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2017年, 第31卷, 第2期
刊出日期：2017-03-10 上一期    下一期

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水稻耐盐基因定位与克隆及品种耐盐性分子标记辅助选择改良研究进展 井文, 章文华 2017, 31(2): 111-123.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6083 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(23488KB) ( )   土壤盐渍化严重制约水稻生产发展,提高耐盐性已成为水稻育种的重要目标之一。挖掘水稻耐盐新基因,解析其分子作用机制可以为水稻耐盐性遗传改良奠定基础。本文从定位群体、耐盐性鉴定时期和鉴定方法、耐盐性评价指标、鉴定到的耐盐QTL、耐盐QTL的精细定位和图位克隆等方面,总结了近年来水稻耐盐QTL定位研究中所取得的进展;介绍了水稻耐盐/盐敏感突变体筛选和基因克隆以及耐盐性关联分析的研究近况;并对水稻耐盐性分子标记辅助选择改良的现状作了概述。

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稻米支链淀粉结构的研究进展 范名宇, 王晓菁, 王旭虹, 唐亮, 徐铨, 徐正进 2017, 31(2): 124-132.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6051 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8736KB) ( )   随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们对稻米品质的要求越来越高,在丰产的基础上还要求有较好的口感。支链淀粉是稻米淀粉的主要成分,其结构对食味品质有重要的影响。本文介绍了稻米支链淀粉结构的测定方法,籼粳稻支链淀粉结构的差异、遗传机制,支链淀粉超长链部分的合成调控以及支链淀粉的结构与理化特性和食味品质关系等方面的研究现状,认为今后有必要改进、完善和规范现有的支链淀粉结构测定方法,进一步研究籼粳稻杂交后代支链淀粉结构的差异,明确支链淀粉结构与亚种分化之间的关系,与此同时对支链淀粉结构与稻米食味品质之间的关系进行深入研究,以期为我国水稻生产及稻米品质改良提供理论指导。

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干湿交替诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱分析 傅友强, 于晓莉, 杨旭健, 沈宏 2017, 31(2): 133-148.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6115 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(9961KB) ( )   【目的】 干湿交替（AWD）是水稻种植过程中最重要的管理方式,能够提高水稻根系活力、增强抗逆性。研究发现,AWD能明显促进水稻根表铁膜的形成。然而,AWD诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱尚未见报道。【方法】 采用砂培试验,研究了长期淹水（CK）、干湿交替（AWD）、长期淹水加Fe2+（CK+Fe）和干湿交替加Fe2+（AWD+Fe）四个处理下水稻根系基因的差异表达谱。【结果】 AWD处理与CK处理相比,水稻根系有506个差异表达基因（DEG）上调表达,有687个DEG下调表达;AWD+Fe处理与CK+Fe处理相比,有308个DEG上调表达和179个DEG下调表达;CK+Fe处理与CK处理相比,有728个DEG上调表达和1175个DEG下调表达;AWD+Fe处理与AWD处理相比,有1252个DEG上调表达和1189个DEG下调表达。维恩图分析发现,共计有3822个DEG参与了AWD诱导水稻根表铁膜形成过程。基因功能（GO）分析表明,在生物过程中共有270个DEG参与了氧化还原反应过程,分子功能中共有165个DEG与氧化还原酶功能有关。生物通路富集分析（KEGG）结果表明,细胞器类、信号刺激类、光合作用类、生物合成类和代谢类等生物通路参与了AWD诱导水稻根表铁膜的形成过程。AWD和根表铁膜形成过程发现有38个共享DEG,这些基因的蛋白注释与水稻抗病性、抗旱性、细胞壁和细胞膜、氧化还原、蛋白激酶和转运、新陈代谢过程有关。与CK处理相比,AWD处理诱导了氧化还原反应过程相关的基因达102个,占总DEG数的8.25%。AWD处理促进了水稻根系过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关基因的上调表达。与CK处理相比,AWD处理提高了水稻根系活力和根表铁膜数量,分别为22.9%和45.7%。实时荧光定量PCR验证结果与转录组分析结果基本一致,其相关系数达到0.90。【结论】综上所述,AWD明显诱导了氧化还原反应过程中的相关基因大量表达,增加了根系氧化力,促进根表铁膜的形成;过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关的基因可能是AWD诱导水稻根表铁膜形成的重要基因。

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水稻叶片内卷突变体rl(t)的鉴定与基因定位 韩保林, 张洪凯, 顾朝剑, 廖泳祥, 彭永彬, 张红宇, 徐培洲, 陈晓琼, 吴先军 2017, 31(2): 149-156.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6137 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10829KB) ( )   目的 叶片是水稻理想株型的重要内容,叶片适度卷曲可以提高光合效率。对卷叶相关基因进行遗传分析和初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。方法 利用EMS诱变雄性不育保持系宜香1B获得一份稳定遗传的叶片向内卷曲突变体,暂命名为rl(t)。在成熟期,测定野生型和rl(t) 的主要农艺性状;在分蘖期,取野生型和rl(t) 叶片用FAA固定液固定进行石蜡切片,同时,用野生型和rl(t)剑叶测定叶绿素含量;在抽穗期,利用Li-6400便携式光合仪测定10株抽穗期的野生型和rl(t)的光合参数;将rl(t)与野生型及日本晴杂交,观察 F1 植株表型,对F2表型分离进行χ2 测验,对突变体进行遗传分析。以 rl(t)/日本晴的 F2 群体为材料,利用 BSA 法进行定位。结果 与野生型相比,突变体叶片向内卷曲明显,叶片更加直立,叶色变深,其他主要农艺性状均有不同程度降低。光合特性分析表明,突变体比野生型具有更高的光合色素含量,但光合效率没有明显差异。叶片组织切片观察表明,突变体中泡状细胞变小可能是导致叶片卷曲的主要原因。遗传分析表明,该突变体受一对隐性核基因控制,利用突变体与日本晴的F2群体进行基因定位,最终将该基因定位在第7染色体长臂InDel标记Ind3和Ind4间610 kb的物理区间。结论 rl(t)叶片内卷是由于近轴面泡状细胞面积减小。RL(t)定位区间内未见卷叶相关基因报道,推测RL(t)可能是一对新基因。

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水稻脆秆突变体bc1-wu3的鉴定与基因克隆 许作鹏, 仲崇元, 张丽佳, 刘巧泉 2017, 31(2): 157-165.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6130 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12341KB) ( )   目的 茎秆机械强度与植株抗倒伏性直接相关。发掘脆秆突变体,克隆其相关基因有助于了解茎秆机械强度遗传机制,为抗倒伏育种提供理论依据。方法 在经60Co-γ诱变的粳稻品种武育粳3号后代群体中获得一个脆秆突变体,命名为bc1 -wu3（brittle culm 1 from Wuyujing3）,以突变体bc1 -wu3为母本,Kasalath为父本构建相应的F2分离群体,采用图位克隆的方法定位相应脆秆基因。结果 与野生型相比,突变体的叶片、叶鞘、茎秆等组织在全生育期始终表现为脆性,易折断;穗长和粒长显著降低,粒宽显著增加。茎秆细胞细胞壁糖成分测定表明,细胞壁中纤维素含量极显著下降,而木糖、葡萄糖及阿拉伯糖含量则显著增加。茎秆切片观察发现突变体茎秆的厚壁细胞层数减少,厚壁细胞细胞壁极显著变薄。遗传分析表明,bc1- wu3脆性性状受1对隐性核基因控制。采用图位克隆的技术将该基因定位于第3染色体标记MK12与MK18之间,物理距离为57 kb,在此定位区段内包含1个已克隆的脆性基因BC1（LOC_Os03g30250）。测序结果表明,突变体bc1-wu3中BC1基因第2外显子内（CDS 659 处）有1个碱基的替换(G-T),导致编码氨基酸由半胱氨酸变异为苯丙氨酸。实时荧光定量PCR结果表明,BC1基因在脆秆突变体bc1-wu3茎秆中的表达量显著降低。结论 据此推断本研究中定位的脆秆基因bc1-wu3为BC1新等位基因。相关结果加深了对BC1基因功能的认识,有助于阐明水稻茎秆强度遗传机制。

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花后不同时段低温对籼粳杂交稻稻米品质性状的影响 曾研华, 张玉屏, 潘晓华, 朱德峰, 向镜, 陈惠哲, 张义凯, 曾勇军 2017, 31(2): 166-174.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6073 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2992KB) ( )   【目的】 花后低温是影响米质的首要生态因子。为明确花后低温对甬优品种稻米品质性状及淀粉RVA谱特性的影响,【方法】以籼粳杂交稻甬优17号、甬优538和杂交籼稻中浙优1号、常规粳稻浙粳88为材料,采用盆栽试验,通过人工气候箱于水稻花后0–15d（前期）、15–30d（中期）和30d–成熟（后期）分别进行20℃、17℃和14℃的低温处理。【结果】 花后低温显著影响供试品种整精米率、垩白度、胶稠度、直链淀粉含量及蛋白质,使甬优品种淀粉RVA谱特征值峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、崩解值降低,回复值和消减值升高。花后前期低温对稻米加工品质影响最大,而花后中、后期低温对外观品质、蒸煮食味品质和营养品质影响最大,且甬优17号比甬优538对低温更敏感。花后低温对稻米品质影响明显,低温处理影响因品种类型、品质指标及处理时段而异。【结论】 生产中应基于品种特性综合考虑稻米各品质指标,在结实期采取相应的米质调优栽培措施,充分发挥籼粳杂交稻品种的品质潜力。

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臭氧胁迫对不同敏感型水稻叶片伤害的比较研究 邵在胜, 穆海蓉, 赵轶鹏, 贾一磊, 彭斌, 杨连新, 王云霞 2017, 31(2): 175-184.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6099 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2008KB) ( )   【目的】 研究臭氧胁迫下不同敏感型水稻叶片表观响应特征,为耐性水稻品种的选育提供参考。【方法】 利用自然光气体熏蒸平台,以23个水稻品种或株系为供试材料,臭氧设置室内对照（10 nL/L）和高臭氧浓度（100 nL/L）两个处理。采用组内最小平方和动态聚类方法,根据供试材料地上部最终生物量对高浓度臭氧的响应从小到大依次分为A、B和C 3个类别,研究臭氧胁迫下不同敏感类型水稻叶片伤害指数（LBS）特别是顶3叶叶色值（SPAD值,土壤、作物分析仪器开发）的动态响应及其与最终生长量变化的关系。【结果】 臭氧胁迫使A、B和C 3类水稻成熟期地上部生物量平均分别下降19%、39%和52%,后两者降幅达极显著水平。臭氧处理水稻的LBS随生育期推移呈明显的增加趋势,但不同敏感类型水稻间均无显著差异,各测定时期表现一致。与对照相比,臭氧胁迫使不同测定时期的叶片SPAD值显著下降,降幅随熏蒸时间延长和叶位下移明显增加。全生育期平均,臭氧胁迫使所有供试材料倒1叶、倒2叶和倒3叶SPAD值分别下降11%、18%和30%,均达极显著水平。与此不同,臭氧胁迫对叶片SPAD值的影响不同水稻类型间无显著差异,不同测定时期趋势相同。相关分析表明,尽管臭氧胁迫水稻成熟期地上部生物量的响应与部分测定时期LBS存在一定的相关性,但其与所有测定时期叶片SPAD值变化的相关性均不显著,不同叶位趋势一致。【结论】在本研究条件下,臭氧熏蒸叶片的伤害指数和SPAD值的响应均不宜作为水稻生长对臭氧耐性程度的评价指标。

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氮高效水稻主要源库性状的基本特点及其调控 陈琛, 张家星, 李万元, 唐东南, 罗刚, 王祥菊, 莫兰婧, 吕旻珈, 周娟, 梁国华, 黄建晔, 王余龙, 姚友礼, 董桂春 2017, 31(2): 185-194.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6127 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2887KB) ( )   【目的】 本研究皆在阐明氮高效水稻源库性状的基本特点。【方法】 在大田条件下,于2012–2014年设计了两个试验。2012年和2013年,以染色体单片段代换系遗传群体114个水稻株系为供试材料,依据成熟期吸氮量和产量两个性状将114个株系群体分为6种不同氮效率类型。2014年,在前2两年试验的基础上,以筛选出的氮高效株系（L68）和氮低效株系（L2）为供试材料,研究施氮量对两种氮效率水稻株系产量、源库性状的影响。【结果】1）114个株系群体成熟期吸氮量和产量差异均较大,吸氮量变幅为11.53~27.66 g/m2,产量变幅为311.74~763.35 kg/666.7 m2,随着吸氮量的增加,产量呈上升趋势。产量类型与吸氮量类型并不完全一致,高吸氮量是高产的重要基础,但产量还可能受到其他因素的影响;2）氮高效水稻抽穗期叶面积系数（包括有效叶面积、高效叶面积、总叶面积）、成熟期叶面积系数均显著大于氮低效水稻,叶面积构成因子中氮高效水稻绿叶质量明显高于氮低效水稻,但比叶重不同氮效率品种间差异较小;3）氮高效水稻单位面积库容量、单位面积颖花量显著高于氮低效水稻,氮高效水稻单位干质量、单位叶面积和单位氮素库容量大,库容形成能力强;4）氮高效水稻单位叶面积颖花数、单位叶面积籽粒产量大,结实期净同化率高,氮高效水稻“流”畅,叶片光合能力强;5）综合分析表明,库容量对氮素高效吸收影响较大。提高单位氮素库容量有助于提高单位面积库容量。不同施氮水平下,氮高效水稻叶面积系数、库容量、吸氮量和产量均明显高于氮低效水稻,叶面积系数在低氮水平下两者差异最大,其他3个指标以低、中氮差异较大。【结论】氮高效水稻源库指标均优于其他类型,且这一优势在不同施氮量亦是如此。

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二化螟水稻、茭白种群幼虫口器和触角及其感器扫描电镜观察 钟海英, 张珏锋, 李芳, 陈建明 2017, 31(2): 195-206.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6120 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8570KB) ( )   目的 为明确二化螟不同寄主种群幼虫口器和触角及其感器,对上述结构的超微形态进行了观察。方法 选择二化螟水稻、茭白种群幼虫口器和触角及其感器为研究材料,利用扫描电子显微镜进行观察。结果 表明,二化螟两种群梗节具2个刺形感器、3个锥形感器;上唇具6对刺形感器;上颚切齿叶具7个端齿,基外侧具2个刺形感器;轴节和茎节各具1个刺形感器;外颚叶具3个锥形感器、2个刺形感器和2个栓锥感器;下颚须侧缘具1个指形感器;下唇须端部有1个刺形感器。两种群间鞭节和下颚须感器数目存在差异：茭白种群鞭节具1个栓锥感器和2个锥形感器,水稻种群则具1个栓锥感器和1个锥形感器;茭白种群下颚须具5个锥形感器和3个柱形感器,而水稻种群具4个锥形感器和4个柱形感器。在感器长度上,茭白种群部分龄期幼虫的部分刺形感器（分布于梗节、轴节、茎节）、锥形感器（分布于梗节、下颚须、外颚叶）、栓锥感器（分布于鞭节、外颚叶）显著长于水稻种群的相应感器。茭白种群（1~5龄）的部分柱形感器（分布于下颚须）、3~5龄幼虫部分刺形感器（分布于外颚叶）显著短于水稻种群的相应感器。

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应用生态工程技术控制水稻害虫对水生昆虫数量的影响 朱平阳, 郑许松, 张发成, 徐红星, 姚晓明, 杨亚军, 陈桂华, 吕仲贤 2017, 31(2): 207-215.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6065 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(21809KB) ( )   目的 随着水稻病虫害绿色防控技术的不断发展,希望应用生态工程控制害虫技术取得较大进展。方法 对稻田水生昆虫成虫的种群动态进行了连续3年的系统调查,以探明生态工程防控技术对水生昆虫的影响。结果 实施生态工程防控技术稻田中的水生捕食性昆虫豆娘的数量显著高于农民自防田,其他水生捕食性昆虫和中性昆虫等数量也有类似的结果,同时,靠近田埂的稻田区域豆娘和水生中性昆虫的种群数量也显著高于稻田中间区域。结论 说明通过实施生态工程控害技术可以有效提高稻田水生捕食性昆虫及中性昆虫种群数量,这对提高水稻生长后期的天敌控害作用有重要的意义。

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利用CRISPR/CAS9技术编辑水稻香味基因Badh2 邵高能, 谢黎虹, 焦桂爱, 魏祥进, 圣忠华, 唐绍清, 胡培松 2017, 31(2): 216-222.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2017.6098 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1203KB) ( )   目的 香稻作为一类特殊的水稻群体,以其清香可口的品质特性备受消费者的欢迎。到目前为止,水稻中的香味主要受第8染色体上编码甜菜碱醛脱氢酶基因Badh2控制。方法 通过CRISPR/CAS9技术对中花11的香味基因Badh2进行编辑。结果 获得转基因T0代植株并对其所衍生的T1代20个单株进行了鉴定分析,获得了一个剔除了载体骨架且第1外显子上插入一个碱基T 的突变体材料。该材料中Badh2 RNA水平显著下调;利用GC-MS技术测定野生型及突变体材料籽粒2-乙酰-1-吡咯啉含量,结果表明突变体材料中的香味物质显著增加;此外,我们还对野生型及T2代香型植株水稻产量及稻米蒸煮食味品质进行了考查及测定分析,发现除分蘖数及结实率呈现出显著差异外（P<0.05）,其余各项指标在两组材料间都无显著差异。结论 通过CRISPR/CAS9技术成功地对水稻香味基因进行了编辑,可为香稻育种提供丰富的理论指导,加快香稻的育种进程。