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    1. 植物引导编辑技术——作物育种的新方向
    宋安琪, 吴松权, 马秋月, 班宛宁, 刘相国, 金永梅
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 711-730.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.241005
    摘要781)   HTML36)    PDF (2292KB)(629)    收藏

    植物引导编辑技术(Plant Prime Editing,PPE)为植物基因组的精准改良提供了全新途径,克服了传统基因编辑方法中依赖双链断裂和外源供体DNA的局限性,不仅可以实现任意类型碱基替换,还可以进行小片段乃至大范围片段的精准插入和删除,并且脱靶率较低。本文详细阐述了PPE技术在国内外的最新研究进展,包括其发展历程与工作原理、在作物育种与性状改良中的应用,及PE技术在大规模基因组编辑和多重基因编辑等领域的拓展。针对PPE系统在植物遗传转化过程中遇到的瓶颈问题,提出了若干解决方案,并展望了PPE技术在植物遗传改良中的广泛应用前景及未来与人工智能(Artificial Intelligence,AI)相结合的研究方向。

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    2. 不同类型组蛋白修饰在水稻响应非生物胁迫中的研究进展
    郝雯倩, 蔡兴菁, 杨海东, 吴宇阳, 滕轩, 薛超, 龚志云
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 575-585.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.250203
    摘要636)   HTML35)    PDF (1171KB)(4283)    收藏

    水稻作为全球最重要的粮食作物之一,其产量和品质直接关系到全球粮食安全。然而,水稻在生长过程中常面临各种非生物胁迫,如盐胁迫、干旱、低温、高温等,严重影响水稻的生长发育和产量。近年来,表观遗传学研究尤其是组蛋白修饰在调控水稻耐胁迫响应中的作用日益受到关注。本文综述了组蛋白修饰在水稻非生物胁迫响应中的最新研究进展,以期为水稻遗传改良和抗逆育种提供理论依据。

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    3. 多年生稻产量品质抗逆响应形成的生理生态机制及其调控途径研究进展
    陆婷婷, 闫文惠, 苏新全, 曾罗华, 华丽琴, 谌江华, 奉保华, 王跃星, 胡江, 符冠富
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 586-600.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.241012
    摘要634)   HTML27)    PDF (1756KB)(620)    收藏

    多年生稻,以其“一种两熟”或“一种多熟”的特性,成为可持续农业的关键组成部分。目前,关于多年生稻生理生态机制及其调控途径的研究已经取得了显著的进展。本文旨在对多年生稻的现状、产量与品质形成特性、生理生态特征及分子机制进行系统综述,并深入探讨其在逆境胁迫下的响应机制。最后,本文总结了多年生稻的栽培模式与调控策略,以期为多年生稻的种植区域拓展及稻作资源的多样性提供理论基础与实践指导。

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    4. 用于水稻品种真实性验证的SNP位点评价
    徐群, 王珊, 袁筱萍, 金石桥, 晋芳, 郝万军, 吴小碧, 冯跃, 余汉勇, 孙燕飞, 杨窑龙, 魏兴华
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 635-642.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.241114
    摘要580)   HTML46)    PDF (1365KB)(1527)    收藏

    目的】高鉴别力的SNP位点组合对建立高效、精准、低成本的水稻品种验证技术至关重要,可广泛应用于种子监管和品种创新等领域。【方法】利用农业行业标准推荐的96个SNP标记(RGIsnp96),构建1383个常规种和2702个杂交种水稻品种的SNP指纹图谱。【结果】发现在常规种中,杂合基因型比率、平均多态性信息成分(PIC)、平均次要等位基因频率(MAF)分别为0.03、0.30和0.27;在杂交种中,相关指标分别为0.39、0.30和0.29。RGIsnp96对常规稻、杂交稻的品种识别率分别为99.94%、99.99%。基于品种间异同基因型位点的比例,对RGIsnp96与农业行业标准推荐的48个SSR标记(RGIssr48)的鉴定结果进行比较,结果显示,不论是对于常规种、还是杂交种,这两套标记均具有良好的等效性。同时,还发现对部分常规品种的鉴别,组合不同类型的标记,比单一类型的标记能取得更好的效果,并推荐了相应的策略。【结论】RGIsnp96展现出卓越的水稻品种鉴别能力,为提升水稻种子质量、规范种子市场秩序以及保障农民权益提供了坚实的技术支持。

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    5. 有色稻花青素积累调控研究进展
    吴婉婷, 徐倩, 刘丹彤, 朱昌进, 都昊田, 居浩然, 霍中洋, 戴其根, 李国辉, 许轲
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 601-614.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.241206
    摘要576)   HTML25)    PDF (1641KB)(5754)    收藏

    有色稻富含蛋白质、氨基酸、纤维素及人体必需的矿物质,同时含有花青素等活性物质,具有抗衰老、预防癌症和抗病毒的功效,广受消费者喜爱。本文重点总结了有色稻营养和保健价值,从生理和分子角度综述了有色稻花青素的生物合成和积累调控过程以及温光水肥等栽培条件对花青素积累的影响。最后,对有色稻未来的研究方向进行了讨论。

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    6. 基于M1TDS靶向筛选技术的重离子束诱变定向改良杂交水稻卓两优1126性状的研究
    韶也, 胡远艺, 彭彦, 毛毕刚, 刘慧敏, 唐婵娟, 雷斌, 唐丽, 余丽霞, 李文建, 罗武中, 罗治斌, 袁远涛, 李曜魁, 张丹, 周利斌, 柏连阳, 唐文帮, 赵炳然
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 624-634.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240106
    摘要570)   HTML14)    PDF (2114KB)(2579)    收藏

    目的】以两系杂交水稻卓两优1126为“底盘品种”,快速创制具有镉低积累、香味、耐储藏、耐淹、低升糖指数等性状的改良品种。【方法12C6+碳离子束诱变卓两优1126亲本卓234S和湘农恢1126,利用M1TDS技术从诱变M1群体中鉴定OsNRAMP5、OsBADH2、OsLOX3、OsPAO5、OsSSIIIaOsBEIIb基因嵌合突变株,通过KASP分型从诱变M2群体中鉴定分离目标基因纯合(杂合)突变株,利用OsNRAMP5突变亲本配制OsNRAMP5突变组合。【结果】从重离子束诱变M1群体中鉴定到13株为5个目标基因突变的嵌合突变株,其中7个M2株系中鉴定到目标基因的纯合或杂合突变;OsNRAMP5纯合突变株镉含量较原始亲本显著降低,OsBADH2纯合突变株香味特征化合物2-乙酰基吡咯啉(2-AP)含量较原始亲本显著上升;OsNRAMP5基因突变亲本配制的组合,在镉污染土(土壤有效镉含量0.677 mg/kg,pH 5.6)盆栽种植,其籽粒镉含量为0.05 mg/kg,而原始组合为0.91 mg/kg。【结论】利用“重离子束诱变+M1TDS技术”实现了卓两优1126镉低积累等性状的快速改良,为生物传统诱变育种进化到定向诱变育种提拱了成功案例和共性技术参考。

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    7. 水稻OsAlR1基因耐铝性功能研究
    王镜博, 苏畅, 冯晶, 姜思旭, 徐海, 崔志波, 赵明辉
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 615-623.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240510
    摘要562)   HTML16)    PDF (1429KB)(537)    收藏

    目的】随着土壤的酸化加剧,酸性土壤中的铝毒严重限制了水稻的生长发育,挖掘耐铝毒基因资源并解析其分子功能,培育耐铝毒品种,可保障酸性土壤上水稻的产量。【方法】利用CRISPR/Cas9技术构建敲除载体,采用同源重组和Golden Gate无缝克隆方法构建过表达载体,遗传转化获得转基因材料。筛选纯合过表达株系和敲除株系进行耐铝性表型分析并测定活性氧(ROS)含量及抗氧化酶活性。【结果】qRT-PCR结果表明,OsAlR1受铝胁迫诱导表达。敲除OsAlR1影响水稻根系发育。在铝处理后,相较于野生型,osalr1-3osalr1-6株系积累了更多的Al3+及ROS,OE-OsAlR1-5OE-OsAlR1-8株系积累的Al3+及ROS较少。OsAlR1的敲除会导致根中谷胱甘肽(GSH)的积累和SOD等抗氧化酶活性降低。qRT-PCR结果表明,在铝处理后调控苯丙烷生物合成途径的OsPAL7OsHCT4OsCCR18Os02g0467600PRX82Os06g0522300在敲除突变体中表达量变化显著。【结论OsAlR1受到铝胁迫的诱导,OsAlR1通过提高GSH的含量和SOD的活性来降低ROS对水稻的氧化胁迫。OsAlR1可能通过调控苯丙烷生物合成途径来影响水稻耐铝性。

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    8. 水稻开花习性及其在粳型三系不育系选育中的应用
    陈玲, 林文英, 梁丽梅, 欧阳由男, 叶胜海, 季芝娟
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 731-743.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.241120
    摘要515)   HTML27)    PDF (1296KB)(573)    收藏

    杂种优势的利用大幅提高了水稻的产量。籼粳亚种间亲缘关系较远,其杂种优势通常强于亚种内杂交,因而具备更大的产量潜力,是进一步提高水稻单产的重要途径。目前,籼粳杂交稻以粳型不育系与籼型恢复系组合为主。粳不籼恢三系杂交稻因长势清秀、株型理想、不早衰以及具备超高产优势,在生产上受到了广泛关注。然而,粳型三系不育系因柱头外露率低、开花时间偏晚等开花习性上的局限,在制种过程中存在父母本花时不遇、异交结实率低等瓶颈问题,导致制种产量不高、不稳,限制了籼粳杂交稻的进一步推广应用。本文从水稻开花习性的影响因素和遗传机制等方面综述了其在粳型三系不育系选育中的应用,可为促进籼粳亚种间杂交稻的培育、生产应用和杂交水稻的可持续发展提供参考。

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    9. 水稻产量与淀粉品质协同调控的分子遗传研究进展
    李兴沂, 陈玲, 邵建韬, 肖素勤, 李金璐, 付惠仙, 殷富有, 张建红, 程在全, 刘丽
    中国水稻科学    2026, 40 (1): 1-17.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.240901
    摘要487)   HTML24)    PDF (1773KB)(533)    收藏

    高产和优质是水稻育种的两大主要目标,产量与品质协同改良是水稻育种和功能基因组研究面临的重大挑战。本文从水稻淀粉合成的遗传调控、产量形成的分子生物学基础、产量与淀粉品质协同调控的分子机理及相关基因的克隆与功能研究等方面,总结水稻产量与淀粉品质协同调控的分子遗传研究进展,分析现有研究存在的问题,初步提出未来解决水稻产量与品质难以兼得关键问题的遗传改良策略,为利用分子育种技术协调产量与品质均衡,培育既高产又优质的水稻新品种提供信息参考。

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    10. 水稻发芽期耐冷基因Cold6的克隆
    陶士博, 许娜, 徐正进, 刘畅, 徐铨
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 751-759.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240709
    摘要472)   HTML15)    PDF (1726KB)(801)    收藏

    【目的】挖掘鉴定水稻耐冷基因,创制耐冷种质。【方法】对粳稻品种笹锦进行了甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,筛选发芽期耐冷性显著提高的突变体,通过遗传分析、精细定位、转基因验证、表达模式分析和单倍型分析对候选基因进行克隆和功能分析。【结果】筛选到一个发芽期耐冷性显著提高的突变体M34。遗传分析表明耐冷性状由隐性单基因控制,精细定位将目标基因锁定为Cold6。通过CRISPR/Cas9基因编辑构建Cold6敲除突变体验证Cold6参与发芽期耐冷性调控。Cold6在水稻各组织器官均有表达,其中穗部表达最高,编码SNF2等多个结构域。进化树分析显示Cold6可能存在籼粳分化,单倍型分析鉴定出Cold6可分为10个单倍型,其中单倍型Ⅰ~Ⅲ为主要单倍型,单倍型Ⅰ主要为粳稻,单倍型Ⅱ和Ⅲ主要为籼稻。【结论】本研究克隆了Cold6,一个新的水稻发芽期耐冷性调控位点,编码SNF2蛋白,对Cold6分子机理的研究不但可以加深水稻中SNF2家族基因功能的认知,还可为北方粳稻耐冷分子育种提供理论线索和种质资源。

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    11. 新复垦耕地不同有机物料培肥效果及其评价指标优化
    尤赛雅, 王新雅, 秦碧蓉, 蔡汶延, 朱练峰, 孔亚丽, 朱春权, 田文昊, 张均华, 金千瑜, 曹小闯
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 690-702.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240720
    摘要458)   HTML13)    PDF (1324KB)(1197)    收藏

    目的】通过评价不同外源有机物料在新复垦丘陵红壤和黄泥田上的培肥效果,构建基于土壤质量指数的最小数据集,以期为新复垦耕地地力培育提供理论与技术支撑。【方法】试验设7个处理:不施肥(No fertilizer,CK),常规施肥(Chemical fertilizers,NPK),常规施肥+2250 kg/hm2秸秆(NPK+2250 kg/hm2 秸秆,NPKS1),常规施肥+4500 kg/hm2秸秆(NPK+4500 kg/hm2 秸秆,NPKS2),常规施肥+3000 kg/hm2腐熟秸秆-畜禽粪便(NPK+3000 kg/hm2 腐熟秸秆-畜禽粪便,NPKSM),常规施肥+1773 kg/hm2木本泥炭(NPK+1773 kg/hm2 木本泥炭,NPKW1),常规施肥+3546 kg/hm2木本泥炭(NPK+3546 kg/hm2 木本泥炭,NPKW2),研究了不同培肥处理下的水稻产量、土壤团聚体结构、各形态碳氮含量、微生物生物量碳氮含量和土壤酶活性等指标,筛选土壤质量评价最小数据集,并对评价指标进行优化验证。【结果】1)与NPK处理相比,丘陵红壤中NPKSM处理显著提高了土壤大团聚体、平均重量直径、有机质含量、碳氮比以及土壤酶活性(如β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶)等指标;黄泥田中NPKS2处理显著提高了土壤易氧化有机碳、矿物结合态有机碳及微生物生物量碳氮含量,而NPKW2处理显著提高了土壤有机质、颗粒态有机碳、矿物结合态有机碳和可溶性有机碳含量。2)主成分分析结果表明,平均重量直径、铵态氮和矿物结合态有机碳可作为丘陵红壤土壤质量评价的最小数据集,而黄泥田则为土壤碳氮比、矿物结合态有机碳和β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性。3)基于全量数据集和最小数据集的土壤质量指数评价结果表明,丘陵红壤中NPKSM以及黄泥田NPKS2、NPKW2处理土壤质量指数显著高于其他处理。4)回归分析结果表明,基于全量数据集和最小数据集构建的土壤质量指数在丘陵红壤和黄泥田中均呈极显著正相关,验证了最小数据集可作为有机培肥效果的评价指标。【结论】不同培肥模式对新复垦丘陵红壤和黄泥田培肥效果及其评价指标差异显著,腐熟秸秆-畜禽粪便可通过显著提高丘陵红壤有机质含量、易氧化有机碳含量、酶活性((BG、NAG))和团聚体稳定性性提高其土壤质量指数,而木本泥炭主要通过提高黄泥田有机质含量和矿物结合态有机碳含量提高其土壤质量。综合考虑,建议配施3000 kg/hm2腐熟秸秆-畜禽粪便、3546 kg/hm2木本泥炭作为区域新复垦丘陵红壤和黄泥田的适宜有机培肥模式。

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    12. 水稻泛素结合酶E2的生物学功能研究进展
    王娟, 吴丽娟, 洪海波, 姚志文, 王磊, 鄂志国
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 744-750.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.250316
    摘要450)   HTML22)    PDF (794KB)(446)    收藏

    泛素化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,承担了真核生物中蛋白质降解任务的80%~85%,并影响蛋白的活性、定位和功能,从而广泛参与各种生命活动的调控。泛素结合酶E2是泛素化级联反应中的第二个酶,不仅作为泛素载体,还决定着泛素链的连接方式和长度。水稻中预测存在48个E2基因,所编码蛋白均含有一个高度保守的泛素结合(UBC)结构域。该结构域通过硫酯键与泛素分子结合,同时与泛素连接酶E3形成特异性互作界面,确保泛素转移的精确性。研究表明E2广泛参与调控水稻生长发育与生物/非生物胁迫应答。

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    13. 水稻OsRDR5基因功能及作用机制初步解析
    侯桂花, 周立国, 雷建国, 陈虹, 聂元元
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 779-788.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.250208
    摘要434)   HTML19)    PDF (1908KB)(751)    收藏

    【目的】干旱是影响水稻生产的重要因素,避旱性是作物抗旱最重要的机制。研究水稻避旱性候选基因OsRDR5的作用机制,可以为水稻避旱性的改良提供理论依据。【方法】利用NCBI数据库对OsRDR5核酸序列、蛋白结构域和系统进化关系进行分析;采用qRT-PCR进行组织表达模式分析;通过CRISPR/Cas9系统构建OsRDR5基因敲除突变体;采用“篮子法”评价OsRDR5对水稻深根比的影响。【结果】OsRDR5具有一个Coa3_cc结构域,属于细胞色素c氧化酶组装因子3基因家族,定位于内质网,在水稻根、茎、叶等主要组织中均有表达。深根比表型鉴定发现,野生型深根比为53.7%,突变体株系深根比分别为63.3%和64.9%,显著高于野生型。根系转录组分析共鉴定到1434个差异表达基因。GO富集分析表明,这些基因显著富集到响应缺水、脱落酸、活性氧等与干旱胁迫相关的通路。在缺水通路中,多个与干旱胁迫相关的NAC基因(OsNAC016OsNAC45等)上调表达。【结论】OsRDR5基因敲除影响了水稻深根比,在水稻避旱性中发挥重要作用。

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    14. 华南早晚季不同施氮水平下影响籼稻米食味的品质性状
    张兰兰, 刘迪林, 马晓智, 霍兴, 孔乐, 李金华, 付崇允, 廖亦龙, 朱满山, 曾学勤, 柳武革, 王丰
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 832-846.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240203
    摘要432)   HTML17)    PDF (2179KB)(411)    收藏

    【目的】食味是决定稻米品质的最关键因子,但是稻米食味品质不仅取决于品种自身遗传背景,而且还受施肥和种植季节等环境因素影响。在不同种植季节和不同施氮水平下全面探讨稻米外观、加工、蒸煮营养等品质性状与食味之间的关系,可为培育不同种植条件下均能稳定表现优良食味的水稻新品种具有重要的参考意义。【方法】2021年以17个华南不同类型水稻品种(系)为供试材料,在广州早、晚两季各设置施氮量为0 kg/hm2(N0)、90 kg/hm2(N1)、135 kg/hm2(N2)和180 kg/hm2(N3)等4种不同处理,通过三因素方差分析、逐步多元回归分析和通径分析,系统探讨稻米外观、加工、蒸煮与营养等品质性状与食味之间的关系。【结果】1)垩白米率(CGR)、垩白度(CD)、胶稠度(GC)和蛋白质(PC)同时受季节、施氮量、品种、季节×施氮水平互作效应、季节×品种互作效应和季节×氮水平×品种三因素互作效应等7种因素影响,是最不稳定的性状;碱消值(ASV)则仅受季节和品种两因素的显著影响,属于最为稳定的性状;糙米率(BRR)、精米率(MRR)、米粒长宽比(LWR)、透明度(TR)和直链淀粉含量(AC)等5个均为中等不稳定性状。2)早、晚两季不同施氮处理共检测到显著影响米饭食味(TV)的品质性状11个。其中,AC和PC在早季、晚季都能重复检测到,且对TV均起负向调控作用;MRR、CGR、CD、TR和GC在晚季中重复检测到;BRR、整精米率(HRR)和ASV仅在晚季N0中检测到。3)对TV有显著影响的11个品质性状中,仅GC和LWR的直接通径系数和总体效应均为正值,即对TV起正向的调控作用;ASV和BRR尽管对TV的直接通径系数为正值,但总体效应为负值,即对TV总体起负向调控作用;其他7个性状均为TV的负向调控因子。【结论】根据这些品质性状对TV的作用大小与方向,培育高食味优质籼稻新品种应该同时具有的品质性状目标: LWR≥3.5、HRR≥58%、TR=1级、CGR≤10%、CD≤1%、AC=13%~17%、ASV≥6.0级、GC≥60 mm和精米PC≤6.4% 等。

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    15. 不同光照条件下减穴稳苗配置对水稻茎鞘干物质积累转运特性的影响
    刘钰婷, 周星, 何辰延, 李秋萍, 艾小凤, 袁玉洁, 刘睿, 杨景文, 刘婷婷, 王丽, 程红, 黄蓉, 李奥运, 胡文, 胡忠, 任万军, 邓飞
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 665-678.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240904
    摘要427)   HTML15)    PDF (1636KB)(754)    收藏

    目的】明确弱光胁迫下田间配置对茎鞘干物质积累转运特性的影响,为弱光稻区健康群体塑造技术的改良提供理论和实践依据。【方法】以宜香优2115为材料,于2021—2022年在四川省汉源县和温江区设置不同光照(自然光照和遮光50%)和田间配置(常规密植和减穴稳苗)试验,研究了不同光照条件下田间配置对水稻节间和叶鞘干物质积累转运特性的影响。【结果】1)除2022年温江生态点外,弱光胁迫导致成熟期水稻各节间和叶鞘干物量均不同程度降低,节间和叶鞘总干物量分别显著降低22.68%~30.12%和6.45%~15.64%,但显著增加了节间和叶鞘总干物质转运量、转运率和贡献率。2)与常规密植相比,减穴稳苗可有效增加不同光照条件下各时期节间(除2022年弱光胁迫下温江生态点外)与叶鞘总干物量,促进弱光胁迫下节间和叶鞘干物质的转运再利用,使温江和汉源生态点成熟期单穗重分别增加1.51%~6.03%和5.70%~10.37%。3)不同光照条件下,产量品质与干物质积累转运特性相关性差异明显。弱光胁迫下,节间干物质转运量、转运率和贡献率与产量正相关,与垩白粒率和垩白度极显著负相关。【结论】弱光胁迫下,水稻通过增强茎鞘,特别是节间干物质的转运再利用以维持穗部的物质供给,减穴稳苗则在提升抽穗前节间和叶鞘干物质积累的基础上,促进其抽穗后的转运以降低弱光胁迫对水稻产量和品质的不利影响。

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    16. 利用CBE系统编辑Wx基因调控稻米直链淀粉含量
    陈玉叶, 焦晓真, 王健, 王克剑, 陈峰, 朱克明, 刘朝雷
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 771-778.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240705
    摘要404)   HTML15)    PDF (1143KB)(797)    收藏

    【目的】Wx基因编码颗粒淀粉合成酶,是控制直链淀粉合成的主效基因,对稻米中直链淀粉的含量起决定性作用,直接影响稻米品质性状。为了实现小幅降低稻米直链淀粉含量,并为水稻品质改良提供一种新的途径。【方法】利用单碱基编辑器CBE系统对圣稻18的Wx基因第一外显子进行碱基替换,获得了两种碱基替换类型GCCCCC→GCCCTT和GCCCCC→GCTCTC,均造成颗粒淀粉合成酶Wx第94位脯氨酸替换成亮氨酸,分别命名为WxP94L-1WxP94L-2【结果】田间实验表明,相比野生型,WxP94L-1WxP94L-2植株在株高、分蘖数、穗长、粒型、千粒重等主要农艺性状上无显著差异。稻米品质分析发现,WxP94L-1WxP94L-2植株稻米直链淀粉含量由野生型的14.9%下降至12.5%和12.1%,同时胶稠度、碱消值和蛋白含量等性状与野生型相比无显著改变。【结论】总之,本研究利用单碱基编辑器创制了Wx基因新的等位型WxP94L,该等位型可使稻米直链淀粉含量小幅度降低,为水稻品质改良提供了一种新途径。

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    17. 纳米钼对水稻根系形态生理和硝态氮吸收的影响
    张海鹏, 李莞意, 廖福兴, 马美子, 张洪程, 杨艳菊
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 650-664.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.241006
    摘要396)   HTML12)    PDF (1467KB)(464)    收藏

    目的】钼是硝酸还原酶的活性组分,在硝态氮的还原和氮素代谢过程中具有核心作用。探究纳米钼对水稻根系形态、有机酸分泌及其与硝态氮吸收的关系,有望为新型纳米肥料提高水稻硝态氮吸收利用提供理论依据。【方法】以南粳9108为研究对象,以硝态氮为氮源的水培实验设置不施钼 (0 μg/L)、钼酸钠组(50、100、200、400 μg/L)和纳米钼组(50、100、200、400 μg/L)处理, 分析水稻根系形态、根系分泌有机酸和氮含量等的差异。【结果】外源钼显著增加了水稻根干质量、总根长、根体积、根总表面积、总吸收面积和活跃吸收面积,较不施钼处理显著优化了水稻根系形态。在相同钼添加量条件下,纳米钼处理效果显著高于钼酸钠处理。外源钼处理的根系氧化力和还原力、有机酸分泌量均显著增加,根系生理活动增强;随着钼添加量增加,钼酸钠处理组根系氧化力和还原力呈先增加后下降趋势,除乙酸外,苹果酸、酒石酸、琥珀酸、柠檬酸和草酸含量不同钼浓度处理间无差异;纳米钼处理的根系氧化力、还原力和有机酸量均随施用量的增加而增加。因子分析和冗余分析结果表明,水稻根系形态指标、根系氧化还原力及有机酸分泌量与根系氮含量正相关,外源钼添加通过改善水稻根系形态和生理特征促进水稻根系对硝态氮的吸收。【结论】外源钼通过增加水稻根长、根表面积、有机酸分泌量,增强根系氧化还原能力,改善了根系形态生理活性,进而增加了水稻根系对硝态氮的吸收。相同钼施用量条件下,纳米钼的促进效果优于钼酸钠。生产上可以通过适当添加钼肥特别是纳米钼肥来改善水稻根系形态及生理功能,增强水稻根系对硝态氮的吸收和利用。

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    18. 孕穗期低温对寒地不同水稻材料光合系统的影响研究
    丁国华, 李鑫, 曹良子, 周劲松, 雷蕾, 白良明, 洛育, 杨光, 崔志波, 赵明辉, 孙世臣
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 679-689.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.241014
    摘要395)   HTML12)    PDF (2029KB)(683)    收藏
    目的】解析龙稻18(LD18)和龙稻17029(L9)孕穗期光合系统对低温反应差异,为培育孕穗期耐冷高产水稻品种提供理论依据。【方法】以优质耐冷品种LD18和其与旱稻创制的高产冷敏感新种质L9为试验材料,利用人工气候室研究了孕穗期低温冷害对不同耐冷材料剑叶叶绿体超微结构、光合参数、相关酶活性及基因表达的影响。【结果】测序分析表明,LD18和L9基因组相似程度为75.03%,大的差异片段主要在2号、5号染色体。孕穗期低温下,LD18空壳率显著低于L9,LD18剑叶叶色值和叶绿体超微结构变化不明显,L9叶色值显著降低,叶绿体和类囊体出现膨大、变形,并产生了大量嗜锇粒,LD18光合相关酶活性高于L9。转录组及RT-qPCR结果表明,LD18差异表达基因数多于L9;GO和KEGG分析显示,LD18和L9相比最富集的基因通路包括光合作用和叶绿素代谢; RT-qPCR分析结果表明光合相关基因RBCX1在LD18中上调表达3倍,而在L9中下调表达。【结论】孕穗期低温下,LD18比L9具有更强的耐冷性,LD18能够调动更多基因应对低温胁迫,保持叶绿体结构完整,不降低叶绿素含量及光合速率,光合相关酶活性更高。
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    19. 利用CRISPR/Cas9技术创制无芽鞘紫线的香型环境非敏感隐性核雄性不育种质
    杨佳欣, 管玉圣, 杜润, 李贤勇, 蔡座坤, 王楚桃, 阳启样, 何永歆, 朱子超, 张毅
    中国水稻科学    2025, 39 (5): 643-649.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240501
    摘要386)   HTML7)    PDF (1119KB)(561)    收藏

    目的】水稻杂种优势利用技术已发展到第三代,环境非敏感型隐性核雄性不育是第三代杂交稻的必需性状,而香味是许多水稻育种计划的重要目标。另外,水稻芽鞘紫线是极早期表现的一种明显稳定的花青素性状,有利于杂交种纯度的简单、快速和准确鉴定。本研究目的是将II-32B制备成香型、无芽鞘紫线的环境非敏感型隐性核雄性不育材料,为研发方便纯度鉴定的香型第三代杂交稻创造核心种质。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,同时对优良水稻亲本II-32B的花粉发育相关基因OsbHLH141、香味基因OsBadh2以及芽鞘紫线基因OsMYB76进行敲除。【结果】获得了三个基因同时发生突变的材料,突变体表现为芽鞘紫线等花青素性状缺失,稻米具有香味且雄性不育。【结论】本研究成功获得了以II-32B为背景的香型、无芽鞘紫线的环境非敏感型隐性核雄性不育种质。

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    20. 结合BSA-seq和QTL分析鉴定东乡野生稻耐储性QTL
    王世林, 吴婷, 周诗琪, 宋思铭, 胡标林
    中国水稻科学    2025, 39 (6): 789-800.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240807
    摘要385)   HTML16)    PDF (1690KB)(1479)    收藏

    【目的】水稻种子储藏对保障粮食安全生产具有重要意义,挖掘水稻耐储性基因资源,为培育耐储藏水稻新品种奠定遗传基础。【方法】以东乡野生稻东野80为供体、栽培稻R974为轮回亲本,分别构建了364份回交重组自交系和84份BC3F7单片段代换系。统计人工老化处理种子发芽率,并结合QTL和BSA-seq分析联合检测水稻耐储性QTL,进一步通过基因注释信息、GO富集分析和基因测序预测候选基因。【结果】利用单片段代换系共检测到9个耐储性QTL,分别为qSS1.1qSS1.2qSS2.1qSS2.2qSS3qSS6qSS7qSS9.1qSS11,贡献率为1.60%~17.82%,其中7个QTL的增效等位基因来自东野80,且qSS7qSS11为新的QTL。而利用回交重组自交系进行BSA-seq分析,共关联到37个位点,分布于2、4、5、6、7、8、9和11号染色体上。其中,qSS7在2种方法中均被检测,将其进一步缩小至480.1 kb区间内。此外,qSS4qSS9.2分别被缩小至199.7 kb和177.8 kb的交叠区间内。结合基因注释信息查询、GO富集分析和基因测序结果,推测LOC_Os04g31040LOC_Os04g31070qSS4的候选基因,LOC_Os07g07930qSS7的候选基因,LOC_Os09g15800LOC_Os09g15835qSS9.2的候选基因。【结论】本研究通过QTL和BSA-Seq分析分别鉴定到9个和37个耐储性QTL,并推测了qSS4qSS7qSS9.2的候选基因。其中,qSS4qSS9.2的东野80增效等位基因显著提高水稻种子耐储性,可为东乡野生稻耐储性QTL克隆及其在栽培稻耐储性遗传育种利用提供新的有利位点。

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