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【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。 相似文献
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《中国水稻科学》2019,(5)
【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。 相似文献
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水稻对镉的吸收和转运的分子机理 总被引：2，自引：0，他引：2
《杂交水稻》2015,(3):2-8
日益严重的稻田镉污染威胁着中国生态安全和食品安全,培育低镉积累品种以降低稻米镉含量或者培育耐镉品种以用于植物修复是治理稻田镉污染的理想手段,阐明植物对镉的吸收和转运的分子机理是培育低镉品种和耐镉品种的前提。综述了水稻等植物对镉的吸收和转运的生理机制以及镉吸收、转运、隔离及外排过程中参与的各种镉诱导转运蛋白功能的研究进展有利于低镉积累水稻品种的培育,并促进水稻作为植物修复模式植物在降低土壤镉污染的生态治理中的应用。 相似文献
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为探讨镉(Cadmium, Cd)在籽粒Cd积累量差异较大的2个常规籼型水稻品种‘黄华占’（Cd低积累）和‘IR68144’（Cd高积累）幼苗中的吸收和转运特性,分析了在不同浓度Cd胁迫下2个水稻品种幼苗的生长发育和Cd在根系及地上部的积累特征,以及随着时间推移Cd在根系和地上部的富集动态。结果表明：（1）与‘IR68144’相比,‘黄华占’更易受到高浓度镉胁迫的毒害,但低浓度镉对其生长的促进作用也更强;（2）在不同浓度Cd胁迫下,‘黄华占’根系对Cd的吸收能力强于‘IR68144’;低Cd条件下,‘黄华占’地上部的Cd含量也高于‘IR68144’,但高Cd浓度时,‘IR68144’的地上部Cd转移系数远远高于‘黄华占’,导致其地上部Cd含量高于‘黄华占’;（3）除Cd处理初始阶段外,‘黄华占’根系的Cd含量都高于‘IR68144’;在Cd处理早期,2个品种地上部的Cd含量相当,之后‘IR68144’的Cd含量更高,其原因可能是其地上部Cd转移系数上升。 相似文献
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温度对不同水稻品种糙米镉(Cd)含量的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
本研究以不同早晚稻品种为试验材料,重点研究温度对不同耐镉型水稻品种糙米镉含量的影响,以期为不同耐镉型水稻品种糙米Cd积累的影响机理提供一定科学依据。结果表明,对于4种不同耐镉型品种,早晚稻稳定型品种在不同温度下糙米镉含量的变化幅度均明显低于变异型品种,早稻的变异型品种(S6)在不同温度与处理时期间差异达5.29倍,分别比稳定型品种S1、S5、S4增加67.4%、12.8%、181.4%,晚稻变异型品种(K11)的差异达4.04倍,分别比稳定型品种K2、K33、K7增加50.2%、78.8%、160.6%。综合多个试验品种糙米镉含量表现可见,分蘖期及灌浆期是温度影响水稻对镉吸收的敏感时期;生育前期低温处理及生育后期高温将促进水稻籽粒对镉的积累。 相似文献
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在利用重离子诱变结合M1TDS技术,培育出低镉型臻两优8612(国家镉低积累品种区试中的名称为“莲两优1号”,以下简称“莲两优1号”)基础上,2021—2022年进行多点试验。结果表明：莲两优1号具有稳定的镉低积累特性,在轻中度镉污染大田种植,稻米镉(Cd)不超标;锰(Mn)的吸收下降对其生长和产量没有明显影响;当土壤有效磷(P)极端缺乏时,莲两优1号在黄熟期开始出现叶尖落色变化,但其产量与对照差异不大。基于研究结果提出,推广OsNRAMP5基因突变型镉低积累水稻品种,首先要进行测土分析,选择轻中度镉污染大田(土壤总Cd含量≤1.5 mg/kg)种植;在水稻生长中后期,特别是对有效磷严重缺乏的田块,应结合病虫害防治喷施磷酸二氢钾,以促进壮籽增产;除种子公司提供高纯度种子和大田生产要注意田间除杂外,即便是镉低积累常规稻品种,也不建议农户自留种,以免因种子纯度问题造成稻谷Cd超标。 相似文献
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籽粒有毒重金属低富集大豆品种筛选及与环境作用效应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
作物对重金属的吸收和积累具有显著的品种间差异,为明确不同大豆品种重金属积累能力的差异及基因型与环境的作用效应,并筛选有毒重金属低富集的大豆品种,本研究收集120份大豆种质,连续2年在济南和滨州两地不同环境种植,测定各品种大豆籽粒中铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)和汞(Hg)的含量。结果表明:大豆籽粒不同重金属含量存在很大差异,总体表现为CrPbAsCdHg;各重金属元素在不同大豆品种籽粒中的含量均存在很大差异,对不同元素具有高或低积累特性品种的积累能力在不同环境下具有稳定性。基因型、环境及基因型与环境互作对大豆籽粒Pb、Cr、As、Cd、Hg含量均具有极显著影响,且大豆籽粒Pb含量与产量显著负相关。 相似文献
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【目的】探究在粳稻中敲除Os Nramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记辅助选择,获得了无外源基因的Os Nramp5敲除突变系,考查其产量和品质性状变化特征,以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T0代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株,设计开发了其中3种突变型的特异分子标记,进而结合标记辅助选择,在各植株的T2代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比,无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中,敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46;敲除系的株高略微下降,穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降,但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照,蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照,导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照,但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高... 相似文献
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【目的】为了探究低温冷害胁迫后水分/湿度对水稻幼苗根系活力和水分运输等的影响,【方法】以具有低温耐性差异的嘉籼7号和辐8329两个水稻品种为研究材料进行低温胁迫处理后,在进行实验Ⅰ（不同湿度梯度,正常温度培养条件下）和实验Ⅱ（快速回温处理实验,以正常温度恢复为对照）。【结果】实验Ⅰ结果表明,与较低湿度（30%）相比,较高的湿度（60%和90%）可以提高根系活力,有效保证水稻幼苗的存活率并缓解其遭受的低温冷害。水孔蛋白基因OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力密切相关,对水稻的抗寒和低温耐性具有显著的调控作用。实验Ⅱ结果表明,与对照组（CK）相比,快速回温处理后水稻幼苗的含水量和根系活力显著降低;且正常自然恢复状态下,两个水稻品种的存活率明显高于快速回温组幼苗。【结论】低温胁迫显著影响水稻幼苗的生长发育过程。较高的湿度环境有助于缓解幼苗的低温冷害损伤,保证存活率。同时,低温胁迫后的外界环境湿度对水稻幼苗的含水量、根系活力和水孔蛋白相关基因表达有显著影响,其中OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力正相关,在水稻幼苗抵御外界低温冷害过程中起重要作用。因此,与低温胁迫后田间大量灌溉相比,正常温度下土壤缓慢的温度上升对幼苗的根系活力影响较小,有助于其在低温冷害后恢复生命活动。 相似文献
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【目的】挖掘Wx新等位变异,明确Wx410新等位基因对稻米品质性状的影响。【方法】以Wxlv、Wxa和Wxb等位基因为模板,利用PCR进行第10外显子第101位碱基的A-G单点突变,分别构建了不同Wx等位背景下的Wx410定点突变植物表达载体p EGFC-Wxlv410、p EGFC-Wxa410和p EGFC-Wxb410,阳性对照组载体分别为p EGFC-Wxlv、p EGFC-Wxa和p EGFC-Wxb。通过转化糯稻品种苏御糯,分析该位点的变异对稻米品质的遗传效应。【结果】花后7 d和14 d,转基因植株p EGFC-Wxlv410,p EGFC-Wxa410及p EGFC-Wxb410的胚乳Wx基因表达量较各自的阳性对照材料无显著变化,而颗粒结合淀粉合酶活性极显著降低;转基因植株直链淀粉含量较野生型显著降低,而糊化温... 相似文献
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镉胁迫下水稻SOD活性和MDA含量的变化及其基因型差异 总被引：35，自引：0，他引：35
以4个水稻品种为材料,采用土培试验,研究了不同土壤镉浓度对水稻超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量的影响,水稻叶片SOD活性和MDA含量在生育进程中的变化,以及SOD活性和植株镉含量的关系。结果表明： 1）轻度镉胁迫有利于提高水稻的SOD活性,而高浓度镉胁迫对水稻的SOD活性有抑制作用;MDA含量与SOD活性存在负相关关系,随着土壤镉浓度的增加,MDA含量先下降后上升。2）在水稻生育过程中,SOD活性分蘖期>乳熟期>齐穗期;MDA含量随生育期一直增加。3）镉胁迫对水稻叶片SOD活性的影响存在基因型差异,分蘖期不同水稻基因型间SOD活性的差异最大。4）水稻的SOD活性与植株和稻米的镉含量呈负相关,齐穗期的SOD活性与镉含量的相关性达显著水平。 相似文献
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【目的】探明籼粳杂交稻甬优2640的氮素吸收利用特点。【方法】籼粳杂交稻甬优2640、常规粳稻连粳7号和常规籼稻扬稻6号种植于大田,设置6种施氮量处理(0、100、200、300、400、500 kg/hm 2)和 15N示踪微区试验。【结果】在0~400 N kg/hm 2范围内,甬优2640的稻谷产量随施氮量的增加而提高;连粳7号和扬稻6号的产量则是先增加后降低,在施氮量300 kg/hm 2时产量最高;相同施氮量下,甬优2640的产量均高于连粳7号和扬稻6号。甬优2640产量较高,这得益于地上部较高的干物质量和库容量(总颖花量)。适量增施氮肥提高了籽粒中 15N积累量,但其在籽粒中的分配比例却随施氮量的增加而降低。甬优2640穗中的 15N分配比例高于连粳7号和扬稻6号。高施氮量降低水稻氮收获指数。增施氮肥明显提高3个水稻品种穗分化期、抽穗期和灌浆中期叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性;相同施氮量下,甬优2640的各种酶活性显著高于连粳7号和扬稻6号。【结论】籼粳杂交稻甬优2640较常规水稻品种具有更强的氮素吸收与利用能力。 相似文献
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【目的】对水稻类病斑突变体的研究有助于解析其与植物生长和防御反应的关系。【方法】本研究在粳稻品系FI135胚培养过程中获得了1个类病斑突变体lmm7(lesion mimic mutant 7)。通过对其进行系统的表型鉴定、农艺性状考查、超微结构观察、生理学特性分析，阐明LMM7基因对植物生长的调控。通过病原菌抗性鉴定，明确lmm7对植物防御反应的影响。利用9311B与突变体lmm7杂交所得F2群体对该突变体进行了遗传分析和基因精细定位。【结果】该突变体苗期表型正常，分蘖初期，植株基部叶片从叶尖开始不断出现褐色斑点，并向整株扩散，且斑点数目随植株生长不断增加。与野生型相比，突变体的株高、穗长、有效穗数、每穗粒数、结实率及剑叶长宽都显著降低，但籽粒性状和抽穗期没有显著性差异。遮光处理表明，突变体lmm7的表型受到光照诱导，抽穗期突变体lmm7叶肉细胞严重失绿，光合色素含量显著降低。组织化学分析表明，突变体病斑处的H2O2含量显著升高。透射电镜观察结果表明，突变体lmm7叶肉细胞的叶绿体数目减少，叶绿体类囊体片层结构严重受损，细胞器肿胀解体，并出现大量嗜锇小体，同时病斑内部和周围区域积累了大量的ROS。抗性鉴定结果显示突变体lmm7稻瘟病抗性水平显著高于野生型。遗传分析表明lmm7的突变表型受单个隐性基因控制。利用图位克隆的方法，目的基因被定位于水稻第7染色体短臂两InDel标记7B35和7B43之间，区间范围约260 kb。测序结果表明该区间内候选基因LOC_Os07g0203700第2891位碱基T发生了单碱基缺失，导致后续移码突变及翻译提前终止。【结论】lmm7与spl5互为等位基因，其突变抑制了植株的生长，同时增强了对稻瘟病的抗性。 相似文献
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为了解玉米对蔬菜大棚土壤次生盐渍化的改良效应,以‘鲜玉糯2号’、‘泰系2号’、‘泰系3号’、‘伯洪5号’和‘美兰16号’5种玉米为研究对象,对其养分积累情况、不同土层养分和次生盐渍化的变化情况进行研究。结果表明：（1）‘鲜玉糯2号’的总生物量、吸氮量、吸磷量、吸钙量和吸镁量最高,分别为714.94、12.30、2.70、6.11、1.13 kg/667 m 2;（2）与不种植任何填闲作物的对照相比,各品种玉米对土壤0~20 cm的碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量均有一定的消减作用,其中‘鲜玉糯2号’对碱解氮、速效磷、交换性钙和交换性镁含量消减能力最佳;（3）种植玉米使土壤0~20 cm的电导率下降15.18%~35.43%,其中‘鲜玉糯2号’下降幅度最大。蔬菜大棚在休闲期种植玉米,能有效降低养分的积累,缓解土壤次生盐渍化。 相似文献