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水稻耐盐生理及分子机制研究进展

中国农学通报 2024年第12期40卷 94-103页

作者：赵晴欧英卓胡诗钦周宇阳郭龙彪郝芷圻孟丽君刘长华黑龙江大学现代农业与生态环境学院哈尔滨150080 佛山鲲鹏现代农业研究院岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所深圳518124 中国水稻研究所杭州311401

随着全球气候变化和土地盐碱化问题的加剧,提高水稻(Oryza sativa L.)在盐碱地环境下的生长能力成为了农业生产的一个关键挑战。“以种适地”策略的实现需要深入理解水稻的耐盐机制,并在此基础上进行育种改良。本研究总结了近年来关于... 详细信息

随着全球气候变化和土地盐碱化问题的加剧,提高水稻(Oryza sativa L.)在盐碱地环境下的生长能力成为了农业生产的一个关键挑战。“以种适地”策略的实现需要深入理解水稻的耐盐机制,并在此基础上进行育种改良。本研究总结了近年来关于水稻耐盐调控基因的研究成果,并依据其参与的生物学过程进行了功能性分类。详细分析了水稻对盐胁迫的感知、以及随后激活的多种生理调节机制,包括渗透调节、离子稳态、抗氧化防御系统和养分平衡等。重点讨论了水稻中几个关键的盐胁迫信号途径,包括SOS(Salt Overly Sensitive)途径、MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)级联途径以及激素调节途径,这些途径在水稻适应盐胁迫环境中起着至关重要的作用。通过综述现有文献资料,本文旨在提供一个全面的水稻耐盐性调控基因及其功能的概览,为水稻耐盐育种工作提供科学依据,同时为提高水稻在盐碱地环境下的产量和质量提供参考。

关键词：水稻盐胁迫耐盐基因离子平衡信号通路

典型冶炼厂大气沉降区农田耕层土壤重金属(Cd、Cu、Pb)输入输出平衡研究

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土壤学报 2024年第5期61卷 1339-1348页

作者：米雅竹梁家妮周俊刘梦丽寇乐勇夏睿智田瑞云施颖舒天才舒伍星周静中国科学院南京土壤研究所南京211135 中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室南京211135 国家红壤改良工程技术研究中心中国科学院红壤生态实验站江西鹰潭335211 鹰潭市农业农村粮食局江西鹰潭335001 鹰潭市余江区农业农村粮食局江西鹰潭335211

为探究不同大气沉降区农田耕层土壤镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)的质量平衡特征,以距离贵溪冶炼厂34 km(背景区)、6 km(中沉降区)、1 km(高沉降区)的0~20 cm农田耕层土壤为研究对象,通过化学质量平衡方法对土壤重金属的主要输入途径(大气沉... 详细信息

为探究不同大气沉降区农田耕层土壤镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)的质量平衡特征,以距离贵溪冶炼厂34 km(背景区)、6 km(中沉降区)、1 km(高沉降区)的0~20 cm农田耕层土壤为研究对象,通过化学质量平衡方法对土壤重金属的主要输入途径(大气沉降、灌溉水、农药肥料)和输出途径(地表径流、土壤淋溶、籽粒带走)开展为期三年的监测与定量分析。结果表明:背景区、中沉降区、高沉降区由大气沉降导致的Cd年均输入通量分别为0.84、2.26、9.01 mg·m^(-2)·a^(-1),分别占比43.18%、38.33%、100%;Cu年均输入通量分别为17.62、99.68、747.6 mg·m^(-2)·a^(-1),分别占比80.76%、86.24%、100%;Pb年均输入通量分别为13.93、27.43、73.17 mg·m^(-2)·a^(-1),分别占比97.75%、92.36%、100%。背景区和中沉降区由灌溉水导致的Cd年均输入通量分别为1.05、3.60 mg·m^(-2)·a^(-1),分别占比54.62%和60.82%;农药肥料带入的重金属年均输入量占比小于5%,可忽略不计。不同沉降区土壤的主要输出途径均为地表径流和土壤淋溶,输出占比介于86.66%~100%;籽粒带走的重金属输出占比介于2.88%~13.34%。2019—2021年,背景区、中沉降区、高沉降区土壤Cd、Cu、Pb的年均净输入通量均大于0,Cd年均净输入通量分别为1.54、1.96、4.38 mg·m^(-2)·a^(-1);Cu年均净输入通量分别为12.72、28.02、184.0 mg·m^(-2)·a^(-1);Pb年均净输入通量分别为13.03、21.31、55.04 mg·m^(-2)·a^(-1)。综上,建议加强研究区域大气污染源和灌溉水质的长期监测并采取一定的控制措施,同时避免秸秆直接还田。本研究可为区域农田环境质量保护及重金属污染修复治理提供理论支持。

关键词：重金属大气沉降灌溉水水稻输入输出

喀斯特湿地、稻田和稻田撂荒地的N_(2)O排放及其与硝化和反硝化细菌群落的相关性

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农业环境科学学报 2024年第10期43卷 2424-2433页

作者：陈伟坚靳振江许丹丹李强桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541004 桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心广西桂林541004 桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541004 中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004

为研究土地利用对喀斯特湿地硝化细菌和反硝化细菌与氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,以会仙喀斯特湿地中的天然湿地、稻田和稻田撂荒地为研究样地,用高通量测序法、实时PCR法与静态暗箱结合气相色谱法分别测定硝化细菌和反硝化细菌群落相... 详细信息

为研究土地利用对喀斯特湿地硝化细菌和反硝化细菌与氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,以会仙喀斯特湿地中的天然湿地、稻田和稻田撂荒地为研究样地,用高通量测序法、实时PCR法与静态暗箱结合气相色谱法分别测定硝化细菌和反硝化细菌群落相对丰度、绝对丰度与N_(2)O排放速率和总量。结果表明:在水稻的全生育期中,N_(2)O排放速率在天然湿地中总体上高于稻田和稻田撂荒地,三者的N_(2)O排放总量分别为1.07、0.38、0.20 kg·hm^(-2)。在水稻成熟期,稻田硝化细菌的绝对丰度显著高于天然湿地和稻田撂荒地,而硝化细菌和反硝化细菌的绝对丰度在后二者之间均没有显著差异。相对丰度最高的硝化细菌为Nitrosospira,其在稻田撂荒地(83.28%)和稻田(82.75%)中的相对丰度显著高于其在天然湿地(68.52%)中的相对丰度;相对丰度最高的反硝化细菌为Pseudogulbenkiania,其相对丰度在稻田撂荒地最高(29.49%),稻田次之(21.24%),天然湿地最低(16.26%)。研究表明,长期种植水稻降低了喀斯特湿地的N_(2)O排放量,改变了水稻成熟期硝化细菌和反硝化细菌的多样性。因此,单就降低N_(2)O排放而言,把稻田保留在喀斯特湿地中具有合理性。

关键词：喀斯特湿地稻田 N_(2)O 硝化反硝化群落结构

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优质中籼光温敏核不育系EK8S的选育及应用

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杂交水稻 2024年第3期39卷 66-69页

作者：董华林胡建林王红波殷得所郑兴飞薛莲万厚文吴波费震江金卫兵游艾青彭宣国徐得泽湖北省农业科学院粮食作物研究所/粮食作物种质创新与遗传改良湖北省重点实验室/农业农村部作物分子育种重点实验室/洪山实验室湖北武汉430064 麻城市城区农业技术推广站湖北麻城438300 湖北汇楚智生物科技有限公司湖北武汉430064 湖北省小龙虾产业技术研究院有限公司湖北潜江433100

EK8S是用来源于C815S的两系不育系中间材料作母本、粤丰B变异株系选稳定材料作父本杂交,经湖北武汉和海南陵水两地穿梭育种,利用人工低温池加压筛选育性,田间和室内鉴定米质和农艺性状,培育的具有不育起点温度较低、株型好、米质优、易... 详细信息

EK8S是用来源于C815S的两系不育系中间材料作母本、粤丰B变异株系选稳定材料作父本杂交,经湖北武汉和海南陵水两地穿梭育种,利用人工低温池加压筛选育性,田间和室内鉴定米质和农艺性状,培育的具有不育起点温度较低、株型好、米质优、易繁好制、配合力强的细长粒中籼型水稻光温敏核不育系。利用该不育系配组的杂交稻新组合E两优888、E两优金丝和汇两优莹丝表现产量较高、米质优、食味好、生育期适中,通过了湖北省或国家品种审定。

关键词：杂交水稻光温敏核不育系 EK8S 选育

水稻氮磷高效吸收与利用的特征及机制研究进展

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江苏农业科学 2024年第5期52卷 1-11页

作者：刘星邓仕文陈英龙李荣凯戴其根江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/农业农村部盐碱土改良与利用(滨海盐碱地)重点实验室/扬州大学水稻产业工程技术研究院江苏扬州225009 扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/扬州大学农业科技发展研究院江苏扬州225009

水稻是我国主要的粮食作物,氮磷等化学肥料对于水稻产量形成具有重大作用。近年来我国水稻生产面临着产量增长迟缓、肥料及水分投入大、利用率低等问题,提高水稻对氮磷的高效吸收和利用,不仅是解决当前农业生产中面临的重大科学问题和... 详细信息

水稻是我国主要的粮食作物,氮磷等化学肥料对于水稻产量形成具有重大作用。近年来我国水稻生产面临着产量增长迟缓、肥料及水分投入大、利用率低等问题,提高水稻对氮磷的高效吸收和利用,不仅是解决当前农业生产中面临的重大科学问题和技术难题的重要措施,也是构建农业面源污染防治体系、实现水稻可持续发展和绿色高效生产的重要途径。水稻氮磷高效吸收和利用涉及多个生理过程和信号通路,包括氮磷的吸收、转运、同化、再分配和发育响应等。然而,目前已经初步研究了这些生理过程,并通过优化栽培措施提高氮磷效率;近年来利用水稻丰富的种质资源和现代分子生物技术,鉴定了多个氮磷高效基因位点,揭示了其调控作用的分子机制,成功培育了一批氮磷高效的水稻品种,为氮磷高效育种改良提供了有效的手段。氮磷高效吸收、利用的生理过程和分子机制取得了一系列重要进展。然而,目前水稻氮、磷高效的调控网络和关键过程尚不明确,氮磷协同高效的机制也未确定。因此,氮磷高效利用需要从以下5个方面深入研究:(1)揭示水稻氮磷高效的形成网络机制与关键过程,进一步阐明如何实现氮磷高效;(2)探究氮、磷之间的协同机制,以降低肥料投入和减少环境污染;(3)分析氮磷高效利用的多信号调控网络,构建氮磷高效的适配机制;(4)加强水稻与环境不同界面的互作研究,建立适宜不同地区的氮磷高效机制;(5)通过改良水稻自身氮磷吸收及利用效率,建设稻田面源污染修复体系,改善农业面源污染及环境修复。

关键词：水稻氮磷利用效率生理机制分子机制研究进展

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田东县‘台农一号’芒果的土壤环境与果实品质的相关性分析

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中国农学通报 2024年第16期40卷 131-138页

作者：王卓罗聪农时锋王冬梅雷子剑何新华李明庆陈叔泉广西大学农学院/广西农业环境与农产品安全重点实验室南宁市农业科学研究所田东县林逢镇农业服务中心

为制定田东县芒果产区土壤改良和合理施肥策略提供依据，从田东县3个芒果主产区公靖、民族、东养芒果园18个采样点采集20～40 cm土层的土壤样品和果实样品，分析芒果土壤环境因子与果实矿质营养和品质的相关性。研究表明，供试的田东县... 详细信息

为制定田东县芒果产区土壤改良和合理施肥策略提供依据，从田东县3个芒果主产区公靖、民族、东养芒果园18个采样点采集20～40 cm土层的土壤样品和果实样品，分析芒果土壤环境因子与果实矿质营养和品质的相关性。研究表明，供试的田东县芒果园土壤pH较低，土壤有机质普遍缺乏，阳离子交换量、碱解氮、交换性钙、有效铜、有效锌、有效硼含量较低，有效磷、有效钾、交换性镁、有效铁、有效锰含量较高。土壤微生物数量较少，脲酶活性、过氧化氢酶活性较低，但酸性磷酸酶活性较高。相关性分析表明，土壤矿质营养和果实矿质营养元素关联性大，土壤有机质与果实全磷、有效钾与果实全钾、交换性钙与果实全钙、有效锰与果实全锰、有效铜与果实全铜等相关性极显著；土壤微生物总数与果实全镁、全锰等相关性较显著，土壤酸性磷酸酶与果实全磷、全铜相关性较显著。在果实品质方面，土壤矿质元素与可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、可滴定酸关联性大，土壤阳离子交换量和果实可溶性固形物、有机质和果胶相关性显著，土壤阳离子交换量与果实可溶性糖相关性显著。土壤酸性磷酸酶和可溶性固形物、过氧化氢酶和维生素C相关性显著。土壤微生物总数、细菌、放线菌数量与果实可溶性糖、维生素C相关性较强。建议田东县在芒果生产中增施有机肥，用有机肥替代化肥，同时施用石灰调整土壤pH，以改善果园土壤生态环境；在果实发育时期适当增施微量元素可提升芒果果实品质。

关键词：芒果园土壤环境矿质营养品质相关性分析

分蘖期淹水对常规粳稻生长特性、产量形成与钾素吸收的影响

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浙江农业学报 2024年第9期36卷 1990-1999页

作者：陈宇眺闫川洪晓富宋佳谕浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所浙江杭州310021

为研究分蘖期淹水胁迫对常规粳稻生长特性、产量、产量构成因子、钾素吸收与钾肥利用率的影响,阐明钾素对常规粳稻分蘖期耐淹性的调控作用,以常规粳稻浙粳99为供试材料开展盆栽试验,设置CK(不淹水,对照)和ST(分蘖期用43 cm水层淹水15 d)... 详细信息

为研究分蘖期淹水胁迫对常规粳稻生长特性、产量、产量构成因子、钾素吸收与钾肥利用率的影响,阐明钾素对常规粳稻分蘖期耐淹性的调控作用,以常规粳稻浙粳99为供试材料开展盆栽试验,设置CK(不淹水,对照)和ST(分蘖期用43 cm水层淹水15 d)2个主处理,在主处理下进一步设置K0(不施钾)和K180(K2O施用量180 kg·hm^(-2))2个钾肥处理。结果显示,相比于对照组,淹水组2个钾肥处理的平均存活率、单位面积有效穗数、单位面积颖花数分别显著(P水稻产量和钾肥利用无显著不利影响,增施钾肥对提高常规粳稻分蘖期的耐淹性有一定的促进作用。

关键词：淹水胁迫常规粳稻钾肥利用率产量构成生长特性

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柚木幼林期生长与分枝性状的无性系变异与选择

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华南农业大学学报 2024年第4期45卷 569-577页

作者：潘栋康罗蓉霞杨保国周文龙陈海黄桂华梁坤南王先棒中国林业科学研究院热带林业研究所/国家林业和草原局热带林业重点实验室广东广州510520 广东省龙眼洞林场广东广州510520 中国林业科学研究院热带林业实验中心广西凭祥532600

[目的]研究柚木Tectona grandis无性系生长与分枝性状遗传变异及相关性,综合评价并筛选速生、优良枝型的柚木无性系。[方法]调查位于广西凭祥市的19个5年生柚木无性系的生长和分枝性状,进行重复力估算和相关性分析,并通过主成分分析计... 详细信息

[目的]研究柚木Tectona grandis无性系生长与分枝性状遗传变异及相关性,综合评价并筛选速生、优良枝型的柚木无性系。[方法]调查位于广西凭祥市的19个5年生柚木无性系的生长和分枝性状,进行重复力估算和相关性分析,并通过主成分分析计算每个无性系的综合得分。[结果]柚木无性系间树高、胸径和单株材积差异极显著(P遗传变异,有较高的改良潜力。生长和分枝性状受中等至较强的遗传控制。通过对5年生柚木无性系综合评价,选出了3个速生且分枝特性优良的柚木无性系,可作为优质柚木无性系材料在桂西南地区推广种植。

关键词：柚木无性系分枝性状遗传变异综合评价幼林期

马铃薯WOX基因家族的鉴定及在离体再生和非生物胁迫中的表达分析

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生物技术通报 2024年第3期40卷 170-180页

作者：张玉石磊巩檑聂峰杰杨江伟刘璇杨文静张国辉颉瑞霞张丽宁夏农林科学院农业生物技术研究中心宁夏农业生物技术重点实验室银川750002 甘肃农业大学农学院兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院兰州730070 甘肃农业大学省部共建干旱生境作物学国家重点实验室兰州730070 宁夏农林科学院固原分院固原756000

【目的】WUSCHE-相关同源盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)基因家族是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育、干细胞分化调控、逆境胁迫响应等过程中扮演重要角色。开展马铃薯WOX基因家族鉴定与功能研究,将为马铃薯遗传改良提供优良... 详细信息

【目的】WUSCHE-相关同源盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)基因家族是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育、干细胞分化调控、逆境胁迫响应等过程中扮演重要角色。开展马铃薯WOX基因家族鉴定与功能研究,将为马铃薯遗传改良提供优良基因资源与理论依据。【方法】基于拟南芥、番茄、烟草和水稻WOX蛋白序列,利用HMMER 3.0和BLASTP鉴定马铃薯WOX基因家族成员,使用MCScanX软件分析WOX基因家族成员在马铃薯种内及种间的共线性,并采用邻接法构建系统发育进化树。利用ExPASy、GSDS等软件分析马铃薯WOX基因家族成员理化性质、基因结构、蛋白motif、启动子区域转录因子结合位点。基于PGSC数据库中马铃薯转录组数据,分析StWOXs在不同组织和非生物胁迫下的表达模式;以可能参与离体再生过程的StWOX5作为候选基因,利用实时荧光定量PCR技术分析该基因在具有不同离体再生能力的4个马铃薯品种(系)再生过程中的表达情况。【结果】鉴定得到11个马铃薯WOX基因家族成员,分布在5条染色体上,分为WUS、中间和古老共3个进化分支,不同分支中StWOXs基因结构、蛋白motif组成、转录因子结合位点类型和数量存在不同程度的差异。表达模式结果表明,马铃薯WOX基因家族成员参与离体再生和非生物胁迫响应,StWOX4/5/11/13在愈伤组织中特异表达,StWUS、StWOX1/3c/4/5/13在甘露醇处理下上调表达,StWOX3a/11在NaCl处理下上调表达,StWOX4/5/13在热胁迫中上调表达,且StWOX5相对表达量与愈伤组织分化率呈正相关。【结论】不同马铃薯WOX基因具有潜在的功能多样性,StWOX5具有促进马铃薯离体再生分化的作用,参与了非生物胁迫反应。

关键词：马铃薯 WOX基因家族愈伤组织基因表达