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2014年, 第28卷, 第6期
刊出日期：2014-11-10 上一期    下一期
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研究报告


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研究报告

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一个抗病性增强的水稻类病变突变体的蛋白质组学研究 韩雪颖1,2 ,杨勇2 ,余初浪2 ,张文浩3 ,叶胜海2 ,陈斌2 ,程晨2 ,程晔2 ,严成其2 ,陈剑平1,2,* 2014, 28(6): 559-569.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06. 001 摘要 ( )   PDF(2007KB) ( )   水稻类病变突变体chl1具有抗病性增强的类病变表型，对水稻白叶枯病和稻瘟病都具有很强的抗性。利用蛋白质组学技术分析chl1与其野生型之间的差异表达蛋白，探讨chl1类病变表型的形成和抗病反应的分子机制。利用荧光双向差异凝胶电泳(twodimensional fluorescence difference gel electrophoresis, 2DDIGE)技术和质谱分析，chl1中共鉴定到70个差异表达的蛋白点，包括46个上调蛋白点和24个下调蛋白点。这些蛋白点参与不同的生物过程，包括防御相关、光合作用、氧化还原、氨基酸/蛋白质代谢、分子伴侣、碳水化合物代谢。对这些差异表达蛋白进行生物信息分析，推测它们所在的复杂调控网络可能参与chl1叶片细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)及其抗病性的调控。

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利用大粒籼/小粒粳重组自交系定位水稻生育期及产量相关性状QTL 占小登,于萍,林泽川,陈代波,沈希宏,张迎信,付君林,程式华* ,曹立勇* 2014, 28(6): 570-580.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.002 摘要 ( )   PDF(2121KB) ( )   生育期及产量相关性状如株高、单株有效穗数、穗长、每穗实粒数、每穗总粒数和结实率等是水稻重要的农艺性状，发掘新的生育期及产量相关性状QTL，对克隆控制水稻产量性状新基因及利用分子聚合育种改良水稻产量性状具有重要意义。以两个在生育期及穗部性状上具有明显差异的亲本（BG1和XLJ）衍生的重组自交系群体为材料，在杭州（2011年）和海南（2012年）两个环境条件下，检测了影响水稻生育期及穗部相关性状的QTL，并对QTL上位性效应及与环境的互作进行了分析。共检测出影响生育期及产量相关性状的32个QTL，分布于第2、3、4、5、6、7和8染色体上，此外，分别检出5对双因子互作和5个QTL与环境互作。检测到的影响产量性状的QTL与前人研究结果相近的区间，其中效应较大、在不同环境下能被稳定检测到的QTL大都表现为成簇分布；重要产量性状QTL的上位性及与环境的互作效应均较小，说明基因间及基因与环境间的互作较小。

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极端粒形水稻粒宽基因GW2的序列分析和效应 张亚东1,2 ,梁彦丽1,2 ,郑佳2 ,丁丹1,2 ,赵春芳2 ,陈涛2 ,赵庆勇2 ,朱镇2 ,周丽慧2 ,姚姝2 ,赵凌2 ,于新2 ,王才林2,* 2014, 28(6): 581-588.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.003 摘要 ( )   PDF(4464KB) ( )   粒形是影响水稻产量的重要因子，对粒形相关基因的发掘和利用一直倍受重视。在已克隆的粒形基因中，GW2是一个控制粒宽的重要基因。通过同源克隆的方法，获得极端大粒水稻TD70和极端小粒水稻Kasalath的GW2基因cDNA片段，分析序列差异，设计功能标记，检测240个来源于TD70/Kasalath的重组自交系（RILs）和部分籼稻骨干恢复系、江苏省主栽粳稻品种的基因类型及其效应。结果表明，TD70的GW2与大粒粳稻WY3完全一致，与已知序列（GenBank: EF447275）相似性达99.77%，在碱基的第114位，T突变为C，但并不改变氨基酸性质；在第316位缺失碱基A，造成316位以后的所有碱基前移一位，氨基酸均发生变化，在碱基的第346、第347、第348位形成TAA的终止密码子，提前结束了TD70的GW2蛋白的表达。而Kasalath 的GW2序列仅在碱基的第114位，由T突变为C，但并不改变氨基酸性质；GW2Kasalath的316位没有突变，表达没有提前终止；设计的dCAPs标记，产物经内切酶Apo I酶切，TD70为21bp和30bp两个片段，而Kasalath条带为51 bp；240个RILs中含GW2TD70基因的株系有82个，含GW2Kasalath基因的株系有158个，两者在粒宽和粒重表型上存在显著差异；8个籼稻骨干恢复系和10个江苏省主栽粳稻品种中都不存在GW2TD70基因。GW2TD70基因对籽粒宽度有一定的调控作用，水稻育种中可以利用GW2TD70基因来提高籽粒粒重。

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利用日本晴/9311重组自交系群体定位水稻成熟期叶形相关性状QTL 王兰,黄李超,代丽萍,杨窑龙,徐杰,冷语佳,张光恒,胡江,朱丽,高振宇,董国军,郭龙彪,钱前,曾大力* 2014, 28(6): 589-597.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.004 摘要 ( )   PDF(2490KB) ( )   水稻叶片是植株进行光合作用的主要器官，优化其形态指标是水稻高产育种的重要目标之一。以日本晴和9311衍生的重组自交系群体(RIL)为材料，对其上3叶的叶长、叶宽、叶面积及叶片长宽比进行考查及QTL定位分析。结果表明，各性状在双亲间存在显著或极显著差异，在群体中呈连续分布，表现为多基因控制的数量性状特征；相关分析表明，不同叶位的叶片叶形性状间呈极显著的正相关性；共检测到上3叶的叶长、叶宽、叶面积及叶片长宽比相关QTL 42个，它们分布于水稻12条染色体上，贡献率介于4.3%~29.0%，来自9311的增效等位基因的数目和加性效应比来自日本晴的要大；另外还检测到17对上位性位点，其贡献率为3.3%~23.4%；还对剑叶叶长、叶宽和叶面积的增效等位基因进行了聚合比较，增效等位基因的聚合能明显调节水稻剑叶的叶长、叶宽和叶面积大小，对其在常规稻和杂交稻的育种应用前景进行了探讨。

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水稻移栽后新生根系相关性状的QTL分析 姜树坤,张凤鸣* ,白良明,孙世臣,王彤彤,丁国华,姜辉,张喜娟 2014, 28(6): 598-604.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.005 摘要 ( )   PDF(684KB) ( )   为揭示水稻移栽后新生根系相关特性的遗传基础，以笹锦、北陆129及其杂交衍生的回交重组自交系群体为材料，构建包含对应的由245个分子标记组成的遗传图谱对水稻移栽后的新生根相关性状进行分析。共检测到10个控制根平均直径、总根长、平均根表面积、平均根长和根数等性状的QTL。这些QTL分布在第1、2、5、9和11染色体上，并在第9和11染色体上成簇分布，表型贡献率为10.7%~28.5%。随后利用“选择作图”策略对主效QTL进行了验证分析。其中，位于第11染色体上标记C477和G320B之间(5 461 121-6 686 166 bp)的同时控制根长、根表面积和根数的QTL qRL11.1，qASA11和qRN11.1是新发现的位点，具有一定的研究与应用价值。

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水稻紫色果皮的延迟遗传及Pb基因功能标记开发 王芳权1,2,杨杰1,*,范方军1,王军1,朱金燕1,李文奇1,沈文飚2,仲维功1 2014, 28(6): 605-611.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.006 摘要 ( )   PDF(1754KB) ( )   以香血糯（紫色果皮）、02428（白色果皮）及以它们为亲本的衍生世代F1、 F2和F3为材料，研究紫色果皮的遗传特征；根据已克隆的紫色果皮Pb与白色果皮pb等位基因第7外显子的差异，设计酶切扩增片段长度多态性标记（CAPS），分析标记基因型；选取10份材料PCR产物进行测序分析。结果表明，以白色果皮02428为母本时，F1的果皮颜色为白色，而以紫色果皮香血糯为母本时，杂交种F1的果皮颜色为紫色；正反交F1植株所结F2种子果皮都为紫色，没有分离；F2植株所结F3种子果皮颜色发生分离，符合3∶1分离比例；CAPS标记分析结果表明紫色果皮基因能被切开，而紫色颖壳基因不能切开，测序结果说明紫色果皮材料相对于白色果皮材料在第7外显子存在GT缺失。因此，水稻紫色果皮是单基因控制的显性遗传，由母体基因型决定，是典型的延迟遗传；紫色果皮与紫色颖壳由不同基因控制；紫色果皮基因的CAPS分子标记可以作为紫米育种的基因功能标记。

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杂交籼稻F优498机械化种植的茎秆理化性状与抗倒伏性 雷小龙1,刘利1,刘波1 ,黄光忠2 ,马荣朝1,*,任万军1,* 2014, 28(6): 612-620.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.007 摘要 ( )   PDF(483KB) ( )   以F优498为材料，采用二因素裂区设计，在齐穗后25 d，研究了不同播期下3种种植方式对水稻主茎和分蘖茎基部节间的理化性状和抗倒伏能力的影响。结果表明，手插处理的抗倒伏能力显著强于机直播和机插，产量表现为机直播处理显著低于机插与手插。相关性分析表明，倒伏指数与重心高度、节间长度、弯曲力矩、N含量和P含量呈正相关，与茎秆外径、茎壁厚度、秆型指数、比茎质量、纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量、K含量、每穗粒数和产量负相关。与手插处理相比，机直播与机插处理的茎秆重心高度高，基部节间长，秆型指数和比茎质量小，N、P含量高，纤维素、木质素、可溶性糖和K含量较低，弯曲力矩大，折断弯矩较小，倒伏指数大。推迟播期使茎秆的重心高度上升，基部节间变得长、细、薄，充实度小，纤维素、木质素、可溶性糖和K含量明显下降，抗倒伏能力显著降低。水稻抗倒伏能力强的性状表现为茎秆的基部节间短而粗且充实度高，纤维素、木质素和K含量高；种植方式与播期改变了茎秆的物理结构和化学成分含量，这可能是引起倒伏指数变化的主要原因。

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长江下游地区不同类型水稻品种产量及其构成因素特征的研究 姜元华,张洪程*,赵可,许俊伟,韦还和,龙厚元,王文婷,戴其根,霍中洋,许轲,魏海燕,郭保卫 2014, 28(6): 621-631.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.008 摘要 ( )   PDF(533KB) ( )   为阐明长江下游地区稻麦两熟制高产栽培条件下不同类型水稻品种产量及其构成因素特征的差异，2012-2013年，在江苏扬州、常熟以籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻四种类型20个具有代表性的品种为材料，系统比较分析了不同类型水稻品种产量、茎蘖组成、穗部性状、籽粒灌浆等方面的差异。结果表明：1）在高产栽培条件下，不同地点和年份间产量均呈籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻>杂交籼稻趋势，其中，籼粳杂交稻品种平均产量为12499.4kg/hm2，分别较杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻高4.82%、11.94%和19.68%， 籼粳杂交稻品种增产的主要原因为每穗粒数极显著高于其他品种类型。2）产量构成因素对产量的净贡献率表现为总颖花量>结实率>千粒重，对总颖花量的净贡献率表现为每穗粒数大于有效穗数，说明大穗依然是水稻高产的主要途径。3）不同类型水稻品种拔节期茎蘖数表现为常规粳稻>杂交籼稻>杂交粳稻>籼粳杂交稻，主茎和一级分蘖贡献率表现为籼粳杂交稻>杂交籼稻>常规粳稻>杂交粳稻，二级分蘖贡献率表现为杂交粳稻>常规粳稻>杂交籼稻>籼粳杂交稻；蜡熟期茎蘖组成特点与拔节期一致；不同类型水稻品种成穗率表现为常规粳稻最高（75.76%），杂交粳稻其次（72.87%），籼粳杂交稻再次（66.80%），杂交籼稻最低（63.24%）。4）不同类型水稻品种穗长表现为杂交籼稻>籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻，着粒密度、每穗粒数和单穗重均表现为籼粳杂交稻>杂交粳稻>杂交籼稻>常规粳稻；一次枝梗数、二次枝梗数、一次枝梗总粒数和二次枝梗总粒数均表现为籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻>杂交籼稻，一次枝梗粒数对总粒数的贡献率表现为常规粳稻最大（41.00%），其次为杂交粳稻（35.50%）和籼粳杂交稻（3183%），杂交籼稻最低（27.92%），二次枝梗总粒对每穗粒数的贡献率表现为杂交籼稻最大（72.80%），其次为籼粳杂交稻（6817%）和杂交粳稻（64.50%），常规粳稻最小（59.00%）。5）不同类型水稻品种终极生长量Wo呈常规粳稻>杂交粳稻>杂交籼稻>籼粳杂交稻趋势，最大灌浆速率Vmax表现为常规粳稻>杂交籼稻>杂交粳稻>籼粳杂交稻，到达最大灌浆速率的时间Tmax表现为杂交粳稻>籼粳杂交稻>常规粳稻>杂交籼稻，平均灌浆速率Vmean表现为杂交籼稻>常规粳稻>杂交粳稻>籼粳杂交稻，有效灌浆时间T99表现为籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻>杂交籼稻；阶段性灌浆特征方面，灌浆量在渐增期、快增期和缓增期均表现为常规粳稻>杂交粳稻>杂交籼稻>籼粳杂交稻；灌浆时间在渐增期表现为杂交粳稻>常规粳稻>籼粳杂交稻>杂交籼稻，在快增期和缓增期均表现为籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻>杂交籼稻；灌浆速率在渐增期表现为杂交籼稻>籼粳杂交稻>常规粳稻>杂交粳稻，在快增期和缓增期表现为常规粳稻>杂交籼稻>杂交粳稻>籼粳杂交稻。籼粳杂交稻较杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻有明显的产量优势，“穗大粒多”是其产量优势形成的基础。

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江苏沿海地区减磷对机插常规粳稻产量形成及品质的影响 黄丽芬,陶晓婷,高威,王远玲,庄恒扬 * 2014, 28(6): 632-638.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.009 摘要 ( )   PDF(432KB) ( )   江苏沿海地区农田由于长期重视磷肥施用，土壤速效磷含量已经达到较高的水平，但目前仍然维持较高的施磷量，不仅会使施磷效果下降，还会对周围水体环境产生不利的影响。为了探讨该地区水稻减量施磷的可能性，以该地区大面积种植的迟熟中粳品种淮稻5号为材料，选择位于该地区的上海农场中等肥力的田块为试验地（土壤速效磷含量29.93 mg/kg），研究了在正常施氮量下不施磷肥、减量施磷（常规施磷量的50%）、常量施磷（施含14%P2O5的过磷酸钙450 kg/hm2）、增量施磷（常规施磷量的150%）、常规氮磷钾配施和不施肥（空白）6个处理对机插秧水稻关键生育期叶片SPAD值、干物质积累量、产量构成和籽粒品质的影响。结果表明，不同施磷量处理拔节期、抽穗期、灌浆中期、灌浆后期SPAD值无显著差异，拔节期、抽穗期、成熟期干物质积累量及拔节抽穗期、抽穗期成熟期干物质净积累量和群体净增长率也无显著差异。不施磷、增量施磷处理千粒重显著低于减量和常量施磷处理，其他产量构成因子和经济系数在不同施磷处理间则无显著差异，减磷处理因有效穗数、每穗粒数及千粒重最高而获得9 801 kg/hm2的最高产量，比常量施磷增加7.69%。从稻米品质方面看，除垩白米率减磷处理显著高于CK处理外，其余各指标均无显著差异。 减磷处理较其他施磷处理，增加了峰值黏度和崩解值，降低了消减值，提高了稻米的食味品质。

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常规稻与杂交稻不同生育期叶片挥发物分析 黄敏1 ,胡飞1,*,杨军2,姬静华1,陈雄辉1 2014, 28(6): 639-648.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.010 摘要 ( )   PDF(710KB) ( )   利用固相微萃取法（SPME）和气质联用（GCMS）技术对常规稻（化感稻3号、象牙香占）和杂交稻（软华优3号、农珍优3号）的4个不同生育期叶片挥发物成分及其相对含量进行了比较分析。结果表明，杂交稻叶片挥发物成分比常规水稻多。化感稻3号共检测出41种物质，象牙香占共检测到37种物质。软华优3号共检测出49种物质，农珍优3号共检测出53种物质。化感稻3号、象牙香占和软华优3号均是乳熟期挥发物成分最多，农珍优3号则是完熟期最多。在同一生育期常规稻和杂交稻叶片挥发物成分及相对含量虽然有一定差异，但规律不明显。随水稻的成熟叶片烷烃类和萜烯类的相对含量总体呈下降趋势。4种水稻各生育期共有的化合物为长叶烯和角鲨烯。软华优3号在扬花期检测出(Z)3己烯醇，象牙香占和农珍优3号在完熟期检测出γ己内酯两种绿叶挥发物。这些化合物与水稻品质、有害生物之间的关系值得进一步深入研究。

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引进水稻种质穗部性状相关基因全基因组关联分析及利用探讨 左示敏1,2,康厚祥2,李前前1 ,陈宗祥1 ,张亚芳1,刘文德2,王国梁2,陈红旗3, * ,潘学彪1,* 2014, 28(6): 649-658.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.011 摘要 ( )   PDF(2598KB) ( )   对从国际水稻核心种质库中引进的315份水稻品种的5个穗部性状进行了全基因组关联分析，发现穗长和一次枝粳数受环境影响大，而粒长、粒宽和籽粒长宽比在不同环境下的变化较小。检测到与穗长、一次枝粳数、粒长、粒宽和籽粒长宽比显著关联的标记区域分别有7、5、10、8和6个，其中，粒型相关的11个区域和一次枝粳数相关的1个区域在两个环境中均被检测到。各品种携带的增效等位变异的个数与性状表型值呈显著线性相关。在所有关联位点中，香稻亚群（ARO）和热带粳稻（TRJ）亚群品种平均携带的增效等位变异数最多，最少的为温带粳稻（TEJ）亚群品种；我国水稻品种在其中6个关联位点上主要携带减效等位变异。筛选到具有30个以上增效等位变异的15份水稻种质，均属于TRJ亚群，来自11个不同国家。TRJ亚群品种在我国水稻高产、稳产育种中具有较高的应用价值，并讨论了利用TRJ亚群品种改良我国水稻穗部性状的方法。

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稻瘟病菌诱导的感病和抗病水稻品种根系离子吸收变化研究 侯佩臣1,王成1,* ,王晓冬1 ,王美娟2 ,朱大洲1,高权1 2014, 28(6): 659-664.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.012 摘要 ( )   PDF(1156KB) ( )   利用动态离子流检测技术分析稻瘟病菌侵染条件下感病和抗病水稻品种根系离子吸收规律，以探讨稻瘟病菌对水稻营养吸收的影响。研究发现感病水稻品种病症较明显，根系对K+吸收减少，H+由外流转为内流，Ca2+吸收减少且呈现不稳定吸收特征；抗病水稻品种病症较轻，根系对K+、H+、Ca2+吸收仅表现小幅下降。结果表明，在稻瘟病菌侵染后，抗病水稻品种仍保持较强的离子吸收能力，而感病水稻品种的离子吸收能力明显减弱，甚至出现离子流失。这可能是导致感病水稻品种根系营养吸收障碍的重要原因。

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云南高原粳稻白叶枯病菌的抗药性室内鉴定及其rpfC基因序列分析 杨雅云1,张恩来1,阿新祥1,汤翠凤1,张斐斐1,陈丹1,董超1,吴坤1,2,徐福荣1,周英3,祁春学4,戴陆园1,* 2014, 28(6): 665-674.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.013 摘要 ( )   PDF(3246KB) ( )   为了探索云南省高原粳稻上十种不同致病型的白叶枯病菌对噻枯唑、叶枯灵和新植霉素三种农药的抗药性及其机制，分别用含有不同浓度农药的NA培养基进行白叶枯病菌的室内抗药性筛选，并设计与菌株抗药性密切相关的rpfC基因特异引物，对抗药性不同的菌株进行扩增、测序、基因和氨基酸序列比对分析。结果表明，噻枯唑对参试的所有菌株的最小抑菌浓度（MIC）为40~180 mg/L，而叶枯灵为10~100 mg/L，没有发现对新植霉素产生抗性的菌株；病原菌的致病型与对农药的敏感性相关，致病性强的菌株，其抗药性较强。将致病型和抗药性不同的10个菌株的rpfC基因序列与GenBank中登录号为X97865.1的基因序列比对，序列同源性为92%～98%，而RpfC蛋白序列同源性差异较大（8.3%至99%）。致病性和抗药性最强的Ⅵ型菌株200131的RpfC蛋白序列的六个功能域完整，致病性和抗药性最弱的0型菌株DHL1的RpfC蛋白序列的信号接收区域REC已经消失。7个致病性和抗药性中等的菌株中，Ⅳ型菌株⑤较为特殊，其RpfC蛋白序列已经不能形成功能域。

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云南野生稻抗稻瘟病Pita基因的检测及分析 赵国珍1,蒋春苗2,刘吉新1 ,陈于敏1 ,余腾琼2 ,程在全2,* 2014, 28(6): 675-680.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2014.06.014 摘要 ( )   PDF(742KB) ( )   以16个不同来源的云南野生稻作为供试材料，用抗稻瘟病Pita基因特异引物(KG2/KG4)进行PCR扩增，并对PCR产物进行克隆、测序及分析。结果表明，16个野生稻中7个品种持有抗稻瘟病Pita基因，其中，来自云南景洪的紫秆普通野生稻中Pita基因的编码区与原始型的抗稻瘟病Pita基因的DNA序列完全相同。可见，云南可能是抗稻瘟病基因Pita的起源地之一。