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水杨酸通过一氧化氮途径调控水稻缓解低磷胁迫

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中国水稻科学 2022年第5期36卷 476-486页

作者：朱春权魏倩倩党彩霞黄晶徐青山潘林朱练峰曹小闯孔亚丽项兴佳刘佳金千瑜张均华中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310006 安徽大学合肥230039 宜宾学院湖北宜宾644000 江西省农业科学院南昌330200

【目的】深入剖析水杨酸调控水稻低磷胁迫响应的生理与分子机制具有重要意义。【方法】选取常规水稻品种日本晴,外源添加水杨酸后测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、木质部汁液磷含量、水稻根系特征参数、磷转运子基因表达水平和... 详细信息

【目的】深入剖析水杨酸调控水稻低磷胁迫响应的生理与分子机制具有重要意义。【方法】选取常规水稻品种日本晴,外源添加水杨酸后测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、木质部汁液磷含量、水稻根系特征参数、磷转运子基因表达水平和一氧化氮含量等指标解析水杨酸缓解水稻缺磷胁迫的生理和分子机制。【结果】1)水杨酸对水稻磷吸收的调控存在剂量效应,1μmol/L水杨酸显著提高低磷条件下水稻体内总磷含量,5μmol/L水杨酸则降低水稻体内总磷含量。2)低磷条件下,1μmol/L水杨酸使酸性磷酸酶活性提高了11.35%,根系总长增加了20.90%,根系表面积增加11.86%,根系体积增加了15.38%,总根数增加了23.55%,木质部汁液中的磷含量提高了22.67%。同时,1μmol/L水杨酸提高了水稻根系磷转运子基因的表达,从而提高水稻对外界磷的吸收和体内磷的转运。3)水杨酸通过提高硝酸还原酶的活性增加水稻根系的一氧化氮含量,从而通过调控磷转运子基因的表达提高低磷条件下水稻对外界磷的吸收。【结论】水杨酸与信号分子一氧化氮互作缓解低磷胁迫。

关键词：水稻磷水杨酸吸收和转运基因一氧化氮

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盐胁迫对粳稻品种生长和生理特性的影响

中国稻米 2021年第3期27卷 37-40页

作者：黄洁黄晶梁青铎金千瑜朱练峰曹小闯朱春权孔亚丽张均华中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室杭州310006

以津原85、金穗26、隆粳27、辽粳763为试验材料,研究了不同盐胁迫浓度对这4个品种生长和抗逆性的影响,以期为盐碱地适宜水稻品种的筛选提供理论参考。结果表明,盐胁迫显著抑制水稻幼苗的生长,金穗26受到的影响最小。在盐胁迫下,津原85... 详细信息

以津原85、金穗26、隆粳27、辽粳763为试验材料,研究了不同盐胁迫浓度对这4个品种生长和抗逆性的影响,以期为盐碱地适宜水稻品种的筛选提供理论参考。结果表明,盐胁迫显著抑制水稻幼苗的生长,金穗26受到的影响最小。在盐胁迫下,津原85离子选择吸收性较强,有利于提高耐盐性。盐胁迫对水稻的主要伤害是破坏膜质结构,进而影响细胞正常功能。盐胁迫浓度较高时,细胞丙二醛含量表现为辽粳763>隆粳27>津原85>金穗26。耐盐性水稻品种和盐敏感水稻品种的过氧化氢酶活性也有差别。综合来看,耐盐性高低依次表现为金穗26>津原85>隆粳27>辽粳763。

关键词：水稻盐胁迫耐盐品种抗逆性

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

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中国水稻科学 2023年第2期37卷 142-152页

作者：魏倩倩徐青山潘林孔亚丽朱练峰曹小闯田文昊刘佳金千瑜项兴佳张均华朱春权安徽大学资源与环境工程学院合肥230601 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310006 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所南昌330200

【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 AlCl_(3),0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl_(2),0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸(HP)作为... 详细信息

【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 AlCl_(3),0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl_(2),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 CaCl_(2)处理,0.5 mmol/L CaCl_(2)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。

关键词：水稻铝胁迫钙离子硫化氢

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不同灌溉和施肥模式对水稻产量、氮利用和稻田氮转化特征的影响

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中国农业科学 2021年第7期54卷 1482-1498页

作者：曹小闯吴龙龙朱春权朱练峰孔亚丽陆若辉孔海民胡兆平戴锋张均华金千瑜中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室浙江省耕地质量与肥料管理总站金正大生态工程集团股份有限公司/养分资源高效开发与综合利用国家重点实验室绍兴沃土农业科技有限公司

[目的]阐明常规淹灌和干湿交替灌溉下,不同施肥模式对水稻关键生育期氮吸收转运、氮素利用率和稻田氮转化特征的影响及其与水稻产量的关系,以期为绿色高效稻田水肥管理提供理论依据。[方法] 2018—2019年连续进行2年,以杂交籼稻中浙优1... 详细信息

[目的]阐明常规淹灌和干湿交替灌溉下,不同施肥模式对水稻关键生育期氮吸收转运、氮素利用率和稻田氮转化特征的影响及其与水稻产量的关系,以期为绿色高效稻田水肥管理提供理论依据。[方法] 2018—2019年连续进行2年,以杂交籼稻中浙优1号为供试材料,设常规淹灌(FI)、干湿交替(AWD) 2种灌溉模式以及空白对照(N0)、常规施氮(PUN100)、减氮20%(PUN80)、缓控释复合肥减氮20%+生物炭(CRFN80-BC)和稳定性复合肥减氮20%+生物炭(SFN80-BC)5种施肥模式,对比分析了不同灌溉和施肥模式下水稻产量、氮吸收利用及稻田氮转化特征。[结果](1)与FI灌溉模式相比,AWD灌溉显著增加了各处理水稻产量(P<0.05),CRFN80-BC和SFN80-BC处理水稻产量分别达9 721 kg·hm-2、10 056 kg·hm-2(2018年)和9 492 kg·hm-2、9 907 kg·hm-2(2019年),且均显著高于PUN80和PUN100处理(P<0.05),这可能与水稻穗粒数、有效穗增加密切相关。(2)与N0、PUN100和PUN80处理相比,AWD灌溉显著提高了抽穗前CRFN80-BC和SFN80-BC处理水稻茎鞘和叶片氮累积量、抽穗至成熟期茎鞘和叶片氮转运量及其氮转运贡献率;同时,显著增加了成熟期0—30 cm剖面稻田可溶性总氮(dissloved total N,DTN)和NO3-含量,并有效降低稻田渗滤液中DTN、NH4~+和NO3~-质量浓度。(3)相关分析结果表明,水稻产量与营养生长期叶片和茎鞘氮累积量,抽穗后氮转运量和氮转运贡献率,成熟期水稻氮素利用率和稻田氮有效性显著正相关,表明适宜的水氮管理能协同促进氮素在水稻中的吸收和运转畅通,增加稻田氮素有效性,进而显著提高水稻产量和氮素利用率。[结论]综合2年水稻产量与氮素吸收利用、稻田氮素有效性特征,干湿交替灌溉下生物炭配施缓控释/稳定性复合肥能有效提高水稻高产群体构建、氮吸收转运和氮素利用效率,并降低稻田氮淋溶损失。

关键词：干湿交替灌溉缓控释/稳定复合肥氮吸收利用氮转化产量水稻

褪黑素和茉莉酸甲酯基质育秧对水稻耐低温胁迫的调控作用

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作物学报 2022年第8期48卷 2016-2027页

作者：朱春权魏倩倩项兴佳胡文君徐青山曹小闯朱练峰孔亚丽刘佳金千瑜张均华中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室浙江杭州310006 安徽大学安徽合肥230039 浙江省农业科学院浙江杭州310021 江西省农业科学院江西南昌330200

早稻育秧过程中易遭受低温冷害,引起水稻减产。因此,有必要研制耐低温的水稻育秧基质来保障早稻生产。本研究以我们实验室自己研制的发酵基质作为研究对象,外源添加褪黑素和茉莉酸甲酯后,分别在水稻萌发阶段和水稻生长7 d后进行为期3 d... 详细信息

早稻育秧过程中易遭受低温冷害,引起水稻减产。因此,有必要研制耐低温的水稻育秧基质来保障早稻生产。本研究以我们实验室自己研制的发酵基质作为研究对象,外源添加褪黑素和茉莉酸甲酯后,分别在水稻萌发阶段和水稻生长7 d后进行为期3 d的低温处理,然后测定水稻的萌发状况、理化性质和基因表达,从而明确2种不同激素对早稻秧苗耐低温胁迫的调控机制。结果表明,褪黑素和茉莉酸甲酯均显著提高水稻在低温条件下的发芽率和发芽势;两者均能提高水稻在低温条件下的生长,包括提高株高、根长、根条数、干物重、叶龄和养分含量。在低温条件下,褪黑素和茉莉酸甲酯均能通过调节水稻体内抗氧化系统酶的活性和降低水稻体内过氧化氢与丙二醛含量来缓解低温胁迫导致的脂质过氧化损伤。褪黑素和茉莉酸甲酯均能提高低温条件下水稻体内的脯氨酸含量和叶绿素含量,降低脱落酸的含量,而茉莉酸甲酯则单独提高了水稻体内GA_(3)的含量。褪黑素和茉莉酸甲酯对水稻耐冷基因存在不同的调控作用,在低温条件下,两者均显著上调OsCDPK7和OsLti6b,显著下调OsWRKY45基因的表达,褪黑素单独上调OsFer1基因的表达,茉莉酸甲酯单独上调OsTrx23基因的表达。以上结果表明,褪黑素和茉莉酸甲酯均能通过调控水稻体内抗氧化系统酶活、渗透物质含量、叶绿素含量、植物激素含量和耐冷基因表达提高水稻耐低温胁迫能力。

关键词：基质水稻低温胁迫理化性质抗氧化酶基因表达

丛枝菌根真菌缓解水稻盐碱胁迫的生理特性研究

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中国稻米 2023年第3期29卷 56-61页

作者：张思华弥春霞虞轶俊刘国群朱春权田文昊朱练峰曹小闯张均华孔亚丽牡丹江师范学院黑龙江牡丹江157011 中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室杭州311400 浙江省耕地质量与肥料管理总站杭州310020 衢州市柯城区美丽乡村建设中心浙江衢州324002

为探明丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对盐碱胁迫下不同水稻品种生长和生理特性的影响,采用温室盆栽试验,在盐碱和非盐碱条件下设接种根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)和不接种处理,研究了耐盐碱水稻品种津源8... 详细信息

为探明丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对盐碱胁迫下不同水稻品种生长和生理特性的影响,采用温室盆栽试验,在盐碱和非盐碱条件下设接种根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)和不接种处理,研究了耐盐碱水稻品种津源85和盐碱敏感水稻品种辽粳763的根系菌根侵染率、生长特性、抗氧化系统及渗透调节物质的响应情况。结果表明,盐碱胁迫会显著抑制水稻的生长,接种AMF后可提高水稻株高和干物质量,且以津源85效果更好;盐碱胁迫会导致水稻植株MDA和H_(2)O_(2)含量增加,接种AMF后会显著提高SOD、POD、CAT和APX的活性,同时H_(2)O_(2)和MDA含量显著降低;此外,AMF还可以通过提高盐碱胁迫条件下植株的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量来缓解渗透胁迫。可见,AMF可在一定程度上缓解因盐碱胁迫造成的生理生长活性的抑制,通过调控抗氧化酶系统和渗透调节物质来提高水稻对盐碱胁迫适应性,且对不同品种所发挥的效果不完全相同。

关键词：水稻盐碱胁迫丛枝菌根真菌抗氧化系统渗透物质

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乙烯通过调控氧化还原水平和耐冷基因表达提高早稻秧苗耐低温胁迫能力

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土壤 2023年第1期55卷 153-160页

作者：徐青山张均华魏倩倩孔亚丽潘林黄晶曹小闯朱练峰田文昊金千瑜朱春权中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310006 安徽大学资源与环境工程学院合肥230039 牡丹江师范学院生命科学与技术学院黑龙江牡丹江157000

乙烯参与调控植物响应多种逆境胁迫,然而乙烯调控早稻秧苗响应低温胁迫的生理和分子机制还不明确。本研究选择无土基质、发酵基质和营养土3种育秧基质对中早39早稻品种进行正常育秧至两叶一心期,外源喷施乙烯利后将水稻秧苗进行3d的低... 详细信息

乙烯参与调控植物响应多种逆境胁迫,然而乙烯调控早稻秧苗响应低温胁迫的生理和分子机制还不明确。本研究选择无土基质、发酵基质和营养土3种育秧基质对中早39早稻品种进行正常育秧至两叶一心期,外源喷施乙烯利后将水稻秧苗进行3d的低温处理,随后测定秧苗理化性质和抗寒基因表达,同时以喷施等量清水作为对照。结果显示:喷施乙烯利后显著提高了低温条件下水稻秧苗的生长,提高了秧苗体内的养分含量和渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量,增强了秧苗体内抗氧化系统酶活性和氧化还原状态(AsA/DHA比率),提高了秧苗体内OsCOIN、TERF2、OsLti6a和OsCDPK7等耐冷基因的表达。以上结果说明,外源喷施乙烯通过调控水稻体内渗透调节物质含量、氧化还原水平和耐冷基因的表达增强水稻秧苗的耐低温胁迫能力。

关键词：乙烯基质水稻低温基因抗氧化酶

盐胁迫对水稻生长发育影响及1-甲基环丙烯调控机制

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盐胁迫对水稻生长发育影响及1-甲基环丙烯调控机制

2019年中国作物学会学术年会

作者：张均华 Sajid Hussain 黄洁黄晶朱练峰曹小闯朱春权孔亚丽金千瑜中国水稻研究所

【研究背景】我国盐碱地面积约5亿亩,可开发利用面积达2亿亩,占我国耕地总面积的10%左右。我国水稻种植面积约4.3亿亩,受盐碱影响的水稻面积超过我国水稻种植总面积的20%盐胁迫下水稻植株乙烯释放量的急剧增加,可激发水稻与成熟相关的... 详细信息

【研究背景】我国盐碱地面积约5亿亩,可开发利用面积达2亿亩,占我国耕地总面积的10%左右。我国水稻种植面积约4.3亿亩,受盐碱影响的水稻面积超过我国水稻种植总面积的20%盐胁迫下水稻植株乙烯释放量的急剧增加,可激发水稻与成熟相关的一系列生理生化反应,严重抑制水稻生长与籽粒发育。1-甲基环丙烯(1-MCP)可通过抑制乙烯与受体的结合降低植物乙烯释放量。目前1-MCP对盐胁迫下水稻生长特征及籽粒发育特性的影响尚未有研究报道。本研究通过解析盐胁迫下水稻生理生化特征及相关蛋白表达,明确盐渍区水稻产量潜力低、植株耐盐性能差的内在机理,并通过1-MCP调控水稻强势粒、弱势粒发育特征来提高盐渍区水稻产量潜力,促进盐渍区土壤资源的高效利用。【材料与方法】盆栽试验于2016-2018年在中国水稻研究所温室进行。水稻品种为两优培九(耐盐)与日本晴(盐敏感);盐胁迫水平包括0(对照,CK),1.5 g NaCl/kg干土(低度盐胁迫,LS),4.5 g NaCl/kg干土(中度盐胁迫,MS)以及7.5 g NaCl/kg干土(重度盐胁迫,HS)。1-MCP处理包括水稻孕穗中期施用1-MCP以及不施用1-MCP。【结果与分析】水稻孕穗中期施用1-MCP可降低水稻籽粒,尤其显著降低弱势粒的乙烯释放量,并可显著提升水稻弱势粒的灌浆速率。与不施用1-MCP相比,施用1-MCP的供试水稻剑叶光合速率、气孔导度、呼吸速率、SPAD值以及叶面积指数均有较大幅度提高。1-MCP对两优培九灌浆速率及籽粒重量的提升作用优于日本晴。与不施用1-MCP相比,施用1-MCP的两优培九在CK、LS、HS水平下的产量分别提升35.6%、37.6%和35.3%。施用1-MCP可改善水稻叶片生化特征,包括提高超氧化物歧化酶活性、叶绿素含量、脯氨酸含量和蛋白质合成等,降低叶片丙二醛、H2O2含量,进而提高盐胁迫下供试水稻干物重等。随盐胁迫水平提高,日本晴的剑叶细胞膜透性要高于两优培九。盐胁迫也显著降低了供试水稻根系活力以及剑叶的蛋白表达。盐胁迫对两优培九根系活力的抑制作用轻于日本晴处理。ITRAQ蛋白定量分析表明,与CK相比,LS、MS、HS处理的两优培九叶片分别有28、368和491个蛋白上调表达。日本晴在HS盐胁迫水平下未能存活。与CK相比,LS和MS处理的日本晴叶片分别有239和337个蛋白上调表达。盐胁迫水平下,两优培九叶片蛋白上调表达量高于日本晴处理,这可能是两优培九耐盐性能优于日本晴处理的原因。【结论】1-MCP可显著提升盐胁迫下水稻剑叶光合特征及籽粒灌浆速率,可改善盐胁迫下水稻生理、生长及生化特征参数,可作为提升盐渍区土壤及水稻生产力的重要改良措施。

关键词：水稻盐胁迫生理生化特征强弱势粒 1-甲基环丙烯乙烯

来源： cnki会议评论

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水稻根际土壤解磷细菌筛选及其解磷机制研究

中国稻米 2023年第3期29卷 51-55,61页

作者：潘林弥春霞徐青山魏倩倩孔亚丽朱练峰田文昊金千瑜张均华朱春权牡丹江师范学院黑龙江牡丹江157011 中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室杭州310006 安徽大学合肥230601

解磷细菌通过提高植物根际有效磷的含量提高植物对磷的吸收利用,是重要的农业微生物资源。本文通过筛选和鉴定得到甲壳虫WSH-0021细菌(Bacillus megaterium WSH-0021)和阿氏芽孢杆菌(Priestia aryabhattai)2个菌株。甲壳虫WSH-0021细菌... 详细信息

解磷细菌通过提高植物根际有效磷的含量提高植物对磷的吸收利用,是重要的农业微生物资源。本文通过筛选和鉴定得到甲壳虫WSH-0021细菌(Bacillus megaterium WSH-0021)和阿氏芽孢杆菌(Priestia aryabhattai)2个菌株。甲壳虫WSH-0021细菌和阿氏芽孢杆菌分别在培养12 h和8 h进入对数生长期,并且2种细菌进入对数生长期后均显著降低培养液的pH值。用无机和有机磷细菌解磷能力鉴定液体培养基分别培养甲壳虫WSH-0021细菌和阿氏芽孢杆菌,培养基中有效磷含量分别较对照提升了392.78%和1799.02%。将2种细菌分别接种至土样1(低磷土壤)和土样2(高磷土壤)后培养30 d,以单纯添加细菌培养基的土样作为对照,结果显示,土样1和土样2中的细菌丰度和微生物量磷含量均显著增加,说明细菌在土壤中存活并发挥作用。接种甲壳虫WSH-0021细菌后,土样1和土样2中的有效磷含量分别增加了21.15%和11.66%;接种阿氏芽孢杆菌后,土样1和土样2中的有效磷含量分别增加了13.68%和12.07%。进一步研究发现,接种解磷细菌后2个土样的pH值均显著降低,而土壤酸性磷酸酶活性提高,说明解磷细菌通过调控土壤pH值和酸性磷酸酶活性释放土壤中的固定态磷。本实验筛选的2种细菌均具有较好的解磷能力,在农业生产中有较强的应用潜力与价值。

关键词：水稻解磷细菌甲壳虫WSH-0021细菌阿氏芽孢杆菌解磷能力 pH 酸性磷酸酶

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