研发动态

水稻产量相关功能基因研究取得重大进展,中科院上海药物所成立“常州研发中心”,华人学者研发出功能基因检测芯片,欧盟第七框架计划正式启动。支持生物技术研究与开发     

小麦TabHLH123-6A基因克隆与功能标记开发北大核心CSCD

根系是植物吸收水分与养分的重要器官,挖掘利用小麦根系相关调控基因对于粮食生产具有重要意义。b HLH(basic Helix-Loop-Helix)是植物中广泛存在的一类转录因子,参与调节植物的生长发育。本研究克隆了小麦基因Tab HLH123-6A,其开放阅读框1386 bp,编码461个氨基酸,含有保守的HLH结构域,具有典型的b HLH家族成员特性。对其互作蛋白预测分析发现,Tab HLH123-6A与HLH家族的其他蛋白以及锌指蛋白存在相互作用。组织表达模式分析表明,Tab HLH123-6A在小麦不同生育时期的各个组织中均有表达,在根和根基中表达量较高。启动子序列分析显示Tab HLH123-6A启动子区含有多种顺式作用元件,包括生长素、脱落酸和茉莉酸甲酯等激素应答元件。q RT-PCR检测结果表明在生长素、脱落酸和茉莉酸甲酯的处理下Tab HLH123-6A表达均上调,但是在PEG模拟的干旱处理下其表达受到抑制。利用小麦多态性群体材料检测到Tab HLH123-6A基因25 bp处有1个核苷酸变异位点(C/T),表示为Tab HLH123,根据该位点开发了功能标记d CAPS-Kpn I。关联分析发现Tab HLH123与小麦深根比显著相关,且等位变异类型为Tab HLH123的小麦深根比高于Tab HLH12325-T,Tab HLH123在小麦育种历史中受到了正向选择。本研究结果为小麦根系构型改良提供了理论依据和基因资源。     

表施和混施污泥对团花根系生长的影响

林地利用被认为是污泥资源化利用的重要方式,但施用污泥对林木根系生长的影响报道较少。本研究通过根箱试验,分析表施和混施10%污泥对速生树种团花不同土层根系形态、土壤pH值和电导率动态变化及根系重金属含量的影响,并拟合土壤pH值、电导率和根系重金属含量与根长的关系。结果表明: 与不施污泥(对照)相比,混施污泥显著抑制了团花根长、根表面积和根体积增长,混施污泥120和240 d后,0～20 cm土层总根长分别为不施污泥的76.9%和67.4%;表施污泥对团花根长和根表面积的影响不显著,但显著提高了根体积。混施污泥显著提高了土壤pH值和电导率及根系重金属含量,混施污泥0～20和20～40 cm土层根系镉含量分别是不施污泥的11.5和10.0倍。线性回归拟合分析显示,不同处理0～20 cm土层的电导率与根长均呈显著负相关;表施和混施污泥根系镉含量与根长呈极显著负相关。上述结果表明,混施污泥抑制了团花根系生长,这可能是由于混施污泥提高了土壤电导率和根系镉含量所致,而表施污泥对团花根系生长的作用不明显。     

环境变化对水稻osfh1突变体成蛋白家族表达的影响

水稻成蛋白基因成员OsFH1在水稻根毛的生长发育中起着关键作用,这一过程受到环境因素的调控,当前的研究对环境因素如何与OsFH1互作调控水稻根毛的机制尚未阐明。为探索水稻成蛋白成员是否在环境因素介导的osfh1突变体根毛表型恢复中发挥作用,该研究使用1/2 MS液体培养液与1/2 MS固体培养基处理osfh1突变体,通过qRT-PCR技术分析成蛋白家族成员表达量,并对成蛋白家族进行生物信息学分析。结果表明:(1)与野生型相比,在液培中osfh1突变体主根根毛缺失,地上部分较短,侧根数量增加,在固体培养中osfh1突变体根毛缺失表型得到恢复。(2)与野生型相比,当osfh1突变体从液培到固培环境时,OsFH16表达量下降,OsFH17表达量上升,并且差异显著。(3)OsFH1、OsFH16、OsFH17都是第一类成蛋白亚家族成员,都具有生长素、赤霉素以及厌氧等与环境胁迫相关顺式作用元件,并且预测到OsFH1、OsFH16和OsFH17定位于质膜行使功能。(4)OsFHs在不同组织的表达模式分析表明,OsFH1在根部表达水平较高,而OsFH16、OsFH17在根部表达量相对较低。综上认为,由于OsFH16、OsFH17、OsFH1之间亲缘关系较高,调控模式相近且三者都可能在细胞质膜上行使功能,因此OsFH16、OsFH17可能参与环境因素与osfh1共同改变根毛表型这一过程。该研究结果为解析环境与osfh1基因共同调控水稻根毛发育机制奠定了一定理论基础,为探索植物成蛋白基因功能提出了新方向。     

土壤湿度对香樟幼苗根系生长和构型的影响

以1年生香樟(Cinnamomum camphora)幼苗为试材,设置对照组(CK)、中度干旱处理(M)、重度干旱处理(S)三个处理,比较不同土壤湿度下香樟幼苗不同时期地上部分生长和根系构型,探究香樟幼苗根系对不同土壤湿度的适应性及其耐旱机制。结果表明,中度和重度干旱处理组的香樟根系及地上部分干物质积累、根系长度、根系表面积、根系直径和根尖数均显著小于对照组(P<0.05)。同时干旱显著增加香樟幼苗的根系拓扑指数,降低香樟根的分形维数和平均分枝角度(P<0.05)。可见土壤湿度程度及处理时间显著影响香樟根系的生长及在土壤中的布局。较低土壤湿度可显著抑制根长的延长、根表面积扩大和根的增殖,且随着土壤湿度的继续降低以及处理时间延长,香樟幼苗根系的生长受到水分亏缺的抑制作用加重,根系建成成本增高的同时,根系分枝的复杂性降低,根系必须通过朝着更陡、更深的方向生长伸长来提高水分吸收效率。建议在园林绿化工程养护过程中制定科学的水分管理策略,以满足香樟生长过程中对土壤水分的需要。     

甘肃马先蒿不同寄生密度对紫花针茅内生真菌共生体生理特性的影响北大核心CSCD

【目的】根寄生植物持续掠夺禾草体内营养物质成为禾草生长过程中的生物逆境,禾草内生真菌提高冷季型禾草对生物和非生物逆境耐受能力。然而,有关禾草内生真菌对根寄生逆境下禾草生理过程调控作用的研究鲜有报道。【方法】开展温室盆栽试验,以带菌(E+)和不带菌(E-)紫花针茅为研究对象,研究甘肃马先蒿不同寄生密度对紫花针茅抗氧化酶活性、渗透调节物质和根系活力影响的动态变化规律。【结果】甘肃马先蒿寄生显著增加紫花针茅抗氧化酶活性、丙二醛和脯氨酸含量,而根系活力却快速降低;高密度寄生紫花针茅植株生理特性指标显著高于低密度寄生或自然生长植株;同时,E+紫花针茅抗氧化酶活性、脯氨酸含量和根系活力显著高于E-植株,而E-植株丙二醛含量显著高于E+植株。【结论】禾草内生真菌通过增强抗氧化酶活性、调节细胞膜透性和增强根系生长能力的途径提高紫花针茅对根寄生逆境的耐受能力,利用植物替代方法带菌紫花针茅可以作为一种生物防治手段用于防控根寄生杂草。     

作物氮肥利用效率遗传改良研究进展

氮素是植物生长发育所需的大量元素之一,施用氮肥是农业生产中提高农作物产量的重要手段.自20世纪60年代以来,"绿色革命"半矮秆农作物品种的育成和大面积推广有效地解决了"高产与倒伏"之间的矛盾,提高了农作物的收获指数和产量.然而半矮秆水稻和小麦品种也表现出生长发育对氮肥响应减弱、根系对铵态氮和硝态氮的吸收能力下降以及氮肥...     

取食施硅水稻对褐飞虱成虫体内保护酶和解毒酶活性的影响

【目的】本研究旨在明确褐飞虱Nilaparvata lugens成虫取食施硅水稻对其体内保护酶及解毒酶活性的影响,为硅介导的水稻抗虫性的应用提供证据。【方法】以TN1(感虫品种)为供试水稻品种,采用营养液添加Na₂SiO₃·9H₂O的方法设置112 mg Si/L(Si+)和0 mg Si/L(Si-)2种施硅水平,通过酶活性分析测定取食Si+或Si-水稻植株24, 48, 72和96 h后褐飞虱成虫体内保护酶[过氧化氢酶(catalase, CAT)、过氧化物酶(peroxidase, POD)和超氧化物歧化酶(superoxide, SOD)]以及解毒酶[谷胱甘肽S-转移酶(glutathione-S-transferase, GST)、羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)和多功能氧化酶(mixed-functional oxidase, MFO)]活性的动态变化。【结果】与取食Si-水稻植株的褐飞虱成虫相比,取食Si+水稻植株24和48 h时,褐飞虱成虫POD活性分别显著增加101.2%和55....     

添加腐植酸与生化抑制剂尿素在黄土水稻栽培中施用效果

研究添加腐植酸和生化抑制剂尿素肥料在黄土水稻栽培中的施用效果,可为黄土水田专用的新型高效稳定性增效尿素肥料配方的研制提供科学依据。采用盆栽试验方式,以不施氮肥(CK)及单独施用尿素肥料(N)为对照,将腐植酸(H)、N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和2-氯-6-三甲基吡啶(CP)及腐植酸与3种生化抑制剂分别组合添加至尿素肥料中,制成7种高效稳定性增效尿素肥料。相比尿素单独施用,腐植酸的添加能抑制土壤硝化作用,明显促进水稻生长,显著提高水稻稻谷产量、稻谷吸氮量,分别提高13.3%、21.7%,氮肥利用效率也有所提高(P<0.05)。相较NBPT处理,腐植酸的添加未对尿素氮转化特征造成显著影响,但其协同作用能显著提高植株总吸氮量、氮肥利用率,分别提高8.0%、9.3%。相较DMPP处理,腐植酸的添加能有效抑制生育前期土壤硝化作用,显著提高水稻生物产量7.3%。相较CP处理,腐植酸的添加有效抑制土壤硝化作用,但显著降低水稻稻谷产量、氮肥偏生产力及农学效率,分别降低11.3%、11.3%、13.2%(P<0.05)。结果表明,在黄土地区种植水稻,...     

水稻茎鞘非结构性碳水化合物转运机理及栽培调控研究进展

非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate,NSC)是参与水稻能量代谢的主要物质和维持水稻生长发育及响应环境调控的重要因子.蔗糖作为水稻茎鞘NSC代谢中心物质,是水稻灌浆期叶片光合产物和花前茎鞘中储存的NSC向穗部转运的主要形式,是籽粒灌浆的主要同化物来源.理解水稻蔗糖分配、转运机理及栽...