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2017年, 第31卷, 第1期
刊出日期：2017-01-10 上一期    下一期

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水稻胚乳淀粉合成相关酶的结构、功能及其互作研究进展 陈雅玲, 包劲松 2017, 31(1): 1-12.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6132 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1211KB) ( )   淀粉作为稻米最主要的储藏物质,其生物合成过程直接影响水稻的产量和品质。水稻淀粉的生物合成在造粉体中通过一系列酶促反应完成。本文综述了淀粉合成过程中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合酶(SSs)、淀粉分支酶(BE)及淀粉脱支酶(DBE)的结构、功能以及各酶之间的相互作用的最新研究进展,以期为稻米品质改良提供理论参考依据。

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灌浆期夜间高温胁迫下耐热和热敏感水稻籽粒的比较蛋白质组分析 黄小平, 张宏玉, 雷刚, 王志美, 章智, 贺超, 廖江林, 黄英金 2017, 31(1): 13-22.  DOI: 10.16819/j.1001.7216.2017.6101 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2076KB) ( )   目的 为了阐明水稻灌浆期耐夜间高温的分子机制,提高水稻耐热性,鉴定了水稻近等基因系耐热纯系XN0437T与热敏感纯系XN0437S在灌浆期夜间高温胁迫下的差异表达蛋白质。方法 采用桶栽方法培育水稻,于开花期标记同一天扬花的颖花以保障所取颖花样品的生育进程一致;于水稻灌浆初期(花后第8天)进行夜间高温处理。高温处理结束后剪取带标记的颖花提取水稻籽粒总蛋白质,采用8-plex iTRAQ试剂盒进行蛋白质样品的差异显色标记,标记样品采用高效液相系统进行质谱鉴定及定量分析。结果 鉴定并定量了3130个蛋白质,耐热与热敏感水稻纯系间存在36个差异表达蛋白质。蛋白质功能注释结果显示,鉴定的36个差异表达蛋白质中仅14个蛋白质(占38.9%)注释了功能,12个蛋白质(占33.3%)为推测性功能注释, 10个(占27.8%)为功能未知的蛋白质。已注释功能的14个蛋白质中,5个蛋白质参与能量代谢,3个蛋白质参与物质转运与代谢,2个蛋白质参与光合作用,3个蛋白质为响应逆境的锌指蛋白质,1个蛋白质为响应逆境的热激蛋白质。结论 灌浆期夜间高温影响水稻籽粒细胞内参与能量代谢、物质转运与代谢、光合作用等相关蛋白质的表达模式。水稻籽粒细胞中锌指蛋白质Q67TK9、Q10N88上调表达,锌指蛋白质Q5YLY5下调表达,有利于提高水稻灌浆期对夜间高温的耐热性。

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粳稻柱头外露率QTL定位 李威, 圣忠华, 朱子亮, 魏祥进, 石磊, 邬亚文, 唐绍清, 王建龙, 胡培松 2017, 31(1): 23-30.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6043 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1621KB) ( )   目的 柱头外露是影响杂交水稻制种的一个重要性状。本研究旨在初步鉴定控制柱头外露率的QTL。方法 以高柱头外露率粳稻两系不育系大S×低柱头外露率热带粳稻品系D50的F2群体及海南陵水、浙江杭州两地重复种植的F2:3群体为材料,考查F2群体及陵水、杭州两地两次重复F2:3群体单边柱头外露率(PSES)、双边柱头外露率(PDES)和柱头总外露率(PES)。结果 相关分析表明,单边柱头外露率、双边柱头外露率和柱头总外露率之间存在极显著的正相关。根据构建的大S×D50 F2群体遗传连锁图谱,QTL分析检测到水稻柱头外露率QTL 21个,分布于第1、2、3、4、6、7和12染色体上,贡献率变幅为0.1%~57.6%,除个别贡献率极低的位点外,绝大部分QTL加性效应来自于高值亲本大S。其中位于第4染色体和第12染色体的两个位点qPDES4, qPES12 在F2和两次重复F2:3群体中均检测到,贡献率分别达17.86%和16.98%。位于第3染色体的qPES3位点在陵水、杭州两次F2:3群体中重复检测到,贡献率高达25.6%。结论 检测到的QTL,有些与其他学者报道的处于同一位置,有些则是新的柱头外露率QTL。这些水稻柱头外露率QTL为今后柱头外露率基因精细定位、克隆、以及利用分子标记辅助选择 (MAS) 选育高柱头外露率粳型不育系提供理论依据。

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稻米淀粉RVA谱特征值与直链淀粉、蛋白含量的相关性及QTL定位分析 张杰, 郑蕾娜, 蔡跃, 尤小满, 孔飞, 汪国湘, 燕海刚, 金洁, 王亮, 张文伟, 江玲 2017, 31(1): 31-39.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6046 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1896KB) ( )   目的 检测到新的控制稻米品质性状相关的QTL并分析各性状间的相关性,为了解控制水稻品质的遗传机理和培育优质水稻品种奠定基础。方法 利用Sasanishiki×Habataki回交重组自交系(backcross inbred lines, BILs)群体在两个环境下种植的结果,检测与稻米直链淀粉含量、蛋白质含量及RVA谱特征值相关的加性QTL。结果 表型分析结果显示,Habataki的蛋白含量明显高于Sasanishiki;而除消减值以外其余的稻米品质性状指标,Sasanishiki均高于Habataki。利用BIL群体共检测到加性QTL 42个,其中10个QTL位点在2个环境中均能被检测到,即qPC8、qAC4、qAC10、qPKV2、qPKV7、qHPV7、qCPV1、qBDV4、qBDV7、qSBV7,且qCPV1、qBDV4、qPKV7、qHPV7和qAC10等5个QTL尚未见报道。同时,我们还利用Sasanishiki×Habataki染色体片断置换系(Chromosome segment substitution lines, CSSLs)验证了10个稳定表达的QTL位点。结论 稻米RVA谱特征值与直链淀粉含量、蛋白质含量之间呈现一定相关性,且控制不同品质性状的QTL之间具有共定位现象。

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长江流域主要常规双季早籼稻的遗传相似性分析及指纹图谱构建 戴冬青, 张华丽, 张萌, 李西明, 马良勇 2017, 31(1): 40-49.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6117 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2157KB) ( )   目的 构建常规早稻品种的指纹图谱以及分析其遗传相似性,为早稻品种鉴定、育种者有效选配亲本提供参考依据。方法 以2000年以来长江流域双季稻区通过省级以上审定的常规早稻品种为材料,利用50对多态性高,稳定性好,且均匀分布于水稻12条染色体的SSR引物,建立常规早稻的SSR指纹图谱。利用NTSYS PC Version 2.10e 软件、UPGMA法进行聚类分析。结果 50对引物共检测到多态性位点154个,每对引物检测到的等位基因数为2~6个,平均3.08个;引物多态信息含量(PIC)值为0.03~0.75,平均值为0.36。62份材料的遗传相似系数变化范围为0.66~1,并且在相似系数为0.73处可分为浙江省内品种及省外品种2组,各组间差异不大。结论 结合系谱关系发现,本研究中所用早稻品种的遗传背景较为狭窄。

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不同施氮水平下缓释氮肥配施对机插稻氮素利用特征及产量的影响 王海月, 李玥, 孙永健, 李应洪, 蒋明金, 王春雨, 赵建红, 孙园园, 徐徽, 严奉君, 马均 2017, 31(1): 50-64.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6072 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(895KB) ( )   目的 在高施氮水平和常规施氮水平下,研究缓释氮肥配施对机插稻氮素利用和产量的影响及其生理机制,为机插稻的氮肥高效利用提供依据。方法 以中迟熟杂交籼稻川谷优7329为材料,采用二因素裂区设计,设置不同的施氮水平及5种缓释氮肥与常规氮肥(尿素)配施处理,并设置不施氮处理,分析不同施氮水平下缓释氮肥与常规氮肥配施对机插稻氮素利用和产量的影响及其生理机制,并探讨氮素利用和产量与生理响应之间的关系。结果 结果表明,施氮水平、缓释氮肥与常规氮肥配施对机插稻氮素利用特征及产量均存在显著或极显著的影响,机插稻拔节、抽穗及结实期对氮素的吸收利用以及结实期茎鞘的氮素转运量与干物质量、氮素积累量、氮肥表观利用率、每穗实粒数及最终产量显著或极显著正相关(r=0.38*~0.69**)。与常规氮肥运筹相比,缓释氮肥与常规氮肥配施、全缓释氮肥施用处理的机插稻成熟期干物质积累量、氮素积累总量、光合势、叶面积指数、氮肥表观利用率及穗部氮素增加量均显著提高,进而促进增产。结论 据产量及氮素利用效率表现,机插稻产量在180 kg/hm2施氮水平下较高,且在缓释氮肥与常规氮肥配施比例为7∶3一次性施用时产量最高,较其他氮肥运筹产量高0.84%~26.59%,氮肥表观利用率高0.28%~47.02%,为最优氮肥运筹模式。但不同施氮水平下,随着缓释氮肥配施比例的降低,群体叶面积指数、光合势及物质积累等指标也降低,且在施氮处理为全常规氮肥时最低,均不利于机插稻氮肥利用效率及最终产量的提高。

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滴灌条件下不同价态外源硒对水稻硒吸收及转运的影响 张栋, 史力超, 冶军, 侯振安, 王存虎, 吴永海 2017, 31(1): 65-71.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6069 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(844KB) ( )   目的 通过田间小区试验,研究外源硒酸盐及亚硒酸盐施入滴灌稻田中对土壤中不同价态硒含量及其生物有效性的影响,旨在为滴灌条件下富硒水稻的开发提供理论依据。方法 以水稻品种T-43为材料,硒肥为亚硒酸盐与硒酸盐,施硒量为0.3、0.6、1.2 kg/hm2。结果 研究结果表明,施肥后1 d硒酸盐1.2 kg/hm2处理土壤中可溶态硒含量最高,比对照高了340%;可交换态硒、铁氧化物态硒及有机态硒含量在施肥后4 d亚硒酸盐1.2 kg/hm2处理最高,较对照分别提高了380%、56%、59%,硒酸盐处理铁氧化物态硒及有机态硒含量增加不显著,说明硒酸盐主要以可溶态硒存在,而亚硒酸盐主要以可交换态硒存在,并且由可溶态转化为其他形态,因此降低了其有效性。对水稻的根、茎、叶及籽粒硒含量分析后发现,亚硒酸盐处理的籽粒和叶中的硒含量显著低于硒酸盐处理,而其根部硒含量显著大于硒酸盐处理,茎部硒含量无显著差异,且亚硒酸盐处理的根部硒累积量均大于硒酸盐处理。结论 说明施用亚硒酸盐大部分积累在水稻根部,硒酸盐处理的地上部硒累积量大于亚硒酸盐处理,同时,硒酸盐处理的根系吸收系数、初级转运系数、次级转运系数均大于亚硒酸盐处理,说明亚硒酸盐大部分积累在水稻根部且向地上部转运较难,硒酸盐随水滴施的生物有效性高于亚硒酸盐。

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不同供氮模式对水稻根系形态及生理特征的影响 胡香玉, 郭九信, 田广丽, 高丽敏, 沈其荣, 郭世伟 2017, 31(1): 72-80.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6050 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1614KB) ( )   目的 为明确氮素优化管理模式(OPTs)下水稻根系形态和生理特征及其与氮素吸收和产量形成的关系。方法 以镇稻11为材料,采用营养液培养,通过三种氮素供应模式分别模拟农民习惯施肥(FFP)、高效施肥(HE)及高产高效施肥(HEHY),研究了不同供氮模式对水稻主要生育期生物量和氮素累积、根系形态和生理特征以及产量形成的影响。结果 与FFP相比,HE和HEHY(OPTs)通过提高每穗粒数、结实率和千粒重而使水稻籽粒产量分别增加5.7% 和16.0%。与FFP相比,OPTs增加了生育期内水稻根系生物量、根系长度、根系总表面积、根系体积以及单个分蘖不定根数目,并提高了灌浆期根系活力、根系氮素同化能力以及叶片光合速率。相关分析表明,开花期根系生物量、总表面积、根体积、单个分蘖平均不定根数目、伤流液流速和谷氨酰胺合成酶活性均与总氮素累积量及产量显著正相关。结论 因此,OPTs通过养分调控,可促进水稻根系的生长、优化根系形态结构,并能维持水稻生育后期较高的根系活力,从而促进了水稻对氮素的累积以及产量的形成。

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播种方式和播种密度对杂交籼稻机插秧节本增效的研究 胡剑锋, 杨波, 周伟, 张培培, 张强, 李培程, 任万军, 杨文钰 2017, 31(1): 81-90.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6036 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1048KB) ( )   目的 探索机插杂交籼稻稀播育秧秧苗生长特性、栽插质量、产量与效益特点。方法 以F优498和Ⅱ优498的种子为材料开发并优选条播器后,采用两因素裂区设计,播种方式为主区,播种量为副区。结果 条播播种均匀度优势明显,24行条播规格效果最佳。播种14 d后,秧苗开始产生分蘖芽,播后17至23 d是分蘖芽发生速率最快时期。随播种密度的增加,成苗率、干物质积累量、根冠比、秧苗充实度、N积累量、分蘖芽发生率、发根力、漏插率都呈降低趋势,同时有效穗数增加,每穗粒数减少,产量先增加后降低。条播相对于散播,秧苗整体素质较好,易形成壮秧,产量较高。结论 投入与产出综合分析,采用条播方式,播种密度为50 g/盘时,秧苗群体密度和个体优势之间能得到较好的协调,产投比最高。

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水稻胚乳组织的结构观察 郑彦坤, 曾德二, 魏和平, 许远, 顾蕴洁, 王忠 2017, 31(1): 91-98.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6062 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3023KB) ( )   目的 阐明水稻糊粉层细胞、亚糊粉层细胞与中心胚乳贮藏细胞的结构特性。方法 采用光镜、透射电镜与扫描电镜对水稻胚乳组织进行观察研究。结果 糊粉层细胞分化过程中,大液泡变成小体积蛋白贮存液泡,蛋白贮存液泡又转变成糊粉粒。颖果背部比腹部有更多层糊粉层,但背部糊粉层细胞内糊粉粒的形成与积累速度却较慢。亚糊粉层细胞起初含有一些脂质体,后来脂质体消失,而其内部淀粉体与蛋白体逐渐增多。中心胚乳贮藏细胞含有淀粉体与蛋白体,蛋白体以液泡型蛋白体为主,它们可以相互融合而变大。中心胚乳贮藏细胞内的淀粉积累速度明显快于亚糊粉层细胞内的。成熟颖果的中心胚乳贮藏细胞内淀粉体最为密集,背部和侧部的亚糊粉层细胞内淀粉体排列较疏松,腹部的亚糊粉层细胞内淀粉体最为稀疏。结论 水稻颖果背部与腹部的糊粉层细胞和亚糊粉层细胞的结构差异可能与养分吸收与转运有关;中心胚乳贮藏细胞内淀粉体发育速度快于亚糊粉层细胞。

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水稻光温敏不育系“六圃法”提纯保真原种繁殖体系的建立与应用 吴俊, 邓启云, 齐绍武, 庄文, 石祖兴, 周川广 2017, 31(1): 99-104.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6052 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1193KB) ( )   目的 水稻光温敏不育系的提纯保真繁殖对于两系法杂交水稻的发展和应用具有十分重要的意义。现有提纯繁殖技术多以防止起点温度漂移为目的,而忽视了生物学性状的提纯保真。为解决这些问题,本研究结合光温敏不育系Y58S的多年大规模原种生产实践,建立了水稻光温敏不育系“六圃法”提纯保真原种繁殖体系。方法 该技术体系基本步骤如下:首先,直接从生产上大规模制种使用的不育系种子中取样,种植“典型单株筛选圃”,进行典型单株初选;其次,通过“起点温度鉴定圃”筛选不育起点温度基本一致的核心单株,进行起点温度纯化;然后,通过“群体观察圃”、“配合力鉴定圃”和“制种试验圃”来确保光温敏不育系的遗传背景基本纯合和表型整齐一致,从而决选保真核心株系,进而获得保真核心种子;最后,建立连续稳定的品种“专一性原种繁殖圃”来实现原原种和原种的高纯度生产。结论 实践证明,该技术体系可确保获得育性稳定、表型整齐,且遗传背景来源基本一致的光温敏不育系原种,大幅度提高水稻光温敏不育系繁殖的安全可靠性和生产效率。2008年以来,应用该技术体系生产了249万kg Y58S生产用种,基本消灭了同形可育株,纯度全部达到99.5%以上。目前这些Y58S生产用种已经全部销售给各种业公司进行杂交制种,生产的杂交种子推广1474万hm2以上。

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水稻抗性基因Pi对福建省稻瘟病菌优势菌群的抗性分析 阮宏椿, 石妞妞, 杜宜新, 甘林, 杨秀娟, 代玉立, 陈福如 2017, 31(1): 105-110.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6060 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(381KB) ( )   目的 抗病品种的合理利用和布局是实现水稻抗瘟持久化的关键因子之一。为明确水稻24个抗性基因在福建省的抗病性及其应用前景,【方法】首先分别采用全国稻瘟病菌生理小种鉴别品种和CO39近等基因系来鉴定2012-2015年间从福建省各稻区种植的普感品种丽江新团黑谷上采集的347株稻瘟病菌单孢菌株的生理小种类型和致病型,再测定24个抗性基因对福建省稻瘟病菌的抗性。结果 根据全国稻瘟病菌生理小种鉴别品种对菌株的抗感反应,可将供试稻瘟病菌的生理小种划分为6个群36个生理小种,其中ZA、ZB和ZC为主要种群,ZC15、ZD7和ZB15为优势生理小种。根据CO39近等基因系的接种结果,将供试稻瘟病菌划分为17个致病类型,其中I34.1为优势致病型。供试的24个抗性基因对347株福建省稻瘟病菌菌株的抗性频率不同,抗谱为9.80%~89.91%。其中,Pi-km、Pi-7(t)、Pi-9(t)、Pi-kp、Pi-k、Pi-kh、Pi-z5和Pi-ta(1)等8个抗性基因的抗病性较强,抗谱均高于70.00%。结论 说明这8个抗性基因在福建省具有较好的应用前景,育种时可以考虑联合利用这些抗性基因。同时,实验结果表明,这8个抗性基因对主要生理小种的抗谱和主要致病型的抗谱均值高于69.00%,与其对所有测试菌株的抗谱吻合。说明利用稻瘟病菌的优势种群或优势致病型来鉴定水稻品种的抗病性是可靠的。