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    1. 利用CRISPR/Cas9创建osarf7突变体及其农艺性状调查
    李兆伟, 孙聪颖, 零东兰, 曾慧玲, 张晓妹, 范凯, 林文雄
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 237-247.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210117
    摘要312)   HTML1403263443)    PDF(pc) (109895KB)(823)    收藏

    【目的】探究OsARF7基因在水稻生长发育中的生物学功能及其对水稻农艺性状的影响。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在粳稻中花11背景下对OsARF7进行定向编辑,获得OsARF7基因突变植株,并考查其农艺性状。【结果】获得22株T0代转基因株系,经PCR扩增潮霉素基因鉴定出20株阳性植株。提取T2代转基因植株的基因组DNA,通过对OsARF7的2个编辑位点区域DNA片段进行PCR扩增及测序分析,筛选到15种突变类型的纯合基因型植株。基因表达分析显示,osarf7突变体的OsARF7和生长素转运关键基因OsPIN1bOsPIN2OsLAX2的表达量均显著低于野生型。田间调查发现,与野生型相比,osarf7突变体的分蘖成穗率显著降低,其中,分蘖数比野生型增多的osarf7突变体,有效穗数基本保持不变,而分蘖数与野生型相近的osarf7突变体,有效穗数少于野生型,最终表现为无效分蘖明显增多,分蘖成穗率降低。【结论】OsARF7基因与生长素调控水稻分蘖发生相关,并影响分蘖芽的生长发育及成穗;OsARF7基因突变会导致迟发分蘖芽不能正常发育成穗;粳稻OsARF7突变体的创建对揭示OsARF7基因生理功能和探索生长素促控分蘖发生与成穗机理等具有积极意义。

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    2. 低升糖指数水稻研究进展
    李霞, 蒋彦婕, 陶亚军, 李文奇, 王芳权, 陈智慧, 许扬, 王军, 范方军, 朱建平, 杨杰
    中国水稻科学    2022, 36 (4): 336-347.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210902
    摘要352)   HTML1225319443)    PDF(pc) (103817KB)(823)    收藏

    大米是典型的淀粉丰富的食物,是全世界大多数人口尤其是亚洲人口每日主要的卡路里来源。目前水稻品种大多数属高升糖指数(全称为血糖生成指数,glycemic index, GI)水稻,会诱发由于高热量摄入而致血糖失调的健康问题。已有大量研究者在探索降低大米血糖指数的方法。本文重点对稻米升糖指数的影响因素、筛选方法、遗传基础以及遗传改良等的相关研究进行总结,并对未来的研究方向提出了一些建议。

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    3. 水稻苗期耐热种质资源筛选及QTL定位
    刘进, 崔迪, 余丽琴, 张立娜, 周慧颖, 马小定, 胡佳晓, 韩冰, 韩龙植, 黎毛毛
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 259-268.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022
    摘要351)   HTML1980768815)    PDF(pc) (201160KB)(808)    收藏

    【目的】鉴定和筛选水稻极端耐热种质或基因,为培育耐高温水稻新品种提供技术支撑。【方法】以耐热等级和幼苗存活率为指标对不同类型水稻苗期耐热性进行鉴定评价,以筛选和鉴定耐热种质资源及主效QTL。【结果】不同类型水稻品种苗期耐热性存在明显差异,籼稻品种耐热性明显强于粳稻品种,籼稻和粳稻品种均存在极端耐热和极端敏感种质资源;共筛选出嘉育253、中优早8号、秀水09等20份耐热种质资源,高温处理后幼苗存活率和生长发育基本不受影响。RIL群体双亲耐热等级和幼苗存活率存在极显著差异,中优早8号耐热性较强,植株基本无枯死,龙稻5号对高温胁迫较敏感,不同株系间苗期耐热性存在较大幅度变异;共检测到12个苗期耐热相关QTL,分布于第1、3、4、5和8染色体上,耐热等级和存活率QTL存在明显的遗传重叠,主效QTL簇qHTS4qHTS8表型贡献率较大。基于QTL初步定位结果,利用相对剩余杂合体RHL-F2群体,在第8染色体RM5808-RM556标记区域鉴定了一个苗期耐热性主效QTL qHTS8,该区域对苗期耐热性具有较强调控效应。【结论】筛选出20份苗期耐热性较强的水稻种质资源,鉴定了12个苗期耐热相关的QTL,定位和验证了一个调控水稻苗期耐热性的主效QTL qHTS8,研究结果可为水稻苗期耐热性生理生化机理与分子遗传机制的研究及育种利用奠定基础。

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    4. 我国优质杂交稻主要品种推广情况与展望
    曾波, 龚俊义, 张芳
    中国水稻科学    2022, 36 (5): 439-446.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220408
    摘要504)   HTML217072232)    PDF(pc) (13466KB)(797)    收藏

    【目的】最近十余年,是我国杂交稻优质化从修订审定指标引导到全面推进的重要时期,回顾这一时期我国优质杂交稻的选育与推广进程,对于完善和指导未来的水稻育种具有重要的意义。【方法】试验材料与数据来自2009-2020年我国杂交水稻主要品种的推广面积统计汇总、品种审定试验结果及品种系谱资料。分析了各主要稻区优质杂交稻品种的推广应用总体情况,梳理了主要优质杂交稻品种利用的不育系、恢复系及各系列品种推广面积,还回顾了各稻区主栽品种更替历程。【结果】这一时期,我国优质杂交稻品种推广面积持续快速增长,各主要稻区品种优质率显著提升,但高档优质稻品种仍然缺乏。优质杂交稻品种的亲本来源比较单一,集中于15个骨干不育系和9个恢复系。此外,分析结果还显示我国各主要稻区主栽优质杂交稻品种总体上进行了1~2次大规模更替。【结论】过去12年来,得益于水稻科研育种技术创新驱动,我国杂交稻优质化育种进程明显加快,各稻区优质杂交水稻品种不断涌现,推广面积快速增加,生产主推优质品种比重显著提升。

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    5. 低温胁迫后水分对水稻幼苗根系活力和水孔蛋白相关基因表达的影响
    黄奇娜, 江苏, 汪利民, 张燕, 俞林飞, 李春福, 丁利群, 邵国胜
    中国水稻科学    2022, 36 (4): 367-376.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210805
    摘要210)   HTML1344045062)    PDF(pc) (12286KB)(787)    收藏

    【目的】为了探究低温冷害胁迫后水分/湿度对水稻幼苗根系活力和水分运输等的影响,【方法】以具有低温耐性差异的嘉籼7号和辐8329两个水稻品种为研究材料进行低温胁迫处理后,在进行实验Ⅰ(不同湿度梯度,正常温度培养条件下)和实验Ⅱ(快速回温处理实验,以正常温度恢复为对照)。【结果】实验Ⅰ结果表明,与较低湿度(30%)相比,较高的湿度(60%和90%)可以提高根系活力,有效保证水稻幼苗的存活率并缓解其遭受的低温冷害。水孔蛋白基因OsPIP2;5OsPIP2;6的表达水平与根系活力密切相关,对水稻的抗寒和低温耐性具有显著的调控作用。实验Ⅱ结果表明,与对照组(CK)相比,快速回温处理后水稻幼苗的含水量和根系活力显著降低;且正常自然恢复状态下,两个水稻品种的存活率明显高于快速回温组幼苗。【结论】低温胁迫显著影响水稻幼苗的生长发育过程。较高的湿度环境有助于缓解幼苗的低温冷害损伤,保证存活率。同时,低温胁迫后的外界环境湿度对水稻幼苗的含水量、根系活力和水孔蛋白相关基因表达有显著影响,其中OsPIP2;5OsPIP2;6的表达水平与根系活力正相关,在水稻幼苗抵御外界低温冷害过程中起重要作用。因此,与低温胁迫后田间大量灌溉相比,正常温度下土壤缓慢的温度上升对幼苗的根系活力影响较小,有助于其在低温冷害后恢复生命活动。

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    6. 水稻可溶性淀粉合成酶基因SSⅡaSSⅢa的功能、等位变异及其互作研究进展
    姚姝, 张亚东, 路凯, 王才林
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 227-236.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210705
    摘要503)   HTML2022182611)    PDF(pc) (5007KB)(745)    收藏

    水稻淀粉合成对稻米品质的影响研究一直备受关注,是水稻基础科学研究的热点和难点之一。淀粉合成途径受众多酶催化调控,可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase, SSS)是其中较重要的一种,极大地影响稻米食味品质的形成。可溶性淀粉合成酶基因SSⅡaSSⅢa是控制稻米糊化温度和胚乳支链淀粉生物合成途径中的两个关键基因。本文重点回顾并归纳了国内外关于SSⅡaSSⅢa基因的功能、等位变异及其互作对稻米蒸煮食味品质影响的最新研究进展,同时对SSⅡaSSⅢa基因的育种利用前景进行了展望,以期为稻米品质分子改良和育种提供参考依据。

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    7. OsLOX10正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性
    周永林, 申小磊, 周立帅, 林巧霞, 王朝露, 陈静, 冯慧捷, 张振文, 陈晓婷, 鲁国东
    中国水稻科学    2022, 36 (4): 348-356.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210604
    摘要347)   HTML1613258774)    PDF(pc) (62674KB)(736)    收藏

    【目的】由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病和由水稻黄单胞菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzaeXoo)引起的白叶枯病严重影响水稻的产量和品质。创制转OsLOX10基因水稻材料,进行稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性分析,有助于揭示其调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性机制。【方法】采用CRISPR/Cas9系统构建OsLOX10的敲除载体,利用限制性内切酶XcmⅠ线性化pCXUN-HA,TA连接构建OsLOX10的过表达载体,遗传转化获得OsLOX10转基因水稻,筛选过表达株系和纯合敲除株系进行真菌和细菌的抗病性分析。在稻瘟菌(Guy11)侵染水稻后,对水杨酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)途径的标志基因进行qRT-PCR分析;在几丁质(chitin)和flg22诱导下,观测水稻活性氧(reactive oxygen species,ROS)的暴发情况。【结果】 qRT-PCR分析表明,接种稻瘟菌和白叶枯菌24 h后,OsLOX10表达量上调;OsLOX10的纯合敲除和过表达水稻转基因株系接种稻瘟病菌Guy11孢子悬浮液,与野生型(日本晴)相比,OsLOX10敲除株系更易感病,过表达株系则无典型的病斑症状;接种 6、12、24和36 h时,3个病程相关蛋白基因OsPBZ1OsPR1aOsPR1b和SA通路基因OsPAL1,以及JA合成通路上的2个基因OsAOS2OsLOX5的转录水平在敲除转基因株系中显著下调,而在过表达转基因株系中显著上调。对转OsLOX10基因水稻接种白叶枯菌(PXO99A),发现敲除OsLOX10的转基因水稻对白叶枯菌更易感病。qRT-PCR分析OsPR1bOsPAL1以及JA合成通路上的3个基因OsAOS2OsAOCOsJAZOsLOX10过表达基因水稻中表达量明显上调,而在敲除OsLOX10的转基因水稻中却保持在较低水平,在接种7 d后表现出显著性差异。在几丁质和flg22诱导下,OsLOX10敲除株系的ROS水平显著性降低,而且在几丁质诱导下,ROS的起峰时间推迟。【结论】稻瘟病菌和白叶枯病菌能够诱导OsLOX10的表达,OsLOX10通过病原菌分子模式触发的免疫途径(PTI)参与抗病反应,其在水稻抵御稻瘟病和白叶枯病中起着正调控作用。同时,OsLOX10可能通过调节SA和JA介导的信号通路来正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性。

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    8. 水稻耐盐分子机制与育种研究进展
    巫明明, 曾维, 翟荣荣, 叶靖, 朱国富, 俞法明, 张小明, 叶胜海
    中国水稻科学    2022, 36 (6): 551-561.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211111
    摘要635)   HTML3948714)    PDF(pc) (414KB)(695)    收藏

    盐碱土壤对水稻不同生长发育时期均形成盐胁迫,进而导致水稻产量降低。耐盐水稻选育是提高水稻产量的有效途径。本文分析了盐胁迫对水稻不同发育时期农艺性状的影响,并从渗透调节、离子应答、激素调控和活性氧清除四个方面综述了近年来水稻耐盐分子机制的研究进展。最后,本文总结了水稻耐盐育种现状,并对耐盐水稻新品种的选育和推广进行了展望。

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    9. 结实期干湿交替灌溉对水稻根系、产量和土壤的影响
    陈云, 刘昆, 李婷婷, 李思宇, 李国明, 张伟杨, 张耗, 顾骏飞, 刘立军, 杨建昌
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 269-277.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210309
    摘要248)   HTML1246775891)    PDF(pc) (9147KB)(674)    收藏

    【目的】干湿交替灌溉(WMD)对水稻根系生长和产量形成有重要影响,但其对土壤性状的影响,以及与根系生长的关系尚不明确。【方法】本研究以5个不同类型的水稻品种为材料,在结实期设置常规灌溉(CI)和干湿交替灌溉(WMD)两种灌溉方式处理,研究了其对水稻产量、根系形态生理及土壤性状的影响。【结果】1)与CI相比,结实期WMD可明显提高不同品种的结实率与千粒重,从而提高水稻产量。2)结实期WMD能够提高复水后水稻根际与非根际土壤硝态氮含量和脲酶、蔗糖酶活性,降低土壤铵态氮含量。3)结实期WMD复水后水稻根系形态(根质量、根数、根长、根表面积、根体积、根系通气组织面积)及根系活力(根系氧化力)均明显高于CI处理。【结论】WMD复水后较高的根际和非根际土壤硝态氮含量、脲酶和蔗糖酶活性以及较低的土壤铵态氮含量能够改善水稻根系形态生理,促进籽粒灌浆结实,提高水稻产量。

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    10. 利用CRISPR/Cas9技术创制抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系
    梁敏敏, 张华丽, 陈俊宇, 戴冬青, 杜成兴, 王惠梅, 马良勇
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 248-258.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211007
    摘要286)   HTML1653087372)    PDF(pc) (18446KB)(665)    收藏

    【目的】创制新型抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系,为高产优质杂交水稻选育提供资源。【方法】利用CRISPP/Cas9技术在水稻稻瘟病基因Pi21、温敏不育基因TMS5和香味基因Badh2的第1外显子处设计靶位点,构建多基因表达载体pC1300-2×35S::gTMS5-gBadh2-gPi21,转化优质常规籼稻品种中早70,测序鉴定分析获得纯合阳性稳定株系。利用稻瘟病喷雾接种和打孔接种方法对稻瘟病基因Pi21的纯合突变株系进行稻瘟病抗性鉴定,利用GC-MS技术对Badh2纯合突变株系的香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量进行测定。【结果】在T0转基因株系中,Pi21TMS5Badh2突变频率分别为87.5%、80.0%和87.5%,突变类型多为双等位突变。从T1代中筛选不含载体骨架的纯合突变株系,获得两种三突变纯合株系。稻瘟病接种结果表明,与野生型相比,T2Pi21纯合变异株系的抗性显著提高。同时,接种后纯合突变体株系内相关防卫基因的表达量显著上调,ROS积累量也显著增加。tms5纯合变异株系表现出典型的温敏不育特性,TMS5基因的表达水平与野生型相比显著降低,高温下UbL404基因的表达水平明显高于野生型。与野生型相比,在Badh2纯合突变体植株中Badh2的表达水平显著下调,并且香味物质2-AP含量极显著增加。【结论】利用CRISPR/Cas9技术成功对Pi21、TMS5Badh2基因同时进行定向编辑,获得了具有高抗稻瘟病的香型温敏不育系,为高抗、香型不育系材料的选育提供参考,加快高产优质杂交水稻的选育。

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    11. 水稻抽穗期途径基因的磷酸化、泛素化研究进展
    王婧莹, 赵广欣, 邱冠凯, 方军
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 215-226.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210707
    摘要310)   HTML1312821530)    PDF(pc) (1000KB)(645)    收藏

    水稻是一种广泛种植的兼性短日照植物。水稻抽穗期是直接影响产量和品种地域适应性的重要农艺性状。因此,研究该性状的影响因素并使植株在适宜的时间抽穗具有重要意义。水稻抽穗期作为一个复杂的数量性状,受内在基因网络和外界光温等条件的共同调控。目前,已经鉴定和克隆出多个控制抽穗期的关键基因,发现磷酸化和泛素化修饰在抽穗期分子机制中起重要作用。本文介绍了水稻抽穗期光周期途径的分子机制,重点阐述了磷酸化级联反应和泛素26S蛋白酶体系统对抽穗期调控的研究进展,旨在为挖掘调控抽穗期的新作用机制和改良品种地域适应性提供理论依据和实践指导。

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    12. 氮肥减施模式对不同穗型迟熟中粳水稻产量及氮素吸收利用的影响
    张小祥, 邵士梅, 赵步洪, 张耗, 季红娟, 肖宁, 潘存红, 李育红, 吴云雨, 蔡跃, 刘建菊, 吉春明, 张秀琴, 刘广青, 周长海, 黄年生, 李爱宏
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 278-294.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211003
    摘要155)   HTML1258307611)    PDF(pc) (787KB)(638)    收藏

    【目的】阐明氮肥减施关键时期和适宜减施量对不同穗型迟熟中粳水稻的产量及氮肥吸收利用的影响。【方法】以大穗型品种(丰粳3227)、中穗型品种(淮稻5号)和小穗型品种(扬辐粳8号)为材料,设置12种氮肥处理模式,即不施氮(0N)、当地常规施氮(CN,300 kg/hm2)、基肥减总氮10%与20%(BN10、BN20)、分蘖肥减总氮10%与20%(TN10、TN20)、促花肥减总氮10%与20%(SPN10、SPN20)、保花肥减总氮10%与20%(SNN10、SNN20)和均衡减氮10%与20%(AN10、AN20)。【结果】减氮处理下大穗型品种丰粳3227、中穗型品种淮稻5号和小穗型品种扬辐粳8号产量整体降幅分别为6.17%、7.67%和7.81%,尤以减氮20%降幅最大,其中,丰粳3227、淮稻5号和扬辐粳8号在SPN10、AN10和SSN10处理下产量降幅分别为0.17%、0.79%和0.23%,与CN相比略有下降但差异不显著。在相同减氮模式下,产量降幅最高的为小穗型品种,其次是中穗型品种,最后则为大穗型品种。减氮降低了单位面积有效穗数和每穗粒数,但提高了结实率。减氮处理后有效穗数对大穗型品种丰粳3227的产量促进作用最大,每穗粒数则对中穗型品种淮稻5号和小穗型品种扬辐粳8号产量的贡献最大。减氮处理降低了氮素转运量和穗部氮素积累量,提高了氮素吸收利用率和氮肥偏生产力。减氮模式下大穗型品种丰粳3227、中穗型品种淮稻5号、小穗型品种扬辐粳8号分别在SPN10、AN10、SSN10处理下的氮肥利用效率指标总体优于其他处理。【结论】大穗型品种在促花肥适量减氮、小穗型品种在保花肥适量减氮及中穗型品种均衡减氮处理下达到减氮不减产并提高氮肥吸收利用率。适量减氮能够调节不同穗型水稻群体的生长特性以实现产量稳定,但过量减氮使水稻群体自身的产量调节效应变弱。

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    13. 多胺与乙烯对水稻籽粒灌浆、粒重和品质的调控作用
    徐云姬, 唐树鹏, 简超群, 蔡文璐, 张伟杨, 王志琴, 杨建昌
    中国水稻科学    2022, 36 (4): 327-335.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211010
    摘要233)   HTML33719057)    PDF(pc) (15601KB)(628)    收藏

    研究水稻产量与品质特性对水稻优质高产育种和栽培具有重要意义。多胺与乙烯作为两类重要的内源植物生长调节物质,对水稻籽粒灌浆充实、粒重和品质形成具有重要的调控作用。本文分别介绍了水稻籽粒多胺与乙烯、灌浆充实、粒重和品质特性,简述了灌浆与粒重和品质形成的关系,重点综述了水稻灌浆期籽粒多胺与乙烯对灌浆充实、粒重和品质(稻米加工、外观和营养品质及籽粒淀粉品质)的调控作用及其生理机制,讨论了存在的问题和今后的研究方向。

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    14. 干湿交替灌溉下施氮模式对水稻光合产物和氮转运的影响
    吴龙龙, 虞轶俊, 田仓, 张露, 黄晶, 朱练峰, 朱春权, 孔亚丽, 张均华, 曹小闯, 金千瑜
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 295-307.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210507
    摘要183)   HTML572527274)    PDF(pc) (15116KB)(595)    收藏

    【目的】采用大田小区试验,研究不同灌溉模式下氮肥施用模式对水稻产量、光合生理特性、非结构性碳水化合物和氮素利用效率的影响,以期为当地稻田灌溉和施氮模式优化管理提供理论依据。【方法】以中浙优1号为供试材料,设常规淹灌和干湿交替2种灌溉模式,以及不施氮(N0)、常规施氮(PUN100)、减氮20%(PUN80)、缓控释复合肥减氮20%+生物炭(CRFN80-BC)和稳定性复合肥减氮20%+生物炭(SFN80-BC) 5种施氮模式。【结果】不同灌溉和施氮模式显著影响水稻产量和氮素利用率,且二者存在显著交互作用。与常规淹灌相比,干湿交替灌溉下CRFN80-BC和SFN80-BC处理显著提高了水稻齐穗期净光合速率,增加了叶面积,促进了叶片非结构性碳水化合物累积及其向籽粒的转移,进而提高了水稻有效穗数和每穗粒数,其2年平均产量分别为9656.5 kg/hm2和10033 kg/hm2,较PUN100处理分别提高了6.8%和10.4%。同时,干湿交替灌溉提高了CRFN80-BC和SFN80-BC处理下齐穗至灌浆期水稻茎鞘和叶片氮转运量和氮转运贡献率,进而显著提高水稻氮利用效率。与PUN80处理相比,干湿交替灌溉下CRFN80-BC和SFN80-BC处理氮肥回收效率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别显著提高37.8%和58.4%、56.6%和71.1%、15.2%和19.3%。【结论】干湿交替灌溉模式下稳定性复合肥或缓控释复合肥减氮20%(144 kg/hm2)配施生物炭处理显著提高了水稻营养生长期叶片光合速率,促进了非结构性碳水化合物和氮素累积和转运,二者协同提高水稻产量和氮利用效率,可作为适宜当地水稻绿色高效栽培的最佳水氮管理模式。

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    15. 外源物质对水稻盐胁迫缓解效应研究进展
    刘淑丽, 张瑞, 王洋, 陈英龙, 韦还和, 侯红燕, 戴其根
    中国水稻科学    2023, 37 (1): 1-15.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220404
    摘要539)   HTML40886)    PDF(pc) (424KB)(576)    收藏

    盐胁迫是影响水稻生长发育和产量的主要非生物因素之一,外源物质能有效缓解盐对水稻的毒害作用并增加水稻产量。本文主要综述了不同外源物质(生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、褪黑素、水杨酸、多胺、油菜素类固醇、茉莉酸类外源生长调节物质以及钙、硅离子类外源物)对盐胁迫下水稻生长的不同调控机理及其缓解效应,并进一步对外源物质在水稻耐盐上的利用与研究工作进行了展望,以期为改善盐渍土环境下水稻的生长发育以及提高产量和品质提供理论依据。

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    16. 利用CRISPR/Cas9技术创制高效抗除草剂水稻
    尹丽颖, 张元野, 李荣田, 何明良, 王芳权, 许扬, 刘欣欣, 潘婷婷, 田晓杰, 卜庆云, 李秀峰
    中国水稻科学    2022, 36 (5): 459-466.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211004
    摘要424)   HTML11927646)    PDF(pc) (932KB)(574)    收藏

    【目的】培育抗除草剂品种在水稻育种中具有重要意义。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以黑龙江优质粳稻品种为材料,编辑乙酰乳酸合酶ALS基因,创制具有抗除草剂特性的水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,以乙酰乳酸合酶ALS为靶基因,构建单碱基突变载体pH-nCas9-PBE-ALS,以松粳22、龙粳46和绥粳18为转化材料,利用农杆菌介导转化获得转基因植株,通过对转基因植株的突变位点进行测序结合除草剂喷施试验,鉴定基因型及表型。【结果】经分子水平检测验证,获得ALSS627N突变植株10株,ALSS627N1884G-A但第628位氨基酸未改变突变植株1株,ALSS627N/G628E突变植株1株。相较于野生型,以上三类突变植株均具有较强抗除草剂特性。【结论】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得具有抗除草剂特性,能够稳定遗传,不含转基因标记的纯合株系,可为抗除草剂水稻育种提供基础材料。

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    17. 灌浆期不同时段高温对稻米淀粉理化特性的影响
    沈泓, 姚栋萍, 吴俊, 罗秋红, 吴志鹏, 雷东阳, 邓启云, 柏斌
    中国水稻科学    2022, 36 (4): 377-387.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210413
    摘要245)   HTML49312625)    PDF(pc) (67520KB)(562)    收藏

    【目的】研究灌浆期不同时段高温对稻米淀粉组成、结构和理化特性的影响,揭示高温对稻米淀粉理化特性影响的时段效应,阐明高温、结构和功能之间的关系。【方法】以耐热水稻品种黄华占和热敏感的9311近等位基因系为实验材料,利用人工气候箱设置高温[38℃(昼)/30℃(夜)]和对照[28℃(昼)/22℃(夜)],研究灌浆前期(齐穗期后1-15 d)和后期(齐穗期后16 d至成熟)高温对稻米的加工品质、外观品质、淀粉组成、支链淀粉链长分布、粒度分布、胶稠度、黏度特性、糊化特性、结晶特性和颗粒形态的影响。【结果】灌浆期高温使糙米率、精米率、整精米率显著下降,使垩白粒率和垩白度显著升高,导致加工品质和外观品质变差。灌浆期高温使总淀粉含量、直链淀粉含量、短支链淀粉含量、大淀粉粒占比、直/支链淀粉比显著下降,而中等支链淀粉含量、小中淀粉粒占比、糊化温度和糊化焓显著上升,黏度特性显著改变,结晶类型不变但结晶度显著改变,淀粉颗粒表面出现小孔,表面变得凹凸不平,导致淀粉颗粒更加碎片化和蒸煮食味品质变劣。灌浆期不同时段高温对稻米品质的影响不同,灌浆前期高温对稻米淀粉的影响大于灌浆后期,耐热品种受影响小于热敏感品种。灌浆前期高温处理下供试材料具有较高的消减值和较低的崩解值,黏度特性变差;灌浆后期高温处理下供试材料具有较低的消减值和较高的崩解值,黏度特性变好。【结论】灌浆前期高温对淀粉理化特性的影响最大,进而导致稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质变劣,灌浆后期高温提升了黏度特性。

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    18. 不同直链淀粉含量软米品种品质性状的比较
    史玉良, 杨勇, 李雪飞, 李钱峰, 黄李春, 张昌泉, 宋学堂, 刘巧泉
    中国水稻科学    2022, 36 (6): 601-610.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211212
    摘要314)   HTML688661)    PDF(pc) (2217KB)(554)    收藏

    【目的】具有较低直链淀粉含量(5%~12%)的优良食味软米在国内市场上广受消费者欢迎,然而不同软米品种间稻米品质表现差异较大,造成这种差异的原因尚未明确。因此,有必要深入研究不同类型软米理化品质的差异及其成因。【方法】选取了江苏地区具有显著品质差异的4个软米品种、2个糯稻品种和2个常规品种(均为粳稻品种)为对象,对其稻米理化品质和淀粉结构进行了系统的比较分析。【结果】测序结果表明,软米品种南粳5055和南粳9108携带Wxmp等位基因,而软米品种香软玉和武香粳113携带跟2个常规粳稻品种相同的Wxb等位基因。品质分析表明,香软玉和武香粳113稻米较另两个软米品种中的直链淀粉含量更低,籽粒胚乳透明度更差;4个软米类稻米胚乳淀粉粒内部存在明显的孔隙,并且稻米胚乳越不透明,孔隙越明显;较低直链淀粉含量的软米食味表现更佳,这可能与低直链淀粉含量稻米具有更低的冷胶黏度、较大的崩解值和较小的消减值有关。淀粉精细结构测定表明,与常规粳稻米相比,软米的直链淀粉组分占比较低,而支链淀粉短链组分占比较高。【结论】目前江苏地区软米品种间存在显著的遗传和理化品质特性的差异,这为新型软米品种的培育和优异基因的克隆与利用提供依据。

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    19. 水稻类病斑突变体lmm7的鉴定与基因定位
    孙志广, 代慧敏, 陈庭木, 李景芳, 迟铭, 周振玲, 刘艳, 刘金波, 徐波, 邢运高, 杨波, 李健, 卢百关, 方兆伟, 王宝祥, 徐大勇
    中国水稻科学    2022, 36 (4): 357-366.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210711
    摘要277)   HTML45101272)    PDF(pc) (54710KB)(540)    收藏

    【目的】对水稻类病斑突变体的研究有助于解析其与植物生长和防御反应的关系。【方法】本研究在粳稻品系FI135胚培养过程中获得了1个类病斑突变体lmm7(lesion mimic mutant 7)。通过对其进行系统的表型鉴定、农艺性状考查、超微结构观察、生理学特性分析,阐明LMM7基因对植物生长的调控。通过病原菌抗性鉴定,明确lmm7对植物防御反应的影响。利用9311B与突变体lmm7杂交所得F2群体对该突变体进行了遗传分析和基因精细定位。【结果】该突变体苗期表型正常,分蘖初期,植株基部叶片从叶尖开始不断出现褐色斑点,并向整株扩散,且斑点数目随植株生长不断增加。与野生型相比,突变体的株高、穗长、有效穗数、每穗粒数、结实率及剑叶长宽都显著降低,但籽粒性状和抽穗期没有显著性差异。遮光处理表明,突变体lmm7的表型受到光照诱导,抽穗期突变体lmm7叶肉细胞严重失绿,光合色素含量显著降低。组织化学分析表明,突变体病斑处的H2O2含量显著升高。透射电镜观察结果表明,突变体lmm7叶肉细胞的叶绿体数目减少,叶绿体类囊体片层结构严重受损,细胞器肿胀解体,并出现大量嗜锇小体,同时病斑内部和周围区域积累了大量的ROS。抗性鉴定结果显示突变体lmm7稻瘟病抗性水平显著高于野生型。遗传分析表明lmm7的突变表型受单个隐性基因控制。利用图位克隆的方法,目的基因被定位于水稻第7染色体短臂两InDel标记7B35和7B43之间,区间范围约260 kb。测序结果表明该区间内候选基因LOC_Os07g0203700第2891位碱基T发生了单碱基缺失,导致后续移码突变及翻译提前终止。【结论】lmm7spl5互为等位基因,其突变抑制了植株的生长,同时增强了对稻瘟病的抗性。

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    20. 基于无人机数码影像的水稻叶面积指数监测
    曹中盛, 李艳大, 黄俊宝, 叶春, 孙滨峰, 舒时富, 朱艳, 何勇
    中国水稻科学    2022, 36 (3): 308-317.   DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210712
    摘要205)   HTML269484868)    PDF(pc) (2982KB)(538)    收藏

    【目的】为探究无人机数码影像监测水稻叶面积指数(Leaf area index, LAI)的可行性,明确利用无人机数码影像监测水稻LAI的最佳时期,构建基于无人机数码影像的水稻LAI监测模型。【方法】本研究基于不同品种和施氮量的水稻田间试验,于分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期测定水稻LAI,同步使用无人机搭载数码相机获取水稻无人机数码影像并提取颜色指数及纹理特征,分析其在不同生育时期与水稻LAI之间的相关性,构建定量监测模型,并用独立试验数据对所建模型进行检验。【结果】无人机数码影像中颜色指数及纹理特征与水稻LAI之间的相关性在生育前期(分蘖期+拔节期)最高,高于所有单生育期、生育后期(孕穗期+抽穗期+灌浆期)和全生育期,可确定为监测的最佳时期;在颜色指数和纹理特征当中,纹理特征方差(Variance, VAR)在监测水稻生育前期LAI时表现最优,可构建监测模型LAI = 1.1656×exp(0.0174×VAR)实现监测,模型构建时的决定系数(Determination coefficient, R2)为0.7980,模型检验时的相对均方根误差(Relative root mean square error, RRMSE)和偏差(bias, θ)分别为0.1658和0.1306。【结论】与人工测量LAI相比,基于无人机数码影像的水稻LAI监测方法可提高作业效率,降低成本,在水稻长势快速准确监测和丰产高效栽培中具有应用价值。

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