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    2009年, 第23卷, 第3期
    刊出日期:2009-05-10
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    综述与专论
    研究报告
    实验技术
    研究简报
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    综述与专论
    关于超级稻品种培育的资源和基因利用问题
    程式华,曹立勇,庄杰云,吴伟明
    2009, 23(3): 223-228 . 
    摘要 ( )   PDF(233KB) ( )  
    超级稻育种是矮化育种和杂种优势利用的深化,其本质是资源或基因及基因与环境互作的综合利用。为给超级稻育种提供思路,回顾和分析了超级稻育种中的资源及基因综合利用现状,包括籼粳基因渐渗及利用、栽培稻产量QTL累加及利用、野生稻产量及抗病基因发掘及利用、株型和根系相关基因的发掘及遗传改良等。指出由于真正能用于超级稻育种的有利基因及连锁标记还不多,水稻基因研究成果还不足以支撑超级稻分子育种,目前的超级稻育种仍以常规杂交技术和资源的综合利用为主。需要进一步发掘高产、优质、抗病虫、抗逆基因,常规育种技术与分子育种技术相结合,培育广适性或绿色超级稻。
    研究报告
    基于遗传位置的水稻与玉米重要农艺性状QTL比较研究
    陈志军,汤在祥,宋 雯,徐辰武
    2009, 23(3): 229-236 . 
    摘要 ( )   PDF(1912KB) ( )  
    收集整理了水稻与玉米15个共有性状已发表的QTL定位信息,依据QTL遗传位置信息整合遗传图谱,开展了水稻与玉米基因组QTL水平的比较研究工作。结果表明:1)任一性状QTL的定位频率在染色体上的不同区域内是不同的,存在着若干“热点区域”。QTL定位频率较高的区域,往往能够反映不同遗传背景、不同环境条件下这一区域对特定性状的强表达。在这些区段内,有较高的概率找到控制这一性状遗传率较高的QTL。2)几个不同性状QTL的热点区域常常发生重合,这可能是控制不同性状的基因在染色体上密集排列紧密连锁成一个基因簇造成的;也可能是一个基因影响了多个性状,即一因多效的结果。这些同时对几个性状产生影响的活跃区域,对作物的遗传改良有较大利用价值。

    我国常规稻主栽品种的遗传变异分析

    魏兴华, 袁筱萍, 余汉勇, 王一平, 徐 群, 汤圣祥
    2009, 23(3): 237-244 . 
    摘要 ( )   PDF(4652KB) ( )  
    采用40个SSR标记,分析了329份我国近50年来常规稻主栽品种的遗传变异。结果显示,39个SSR标记具有多态性,在多态性位点共检测到223个等位基因,每个位点2~11个,平均57个;平均Nei基因多样性指数(He)为0632。籼粳亚种间的SSR变异差异明显,籼稻平均等位基因数(Na)和Nei基因多样性指数(Na = 54,He = 0440)均高于粳稻品种(Na = 44,He = 0397)。Nei遗传相似系数表明总体样本具有较小的遗传相似度(I = 0366),而骨干亲本具有较高的遗传相似度(籼:I = 0590;粳:I = 0590)。这导致了籼粳亚种内较高的遗传一致性(籼:I = 0558;粳:I = 0600)。早、中、晚稻各类型遗传相似度差异明显,晚籼和早粳类型具有较高的遗传变异。籼粳稻品种尤其是粳稻的聚类结果显示出较强的季节型和地域特征。这些均提示育种家应选择更广泛的亲本源以拓宽选育品种的遗传基础。
    粳稻SSR连锁图谱的构建及恢复系卷叶性状QTL分析
    郭媛, 程保山 洪德林,
    2009, 23(3): 245-251 . 
    摘要 ( )   PDF(1894KB) ( )  
    调查了粳稻品种秀水79 (P1)与粳稻恢复系C堡 (P2)及其衍生的254个重组自交系的SSR标记基因型和两个环境下主茎剑叶卷曲度,构建了该组合的SSR标记连锁图谱并分析了剑叶卷曲度QTL及其与环境的互作。在检测的818对SSR引物中,有90对引物在P1与P2之间扩增出多态性条带。单标记回归分析显示有12个标记在两个环境下均显示与剑叶卷曲度呈极显著相关。74个信息位点构成的连锁图谱全长744.6 cM,位点间平均图距10.1 cM。利用两种分析软件 WinQTLcart 2.5和QTLNetwork 2.0共同检测到3个QTL (qRL1、qRL7和qRL81),其中qRL81是新发现的,在两个环境下贡献率分别为15.5%和12.8%,加性贡献率为6.6%,且与环境不存在互作。
    水稻矮化突变体ddu1的遗传分析和分子定位
    胡 江, 曾大力, 张光恒, 郭龙彪, 董国军, 高振宇, 胡兴明, 朱 丽, 刘 坚, 钱 前
    2009, 23(3): 252-256 . 
    摘要 ( )   PDF(1105KB) ( )  
    利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种兰胜获得了一个能稳定遗传的矮化突变体ddu1。GA3点滴诱导水稻第2叶叶鞘伸长和α淀粉酶诱导反应表明,ddu1并非为GA的缺陷型和信号传导阻碍矮化。将该突变体与籼稻浙辐802、明恢63和粳稻品种日本晴进行正反交配组,遗传分析表明该突变体受隐性单基因控制,而等位性检测表明ddu1与d1、d18、eui1和eui2均不等位。通过SSR和STS分子标记对F2代分离群体进行遗传定位,将该基因定位于第7染色体SSR标记RM427附近,随后又发展了多对有多态性的SSR和STS分子标记,最终将该基因定位于STS标记R5309和R3742之间,遗传距离分别为0.4和2.0 cM。
    玉米PEPC 基因在籼型水稻保持系不同遗传背景下的效应及转PEPC基因后代的耐光氧化特性
    向珣朝 何立斌, 孙建明, 李季航, 姚嫣萍, 李 平,
    2009, 23(3): 257-262 . 
    摘要 ( )   PDF(154KB) ( )  
    分别以转PEPC Kitaake和Kitaake作父本,以4份不同来源的保持系珍汕97B、K17B、Ⅱ32B和G2480B为母本构建F1,考查PEPC 的表达及其对光合性状和农艺性状的影响。导入PEPC 后,水稻净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和PEPC酶活性均表现为增加,最突出的是其PEPC酶活性均成倍增加。蒸腾速率方面,只有K17B/PEPC 表现为下降。珍汕97B的净光合速率、气孔导度和PEPC酶活性一般配合力相对效应值均最大。在农艺性状上,G2480B/PEPC 的有效穗数、结实率和单株产量均大幅度提高,分别增加了31.46%、1.39倍和1.83倍,千粒重也增加了7.84%。珍汕97B/PEPC 由于穗变短,即使结实率和千粒重大幅度增加,减产仍达9.84%。G2480B的穗长、每穗粒数、结实率和单株产量一般配合力相对效应值均最大,而珍汕97B最小。在耐光氧化方面,转PEPC 基因Kitaake明显优于Kitaake。说明PEPC 单个基因对改善籼型三系保持系的光合性能和增加产量有较重要的作用。在供试的4份保持系中选用保持系宜考虑G2480B,PEPC 在此遗传背景下的表达丰度较高,提高结实率和单株产量等农艺性状的正效应最好。
    分子标记辅助选择改良武育粳3号的条纹叶枯病抗性
    张宏根, 李 波, 朱正斌, 崔小芬, 汤述翥, 梁国华, 顾铭洪
    2009, 23(3): 263-270 . 
    摘要 ( )   PDF(1137KB) ( )  
    在对抗水稻条纹叶枯病品种Dular进行抗性基因定位的基础上,以它为抗性供体亲本,武育粳3号为抗性受体亲本,通过杂交和回交,从BC1F1开始利用与条纹叶枯病抗性QTL qSTV11b和 qSTV11c 紧密连锁的4个分子标记进行辅助选择,改良武育粳3号的条纹叶枯病抗性和选育抗病新品种。对检测到抗病基因的回交后代进行主要性状的聚类分析,分别有9个抗病基因纯合的BC3F2单株和31个抗病基因杂合的BC4F1单株与武育粳3号聚为一类。经进一步纯合稳定,有望筛选到抗性得到改良、性状回复到武育粳3号的株系。对18个抗病基因纯合的BC2F3株系进行鉴定,其条纹叶枯病的抗性均达到抗的水平,有5个株系丰产性较武育粳3号有明显提高,其中2个株系外观品质也较武育粳3号有了明显改进,达到国家优质稻谷标准。
    水稻新不育系科丰A显性早熟性的遗传机制分析
    肖宇龙, 余传元 雷建国, 李马忠, 江 玲, 万建民
    2009, 23(3): 271-276 . 
    摘要 ( )   PDF(46KB) ( )  
    籼型细胞质雄性不育系科丰A表现出早熟性,该不育系与晚籼恢复系所配组的F1都呈现不同程度的显性早熟现象。为了解该不育系显性早熟性的遗传机制,利用一整套抽穗期感光基因近等基因系EG0~EG7、ER、LR、T65、T65Eb、T65Ebm、T65m、NIL(Hd1) 和NIL(Hd4) 等对科丰A抽穗期感光基因的基因型进行了初步分析。结果表明,科丰A的抽穗期基因型为E1E1e2e2E3E3Se1uSe1uEf1Ef1,并带有感光基因E1的显性抑制基因(暂定名为SuE1)和感光基因Se1u的隐性抑制基因(iSe1)。分析了由该不育系配组的杂种F1表现早熟现象的原因,并探讨了科丰A所带早熟相关基因的育种利用价值。
    早籼稻品种遗传改良进程中株型的演变特征
    袁 江, 王丹英, 丁艳锋, 廖西元, 章秀福 王绍华,
    2009, 23(3): 277-281 . 
    摘要 ( )   PDF(38KB) ( )  
    以不同年代育成的28个代表性早籼稻品种为材料,在同一生态条件下种植,系统研究了叶型、茎型、穗型若干株型性状的演变特征。结果表明,早籼稻品种改良进程中,上部3片功能叶均变短、变厚、变直、变挺;各节间变短、变粗,节间密度变大,尤以基部节间和穗下节间最为显著,而单位鞘重变化不显著;每穗粒数、二次枝梗数、着粒密度均变大。据此认为,早籼稻叶型改良应在保持现有叶片曲率的前提下增加叶长;茎型改良应增加基部节间的粗度和穗下节间的长度;穗型改良应增加每穗粒数和枝梗数。
    水分管理方式对水稻产量和氮肥利用率的影响
    刘立军, 薛亚光, 孙小淋, 王志琴, 杨建昌
    2009, 23(3): 282-288 . 
    摘要 ( )   PDF(45KB) ( )  
    以杂交籼稻汕优63和丰优香占及粳稻武育粳3号和9516为材料,研究了中期搁田、结实期干湿交替灌溉以及旱作对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,与水层灌溉相比,搁田处理显著提高了水稻产量。结实期干湿交替灌溉对水稻产量的影响因施氮量不同而有所差异。在常规施氮量(240 kg/hm2)下,干湿交替灌溉对水稻产量无显著影响,而在高氮(300 kg/hm2)条件下,干湿交替灌溉显著提高了水稻产量。水稻旱作与常规水作产量无明显差异。除武育粳3号外,中期搁田处理显著提高了汕优63和丰优香占的氮肥利用率;结实期干湿交替灌溉提高了高施氮量处理氮肥的农学利用率和生理利用率;水稻旱作有利于提高氮肥吸收利用率。
    高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种的一些相关性状
    董桂春, 李进前, 张 彪, 周 娟, 张传胜, 张岳芳, 杨连新, 黄建晔, 王余龙
    2009, 23(3): 289-296 . 
    摘要 ( )   PDF(3962KB) ( )  
    在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,对植株的干物质量、氮素含量、产量及其构成因素、生育期、株高、成穗率、穗部性状等进行了测定。采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)分为 6种类型,研究不同NUEg类型品种生育期、株高、成穗率、穗部性状的基本特点。结果表明:1)高NUEg品种生育期(特别是播种至抽穗)较短,NUEg与全生育期、播种至抽穗天数呈显著负相关; 2)不同NUEg类型品种间株高无显著差异,株高与NUEg无密切关系;3)高NUEg类型品种分蘖成穗率高,分蘖成穗率与干物质运转及氮素运转关系密切;4)高NUEg类型品种穗长较短,着粒密度较大。
    光照和施氮量对分蘖期水稻叶际氮氧化物(NO和NO2)交换的调控机制
    徐胜光 陈能场 周建民, 吴启堂, 毕 德, 卢维盛
    2009, 23(3): 297-303 . 
    摘要 ( )   PDF(2677KB) ( )  
    采用密闭箱法结合快速在线检测系统,研究了光氮对分蘖期水稻叶际NOx(NO、 NO2 )交换的作用机制。结果表明:1)在叶际NOx(NO、 NO2 )交换过程中,试验用水稻品种有显著NO净挥发和NO2净吸收效应; 在严密控光和室内自然光条件下,水稻NO净挥发速率分别为2.48和2.84 μg/(桶·h),NO2 净吸收速率分别为0.116和0.175 μg/(桶·h),且在环境空气NO浓度为200 μg/m3 条件下也能挥发NO。 2)更换营养液后观测期(5 d)水稻NO挥发速率呈先升后降趋势,在供N 0~80 mg/L范围内提高供氮水平总体上增强了水稻NO挥发,但短期内(7 d)脱氮、缺氮(供N 10 mg/L)无明显抑制水稻NO挥发的作用;同期适度提高供氮浓度(供N 0~ 60 mg/L)增强了水稻NO2 吸收,但供氮6 d后外源氮源对水稻叶际NOx(NO、NO2 )交换的调控作用明显下降;3)更换营养液后短期内(1~2 d)控光处理下 6:00-10:00弱光和10:00-14:00 强光有刺激水稻NOx(NO、NO2 )挥发的作用,但14:00-18:00持续强光明显抑制了水稻NOx挥发;在更换营养液2 d后,延长光照时间能增强水稻NO2吸收,但光强变化对水稻NO2吸收调控作用不明显,晚上暗处理有同步抑制水稻NO挥发和NO2吸收效应;4)与基本不置换培养箱空气处理相比,置换培养箱空气同步增强了水稻NO挥发和NO2吸收。
    温度和湿度及水稻不同生育期对水稻干尖线虫垂直迁移的影响
    孙敏洁, 刘维红, 林茂松,
    2009, 23(3): 304-308 . 
    摘要 ( )   PDF(868KB) ( )  
    研究了不同温度和湿度对水稻干尖线虫垂直迁移的影响以及线虫在水稻不同生育期生长繁殖和垂直分布状况。结果表明,线虫迁移的最适温度为25~30℃。在温度适宜的条件下,相对湿度越高,线虫迁移率越高。温室接种实验表明水稻拔节期线虫主要分布在接种点周围及水稻上部,且虫量递减明显,20 d后线虫虫量仅为接种5 d时的50%。孕穗期线虫主要分布在水稻的幼穗中,并且大量繁殖,20 d后线虫虫量为接种5 d时虫量的3倍。
    实验技术
    水稻GA20ox-2基因mRNA的TaqMan荧光定量RT-PCR检测
    高 东, 何霞红, 王云月, 李成云, 朱有勇
    2009, 23(3): 309-314 . 
    摘要 ( )   PDF(938KB) ( )  
    成功建立了一项基于TaqMan 实时荧光定量的RT-PCR技术,定量分析水稻半矮化关键基因之一GA20ox-2转录水平。该技术体系中重组质粒标准品的制备方法具有很好的实用性;质粒标准品对基因GA20ox-2表达的实时定量准确、可靠、便捷。标准曲线表明,所建立的GA20ox-2基因mRNA表达实时荧光定量PCR检测方法,特异性好,灵敏度高,可达102拷贝;线性范围广,可达102~107拷贝;扩增效率高(E=100.3%);稳定性、重复性好,可靠性高,批内和批间变异系数仅分别为0.12%~0.31%和0.21%~0.34%;循环阈值与PCR 体系中起始模板量的对数值之间有着良好的线性关系(r=0.999),可对GA20ox2基因表达进行准确实时定量。
    研究简报
    一个水稻分蘖角度突变体tac2的遗传分析和基因初步定位
    方立魁, 桑贤春, 杨正林, 凌英华, 王 楠, 何光华
    2009, 23(3): 315-318 . 
    摘要 ( )   PDF(1180KB) ( )  
    水稻散生突变体tac2是以恢复系缙恢10号为材料经甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变所得。该突变体苗期表型正常,分蘖期株型松散,分蘖角度较野生型显著增大,株高明显降低。外源赤霉素处理可以使该突变体株高恢复,但分蘖角度不受影响。遗传分析表明该突变性状受1对隐性主效基因控制。利用分子标记将该基因初步定位于第9染色体上的RM3320与RM201之间,遗传距离分别为19.2和16.7 cM。
    水稻苗期盐胁迫下叶绿素荧光参数的QTL分析
    沈 波, 蒋靓, 於卫东, 樊叶杨, 庄杰云,
    2009, 23(3): 319-322 . 
    摘要 ( )   PDF(2236KB) ( )  
    应用247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系群体及其相应的含250个分子标记的高密度分子遗传图谱,通过复合区间作图法,对苗期水培和盐胁迫条件下水稻叶片叶绿素荧光参数进行了数量性状座位(QTL)分析。检测到控制水稻叶片叶绿素荧光参数(Fo、Fm和ΦPSⅡ)的7个主效应QTL,分布在水稻的第1、4、5和11染色体上,贡献率为598%~10.74%。其中,控制水培条件下Fm的QTL与控制盐胁迫下Fo的QTL均位于第5染色体的CDO82-RG413标记区间,说明此区间的QTL具有多效性,可同时影响Fm、Fo两个叶绿素荧光参数。
    籼粳稻杂交后代群体形态分化与遗传分化的比较
    毛 艇, 徐 海, 郭艳华, 朱春杰, 陈 凯, 王嘉宇, 徐正进
    2009, 23(3): 323-326 . 
    摘要 ( )   PDF(1209KB) ( )  
    以典型籼稻七山占和典型粳稻秋光构建的F8、F9重组自交系为试材,研究表型性状所揭示的形态分化与籼粳特异SSR标记所揭示的遗传分化差异,探讨维管束性状与形态分化和遗传分化的关系。形态分化和遗传分化所揭示的群体后代籼粳属性均呈偏粳分布,遗传分化所揭示的更加偏粳。依程氏指数、大小维管束比、大维管束比的分类结果与遗传分化相符度均为50%左右,将维管束性状作为程氏指数补充所得总分值与遗传分化的相符度为80%左右,相符度显著增高。维管束数量比可以作为籼粳分类的补充性状。
    水旱稻三交种的应用价值初步研究
    张安宁, 王飞名, 余新桥, 李明寿, 梁文兵, 梅捍卫, 罗利军
    2009, 23(3): 327-330 . 
    摘要 ( )   PDF(30KB) ( )  
    以水稻野败不育系ZZA、旱稻野败不育系保持系沪旱1B和旱稻恢复系旱恢3号配制的一个水旱稻三交种(ZZA/沪旱1B//旱恢3号)和两个相应的单交种(ZZA/旱恢3号和沪旱1A/旱恢3号)为材料,进行田间性状调查,测定产量、抗旱性和稻米品质等指标。结果表明,三交种株高、叶绿素含量、穗长等性状与单交种的变异系数差异不显著,但群体抽穗历期延长;产量明显高于单交种,2006年比两单交种分别增产17.33%和25.63%,2007年比两单交种分别增产357%和11.71%;抗旱性增强,抗旱系数达51.21%,高于两单交种和亲本;主要稻米品质指标与两单交种差异不大。结果表明,水旱稻三交种可以拓展杂交稻的遗传基础,具有一定的应用价值。
    基于支持向量机(SVM)的稻纵卷叶螟危害水稻高光谱遥感识别
    石晶晶, 刘占宇 张莉丽, 周 湾, 黄敬峰
    2009, 23(3): 331-334 . 
    摘要 ( )   PDF(154KB) ( )  
    对健康水稻叶片以及受稻纵卷叶螟危害后的水稻叶片进行了室内光谱的测定及分析。对430~530 nm和560~730 nm波段采用连续统去除的方法,分别提取了波深、斜率参量作为径向基核函数支持向量机的输入变量,利用LIBSVM软件包构建叶片高光谱识别模型。当参数γ和惩罚系数C分别取0.25和1时构建的径向基支持向量机模型的分类性能最佳,识别精度达100%。研究结果为实时水稻病虫害的早期监测以及田间管理提供了一定的理论基础。