水旱稻分化与节水抗旱稻

 普通野生稻在向栽培稻演化的过程中,形成旱稻和水稻两类适应不同土壤水分条件的生态类型,其中旱稻先于水稻驯化且长期受到“产量-抗旱性”的“双向选择”。采用“双向选择”策略,可将水稻的高产优质特性与旱稻的节水抗旱特性整合,育成节水抗旱稻。节水抗旱稻的水分利用效率高、抗旱性强,适合于“旱直播旱管”的绿色栽培模式,既可在水田不淹水栽培,又可在旱地或山坡地直播种植,拓展了栽培稻的种植空间。节水抗旱稻生产过程中可大幅度节约灌溉用水、减少面源污染和甲烷排放,降低劳动成本。     

应用cDNA-AFLP比较干旱胁迫条件下水稻和旱稻转录本表达谱

很多年来, 水稻生长在有充足水分供应的稻田中, 而旱稻生长在自然雨水供给的土壤中, 这种长期生存环境的差别造成了旱稻比水稻抗旱. 为了阐明水稻和旱稻干旱抗性的差异调控机制, 应用cDNA-AFLP技术调查了干旱胁迫条件下水稻和旱稻中全基因组的转录本调控. 结果表明, 90%以上的基因在两种稻作基因型中不受干旱胁迫的影响, 多于8%的基因在二者中受干旱胁迫调控, 少于1%的基因在水稻或旱稻中特异表达; 57个基因在旱稻中特异表达, 38个在水稻中特异表达. 旱稻特异表达基因包括可能在干旱抗性中起作用的细胞挽救和防御基因、信号转导分子、生长发育必需的核苷酸和氨基酸生物合成基因以及生长发育调控基因. 而水稻特异表达基因与蛋白质和核苷酸降解有关. 一些基因在旱稻中被较早上调, 而且旱稻中的下调基因也比水稻中下调早, 这表明同水稻相比更迅速的调控机制引起了旱稻对干旱胁迫较早的应答. 旱稻中上调基因的表达水平高于水稻. 水稻和旱稻之间基因表达的差异可能是干旱胁迫条件下旱稻比水稻具有更强的调控能力, 更强的干旱抗性, 更好的生长势的分子机制.     

水、旱稻根系性状与抗旱性相关分析及其QTL定位

以粳型旱稻品种IRAT109和粳型水稻品种越富杂交产生的包含116个DH株系的群体为材料, 构建了一个含165个标记(94个RFLP标记和71个SSR标记)的水稻分子连锁图. 在根管培养条件下, 考查了分蘖期DH群体及其亲本的根数、根基粗、最长根长、根鲜重、根干重、根茎鲜重比及根茎干重比等性状. 在旱田、水田条件下考查了DH群体的单株产量, 计算抗旱系数(旱田单株产量/水田单株产量). 相关分析结果表明, 根基粗、最长根长与抗旱系数呈显著正相关, 根数与抗旱系数呈极显著负相关. 抗旱性强的材料在根系性状上主要表现为根粗较粗、根系较长和根数较少等特点. 利用QTLMAPPER version1.0定位了控制根系性状的QTL, 并进行了QTL与环境互作分析. 共检测到控制7个根系性状的18个加性QTL和18对上位性QTL. 发现了一些贡献率较高、无环境互作的QTL. 控制最长根长的1对上位性QTL mrl3和mrl8对表型变异的贡献(简称贡献率)为21.51%, 控制根基粗的1对上位性QTL brt3和brt11a贡献率为13.03%, 控制根鲜重和根干重的1个加性和1对上位性QTL贡献率分别为13.50%和25.64%. 共检测到9个加性QTL和2对上位性QTL存在环境互作. 其中根基粗、最长根长没检测到环境互作QTL. 此外, 根据QTL的贡献率大小、与环境互作大小和与抗旱系数的连锁关系等, 分析了一些重要QTL应用于稻作抗旱分子育种的可行性.     

通过转δ-OAT基因获得抗盐抗旱水稻

δ-OAT基因编码的鸟氨酸-δ-氨基转移酶是以鸟氨酸为前体合成脯氨酸途径中的关键酶.采用基因枪法将拟南芥δ-OAT基因导入粳稻品种中作321,通过PCR及分子杂交分析确定目的基因已插入水稻染色体中并得到超量表达.抗盐抗旱检测结果表明,水稻在受到渗透胁迫时会大量积累脯氨酸,各种条件下转基因水稻积累的脯氨酸是对照的5～15倍;同等胁迫条件下转基因株系相对生长更快,苗与根的生物学产量都要高于对照,最后种子产量也显著高于对照,如在0.1 mol/LNaCl胁迫下转基因株系相对产量提高了16%～41%,说明δ-OAT基因超量表达并积累脯氨酸在抗渗透胁迫中有着重要作用,通过转化δ-OAT基因可以获得抗盐抗旱的基因工程水稻.     

水分梯度下水稻CT,LWP和SF的相关及其QTL定位研究

在抗旱鉴定大棚内同时实现水、旱2种处理, 测定了水稻珍汕97B和旱稻IRAT109杂交F₉代重组自交系群体(195个株系)的冠层温度(canopy temperature, CT)、叶水势(leaf water potential, LWP)和结实率(spikelet fertility, SF). 相关分析结果表明, 干旱条件下, 冠层温度与结实率呈极显著负相关(–0.2867^**); 叶水势与结实率呈显著正相关(0.1696^*); 冠层温度与叶水势呈极显著负相关(–0.2740^**), 说明在干旱条件下保持较低冠层温度及较高叶水势的材料抗旱性较强. 利用QTLMapper共检测到44个主效QTL和45对显著的互作位点与冠层温度、叶水势和结实率的表达有关. 在水、旱条件下, 主效QTL对CT, LWP和SF的联合贡献率分别为87.85%, 15.06%, 79.46%和72.61%, 87.68%, 33.29%; 互作位点对CT, LWP和SF的联合贡献率分别为55.69%, 47.16%, 48.15%和53.44%, 57.94%, 54.62%. 与已有的抗旱QTL定位结果比较, 发现有19个主效QTL与已定位的抗旱QTL位于相同的或紧密相连的染色体区段.     

我国北方草地6种乡土植物抗逆机理与应用

研究和利用我国丰富的乡土草资源,使之更好地服务于社会发展与经济建设,是一项长期性的工作.本文概述霸王(Zygophyllum xanthoxylum)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala)、微孔草(Microula sikkimensis)、醉马草(Achnatherum inebrians)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)和羊草(Leymus chinensis)等我国6种乡土植物抗逆机制的研究及其应用.主要结果和发现如下:在明确霸王抗旱生理机制的基础上,克隆其抗旱基因,实现了在紫花苜蓿(Medicago sativa)和百脉根(Lotus corniculatus)遗传改良中的应用;白沙蒿和微孔草富含多不饱和脂肪酸,以种子含量最高;通过醉马草-禾草内生真菌共生体多样性的研究,发现醉马草共生体所产生的生物碱是增强其抗生物和非生物因素胁迫以及引致家畜中毒的主要原因;通过系统研究无芒隐子草生物学、生理学及分子生物学特性,成功地对其进行驯化选育、选育新品系,并建立了建植与种子生产技术;初步明确了羊草种子的休眠机制,提出了破除休眠的有效方法.     

通过转δ-OAT基因获得抗盐抗旱水稻

δ-OAT基因编码的鸟氨酸-δ-氨基转移酶是以鸟氨酸为前体合成脯氨酸途径中的关键酶. 采用基因枪法将拟南芥δ-OAT基因导入粳稻品种中作321, 通过PCR及分子杂交分析确定目的基因已插入水稻染色体中并得到超量表达. 抗盐抗旱检测结果表明, 水稻在受到渗透胁迫时会大量积累脯氨酸, 各种条件下转基因水稻积累的脯氨酸是对照的5~15倍; 同等胁迫条件下转基因株系相对生长更快, 苗与根的生物学产量都要高于对照, 最后种子产量也显著高于对照, 如在0.1 mol/L NaCl胁迫下转基因株系相对产量提高了16%~41%, 说明δ-OAT基因超量表达并积累脯氨酸在抗渗透胁迫中有着重要作用, 通过转化δ-OAT基因可以获得抗盐抗旱的基因工程水稻.     

外源水杨酸浸种对干旱胁迫下国槐根系抗氧化酶系的影响

采用向1/2 Hoagland营养液中按一定比例添加聚乙二醇(PEG-6 000)模拟干旱胁迫的方式,研究了外源SA浸种对干旱胁迫下国槐根系抗氧化酶系的影响.其结果表明:①与对照组相比,干旱胁迫不同程度地降低了国槐根系的SOD、POD、CAT活性等,明显增加了根系MDA含量水平.②使用适当浓度的SA浸种可以提高SOD、POD及CAT活性,也可以显著降低根苗MDA含量水平,SA浸种有利于缓解干旱胁迫带来的不良影响.③低浓度的SA浸种处理能够提高国槐根系抗旱性,缓解干旱胁迫伤害,而高浓度处理则加剧了干旱胁迫的伤害.1 mmol/L浸种具有提高国槐根系抗旱性的最佳效果.     

细胞培养筛选小麦抗赤霉病突变体

小麦抗赤霉病育种是一项难度很大的课题,迫切需要探索新的育种技术。近年来,一些实验结果表明,采用细胞培养筛选抗病突变体可能是很有希望的。抗病突变体细胞选择与植株水平选择相比较,具有群体大、周期短、效率高的优点,而且还可能解决缺乏抗源的病害、兼抗多种病害等难题。目前,用培养细胞进行抗病突变体筛选的实验体系,主要包括:活菌接种     

家蚕抗核型多角体病毒的研究进展

家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,Bm NPV)病是世界养蚕业一种重大的传染疾病,该病引起的蚕茧损失占蚕病引起损失总数的60%以上,长期以来对这种病毒病的防治还没有很好的解决方法.各国研究人员在寻找抗性基因、阐述抗性机制以及通过传统育种或者转基因构建抗Bm NPV家蚕等方面进行了很好的尝试,也取得了一定的成果.本文将最新的家蚕抗Bm NPV的研究结果进行归纳和整理,尝试对其可能的分子机制进行探讨,并对现有的研究结果进行深入挖掘,希望有助于家蚕抗病分子机制的深入研究.     

水稻“抗癌”新因子bsr-d1

稻瘟病被称为水稻"癌症",严重危害水稻的产量和品质,应用广谱持久抗稻瘟病基因是抵御稻瘟病侵害最有效的方法之一。利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)结合重组自交系遗传群体共相关分析,从广谱持久高抗稻瘟病水稻材料"地谷"中鉴定并获得了一个广谱抗病遗传位点bsr-d1。bsr-d1通过调控过氧化氢酶基因的表达调节H_2O_2的积累,从而影响水稻的稻瘟病抗性。bsr-d1提高稻瘟病抗性的同时,对水稻产量和品质影响不明显,因此在水稻抗病育种中具有广阔的应用前景。     

漠阳江水环境质量现状分析

为保护漠阳江水环境和保护饮用水源,对漠阳江水质基本情况展开调查,摸清漠阳江及其主要支流水环境质量现状。调查发现,漠阳江源头水质较好,但随着漠阳江经阳春城区和阳江城区后,水质有所恶化。分析原因,漠阳江目前最主要的污染源为生活污水。针对该情况,本文提出了漠阳江整治的相应建议。     

Advances in Biological Water-saving Research:Challenge and Perspectives

Increasing the efficiency of water use by crops continues to escalate as a topic of concern because drought is a restrictive environmental factor for crop productivity worldwide.Greater yield per unit rainfall is one of the most important challenges in wa     

高校进行民族音乐欣赏的教学研究

以在高校进行民族音乐欣赏的形式,说明了这种方式不仅对学生的各方面素质有好处,同时也是发展民族音乐的一个有效的方法,并总结了在教学方面的一些心得,提出了一些看法。     

基于建筑钢材拉伸试验的研究

建筑用钢材面广量大,质量至关重要。建筑钢材拉伸试验,是钢材检测分析的重要内容之一,除能检测钢材屈服强度和抗拉强度等强度指标外,还能检测出钢材的塑性。本文对常用建筑钢材拉伸试验的流程及具体方法进行了分析。     

天然“转基因”使小麦获得赤霉病抗性

小麦赤霉病被称作小麦“癌症”，不仅严重危害小麦的产量和品质，而且会导致脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等真菌毒素的严重污染，而挖掘应用抗赤霉病基因培育抗病小麦品种是抵御病原菌侵害最有效的方法之一。本研究基于组装的二倍体长穗偃麦草参考基因组、BAC文库等，利用图位克隆技术克隆了一个主效抗小麦赤霉病基因Fhb7。该基因编码一个具有广谱催化作用的谷胱甘肽S-转移酶，通过去环氧化机制对单端孢霉烯族毒素起到解毒作用。令人惊奇的是，在植物界没有发现Fhb7的同源基因，但多个证据表明二倍体长穗偃麦草早期可能与Epichlo?属的内生真菌形成共生体，通过水平基因转移将Epichlo? Fhb7的DNA序列整合到长穗偃麦草基因组中，从而进化出抗镰刀菌属病原菌侵染的功能。Fhb7基因导入小麦后，在不同的遗传背景下，不会造成产量的明显损失，同时对小麦赤霉病和茎基腐病具有广谱抗性，因此在小麦抗病育种中具有广阔的应用前景。     

高填方加筋路堤的受力性能及质量保证措施

高填方加筋路堤是近期迅速发展的一种保证高填方工程质量的优良施工方案。路堤在加筋后,能很好的提高土的抗剪承载力和整体稳定性,减小其变形量,可有效的防止路基失稳破坏,保证其使用要求和质量安全。     

高填方加筋路堤的受力性能及质量保证措施

高填方加筋路堤是近期迅速发展的一种保证高填方工程质量的优良施工方案。路堤在加筋后，能很好的提高土的抗剪承载力和整体稳定性，减小其变形量，可有效的防止路基失稳破坏，保证其使用要求和质量安全。     

中国籼稻亚种内的群体结构及地理生态分化

籼稻是亚洲和世界其他一些地区广为种植的主要栽培稻亚种,同时也是我国杂交水稻恢复系的主要来源.研究籼稻亚种内的遗传结构和遗传多样性对中国栽培稻亚种内的分类和演化以及水稻杂种优势利用具有重要的理论和实践意义.本研究通过36个SSR标记对1582份籼稻地方品种的群体结构和地理生态分化进行了分析.结果表明,利用分子标记所做基于模型和基于遗传距离的群体结构表现一致,即早籼稻生态型可划分为4个地理生态群,中间型生态型可划分为3个地理生态群,晚籼稻生态型可划分为2个地理生态群.当地的生态环境和空间隔离是形成地理分化的主要原因.地理生态群既体现了品种间的遗传差异又是对不同生态环境适应的反映,可用于籼稻亚种内杂种优势群划分的依据.根据SSR标记在各个生态型及地理生态群的基因型分布,筛选了可用于鉴别各生态型和地理生态群的SSR特征等位变异并建立了相应的SSR分子判别式.通过SSR分子判别式选择籼稻的中间类型开展籼粳杂种优势研究以及选择不同地理生态类型开展籼稻亚种内杂种优势研究,有助于突破籼粳杂种优势利用的障碍和加强籼稻亚种内杂种优势利用.