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    1. 水稻稻瘟病抗性基因挖掘与利用研究进展
    杨婕, 杨长登, 曾宇翔, 侯雨萱, 陈天晓, 梁燕
    中国水稻科学    2024, 38 (6): 591-603.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230911
    摘要472)   HTML69)    PDF (430KB)(1284)    收藏

    稻瘟病是一种由子囊菌(Magnaporthe oryzae)引起的病害,严重危害水稻的产量和品质。培育和种植抗病品种是控制稻瘟病最经济有效的措施。抗性基因的挖掘与利用是培育抗病品种的基础和关键。本文针对这个科学问题,总结了目前主流的稻瘟病抗性基因的挖掘技术,对已克隆的稻瘟病抗性基因及其应用现状进行梳理和分析;并对稻瘟病抗性基因挖掘利用以及未来发展方向进行展望。

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    2. 水稻对干旱胁迫的生理生化响应及分子调控研究进展
    郭展, 张运波
    中国水稻科学    2024, 38 (4): 335-349.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230410
    摘要417)   HTML47)    PDF (452KB)(1265)    收藏

    水稻是全球最重要的粮食作物之一,其生长过程需要大量水分。随着全球气候变暖,干旱成为其产量的重要限制因素。因此,本文结合近些年的研究成果从形态(根系和地上部)、生理(气孔、蒸腾作用、光合作用和水分利用率)、生化(植物激素、脯氨酸等渗透调节剂和抗氧化剂)及分子水平(抗旱基因的表达水平)综述了水稻在干旱胁迫下的自我保护机制,可为全面了解水稻抗旱机制和选育抗旱品种提供参考。

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    3. 光/温敏核不育系的不育机理及两系杂交稻的发展与展望
    汪邑晨, 朱本顺, 周磊, 朱骏, 杨仲南
    中国水稻科学    2024, 38 (5): 463-474.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231008
    摘要412)   HTML25)    PDF (1010KB)(930)    收藏

    本文回顾了中国两系杂交水稻的发展历史;介绍了两系法中光/温敏型核不育系遗传资源的发现和选育;总结了植物中光温敏型雄性不育的遗传学和细胞学机制;并对水稻两系法中光/温敏型雄性不育系的遗传资源优化及育种策略提出了建议。

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    4. OsOPR10正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性
    许丹洁, 林巧霞, 李正康, 庄小倩, 凌宇, 赖美玲, 陈晓婷, 鲁国东
    中国水稻科学    2024, 38 (4): 364-374.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231215
    摘要362)   HTML52)    PDF (6613KB)(815)    收藏

    【目的】 茉莉酸(Jasmonic acid, JA)在植物生长发育和应对(非)生物胁迫中发挥重要功能,12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase, OPR)是JA生物合成途径中的关键酶。创制OsOPR10转基因水稻,进行稻瘟病和白叶枯病抗性分析,揭示OsOPR10调控水稻抗病的分子机制,有望为水稻抗病育种提供种质资源。【方法】 构建OsOPR10的CRISPR/Cas9敲除载体和过表达载体,并分别利用农杆菌介导转化野生型水稻日本晴(Nipponbare, NPB),获得OsOPR10敲除和过表达转基因水稻。对转基因后代进行抗病性、活性氧(ROS)爆发、水杨酸(salicylic acid, SA)与茉莉酸(JA)途径基因表达模式分析。利用激光共聚焦显微镜观察OsOPR10的亚细胞定位,酵母双杂交实验和荧光素酶互补实验获取OsOPR10的互作蛋白。【结果】 获得OsOPR10纯合的敲除和过表达植株。接菌试验结果表明,OsOPR10过表达植株对稻瘟病和白叶枯病抗性更强。在几丁质(chitin)和细菌鞭毛蛋白(flg22)诱导后,OsOPR10过表达植株的ROS积累量明显高于野生型。qRT-PCR结果显示,在接种稻瘟菌12 h后,OsOPR10过表达植株中JA通路基因(OsAOS2、OsAOC)和SA通路基因(OsPR1a、OsPAL1)较NPB表达上调。亚细胞定位结果显示,OsOPR10蛋白定位于叶绿体。通过酵母双杂交试验获取OsOPR10的互作蛋白OsCYP28。【结论】 OsOPR10受稻瘟病菌和白叶枯菌以及外源茉莉酸甲酯与SA诱导。OsOPR10参与了病原菌分子模式触发的免疫途径(PTI),并且正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性。此外,OsOPR10可能通过JA和SA途径介导水稻抗病反应。OsOPR10蛋白定位于叶绿体,与OsCYP28蛋白存在互作。

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    5. 全基因组关联分析(GWAS)鉴定水稻氮素利用效率候选基因
    吕阳, 刘聪聪, 杨龙波, 曹兴岚, 王月影, 童毅, Mohamed Hazman, 钱前, 商连光, 郭龙彪
    中国水稻科学    2024, 38 (5): 516-524.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231010
    摘要343)   HTML16)    PDF (2255KB)(789)    收藏

    目的】挖掘水稻氮高效的种质和基因资源,揭示其分子机制和遗传效应,是当前水稻氮素利用效率(NUE)研究的重要内容和目标。【方法】为了鉴定与水稻NUE相关的变异位点和候选基因,我们收集了190份亚洲稻为关联群体,通过质量过滤和群体频率过滤筛选出3,934,195个高质量的单核苷酸多态性(SNPs)位点,在大田条件下设置低氮(N1,90 kg/hm2)和常规氮(N2,180 kg/hm2)水平,成熟期调查水稻剑叶叶宽在低氮和常规氮处理下的表型数据,结合FarmCPU和MLM模型进行全基因组关联分析(GWAS)。【结果】通过植株在不同氮水平下的叶宽表型数据,计算该群体在低氮和常规氮水平下的剑叶宽表型比值Q(N1/N2),Q值呈现正态分布的特征。对Q值进行全基因组关联分析,在12条染色体上共鉴定了100个显著位点,确定了39个候选QTLs,包括已克隆NUE相关基因OsNR1.2OsNAC42。进一步鉴定了候选基因OsNR1.2OsNAC42的优异单倍型和潜在的优势单倍型组合,为水稻NUE的改良提供了有价值的资源和信息。【结论】利用GWAS和单倍型分析,揭示了水稻剑叶叶宽在不同氮处理下的遗传基础,鉴定了与NUE相关的候选QTLs和基因,包括OsNR1.2OsNAC42。通过组合单倍型分析,鉴定了两个基因的优势单倍型组合,为水稻NUE的改良提供了有价值的资源和信息。

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    6. 盐、干旱及其复合胁迫对水稻产量和品质形成影响的研究进展
    韦还和, 马唯一, 左博源, 汪璐璐, 朱旺, 耿孝宇, 张翔, 孟天瑶, 陈英龙, 高平磊, 许轲, 霍中洋, 戴其根
    中国水稻科学    2024, 38 (4): 350-363.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240205
    摘要339)   HTML31)    PDF (603KB)(581)    收藏

    滨海盐碱地水稻生产受限于淡水资源和水利基础设施,盐害和干旱往往交织出现,极易遭受盐−旱复合胁迫,严重制约了滨海盐碱地水稻丰产优质目标的实现。全面剖析盐、干旱胁迫及其复合胁迫对水稻产量和品质形成的影响及其生理机制,可为滨海盐碱地水稻高产与品质调优栽培提供科学支撑。本文概述了盐、干旱及其复合胁迫对水稻生长发育、产量形成和稻米品质的影响,从渗透调节、离子平衡、光合作用、抗氧化酶系统、内源激素、蔗糖-淀粉代谢关键酶活性和分子机制等方面阐述其影响水稻产量和品质形成的作用机制,从耐盐耐旱品种选育及栽培调控等方面提出了减轻水稻盐/干旱胁迫的调控措施,为今后深入开展水稻耐盐和干旱的研究提出建议。

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    7. 稻田甲烷产生与排放的影响因素及减排措施研究进展
    谢先芝, 刘奇华, 李新华, 李维平
    中国水稻科学    2024, 38 (5): 475-494.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231102
    摘要320)   HTML18)    PDF (1684KB)(1520)    收藏

    稻田甲烷(CH4)排放是农业生产中主要碳排放源之一。如何在保证丰产的前提下,有效降低水稻生产中CH4的排放量成为现代农业科研工作者研究的焦点。围绕稻田CH4的产生、排放与减排方式,本文综述了目前稻田CH4产排的相关研究进展,阐述了稻田CH4的产生、氧化过程、排放方式及其主要影响因素。稻田甲烷的产生排放与土壤理化性状(pH值、关键酶活性、含水量、温度、氧化还原程度、质地等)、水稻品种(根系形态活力与分泌物、通气组织、收获指数、株高等)、栽培技术(轮作模式、水肥调控、种植方式)、气候变化(气温、大气CO2浓度、UV-B辐射)等因素密切相关。本文重点从选育高产低排新品种、研发稻田CH4减排新物质、稻-渔低碳循环种养、土壤持续固碳减排、多种栽培调控方式耦合的新技术等方面入手,系统总结了稻田CH4减排的技术措施,提出应根据不同稻区的生产特点,因地制宜,探索建立稻田CH4减排高效综合技术体系。在此基础上,讨论了未来重点研究方向,以期为水稻丰产减排生产提供技术支撑,为顺利实现国家“双碳”目标提供有益参考。

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    8. 轮作模式和氮肥处理对稻田土壤有机碳储量及其结构的影响
    周子榆, 王孟佳, 冯向前, 覃金华, 王爱冬, 马横宇, 褚光, 刘元辉, 徐春梅, 章秀福, 王丹英, 郑希, 陈松
    中国水稻科学    2024, 38 (5): 577-590.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230912
    摘要283)   HTML18)    PDF (1056KB)(491)    收藏

    目的】探讨不同水旱轮作模式与水稻季施氮水平在稻田土壤固碳(有机碳储量及其官能团特征)中的作用。【方法】依托中国水稻研究所水-旱轮作长期定位试验(2003年至今),研究4种轮作模式[水稻-冬闲(RF)、水稻-紫云英(RC)、水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)]与2个水稻季氮肥处理[不施氮(N0,0 kg/hm2) 和正常施氮(N1,135 kg/hm2)]对稻田土壤有机碳储量(0−50 cm)和有机碳官能团特征(0−20 cm)的影响。【结果】1) 在土壤浅耕层(0−20 cm)内,轮作能够在一定程度上提高有机碳含量,表现为RP>RC>RW或RF;但对于全耕层(0−50、0−40和0−30 cm)土壤有机碳储量而言,冬作(RP,RC和RW)与冬闲(RF)无显著差异,而施氮更有利于土壤固碳。2)水稻季不施氮处理下:相较于RF,冬作模式显著增加包括烷基碳和芳香碳在内的难降解组分,而抑制以烷氧碳为主的易降解组分,明显提高了土壤腐殖化指数、芳香性和疏水性,助力浅层土壤(0-20 cm)总有机碳储备的增加。其中,腐殖化指数和疏水性与还田秸秆C/N比值关系密切,这在浅层土壤固碳上具有重要意义。【结论】相较于轮作,适度施氮对全层土壤有机碳储备更有意义;而周年水旱轮作中全量秸秆还田对土壤有机质积累的效应仅停留在浅耕层,对全土层土壤有机碳储备的作用则被高估。秸秆碳在稻田的去向还有待进一步探索。

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    9. 水稻孕穗期耐冷调控的分子及生理机制研究进展
    随晶晶, 赵桂龙, 金欣, 卜庆云, 唐佳琦
    中国水稻科学    2025, 39 (1): 1-10.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.231208
    摘要280)   HTML15)    PDF (830KB)(471)    收藏

    水稻孕穗期低温胁迫会破坏生殖器官功能,使花药发育受损、花粉育性降低,最终导致水稻结实率下降、产量降低。部分生长调节物质,如可溶性糖、活性氧、植物内源激素(脱落酸和赤霉素)的含量都与水稻孕穗期耐冷性密切相关。本文系统总结了水稻孕穗期低温胁迫对水稻花药发育的影响,生长调节物质的变化,以及水稻孕穗期耐冷QTL和克隆的孕穗期耐冷基因的功能解析,以期为水稻孕穗期耐冷品种育种改良和材料创制提供理论指导。

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    10. 5460个三系杂交稻品种的不育系细胞质来源分析
    李伟, 徐霞, 边莹, 张晓波, 范炯炯, 程本义, 杨仕华, 吴建利, 魏鑫, 曾波, 龚俊义
    中国水稻科学    2024, 38 (6): 653-664.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231214
    摘要266)   HTML13)    PDF (2143KB)(663)    收藏

    【目的】三系杂交稻育种的50年,也是三系不育系不断创新的50年。厘清三系杂交稻不育系的胞质类型及其主要衍化途径,对于快速确立恢保关系,准确溯源水稻不育系系谱,促进水稻杂种优势的有效利用具有重要作用。【方法】数据来自1974-2023年通过国家和省级审定的三系杂交水稻及其系谱资料。对50年来通过国家或省级审定的三系杂交稻不育胞质进行了系谱梳理,并对主要不育细胞质类型在杂交稻育种中的利用进行了分析。【结果】过去50年来,各级审定的三系杂交稻品种中,不育系胞质信息比较清楚的不育系有966个。根据各自的不育细胞质类型划分成16个类型,分别是野败型、印水型、包台型、D型、K型、冈型、矮败型、红莲型、爪哇稻型、万恢型、东乡野生稻型、广州野生稻型、高州野生稻型、漳浦野生稻型、马协型和Y型。分析结果显示野败型、印水型和包台型不育系数量分列前三位(累计不育系个数占比78.38%,累计选育三系杂交稻品种数占比77.77%),马协型、东乡野生稻型、Y型和高州野生稻型不育系数量分列最后四位(累计不育系个数占比1.55%,累计选育三系杂交稻品种数占比1.15%)。【结论】随着三系杂交稻育种的发展,不育系胞质源的种类和育种利用程度均得到了显著提升,不仅解决了单一不育胞质可能造成的潜在风险,而且丰富了我国三系杂交稻育种中不育细胞质来源的多样性。

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    11. 基于低空无人机遥感的水稻产量估测方法研究进展
    冯向前, 王爱冬, 洪卫源, 李子秋, 覃金华, 詹丽钏, 陈里鹏, 张运波, 王丹英, 陈松
    中国水稻科学    2024, 38 (6): 604-616.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240103
    摘要264)   HTML22)    PDF (993KB)(823)    收藏

    水稻作为主要的粮食作物之一,其产量估测对国家政策宏观调控、地方农情实时指导以及优良品种的定向培育都起着至关重要的作用。随着作物学科及其交叉学科的不断进步,估产的方法和模式也逐渐多样化。同时,随着遥感技术的发展,尤其是低空无人机的出现及其应用的普及,水稻智能遥感估产方法不断创新,估测精度不断提升,但针对基于无人机遥感的智能稻作产量估测缺乏系统和科学的归纳总结。鉴于此,本文在梳理目前主流水稻估产方法及其优缺点的基础上,聚焦探讨低空智能遥感技术在水稻产量估测中的应用及未来发展方向。围绕当前利用低空遥感技术获取的主要特征信息,探讨实现智能遥感水稻估产的模型开发。此外,还探讨了智能遥感技术在水稻产量估测中面临的挑战和问题,旨在深化并完善对低空遥感水稻的产量估测方法的理解,进而为水稻产量智能估计提供系统全面的参考和指导。

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    12. 直播稻田杂草稻灾害发生及生态型的演变特征
    吴玥, 梁铖玮, 赵辰妃, 孙健, 马殿荣
    中国水稻科学    2024, 38 (4): 447-455.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231011
    摘要253)   HTML28)    PDF (784KB)(660)    收藏

    【目的】 杂草稻造成直播稻田水稻产量损失严重。对直播稻田中杂草稻种群的发生规律、多样性变化和遗传演变的解析,对农田生态系统管理和杂草稻灾害的防控具有重要意义。【方法】 连续三年对新开直播稻田生态系统中杂草稻种群进行追踪调查。通过定点追踪取样、特征表型鉴定和基于液相芯片的群体遗传结构鉴定,分析杂草稻群体的危害规模、生态类型及其遗传多样性演变。【结果】 水稻直播生产方式下杂草稻数量逐年增加,分别为345.6株/m2、512.4株/m2、600.1株/m2。表型多样性也呈逐年上升趋势,香农指数分别为0.530、0.762、0.852;辛普森指数分别为0.340、0.227、0.164。杂草稻群体的基因多样性(Pi)在三年间呈现先升高后降低的趋势,分别为0.2097、0.2530、0.1493。在群体遗传结构层面,主成分分析与进化树分析结果均显示杂草稻与当地种植的栽培稻没有直接的亲缘关系。不同年度间采集的杂草稻样品在各大聚类分支上均有分布。不同类型杂草稻在高纬度冷凉环境以及与直播稻竞争的双重选择压力下优胜劣汰,导致群体遗传多样性增加后迅速收敛,群体遗传结构随之改变,适应性类型崛起。【结论】 在直播稻新开田生态系统中,杂草稻入侵后群体规模与多样性迅速上升,导致灾害指数迅速增加。基因多样性与群体遗传结构对选择压力高度敏感,产生危害的适应类型杂草稻在入侵直播稻田生态系统伊始就已经奠定。

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    13. 籼粳亚种间育性位点分型及籼粳杂交稻育性位点模式研究
    陈明亮, 曾细华, 沈雨民, 罗世友, 胡兰香, 熊文涛, 熊焕金, 吴小燕, 肖叶青
    中国水稻科学    2024, 38 (4): 386-396.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230801
    摘要251)   HTML37)    PDF (6518KB)(607)    收藏

    【目的】 了解我国籼稻、粳稻材料及籼粳杂交稻组合中亚种间育性位点的分布,建立实现亚种间育性亲和所需遗传位点模式,探索新的籼粳杂交稻组合模式,为亚种间亲和材料改良和籼粳育性亲和分子设计育种打下基础。【方法】 通过筛选得到育性位点的籼粳分型标记对我国水稻材料进行育性位点的籼粳分型检测,挑选部分籼稻、粳稻亲本进行杂交并统计分析F1代花粉育性和结实率。【结果】 籼稻和粳稻之间在所有育性位点均存在少量相互渗入。由于籼稻育性位点渗入,粳稻可以分为Ⅰ型(所有位点均为粳型)和Ⅱ型(SciSdiSei,上标i代表来自籼稻)。S5不亲和时籼粳杂交稻结实率约为50%,亲和时结实率约为80%。SaSbScSd单个位点杂合对于花粉育性影响较小,但Se/pf12/RHS12单个位点杂合时显著降低花粉育性。籼粳杂交稻材料检测结果表明其育性位点的基本模式是S5和部分花粉育性位点纯合/亲和。带有S5n的籼稻两系不育系深08S与粳稻Ⅱ型材料的杂交F1代的花粉育性和结实率正常。【结论】 S5是控制雌配子育性的核心位点。影响雄配子育性的位点具有累加效应,其中Se可能是不可缺少的重要位点。S5+SeSaSbScSd任意两个纯合位点可能是实现籼粳亚种间育性亲和的基本遗传位点模式。以广亲和两系籼稻不育系为母本,常规粳稻为父本的“籼不粳恢”籼粳杂交模式是一个可行的亚种间组合模式。

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    14. 水稻中八个稻瘟病抗性基因特异分子标记的开发及应用
    杨好, 黄衍焱, 王剑, 易春霖, 石军, 谭楮湉, 任文芮, 王文明
    中国水稻科学    2024, 38 (5): 525-534.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230811
    摘要250)   HTML20)    PDF (2859KB)(627)    收藏

    目的】为了明确水稻亲本的稻瘟病抗性基因组成,并有效地应用于水稻抗性育种,开发不受遗传背景限制的分子标记至关重要。这些分子标记能够精确地识别亲本中的抗性基因,为分子辅助育种提供重要的工具。【方法】发掘抗性基因编码区在155份水稻材料中等位基因的核苷酸多态性位点,在特异性最强位点开发分子标记。【结果】经多重阳性及阴性对照或部分结果的重测序检验,为PitPishPibPid3Pi5PiaPi54Pita2/Ptr等8个抗性基因开发了有效的分子标记,并明确这些抗性基因在109个四川盆地常用育种亲本中的组成。其中,Pia基因不存在于这些亲本中,PitPishPi54Pid3Ptr/Pita2Pi5Pib基因分别存在于3.67%、13.76%、14.68%、18.35%、24.77%、26.61%和38.53%的亲本中。另外,有21.10%的水稻亲本不含这些基因,35.78%的亲本只含有1个抗性基因,43.12%的亲本聚合了2~4个抗性基因。

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    15. 转录组和代谢组联合分析揭示稻曲病菌的致病因子
    伏荣桃, 陈诚, 王剑, 赵黎宇, 陈雪娟, 卢代华
    中国水稻科学    2024, 38 (4): 375-385.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230603
    摘要247)   HTML19)    PDF (2750KB)(537)    收藏

    【目的】 由稻曲病菌引起的稻曲病是一种世界性水稻真菌病害,该病严重威胁水稻的产量和品质。探明稻曲病菌的致病分子机制,可为制定稻曲病防治策略和抗病分子育种开辟新思路。【方法】 用稻曲病菌接种水稻幼穗,采用转录组和代谢组测序技术对接种后9 d显症的样本(S)和未接种的PXD25菌丝(CK)进行代谢组和转录组测序,以稻曲病菌菌株UV-8b基因组作为参考基因组进行对比,利用FPKM法计算基因表达量,以|log2fold change| ≥ 1且P≤0.05为条件筛选差异表达基因(DEG);以P≤0.05 且 VIP≥1 为标准筛选差异代谢物(DAM)。【结果】 转录组测序分析表明,S vs. CK 有6708个DEG,通过 GO 富集和 KEGG 代谢途经分析,将DEG划分为 GO 功能下的3708个词条、110条代谢途径;DEG中有91个转录因子,分属23个转录因子家族,包括bZIP、C6、C2H2等;分析显著富集代谢途径发现,线粒体自噬、次生代谢和氨基酸代谢等途径显著富集,基因表达量都发生显著变化,其中次生代谢途径中的差异表达基因都显著上调,推测这些基因在稻曲病菌致病中发挥重要作用。非靶代谢组共鉴定出392个差异代谢物(DAM),DAM分析发现丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸以及脂肪酸类物质(亚油酸、棕榈酸、月桂酸、肉豆蔻酸)等都显著积累。转录组和代谢组联合分析发现苯丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸等氨基酸代谢途径与淀粉和蔗糖等与糖代谢相关途径显著富集,表明这些代谢物和基因可能与稻曲病菌的致病性密切相关。【结论】 线粒体自噬、次生代谢和氨基酸代谢等代谢途径中DEG在稻曲病菌致病中发挥重要作用,丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸以及脂肪酸类物质等代谢物与稻曲病菌的致病性密切相关。

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    16. 再生稻稻米品质研究进展
    肖无为, 朱辰光, 王飞, 熊栋梁, 黄见良, 彭少兵, 崔克辉
    中国水稻科学    2025, 39 (1): 33-46.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240412
    摘要246)   HTML6)    PDF (1363KB)(684)    收藏

    再生稻是一种绿色高效的种植模式,对提高水稻种植效益和保障我国粮食安全具有重要意义,具有广阔发展前景。再生稻头季和再生季生长环境以及栽培管理措施不同,导致头季和再生季稻米品质有显著差异,再生季稻米品质通常优于头季稻米。再生特性、环境温度、水肥管理等都可通过调控源库关系、灌浆过程、籽粒营养物质合成、淀粉粒物理化学特征等影响稻米品质形成。目前虽然已经从再生力和产量角度选育了一批适宜作再生稻种植的优质高产水稻品种,但提高再生稻头季和再生季稻米品质仍然是制约再生稻发展的一个重要因子。本文简要介绍了再生稻头季和再生季稻米品质特征及其差异,结合稻米品质形成的过程及影响因素,分析了影响再生稻稻米品质的因素及栽培调控措施,旨在为再生稻优质高产发展提供理论基础。

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    17. 利用CRISPR/Cas9技术编辑OsOFP30基因创制水稻粒型突变体
    何勇, 刘耀威, 熊翔, 祝丹晨, 王爱群, 马拉娜, 王廷宝, 张健, 李建雄, 田志宏
    中国水稻科学    2024, 38 (5): 507-515.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231002
    摘要244)   HTML28)    PDF (1986KB)(583)    收藏

    目的】研究水稻OFP家族转录因子OsOFP30对粒型的影响,创制新的粒型突变材料,为水稻粒型改良提供参考。【方法】以粳稻品种中花11为受体材料,利用CRISPR/Cas9技术对OsOFP30基因进行定向编辑;通过T0、T1和T2代连续筛选,获得3类无外源片段插入的纯合突变体(长片段删除突变OsOFP30−89、单碱基插入突变OsOFP30+1GOsOFP30+1A);分析粒型变异,进行生物信息学和测序分析,初步确定粒型变异原因。【结果】与野生型相比,3类突变体的粒宽和千粒重都显著降低,OsOFP30−89OsOFP30+1G仅粒长和粒厚显著降低,穗型指标与野生型无明显差异,OsOFP30+1A的粒长和粒厚与野生型无明显差异,仅一次枝梗数显著低于野生型;生物信息学分析表明,这3类突变体均由移码突变导致的翻译提前终止所产生,OsOFP30−89突变蛋白长度为252个氨基酸,OsOFP30+1GOsOFP30+1A突变蛋白长度均为282个氨基酸,两者仅第323位的核酸序列存在G和A的单碱基差异,导致突变蛋白第108位产生丝氨酸和天冬酰胺的差别。【结论】初步判断OsOFP30基因可调控水稻粒型变异。本研究创制了新的粒型突变材料,可为水稻粒型改良育种提供参考。

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    18. 水稻DMP1DMP2DMP3基因突变体的创制及其单倍体诱导能力鉴定
    胡风越, 王健, 王春, 王克剑, 刘朝雷
    中国水稻科学    2025, 39 (1): 55-66.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.231112
    摘要243)   HTML2)    PDF (6305KB)(491)    PDF(mobile) (2521KB)(50)    收藏

    【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力,为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源且在花粉中高表达的水稻DMP家族基因作为候选基因;利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术,在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选的DMP家族基因和单倍体诱导基因OsMTL创制单基因敲除以及多基因组合敲除突变体;对突变体进行形态学观察和花粉育性鉴定;调查统计转基因T0材料的结实率和单倍体诱导率。【结果】在水稻RAP-DB数据库中共检索到13个玉米单倍体诱导基因ZmDMP的同源基因。OsDMP1OsDMP2ZmDMP同源性最高,相似度分别为41.24% 和37.32%;OsDMP1OsDMP3在花药中表达量最高。因此,选择OsDMP1OsDMP2OsDMP3基因为候选基因。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3的单基因敲除和组合敲除突变体(osdmp1osdmp2osdmp3osdmp1-osdmp2osdmp1-osdmp3osdmp1-osdmp2-osdmp3),OsMTL单基因敲除突变体(osmtl),以及OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3OsMTL基因的组合敲除突变体(osmtl-osdmp1osmtl-osdmp2、osmtl-osdmp3、osmtl-osdmp1-osdmp2osmtl-osdmp1-osdmp3osmtl- osdmp1-osdmp2-osdmp3)。表型考察发现,相比较野生型,所有突变体的植株形态和花粉育性均未发生显著变化,而仅在包含osmtl的单基因敲除和多基因组合敲除突变体中结实率发生显著下降。单倍体鉴定结果显示,OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3OsMTL组合突变的单倍体诱导效率分别为0.4% ± 0.6%、2.6% ± 2.8%、1.4% ± 0.6%、1.5% ±1.3%、2.1% ± 2.4%、2.2% ± 0.6%,与osmtl突变体(1.5% ± 0.5%)无显著差异。然而,当OsDMP家族基因单个突变或多个组合突变时均无单倍体产生。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制了水稻OsDMP1OsDMP2OsDMP3OsMTL单基因和多基因组合敲除突变体,发现了OsDMP1OsDMP2OsDMP3均无独立单倍体诱导能力,也不能提升OsMTL基因的单倍体诱导效率。本研究促进了对水稻中OsDMP同源基因的了解,为后续单倍体诱导基因研究提供参考。

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    19. 水稻花粉管生长及其对非生物逆境胁迫的响应机理研究进展
    许用强, 徐军, 奉保华, 肖晶晶, 王丹英, 曾宇翔, 符冠富
    中国水稻科学    2024, 38 (5): 495-506.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231107
    摘要234)   HTML20)    PDF (618KB)(642)    收藏

    水稻是我国乃至全世界最为重要的粮食作物之一。全球气候变暖背景下,高温、干旱、低温寡照等极端天气频繁发生,水稻产量品质形成受到不同程度的影响,严重威胁我国的粮食安全。花粉管在雌蕊组织中的生长是水稻生殖生长最为关键的过程,高温等非生物逆境胁迫可严重干扰花粉管生长的信号传递和能量代谢,进而导致水稻受孕失败。因此,研究高温等逆境胁迫影响水稻花粉管生长及其调控机制具有重要意义。本文综述了水稻花粉管生长的基本过程,包括信号传递以及能量代谢,同时阐述了高温、干旱、低温寡照、重金属等逆境影响花粉管生长致使小穗败育的作用机制及其栽培调控技术,为减缓高温等逆境胁迫干扰水稻花粉管生长,提高水稻授粉受孕能力的栽培技术提供理论参考,并对今后的研究方向进行展望。

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    20. 半矮秆基因sd1调控水稻重要农艺性状的研究进展
    张丰勇, 应晓平, 张健, 杨隆维, 应杰政
    中国水稻科学    2025, 39 (1): 24-32.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.231104
    摘要231)   HTML6)    PDF (1702KB)(440)    收藏

    半矮秆品种的培育和推广推动了水稻“绿色革命”。半矮秆基因sd1是参与赤霉素合成的关键基因。该位点的变异降低了株高,提高了收获指数,解决了在增施氮肥条件下高产与倒伏之间的矛盾。本文回顾了sd1基因的分离与功能解析,分析了sd1不同单体型间的重要农艺性状的差异,综述了sd1基因调控对包括生育期、株高、单株穗数、单株产量、抗倒伏、种子休眠和氮肥利用率等重要农艺性状的作用机理,讨论了sd1基因对水稻产量的影响和利用基因编辑技术创制sd1变异定向快速改良水稻品种,并对sd1基因的应用进行了展望。

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