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水稻卷叶突变体rl76的表型和组织分析及基因定位

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植物遗传资源学报 2024年

作者：何虎强邓秋雨罗丽华王丹刘金灵肖应辉湖南农业大学农学院

叶片是水稻（OryzasativaL.）进行光合作用的主要器官，叶片形态是影响水稻群体光合效率的首要因素，不断挖掘控制叶片卷曲的基因并揭示其遗传机理，可为培育叶片适度卷曲的理想株型水稻品种提供基因资源。本研究以卷叶突变体rl76为材... 详细信息

叶片是水稻（OryzasativaL.）进行光合作用的主要器官，叶片形态是影响水稻群体光合效率的首要因素，不断挖掘控制叶片卷曲的基因并揭示其遗传机理，可为培育叶片适度卷曲的理想株型水稻品种提供基因资源。本研究以卷叶突变体rl76为材料，开展了农艺性状调查、叶片纤维素、叶绿素含量测定及组织学分析，并用水稻GSR40K芯片技术对卷叶基因进行定位。表型鉴定发现，从分蘖期开始，突变体rl76与野生型相比，叶片极度内卷成葱状且直立，叶片卷曲指数极显著增加，株高和有效分蘖数显著降低，叶宽、剑叶长和穗长无明显差异。叶绿素含量显著高于野生型，类胡萝卜素含量无明显差异，纤维素含量和木质素含量均低于野生型。石蜡切片结构显示，rl76突变体叶片气腔消失、远轴面厚壁细胞发育缺陷及泡状细胞面积和个数减少。遗传分析表明卷叶性状符合不完全显性单基因遗传规律；采用水稻GSR40K芯片技术将rl76基因初步定位在第9染色体上12.179～16.436Mb的区段；进一步利用F2群体中的949株极端卷叶植株进行精细定位，将卷叶基因定位在第9染色体上SSR标记T5904-7和T5904-9物理距离为30.26 kb的染色体区段，在该染色体区间内含有3个注释基因，其中LOC＿Os09g23200是已报道控制水稻叶片卷曲的基因SLL1，因此推测rl76的卷叶表型可能是SLL1基因在发挥作用。综上所述，突变体rl76的卷叶表型是由9号染色体上的一个不完全显性单基因通过调控泡状细胞及远轴面厚壁细胞的发育所致。

关键词：水稻卷叶突变体遗传分析基因定位

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水稻粒型全基因组关联分析

农业生物技术学报 2024年第11期 2447-2461页

作者：龚成云朱裕敬桂金鑫石居斌罗新阳曾哲张海清贺记外湖南农业大学农学院

水稻(Oryza sativa)粒型是决定水稻产量、稻米外观、营养品质和商品价值的重要因素，粒型主要受遗传因素的调控。挖掘并利用水稻粒型优异基因资源并解析其调控水稻粒型的分子机制，是进一步改良稻米品质和提高水稻产量的重要策略。本研... 详细信息

水稻(Oryza sativa)粒型是决定水稻产量、稻米外观、营养品质和商品价值的重要因素，粒型主要受遗传因素的调控。挖掘并利用水稻粒型优异基因资源并解析其调控水稻粒型的分子机制，是进一步改良稻米品质和提高水稻产量的重要策略。本研究以410份3K水稻核心种质为研究材料，于种子成熟后测量粒长、粒宽和粒厚，结合种质基因型进行水稻粒型全基因组关联分析(genome-wide association analysis, GWAS)，并对定位到的粒型QTL进行候选基因以及候选基因单倍型分析，筛选这些QTL的候选基因。结果表明，GWAS共检测到5个粒型相关的QTL，分布在水稻1、3、5、7和8号染色体上，控制粒长的QTL有q GL3、qGL7和qGL8，其中qGL3与GS3共定位，q GL7与GL7共定位，而qGL8为控制粒长的新QTL位点；控制粒宽的QTL有q GW5，与GW5共定位；控制粒厚的QTL为qGT1，与d61共定位。初步筛选到qGL8的候选基因为Os08g0421800。分析粒长QTL不同单倍型在种质中的聚合情况，结果显示，qGL3、qGL7和qGL8候选基因优异单倍型聚合在'B073'、'B081'等8份种质中，这8份种质谷粒均为细长型。本研究为水稻粒型的遗传改良提供了新的种质资源和理论支撑。

关键词：粒型 QTL 全基因组关联分析(GWAS) 单倍型聚合

镉胁迫对南方苋种子萌发及幼苗生长和生理的影响

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草地学报 2024年第3期32卷 754-762页

作者：李孟盈胡龙兴向佐湘湖南农业大学农学院草业科学系湖南长沙410128

为揭示南方苋(Amaranthus australis)萌发和幼苗期对镉胁迫的适应性及生理特征,研究了不同镉浓度(0,10,20,40 mg·kg^(-1))对其种子萌发、幼苗生长及生理特征的影响。结果表明:镉对南方苋种子的发芽率、发芽势和发芽指数影响不显著,但... 详细信息

为揭示南方苋(Amaranthus australis)萌发和幼苗期对镉胁迫的适应性及生理特征,研究了不同镉浓度(0,10,20,40 mg·kg^(-1))对其种子萌发、幼苗生长及生理特征的影响。结果表明:镉对南方苋种子的发芽率、发芽势和发芽指数影响不显著,但显著降低了活力指数;随着镉胁迫浓度的升高,生长量显著下降,表现为胚根和胚芽长度下降,株高降低,地上部和地下部干重减少,叶片电导率和丙二醛含量均显著增加,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性先升高后下降,过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性显著下降,非蛋白巯基(Non-protein thiols,NPTs)、植物螯合肽(Phytochelatins,PCs)、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)、地上和地下部镉含量以及转移系数和富集系数均显著升高。研究结果表明,南方苋具有较强的耐镉、镉转运和富集能力,并能通过提高细胞内的NPT,PCs和GSH等重金属络物来缓解镉对细胞的毒害作用。

关键词：南方苋镉胁迫种子萌发生理特性转运系数富集系数

灌溉方式与氮肥运筹对双季晚稻产量及氮肥利用率的影响

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华北农学报 2024年第5期39卷 139-148页

作者：关常铮段玉婷刘风罗龙欣祝海竣王学华湖南农业大学农学院湖南长沙410128

为探究不同灌溉方式与氮肥运筹对双季晚稻生长发育、产量形成与氮肥利用率的影响,于2022—2023年,在湖南益阳市赫山区,以Y两优911为试材,设2种灌溉方式(W1.淹水灌溉;W2.湿润灌溉)和3种氮肥运筹(N1:基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶3∶2;N2:基肥∶... 详细信息

为探究不同灌溉方式与氮肥运筹对双季晚稻生长发育、产量形成与氮肥利用率的影响,于2022—2023年,在湖南益阳市赫山区,以Y两优911为试材,设2种灌溉方式(W1.淹水灌溉;W2.湿润灌溉)和3种氮肥运筹(N1:基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶3∶2;N2:基肥∶蘖肥∶穗肥=3∶4∶3,N3:基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=3∶4∶2∶1),不施氮肥为对照(CK1.淹水灌溉;CK2.湿润灌溉),测定各处理组合下水稻的叶面积指数、叶片SPAD值、干物质积累量、产量形成及氮素利用率。结果表明,与W1相比,W2处理下水稻LAI在生育前期LAI较低,生长中后期W2处理LAI整体表现较高;SPAD值以W1处理较高,但生育后期SPAD值差异不显著;在相同的灌溉条件下,与N1相比,N2、N3处理能够延缓水稻生育后期LAI与SPAD值的下降;W2处理能显著提高水稻干物质积累量,较W1处理增加6.61%~16.37%,氮肥运筹下生育前中期干物质量以N1较高,生育后期干物质量以N1、N3较高;W2模式比W1模式增产7.59%~10.47%;2种灌溉模式下均以N3处理产量表现最佳,W2N3处理要比其他处理增产3.24%~14.53%,W2N3处理虽然有效穗数较低,但穗粒数、结实率、千粒质量有所提高,从而使产量提高;2 a间,氮素总积累量、氮肥吸收利用率以W2N2与W2N3较高,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力与氮素收获指数均为W2N3较高,氮肥生理利用率以W1N3处理较高。综上,灌溉方式和氮肥运筹显著影响水稻产量和氮素吸收利用,以W2(湿润灌溉)耦合N3(基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=3∶4∶2∶1)的氮肥运筹方式更有利于水稻干物质的积累、产量的提高和氮肥的高效利用,既能满足高产,也能起到节水的作用,为最佳水肥耦合方式。

关键词：水稻灌溉方式氮肥运筹干物质产量氮肥利用率

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多年生黑麦草水浸提液对结缕草化感作用研究

中国草地学报 2024年第7期46卷 18-26页

作者：刘蕾乔国兰徐倩向佐湘陈桂华湖南农业大学农学院湖南长沙410218

为探究冷暖季草坪草的相互影响,本研究以多年生黑麦草的水浸提液为供体材料,‘兰引三号’结缕草为受体材料,通过观测多年生黑麦草水浸提液浓度对‘兰引三号’结缕草形态指标、生理指标和叶片解剖结构的影响,从化感作用角度探究‘兰引三... 详细信息

为探究冷暖季草坪草的相互影响,本研究以多年生黑麦草的水浸提液为供体材料,‘兰引三号’结缕草为受体材料,通过观测多年生黑麦草水浸提液浓度对‘兰引三号’结缕草形态指标、生理指标和叶片解剖结构的影响,从化感作用角度探究‘兰引三号’结缕草返青困难的原因。结果表明:多年生黑麦草水浸提液降低了‘兰引三号’结缕草的鲜重、分蘖数、根长和叶长等,提高了叶片长宽比;叶片的上下表皮角质层厚度、上下表皮细胞厚度、维管束直径、主侧脉直径和泡状细胞宽度降低;结缕草叶绿素含量降低,过氧化物酶活性、丙二醛含量及相对电导率显著提高。其中0.6和0.8 g/mL浓度处理的效果最显著,与对照相比,鲜重减少57.59%、根总长度减少75.51%、叶片长宽比增加53.62%、丙二醛含量增加80.50%、相对电导率最大增加77.93%、上表皮角质层厚度减少55.4%。综上,多年生黑麦草水浸提液对‘兰引三号’结缕草的生长有抑制作用,从而造成‘兰引三号’结缕草生长缓慢、春季返青困难甚至死亡。

关键词：多年生黑麦草水浸提液 ‘兰引三号’结缕草返青化感作用

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甘蓝型油菜抗茎秆倒伏鉴定与候选基因挖掘

华北农学报 2024年第4期39卷 54-63页

作者：吴心成贺日升肖硕定张振乾杨柳刘忠松陈浩湖南农业大学农学院湖南长沙410000

为促进甘蓝型油菜抗倒伏品种的培育,挖掘甘蓝型油菜茎秆抗倒伏的基因资源,以4份抗倒伏和3份易倒伏种质为材料,取其盛花期下部茎秆测定纤维素、半纤维素、总果胶、原果胶和木质素等5种组分的含量,并对YLS0084(抗倒伏)和YLS1691(易倒伏)... 详细信息

为促进甘蓝型油菜抗倒伏品种的培育,挖掘甘蓝型油菜茎秆抗倒伏的基因资源,以4份抗倒伏和3份易倒伏种质为材料,取其盛花期下部茎秆测定纤维素、半纤维素、总果胶、原果胶和木质素等5种组分的含量,并对YLS0084(抗倒伏)和YLS1691(易倒伏)的下部茎秆进行转录组测序分析。结果发现,抗倒材料的纤维素和总果胶平均含量极显著高于易倒伏材料;转录组分析共挖掘到7397个表达量上调和9438个表达量下调的差异表达基因,这些差异表达基因富集在碳水化合物代谢、翻译、氨基酸代谢和信号转导等通路;通过qRT-PCR验证了9个与油菜抗倒伏相关的基因(BnaA01G0071800ZS、BnaA01G0175700ZS、BnaA01G0205800ZS、BnaA03G0404800ZS、BnaA03G0517200ZS、BnaA05G0431400ZS、BnaA07G0056300ZS、BnaA09G0031300ZS和BnaC05G0128400ZS)在YLS0084中显著上调表达。研究结果证明了甘蓝型油菜茎秆中纤维素和总果胶的含量对抗倒伏起积极作用,并为甘蓝型油菜抗倒伏提供了一定的重要基因资源。

关键词：甘蓝型油菜抗茎秆倒伏纤维素果胶转录组分析

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全株水稻表面优势乳酸菌的筛选与鉴定

草业学报 2024年第1期33卷 117-125页

作者：黄丽娟孙镕基高文婧张志飞陈桂华湖南农业大学农学院湖南长沙410128 水稻油菜抗病育种湖南省重点实验室湖南长沙410128

本试验旨在对全株水稻表面的优势乳酸菌进行分离、筛选与鉴定,以期挖掘出青贮优良菌种资源。利用平板涂布法对全株水稻上的乳酸菌进行分离,以生长速度和产酸能力进行初筛,以抗氧化能力(H2O2耐受能力、DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子... 详细信息

本试验旨在对全株水稻表面的优势乳酸菌进行分离、筛选与鉴定,以期挖掘出青贮优良菌种资源。利用平板涂布法对全株水稻上的乳酸菌进行分离,以生长速度和产酸能力进行初筛,以抗氧化能力(H2O2耐受能力、DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基清除率)进行复筛,对筛选出的优势乳酸菌进行生理生化特性分析和分子生物学鉴定。结果表明,从水稻植株表面共分离得到154株乳酸菌,培养48 h后,有16株OD_(600nm)值>2且pH值<4的乳酸菌,其中有9株乳酸菌具有抗氧化能力,综合表现最好的菌株是YMA3,对DPPH自由基、羟自由基、超氧阴离子自由基清除率分别为72.23%、72.46%、86.33%。YMA3表现出较强的高温或酸性环境适应性,鉴定为粪肠球菌。

关键词：水稻附生乳酸菌筛选抗氧化能力生理生化特性粪肠球菌

转录组结合区域关联分析挖掘油菜含油量积累的候选基因

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化肥有机肥配施比例对油菜根际土壤利用光合同化碳微生物的影响

作物学报 2024年第5期50卷 1136-1146页

作者：曹松姚敏任睿贾元向星汝李文何昕刘忠松官春云钱论文熊兴华湖南农业大学农学院湖南长沙 410128

油菜(Brassica napus L.)是中国食用植物油的主要来源,提高种子含油量是增加菜籽油供应最为有效的方法.本研究利用 4 个油菜自交系授粉后 25 d、35 d、45 d的种子转录组数据分析,筛选出 43 个与油脂合成相关基因,其中 33 个基因持续上... 详细信息

油菜(Brassica napus L.)是中国食用植物油的主要来源,提高种子含油量是增加菜籽油供应最为有效的方法.本研究利用 4 个油菜自交系授粉后 25 d、35 d、45 d的种子转录组数据分析,筛选出 43 个与油脂合成相关基因,其中 33 个基因持续上调表达,10 个基因持续下调表达,主要基因包括BnLEC1、BnABI5、BnOLEO4 和BnOBAP1a等.同时,结合 50 份半冬性甘蓝型油菜重测序数据,检测到与含油量显著相关 3 个 SNP、9 个 SNP 分别定位到BnOBAP1a-A10 和BnABI5-A05,其中BnOBAP1a-A10_Hap1 对应材料含油量显著高于Hap2,BnABI5-A05_Hap1 对应材料含油量显著高于Hap3.此外,利用WGCNA构建基因共表达网络发现,BnOBAP1a与BnABI5 通过 3 个转录因子LEC1、HMGB3、HTA11 间接相连,形成了潜在调控的分子网络,影响种子油脂积累.这些结果有利于我们开发单体型功能标记进一步提高油菜籽含油量.

关键词：甘蓝型油菜含油量转录组分析共表达分析区域关联分析

来源：博看期刊评论

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植物营养与肥料学报 2024年第2期30卷 221-231页

作者：张乐妍陈春兰王逗王璟媛朱宝利秦红灵龙攀湖南农业大学农学院湖南长沙410128 中国科学院亚热带生态研究所湖南长沙410128 甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

【目的】利用同位素标记方法,研究化肥有机肥施用配比对油菜根际土壤利用光合碳细菌和真菌群落结构和多样性的影响,以了解有机肥改善根际土壤微生态环境的主要途径。【方法】盆栽试验在湖南中国科学院桃源农业生态试验站温室内进行,供... 详细信息

【目的】利用同位素标记方法,研究化肥有机肥施用配比对油菜根际土壤利用光合碳细菌和真菌群落结构和多样性的影响,以了解有机肥改善根际土壤微生态环境的主要途径。【方法】盆栽试验在湖南中国科学院桃源农业生态试验站温室内进行,供试油菜品种为湘杂油6号,土壤为红壤。在等氮磷钾投入量下,设置3个化肥有机肥配施比例处理:3∶1(OF25)、1∶1(OF50)、1∶3(OF75),以及单施有机肥(OF100)、单施化肥(CK)处理,共5个处理。于油菜移栽40天(蕾薹期)进行土壤^(13)CO_(2)标记,连续标记20天后采集根际土壤,用气相色谱-燃烧-同位素比率质谱联用仪测定各类磷脂脂肪酸PLFA种类及其^(13)C值(^(13)C-微生物),用于分析微生物种类及其相对丰度,共获得15种PLFA单体脂肪酸结构,依据^(13)C值计算各类微生物相对丰度和绝对含量,以其总和作为微生物总量。【结果】油菜根际土壤共测得12种利用光合同化碳细菌和3种真菌,细菌包括革兰氏阳性菌(G^(+))a15:0、i17:0,革兰氏阴性菌(G^(-))2OH 14:0、3OH 14:0、cy17:0;14:0、16:0、15:0、18:0、19:0、20:0、17:0;真菌为18:1w9tans、18:2w6c、18:1w9c。OF75和OF100处理^(13)C标记G^(+)细菌、真菌PLFA量与CK无显著差异,G^(-)菌分别比CK提高36.41%和62.03%。^(13)C标记真菌和G^(+)菌是利用光合同化碳的主要群落,随着有机肥比例的增加,细菌相对丰度增加,真菌相对丰度减少;G^(-)菌相对丰度增加,G^(+)菌相对丰度减少。土壤有机碳、全磷、全氮以及氨基酸总量显著影响根际土壤微生物和利用光合沉积碳土壤微生物群落分布,而根际分泌物氨基酸量只与根际^(13)C土壤微生物多样性呈显著正相关。【结论】化肥有机肥配施比例引起土壤有机碳、全氮含量以及根系分泌物中氨基酸含量的变化,进而影响根际土壤中利用光合沉积碳微生物群落组成和多样性。当化肥和有机肥配施比例达到1∶3时,油菜根际土壤微生物特征性PLFA含量和多样性明显优于单施化肥,表明此配比为根际土壤微生物提供了更友好的微生态环境。

关键词：化肥有机肥施用比例 13C-标记光合同化碳 PLFA含量微生物多样性