Mapping of Quantitative Trait Loci Underlying Cold Tolerance in Rice Seedlings via High-Throughput Sequencing of Pooled Extremes

Low temperature is a major limiting factor in rice growth and development. Mapping of quantitative trait loci (QTLs) controlling cold tolerance is important for rice breeding. Recent studies have suggested that bulked segregant analysis (BSA) combined with next-generation sequencing (NGS) can be an efficient and cost-effective way for QTL mapping. In this study, we employed NGS-assisted BSA to map QTLs conferring cold tolerance at the seedling stage in rice. By deep sequencing of a pair of large DNA pools acquired from a very large F₃ population (10,800 individuals), we obtained ∼450,000 single nucleotide polymorphisms (SNPs) after strict screening. We employed two statistical methods for QTL analysis based on these SNPs, which yielded consistent results. Six QTLs were mapped on chromosomes 1, 2, 5, 8 and 10. The three most significant QTLs on chromosomes 1, 2 and 8 were validated by comparison with previous studies. Two QTLs on chromosomes 2 and 5 were also identified previously, but at the booting stage rather than the seedling stage, suggesting that some QTLs may function at different developmental stages, which would be useful for cold tolerance breeding in rice. Compared with previously reported QTL mapping studies for cold tolerance in rice based on the traditional approaches, the results of this study demonstrated the advantages of NGS-assisted BSA in both efficiency and statistical power.     

酚酸类物质的抑草效应分析

运用正交旋转回归试验设计分析5种常见的化感物质替代物水饧酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、香草酸和阿魏酸对田间伴生杂草稗草的抑制效应．结果表明,肉桂酸对稗草根长抑制率的影响最显著。其关系函数的二次项系数为-6．18,达极显著水平,水杨酸、对羟基苯甲酸和阿魏酸对稗草根长的抑制效应趋势与肉桂酸相同,效应曲线均为“n”形抛物线;而香草酸的效应曲线则为“U”形抛物线．当水饧酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、香草酸和阿魏酸浓度水平分别为0．06、0．60、0．24、0．02和0．02mmol·L^-1时,混合物对稗草根长的抑制率最大,达到78．65％。     

不同环境下水稻谷粒重发育的杂种优势和遗传相关性分析

选用9个不同类型的水稻品种(系),按双列杂交设计(6×5)配成两套亲本和F12个世代的遗传材料,采用数量性状的加性、显性遗传模型、发育遗传模型比较分析了水稻谷粒重发育的杂种优势和遗传相关性。结果表明,早季在谷粒充实前期(1～12d)群体平均优势较小,中后期(13～28d)正向优势趋于明显,在谷粒充实的全过程均表现较小的负向群体超亲优势;晚季则在谷粒充实前中期(1～18d)表现正向群体平均优势。后期(19～28d)优势不明显,在谷粒充实前期(1～12d)表现正向群体超亲优势,之后转为明显的负向群体超亲优势,表明晚季谷粒发育的杂种优势表现较之早季更有利于提高籽粒充实质量,不同发育时期谷粒重之间以及与最终谷粒重之间的遗传相关分析表明,早季以显性相关为主,晚季以加性相关为主,随着发育进程的推进,相关趋于密切。     

基因型×环境互作效应对水稻穗部性状杂种优势的影响

采用包括基因型×环境互作效应的加性显性加性×加性上位性遗传模型,分析了籼粳杂交穗部性状杂种优势的两年资料。结果表明,7个穗部性状的杂种优势既由基因型控制也受环境(年份)互作效应影响。主穗粒数、主穗长、一次和二次枝梗总长和着粒密度表现较强的正向群体平均优势,而一次和二次枝梗数则表现显着的负向优势。基因型×环境互作预测结果表明,主穗粒数、主穗长、一次枝梗总长在两年中的环境互作表现正效应,一次和二次枝梗数则为负效应,着粒密度和二次枝梗总长表现不同方向的效应。利用IR66158-37(P₁)、IR65600-85(P₂)、明恢63(P₄)和R669(P₆)进行杂交配组,其杂种后代易获得重穗型的穗部结构,可在超高产育种中加以利用。     

基因型×环境互作效应对水稻穗部性状杂种优势的影响

采用包括基因型×环境互作效应的加性显性加性×加性上位性遗传模型,分析了籼粳杂交穗部性状杂种优势的两年资料．结果表明,７ 个穗部性状的杂种优势既由基因型控制也受环境（ 年份） 互作效应影响．主穗粒数、主穗长、一次和二次枝梗总长和着粒密度表现较强的正向群体平均优势,而一次和二次枝梗数则表现显著的负向优势．基因型×环境互作预测结果表明,主穗粒数、主穗长、一次枝梗总长在两年中的环境互作表现正效应,一次和二次枝梗数则为负效应,着粒密度和二次枝梗总长表现不同方向的效应．利用ＩＲ６６１５８３７（Ｐ１） 、ＩＲ６５６００８５（Ｐ２） 、明恢６３（Ｐ４） 和Ｒ６６９（Ｐ６） 进行杂交配组,其杂种后代易获得重穗型的穗部结构,可在超高产育种中加以利用．     

植被恢复过程中芒萁覆盖对侵蚀红壤氮组分的影响

氮素是限制陆地生态系统生产力的重要因子。采用时空代换法,以红壤侵蚀区未治理、恢复12年和30年的马尾松林为研究对象,对比分析了林下芒萁覆盖地与裸地表层土壤之间氮同位素、不同形态氮组分含量以及不同组分氮含量所占比例之间的差异。结果表明:在所有马尾松林中,芒萁覆盖增加了表层土壤的全氮含量,δ~(15)N值则比林下裸地显著降低了33. 8%—83.1%(P0.05)。随着恢复年限增加,林下芒萁覆盖地表层土壤δ~(15)N值显著下降,而林下裸露地δ~(15)N值没有显著变化(P0.05)。不同恢复年限马尾松林的芒萁覆盖地表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量显著高于林下裸地(P 0.05),而硝态氮含量则显著低于林下裸地(P0.05)。随恢复年限增加,表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均呈增加趋势,而硝态氮含量则呈下降趋势,不同形态氮占全氮比例表现为:微生物生物量氮铵态氮可溶性有机氮硝态氮。相关分析表明土壤δ~(15)N值与硝态氮极显著正相关,与其他氮组分极显著负相关(P0.01)。由此可见,与林下裸地相比,芒萁覆盖在植被恢复过程中有助于提高表层土壤中全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量,降低硝态氮的淋溶损失风险,促进土壤氮保持和积累,从而有利于退化红壤生态系统的恢复。     

应用差异蛋白质组学方法分析作物化感作用的分子机理

试验旨在分析运用分子标记技术(QTL)和差异蛋白组学技术研究作物化感作用分子机理的差异性。首先运用差异蛋白组学技术探讨在生物胁迫(稗草)下水稻化感作用潜力变化的内在分子机理。分别用稗草和水稻的根系分泌物培养切自一株5叶龄化感水稻P I312777植株并经恢复的2个分蘖。7d后,提取处理和对照相同叶位叶片的全蛋白质并进行双向电泳,每张电泳胶片上获得800多个电泳胶点,其中差异表达的蛋白质点有4个。采用M ALD I-TOF-M S对各差异蛋白质点进行肽质量指纹图谱分析,经过SW ISS-PROT数据库查询,结果表明化感水稻P I312777在稗草胁迫下的特异蛋白分别与苯丙氨酸氨解酶(PAL)、硫还原型蛋白(T rx-m)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HM GR)和过氧化物酶(POD)相匹配。根据编码以上4个差异蛋白质的DNA序列,发现编码以上4个差异蛋白的基因分别位于水稻染色体4、7、8和12上的特定克隆位点,这就是与化感作用相关基因。前人也运用QTL方法开展作物化感作用的分子机理研究,但由于所采用的供体材料、受体植物及对表型性状的评价方法等的不同,定位结果存在较大的差异。综合比较两种方法后认为,运用差异蛋白组学技术分析水稻化感作用的分子机理,比QTL技术更加直接和深入。因为比较胁迫处理和对照植物组织的2-DE图谱将能鉴定出由表达候选基因编码的胁迫蛋白质,氨基酸残基序列的测定将揭示那些功能与胁迫性状密切相关的蛋白质,这种编码的基因就是兼具功能与表达的候选基因。     

水稻对低剂量UV-B辐射胁迫的分子应答研究

采用mRNA差异显示技术,分析了水稻幼苗受低剂量UV-B辐射的mRNA表达丰度差异,获得了18个差异片段,其中15个差异片段在表达水平上有差别,1条为被抑制表达,而UV—B诱导特异表达的为2条．将这2条片段进一步回收、重扩增发现确为特异带型．对其中的一个差异片段RUVB2进行序列测定和国际互联网查询结果表明,该序列位于Oryza sativa第10染色体的OSJNBb0091N21BAC上(登录号：AC091122),且该cDNA片段与水稻的3个EST序列有95％以上的同源性,而与其它序列同源性较低．     

复合益生菌制剂"海生元"急性毒性试验研究

目的 :观察复合益生菌制剂“海生元”(HSY)及其核心成分 益生菌 (M9、T9)经两种途径给药的急性毒性反应 ,评价其安全性。方法 :以健康小鼠为对象 ,将HSY、M9、T9三种受试物按i.p(腹腔注射 )和p .o(口服灌胃 )两种给药方式进行急毒试验。每种给药方法分 5个剂量组。i.p小鼠用Bliss法测得受试物的LD50 和 95 %可信限 ,p .o小鼠用安全限度试验测得受试物的最大耐受量。 结果 :1)i.p法测得各受试物LD50 和 95 %可信限 :M9为 898.31mg/ml(770 .18～ 92 5 .79) ;T9为 185 6 .95mg/ml(15 2 1.4 8～ 2 0 10 .36 ) ;HSY为 76 0 5 .2 3mg/ml(6 980 .5 2～ 830 4 .11)。 2 )p .o法测得各受试物最大耐受量及耐受倍数 :健康小鼠最大耐受量分别为M9>4 0 0 0mg/ml,T9>6 0 0 0mg/ml,HSY >15 0 0 0mg/ml;最大耐受量倍数 (即耐受成人每日用量的倍数 )分别为 133倍、2 0 0倍和 5 0 0倍。结论 :HSY、M9、T9口服给药均非常安全。三种受试物比较 ,又以HSY安全程度最高。     

水稻高产形成的分子生态学基础及其应用研究

介绍了10多年来在水稻产量形成的发育遗传及其分子生态学基础的研究成果,分析了传统上应用比较生理学研究作物高产形成的优点与不足,强调应积极引进其它学科的研究内容及其方法,深化对作物栽培科学问题的认识,提出了根据作物不同发育阶段的基因作用规律及其性质,研究制定相应措施。及时调控那些受显性遗传效应机制和加性效应基因与环境互作同向表达的性状是实现高产稳产的技术关键,认为这是作物遗传生态栽培学的主要特色与技术创新,并就作物栽培向分子栽培学的发展及其前景作了初步探讨。