建立支持数字植物的人才培养及储备策略。利用数字植物定量模拟和设计植物是未来植物合成生物学发展的趋势,数字植物指导下的作物栽培和育种也是精准农业和智慧农业的必然要求。
关键词： 数字植物 合成生物学 产量潜力 理想株型 水稻 系统模型
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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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长粒优质香稻玉针香的基因型分析
《湖南农业科学 》 2020
摘要：玉针香是一个具有细长粒形、优良稻米品质及独特香味的优质水稻品种,在水稻育种工作中极具利用价值.为解析其遗传背景,研究以日本晴、9311、华占、中恢8015和中恢9308为对照,通过12个特异性功能基因标记对与粒形、稻米品质和香味相关的10个基因(GS3、GW5、GS6、GW6a、GL7/GW7、GLW7、GW8、GS9、Wx、BADH2)进行检测,结果表明:玉针香的细长粒型可能主要受GS3、GL7/GW7影响,同时兼具多个粒形基因的正向调控共同促成;其优良稻米品质可能是受GLW7、GW8和Wx基因型的共同作用所致;其独特香味可能主要受BADH2第7个外显子缺失的影响.
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稻谷人工老化后种胚异构天冬氨酸动态监测与总蛋白差异表达分析
《科学通报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：蛋白质中天冬氨酸和天冬酰胺自发形成的异构天冬氨酸残基是组织细胞中常见的蛋白质共价损伤.在前人的研究中, PIMT1介导的种子寿命提高,很可能是由于修复了种胚中因老化处理而过量累积的含异构天冬氨酸(isoaspartyl, isoAsp)蛋白,维持了种胚的活性.然而,异构天冬氨酸蛋白甲基转移酶(protein L-isoaspartyl methyltransferase, PIMT)对于水稻种子活力的作用机制,仍然不甚明确.本研究利用RNAi干扰技术获得了稳定的OsPIMT1的低表达株系.种子经人工老化后,结果表明OsPIMT1的低表达影响种子发芽活力.随后对种胚中含异构天冬氨酸的蛋白进行动态检测,结果显示在未吸胀和吸胀过后的种子中,种胚中的OsPIMT1的表达都能降低isoAsp的累积.而RNAi株系中OsPIMT1的低表达导致isoAsp的过度积累,进而影响种子活力.同时利用老化5 d后的水稻种胚蛋白进行双向电泳,分析RNAi干扰种子老化过程中异构天冬氨酸过度积累对于种胚蛋白的影响,鉴定到与种子老化相关的氧化胁迫相关蛋白、糖酵解以及热激蛋白分子伴侣等蛋白.为进一步研究OsPIMT1表达对于种子老化后细胞各代谢途径的影响奠定了基础.
关键词： 水稻 异构天冬氨酸蛋白甲基转移酶 双向电泳 种子活力 差异表达
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镉低积累水稻资源的镉积累稳定性及遗传相似性分析
《植物遗传资源学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以9311为高镉对照,湘晚籼12号为相邻低镉对照,2014-2017年经田间鉴定筛选出的15份镉低积累水稻资源为参试材料,鉴定精米的相对降镉率并筛选出年度间相对降镉率差异不显著的资源;采用45对SSR引物检测15份资源的遗传多样性,提出遗传距离大且相对降镉率高的育种可用资源.2018年试验结果表明,15份低镉水稻资源的精米镉含量都低于湘晚籼12号,相对降镉率大于50%的有10份,变幅为50.8%~83.5%;小于50%的有5份,变幅为1.9%~49.8%;2019年试验结果表明,7份生育期相近的资源,相对降镉率都大于50%,变幅为60.1%~78.7%;2年试验结果的综合分析表明,4份低镉资源BS82、X211、7W172、7W216的镉积累在年度间无显著性差异,且相对降镉率都在50%以上.15份镉低积累资源总体遗传多样性较为丰富(Na=4.311、Ne=3.257、Ho=0.041、He=0.657、I=1.207、Nei′s=0.639、PIC=0.612);遗传相似系数(GS)的平均值为0.377,BS82和X211、BS82和7W172(7W216)、X211和7W172(7W216)的遗传相似系数分别为0.319、0.447、0.426,表明亲缘关系较远.由上说明BS82、X211、7W172、7W216是镉低积累新品种选育的可利用的宝贵资源.
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水稻黄叶突变体yl(t)的鉴定与遗传分析
《农业生物技术学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：叶色突变体是解析叶绿素生物合成机理的理想遗传材料.本研究通过辐射诱变从籼稻(Oryza sativa subsp.indica)品种'T98B'中获得了1份黄叶突变体(yellow leaf(t),yl(t)),分析了yl(t)的表型、生理特性及其突变机制.结果表明,yl(t)苗期叶片严重黄化,总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量显著降低,分别为T98B的53.02%、55.35%和46.88%,但随着叶片发育成熟其叶绿素含量逐渐增加.遗传分析发现,yl(t)受1对隐性细胞核基因控制;利用yl(t)与正常叶色粳稻(O.sativa subsp.japonica)品种'日本晴'(Nipponbare,NPB)杂交后的F2群体将yl(t)精细定位在第6染色体1个42 kb的区域内;测序发现,定位区域内yl(t)的血红素加氧酶基因1(heme oxygenase gene 1,OsHO1)(GenBank No.LOC_Os06g40080.1)的第2外显子与第2内含子之间的剪切位点"AG/GT"上缺失了"T",进一步经CAPS标记分析证实该位点与叶色表型存在高度相关性.利用3'端cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从yl(t)中获得了OsHO1的CDS,其在对应于野生型第2内含子的第20~22位碱基(TAA)处发生终止,导致全长CDS比野生型缩短了179 bp;经DNAMAN与CD-search分析推断,yl(t)的OsHO1编码产物C端较T98B缺失了59个氨基酸残基,可能降低血红素结合能力.实时荧光定量PCR分析发现,yl(t)中参与叶绿素合成途径的一些关键基因表达量发生了改变,OsHemA(hemin A gene)(编码谷氨酰-tRNA还原酶)上调而叶绿素酸酯a加氧酶基因(chlorophyllide a oxygenase 1 gene,OsCAO1)和OsNOL(non-yellow coloring 1-like gene)(编码叶绿素b还原酶)明显下调.本研究明确了yl(t)系OsHO1剪切位点变异,为深入认识OsHO1的生物学功能提供了遗传材料.
关键词： 水稻 黄叶突变体(yl(t)) 血红素加氧酶基因1(OsHO1) 叶绿素生物合成 剪切位点突变
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水稻黄叶少分蘖突变体yllt1的鉴定及基因定位
《植物科学学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：采用60Co-γ射线诱变籼稻(Oryza sativa subsp.indica)保持系'T98B'获得一份兼具黄叶和少分蘖表型的突变体yllt1(yellow leaf and less tillering 1),利用色素含量测定、构建显隐性混池和基因表达量测定等方法从表型和遗传层面对其遗传特征进行分析.结果显示:yllt1苗期叶绿素a和叶绿素b含量为野生型水稻品种'T98B'的77.78%和60.00%,叶绿体发育异常,缺乏功能性叶绿体类囊体片层;其分蘖盛期的单株分蘖数为野生型的21.43%.遗传分析发现,在突变体yllt1与'T98B'的杂交F2群体中,黄叶与少分蘖性状的重组率为0.00%,表明yllt1同时控制叶色与分蘖表型;yllt1呈隐性遗传,受一个细胞核基因独立控制.该研究进一步采用连锁分析法将yllt1精细定位到第11染色体上,经测序分析推断发生了突变的登录号为LOC_Os11g05552的基因是yllt1的目的基因;该基因编码叶绿体前体信号识别颗粒54 kD(cpSRP54)蛋白,其第1外显子的第29位碱基C发生了缺失,将造成其蛋白产物从N-端至C-端氨基酸组成的严重破坏.RT-qPCR分析结果显示,yllt1叶中叶绿素合成基因OsCAO1、OsCAO2与OsNOL等的表达量明显下调;茎中分蘖正向调控基因OsTAC1受到显著抑制,而负调控基因OsTB1与OsDLT的表达量明显增强.研究结果表明cpSRP54同时参与了水稻叶色和分蘖的调控.
关键词： 水稻 叶色变异 分蘖 黄叶少分蘖突变体 叶绿体前体信号识别颗粒54(cpSRP54)
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