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2019年, 第33卷, 第2期
刊出日期：2019-03-10 上一期    下一期
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综述

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低植酸水稻种质资源筛选、遗传生理调控与环境生态适应性 研究进展 苏达, 吴良泉, SørenKRasmussen, 周庐建, 程方民 2019, 33(2): 95-107.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8083 95 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1073KB) ( )   提高或维持水稻产量的同时,提高稻米品质已成为目前水稻育种的首要目标之一。其中,通过降低籽粒中植酸等抗营养因子,增加锌、铁生物有效性以提升水稻营养品质,是目前水稻品质改良的一个重要方向。本文主要综述了水稻籽粒中植酸合成的代谢路径、低植酸水稻的筛选及相关功能基因的遗传特点、植酸生理代谢的调控网络、低植酸水稻农艺性状劣变和生态适应性降低的生理原因、籽粒植酸合成的环境调控效应等相关研究进展。可为低植酸水稻品质改良以及栽培调优提供借鉴。

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DNA甲基化抑制剂5-氮脱氧胞苷对水稻基因组甲基化及幼苗生长发育的影响 邓卉, 鄂志国, 牛百晓, 王磊, 陈忱 2019, 33(2): 108-117.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9001 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4873KB) ( )   【目的】DNA甲基化是高等植物中普遍存在的一种表观修饰形式,其在调节基因表达、维持基因组稳定以及调控植物生长发育等方面发挥重要作用。本研究拟对基因组甲基化如何影响水稻发育进行解析。【方法】利用DNA甲基化抑制剂5-氮脱氧胞苷(AZA, 5-Aza-2′-deoxycytidine)处理水稻幼苗,研究DNA甲基化抑制剂对水稻幼苗生长发育及相关基因表达的影响。【结果】AZA处理后水稻基因组甲基化水平下降、植株发育迟缓,但种子萌发并不受AZA处理的影响;DNA和组蛋白表观修饰相关基因的表达受到AZA处理抑制。此外,防卫反应和光合通路相关基因表达也受到AZA处理的影响,暗示DNA甲基化在这些基因的表达调控中可能发挥作用。【结论】这些结果表明AZA是一种有效的DNA甲基化抑制剂,AZA处理可以破坏水稻基因组甲基化水平的正常状态,从而影响水稻的正常发育。

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水稻矮缩病毒Pns6和P8蛋白在病毒侵染水稻原生质体后的表达 张洁, 宛柏杰, 尚鹏祥, 丁新伦, 杜振国, 吴祖建 2019, 33(2): 118-123.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8109 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(886KB) ( )   【目的】为明确水稻矮缩病毒(Rice dwarf virus, RDV) Pns6和P8蛋白在病毒侵染水稻原生质体后的表达动态,【方法】利用PEG介导的病毒侵染原生质体体系,通过免疫荧光和电镜技术分析Pns6、P8蛋白以及病毒粒体在水稻原生质体中的定位;同时,通过Western blot和实时荧光定量PCR分析Pns6和P8蛋白及其RNA在水稻原生质体中的积累量。【结果】病毒接种水稻原生质体48 h后,Pns6蛋白在细胞质中可以形成类似于病毒原质(viroplasm)的点状内含体,P8蛋白也大量的表达。同时,病毒粒体在水稻原生质体中也形成内含体状的结构。病毒接种水稻原生质体12 h后,均可检测到Pns6和P8蛋白的表达,并且在36 h后达到最高值。病毒接种水稻原生质体后,Pns6 RNA在24 h时表达量达到最高,P8 RNA在36 h时表达量达到最高。【结论】RDV侵染水稻原生质体后,Pns6和P8蛋白均有表达,并且病毒也可能通过形成病毒原质来完成病毒在寄主细胞的复制和装配。

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不同生态环境下水稻穗部性状QTL鉴定 刘进, 姚晓云, 刘丹, 余丽琴, 李慧, 王棋, 王嘉宇, 黎毛毛 2019, 33(2): 124-134.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8100 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1490KB) ( )   【目的】发掘与产量相关的穗粒性状QTL对进一步克隆和利用高产基因具有重要意义。【方法】以超级粳稻龙稻5号和典型高产籼稻中优早8号杂交衍生的重组自交系群体为试材,在4种环境下对穗部性状进行比较和QTL分析。【结果】共检测到63个穗部性状QTL,分布于除第9染色体外的11条染色体上。在4个环境下分别检测到27、27、18和35个QTL。其中,16个QTL能在2个环境下被检测到,12个在3个以上环境下稳定表达,分别占QTL总数的25.40%和19.05%;第1、3、4和5染色体的多效QTL簇能在不同环境下稳定表达,对穗部性状具有明显的调控作用。【结论】第3染色体STS3.3-STS3.6区间的qSNP3、第4染色体RM5688-RM1359区间的qSNP4.1是2个新的稳定表达的多效性QTL簇。此外,上位性效应是调控穗部性状的重要组分。

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南方水稻黑条矮缩病抗性的遗传分析及主效QTL的精细定位 农保选, 秦碧霞, 夏秀忠, 杨行海, 张宗琼, 曾宇, 邓国富, 蔡健和, 李战彪, 刘丕庆, 李丹婷 2019, 33(2): 135-143.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8057 135 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1062KB) ( )   【目的】近年来由白背飞虱传播的南方水稻黑条矮缩病给水稻生产造成了巨大损失,开展该病的抗性遗传分析和基因精细定位,将为抗性育种提供材料和理论依据。【方法】分析了抗性材料D4对南方水稻黑条矮缩病的抗性特征,并通过广恢998/D4 F2群体分析该病抗性的遗传规律,利用QTL-seq技术联合遗传连锁分析定位主效抗性QTL。【结果】D4对南方水稻黑条矮缩病的抗性表现为抗病毒性而非抗虫性,且受主效基因和微效基因共同控制。QTL-seq和连锁分析将南方水稻黑条矮缩病主效抗性QTL定位于第9染色体上,命名为qSRBSDV9。利用代换作图法进一步将qSRBSDV9定位在102.3 kb的区间内,该区间包含21个预测基因,其中9个基因与赤霉素信号传导相关。【结论】揭示了D4对南方水稻黑条矮缩病的抗性特征及遗传规律,精细定位了南方水稻黑条矮缩病主效抗性QTL qSRBSDV9。这为该QTL的图位克隆及育种利用奠定了基础。

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应用剩余杂合体衍生群体定位水稻粒重粒形QTL 朱安东, 孙志超, 朱玉君, 张荟, 牛小军, 樊叶杨, 张振华, 庄杰云 2019, 33(2): 144-151.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8120 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(528KB) ( )   【目的】粒重粒形是影响水稻产量和品质的重要因素,由大量数量性状座位(QTL)控制,其作用变异极大,但以往研究主要着眼于效应大的QTL。本研究在剔除主效QTL影响的基础上,开展微效粒重粒形QTL分析。【方法】在前期研究基础上,从原群体挑选出1个剩余杂合体单株,构建了在主效QTL区间纯合、在其余区域中13个区间分离的群体,种植于浙江杭州和海南陵水,测定千粒重、粒长和粒宽。【结果】采用Windows QTL Cartographer 2.5,检测到22个QTL,分布于10条染色体的12个区间,其中,10个区间在两地均呈显著作用,2个区间仅在杭州试验中呈显著作用。进一步从该群体筛选出1个只在其中4个QTL区间杂合的单株,自交构建分离群体,验证了这4个区间对粒重粒形的效应。【结论】排除主效QTL有利于提高微效粒重粒形QTL的检测功效;虽然微效QTL可能易受环境和遗传背景影响,但仍可具有稳定表现。这些结果为进一步开展粒重粒形QTL的精细定位、克隆和分子标记辅助选择奠定了基础。

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国家长江中下游稻区品种区域试验籼稻稻瘟病抗性分析 郝中娜, 毛雪琴, 柴荣耀, 王艳丽, 孙国昌 2019, 33(2): 152-157.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8089 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(847KB) ( )   【目的】旨在比较国家长江中下游稻区品种区域试验中籼稻稻瘟病抗性在六个省抗性鉴定点的表现及差异。【方法】试验材料为2013-2017年国家长江中下游稻区水稻品种区域试验的800个籼稻参试品种（其中早籼111个、中籼468个、晚籼221个）,在浙江、湖南、湖北、安徽、福建和江西共六个鉴定点进行稻瘟病（苗叶瘟和穗瘟）的抗性鉴定。【结果】800个籼稻品种中有47.5%表现为中感稻瘟病,其次为中抗、感和高感,表现为抗的品种所占比例只有0.2%,没有表现为高抗的品种。早籼、中籼和晚籼稻瘟病综合指数六点平均值分别为4.95、4.85和4.54,均属于中感水平。在六个抗性鉴定点中,浙江点综合指数最低,湖北点苗叶瘟最重、穗瘟损失率最低,安徽点苗叶瘟最轻,福建点穗瘟发病率最低,江西点穗瘟发病率、穗瘟损失率和综合指数均为最高。根据稻瘟病抗性综合指数分析,浙江、湖南、湖北、安徽和江西五个鉴定点均表现为中感的品种所占比例最大;福建点表现为中抗的品种所占比例最大。根据穗瘟损失率病级分析,浙江、湖南和湖北点均表现为中抗的品种所占比例最大;安徽点表现为中感的品种所占比例最大;福建点表现为抗的品种所占比例最大,且抗和高感的品种所占比例均为六点中最高,表现为感的品种所占比例为六点中最低;江西点各抗性类型品种的所占比例差异不大。【结论】国家长江中下游稻区水稻品种区域试验籼稻参试品种的稻瘟病整体抗性水平一般。相同的一套品种在不同的鉴定点表现有所不同,用各点的平均值评价参试品种的抗性可以充分、客观地反应参试品种对稻瘟病的抗性水平。

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植物生长调节剂对再生稻头季抗倒伏能力和两季产量的影响 解振兴, 张居念, 林祁, 刘锋, 张初长, 卓芳梅, 姜照伟, 卓传营 2019, 33(2): 158-166.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8075 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1015KB) ( )   【目的】为了探明植物生长调节剂对再生稻头季抗倒伏能力及两季产量的影响,【方法】以佳辐占、天优华占和甬优2640为试验材料,于拔节初期叶面喷施多效唑、乙烯利和抗倒酯,研究不同植物生长调节剂对水稻头季茎秆特性、力学指标及两季产量形成的影响。【结果】甬优2640基部节间抗折力和植株抗推力最大,抗倒伏能力强;佳辐占基部节间最长,株高最高,倒伏指数高,抗倒伏能力最差;天优华占基部倒伏指数小,抗倒伏能力介于前二者中间。与喷施清水对照相比,多效唑处理植株节间长、株高、茎壁厚与对照差异较小,增加了倒3节间(N3)茎粗和倒4节间(N4)和N3的抗折力,降低了N4和N3的倒伏指数;乙烯利处理则显著增加了N4长度,N3茎粗和株高,对茎壁厚没有明显影响, 增强了N3抗折力,降低了N3倒伏指数;抗倒酯处理缩短了N4、倒2节间(N2)长,降低株高,增加N3茎粗和N3、N2的茎壁厚度,增强了N4、N3的抗折力,降低了各节间的倒伏指数。3种植物生长调节剂处理均降低了头季产量,多效唑和抗倒酯处理增加了再生季产量,乙烯利降低了再生季产量。分析产量构成因素,植物生长调节剂处理主要影响了总穗粒数,头季总穗粒数减少,再生季总穗粒数增加。天优华占和甬优2640两季总产量均较对照降低,佳辐占总产量多效唑和抗倒酯处理较对照增加,乙烯利处理较对照降低。【结论】抗倒酯处理增强了再生稻头季茎秆的抗倒伏能力,而对两季总产量无显著影响,对再生稻头季抗倒伏栽培具有现实意义。

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不同供氮形态下水稻苗期磷吸收累积与根系形态的关系 陈晨, 龚海青, 金梦灿, 郜红建 2019, 33(2): 167-175.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8059 168 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1297KB) ( )   【目的】植物根系形态对于适应低磷胁迫具有一定的可塑性,对提高磷的吸收利用具有重要意义。因此,本研究以长江中下游地区主推的102个水稻品种为供试材料,研究根系形态与水稻幼苗磷吸收利用的相关性。【方法】采用国际水稻所营养液培养方法,研究在NH4+-N和NO3–-N供应条件下苗期植株生物量、磷含量和磷素累积量及其与根系形态指标的相关性。【结果】研究结果表明,在相同供氮水平(40 mg/L)下,供应NH4+-N时,水稻苗期平均生物量为67.87 mg/株,比供应NO3–-N时高4.27 mg/株;水稻苗期平均磷含量为0.49%,比供应NO3–-N时高0.10%;水稻苗期平均磷累积量为0.37 mg/株,比供应NO3–-N时高0.10 mg/株。在NH4+-N条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>总根长>分支数>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的规律;在NO3–-N条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>分枝数>总根长>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的趋势。在NH4+-N条件下,总根长、总根面积、分枝数、交叉数四个形态指标与植株生物量、磷含量、磷累积相关最为显著(P<0.01),而在NO3–-N培养下,总根长、总根面积、根尖数、交叉数与植株生物量及磷素吸收累积指标相关性最为显著(P<0.01)。【结论】供应氨态氮,水稻营养指标与根系形态指标的相关性更高。水稻苗期根系总根长、总根面积、交叉数可作为水稻磷高效评价的重要指标。

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海南南繁区水稻纹枯病菌的遗传多样性与致病力分化 朱名海, 彭丹丹, 舒灿伟, 周而勋 2019, 33(2): 176-185.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8048 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(939KB) ( )   【目的】为明确南繁区水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani AG-1 IA)的遗传分化及遗传多样性与致病力的关系,【方法】采用AFLP分子标记技术和离体叶片接种法对南繁核心区(三亚、乐东、陵水)和非核心区(琼中、屯昌和定安)共60株水稻纹枯病菌的遗传多样性、遗传结构和致病力分化进行了测定,并分析了遗传多样性与致病力之间的关系。【结果】聚类分析结果表明,核心区菌株的遗传多样性相对更高;群体遗传结构分析表明,核心区群体的多态性位点百分率(PPL)、Nei基因多样性指数(H)、Shannon信息指数(I)和基因流(Nm)分别为 82.24%、0.1932、0.3062和2.5627,高于非核心区群体的67.49%、0.1535、0.2447和0.9365;而核心区群体的基因分化系数(Gst)为0.1633,低于非核心区群体的0.3481。【结论】核心区菌株的遗传变异程度比非核心区菌株高;核心区不同群体间存在较多的基因交流,而非核心区菌体间的基因交流较少,但遗传变异均主要来自于群体内;总体而言,核心区菌株的遗传分化程度更高。菌株的致病力及其与菌株遗传多样性的相关性分析表明,核心区菌株以中等致病型为主,而非核心区菌株则以中、强致病型为主,但与菌株的AFLP谱系之间的相关均未达显著水平。

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制霉菌素对褐飞虱若虫解毒酶、尿酸酶含量的影响 张珏锋, 李芳, 钟海英, 陈建明 2019, 33(2): 186-190.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.7129 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(849KB) ( )   【目的】为明确取食制霉菌素处理的水稻对褐飞虱[Nilaparvata lugens (Stål)]相关生理指标的影响,【方法】以不同浓度制霉菌素处理的水稻饲养褐飞虱,检测虫体内相关解毒酶含量与活性以及尿酸酶基因相对含量的变化。【结果】结果显示,取食制霉菌素处理的水稻,褐飞虱体内芳香基酰胺酶(aromatic amidase,AAD)含量前期下降,后期抑制作用逐渐消失,酶含量回升;虫体内O-脱乙基酶(O-deethyl enzyme,ODEE)含量在72 h的处理时长内显著低于对照;羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)的活性在不同浓度制霉菌素的处理下呈现不同的动态变化,高浓度制霉菌素(600 U/mL)处理的褐飞虱种群体内的CarE和GST的活性在处理时间段内均呈现诱导-抑制-诱导的现象,而中(300 U/mL)、低浓度(150 U/mL)处理种群中两种酶则随着处理时间的延长呈上升趋势。取食不同浓度制霉菌素处理水稻的褐飞虱种群体内类酵母共生菌尿酸酶基因在24 h、48 h之后与对照相比均无显著差异。取食48 h后,包括对照在内的4个处理尿酸酶基因相对转录水平均有下调趋势,当处理时长达72 h时,尿酸酶基因相对转录水平呈现上调趋势,但取食不同浓度制霉菌素处理水稻的褐飞虱种群体内含量显著低于对照。【结论】取食不同浓度制霉菌素处理的水稻对褐飞虱3龄若虫的4种主要的解毒酶具有不同的影响;制霉菌素处理可通过减少类酵母共生菌数量从而降低尿酸酶的含量。