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2022年, 第36卷, 第1期
刊出日期：2022-01-10 上一期    下一期
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综述与专论
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综述与专论

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稻田甲烷排放的微生物学机理及节水栽培对甲烷排放的影响 余锋, 李思宇, 邱园园, 卓鑫鑫, 黄健, 汪浩, 朱安, 刘昆, 刘立军 2022, 36(1): 1-12.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.201202 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(472KB) ( )   全球变暖是当前亟需解决的环境问题之一。甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,其中稻田甲烷排放约占全球甲烷排放的10%~30%。稻田甲烷的产生与氧化是决定稻田甲烷排放的关键,其过程是在相关微生物参与下完成的,受多种环境条件影响。水分管理直接影响稻田土壤的通气状况,并对土壤微生物活动产生影响,从而直接或间接影响稻田甲烷的产生与排放。本文综述了稻田甲烷产生与排放的微生物学机理,并总结了干湿交替灌溉等常用节水栽培方式对稻田甲烷排放的影响。同时提出未来研究的重点方向。

研究报告

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水稻雌雄不育突变体Osfma2的细胞学观察及基因图位克隆 张涛荟, 王海宇, 万华, 张莉萍, 谢振威, 陈可毅, 何晓栋, 赵志刚, 万建民 2022, 36(1): 13-26.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210312 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(327110KB) ( )   【目的】通过构建分离群体定位并克隆水稻雌雄不育基因OsFMA2,并对其在水稻育性调控中的功能进行探究。【方法】通过EMS诱变水稻宁粳4号得到稳定的不育突变体,对突变体进行表型及细胞学观察,利用精细定位和Mut-map相结合的方法克隆了水稻雌雄不育基因OsFMA2,通过实时荧光定量PCR检测其在各组织表达水平差异,利用水稻原生质体表达系统进行OsFMA2蛋白的亚细胞定位。【结果】细胞学观察发现突变体为雌雄不育。利用极端个体将其精细定位于水稻第6染色体长臂448 kb的区间内。结合全基因组重测序结果,最终确定OsFMA2为目标基因。该基因编码一个复制蛋白,在单子叶植物中高度保守。OsFMA2具有组织特异性,在幼穗中高表达。亚细胞定位结果显示OsFMA2蛋白定位于细胞核中。【结论】OsFMA2在幼穗中高表达,可能参与了水稻雄配子第一次减数分裂前期同源重组过程,同时,OsFMA2的表达对雌配子发育也产生了不利影响。

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水稻雄性核不育突变体ms7的遗传分析及基因定位 杨晋宇, 白琛, 丁小惠, 申红芳, 王磊, 应杰政, 鄂志国 2022, 36(1): 27-34.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210302 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(11924KB) ( )   【目的】通过对水稻雄性不育突变体的研究,可以鉴定更多与育性或花粉发育相关的基因,有助于解析水稻雄性生殖发育的整个调控网络。【方法】常规种植条件下,突变体ms7 (male sterile 7)与对照种植于浙江富阳和海南陵水,比较它们的育性及主要农艺性状差异,利用混池关联分析和图位克隆方法进行目标基因定位。【结果】整个生育期,突变体ms7生长速率与野生型一致,成熟期的株高、分蘖数、叶数、叶大小、穗长和每穗颖花数等性状与野生型相比也没有显著差异,但ms7结实率为0,表现为完全雄性不育,花药瘦小且颜色发白,半薄切片显示绒毡层降解推迟,花粉镜检呈染败。遗传分析表明花粉败育受单个隐性基因控制,定位于第7染色体上BSA11与YD7045之间1.17 Mb的范围内。【结论】本研究为水稻雄性不育基因ms7的克隆和功能研究打下了基础。

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基于MAGIC群体的水稻镉含量全基因组关联分析 董铮, 王雅美, 黎用朝, 熊海波, 薛灿辉, 潘孝武, 刘文强, 魏秀彩, 李小湘 2022, 36(1): 35-42.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022. 210504 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(30621KB) ( )   【目的】基于水稻MAGIC-Hei（Multi-parent advanced generation inter-cross）群体,在多环境下挖掘镉含量相关新位点/基因,并筛选含有低镉等位基因的优良株系,为选育低镉积累品种提供新的基因和种质资源。【方法】将由8个亲本衍生的MAGIC群体分别于2017、2018、2019和2020年度种植于湖南长沙并开展稻米镉含量表型测试分析。利用GBS（genotyping by sequencing）简化基因组测序获得基因型数据,对稻米镉含量开展全基因组关联分析（genome-wide association analysis,GWAS）,发掘QTL位点,解析其遗传机制。【结果】检测到了14个镉积累相关的QTL位点,除了第8染色体之外,其他11条染色体上均有分布。其中6个位点与已报道基因一致,8个为新发现位点。另外,这8个位点分布在第2、4、7、9和12染色体上,均可以在两个及以上环境中检测到,效应较为稳定,可用于下一步精细定位及功能研究。结合基因注释和基因表达分析结果,推测LOC_Os02g37160、LOC_Os02g49560、LOC_Os04g39010和LOC_Os06g46310为镉含量相关位点候选基因,这些基因与重金属转运和积累等功能相关。另外,我们筛选到10个携带有利等位基因的优良株系,可用于低镉积累水稻材料的创制。【结论】发掘了8个水稻镉积累相关性状的QTL位点和低镉优异材料,对于镉积累相关遗传研究和利用分子标记辅助选育低镉积累品种具有一定意义。

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粳稻穗部不同部位籽粒产量相关性状差异及其与内源激素的相关性 郑小龙, 周菁清, 滕颖, 章林平, 邵雅芳, 胡培松, 魏祥进 2022, 36(1): 43-54.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210112 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(37309KB) ( )   【目的】根据灌浆期水稻内源激素水平解析稻穗不同部位籽粒产量性状的差异。【方法】以相同环境下种植的嘉58等6个浙江省常规粳稻品种为实验材料,将稻穗籽粒按一次枝梗在主穗上的节点划分为稻穗上部、中部和下部籽粒,测定了不同部位籽粒水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、吲哚乙酸（IAA）和生物量的动态变化及收获后籽粒千粒重、整精米率、长宽比、胶稠度和碱消值等相关性状。【结果】籽粒在灌浆期内0~35 d处于持续增重状态,且表现为上部>中部>下部,花后35 d各品种不同部位籽粒生物量的变异系数为1.66%~10.26%,35 d以后不同部位籽粒生物量的差距逐渐缩小但仍有差异,籽粒成熟后千粒重仍表现为上部籽粒（25.08~33.88 g）>中部（24.04~32.49 g）>下部（23.46~31.78 g）;不同部位间籽粒整精米率与长宽比略有差异,且千粒重与长宽比呈极显著正相关（r = 0.89, P< 0.01）,与整精米率呈极显著负相关（r = -0.68, P< 0.01）;在胶稠度、碱消值方面,品种间的差异显著大于部位间的差异;三种内源激素在不同部位籽粒中的差异均较为显著,且SA差异最为稳定,全周期不同部位间籽粒SA含量变异系数为0.59%~25.90%,ABA和IAA变异系数依次为1.35%~66.25%和0.16%~81.04%。不同部位SA含量在灌浆初期与末期正相反,前期表现为上部籽粒>中部>下部,末期却表现为下部籽粒>中部>上部。【结论】不同部位籽粒的内源激素及产量等相关性状差异均较为显著,激素含量差异以SA最为稳定。SA与ABA和IAA分别呈显著正相关(r =0.54, P < 0.05)和极显著正相关(r =0.59, P< 0.01),与千粒重呈显著负相关(r =-0.53, P < 0.05),其与长宽比和整精米率也分别为极显著负相关(r = -0.66, P < 0.01)和极显著正相关(r = 0.95, P < 0.01)。

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杂交稻头季与再生季镉积累分配特性差异研究 蒋艳方, 陈基旺, 崔璨, 王晓玉, 陈平平, 周文新, 易镇邪 2022, 36(1): 55-64.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.201108 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(465KB) ( )   【目的】探究杂交稻头季与再生季镉积累分配特性差异,为再生稻安全生产提供科学依据。【方法】以Y两优9918和甬优4149为材料,采用随机区组设计开展大田试验,比较头季与再生季产量与镉积累分配特性。【结果】1）甬优4149再生季产量显著低于头季,而Y两优9918表现相反;两品种再生季有效穗数、结实率显著高于头季,而千粒重显著低于头季;2）两品种头季成熟期根、茎、叶、穗镉含量均显著低于再生季,再生季糙米镉含量为0.13~0.17 mg/kg,显著高于头季;3）再生季各器官镉含量、镉积累量、日均镉积累速率、镉转移系数与富集系数均大于头季,Y两优9918与甬优4149再生季镉总积累量分别是头季的4.28和2.67倍,再生季糙米镉含量分别是头季的1.63和1.42倍;4）头季穗部镉主要来自灌浆中期-成熟期,而再生季主要来自齐穗前,镉积累最快阶段存在品种间差异;5）两品种稻桩镉积累量在再生季全生育期内表现累积趋势,但各生育阶段的表现存在品种间差异,Y两优9918以灌浆中期为界先降后升,甬优4149表现先降后升再降趋势。6）本研究条件下,Y两优9918头季产量低于甬优4149,但再生季产量表现相反,两品种全年产量差异不大;甬优4149器官镉含量、积累量、日均积累速率及富集系数一般高于Y两优9918。【结论】再生季镉超标风险大于头季,在镉污染稻作区应慎重发展再生稻,同时再生季降镉措施的应用应以齐穗前为重点。

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再生稻肥料管理对不同品种产量和品质的影响 杨晨, 郑常, 袁珅, 徐乐, 彭少兵 2022, 36(1): 65-76.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210315 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10674KB) ( )   【目的】探明肥料管理、品种及其互作对再生稻头季和再生季产量和品质的影响,为再生稻高产优质育种和栽培提供理论依据。【方法】采用大田试验的方法,以4个华中地区主推的再生稻品种为材料,设置4种肥料管理方法,分别测定水稻的产量和产量构成因素、稻米品质(加工品质和外观品质)、干物质生产及相关农艺性状等。【结果】相比推荐施肥对照(CK),全生育期施用再生稻专用缓释肥(SRF)使两季施肥的次数从5次减少到3次,而且产量在头季和再生季分别达8.86和6.39 t/hm 2,较CK仅降低了6.2%和9.1%。SRF在头季减产主要归因于较低的结实率,而在再生季减产是每穗颖花数和总颖花数共同下降的结果。促芽肥施与不施对再生季产量没有影响。再生稻两季的加工品质和外观品质主要受品种的影响,肥料处理及其与品种的互作影响很小。相比其他3个品种,甬优4949的头季和再生季产量最高,加工品质和外观品质最好。【结论】施用专用缓释肥和省施促芽肥均能够在不大幅损失稻谷产量的同时减少施肥次数促进再生稻轻简化栽培。

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籼粳杂交稻甬优2640氮素吸收利用特点 袁锐, 周群, 王志琴, 张耗, 顾骏飞, 刘立军, 张伟杨, 杨建昌 2022, 36(1): 77-86.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210310 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(22905KB) ( )   【目的】探明籼粳杂交稻甬优2640的氮素吸收利用特点。【方法】籼粳杂交稻甬优2640、常规粳稻连粳7号和常规籼稻扬稻6号种植于大田,设置6种施氮量处理(0、100、200、300、400、500 kg/hm 2)和 15N示踪微区试验。【结果】在0~400 N kg/hm 2范围内,甬优2640的稻谷产量随施氮量的增加而提高;连粳7号和扬稻6号的产量则是先增加后降低,在施氮量300 kg/hm 2时产量最高;相同施氮量下,甬优2640的产量均高于连粳7号和扬稻6号。甬优2640产量较高,这得益于地上部较高的干物质量和库容量(总颖花量)。适量增施氮肥提高了籽粒中 15N积累量,但其在籽粒中的分配比例却随施氮量的增加而降低。甬优2640穗中的 15N分配比例高于连粳7号和扬稻6号。高施氮量降低水稻氮收获指数。增施氮肥明显提高3个水稻品种穗分化期、抽穗期和灌浆中期叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性;相同施氮量下,甬优2640的各种酶活性显著高于连粳7号和扬稻6号。【结论】籼粳杂交稻甬优2640较常规水稻品种具有更强的氮素吸收与利用能力。

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施硅量对旱作水稻产量和干物质积累的影响 苏庆旺, 苍柏峰, 白晨阳, 李韫哲, 宋泽, 李俊材, 吴美康, 魏晓双, 崔菁菁, 武志海 2022, 36(1): 87-95.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.201208 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(15747KB) ( )   【目的】明确直接播种雨养为主的旱作水稻的硅肥最佳施用量并揭示硅肥增加产量的机制。【方法】以绥粳18为材料进行两年大田试验,设计0、15、30、45、60和75 kg/hm 2的有效硅用量(用Si0、Si15、Si30、Si45、Si60和Si75表示),研究不同硅肥用量对旱作水稻生理指标、干物质转运和产量构成因素的影响。【结果】施加硅肥显著增加了旱作水稻的产量,二次回归方程分析表明施用有效硅量47.68 kg/hm 2可获得最大理论产量,当有效硅用量为30~47.68 kg/hm 2时,硅肥显著提高了根系活力、叶片SPAD值和叶面积指数,协调了茎叶干物质向穗部的转移,延缓了后期叶片的衰老,每穗粒数提高了23.62%~24.63%,千粒重提高了8.94%~10.08%,优化了穗粒结构进而增产38.42%~110.20%;有效硅施用量为47.68~75 kg/hm 2时,生育后期加快了茎叶干物质向穗部转移,加速了叶片衰老,不利于籽粒的持续性灌浆,影响了每平方米穗数、每穗粒数和千粒重进而影响产量。【结论】对于绥粳18而言,适宜吉林省中部地区旱作水稻高产高效的最佳有效硅肥施用量为30~47.68 kg/hm 2。

实验技术

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基于重组酶介导扩增-侧流层析试纸条的褐飞虱快速鉴定方法 罗举, 唐健, 王爱英, 杨保军, 刘淑华 2022, 36(1): 96-104.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210314 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(30252KB) ( )   【目的】针对测报灯下褐飞虱鉴定费时费力这一问题,建立褐飞虱快速定性鉴定技术。【方法】以褐飞虱、伪褐飞虱及拟褐飞虱为材料,筛选褐飞虱特异性引物对,优化基于重组酶介导扩增和侧流层析试纸条检测方法的快速鉴定体系(RAA-LFD),并分析其温度及模板鲁棒性。【结果】本研究建立的RAA-LFD方法操作简单、速度快、不依赖于任何精密仪器、体温可触发扩增反应,且对粗组织液模板具有很好的鲁棒性。盲样检测结果表明,56个样本从样本获取到结果输出的整个过程可在45 min内完成,准确率可达100%。【结论】本研究建立的褐飞虱RAA-LFD鉴定技术可以用于褐飞虱及其近似种的快速区分,适用于基层植保站或田间地头对样本的现场即时检测。