《大氣中CO2濃度升高促進水稻分櫱發生的分子機理研究》是依託揚州大學，由Yao Youli擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大氣中CO2濃度升高促進水稻分櫱發生的分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：Yao Youli
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全球大氣CO2濃度迅速升高將不可避免地給作物生產帶來深刻影響。因應這一變化提早做好作物品種選育和栽培技術措施的應對策略是持續保障作物生產安全的重要環節。FACE研究表明，CO2濃度升高使水稻不同類型品種產量均明顯提高，從產量構成看，無論是常規秈稻,粳稻,秈型或秈粳交雜交稻，穗數均明顯提高，而其他構成因素變化因品種類型而不同。CO2濃度升高使水稻分櫱發生早、前期分櫱發生速率大是造成CO2濃度升高條件下穗數明顯提高的重要原因。CO2濃度升高促進水稻分櫱發生的分子機理和途徑是什麼？目前並不清楚。本研究以微陣列晶片測定苗期和分櫱始期分櫱芽附近組織的基因轉錄譜表達水平的回響變化，以明確回響CO2水平變遷的相關基因名單及其表達水平的變化和在不同基因型背景下的差異，藉此鎖定調節分櫱發生的相關基因及其可能調節路徑。研究結果將為應對CO2濃度變遷而針對性地培育水稻品種和最佳化栽培策略提供生物學基礎。
結題摘要
大氣中CO2濃度增加的事實及其嚴重後果已經非常清晰。對農作物生產而言，如何應對大氣層中的CO2濃度持續加速升高的關鍵之一是利用好其肥料效應的有利因素。深入剖析CO2濃度升高對水稻生長的影響機理是收穫其紅利的重要理論支撐。本研究工作初步揭示了水稻在高CO2濃度下分櫱發生增加的生理和分子機理，創造了特定的遺傳材料，為生產上利用CO2濃度如何管理氮肥提供了更清晰的理論依據，並為進一步探明其分子機制打下了堅實的基礎。在生理水平上，本研究結果通過對秈稻代表品種揚稻6號和粳稻代表品種日本晴兩個材料的出葉進程和分櫱發生等的比較，證實了苗期分櫱發生受到高CO2濃度促進效應顯著；高CO2濃度促進分櫱發生效應的大小較大程度上依賴於氮肥水平的提高。水稻植株的乾物質積累受高CO2濃度促進明顯增加。在對水稻植株的氮素吸收上，高CO2濃度下水稻植株的氮素含有率整體下降，其中葉片和葉鞘的含有率下降明顯，不過，新生分櫱的含氮率卻略有增加的趨勢。說明在高CO2濃度下，水稻植株體內在氮素分配上作了有效的調整，更利於分櫱發生。這一發現對於指導水稻生產中的氮肥管理有重要的意義。在分子水平上，本研究的轉錄組數據分析結果表明，高CO2濃度影響轉錄水平的幅度和範圍遠小於供氮水平的影響；對與分櫱發生有關的基因表達水平的影響幅度也略低於供氮水平的影響。不過這些基因表達水平的改變不一定需要達到2倍以上的幅度，依然能夠顯著影響分櫱發生數。對其中5個轉錄水平顯著改變的基因作表達水平改變的遺傳操作後發現，他們顯著影響水稻植株的表現型。這對明析水稻分櫱回響CO2的分子途徑有重要的意義。
