科研产出
水稻多蘖矮杆突变基因HTD5的生物学功能鉴定
《江西农业大学学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分蘖是影响水稻产量的关键因素，鉴定分蘖相关的功能基因，可为其功能的解析提供依据。【方法】以新发现的多蘖矮杆突变体high tillering and dwarf (htd5)为研究材料，鉴定突变体表型，分析已报道的多蘖矮杆功能基因在htd5中的表达量变化，并检测这些基因的编码区序列在htd5基因组中的变异情况。【结果】（1）与野生型相比，突变体htd5的一次分蘖数目、二次分蘖数目以及总分蘖数目均急剧增加，而株高、一次枝梗数目、二次枝梗数目则显著降低；突变体htd5倒Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ节间伸长受阻，各节间直径也显著缩小；此外，突变体htd5的粒宽、粒厚和千粒质量均显著降低。（2）与野生型相比，独角金内酯信号途径的正调控因子D27、D14、D3、DHT1的表达量均显著增加，而负调控因子D53的表达量显著下降；测序分析结果表明，已报道的多蘖矮杆功能基因编码区序列在htd5基因组中均没有发生变异。【结论】突变基因HTD5很可能是一个新的多蘖矮杆基因，通过调控独角金内酯信号途径，影响水稻分蘖的产生。
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我国水稻的肥料贡献率时空变化及影响因素
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】从全国尺度上解析近30年（1988—2017）水稻产量的肥料贡献率变化及其影响因素，为水稻可持续生产和肥料的科学施用提供理论依据。【方法】基于全国稻作区耕地质量监测数据（338个点位），分析不同稻作模式、种植区域、气候条件和土壤质地的水稻肥料贡献率年际变化，并结合随机森林模型探讨各因素对水稻肥料贡献率变化的相对贡献。【结果】在施肥区和不施肥区水稻品种和栽培技术相同的条件下，近30年全国水稻的肥料贡献率整体呈现前20年逐渐升高，近10年趋于平稳的特征，总体变化幅度为41.20%—51.89%，但不同稻作模式存在差异，单季稻、双季稻和水稻-其他作物轮作的水稻肥料贡献率分别为38.58%—55.49%、41.96%—51.05%和42.34%—53.43%。不同区域的水稻肥料贡献率在近30年的平均值表现出西南（55.82%）＞长江中游（46.73%）＞华北（46.27%）＞东北（45.90%）＞华南（45.83%）＞长江下游（44.25%）。结合施肥年限和水稻肥料贡献率的拟合方程发现，东北、华北、西南、长江中游、长江下游和华南的水稻肥料贡献率达到稳定的施肥年限分别为15.2、18.5、19.0、15.3、15.3和14.5 a。不同气候条件也显著影响水稻的肥料贡献率，其中，亚热带季风气候（49.23%）＞温带季风气候（45.90%）＞热带季风气候（34.57%）。不同土壤质地的水稻肥料贡献率则表现出黏土（43.25%—64.80%）＞壤土（40.65%—48.46%）＞砂土（26.20%—45.98%）。随机森林模型显示，氮肥和磷肥是调控水稻肥料贡献率变化的主要因素，同时，无霜期、年均降雨、年均温度、钾肥及土壤有机质含量也是影响水稻肥料贡献率的关键指标。【结论】在1988—2017年，全国稻作区的水稻肥料贡献率整体呈现前期逐渐增加后期趋于平稳的趋势，且稻作模式、区域、气候和土壤质地条件均影响水稻肥料贡献率的年际变化。氮肥和磷肥对水稻肥料贡献率变化的影响较大。相比其他土壤肥力指标，土壤有机质是影响水稻肥料贡献率变化的关键土壤肥力因子。
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钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制
《中国水稻科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料，选取0μmol/L和30μmol/L AlCl3,0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl2,0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸（HP）作为处理浓度，将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系，通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量，探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下，相较于0.1 mmol/L CaCl2处理，0.5 mmol/L CaCl2处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量，显著降低了水稻根系的总铝含量，细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下，硫氢化钠预处理后，水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加，水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外体中铝含量和细胞壁中铝含量在两种钙浓度下均显著降低，OsSTAR2和Os FRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高，Os NRAT1相对表达量在两种钙浓度下均显著降低。铝胁迫下，添加HP则呈现相反的结果。【结论】铝胁迫下，钙离子通过增加水稻根系硫化氢的生成，降低水稻根系对铝的吸收和积累，最终缓解铝对水稻根系伸长的抑制作用。
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基于手持式三维扫描仪的种子快速建模与试验
《北京测绘 》 2023
摘要：种子外观形态与建模研究是很多研究课题中重要的组成部分。种子颗粒较小，常规扫描建模无法对种子背面扫描建模，现有方法大都采用二次扫描进行缝合拼接，建模过程复杂、建模效率低且拼接操作易引入误差。为解决上述问题，搭建一种基于手持式激光扫描仪的种子三维全貌特征测绘平台，提出了种子快速建模方法，可实现一次性快速测得种子外形全貌特征，无须进行模型拼接等操作，降低了建模难度，提升了建模效率。对茶籽、花生、莲子三种类型的种子进行了建模试验和分析，结果表明：茶籽最大差值为0.07 mm，最大相对误差为0.38%；花生的最大差值为0.05 mm，最大相对误差为0.15%；莲子的最大差值为0.04 mm，相对误差为0.27%；相对误差均低于0.5%，说明该方法具备较高的建模精度。
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中科发早粳1号分子设计育种
《遗传 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：双季早稻生产是粮食产业的重要组成部分.近期,双季早粳稻品种培育取得了重要进展,育成了兼具高产、优质、高抗的中科发早粳 1 号等双季早粳稻新品种/系.中科发早粳 1 号是利用分子设计育种体系,针对双季早稻生产中长期难以解决的经济效益低、稻米品质差、早期耐寒差和易穗萌等问题,选取含有不同优异基因的空育 131、南方长粒粳与吉粳 88 为亲本,通过关键基因筛选聚合培育而成.中科发早粳 1 号株型紧凑,株高 90 厘米,每穗粒数 120 粒,结实率 85%,千粒重 26 克,每公顷产量 8.25 吨,主要米质指标达到部颁粳稻品种品质等级二级及以上.中科发早粳 1 号的成功培育将为双季早稻产业发展提供新的思路与动力.
关键词： 水稻 双季早稻 双季早籼稻 双季早粳稻 分子设计育种
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天然富硒土壤施用生石灰对稻米微量元素积累的影响
《现代农业科技 》 2023
摘要：利用富硒土壤资源生产天然富硒稻米，是增加人们膳食硒摄入量的重要途径，而建立天然富硒水稻栽培技术体系是富硒稻米生产的基础。本研究在江西省丰城市的天然富硒农田设置不同生石灰施用量试验，分析其对水稻品种象牙占和美香占稻米中微量元素硒、锌、铁和锰含量的影响。结果表明，施用生石灰显著提高了象牙占和美香占稻米的硒含量，生石灰施用量为1 500 kg/hm~2时，2个品种的稻米硒含量分别达0.203 mg/kg和0.189 mg/kg，较不施生石灰对照分别增加78.1%和90.9%。此外，施用生石灰对稻米锌、铁含量没有明显影响，但降低了锰含量，在生石灰施用量为1 500 kg/hm~2时，2个品种稻米锰含量分别降低15.7%和26.4%。因此，施用生石灰可作为我国南方酸性天然富硒土壤提高稻米硒含量的一项技术措施。
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施用金属盐对土壤养分和水稻Cd吸收的影响研究
《江西农业大学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】金属离子与镉（Cd）的拮抗作用是减少水稻对Cd吸收的有效措施，探究增施金属元素对水稻Cd的影响机制，并筛选合适的金属盐阻控材料，减少水稻对Cd的吸收，揭示水稻不同部位Cd含量与多种拮抗元素间的相关性，对实现Cd污染稻田的轻简化治理具有重要的意义。【方法】以品两优华占为试验对象，通过向土壤中施加CaCl2、MnCl2、MgCl2、ZnCl2 4种金属盐，对处理前后土壤化学性状、有效态养分和有效态Cd含量以及收获后水稻秸秆、谷壳和糙米中Cd、Ca、Mn、Mg、Zn等元素含量进行了测定，进一步分析了各元素之间的相关性。【结果】施用金属盐会提高土壤中对应元素的有效态含量，其有效态含量增幅Ca＞Mn＞Mg＞Zn，增幅分别为添加量的203%、141%、96%和6.3%。金属盐添加后土壤中的DTPA可提取态Cd的含量没有显著性差异（P＞0.05）；添加CaCl2后，Cd从秸秆-谷壳、秸秆-糙米的转移系数分别增加54.5%和降低29.6%；添加MnCl2后，Mn从秸秆-谷壳、秸秆-糙米的转移系数分别下降23.0%和38.5%;ZnCl2的施用使Zn元素从秸秆-谷壳的转移系数增加了44.6%；所有处理对Mg元素的转移系数没有显著影响。多因素线性回归分析表明，土壤中有效锰和有效锌含量与水稻秸秆、谷壳和糙米中的Cd含量呈显著负相关，偏回归系数分别为-3.466**、-3.71**、-2.815*和-2.318**、-3.804**、-2.465*，土壤中交换性钙含量与水稻谷壳Cd含量呈显著正相关，偏回归系数为2.591*。【结论】通过向土壤中施入Zn2+、Mn2+和Mg2+，提高有效锌、有效锰和交换性镁，水稻Cd含量存在下降趋势。但由于交换性镁与Cd的相关性不显著且土壤颗粒对Zn2+存在强烈的吸附作用，影响了土壤有效锌的增加，因此增施含锰肥料是降低水稻Cd含量的有效措施。
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红壤丘陵区稻田土壤剖面肥力特征及其与产量的关系
《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究不同产量稻田土壤肥力的剖面特征,明确调控作物产量的关键环境因子,以提高低产田、稳定高产田的粮食产量,实现"藏粮于地"的国家战略目标.[方法]试验在江西进贤进行,稻田年产量>15000 kg/hm2、12000~15000 kg/hm2 和<10000 kg/hm2 的地块分别代表高产、中产和低产土壤,选取高、中、低产量稻田样点各 3 个,采集耕作层、犁底层和潴育层土壤样品,测定耕作层厚度、容重、土壤紧实度、pH、阳离子交换量(CEC)、有机质含量、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)等,并对土壤剖面性质和水稻产量进行线性相关分析和随机森林分析.[结果]1)高产田耕作层最厚,在 16 cm左右,而低产田在13 cm左右,高产田耕作层土壤容重最小,为 1.09 g/cm3,而低产田为 1.21 g/cm3,高产田犁底层厚度和紧实度均最高,低产田最低.2)高、中、低产田土壤pH、碳氮磷养分含量和微生物生物量均表现为高产田>中产田>低产田,在土壤剖面上具有明显的"表聚"特征.高产田耕作层土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和有效磷含量分别为 38.82 g/kg、2.33 g/kg、198.54 mg/kg、0.81 g/kg和 33.04 mg/kg,而低产田耕作层分别为 29.75 g/kg、1.89 g/kg、158.71 mg/kg、0.62 g/kg和 23.51 mg/kg.高产田耕作层土壤MBC和MBN含量分别为 929.2、42.5 mg/kg,而低产田分别为 533.6、30.8 mg/kg.3)在 3 个产量水平稻田土壤中钾素含量均随土层深度增加而增加,在低产田表现尤其明显,低产田耕作层全钾含量为8.12 g/kg,但母质层为10.77 g/kg.4)相关性分析和随机森林分析结果表明,水稻产量与耕作层土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳氮以及微生物生物量碳氮比、耕作层厚度均呈显著正相关,这些变量可以解释水稻产量变化的 53.7%,其中,微生物生物量碳、微生物生物量碳氮比和耕作层厚度是影响作物产量最重要的环境因素,其解释能力分别为 9.2%、8.7%和 7.9%.[结论]耕作层厚度和耕作层微生物生物量是调控水稻产量的关键环境因素.相比低产田,高中产田耕作层厚,耕作层土壤容重低、有机质含量高,供肥保肥能力强.因此,增加耕作层厚度和提高微生物生物量是改良中、低产田的关键.
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