E3泛素连接酶决定底物特异性，在泛素化反应中发挥重要作用。水稻是重要的粮食作物之一，近年来的研究显示E3泛素连接酶参与调控水稻中的多方面生物学进程。本文总结了水稻中已报道的E3泛素连接酶基因，阐述了E3泛素连接酶调控水稻生长发育和胁迫响应的分子机制，并对E3泛素连接酶的进一步研究进行展望，旨在为水稻的高产及抗逆育种提供理论依据和实践指导。

水稻每穗粒数是决定水稻产量的关键要素。遗传研究和育种实践表明提高穗粒数可有效提升水稻单位面积产量。穗粒数的形成涉及复杂的生理过程，包括穗分生组织的分化与退化、养分的源库分配和平衡以及多种激素信号的协同作用等。充足的同化物供应、健全的维管系统以及适宜的环境条件共同构成穗粒数形成的基础。目前已经克隆和鉴定了众多控制穗粒数的基因，这些基因之间形成了纵横交织的调控网络，通过影响穗部形态建成、分生组织活性、枝梗分化、花器官发育及激素代谢等途径调控水稻每穗粒数。控制穗粒数基因大多具有多效性，参与调控分蘖数、粒型、开花期等其他重要农艺性状，从而产生协同和拮抗效应。基于这些基因的作用机理和调控网络，通过分子设计育种聚合优良等位基因以及基因编辑等手段将穗粒数基因应用于水稻遗传改良。本文综述了水稻穗粒数形成的生理和遗传基础的最新研究进展，总结了控制穗粒数基因在我国水稻品种改良中的应用情况，并对未来的研究方向和分子育种前景进行了展望。

全球气候变化加剧，极端降雨事件频发，给水稻生产带来严峻挑战。作为半水生作物，水稻进化出复杂耐淹机制应对洪水胁迫。本文从形态结构、激素信号及代谢调控三个层面总结水稻耐淹适应机制。形态上，通过茎节伸长、不定根形成、径向氧气损失屏障等优化氧气获取与运输；激素信号中，“乙烯-赤霉素”正反馈驱动节间快速伸长(逃逸策略)，耐涝基因Sub1A-1抑制该通路维持生长静止(静止策略)，脱落酸、生长素等参与调控；代谢层面，淹水时依赖CBL-CIPK15-SnRK1A-MYBS1通路激活淀粉降解从而促进厌氧萌发，脱浸后通过Sub1A-1调控TCA循环重启、ROS清除等恢复稳态。最后，本文指出当前研究不足并提出未来展望，为水稻耐淹性改良提供参考。

【目的】短圆粒突变体是研究水稻粒形调控机制的理想材料，可为水稻产量育种提供新的靶标和育种材料。【方法】利用BSA-Seq技术对水稻短圆粒突变体srg10的突变基因进行了定位，并利用CRISPR/Cas9敲除技术对候选基因进行了功能验证，鉴定了srg10对水稻主要产量性状的效应，并分析了其影响粒形的机制。【结果】突变体srg10每穗粒数、粒重等主要农艺性状均受到显著影响，产量有明显降低趋势，同时蒸煮食味品质等也受到影响。Os10g0363700基因上的一个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)，即由G突变为A是srg10产生短圆粒表型的原因。突变体srg10幼穗中出现292个差异表达基因，GO富集分析显示，这些差异表达基因主要与细胞发育生长、信号响应等生物学过程相关。已知粒形基因表达分析显示srg10突变可能涉及细胞周期、转录因子、RNA剪接、植物激素等调控通路，实现对幼穗发育的调控。【结论】Os10g0363700基因突变会产生短圆粒等不利产量的表型，RNA-Seq分析表明该突变基因可能与细胞微丝形成有关，同时也可能通过已知粒形基因直接或间接作用调控粒形。

【目的】由立枯丝核菌引起的水稻纹枯病是世界上最严重的水稻病害之一，严重影响水稻产量。研究水稻苯丙氨酸解氨酶编码基因OsPAL6在水稻-立枯丝核菌互作中发挥的功能，同时探究OsPAL6和OsPetc可能参与的抗病通路具有重要意义。【方法】利用抗感水稻品种接种立枯丝核菌后的转录组数据筛选到OsPAL6，并通过qPCR验证OsPAL6对纹枯病菌侵染的响应以及OsPAL6在不同组织中的相对表达量。构建OsPAL6的亚细胞定位载体，检测OsPAL6在烟草细胞中的定位。构建OsPAL6的转基因株系，对不同株系离体叶片接种纹枯病菌，测量相对病斑面积。此外，通过酵母双杂筛库，筛选到与OsPAL6可能的互作蛋白OsPetc，并用酵母双杂交(Y2H)，双分子荧光互补(BiFC)实验验证二者是否互作。【结果】OsPAL6在不同时间段均响应纹枯病菌侵染，且在叶片中的相对表达量最高。OsPAL6定位在细胞核和细胞质膜，过表达植株的相对病斑面积显著低于野生型植株，突变体植株的相对病斑面积显著高于野生型植株，且OsPAL6和OsPetc相互作用。【结论】OsPAL6正调控水稻对纹枯病的抗性，且可能通过与OsPetc互作而发挥抗病功能。综上，本研究揭示了苯丙氨酸代谢通路参与水稻抗纹枯病过程的调控网络，为水稻-立枯丝核菌互作机制研究提供新思路。

【目的】从基因组水平解析上海地区主要杂交粳稻亲本的遗传特性，为进一步开展杂交粳稻亲本分子改良和新组合测配提供理论依据与种质资源。【方法】利用高密度水稻全基因组SNP芯片对20个上海地区主要杂交粳稻亲本进行遗传背景分析、功能基因鉴定以及利用价值评价。【结果】杂交粳稻不育系粳型成分普遍高于恢复系，其中不育系申68A、申01A、申9A、申10A、申21A、申46A、申武1A、申长A和紫祥A粳型片段比例较高，属于典型粳稻类型。11个不育系和9个恢复系分别检测到控制产量、品质、抗生物和非生物逆境等重要性状功能基因19个和35个。上海地区主要杂交粳稻不育系抗病性好，申68A、申9A、申10A、申21A、申130A、申24A等多个不育系均含有广谱稻瘟病抗性基因组合“Pi2+Pita”。恢复系穗大粒多，含有较多的产量相关基因(OsSPL16、Gn1a和CYP704A3等)，但聚合多个广谱抗稻瘟病主效抗性基因的品种较少，需加强恢复系稻瘟病抗性的分子改良。【结论】本研究明确了上海地区主要杂交粳稻亲本的遗传背景和携带的功能基因，为提高杂交粳稻新品种选育效率以及解决杂交粳稻育种的同质化问题奠定了良好基础。

【目的】针对黑龙江稻区干湿交替灌溉适宜控水阈值不明确的问题，探寻实现该地区水稻高产与优质协同的灌溉模式，为该地区水稻可持续生产提供理论依据。【方法】以常规粳稻龙粳31为材料，在黑龙江省建三江七星农场田间栽培条件下，研究了轻度(MID)、中度(MOD)和重度(SED)干湿交替灌溉对水稻产量和稻米品质的影响。【结果】1) 产量和灌溉水利用效率：与当地常规灌溉(CF)相比，MID处理显著增产6.90%~11.89%，MOD对产量无显著影响，而SED则导致产量显著下降6.30%~6.70%。MID较CF降低灌溉用水量12.21%~16.23%，灌溉水利用效率提高22.42%~35.46%，节水效果显著。2) 稻米品质：MID处理降低了垩白粒率，显著改善了稻米的外观品质，而加工品质、蒸煮食味品质与CF均无显著差异。MOD处理下品质有变劣的趋势。SED处理则显著降低了稻米的精米率和整精米率及直链淀粉含量，导致稻米加工品质和食味品质变劣。【结论】MID有利于水稻高产优质协同，是适合黑龙江稻区的高产高效优质节水灌溉模式。

【目的】多年生稻是一种一次播种连续多年收获的稻作新类型，第二季开始省去传统水稻生产中的播种、育苗、翻耕与移栽等环节，实现轻简化栽培。氮素是影响水稻产量和稻米品质的关键元素，氮肥配施有机肥已被证实可协同提高水稻的产量与品质。目前针对氮肥配施有机肥对多年生稻产量和品质协同提升的系统性研究仍相对匮乏。为此，本研究以多年生稻品种“云大26”为试验材料，于2023年1月至2024年12月在云南省勐海县开展田间试验，旨在探究不同氮肥配施有机肥方案对多年生稻产量及稻米品质的影响，以期为多年生稻的优质可持续栽培提供理论支撑。【方法】试验采用双因素随机区组设计，设3个氮肥水平[0 (N0)、120 (N1)和180 kg/hm² (N2)]和3种有机肥处理[不施有机肥(F0)、禾力旺有机肥(F1)和元江农庄有机肥(F2)]共9个处理组合。【结果】1)氮肥配施有机肥显著提高云大26有效穗数、每穗粒数和结实率，以N2F1处理最高，平均值分别为304.94穗/m²、116.06粒/穗和83.21%，较N0F0处理有效穗数和每穗粒数分别提高17.04%和21.05%，结实率提高18.28个百分点。2)云大26产量在N2F1处理下最优，四季平均产量为6.93 t/hm²；施氮量是影响产量的主导因素，N2平均产量较N0和N1分别提高66.26%和19.26%；而有机肥增产效应表现为F1 > F2 > F0，F1较F0和F2分别增产7.77%和3.64%。3)不同施肥处理云大26光合特性和多年生性差异显著，N2F1处理成熟期净光合速率、干物质积累量和根系伤流量显著高于其他处理，平均值分别为19.76 μmol/(m²·s)、24.42 t/hm²和0.54 g/h。4)随施氮量增加，植株含氮量和氮收获指数均显著提高，其中N2F1处理氮素利用效率最高，植株含氮量和氮收获指数分别为3.07%和52.80%。5)氮肥配施有机肥可协同改善多年生稻云大26的加工品质、营养品质和食味品质。其中N2F2处理在出糙率、精米率和氨基酸含量上表现最优，其出糙率、精米率和整精米率分别为87.96%、77.35%和53.73%，谷蛋白和氨基酸含量分别为5.21%和353.33 µmol/g。【结论】氮肥配施有机肥通过协同增强光合性能、促进干物质积累与氮素吸收，优化产量构成因子，从而提升多年生稻产量。该模式同时提高了稻桩成活率与根系活力，维持其多年生特性，并同步改善稻米加工、营养与食味品质。

【目的】探究微生物菌剂对水稻吸收富集镉及根系微生物群落的影响，为应用绿色高效的微生物菌剂减少水稻籽粒镉积累提供理论依据。【方法】以镉污染稻田为试验地，微生物菌剂施用设置直播水稻(拌种)和移栽水稻(移栽前喷施秧苗、拌种+移栽后15 d喷施)处理，以不施用微生物菌剂为对照。分析成熟期稻田不同处理下土壤、水稻根、茎叶和籽粒镉含量，并通过高通量扩增子16S rRNA测序分析不同处理下非根际土、根际土和根内微生物群落结构的变化。【结果】微生物菌剂显著降低了水稻对镉的吸收与富集，其中移栽处理(拌种+移栽后喷施)的吸收系数和富集系数较对照分别降低41%和69%，直播拌种处理的富集系数降幅达80%，但对转运系数无显著影响。微生3+物组分析显示，微生物菌剂处理显著提高了水稻根内微生物群落的多样性，尤其在移栽稻中更为明显。且菌剂处理下水稻根内显著富集的微生物类群相对丰度增加。【结论】微生物菌剂通过增加根内微生物群落多样性，竞争植物根系吸收位点来降低对镉的吸收；此外，根内富集的微生物类群可能通过氧化还原、吸附或生物积累等机制抑制根系对镉的吸收。

【目的】研制旱稻覆膜旱作配套机具，探讨不同机械化栽培技术对机具作业质量及出苗等农艺效应的影响，为机具优化升级和机直播优质栽培提供理论依据。【方法】针对覆膜旱直播(MS)和旱直播覆膜(SM)两种作业方式研制配套样机，结合全膜覆土(1)、带状覆土(2)、不覆土(3)的覆土方式构建6种机械化栽培技术(MS1，MS2，MS3，SM1，SM2及不覆膜CK)，构建机具作业质量、农艺效应评价指标集，探究覆土方式对机具作业质量和栽培技术对农艺效应的影响，并探讨指标间的内在联系。【结果】不同覆土方式对机具作业质量影响显著，MS1、MS2的孔穴错位率较MS3降低60.74%~71.45%、种子覆土厚度提高21.99%~31.59%，播种作业质量显著优于MS3，出苗率提高27.16%~32.23%；SM1的膜土贴合度较SM2提高17.72%，出苗率提高了6.81%；2种作业方式的农艺效应存在显著差异，SM的土壤含水率较MS提高9.30%~22.00%、杂草密度降低75.12%~79.24%，但出苗率降低16.15%~18.37%、产量降低4.31%~5.50%。在作业质量与农艺效应的关系方面，孔穴错位率、膜土贴合度与出苗率的相关系数分别为−0.949、0.818，且出苗率与有效穗数、产量显著正相关。MS作业方式的出苗及产量指标与作业质量、环境因子等多指标显著相关，而SM中仅与膜土贴合度等作业质量指标显著相关。【结论】旱直播覆膜和覆膜旱直播各具技术优势，需结合区域生产条件选用适配技术并优化配套机具，以充分发挥机械化栽培的农艺增益效应。同时膜上覆土厚度需稳定在15~20 mm，保障机具作业质量与田间出苗效果。

【目的】实现小行比种植模式下杂交稻制种作业授粉后父本的机械化收割。【方法】设计了一种由双刀盘切断机构、同步带夹持喂入机构、对辊螺旋夹持下拉机构和螺旋式滚刀切碎机构等部分组成的杂交稻制种作业授粉后父本收割装置，并开展各机构的工作性能试验和田间试验。【结果】当前进速度为0.2 m/s、切断双刀片重叠率4.14%、割刀转速≥650 r/min时，双刀盘切断成功率最高可达100%；同步带夹持喂入机构夹持厚度10 mm时，喂入成功率最高87.5%；双滚筒夹持下拉机构长度200 mm、螺纹导条角度30°、滚筒转速300 r/min时茎秆下拉成功率97.5%，工作性能最佳；螺旋式滚刀切碎机构在长度200 mm、转速200~300 r/min时，切碎成功率可达96.5%，且撒落距离符合农艺要求。【结论】田间试验结果表明父本秸秆切断成功率平均为99.52%，切碎成功率平均为90.59%，收割效果佳。