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第一章 作物分子生态特性及基本原理1

第一节 作物分子生态特性及意义1

一、基因生态的基本特性2

二、作物分子生态特性的研究意义4

第二节 作物分子生态学基本原理5

一、作物基因及功能分类5

二、作物相关基因的分子生态特性8

第三节 环境因子的分子生态效应9

一、环境分子生态效应与作物分子调控11

二、作物遗传分子生态特性及分子调控18

三、作物诱导抗性与免疫栽培24

第四节 农田基因多样性重建与分子生态对策27

第二章 水稻对UV-B辐射增强响应的分子生态特性及栽培调控策略30

第一节 全球环境变化及生态后果30

一、全球气候变暖30

二、酸雨32

三、大气臭氧层耗损与UV-B辐射增强33

第二节 UV-B辐射增强对植物影响的研究现状及对策35

一、UV-B辐射对生物影响的研究方法概述35

二、植物对UV-B辐射响应的研究进展36

第三节 水稻硅营养特性对其抗UV-B辐射增强影响的生理生态机制42

一、UV-B辐射增强对两个不同抗性品种水稻叶片光合生理及超显微结构的影响43

二、不同硅营养条件下UV-B辐射增强对水稻光合生理的影响47

第四节 水稻对UV-B辐射抗性的QTL定位及与环境的互作效应52

一、水稻RIL群体遗传图谱的构建53

二、水稻抗UV-B辐射的QTL分析54

三、水稻抗UV-B辐射的QTL与环境的互作效应60

第五节 硅素营养及基因Lsi1介导水稻防御UV-B辐射胁迫的分子生理机制64

一、水稻硅素营养64

二、UV-B辐射抗性水稻品种Lemont与敏感水稻品种Dular的Lsi1基因及硅含量差异69

三、UV-B辐射抗性水稻品种Lemont与敏感水稻品种Dular根系Lsi1基因的克隆及相似性比较69

四、不同转基因水稻根系Lsi1基因的表达量74

五、不同转基因水稻根系硅吸收量及叶片硅含量75

六、Lsi1基因表达变化后Lemont表现型75

七、UV-B辐射下转基因Lemont及野生型叶片苯丙氨酸解氨酶基因及光裂解酶基因的表达变化76

八、UV-B辐射下转基因Lemont及野生型叶片总酚、类黄酮含量77

九、UV-B辐射下转基因Lemont及野生型的差异表达基因78

十、硅基因Lsi1介导水稻抵抗UV-B辐射胁迫的作用机制81

第六节 过量表达Lsi1提高水稻修复UV-B辐射伤害的分子生态机制及调控策略83

一、不同光照条件下供试水稻叶片的硅含量84

二、不同供试水稻叶片DNA的CPD和6-4-PP含量85

三、不同供试水稻叶片Photolyase基因的相对表达量86

四、不同供试水稻叶片PL2基因启动子的克隆及序列比对88

五、不同供试水稻叶片PL2基因启动子序列的功能分析89

六、PL2基因启动子互作蛋白的筛选和鉴定93

七、目标转录因子的qRT-PCR验证93

八、水稻对UV-B辐射增强响应的调控策略94

第三章 水稻对重金属元素镉累积的遗传生态特性及栽培调控策略97

第一节 我国农田和稻米镉污染现状97

一、稻田土壤镉污染的来源与特点99

二、镉的生态毒性和水稻对镉累积的特性101

三、镉污染研究意义106

第二节 水稻抗镉胁迫的种质资源筛选107

一、不同抗性水稻品种种质资源的筛选与评价107

二、不同抗性水稻品种的聚类与评价114

三、聚类结果的比较分析114

第三节 水稻耐镉胁迫的生理生化特性及分子机制120

一、镉对水稻生长的影响120

二、镉在不同器官的运转与分布规律120

三、镉胁迫对不同抗性水稻苗期细胞膜脂过氧化和保护酶活性的影响122

四、镉胁迫对水稻各器官镉、铁、钙含量的影响127

五、水稻耐镉胁迫的分子生态机制129

第四节 不同季节条件下稻米镉累积的遗传生态特性154

一、亲本和杂交组合稻米镉元素含量的表型值分析155

二、稻米镉元素含量的遗传方差分析156

三、稻米镉元素含量性状的遗传率和选择响应分析158

四、稻米镉元素含量性状的群体平均优势分析160

第五节 不同区域条件下稻米镉累积的遗传生态特性及调控策略164

一、稻米镉累积量的表型值分析164

二、稻米镉累积量的AMMI模型分析166

三、稻米镉累积量的基因型与环境变异分析166

四、基于稻米镉累积量的品种聚类分析及调控策略171

第四章 杂交水稻胞质遗传与核质互作的分子生态特性及栽培调控策略173

第一节 植物雄性不育细胞质的利用及存在问题173

第二节 杂交水稻及亲本比较蛋白质组学分析177

一、杂交水稻及亲本成熟胚蛋白差异表达与杂种优势表现177

二、杂交水稻及亲本苗期叶片蛋白质组DIGE分析187

第三节 栽培条件对杂交水稻胞质效应与核质互作的影响及调控策略198

一、同核异质杂种一代各性状在不同氮素条件下的方差分析与遗传参数估计198

二、不同氮素下不育胞质对杂交水稻主要农艺性状的影响201

三、同核异质和同质异核组合的胞质效应表现203

四、不育胞质对杂交水稻一般配合力的影响204

五、不同氮素下不育胞质对杂交水稻特殊配合力的影响208

六、不育胞质对杂种一代产量及构成因素配合力效应的稳定性分析208

七、在配合力的稳定性反应上产量与其构成因素间的关系209

八、水稻不育胞质及核质互作遗传效应的生理生化基础209

九、基于水稻不育胞质及核质互作遗传效应的调控策略222

第五章 水稻产量形成的分子生态学特性及栽培调控策略225

第一节 水稻产量形成的遗传生态特性225

一、水稻籽粒灌浆的物质基础225

二、水稻籽粒灌浆的遗传生态特性227

第二节 水稻产量形成的蛋白组学特性234

一、苗期水稻发育的差异蛋白质组学分析234

二、分蘖活跃期水稻发育的差异蛋白质组学分析248

三、孕穗期水稻发育的差异蛋白质组学分析259

四、不同氮肥比例对水稻籽粒灌浆影响的分子生态特性272

第三节 水稻高产形成的分子生态调控策略287

一、氮肥调控水稻灌浆期的光合生产与物质运转的分子生态策略287

二、氮肥调控水稻籽粒灌浆的分子生态策略291

第六章 再生稻高产形成的分子生态特性及栽培调控策略296

第一节 再生稻发展历史与利用现状296

第二节 再生稻再生芽发育特性与再生力遗传生态297

一、再生稻再生芽发育遗传特性297

二、亲本及F2群体各主要性状表现298

三、F2群体各主要性状间的相关性分析300

四、再生稻主要性状的QTL定位分析300

第三节 再生稻产量形成的生理生态特性304

一、不同育秧方式秧苗素质及生理生化特性304

二、不同栽培模式头季和再生季水稻细胞保护酶活性306

三、不同栽培模式头季和再生季水稻的根系性状、叶绿素含量和叶面积指数的变化307

四、不同栽培模式头季和再生季水稻硝酸还原酶活性、硝态氮含量及ATP酶活性变化308

五、不同栽培模式头季和再生季水稻的产量形成及生理生态特性309

第四节 氮肥运筹对头季和再生季水稻产量和氮素利用率影响及生理生态机制318

一、头季稻不同施氮水平下氮素吸收积累特性319

二、不同氮肥运筹方式对头季和再生季水稻干物质积累的影响323

三、不同氮肥运筹方式对头季和再生季水稻产量及构成因素的影响326

四、不同氮肥运筹方式对头季和再生季水稻植株氮素吸收积累动态的影响327

五、不同氮肥运筹方式对头季和再生季水稻氮素利用率的影响328

六、不同氮肥运筹方式对头季稻分蘖及成穗率的影响329

七、不同氮肥运筹方式对稻株生理生化的影响329

第五节 不同促芽肥水平调控头季稻产量形成和再生季稻再生芽萌发生长的分子生态机制334

一、不同促芽肥水平对头季稻强、弱势粒灌浆影响及分子生态机制334

二、不同促芽肥水平对再生季稻生长发育的影响及分子生态机制342

第七章 水稻生育后期响应水肥调节的根际分子生态学特性及栽培调控策略350

第一节 灌浆结实期干湿交替灌溉对水稻产量生理和根际生态学特性的影响及调控策略351

一、灌浆结实期干湿交替灌溉对水稻产量生理的影响351

二、灌浆结实期干湿交替灌溉对水稻根际土壤生态特性的影响355

三、灌浆结实期干湿交替灌溉对水稻根际微生物的影响360

四、水稻灌浆结实期干湿交替灌溉增产原理及调控策略366

第二节 不同氮肥处理下水稻生育后期根际生态学特性及调控策略367

一、不同氮肥比例对水稻产量生理的影响368

二、不同氮肥比例对水稻根际土壤生物学特性的影响369

三、不同氮肥比例对水稻根际土壤蛋白组的影响373

四、不同氮肥比例对水稻根际土壤物质代谢的影响382

五、水稻根际分子生态调控策略388

第三节 作物根际生态学研究391

一、根际沉积与根际分泌物392

二、根际分泌物的功能393

三、根系分泌物与根际微生物的相互作用396

四、根际生物学特性的研究方法400

五、作物根际生态学研究展望402

参考文献404

主要术语索引456

附录 福建农林大学农业生态研究所完成的水稻分子生态栽培方向博士、硕士学位论文名录458