高蛋白和低蛋白型小麦花后氮素的同化特性

为了解小麦花后介质氮素输入籽粒的同化途径,在不同发育时期不同施氮水平下,采用GS抑制剂(草丁膦)和15N示踪结合,研究了高低籽粒蛋白两种类型品种花后介质氮素的同化特征.结果表明,叶片GS抑制剂处理使豫麦47穗中的NDFF(氮含量中来自介质N的百分比)显著升高,豫麦50则显著降低;穗部GS抑制剂处理使豫麦47叶中的NDFF上升,而豫麦50(开花期)低氮处理上升、高氮处理下降.花后豫麦47的介质N同化量远大于豫麦50,同化介质N的主要器官为根茎,根茎∶叶∶穗的花后介质氮同化量之比约为4∶1∶2;而豫麦50的主要同化器官则为叶片,根茎∶叶∶穗之比约为1∶5∶1.随施N量的增加,豫麦47叶片花后介质N同化量增加,豫麦50则减少;且豫麦47叶片花后同化介质N的输出量显著小于籽粒花后介质N的同化量,而豫麦50叶片花后介质氮的输出量显著大于籽粒介质N的同化量.说明不同类型小麦品种花后N素由根系到籽粒的代谢同化途径具有显著差异,高蛋白品种豫麦47花后由根系流向籽粒的氮素可以不经叶片直接到达籽粒,低蛋白品种豫麦50则必须经过叶片才能到达籽粒.     

利用高光谱遥感预测小麦籽粒蛋白质产量

2003-2006年连续3年采用不同小麦品种在不同施氮水平下进行大田试验,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株氮素含量.根据特征光谱参数-叶片氮素营养-籽粒蛋白质产量这一技术路径,以叶片氮素营养为连接点将模型链接,建立基于开花期高光谱参数的小麦籽粒蛋白质产量预报模型.结果表明:开花期叶片氮含量、氮积累量以及花后叶片氮转运量均能够较好地反映成熟期籽粒蛋白质产量状况;对叶片氮含量和氮积累量的光谱反演,在不同品种、氮素水平和年度间可以使用统一的光谱参数,其中利用红边位置(REPle)和修正型ND705(mND705)可以较好表达叶片氮含量的动态变化,以红蓝边面积比(SDr/SDb)和742nm处一阶微分(FD742)为变量建立叶片氮积累量监测模型效果较好;经独立试验数据的检验表明,以参数REPle、SDr/SDb和FD742为变量建立成熟期籽粒蛋白质产量预报模型均给出理想的检验结果,模型测试精度R2分别为0.854、0.803和0.795,相对误差RE分别为16.4%、18.2%和14.9%;利用开花期关键特征光谱指数可以有效地评价小麦成熟期籽粒蛋白质产量状况.     

水稻基因组加倍对籽粒大小调控基因表达的影响

水稻是最重要的粮食作物之一,提高水稻产量一直是育种的主要目标。水稻四倍体相对于二倍体具有籽粒变大、粒重增加的特点,研究基因组加倍后籽粒大小基因的调控模式,在育种应用方面具有十分重要的意义。本文以二倍体 -四倍体水稻为材料,分析6个控制籽粒大小基因在幼穗发育中的表达差异,同时结合转基因实验,探讨基因剂量增加对基因表达水平和籽粒大小的影响。结果发现：基因组加倍后,水稻的发育进程不变,但株高增加,叶片变宽,籽粒变大,增大后的籽粒在籼稻表现为长、宽均增加显著,而在粳稻中长度比宽度增加更为明显。进一步分析控制籽粒大小基因的表达差异情况,发现这些基因的表达不仅受发育时期的影响,在籼粳亚种间也明显不同,即受遗传背景的影响。在基因组加倍的情况下,正调控基因GS5、HGW的表达普遍高于对应的二倍体;负调控基因GS3在籼稻D9311中趋于下调或沉默,而在粳稻DBl中趋于上调,GW2在D9311中上调,而在DBl中趋于沉默。通过转基因实验分析负调控基因GW2在二倍体Bl中的表达趋势,发现其在基因剂量线性增加的情况下,表达水平高于二倍体和四倍体,导致其籽粒变小。本研究结果有助于了解水稻中控制籽粒大小的基因在二倍体和四倍体中的表达模式,为高产育种提供理论依据。     

小麦籽粒蛋白质组分的生态变异及与植株氮转化的关系研究

小麦籽粒蛋白质和蛋白质组分含量决定了小麦面团流变学特性和加工品质、籽粒蛋白质组分的形成与植株氮素吸收利用密切相关,且蛋白质组分的合成有一定的顺序性。对不同生态区的小麦籽粒蛋白质组分合成进行了研究。结果表明,蛋白质及组分含量存在明显的基因型差异,徐州点蛋白质和谷蛋白含量显著大于南京点;花期氮素积累量和花后氮素转运量徐州点显著大于南京点,而花后氮同化量南京点显著大于徐州点;清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量与籽粒蛋白质含量呈显著正相关,与花后植株氮素转运量呈显著正相关。不同生态点小麦花后发育速率模式基本一致,但南京点发育进程迟于徐州点;在籽粒形成期和灌浆后期,南京点的发育速率较快,降低了清蛋白和谷蛋白的合成,导致南京点籽粒蛋白质含量降低。     

氮肥对甘蔗叶片内生固氮菌nifH基因表达的影响

为了探究氮肥对甘蔗叶片内生固氮菌nifH基因表达的影响,从RNA和蛋白质水平,采用RT-PCR和Western blot等技术分析施氮和不施氮处理下3个甘蔗品种叶片中nifH基因表达的差异性及对固氮酶相对表达量的影响。结果表明,在大田生长的甘蔗,在施氮肥和对照处理的叶片内,都可检测到固氮菌nifH基因在基因水平和蛋白质水平的表达。施氮处理会抑制或降低叶片内固氮菌的nifH基因的表达,但有利于nifH在蛋白质水平的表达,3个甘蔗品种内生固氮菌nifH基因的相对表达量都是施氮处理下较高,尤其是甘蔗品种ROC22,处理与对照间达到了显著差异。     

分蘖期冷水胁迫下施氮量对寒地粳稻氮代谢和籽粒蛋白质含量的影响

以寒地粳稻东农428、龙稻7和松粳10为试验材料,研究分蘖期冷水胁迫下不同施氮量处理对功能叶片氮代谢关键酶活性、籽粒蛋白质含量以及产量的影响,并探讨功能叶片氮代谢关键酶活性与籽粒蛋白质含量以及产量的关系。研究结果表明,分蘖期冷水胁迫使NR,GS活性及籽粒蛋白质含量升高,GOGAT和GDH活性下降。分蘖期冷水胁迫下,增加施氮量使各品种功能叶酶活性及籽粒蛋白质含量均缓慢升高,其中NR、GS和GOGAT活性在N150处理下最高,GDH活性和籽粒蛋白质含量在N175处理下最高,可知,高施氮量不利于寒地粳稻抗冷。不同品种在冷水胁迫下酶活性表现不一,其中耐冷型品种东农428在各处理下氮代谢关键酶保持较高生理活性,龙稻7次之,松粳10最弱。分蘖期冷水胁迫下,纯氮施用量为100 kg/hm2,其产量表现最佳,3个品种表现一致。     

烯效唑干拌种对小麦氮素积累和运转及籽粒蛋白质品质的影响

通过田间试验,研究了不同烯效唑干拌种剂量对3个不同筋力小麦品种植株氮素积累、运转和籽粒蛋白质品质的影响,结果表明,基因型、环境及烯效唑处理对小麦品质的影响效应依次减小,且均达到了极显著水平,但三者的互作效应较小。烯效唑处理后提高了不同生态点下不同小麦品种籽粒蛋白质含量和产量,处理后的面筋含量和沉淀值增加,面团形成时间和稳定时间延长;干拌种增加了开花期各营养器官中的氮素含量和单株氮素积累量,花后氮素总转移量、总转移率及其对籽粒氮的贡献率极显著提高,且处理后旗叶中可溶性蛋白质含量在花后15 d内均显著高于对照;对籽粒中氮含量而言,烯效唑处理后提高了灌浆初期籽粒中的非蛋白氮含量,花后5—20 d内均高于对照,灌浆期间籽粒蛋白氮含量均高于对照,因而处理后的粗蛋白质含量变化动态特点为谷底高、回升快。研究认为,烯效唑处理如同基因、环境一样独立影响小麦籽粒品质,而烯效唑处理后提高了开花初期旗叶中的可溶性蛋白质含量和花前营养器官中氮素含量及花后氮素转运量,可能是其提高籽粒非蛋白氮含量、促进籽粒蛋白质含量增加和蛋白质质量提高的重要原因之一,烯效唑干拌种对小麦籽粒蛋白质品质的改善具有广适性。     

水稻光敏色素A和B的突变对气孔发育和OsAQP基因表达的影响

OsAQP是在水稻叶片保卫细胞中高表达的液泡膜型水通道基因,为研究该基因在水稻发育过程中的表达与光敏色素光信号通路的关系,观察统计了日本晴、光敏色素突变体phyA和phyB 3个水稻品种的生长发育特征,比较了开花时间、叶片气孔密度、气孔器长等指标,并采用半定量RT-PCR以及实时定量PCR技术检测OsAQP基因在3种材料不同时期叶片中的表达特性。结果显示,光敏色素突变体phyB叶片的气孔密度、气孔器长度均低于同时期的日本晴和光敏色素突变体phyA水稻,说明光敏色素B及其相关信号可能与气孔的发育关系密切;表达模式分析显示,OsAQP基因在3个水稻品种的叶片中具有不同的表达特性,并伴随发育时期呈现下降的趋势。本研究结果说明水稻光敏色素B以及相关信号不仅与气孔的发育有关,而且可能通过与光敏色素A及相关信号通路共同调节OsAQP基因的表达,参与气孔开闭的调节。     

氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响

在大田试验条件下,研究了不同施氮水平对2种穗型冬小麦品种花后干物质和氮素积累与运转的影响及其与产量和品质的关系,以探讨氮素营养水平对冬小麦碳氮运转的影响.结果显示,适宜的施氮量（180 kg·hm^-2）能够极显著增加2种穗型冬小麦品种叶片、茎鞘等营养器官花前贮藏物质及花前贮藏氮素的再运转量和运转率以及总再运转量和运转率,也能够极显著增加成熟期籽粒氮素含量和花前贮藏氮素总运转量对籽粒氮素含量的贡献率.各施氮处理对2种穗型小麦品种花后氮素积累量对籽粒氮素含量贡献率的影响效应不明显.结果表明,适宜的施氮量有利于小麦籽粒和蛋白质产量的提高.     

水稻不同品种对铅吸收、分配的差异及机理

为探究水稻不同品种对Pb吸收积累的差异及机理,以20个不同基因型水稻品种(系)为材料,采用盆栽方法,研究了Pb在水稻植株各器官中的分配及在籽粒中的分布．结果表明,不同品种间,Pb积累量存在显著差异,但品种间的这种差异与品种类型关系不明显;不同器官、不同生育时期,Pb积累量和积累速率不同;各器官Pb浓度按根、茎、叶、穗、籽粒的顺序大幅度下降,分配到籽粒中的Pb比例很低;根与茎,茎与叶片、穗(抽穗期)、籽粒Pb含量呈极显著负相关;根与叶、穗(抽穗期)、籽粒,叶与穗(抽穗期)、籽粒的Pb含量呈正相关,相关性大多达极显著或显著水平;不同品种抽穗期叶片与成熟期籽粒间的Pb含量达显著正相关;Pb在稻米加工各产物中的分布很不均匀,稻谷经脱壳及精加工1次(2min)后,精米Pb含量仅为籽粒总含Pb量的32．88％．