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    1. 水稻碱性亮氨酸拉链(bZIP)蛋白家族功能研究进展
    韩聪, 何禹畅, 吴丽娟, 郏丽丽, 王磊, 鄂志国
    中国水稻科学    2023, 37 (4): 436-448.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221018
    摘要1732)   HTML65)    PDF (1407KB)(1691)    收藏

    碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper, bZIP)是一类重要的转录调控因子,广泛存在于真核生物中,因含有高度保守的bZIP结构域而得名。bZIP结构域由紧密相邻的碱性区域和亮氨酸拉链区域两部分组成。粳稻基因组中注释有89个bZIP基因,其中45个已得到功能验证,它们参与调节水稻生长发育、生物与非生物胁迫应答,包括种子休眠和萌发、成花转变、光形态建成,以及胁迫和激素信号通路等。

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    2. 水稻株型的分子机理研究进展
    兰金松, 庄慧
    中国水稻科学    2023, 37 (5): 449-458.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221102
    摘要599)   HTML71)    PDF (401KB)(966)    收藏

    株型是水稻产量的重要决定因素,创制理想株型品种是提高水稻产量的重要途径。20世纪50年代的矮化育种和70年代的杂交水稻培育是水稻增产的两次革命,但近几年水稻产量增长放缓,通过理想株型与杂种优势的结合进而实现超高产将成为第三次育种革命的关键。本文简要回顾了水稻株型分子调控机理的最新研究概况,重点关注了叶形、穗型和粒型等方面所取得的进展,并展望了水稻理想株型未来的研究趋势,为通过分子设计育种创制水稻理想株型,进一步提高水稻产量提供参考。

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    3. 水稻开花期高温热害响应机理及其调控技术研究进展
    许用强, 姜宁, 奉保华, 肖晶晶, 陶龙兴, 符冠富
    中国水稻科学    2024, 38 (2): 111-126.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230601
    摘要593)   HTML52)    PDF (498KB)(842)    收藏

    近年来,频繁发生的极端高温天气严重影响了水稻的生长发育、产量及稻米品质形成。水稻开花期对高温最为敏感,研究花期高温诱导小穗败育机理及其调控措施对减缓水稻高温热害,保障我国粮食安全生产具有重要意义。本文综述了高温下水稻颖花开放、花药开裂及散粉、柱头花粉粒萌发及花粉管伸长的特征及其作用机制,探究水稻花期耐热性调控机制以及减缓水稻花期高温热害的栽培调控措施,不仅为水稻花期高温热害机理及防控技术研究提供新的研究思路,还对今后的研究方向进行了展望。

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    4. 定向敲除SD1基因提高水稻的抗倒性和稻瘟病抗性
    李刚, 高清松, 李伟, 张雯霞, 王健, 程保山, 王迪, 高浩, 徐卫军, 陈红旗, 纪剑辉
    中国水稻科学    2023, 37 (4): 359-367.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221113
    摘要518)   HTML35)    PDF (1390KB)(856)    收藏

    【目的】 为改良高产粳稻品种淮119株高偏高及易感稻瘟病等不利性状,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对淮119中SD1基因进行定向敲除,为淮119后代品种改良奠定基础。【方法】 利用CRISPR/Cas9系统,以SD1基因为靶基因,构建基因敲除载体,以农杆菌介导转化淮119,获得无转基因插入的纯合突变株,进一步对纯合突变株株高、农艺性状、稻瘟病抗性及氮素吸收利用能力等进行综合分析。【结果】 利用农杆菌转化淮119,鉴定获得1株无转基因载体序列插入的纯合突变株。大田种植发现,野生型淮119出现60%面积以上的倒伏,而sd1纯合突变株群体由于株高变矮,从而有效避免了生育后期的倒伏。此外,用不同浓度的GA(0.01~1.00 μmol/L)处理,野生型苗高均显著高于突变株,表明sd1突变导致对外源GA敏感性降低。稻瘟病抗性鉴定结果表明,sd1基因突变不仅有效降低株高,同时增强了对稻瘟病的抗性水平。不利因素是,SD1基因的敲除降低了淮119的氮素吸收利用效率。【结论】 淮119中SD1基因定向敲除获得的无转基因插入纯合突变株,不仅株高显著下降,且稻瘟病抗性得到增强。

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    5. 基因编辑及全基因组选择技术在水稻育种中的应用展望
    梁楚炎, 巫明明, 黄凤明, 翟荣荣, 叶靖, 朱国富, 俞法明, 张小明, 叶胜海
    中国水稻科学    2024, 38 (1): 1-12.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230503
    摘要493)   HTML47)    PDF (324KB)(951)    收藏

    水稻是我国主要的粮食作物。由于我国人多地少的现状,长期以来水稻的育种目标是以产量为导向。我国科研人员通过协同攻关实现了水稻育种技术突破,矮化育种和杂交水稻育种技术的利用促进了水稻产量两次大的飞跃。随着我国消费者生活水平的提高以及极端天气出现的频次上升,水稻育种对品质、抗性与耐逆等也提出了更高要求。目前,生物技术正在不断革新,特别是基因编辑和全基因组选择育种技术的迅速发展,为高产优质多抗耐逆的水稻新品种选育提供强有力支持,推动着我国水稻生产向绿色可持续发展。本文就基因编辑技术和全基因组选择技术在水稻高产优质、抗病虫、耐逆及杂种优势育种应用中的新进展进行简述,旨在为高效培育能够满足市场需求的水稻新品种提供一些育种思路。

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    6. 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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    7. 基于CRISPR/Cas9技术创制耐盐香稻
    李景芳, 温舒越, 赵利君, 陈庭木, 周振玲, 孙志广, 刘艳, 陈海元, 张云辉, 迟铭, 邢运高, 徐波, 徐大勇, 王宝祥
    中国水稻科学    2023, 37 (5): 478-485.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220907
    摘要446)   HTML40)    PDF (1424KB)(774)    收藏

    【目的】 为了促进耐盐香稻育种,利用CRISPR/Cas9系统对粳稻品种连粳11的Badh2OsRR22基因进行编辑,以期快速获得一批不含有转基因成分且具有耐盐性和香味的纯合水稻材料。【方法】 根据Badh2OsRR22基因序列中编辑位点的敲除效率设计靶位点,构建pH-Ubi-Cas9-Badh2-OsRR22敲除载体,利用农杆菌介导法转入受体品种连粳11中。对转基因后代进行潮霉素和Cas9标记PCR检测以及靶基因测序,获得无外源基因插入的badh2-osrr22纯合株系,并对后代种子性状和苗期耐盐性进行分析。【结果】 T2代成熟种子中2-AP含量较背景材料连粳11显著增加,千粒重、粒长、粒宽无明显变化;128 mmol/L氯化钠处理14 d后株系21-30较连粳11苗高增加15.2%,苗鲜质量增加45.2%,苗干质量增加13.2%。【结论】 利用CRISPR/Cas9技术对Badh2OsRR22基因编辑获得能稳定遗传且无外源基因插入的耐盐香稻材料,加快了水稻多性状聚合的选育进程。

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    8. 水稻SPL家族转录因子的生物学功能研究进展
    胡丽, 杨范敏, 陈薇兰, 袁华
    中国水稻科学    2024, 38 (3): 223-232.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230308
    摘要444)   HTML37)    PDF (1349KB)(864)    收藏

    SPL (SQUAMOSA PROMOTER-BINDING PROTEIN-LIKE)家族蛋白是植物特有的一类多功能转录因子。水稻中有19个OsSPL基因,所编码蛋白均含有一个高度保守的SBP结构域,该结构域负责与下游靶基因的核心基序GTAC结合,调控靶基因表达。OsSPL的表达会受到OsmiR156/529/535和多种因子调控。研究表明OsSPL在水稻根系发育、叶舌叶耳发育、株型和穗型形成、籽粒发育和胁迫响应等多个生物学过程中发挥重要作用,是水稻生长发育的调控枢纽。本文综述了水稻OsSPL家族的系统进化与结构特征、表达调控及生物学功能研究进展,并对其研究前景进行了展望。

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    9. 稻田福寿螺的发生、危害及其防控技术研究进展
    吕海涛, 李建忠, 鲁艳辉, 徐红星, 郑许松, 吕仲贤
    中国水稻科学    2024, 38 (2): 127-139.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230807
    摘要434)   HTML29)    PDF (379KB)(840)    收藏

    水稻是我国乃至全世界重要的粮食作物之一,全球一半以上的人口以稻米为主要食物来源。福寿螺作为一种外来入侵生物对水稻构成的巨大威胁已经受到了国内的广泛关注。水稻从播种至搁田前都会受福寿螺啮食,播种时啮食稻种的芽胚,苗期啮食幼苗整株,导致水稻缺苗和有效分蘖减少,特别是在直播稻种植面积不断增加的情况下,水稻产量受到严重影响。本文综述了福寿螺的种类、生物学特性、稻田为害规律、田间防控技术及资源化利用等,并在此基础上对福寿螺防控及其可持续利用进行展望,旨在为进一步防控稻田福寿螺,保障水稻的产量与质量,降低农户经济损失提供依据。

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    10. 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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    11. 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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    12. 水稻叶片衰老转色与氮循环利用及挥发关系的研究进展
    陶怡, 徐亚楠, 叶昌, 郑广杰, 徐春梅, 陈松, 褚光, 刘元辉, 王丹英
    中国水稻科学    2023, 37 (6): 553-562.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230605
    摘要390)   HTML41)    PDF (1050KB)(847)    收藏

    叶片衰老是植物生命周期中重要发育阶段,叶片转色失绿是该阶段的典型症状。研究叶片转色时发生的N素循环再利用过程,有助于了解N素转运效率的影响因素。本文简述了影响水稻叶片转色的内外因素和滞绿型品种的类型,重点总结了伴随水稻叶片转色过程中发生的N再利用及N挥发的研究进展,并推测生育后期水稻N挥发加剧的原因。提出应探索简便的叶片转色动态监控技术,并建立量化叶片转色特征的指标体系,这有助于阐明水稻成熟过程中叶片转色动态与N再利用及N挥发、光合同化物积累和N活化再利用的关系和机理。

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    13. 氮肥用量和运筹对我国水稻产量及其构成因子影响的整合分析
    肖大康, 胡仁, 韩天富, 张卫峰, 侯俊, 任科宇
    中国水稻科学    2023, 37 (5): 529-542.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221111
    摘要389)   HTML49)    PDF (2425KB)(801)    收藏

    【目的】 合理的氮肥用量和运筹能够有效提高水稻产量和氮肥利用率。明确氮肥用量和运筹对水稻产量及其构成因子的影响可为水稻高产高效生产提供理论指导。【方法】 基于119篇已发表的有关稻田氮肥管理的论文,采用整合分析(Meta-analysis)的方法量化了不同施氮量、基肥+分蘖肥、穗肥、种植区域和土壤性质等条件下氮肥管理对水稻产量及其构成因子的影响,并探究了我国各水稻主产区提高产量构成因子以获得高产的适宜措施。【结果】 与不施氮肥相比,施用氮肥能够显著提高水稻实际产量(+42.2%)和理论产量(+43.1%),有效穗数和每穗粒数分别增加了33.2%和13.5%,而结实率和千粒重分别下降了4.2%和1.6%。在不同施氮量和氮肥运筹下,水稻产量及其构成因子存在显著差异。水稻实际和理论产量在施氮量为150~200 kg/hm2时增幅最大,有效穗数和每穗粒数在施氮量为250~300 kg/hm2时增幅最大。另外,随着施氮量的增加,水稻的结实率和千粒重显著下降。基肥+分蘖肥的氮比例(基肥+分蘖肥占总施氮量的比例)为30%~50%和穗肥氮比例为10%~30%时,水稻增产幅度最大;基肥+分蘖肥氮比例(≤70%)增加,水稻有效穗数的提升幅度呈上升趋势,而每穗粒数和结实率的提升幅度呈下降趋势;穗肥氮比例(穗肥占总施氮量的比例)增加(≤30%),每穗粒数和结实率的提升幅度呈上升趋势。对于不同稻区而言,水稻产量及其构成因子的提升幅度存在显著差异,主要表现为东北单季稻区产量增幅最大,长江流域单双季稻区次之,南方单双季稻区和云贵川湘高原单季稻区最小。所有稻区均通过增加有效穗数和穗粒数以获得高产。水稻实际和理论产量的增幅受SOM(土壤有机质)影响较小,各SOM水平间的增幅差异不超过4.39%和2.26%,而受土壤TN(总氮)、AN(有效氮)、AP(有效磷)、AK(速效钾)的含量变化影响较大,但亚组间没有显著差异。【结论】 我国水稻的推荐施氮量不宜超过250 kg/hm2,推荐基肥+分蘖肥比例不要超过总施氮量的70%,穗肥比例10%~30%时更有利于水稻增产。在保证水稻有效穗数和穗粒数前提下,提高结实率是所有稻区未来增产的关键,需通过化学调控、适宜的栽培密度和优良品种等综合管理措施来实现。

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    14. 水稻根系和土壤性状与稻田甲烷排放关系的研究进展
    陈浩田, 秦缘, 钟笑涵, 林晨语, 秦竞航, 杨建昌, 张伟杨
    中国水稻科学    2024, 38 (3): 233-245.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231206
    摘要387)   HTML35)    PDF (1151KB)(1121)    收藏

    甲烷(CH4)是大气中最主要的温室气体,对全球气候变暖具有重要影响。稻田是农业生态系统中CH4的主要排放源,水稻根系与土壤是影响稻田CH4排放的关键因素。因此,探究水稻根系和土壤性状与稻田CH4排放的关系对于缓解温室效应具有重要的意义。本文综述了稻田CH4产生和排放的机理及其与水稻根系和土壤性状间的内在关系,并展望了进一步探究水稻和土壤性状与稻田CH4排放关系的研究方向,为实现水稻丰产与固碳减排协同提供参考。

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    15. 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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    16. 株行距配置对超高产田水稻产量及根系形态生理特性的影响
    董立强, 杨铁鑫, 李睿, 商文奇, 马亮, 李跃东, 隋国民
    中国水稻科学    2023, 37 (4): 392-404.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221007
    摘要352)   HTML27)    PDF (8622KB)(739)    收藏

    【目的】 研究不同株行距配置对超高产田水稻产量的影响,明确增密栽培模式增产的机理。【方法】 于2020-2021年以辽粳419为试材,以农户习惯栽培(LFM)、常规增密配置(CHMD)、窄行增密(NHDM)和两种宽窄行配置(WNHDM1和WNHDM2)共计5种模式为处理,以水稻根系形态和生理特性及产量为主要研究内容,探究株行距配置对超高产田水稻产量及根系形态生理特性的影响,阐明增密模式水稻根系分布与产量构成因素的关系,揭示水稻超高产田增密模式水稻增产的机理。【结果】 同LFM相比,WNHDM1和WNHDM2分别提高有效分蘖数19.24%和18.16%,单穗成粒数、结实率等保持稳定;WNHDM1和WNHDM2行内(窄行)区域根系指标较其他模式并未降低,而行外(宽行)区域差异较大,总根长、总根径、总根表面积、总根体积及总根干质量在两个生长季平均增加21.07%和26.76%、10.71%和9.18%、21.13%和26.77%、21.15%和27.62%及23.48%和29.71%;齐穗期和灌浆期水稻根系形态指标与有效穗数和产量正相关。【结论】 优化株行距配置增密模式,为水稻提供了根系行内、行外不对称生长空间,形成了根部边际效应,提高了水稻群体根干质量、根系表面积和根体积并保持了较强的根系氧化力,促进有效穗的形成,达到增产的目的。

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    17. 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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    18. 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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    19. 谷物糊粉层发育的调控机制及其育种应用
    王腾蛟, 陈忱
    中国水稻科学    2023, 37 (5): 459-469.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230105
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    植物最外层胚乳细胞在种子发育过程中分化为糊粉层细胞,其在形态和生理功能上均显著区别于内胚乳细胞。与淀粉胚乳不同,糊粉层富含蛋白质、脂类、维生素、膳食纤维、矿质元素和抗氧化物等多种营养物质。同时,在种子萌发过程中,糊粉层细胞能够分泌淀粉酶和蛋白酶分解种子内积累的储藏物质,为种子萌发提供能量。目前利用突变体材料,克隆了一些控制糊粉层细胞分化的关键基因,相关研究极大深化了我们对糊粉层细胞命运决定的认识。同时,由于糊粉层富含各种营养物质,增加糊粉层细胞层数可以作为改良谷物营养品质的一个重要手段。本文主要以水稻及其他谷类作物为例,系统介绍了糊粉层细胞分化和发育的过程,并对其遗传调控机制进行总结梳理,同时对利用糊粉层相关性状进行稻米品质改良可能存在的问题及其对策进行了探讨。

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    20. 水稻D1基因新等位突变体的鉴定与功能分析
    高郡茹, 权弘羽, 袁刘珍, 李钦颖, 乔磊, 李文强
    中国水稻科学    2024, 38 (2): 140-149.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230502
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    【目的】株高是作物重要的农艺性状,挖掘株高控制基因并解析其分子功能,可为作物高产育种提供更多有用的基因资源。【方法】利用EMS诱变水稻日本晴获得的矮化突变体d1-11为材料,进行表型和细胞学观察,通过图位克隆的方法鉴定d1-11基因并对基因表达、激素含量和抗旱性进行了分析。【结果】d1-11突变体表现出植株矮化、叶片变短变宽和籽粒形态变圆表型;d1-11突变体叶片中脉萎缩,大脉和小脉数量和面积减少,导致叶片形态变异。d1-11基因被定位到水稻5号染色体R5M15.2和R5M15.8两个分子标记之间;图位克隆结果表明d1-11突变体中D1基因第11外显子和内含子交界处单碱基替换导致基因功能缺失。D1基因在苗期各组织中表达量较高,从分蘖期开始表达量降低;外源脱落酸(ABA)处理24 h后诱导D1基因表达,外源赤霉素(GA)处理抑制D1基因表达,盐胁迫处理24 h诱导D1基因剧烈上调表达。d1-11突变体植株GA、油菜素内酯(BR)和生长素(IAA)等激素含量均上升,叶片相对含水量上升、叶片失水速率降低,植株对干旱胁迫抗性显著增强。【结论】鉴定到水稻D1基因新等位突变d1-11,发现d1-11突变体多种内源激素水平上升、叶片含水量增加、植株对干旱胁迫抗性增强。本研究进一步丰富了水稻矮化基因资源并揭示D1基因新的生物学功能。

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