科研产出
水稻叶绿素含量和穗部性状的QTL及其相互关系分析
《沈阳农业大学学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：叶绿素是光合作用主要色素,叶绿素含量的高低和动态变化直接影响水稻穗部籽粒产量的形成。以典型直立穗粳稻品系沈农0530-9和大穗型高产籼稻北陆129杂交衍生的F2和F2∶3群体为试材,对不同生育时期叶绿素含量与穗部性状进行QTL(quantitative trait loci)分析。与直立穗粳稻沈农0530-9相比,高产籼稻北陆129不同生育时期均具有较高的叶绿素含量,且生育中后期叶绿素降解较为缓慢;不同生育时期亲本和遗传群体的叶绿素含量存在明显动态变化特征,叶绿素含量与穗部性状存在明显相关性,其中抽穗期和成熟期的叶绿素含量与穗部性状关系最密切。共检测到26和25个控制不同生育时期叶绿素含量和穗部性状相关的QTL,分布在1～11号染色体上;叶绿素含量与穗部性状相关QTL位点具有明显的遗传重叠和相对独立遗传特性,分布于第1、2、3、6和7号染色体上的QTL簇在控制叶绿素含量和穗部性状方面具有明显的遗传重叠效应,5个染色体区域包含22个相关的位点,占QTL总数44.0%,其他QTL位点遗传相对独立,其中位于第3染色体R3M10～RM6676区域和第6染色体RM587～RM19660区域具有明显的遗传多效性,不同生育时期的叶绿素含量和穗粒性状的遗传重叠效应较为明显;第2染色体RM1347～RM6247区域的qCJ2a、qCH2a、qCM2、qCD2、qTGW2、qGN2、qPW2和qSSR2是一个新的影响叶绿素含量和穗粒性状的多效性主效QTL,暂将其命名为qCHY2,该区域来自沈农0530-9的增效等位基因对生育中后期叶绿素含量具有明显的降低效应,具有明显降低穗粒数和籽粒充实性状的效应。研究结果进一步阐明了叶绿素含量和穗部性状间存在相互独立与相互依赖两种遗传关系,也为相关主效QTL簇的精细定位和功能解析奠定基础。
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不同改良剂材料对双季稻田砷污染阻控的影响
《生态与农村环境学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：探讨比表面积大、孔隙多和吸附性强的生物黑炭和生物源石灰(牡蛎壳粉)配施对酸性水稻土砷(As)污染的阻控效果,从而为该区域土壤的As污染治理提供技术参考。通过盆栽试验,比较不同有机肥(猪粪和生物黑炭)与石灰(矿物源石灰和牡蛎壳粉)配施对As污染水稻土[w(As)为40 mg·kg-1]的阻控效果,分析了土壤有效As含量,水稻秸秆、籽粒和大米中As含量的变化,并探讨了土壤有效As含量与水稻As吸收的量化关系。结果表明:与CK处理相比,猪粪配施矿物源石灰及牡蛎壳粉条件下土壤w(有效As)降低29.1%~57.0%,生物黑炭配施矿物源石灰及生物石灰条件下土壤w(有效As)下降35.1%~65.9%;而土壤w(有效As)的降低进一步阻控了水稻秸秆、籽粒和大米中As累积。其中,生物黑炭配施牡蛎壳粉处理的效果最好,其秸秆、籽粒和大米中w(As)分别降低67.6%~68.5%、66.6%~67.8%和76.0%~76.9%。进一步分析发现,土壤有效As含量与水稻As吸收量可以用指数方程较好地拟合(R2>0.75,P<0.01)。因此,对于酸性水稻土,生物黑炭和牡蛎壳粉可以通过降低土壤有效As来快速阻控水稻秸秆、籽粒和大米对As的吸收,但当土壤w(有效As)小于30 mg·kg-1时,施用改良剂降低土壤As含量的效果不明显。
关键词： 水稻土 土壤As污染 生物黑炭 牡蛎壳 土壤有效As
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稻田土壤肥力评价方法及指标研究进展
《中国土壤与肥料 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：水稻土作为典型的水耕人为土,其土壤肥力是水稻优质高产的重要基础,肥力评价是稻田培肥和管理的重要内容之一。然而,稻田肥力评价指标和方法的选择存在较大不确定性。通过分析不同土壤肥力评价方法特点,土壤肥力指标的影响因素和变化特征,对我国水稻土肥力评价的现状进行了总结。在选择评价方法时应最大程度地减少人为的主观性,同时,如何将作物产量纳入土壤肥力综合评价值得进一步探讨。在对稻田土壤肥力进行综合评价时,土壤容重、总孔隙度、土壤团聚体和黏粒含量可作为土壤物理肥力指标的主要因子;土壤化学肥力指标随着施肥、耕作模式和稻作区域的差异应各有侧重;众多的土壤生物学指标中,微生物量碳氮、酶活性和微生物群落结构等需重点关注。下一步应制定一套针对不同稻作区典型施肥和耕作模式下比较完整和有代表性的评价指标体系,以及客观又简单实用的评价方法,为以水稻高产优质为目标的土壤培肥技术提供参考。
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栽培模式对稻米品质特性的影响
《中国稻米 》 2017 北大核心
摘要：以超级稻组合88S/1128和常规优质稻品种湘晚籼17号为材料,探讨了不同栽培模式(旱作覆膜、水作覆膜、旱作不覆膜、常规栽培等)对稻米品质的影响。结果表明,2个品种一致表现为旱作覆膜栽培的糙米率、精米率最高,水作覆膜栽培的整精米率最高;同一品种不同栽培模式的粒长和长宽比无显著差异,但覆膜栽培的垩白粒率、垩白大小更高。88S/1128旱作覆膜与常规栽培相比,直链淀粉含量降低、胶稠度变小、糊化温度升高;而湘晚籼17号旱作覆膜与常规栽培相比,直链淀粉含量降低、胶稠度变大、糊化温度降低。2个品种蛋白质含量表现一致,均为旱作不覆膜>常规栽培>旱作覆膜>水作覆膜。稻米品质性状变异度最大的为外观品质,其次为蒸煮食味品质,碾米品质变异度相对较小。
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稻田不同轮作系统作物产量、效益和氮素吸收及前后作土壤养分动态比较研究
《江西农业学报 》 2017
摘要：于2012~2013年在江西省油菜主产县(市)开展田间试验,比较研究了稻田不同轮作系统对作物产量、经济效益、养分吸收利用以及土壤养分含量的影响。结果表明:与冬季休闲后种植水稻相比,冬季种植油菜后早、中、晚稻的平均单株有效穗数分别提高了7.54%、2.63%和0.47%,平均单株实粒数分别提高了12.73%、5.82%和0.03%,平均产量分别提高了10.03%、8.75%和4.59%;在6种轮作系统中,以油菜-早稻-晚稻轮作系统的经济效益最高;冬季种植油菜可以提高早稻和中稻的氮、磷、钾素的总积累量和吸收利用率;冬季种植油菜还可以提高稻田土壤的有机质、有效磷和速效钾的含量,降低稻田土壤的pH值。
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水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位
《中国水稻科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。
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脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤氮素转化的影响
《中国水稻科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】本研究旨在阐明脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)和硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)对稻田土壤氮素转化的影响,探讨抑制剂提高稻谷产量以及氮肥利用率的机理。【方法】本试验设在我国南方红壤稻田,共5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI);脲酶抑制剂采用N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂采用3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)。在水稻分蘖期和孕穗期测定土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性、土壤铵态氮含量、硝态氮含量以及微生物碳、氮的含量,分析NBPT与DMPP对水稻两个主要生育期土壤氮素供应的影响,比较各处理的产量以及氮肥利用率,通过逐步回归分析研究以上各指标对产量的影响,探明脲酶抑制剂NBPT与硝化抑制剂DMPP在稻田的增效机理。【结果】1)与单施尿素相比,添加NBPT以及NBPT与DMPP配施均显著提高稻谷产量与地上部氮素回收率,两个处理分别增产6.56%与8.24%,氮素回收率提高幅度为19.4%与23.7%。2)与单施尿素相比,添加NBPT以及NBPT与DMPP配施,显著降低水稻分蘖期的土壤脲酶活性和铵态氮含量,显著提高孕穗期的铵态氮含量,而对此时期的脲酶活性无显著影响,所有处理对两个时期的硝态氮含量、硝酸还原酶活性、微生物量碳、氮含量均无显著影响;因此,NBPT对于抑制脲酶活性以及提高铵态氮含量的作用主要在孕穗期之前,而单施DMPP没有显著效应。3)从各项土壤指标与水稻产量相关性的逐步回归分析结果来看,水稻分蘖期与孕穗期稻田土壤中铵态氮含量对水稻产量影响显著,而且孕穗期的影响大于分蘖期,其余指标则对产量无显著影响。【结论】脲酶抑制剂NBPT以及NBPT与硝化抑制剂DMPP配施显著提高孕穗期土壤中的铵态氮含量,显著提高稻谷产量以及地上部氮素回收率,证明了生产上氮肥后移的重要意义。
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长期施肥对南方典型水稻土养分含量及真菌群落的影响
《作物学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：利用江西省农业科学院31年的长期肥料定位试验,选取不施肥(对照)、单施化肥、70%化肥配施30%有机肥、50%化肥配施50%有机肥和30%化肥配施70%有机肥等5个处理,通过常规分析和454-高通量测序技术,研究了长期不同施肥条件下,我国南方典型水稻土养分含量和真菌群落结构的变化。结果表明,在酸性水稻土上,长期单施化肥显著降低土壤p H值,但随着有机肥配施比例的提高p H明显上升;有机和无机肥配施显著提高土壤有机质、有效氮磷含量以及微生物碳氮量。单施化肥土壤真菌18S r DNA序列数比配施有机肥的多1倍,但真菌种(属)数减少了11~40种;前20种优势真菌的丰富度占真菌总量的78.82%~91.51%,以子囊菌最多(7?13种),所占比例最大(23.13%?75.09%);与对照相比,配施有机肥的土壤中有14?15种优势真菌与之相同,而单施化肥的土壤中仅有10种一致;主成分分析结果表明单施化肥处理的真菌群落组成与其他各处理存在显著差异。因此,单施化肥造成土壤酸化加剧,真菌数量成倍增加,但种类显著减少,其丰富度和多样性明显降低,并改变优势真菌种群,相应提高了土壤病原真菌过度繁殖的风险。而有机和无机肥配施有利于维持水稻土壤健康生态环境和真菌种群多样性。
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土壤增氧方式对其氮素转化和水稻氮素利用及产量的影响
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：以3种不同生态型水稻品种中浙优1号(水稻)、IR45765-3B(深水稻)和中旱221(旱稻)为材料,比较研究了不同增氧方式(T1-增施过氧化钙、T2-微纳气泡水增氧灌溉、T3-表土湿润灌溉和CK-淹水对照)下稻田土壤氮素转化和水稻氮素吸收利用特性。结果表明:1)增氧处理明显改善土壤氧化还原状况,3种增氧方式下土壤氧化还原电位均高于CK。稻田增氧促进土壤氮素硝化,在分蘖期和齐穗期T1、T2和T3的土壤硝化强度和脲酶活性均显著高于CK,反硝化强度显著低于CK。2)不同增氧处理对水稻氮素吸收的影响不同,在拔节期、齐穗期和完熟期3品种的植株氮素积累量均表现为T1、T2显著高于CK,而T3显著低于CK;在完熟期,T1处理下中浙优1号、IR45765-3B和中旱221植株氮素积累量分别较CK增加了21.2%、13.2%和17.0%,而T2处理下3品种的植株氮素积累量分别较CK增加了14.3%、6.9%和9.1%。3)与CK相比,T1和T2显著提高水稻籽粒产量和收获指数,氮素籽粒生产效率与CK无显著差异,而T3显著增加水稻氮素干物质生产效率和氮素籽粒生产效率。可见,施用过氧化钙和微纳气泡水增氧灌溉能有效改善稻田土壤氧化还原状况,不仅显著提高水稻产量,而且显著增强稻田氮的硝化而减少氮素损失,从而提高水稻氮素积累量和氮素收获指数。
