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水稻籽粒锌含量全基因组关联分析及候选基因筛选

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植物遗传资源学报 2024年第9期25卷 1516-1523页

作者：刘阳杜怀东孙志勇于雪然李培富宁夏大学农学院/宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室赤峰市农牧科学研究所

通过挖掘水稻籽粒中锌含量显著关联的QTL，并结合基因功能注释、单倍型和灌浆期籽粒相对表达量分析，筛选与水稻籽粒锌含量相关的候选基因。本研究以139份西北早粳稻核心种质资源为试验材料，结合重测序获得的1800920个高可信度SNPs，... 详细信息

通过挖掘水稻籽粒中锌含量显著关联的QTL，并结合基因功能注释、单倍型和灌浆期籽粒相对表达量分析，筛选与水稻籽粒锌含量相关的候选基因。本研究以139份西北早粳稻核心种质资源为试验材料，结合重测序获得的1800920个高可信度SNPs，基于一般线性模型（GLM,general linear model）进行全基因组关联分析，对显著QTL区间内候选基因进行功能注释，并对进一步筛选后的基因进行单倍型和籽粒灌浆期相对表达量分析，以期筛选出与籽粒锌含量相关的候选基因和优势单倍型。结果表明，139份水稻中籽粒锌含量存在丰富的表型变异，且符合正态分布。全基因组关联分析共关联到12个显著SNP，分布在第1、2、4、10、11号染色体上，结合候选区间内的基因功能注释，推测定位在囊泡中的OsFRDL2可能与水稻籽粒锌元素富集相关；单倍型和灌浆期籽粒相对表达量分析表明，OsFRDL2在优势单倍型Hap5中表达量相对较高。因此推测OsFRDL2可能与水稻籽粒锌元素富集相关。研究结果为解析水稻籽粒锌元素富集机制和开发富锌水稻分子标记提供理论基础，为培育富锌水稻提供基因资源。

关键词：水稻籽粒锌含量全基因组关联分析基因候选

粳稻种质资源粒长全基因组关联分析及候选基因筛选

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种子 2024年第10期 98-103页

作者：刘继虎于雪然刘爱婷徐强马静姚鑫杰张哲李培富宁夏大学农学院/宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室赤峰市农牧科学研究所

为挖掘与水稻粒长相关的候选基因，以139份西北早粳稻核心种质资源为材料，结合重测序获得的255 501个高质量SNPs,利用FarmCPU模型对水稻粒长进行全基因组关联分析，将显著SNPs上下游各延伸50 kb作为候选区间，再将候选区间内CDS区存在... 详细信息

为挖掘与水稻粒长相关的候选基因，以139份西北早粳稻核心种质资源为材料，结合重测序获得的255 501个高质量SNPs,利用FarmCPU模型对水稻粒长进行全基因组关联分析，将显著SNPs上下游各延伸50 kb作为候选区间，再将候选区间内CDS区存在差异的基因进行功能注释和单倍型分析。结果表明，139份水稻种质粒长变异系数为9.18%,且近似正态分布，在阈值-log10（p）≥6.41条件下，FarmCPU模型分别在3号、5号、7号、10号染色体上检测到7个显著且有代表性的SNPs,在候选区间内筛选出2个水稻粒长的候选基因。LOC＿Os05g10420和LOC＿Os05g10560都编码表达蛋白，LOC＿Os05g10420通过分型共分为2个单倍型，且含有Hap1的种质粒长极显著低于含有Hap2的种质粒长；LOC＿Os05g10560通过分型共分为3个单倍型，含有Hap1的种质粒长极显著低于含有Hap2和Hap3的种质粒长。

关键词：粳稻种质粒长全基因组关联分析

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水稻叶宽调控机制及相关基因研究进展

生物技术通报 2024年

作者：乔承彬宋佳伟杨辉段凯蓉冉杰孔维儒冯培媛罗成科李培富田蕾宁夏大学农学院宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室

水稻叶宽是叶片形态的重要组成部分，对叶形构建和光合作用具有重要的生物学意义。水稻通过叶原基中-侧轴方向的细胞分裂和细胞扩张完成叶宽形态建成，该过程受到植物激素、细胞代谢以及相关基因表达水平的影响。TDD1、NAL7、FIB参与水... 详细信息

水稻叶宽是叶片形态的重要组成部分，对叶形构建和光合作用具有重要的生物学意义。水稻通过叶原基中-侧轴方向的细胞分裂和细胞扩张完成叶宽形态建成，该过程受到植物激素、细胞代谢以及相关基因表达水平的影响。TDD1、NAL7、FIB参与水稻依赖色氨酸的生长素生物合成途径；GID1、GID2、SLR1参与了GA对水稻叶宽的负调控；NAL21、NLG1、NAL9等基因对于维持细胞器稳态和细胞正常代谢至关重要。大多数水稻叶宽基因通过生长素信号转导作用于细胞分裂，CCC1则是通过调节细胞渗透势参与细胞扩张。转录因子WL1通过募集共阻遏物TOPLESS相关蛋白负调控丝氨酸蛋白酶基因NAL1的表达，进而影响生长素信号通路。发掘叶宽发育相关基因并将其应用于育种实践对于提高水稻产量具有重要意义，利用种质资源挖掘水稻叶宽基因的优异单倍型和以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术为改良水稻叶宽提供了丰富的手段和途径。在利用水稻叶宽基因进行性状改良时，应当充分考虑基因多效性和基因互作效应，与生产实际相结合，避免对其他性状产生不良影响。本文从组织学特征、植物激素、分子机制及叶宽相关基因等方面综述了水稻叶宽遗传调控机制，探讨水稻叶宽改良在育种中的意义及策略，为水稻叶形分子机理研究和“理想株型”育种提供思路。

关键词：水稻叶宽调控机制性状改良

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盐碱胁迫对粳稻种质资源穗部形态建成的影响

植物遗传资源学报 2024年

作者：孔维儒宋佳伟段凯蓉乔承彬冯培媛马帅国李培富罗成科田蕾宁夏大学农学院/宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室塔里木大学农学院

盐碱胁迫是制约水稻高产稳产的重要限制因素之一。解析不同盐碱逆境对水稻穗部形态的影响，筛选耐盐碱水稻种质，对耐盐碱水稻育种具有重要意义。本研究以正常稻田土为对照（CK），设置两种不同类型盐碱土的逆境胁迫，处理Ⅰ以盐胁迫为... 详细信息

盐碱胁迫是制约水稻高产稳产的重要限制因素之一。解析不同盐碱逆境对水稻穗部形态的影响，筛选耐盐碱水稻种质，对耐盐碱水稻育种具有重要意义。本研究以正常稻田土为对照（CK），设置两种不同类型盐碱土的逆境胁迫，处理Ⅰ以盐胁迫为主，处理Ⅱ以碱胁迫为主。通过测定164份粳稻种质资源的11个穗部性状，利用相关性分析、主成分分析、线性回归分析和通径分析等多元统计学方法，综合评价了不同盐碱逆境下粳稻种质穗部性状的优劣。结果表明：在两种盐碱处理下，粳稻种质的7个穗部性状，即穗长、每穗粒数、穗着粒密度、一次枝梗粒数、一次枝梗数、二次枝梗粒数和二次枝梗数相较于CK均显著降低。处理Ⅰ的穗长、每穗粒数、二次枝梗着粒密度、二次枝梗粒数和二次枝梗数均显著高于处理Ⅱ。在不同处理条件下，11个穗部性状之间的相关性存在一定的差异，处理Ⅰ和处理Ⅱ的千粒重与结实率呈极显著正相关（P<0.01），而CK条件下相关性未达到显著水平。CK、处理Ⅰ和处理Ⅱ的穗部性状主成分分析均提取到了3个主成分，累计贡献率分别为80.4%、86.4%和83.9%。结合主成分和线性回归分析，确定每穗粒数、穗着粒密度、一次枝梗粒数和一次枝梗数4个指标可作为评价盐碱土条件下粳稻穗部形态的重要指标。基于穗部性状的综合D值，筛选到辽粳1201、平粳8号、丰稻508、松820、宁恢1号5份耐盐碱种质，可作为复杂盐碱环境下水稻株型育种的重要材料。

关键词：粳稻种质资源盐碱胁迫穗部形态建成

粳稻种质苗期耐盐性综合评价与全基因组关联分析

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河南农业科学 2024年第7期53卷 1-9页

作者：冯培媛董悦焦紫岚陈敏孔维儒冉杰李培富田蕾宁夏大学农学院/宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室宁夏银川750021

为了解析盐胁迫下粳稻种质苗期Na^(+)、K^(+)分布特征,筛选耐盐优异种质,发掘离子平衡相关位点,以181份粳稻种质为试验材料,测定耐盐级别(STS)、地上部Na^(+)含量(SNC)、地上部K^(+)含量(SKC)、根系Na^(+)含量(RNC)、根系K^(+)含量(RKC)... 详细信息

为了解析盐胁迫下粳稻种质苗期Na^(+)、K^(+)分布特征,筛选耐盐优异种质,发掘离子平衡相关位点,以181份粳稻种质为试验材料,测定耐盐级别(STS)、地上部Na^(+)含量(SNC)、地上部K^(+)含量(SKC)、根系Na^(+)含量(RNC)、根系K^(+)含量(RKC),计算地上部Na^(+)/K^(+)(SNK)、根系Na^(+)/K^(+)(RNK)及耐盐性综合评价值(D),并进行全基因组关联分析。结果表明,STS、SNC、RNC、SKC、RKC、SNK、RNK 7个指标表现出丰富的变异,变异系数介于23.7%~70.5%;相关性分析表明,SNC与RNC、SNK、RNK呈极显著正相关,RNC与SNK、RNK呈极显著正相关,SKC与RKC呈显著正相关,与SNK呈极显著负相关;通过主成分分析共提取到4个主成分,累计贡献率89.545%;参照D值筛选到Bertone、Cigalon、Banat2951、早糯稻和沈农2号5份耐盐种质,加合1号、越光、幸实、山福利亚和千重浪为盐敏感种质。共检测到16个InDel位点,32个等位变异,贡献率为10.82%~20.57%。其中,与RNC显著关联的InDel位点有9个,分布于水稻第1、4、6、8、9、11号染色体上;与RNK显著关联的InDel位点有7个,位于水稻第4、5、6、7、9、10号染色体上,贡献率为11.04%~18.79%。等位变异6IM20.68Mb-2在以上2个指标中被同时检测到。与RNK显著关联的InDel位点9IM20.21Mb表现为3个单倍型,Hap1的RNK显著低于Hap2和Hap3,是1个耐盐优异单倍型。

关键词：粳稻耐盐性综合评价全基因组关联分析

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水稻籽粒γ-氨基丁酸含量的全基因组关联分析

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生物技术通报 2024年第8期40卷 53-62页

作者：孙志勇杜怀东刘阳马嘉欣于雪然马伟姚鑫杰王敏李培富宁夏大学农学院宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室银川750021 赤峰市农牧科学研究所赤峰024000

【目的】挖掘与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示水稻籽粒γ-氨基丁酸合成与积累的遗传基础和分子机制提供理论依据,为高γ-氨基丁酸含量的水稻品种选育奠定基础。【方法】以139份西北早粳稻核心种质为实验材... 详细信息

【目的】挖掘与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示水稻籽粒γ-氨基丁酸合成与积累的遗传基础和分子机制提供理论依据,为高γ-氨基丁酸含量的水稻品种选育奠定基础。【方法】以139份西北早粳稻核心种质为实验材料,测定其籽粒γ-氨基丁酸含量,结合重测序基因型数据,进行全基因组关联(GWAS)分析,根据单倍型分析和基因注释筛选候选基因,通过表达谱数据库和荧光定量PCR对预测基因进行表达模式分析。【结果】水稻籽粒γ-氨基丁酸含量表现出丰富的变异,变异系数为31.25%。全基因组关联分析检测到分别位于第6、8、9、11和12号染色体上共6个有代表性的SNP位点,筛选出已克隆与γ-氨基丁酸含量有关的OsBADH2和OsGABA-T2基因,预测出6个与γ-氨基丁酸含量有关的候选基因,将LOC_Os09g10720基因列为重点分析基因,并进一步验证了其参与水稻籽粒中GABA分解的可能性。【结论】检测到6个与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量显著关联的SNP位点。筛出6个可能与水稻籽粒γ-氨基丁酸含量相关的候选基因,分别是LOC_Os09g09750、LOC_Os09g09760、LOC_Os09g10210、LOC_Os09g09820、LOC_Os09g10280和LOC_Os09g10720,其中LOC_Os09g10720作为重点候选基因。

关键词：水稻 γ-氨基丁酸全基因组关联分析候选基因

MODFLOW地下水流模拟软件在引水工程中的应用

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水利规划与设计 2024年第3期 31-37页

作者：胡军欧阳林曹肇金李成伟李培富费鹏盛云南省滇中引水二期工程有限公司云南昆明650000 云南省滇中引水工程建设管理局云南昆明650000 中铁一局集团第五工程有限公司陕西宝鸡721006 巍山彝族回族自治县水务局云南大理671000

为更好地制定滇中引水工程磨盘山隧洞进口段的降排水方案,文章参考通过MODFLOW模拟软件数值模拟其合理性的南水北调南阳白河倒虹吸施工降排水方案,实施前将该模拟成果应用到磨盘山隧洞进口段的降排水方案设计中,通过现场实践为隧洞施工... 详细信息

为更好地制定滇中引水工程磨盘山隧洞进口段的降排水方案,文章参考通过MODFLOW模拟软件数值模拟其合理性的南水北调南阳白河倒虹吸施工降排水方案,实施前将该模拟成果应用到磨盘山隧洞进口段的降排水方案设计中,通过现场实践为隧洞施工提供了良好的施工条件并已完成开挖掘进和衬砌施工。可为滇中地区引调水工程建设地下降排水施工提供借鉴和实践参考。

关键词： MODFLOW软件地下水流模拟数值模拟降排水方案南水北调滇中引水

秸秆还田配施氮肥对土壤性状与水分利用效率的影响

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农业机械学报 2019年第8期50卷 289-298页

作者：李荣侯贤清吴鹏年李培富王西娜宁夏大学农学院

为揭示宁夏扬黄灌区秸秆还田配施氮肥对土壤性状与玉米水分利用效率的影响,在秸秆全量还田(9 000 kg/hm^2)条件下,设置4种不同纯氮施用水平:SR+N0(0 kg/hm^2)、SR+N1(150 kg/hm^2)、SR+N2(300 kg/hm^2)和SR+N3(450 kg/hm^2),以秸秆不还... 详细信息

为揭示宁夏扬黄灌区秸秆还田配施氮肥对土壤性状与玉米水分利用效率的影响,在秸秆全量还田(9 000 kg/hm^2)条件下,设置4种不同纯氮施用水平:SR+N0(0 kg/hm^2)、SR+N1(150 kg/hm^2)、SR+N2(300 kg/hm^2)和SR+N3(450 kg/hm^2),以秸秆不还田施氮量333 kg/hm 2为对照(CK),研究秸秆还田配施氮肥对土壤容重、含水率、养分含量、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥可改善耕层(0~40 cm)土壤容重和孔隙状况,以SR+N2和SR+N3处理效果最优,耕层平均土壤容重分别较CK降低8.0%和8.8%,土壤总孔隙度分别较CK提高11.4%和12.5%。秸秆还田配施氮肥有利于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,随施氮量的增加土壤碳氮比降低,其中以SR+N2和SR+N3处理效果最优。SR+N2处理改善土壤肥力效果最优,其土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较CK提高33.6%、47.0%、30.8%。SR+N2处理在玉米生育中后期具有较好的蓄水保墒效应,玉米增产和改善水分利用效率效果最优,两年平均玉米籽粒产量和水分利用效率分别较CK提高33.9%、26.2%。通过两年研究发现,在宁夏扬黄灌区,秸秆还田配施氮肥可有效改善土壤物理性质、增加土壤养分含量、调节土壤碳氮比、增强土壤的蓄水保墒能力,从而显著提高玉米籽粒产量和水分利用效率,以秸秆还田配施纯氮300 kg/hm^2效果最优。

关键词：秸秆还田氮肥土壤容重土壤水分土壤养分玉米水分利用效率

秸秆还田下保水剂用量对砂性土性状与玉米产量的影响

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农业机械学报 2021年第9期52卷 260-271页

作者：李荣勉有明侯贤清李培富王西娜宁夏大学农学院银川750021

为探讨宁夏盐环定扬黄灌区秸秆还田条件下保水剂用量对砂性土保水保肥效应及玉米产量的影响,通过3年大田试验,以不施保水剂为对照,研究保水剂施用量(30、60、90、120 kg/hm^(2))对砂性土壤容重、水分、养分及玉米生长、产量和水分利用... 详细信息

为探讨宁夏盐环定扬黄灌区秸秆还田条件下保水剂用量对砂性土保水保肥效应及玉米产量的影响,通过3年大田试验,以不施保水剂为对照,研究保水剂施用量(30、60、90、120 kg/hm^(2))对砂性土壤容重、水分、养分及玉米生长、产量和水分利用效率的影响,并对经济效益进行分析。结果表明,与对照相比,施用保水剂可有效降低0~40 cm层土壤容重,改善土壤孔隙状况,以保水剂施用量90、120 kg/hm^(2)处理效果较优。在玉米整个生育期,施用保水剂60、90、120 kg/hm^(2)时0~100 cm层土壤贮水量较高,其3年平均分别较对照显著提高18.3%、21.6%和23.5%。施用保水剂60、90 kg/hm^(2)处理耕层(0~40 cm)土壤有机质、有效磷和速效钾含量较对照显著增加,其改善土壤养分状况效果最佳。施用保水剂可提高玉米植株株高、茎粗和地上部生物量,施用保水剂60、90 kg/hm^(2)处理的效果最为显著。与对照相比,施用保水剂60 kg/hm^(2)处理对提高作物水分利用效率、玉米增产和增收效果最佳,其3年平均玉米水分利用效率、产量和纯收益分别较对照显著增加30.4%、26.0%和20.7%。施用保水剂60 kg/hm^(2)时能有效改善砂性土壤理化性状,实现玉米的增产增收,可在宁夏盐环定扬黄灌区秸秆还田条件下的滴灌玉米田推广应用。

关键词：保水剂砂性土秸秆还田玉米产量水分利用效率