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2015年, 第29卷, 第3期
刊出日期：2015-05-10 上一期    下一期
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研究报告


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OsMAX1a, OsMAX1e通过参与独角金内酯的合成调控水稻分蘖 王秀梅, 梁越洋, 李玲, 贡常委, 王海鹏, 黄晓西, 李双成, 邓其明, 朱军, 郑爱萍, 李平, 王世全 2015, 29(3): 223-231.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．001 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2781KB) ( )   独角金内酯是调控水稻分蘖的重要激素,在拟南芥中AtMAX1编码细胞色素P450蛋白,是独角金内酯合成途径的重要基因。通过同源序列比对,发现在水稻中有5个MAX1同源基因,包括OsMAX1a、OsMAX1b、OsMAX1c、OsMAX1d和OsMAX1e。分析5个OsMAX1基因的转录水平,发现OsMAX1a和OsMAX1e基因能够在水稻组织中稳定高效表达。对OsMAX1a和OsMAX1e的基因功能进行了验证,在拟南芥中过量表达OsMAX1a和OsMAX1e基因能够使max1突变体多分支表型恢复正常;在水稻中干涉OsMAX1a和OsMAX1e基因的表达能够增加水稻分蘖数。进一步的研究表明,外施GR24能够抑制OsMAX1a和OsMAX1e基因的表达,磷饥饿条件能够提高两个基因的表达水平从而促进独角金内酯的合成。另外,外施生长素和激动素能够显著影响OsMAX1a和OsMAX1e的表达。因此,OsMAX1a和OsMAX1e基因参与了独角金内酯的合成,并且在水稻生长发育中响应植物激素信号的诱导,是调控水稻分蘖的重要基因。

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水稻第1染色体qTGW1.2区域粒重组分性状QTL的剖析 王琳琳, 陈玉宇, 郭梁, 张宏伟, 樊叶杨, 庄杰云 2015, 29(3): 232-240.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．002 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1929KB) ( )   对水稻第1染色体长臂上控制粒重、粒长和粒宽的3个QTLs进行了剖析。从珍汕973/密阳46的BC2F8群体中筛选到1个在RM212-RM265区间呈杂合的单株,应用DNA标记检测其衍生的BC2F9群体,筛选出在RM212-RM11787和RM11787-RM265区间呈杂合的单株各1个,其杂合区间分别覆盖前期定位的千粒重QTL qTGW1.2a和qTGW1.2b。种植2个BC2F10群体,筛选出杂合区间相互交叠的单株各3个,自交后获得6个BC2F11群体,在RM11781-RM11800区间检测到了1个控制粒长的QTL,并将qTGW1.2a和qTGW1.2b分别缩小至580 kb的RM11730-Wn33304和2.0 Mb的RM11807-RM11885区间内。同时,筛选出5个杂合区间相互交叠的单株,衍生了5个BC2F12群体。QTL分析结果表明,每个群体均检测到粒长QTL,加性效应为0.03~0.06 mm,增效等位基因来自密阳46;经比较各个群体的分离区间,将控制粒长的QTL qGL1.2界定在RM11781和Wn34526之间372 kb的区间内;该QTL呈加性作用,可能同时控制粒重、粒长与粒宽。

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水稻黄绿叶突变体w390的遗传分析和基因定位 董青, 张迎信, 张振华, 周全, 秦亚芝, 王宏, 程式华, 曹立勇, 沈希宏 2015, 29(3): 241-249.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．003 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2129KB) ( )   通过60Co-γ辐射诱变籼稻中恢8015获得了一个在全生育期叶片均呈黄绿色的突变体w390。与野生型相比,突变体中检测不到叶绿素b的存在,且叶绿素a和类胡萝卜素的含量分别降低了50.6%和44.8%;主要农艺性状调查结果显示,突变体的株高、单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数较野生型分别降低了12.0%、22.3%、18.5%和27.6%;透射电镜结果显示:突变体的类囊体数量明显减少,基粒垛叠方向异常;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制。利用突变体与粳稻日本晴杂交构建的F2群体,将突变基因定位至水稻第10染色体长臂约71.8 kb的区域内。对该区间包含的15个ORFs进行序列分析,发现突变体中编码叶绿素酸酯氧化酶1(chlorophyllide a oxygenase 1)的基因OsCAO1的第8外显子发生了两个单碱基突变,导致第394和396位的亮氨酸和甘氨酸分别突变为组氨酸和谷氨酸,推测该突变基因是一个OsCAO1功能丧失的新等位基因。

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盆栽条件下OsPIN2超表达水稻材料耐铝性研究 吴道铭, 曹华苹, 于晓莉, 沈宏 2015, 29(3): 250-258.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．004 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1769KB) ( )   通过盆栽实验,研究了水稻OsPIN2超表达材料(OXs)及其野生型材料(WT)在铝饱和度为20%和55%土壤中的生长及养分吸收的差异。结果表明,土壤铝胁迫明显抑制水稻根系和地上部的生长,水稻第一次分蘖出现的时间推迟,分蘖角减小,分蘖数减少。与WT相比,OXs的生长受抑制程度较小。在铝饱和度55%的土壤中,OXs茎叶中磷、钙和镁含量分别是WT的1.71、1.25和1.32倍。OXs的根系、根茎连接处和茎的铝累积比WT少,而叶片的铝累积比WT多28.5%~109.8%。这些结果表明,土壤铝胁迫下,OsPIN2超表达能增强水稻对磷、钙、镁的吸收,减少铝在根系和根茎连接处累积而增加其在叶片累积,这样减轻了铝对水稻根系和分蘖的毒害作用。

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孕穗期冷水灌溉对寒地粳稻籽粒灌浆及其氮素积累的影响 贾琰, 沈阳, 邹德堂, 沙汉景, 刘化龙, 赵振东, 夏楠, 赵宏伟 2015, 29(3): 259-272.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．005 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2574KB) ( )   为探究孕穗期冷水灌溉下粳稻籽粒灌浆过程中的干物质、氮素形成积累规律及氮代谢关键酶调控效应,以东农428和松粳10为材料,设置6个冷水灌溉持续时间(0、3、6、9、12和15 d), 分析孕穗期冷水灌溉对寒地粳稻籽粒灌浆过程中的干物质、氮素积累及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明,与对照相比,孕穗期冷水灌溉下,寒地粳稻产量及籽粒干物质积累量的变化规律一致,冷水灌溉持续时间越长,产量及籽粒干物质积累量降幅越大。冷水灌溉下,寒地粳稻籽粒干物质积累量降低,除与籽粒干物质最大相对积累速率降低有关外,还与结实率降低、有效穗数和每穗总粒数减少有关。冷水灌溉可提高寒地粳稻籽粒全氮、蛋白氮、成熟期籽粒粗蛋白含量及灌浆前期籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)活性。冷水灌溉6 d可显著提高籽粒谷草转氨酶(GOT)及谷丙转氨酶(GPT)活性,冷水灌溉9~15 d可显著降低其活性。短期冷水灌溉下(3~6 d),寒地粳稻通过增强有机氮同化过程,促进蛋白质合成,使籽粒氮素含量增加;长期冷水灌溉下(9~15 d),籽粒有机氮同化过程受到抑制,影响氨基酸和蛋白质的合成,最终导致籽粒氮素增幅下降。籽粒全氮、蛋白氮和淀粉颗粒态结合蛋白是不同耐冷性品种响应冷水胁迫的差异产物,其含量可作为耐冷性鉴定的指标。

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籼、粳超级稻茎秆抗倒支撑特征的差异研究 龚金龙, 邢志鹏, 胡雅杰, 张洪程, 戴其根, 霍中洋, 许轲, 魏海燕, 高辉 2015, 29(3): 273-281.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．006 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(689KB) ( )   为阐明籼、粳超级稻茎秆抗倒支撑特征的差异,以当地主栽且具有代表性的2个超级杂交籼稻组合和2个常规粳型超级稻品种为试验材料,在稻麦两熟制条件下对籼、粳超级稻茎秆形态特征、充实性状和力学特性以及弯曲力矩、抗折力、倒伏指数、田间表观倒伏率和实收产量等进行了系统的比较研究。结果表明,1)粳稻实收产量较籼稻高12.30%,差异极显著;基部0~20 cm节间抗折力极显著高于籼稻、倒伏指数极显著低于籼稻,没有出现明显倒伏现象,而籼稻扬两优6号和两优培九两年平均田间表观倒伏率分别达11.97%和12.50%;2)粳稻基部四个节间弯曲力矩均极显著小于籼稻,抗折力均极显著大于籼稻,最终粳稻基部第1至第4节间的倒伏指数均极显著低于籼稻;3)粳稻各节间长度和株高以及基部节间外径、秆型指数、单穗质量、重心高和相对重心高度均小于籼稻,差异显著或极显著,而穗下节间长/秆长粳稻极显著大于籼稻;4)粳稻六个伸长节间的茎秆粗度和茎壁厚度均小于籼稻,其中,基部第1至第4伸长节间的茎秆粗度达到显著或极显著水平;5)粳稻各节间茎秆干质量均小于籼稻,两优培九各节间叶鞘干质量极显著高于其他3个品种,且粳稻基部第2节间单位节间茎秆干质量略高于籼稻,而基部第1、3、4、5、6节间粳稻单位节间茎秆干质量均低于籼稻;6)粳稻单穴固持力和抗弯阻力均显著或极显著大于籼稻,而按压恢复度显著或极显著小于籼稻。可见粳稻固持抗倒能力较强,籼稻抗倒恢复能力较强,且粳稻能协调实现高产与抗倒,这可能与其弯曲力矩小、抗折力大、株高矮、节间配置合理、重心低以及基部节间物质充实足等有关。

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秸秆还田耦合施氮水平对水稻光合特性、氮素吸收及产量形成的影响 裴鹏刚, 张均华, 朱练峰, 胡志华, 金千瑜 2015, 29(3): 282-290.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．007 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1353KB) ( )   在田间定位试验条件下,研究了4个秸秆还田量水平[0 kg/hm2(S0)、4000 kg/hm2(S4)、6000 kg/hm2(S6)、8000 kg/hm2(S8) ]耦合4个施氮水平[0 kg/hm2(N0)、90 kg/hm2(N90)、180 kg/hm2(N180)、270 kg/hm2(N270) ]对水稻茎蘖动态、生育后期光合特性、干物质积累特征、氮素吸收和产量形成的影响。结果表明:1) 不施氮条件下,秸秆还田明显抑制水稻生育前期茎蘖的发生和茎蘖高峰的形成,促进水稻后期的干物质积累、氮素吸收,提高剑叶光合速率,稻谷产量增加2.22%~4.44%。2)氮肥单施条件下,随着施氮量的增加水稻茎蘖数和最高苗数显著增加,分蘖高峰提前7~14d;施氮显著增加水稻各生育期干物质积累量、氮素吸收量和稻谷产量,明显延缓水稻生育后期剑叶光合速率的下降。3) 同等施氮条件下,与S0相比,秸秆还田S4、S6处理促进水稻茎蘖发生,成熟期植株吸氮量显著增加,以S6处理增幅最大,平均增加36.58%,生育后期剑叶光合速率维持在较高水平;S8处理则对水稻茎蘖发生、光合作用和氮素吸收表现出负面影响。4) 秸秆还田耦合施氮量显著影响单位面积有效穗数和稻谷产量,与N0S0相比,两者配施水稻显著增产9.59%~23.51%,以N180S6处理产量最高,达10.56 t/hm2。适宜的秸秆还田量耦合施氮量可促进水稻茎蘖发生和有效穗形成,增加氮素和光合同化物积累,从而增加稻谷产量。

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甬优系列杂交稻组合开花期耐冷性评价 曾研华, 张玉屏, 王亚梁, 向镜, 陈惠哲, 朱德峰 2015, 29(3): 291-298.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．008 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(844KB) ( )   以籼粳杂交稻甬优系列及杂交籼稻钱优2号和常规粳稻浙粳88为材料,于主茎见穗开花日起,用人工气候箱低温(17℃)和适温(25℃)分别处理4 d和7 d,以室外自然温度为对照,研究不同籼粳成分水稻低温胁迫下籽粒的结实特性。结果表明,低温处理显著降低甬优系列的籽粒结实率和穗重,低温胁迫效应以处理7 d较大。按照耐冷性指数来划分,甬优538、浙粳88、甬优10号、甬优6号和甬优15号为耐冷型,甬优8号、甬优12号、甬优9号和甬优17号为冷敏感型,其余为中间型。此外,甬优系列耐冷型与冷敏感型籼粳成分并无明显的差异。进一步分析表明,低温处理7 d,相对冷敏指数与水稻结实率和空粒率极显著相关(r=-0.9552, 0.9602)。

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基于图像的水稻灯诱害虫自动识别技术的研究 冼鼎翔, 姚青, 杨保军, 罗举, 谭畅, 张超, 徐一成 2015, 29(3): 299-304.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．009 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(601KB) ( )   利用灯光诱杀稻田害虫,并识别与计数这些害虫是水稻害虫的一种常规但非常重要的测报方法。在灯光诱杀的昆虫中,大多数昆虫是不需要测报的,因此,在人工识别灯诱测报害虫时,需要排除这些昆虫。这种人工识别与计数害虫的方法效率低、任务重、识别准确率差。我们提出了一种基于图像的水稻灯诱害虫自动识别方法。首先,根据测报害虫的形态特征对水稻灯诱昆虫图像进行初步分组,每组昆虫图像中包含一种测报害虫的背面图像、腹面图像和与其形态相似的非测报害虫图像,共3类;然后,提取组内每一张水稻昆虫图像的颜色、形态和纹理共31个特征参数;最后,利用带后验概率的SVM分类器对每组的3类昆虫图谱进行训练和测试,输出时同一种测报害虫的背面和腹面图像被视为同一种害虫。结果表明,3种较大个体的水稻灯诱测报害虫的平均识别准确率为97.4%。

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抗稻瘟病Pi2/9/z-t基因特异性分子标记的开发 华丽霞1,2, #,汪文娟1,2,#,陈深1，2,汪聪颖1,2,曾烈先1,杨健源1,朱小源1,苏菁1,2,* 2015, 29(3): 305-310.  DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2015.03.010 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(848KB) ( )   通过对已克隆的抗稻瘟病基因Pi2、Pi9以及Pizt 进行序列比对，寻找各自特异的核苷酸差异，成功开发了基于PCR技术以及电泳检测技术的 Pi2/Pi9/Pizt  以及Pizt 的基因特异性分子标记，能有效地将 Pi2/Pi9/Pizt  与该位点上的其他抗性等位基因及感病等位基因区分开，这为分子标记辅助育种及抗病基因聚合提供有效的分子标记。用 Pi2/Pi9/Pizt 基因特异性分子标记对来自全国各稻区的共101份水稻品种和育种亲本进行分子检测，结果发现，除2个品种检测到Pizt带型之外，大部分水稻品种不携带这3个抗性基因，这为有目的地开展品种的抗性改良提供了重要的参考信息。

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稻曲病菌T-DNA插入突变体B1464插入位点分析 王亚会, 刘永锋, 陆凡, 俞咪娜, 黄磊, 郑梦婷, 于俊杰, 尹小乐 2015, 29(3): 311-318.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．01 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1643KB) ( )   以稻曲病菌致病力丧失的突变菌株B1464为材料,对其生物学形态和分子遗传变异进行分析。B1464田间接种表现为不致病,与野生型菌株相比, 在营养贫瘠的MM培养基上生长速率没有显著差异,而在PSA和TB3培养基中生长速率较慢,并且在PS液体培养基中产孢能力下降,同时突变菌株的分生孢子与野生型相比形态和大小均发生变化。Southern杂交结果显示T-DNA在突变菌株B1464中以单拷贝形式插入,利用TAIL-PCR技术扩增得到的紧邻T-DNA两侧的侧翼序列在野生型中不相邻,与野生型菌株基因组比对发现突变菌株插入位点处丢失约20 kb的DNA片段。RT-PCR结果表明突变菌株中T-DNA插入位点两侧基因表达量均下调。推断突变菌株B1464的致病能力丧失可能是由于T-DNA的插入导致了染色体重排及破坏了某些基因的正常表达。

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RBSDV侵染对水稻ABA代谢相关基因表达的影响 倪海平, 徐秋芳, 兰莹, 陈晴晴, 张金凤, 周益军 2015, 29(3): 319-326.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．012 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2672KB) ( )   为明确水稻黑条矮缩病毒(Rice black streaked dwarf virus,RBSDV)侵染对水稻脱落酸(abscisic acid,ABA)含量的影响,通过灰飞虱在水稻日本晴和淮稻5号两个品种上人工接种RBSDV,待接种的水稻表现明显矮缩症状时,采用ELISA方法测定ABA含量。结果显示,在接种RBSDV的日本晴和淮稻5号中,ABA含量均明显增加。接种病毒的日本晴植株中ABA含量为111.04 ng/g,而对照中仅为60.86 ng/g;淮稻5号对照植物ABA含量为70.61 ng/g,而病株中ABA的含量为102.60 ng/g。为进一步明确病毒侵染如何调控ABA的含量,采用荧光定量PCR方法分析了日本晴接种RBSDV 8 d,12 d,16 d和60 d时ABA合成关键基因(OsZEP、OsNCED1、OsNCED2、OsNCED3、OsNCED4和OsNCED5)及分解关键基因(OsABA8ox1、OsABA8ox2和OsABA8ox3)mRNA相对表达量的变化。结果显示,病毒侵染 8 d,ABA合成和分解代谢基因的表达量均高于对照,其中OsNCED4和OsNCED5的表达量随病毒侵染时间的延长而增加,至60 d时OsNCED3、OsNCED4和OsNCED5的表达量为对照的3.97、7.66和2.99倍,而OsZEP,OsABA8ox1和OsABA8ox2的表达量则随侵染时间的延长而降低。RBSDV侵染后可能既影响了ABA合成也影响了其分解,两者共同作用导致了ABA含量增加。

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四川省稻瘟病菌群体遗传结构分析 王玲, 左示敏, 张亚芳, 陈宗祥, 潘学彪, 黄世文 2015, 29(3): 327-334.  DOI: 10．3969/j．issn．1001G7216．2015．03．013 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(896KB) ( )   由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵染引起的稻瘟病是全球水稻生产上最严重的病害之一。利用6对SSR荧光标记对采自四川绵阳、营山、雅安、北川和武胜地区的5个稻瘟病菌群体的遗传结构进行分析。结果表明,在124个稻瘟病菌中检测出43个等位基因,平均每个位点的观测等位基因数为7.2,有效等位基因数为3.1,所有位点均显著偏离Hardy-Weinberg平衡。5个群体的平均观测杂合度(0.374)低于期望杂合度(0.502),暗示群体内存在因近交而导致的杂合子缺失。AMOVA分析显示,绝大多数遗传变异(81.17%)存在于群体内个体间,仅有18.83%的变异来自于群体间的差异。5个地理群体间呈现高水平的遗传分化(遗传分化系数为0.057~0.528)。Mantel检验表明,群体间的遗传距离与地理距离相关未达显著水平,说明稻瘟病菌的遗传变异呈现随机分布的空间模式。群体遗传学数据分析表明5个群体间存在不同程度的基因流(基因流水平为0.472~4.347),基于贝叶斯聚类法的Structure分析也证实了这一结果。