水稻黄绿叶调控基因YGL18的克隆与功能解析

叶色突变体往往伴随着叶绿素含量变化及叶绿体结构异常,是研究叶绿体发育与光合作用相关基因功能的重要材料。该研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻(Oryzasativasubsp.indica)品种华占(HZ)获得黄绿叶突变体,将其命名为ygl18 (yellow-green leaf 18)。与野生型相比,黄绿叶突变体ygl18自三叶期起叶片开始变黄且程度不断加深,同时伴随着光合速率与叶绿素含量下降,且结实率、千粒重及有效穗数均显著降低。透射电镜观察结果显示, ygl18的叶绿体结构紊乱,基质片层疏松,发育受到抑制,与叶片出现黄绿色表型一致。遗传分析表明, ygl18突变性状受1对隐性等位核基因控制,这对等位基因位于水稻第3号染色体长臂标记InDel2和InDel3之间115.2 kb范围内。进一步研究发现该突变体表型是编码铁氧还蛋白FdC2的基因LOC＿Os03g48040的5’UTR发生突变所致。通过CRISPR转基因实验验证了该基因对表型的控制作用。研究结果揭示了叶色调控网络的遗传基础,可为今后选育高光效水稻品种提供新线索。     

镉污染条件下水稻对假单胞菌TCd-1微生物修复的生理响应

微生物在修复重金属污染土壤中发挥重要作用。为阐明假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的机理,通过加镉土培盆栽试验,在10 mg/kg镉处理下,对比研究了接种菌株对2种镉耐性不同水稻品种(特优671、百香139)镉含量、根系活力、光合作用、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明：与10 mg/kg镉处理相比,接种假单胞菌TCd-1后水稻“特优671”和“百香139”的根、茎、叶、糙米的镉含量分别依次降低了30.4%、39.1%、40.7%、29.2%和52.2%、51.7%、18.4%、38.8%;提高了2种水稻的根系活力、光合作用,促进了水稻的生长;“特优671”、“百香139”叶片的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性分别提高了7.3%、138.5%,过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性提高了82.0%、106.2%,过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性提高了58.8%、172.7%;叶片的类黄酮含量提高了139.4%、73.6%,总酚含量提高了27.2%、23.1%;超氧阴离子含量降低了44.2%、29.0%,丙二醛(Mal...     

水稻对褐飞虱抗性相关蛋白的双向电泳分析

以药用野生稻 (Oryzaofficinalis)的转育后代B5 (高抗褐飞虱 (NilaparvatalugensSt l) )与感虫品种明恢 6 3(OryzasativaL .)为亲本 ,构建了一个重组自交系群体。通过抗褐飞虱鉴定 ,筛选出极端抗虫株系和极端感虫株系 ,运用分群分析法 (bulkedsegregantanalysis ,BSA)分别建成了极端抗虫集团 (resistantbulk)和极端感虫集团 (susceptiblebulk)的蛋白质池。利用双向电泳技术 ,分别分析了极端抗虫集团和极端感虫集团受虫害与未受虫害的秧苗蛋白质的变化。结果发现 ,虫害 48h后 ,感虫集团的一个分子量为 40kD的蛋白质P40 (pI=6 .3)的表达明显减弱甚至消失 ,而在抗虫集团中 ,P40的表达未受影响。与褐飞虱为害后抗虫株系和感虫株系不同的生理反应相联系 ,推测P40与水稻受褐飞虱虫害后引起的应答反应相关     

水稻大粒种质资源和遗传分析

谷粒重量是构成产量的三要素之一,对提高水稻产量具有重要意义.本文概述了国内外水稻大粒种质资源的现状,同时对粒重基因遗传分析的研究进展进行了综述.粒重是一个受多基因控制的数量性状,目前定位的粒重数量性状位点至少达89个、精细定位1个粒重基因gw3.1和1个长粒基因Lk-4（t）以及克隆1个粒重基因GS3,并在此基础上讨论了粒重在育种上的应用.     

长期施肥对双季稻区红壤性水稻土质量的影响及其评价

为量化27年连续施用化肥及其与猪粪、稻草配施处理对双季稻区土壤质量的影响,选择土壤容重、最大持水量、孔隙度、标准化平均质量直径、pH、阳离子交换量、有效养分、土壤有机质、微生物生物量碳、土壤酶和作物生产力等项目作为评价指标,并根据不同指标所具有的功能归纳为：抗物理退化的能力、养分供应和贮藏的能力、抗生物化学退化的能力、保持作物生产力的能力4项功能,以这4项功能为基础划分土壤质量指数(SQI).结果表明：SQI等级范围为0.544（CK）～0.729（施氮磷钾肥＋稻草处理）.与施氮磷钾肥（NPK）处理土壤相比,长期非均衡施肥的PK、NP、NK处理土壤质量发生了退化.土壤缺磷和缺钾是限制水稻生产力的主要因素,即使每年施用30 t·hm^-2猪粪或4.2 t·hm^-2稻草也不能达到满足高产水稻所需要的土壤磷、钾含量水平.长期施用石灰对红壤水稻土质量的提升效果不明显.在南方红壤水稻种植区,氮、磷、钾与有机肥配施是提升土壤质量的最佳措施.     

稻瘟病抗病基因Pi15的精细定位

稻瘟病抗病基因Pi15曾被作者鉴定为与已知抗病基因Pii具有连锁关系,但是,Pii基因究竟位于染色体6还是9上存在争议。为了确定Pi15基因的染色体位置,利用分子标记在由15个抗病个体和141个感病个体组成的F_2群体中,通过混合群体分离法(BSA)与隐性群体分析法(RCA)相结合的手段,对目标基因进行了连锁分析。首先,从染色体6和9分别选择10个微卫星标记进行了分析,结果表明,只有位于染色体9的RM316与目标基因连锁,重组率为(19.1±3.7)％。为了进一步确定这种连锁关系,从染色体9选择了4个序列标定位点(STS)标记进行分析,结果表明,只有G103与目标基因连锁,重组率为(5.7±2.1)％。为了获得与目标基因更加紧密连锁的分子标记,对目标基囚进行了RAPD分析。在筛选、分析了1000个随机引物之后,从中获得了3个目标基因紧密连锁的分子标记BAPi15_(486)、BAPi15_(782)、BAPi15_(844)。它们与目标基因的重组率分别为0.35％、0.35％和1.1％。这些紧密连锁的分子标记可作为分子标记辅助基因聚合和克隆的出发点。     

Ethanol production from rice hull using Pichia stipitis and optimization of acid pretreatment and detoxification processes

The goal of this study was to produce ethanol from rice hull hydrolysates (RHHs) using Pichia stipitis strains and to optimize dilute acid hydrolysis and detoxification processes by response surface methodology (RSM). The optimized conditions were found as 127.14°C, solid:liquid ratio of 1:10.44 (w/v), acid ratio of 2.52% (w/v), and hydrolysis time of 22.01 min. At these conditions, the fermentable sugar concentration was 21.87 g/L. Additionally, the nondetoxified RHH at optimized conditions contained 865.2 mg/L phenolics, 24.06 g/L fermentable sugar, no hydroxymethylfurfural (HMF), 1.62 g/L acetate, 0.36 g/L lactate, 1.89 g/L glucose, and 13.49 g/L fructose + xylose. Furthermore, RHH was detoxified with various methods and the best procedures were found to be neutralization with CaO or charcoal treatment in terms of the reduction of inhibitory compounds as compared to nondetoxified RHH. After detoxification procedures, the content of hydrolysates consisted of 557.2 and 203.1 mg/L phenolics, 19.7 and 21.60 g/L fermentable sugar, no HMF, 0.98 and 1.39 g/L acetate, 0 and 0.04 g/L lactate, 1.13 and 1.03 g/L glucose, and 8.46 and 12.09 g/L fructose + xylose, respectively. Moreover, the base‐line mediums (control), and nondetoxified and detoxified hydrolysates were used to produce ethanol by using P. stipitis strains. The highest yields except that of base‐line mediums were achieved using neutralization (35.69 and 38.33% by P. stipitis ATCC 58784 and ATCC 58785, respectively) and charcoal (37.55% by P. stipitis ATCC 58785) detoxification methods. Results showed that the rice hull can be utilized as a good feedstock for ethanol production using P. stipitis. © 2016 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 32:872–882, 2016     

稻田温室气体减排措施对稻米氨基酸含量的影响

为探索稻田中温室气体减排措施对稻米氨基酸含量的影响,用10个不同方法对双季稻田进行处理,并使用高效液相色谱分别测定了各处理稻田中所产稻米中的16种氨基酸的含量,其中色谱柱为Agilent Zorbax AAA分析柱,柱前衍生使用邻苯二甲醛(OPA)和9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC-CL)为衍生试剂。结果发现:1)10个处理中的稻米16种氨基酸种类齐全,施氮肥+添加生物质炭48 t/hm2+间歇灌溉(NPK+HBC+IF)处理中所得氨基酸总量为6520.7 mg/100g,效果最佳;对照组处理(不施加氮肥+无稻草还田+间歇灌溉)所得氨基酸含量4338.0 mg/100g为最低。以对照组处理所得必需氨基酸百分含量36.8%为最高值;无稻草还田+长期淹水(NPK+CF)处理方法所得必需氨基酸百分含量33.1%为最低值。10个处理中16种氨基酸中含量较高的氨基酸均为天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸,含量最低的均为甲硫氨酸;2)施氮肥量相同时,长期淹水与间歇灌溉相比,氨基酸总量增加185.1 mg/100g,非必需氨基酸百分含量增加3%,谷氨酸、组氨酸和丝氨酸含量明显升高,但亮氨酸含量显著降低;3)施用氮肥能提高稻米中的氨基酸含量,且随着氮肥使用量的增加,氨基酸含量也随之增加,组氨酸含量增加显著;4)供氮量相同时,添加猪粪使氨基酸总含量升高了286.0 mg/100g,此结果表明,在供氮量相同的情况下,施用猪粪更有利于稻米氨基酸含量的提高;5)灌溉模式相同时,稻草还田配施氮肥对必需氨基酸和氨基酸总量均有提高,天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸的含量增加较多,甲硫氨酸含量略有下降;随着稻草还田量的增加,对非必需氨基酸影响较为明显;当稻草半量还田(还田量为3 t/hm2)时,稻米中氨基酸总量增加最多;稻草全量还田+长期淹水(NPK+HRS+CF)与稻草半量还田+间歇灌溉(NPK+LRS+IF)处理中的氨基酸含量基本接近,但必需氨基酸含量前者略高于后者,说明稻草还田与水肥管理对氨基酸含量影响可能存在交互作用;6)添加生物质炭配施氮肥提高了稻米必需氨基酸与非必需氨基酸含量,且随着生物质炭添加量的增加而增加;与稻草还田、添加猪粪处理相比,生物质炭的添加对氨基酸总含量提升的效果最为显著,对稻田实际生产具有指导意义且具有一定的环境效益。     

鄱阳湖流域长期施肥下双季稻田的土壤基础地力

为探讨鄱阳湖流域不同施肥措施的土壤基础地力变化规律,基于长期施肥定位试验(始于1981年),采集定位30年时的不施肥(CK)、施用氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)土壤,于2012—2014年进行连续3年的施肥和不施肥试验,分析水稻产量和土壤基础地力贡献率的差异及关键影响因子.结果表明:不论施肥与否,3年的水稻产量均表现出NPKM处理显著高于NPK和CK处理,尤其是在不施肥条件下,NPKM处理的年产量分别比CK和NPK处理增加37.7%～143.9%和20.8%～66.7%.3年间,CK、NPK和NPKM处理的土壤基础地力贡献率分别为41.8%～53.1%、45.2%～62.6%和59.1%～88.1%,且NPKM处理的土壤基础地力贡献率均显著高于NPK和CK处理.进一步分析发现,土壤有机质和有机碳平衡量与土壤基础地力贡献率呈显著正相关.总之,在鄱阳湖流域的双季稻田,长期有机无机肥配施有利于该地区土壤基础地力的提升,且土壤有机质和有机碳平衡是土壤基础地力变化的关键因子.     

稻田生境调节和捕食性天敌对稻飞虱的控制作用

广东省四会市大沙镇１９７３年开展以发挥天敌作用为主的水稻害虫综合防治,２０多年来稻飞虱一直没有大发生,且发生程度低于临近地区。本文试图从理论上解释这一现象。通过改善天敌的生境条件,捕食性天敌群落种库中天敌的种类和多样性增多,天敌各落重建和发展的能力增强,重建后群落的种类数量和多样性均高于临近地区,最终使得天敌群落对稻飞虱的控制作用增强,９８％以上的稻田飞虱的数量常在防治指标以下。