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水稻生长和稻田CH4排放对大气CO2升高的长期与短期响应差异分析

水稻生长和稻田CH4排放对大气CO2升高的长期与短期响应差异分析

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第十九届中国作物学会学术年会

作者：钱浩宇江瑜张卫建中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理与生态重点实验室南京农业大学农学院

【研究背景】自工业革命以来,大气CO浓度急剧升高,因此导致的自然紊乱已经开始对人类生产生活造成巨大危机,而水稻作为全球近半人类的口粮作物,相关研究对粮食安全至关重要;大气二氧化碳浓度升高会刺激水稻的光合作用,从而促进水稻生长... 详细信息

【研究背景】自工业革命以来,大气CO浓度急剧升高,因此导致的自然紊乱已经开始对人类生产生活造成巨大危机,而水稻作为全球近半人类的口粮作物,相关研究对粮食安全至关重要;大气二氧化碳浓度升高会刺激水稻的光合作用,从而促进水稻生长,这就会为土壤中的甲烷菌提供底物,进而增加稻田甲烷(CH4)的排放。而目前有关水稻生长和CH4排放提高的证据大多来自短期试验,这使得水稻生产和CH4排放的长期预测存在极大的不确定性。【材料与方法】借助江西省农业科学院步入式人工气候室开展盆栽试验,设置正常(a CO)和升高(e CO)2个CO浓度,连续种植2个水稻生长季,以分析大气CO升高对水稻生长和稻田CH4排放影响的长期与短期响应差异。【结果与分析】e CO显著促进水稻生长,并提高稻田甲烷排放;两个水稻生长季,eCO处理的水稻光合速率、物质积累和产量建成均表现显著提高;第一个水稻生长季,e CO刺激稻田CH4排放提高了48%-101%,而在第二水稻生长季,仅增加了28%-30%。我们分析了持续eCO处理下稻田CH4增排幅度减少背后的微生物过程,即持续暴露于eCO的土壤中甲烷氧化菌丰度的刺激促进作用强于单季eCO处理,造成了更强的甲烷氧化过程,从而降低了稻田甲烷排放。【结论】我们的研究结果表明,随着大气中二氧化碳浓度的上升,水稻生长会得到显著促进,但未表现持续增长效应,稻田系统对全球CH4排放的预测也可能比之前认为的要小,这些结果强调了未来需要长期的e CO试验来准确预测水稻生长及稻田甲烷的反馈。

关键词：水稻生长温室气体粮食安全产甲烷菌甲烷氧化菌

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高直链淀粉玉米农艺性状分析与种质创新

高直链淀粉玉米农艺性状分析与种质创新

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第十九届中国作物学会学术年会

作者：王美娟韩洁楠刘晓丽李明顺中国农业科学院作物科学研究所

【研究背景】玉米是我国重要的粮食、饲料作物。淀粉是玉米籽粒的主要组成成分,它约占干物质的75%,由两种聚合物组成:直链淀粉和支链淀粉。普通玉米籽粒中直链淀粉含量是22%-27%。直链淀粉含量超过50%以上的玉米,为高直链淀粉玉米。高... 详细信息

【研究背景】玉米是我国重要的粮食、饲料作物。淀粉是玉米籽粒的主要组成成分,它约占干物质的75%,由两种聚合物组成:直链淀粉和支链淀粉。普通玉米籽粒中直链淀粉含量是22%-27%。直链淀粉含量超过50%以上的玉米,为高直链淀粉玉米。高直链淀粉玉米在预防高血压、胆固醇等疾病以及工业和健康领域有重要作用。Ae1-5180突变体中直链淀粉含量增加到72%。通过轮回选择等手段提高玉米直链淀粉含量是培育高直链淀粉玉米新品种的有效途径。【材料与方法】对Ae突变体材料进行表型观察,亚显微结构观察,理化性质分析,淀粉合成途径关键基因表达量、关键酶活性分析,解析Ae突变体中直链淀粉含量提高的机制;另一方面,将Ae突变体与多份优质玉米自交系杂交,对F1材料进行开花期、散粉期、株高、穗位高调查,对F2籽粒的穗粗、穗长、百粒重、容重、产量进行调查以及对直链淀粉和总淀粉含量分析,初步分析Ae突变体导入对玉米直链淀粉含量的影响,创制不同背景的高直链淀粉玉米品种。【结果与分析】与野生型相比,Ae突变体籽粒表现为明显皱缩;从扫描电镜结果看,Ae突变体淀粉粒呈椭圆形不规则形状,尺寸不均匀,表面有更多的基质蛋白;通过对Ae突变体基因进行扩增,发现在ATG前-524bp处有一MU转座子插入,根据这一特征成功开发出1个显性标记MU1ae5180-F/R,在Ae突变体中可以扩增出一条406bp的条带,在野生型中没有,经F1材料鉴定可以使用;对授粉后5 d、10 d、15 d、20 d、25 d和30 d的SBEIIb基因表达量结果分析,Ae突变体中SBEIIb表达量极显著降低;从F1植株花期、穗位高及株高结果分析,Ae突变体导入对花期和株型性状没有影响;从F2籽粒产量性状结果分析,Ae突变体导入以后,除穗长外,穗粗、百粒重、容重和单株产量均显著或极显著下降,说明Ae突变体的导入与产量性状呈负相关;从直链淀粉含量结果分析,Ae突变体中直链淀粉含量极显著提高,导入16份自交系材料后,有10份材料中直链淀粉含量显著或极显著提高;粗淀粉含量结果与其相反,Ae突变体中粗淀粉含量极显著降低,以及导入16份自交系材料后,15份材料粗淀粉含量显著或极显著降低。【结论】由一MU转座子插入导致的Ae突变体直链淀粉含量显著提高,并导致籽粒皱缩表型和淀粉粒大小、形状改变,将Ae突变体导入优质玉米自交系后,直链淀粉含量也显著提高,但是伴随着产量性状降低的不良表型。

关键词：玉米 Ae突变体直链淀粉含量

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一种嗜热真菌来源的酸性β-葡萄糖苷酶Bg13B克隆与表达

一种嗜热真菌来源的酸性β-葡萄糖苷酶Bg13B克隆与表达

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第十一届中国酶工程学术研讨会

作者：李新新夏伟柏映国马锐杨虹罗会颖石鹏君姚斌农业部饲料生物技术重点实验室中国农业科学院饲料研究所

纤维素是由多个葡萄糖残基以β-1,4-糖苷键连接而成的多聚物,其基本重复单位为纤维二糖。纤维素的利用与转化对于解决世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有重要意义。纤维素可通过纤维素酶的作用降解为葡萄糖,后者可作为重要的... 详细信息

纤维素是由多个葡萄糖残基以β-1,4-糖苷键连接而成的多聚物,其基本重复单位为纤维二糖。纤维素的利用与转化对于解决世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有重要意义。纤维素可通过纤维素酶的作用降解为葡萄糖,后者可作为重要的工业原料来生产酒精、丙酮等化工产品。纤维素酶是能将纤维素降解为葡萄糖的三类酶的总称,即内切β-1,4-葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。这三种酶协同作用能够将纤维素转化成葡萄糖。其中,β-葡萄糖苷酶又是整个降解酶系的关键限速酶。本文章首次克隆了篮状菌（***）第3家族β-葡萄糖苷酶Bgl3B,并在毕赤酵母中成功表达。推导的Bgl3B含有860个氨基酸残基,计算分子量为91.2 kDa。纯化的重组Bgl3B在pH 4.5和65℃下显示最佳活性,并且能够在高达60℃的水浴锅中和3.0-9.0的宽pH范围内保持稳定。醇类对酶活有一个很好的促进作用。底物中添加不同浓度的短链醇类,测定结果显示,酶活得到不同程度的提高。以此同时该酶还具有广泛的底物特异性,其中对pNPG底物显示出最高的活性,对纤维二糖底物显示中等活性,并且对多糖类底物包括昆布,地衣,Avicel,CMC和木聚糖等均可检测到微弱酶活。Bgl3B对pNPG和纤维二糖的催化效率分别为693和104/mM/s。此外,在37C水浴锅内反应10分钟,Bgl3B对异黄酮糖苷转化为苷元的效率很高,其中黄豆苷、染料木苷和大豆苷元的转化率分别为95.1%,76.0%和75.3%。这些优越的性能使Bgl3B在食品,动物饲料和生物燃料工业中的应用成为可能。

关键词： Talaromyceleycettanus β-葡萄糖苷酶热稳定性底物特异性大豆异黄酮苷

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甘薯抗黑斑病cDNA文库构建及EST序列分析

甘薯抗黑斑病cDNA文库构建及EST序列分析

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细胞—生命的基础——中国细胞生物学学会2013年全国学...

作者：曾绍华蒲志刚阎文昭四川农业大学四川省农业科学院生物技术核技术研究所

甘薯是世界上重要的粮食、饲料、工业原料和生物能源用作物,中国是世界上最大的甘薯生产国。甘薯营养十分丰富,其块根中除含大量淀粉、可溶性糖、多种维生素和多种氨基酸外,还含有蛋白质、脂肪、食物纤维以及钙、铁等矿物质,营养价值不... 详细信息

甘薯是世界上重要的粮食、饲料、工业原料和生物能源用作物,中国是世界上最大的甘薯生产国。甘薯营养十分丰富,其块根中除含大量淀粉、可溶性糖、多种维生素和多种氨基酸外,还含有蛋白质、脂肪、食物纤维以及钙、铁等矿物质,营养价值不亚于米、面。黑斑病是为害

关键词：甘薯抑制差减杂交文库构建表达序列标签

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