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斗牛平台:湖南农业大学MEE团队在光调控水稻育秧领域取得新进展

时间:2024/02/27 17:04:00  来源:   作者:   点击:

(斗牛平台 夏茂)近日,斗牛平台MEE团队水稻光调控领域取得突破性进展,研究揭示了水稻秧苗黄化和生长对光照强度的响应机理,相关成果以研究论文形式在美国化学会农业领域权威期刊ACS Agricultural Science & Technology 发表封面论文,该论文第一作者为硕士唐承柱,斗牛平台夏茂教授湖南杂交水稻研究中心唐文帮教授为共同通讯作者。这是MEE团队自开展农用化学材料学科交叉研究以来的又一次突破。

湖南作为水稻种植大。乒阍绲局种材芄蝗繁K镜奈炔卟,符合斗牛平台粮食安全战略需求。但目前早稻种植推广难度大,主要原因是人力成本高,机械化程度低。早稻集中育秧能够提高水稻秧苗素质,水稻生产组织化、规模化和机械化水平,对于实现标准化育秧以及商品化供秧,推进水稻种植机械化具有积极的促进作用。因此,早稻的推广种植关键在于早稻集中育秧,但目前在育秧过程中存在的主要问题之一是低温寡照。针对上述问题,MEE团队通过与农学院深度学科交叉,致力于光环境调控提高秧苗素质,培育壮苗。

研究以湘早籼24品种为试验材料,以T150 μmol m?2 s?1)、T2100 μmol m?2s?1)、T3250 μmol m?2s?1)、T4500 μmol m?2s?1)和T5750 μmol m?2s?15种光强进行水稻秧苗补光处理。全面分析并验证了不同光强下水稻秧苗光合基因、AsAROS之间的相互关系。研究发现,低光强(T1、T2)直接或间接地降低了VTC4的表达,从而降低了细胞质基质中AsA的合成,VTC4的降低还诱导了PHT4;4介导的AsA含量降低。过低的AsA水平不能抑制ROS的积累,因此过多的ROS抑制了光合作用和Rubisco酶相关基因的表达,同时降低了叶绿素的含量,从而导致水稻秧苗黄化。随着光强的增加,AsA含量开始增加,在中等光照强度下,植物可以达到正常的AsA水平,从而抑制ROS的积累,促进光合作用正常进行,使水稻秧苗保持绿色,不黄化。但当光强进一步增强时(T5),水稻秧苗中的AsA含量显著下降,这主要是由于高光强抑制了VTC4PHT4;4的表达,从而导致AsA含量降低,进而导致ROS含量增加。过高的ROS抑制了光合作用和Rubisco酶相关基因的表达,并降低了叶绿素的含量,导致水稻秧苗黄化。本研究结论能够为工厂化集中育秧中的光环境设置提供理论支撑和借鉴。

MEE课题组以“围绕作物,服务农业”为宗旨,针对作物生长环境及调控开展科学研究工作,主要包括作物光环境调控和土壤环境调控两大方向;拥有三个省部级科研平台,其中“湖南省光学农业工程技术研究中心”是湖南省内唯一从事发光材料设计和制备技术、发光器件封装与植物生长装备开发、设施农业光调控技术研究的省级科研平台;“生物炭湖南省工程研究中心”是湖南省发改委科研平台,湖南省唯一专门从事生物炭研究与成果转化科研机构;“国际农林有机固废资源化利用创新研究院”是农业部科研平台,专注于与农业秸秆的资源化利用研究与成果转化。2020年与农学院联合组建“农用化学材料学科交叉联合实验室”,共同开展研究。现有专职研究人员7名,博士研究生7名,硕士研究生35名,本科生50余名,承担斗牛平台级稀土专项,斗牛平台重点研发子课题、斗牛平台自科基金、湖南省杰青基金、湖南省重点研发等各类科研项目30余项。

通讯作者:夏茂,特聘教授,湖南农业大学,xiamao2019@hunau.edu.cn

论文DOI: https://doi.org/10.1021/acsagscitech.3c00461




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