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2022年, 第36卷, 第2期
刊出日期：2022-03-10 上一期    下一期
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综述与专论
研究报告


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综述与专论

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水稻对盐胁迫的响应及耐盐机理研究进展 王洋, 张瑞, 刘永昊, 李荣凯, 葛建飞, 邓仕文, 张徐彬, 陈英龙, 韦还和, 戴其根 2022, 36(2): 105-117.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210609 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(28738KB) ( )   我国土壤盐渍化问题日趋严重,在耕地红线内的盐碱地约有9.3×106hm2,盐胁迫是制约粮食生产的主要非生物胁迫因子之一。水稻是盐碱地改良的先锋作物,全面深入了解水稻对盐胁迫的响应,对盐碱地水稻生产具有重要意义。本文概述了盐胁迫对水稻生长发育、产量和品质形成的影响;从渗透调节、离子平衡等生理层面以及基因层面阐述盐胁迫影响水稻生长发育的生理机制;总结了减轻水稻盐胁迫的调控措施;对今后深入开展水稻盐逆境的研究进行展望并提出建议。

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低温影响水稻发育机理及调控途径研究进展 徐青山, 黄晶, 孙爱军, 洪小智, 朱练峰, 曹小闯, 孔亚丽, 金千瑜, 朱春权, 张均华 2022, 36(2): 118-130.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210602 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4554KB) ( )   早稻育秧期间低温频发,严重影响水稻秧苗质量,抑制水稻在大田期间的生长发育,导致水稻减产。深入研究低温对水稻生长发育的影响及适宜的外源调控途径对保障我国早稻生产具有重要意义。本文综述了低温对早稻秧苗期、营养生长期与生殖生长期的影响,概括了水稻响应低温胁迫的生理、生化和分子机制,包括抗氧化系统、低温应答基因表达等。最终提出了运用耐低温水稻品种筛选、外源激素施加和合理施肥等提高水稻耐低温胁迫的措施,并指出未来应加强筛选优良抗寒水稻品种和集成农艺栽培配套技术等措施提高水稻低温耐性和扩大我国早稻面积。

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稻米香味物质2-乙酰-1-吡咯啉的形成及其影响因素 魏晓东, 张亚东, 赵凌, 路凯, 宋雪梅, 王才林 2022, 36(2): 131-138.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.201214 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3456KB) ( )   稻米香味的形成是一个复杂而多变的生理过程,遗传和环境变化对香味的形成都具有重要影响。香味的有无主要受香味基因BADH2控制,气候条件、土壤质地和栽培措施也会直接影响稻米香味物质的合成。为进一步加快香稻培育进程,提升香稻稻米品质,本文综述了近年来国内外有关稻米香味物质形成的遗传和生理机制以及环境因素对稻米香味形成的研究进展,重点总结了外界光照、水分、温度、肥料、矿质元素等对稻米香味物质合成的影响,并指出了今后研究的方向,以期为提高我国香稻栽培技术,提升香稻稻米品质提供参考。

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OsESV1基因对水稻淀粉合成的影响 王永祥, 燕海刚, 徐含聪, 傅玉双, 单壮壮, 胡晓晴, 张文伟, 江玲 2022, 36(2): 139-149.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210308 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(329907KB) ( )   【目的】 研究水稻EARLY STARVATION1 (OsESV1)基因对水稻淀粉代谢的影响。【方法】 通过CRISPR-Cas9技术获得osesv1突变体,考查osesv1的表型及胚乳淀粉的理化特性,分析OsESV1的表达特性及相关功能。【结果】 OsESV1蛋白在植物界中十分保守。osesv1突变体株高、穗长、每穗粒数低于野生型,分蘖数显著多于野生型,叶片中淀粉含量显著下降,籽粒中的直链淀粉含量上升,而总淀粉含量无明显变化。OsESV1呈组成型表达,并且具有昼夜节律表达的特征。OsESV1蛋白定位在叶绿体内且呈点状分布。酵母双杂交和双分子荧光互补实验结果表明OsESV1蛋白可以与ADP-葡萄糖焦磷酸化酶小亚基(OsAGPS) 2a和OsAGPS1互作。【结论】 OsESV1基因影响水稻叶片的淀粉合成途径,而对胚乳淀粉合成的影响不明显。

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水稻矮化小穗基因DSP2的鉴定与克隆 裘霖琳, 刘窍, 付亚萍, 刘文真, 胡国成, 翟玉凤, 庞礴, 汪得凯 2022, 36(2): 150-158.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210606 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12517KB) ( )   【目的】 水稻株高和穗型在产量形成中发挥着重要作用。鉴定与克隆水稻株高和穗型发育相关基因,可以丰富水稻株高穗型发育调控的分子机理,为分子设计育种奠定理论基础和提供基因资源。【方法】 在粳稻日本晴T-DNA插入群体中筛选到矮化小穗突变体dsp2-D(dwarf and small panicle 2-Dominant),对其主要农艺性状进行了分析;采用图位克隆法结合T-DNA标签分离法进行了基因定位和克隆;利用半定量PCR和qRT-PCR进一步确定dsp2-D的候选基因;遗传转化实验验证了DSP2的功能。【结果】 与野生型日本晴相比,dsp2-D突变体表现为半矮化、穗轴和枝梗明显缩短、穗型直立、千粒重降低等特征;遗传分析表明该突变体受一对不完全显性单基因控制;利用图位克隆将DSP2定位于第2染色体标记RM208和RM7337之间,与RM3850共分离;随后遗传分析发现,T-DNA插入位点与dsp2-D表型共分离,利用TAIL-PCR分离T-DNA插入序列,显示T-DNA插入到上述RM208和RM7337之间的两个基因之间。RT-PCR检测发现,位于T-DNA插入位点下游的一个编码LOB家族转录因子基因的表达量明显增加,而其他5个基因的表达量变化不明显,表明该基因可能为DSP2的候选基因;在野生型日本晴中过量表达DSP2基因,转化植株出现半矮化、小穗的表型,与dsp2-D表型类似,从而验证了DSP2的功能。【结论】 DSP2基因的过量表达是产生dsp2-D突变表型的原因;DSP2基因对水稻株高和穗长发育具有负向调控作用;为进一步丰富株高和穗型的遗传调控网络打下了基础。

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利用染色体片段置换系群体定位和分析水稻粒重和粒型QTL 黄涛, 王燕宁, 钟奇, 程琴, 杨朦朦, 王鹏, 吴光亮, 黄诗颖, 李才敬, 余剑峰, 贺浩华, 边建民 2022, 36(2): 159-170.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.210204 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(20467KB) ( )   【目的】 挖掘水稻粒重和粒型相关性状QTL,对于解析水稻籽粒遗传机理具有重要作用。【方法】 本研究以籼稻9311为受体、粳稻日本晴为供体构建的染色体片段置换系（Chromosome Segment Substitution Lines, CSSLs）群体为材料,在4个环境下对控制稻谷与糙米的粒重和粒型QTL进行了定位分析。【结果】 共检测到77个控制水稻粒重和粒型的QTL,贡献率为4.62%~51.01%,其中19个QTL的增效等位基因来自日本晴,58个QTL的增效等位基因来自9311。这些QTL分布在水稻10条染色体的46个区域,其中16个区域为多效性位点。在两个及两个以上环境中重复检测到的QTL有14个,其中qGW5.1和qLW5能够在4个环境中稳定表达,且位于同一染色体区域;qBRL3.2和qGL4.1为新鉴定的影响水稻粒重和粒型的QTL。【结论】 本研究结果为后续克隆这些QTL和解析水稻粒重和粒型遗传机理奠定了基础。

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两份新株型水稻品系的农艺性状与遗传特性分析 梁程, 向珣朝, 张欧玲, 游慧, 许亮, 陈永军 2022, 36(2): 171-180.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210208 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(17251KB) ( )   【目的】 理想株型水稻能提高光合作用效率、经济产量和抗病能力。通过探究两份新株型水稻种质的农艺性状变异和遗传特性,为水稻高产抗病育种提供优异理想株型种质资源。【方法】 以两个重组自交系中发现的两份自然重组的新株型种质08yi和RIL60以及由同一自交系选育出来的常规种质08yc和RILc为材料,进行不同生长时期的株型构成因子和产量性状的比较分析,同时对4份种质进行理想株型基因IPA1测序和糯性鉴定。【结果】 两份新种质与常规种质相比,在不同发育时期的功能叶性状、干物质积累量、穗部性状和产量构成因素上均存在显著变异,二者发生的有利变异包括功能叶叶角减小、功能叶叶长更合理、株型紧凑、单株有效穗数增加1~2穗,结实率分别提高了7.37%和5.09%;此外,新种质08yi叶绿素含量显著提高,RIL60的茎秆变粗,二者在逆境下的穗部性状表现更好,产量降幅更小,抗逆力增强。不利变异包括单穗重降低、穗长变短、每穗着粒数和每穗实粒数减少、枝梗长度和数量下降。IPA1基因测序结果显示与少蘖粳ipa1相比,两新种质并未突变,株型变异源自于其他因子。糯性鉴定结果表明RIL60存在糯性变异。【结论】 两个新种质的一些农艺性状发生了明确的有利变异,具有较理想的株型结构,可作为优异种质用于理想株型育种和株型研究。RIL60作为理想株型糯稻,由于具有非糯水稻的经济产量,具有巨大的应用价值。

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抗倒酯对北方优质稻抗倒伏能力、产量和米质的影响 张小鹏, 宫彦龙, 闫秉春, 李丽, 李坤译, 王祎玮, 鞠晓堂, 程效义, 徐海 2022, 36(2): 181-194.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210809 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(11525KB) ( )   【目的】 研究抗倒酯对优质稻抗倒伏能力及产量与米质的影响。【方法】 以优质稻品种丰锦和沈农09001为试材,在分蘖期、拔节初期、孕穗期叶面喷施不同浓度(0、90、180和360 mg/L, 1200 L/hm2)的抗倒酯,以倒伏指数、抗折力以及抗推力作为评价植株抗倒伏能力的指标,研究抗倒酯对优质稻抗倒伏能力及产量和米质的影响。 【结果】 施用抗倒酯可以改善水稻茎秆的形态和解剖结构,提高植株抗倒伏能力。随着施用浓度的增加,株高降低,重心下移,基部第1、2、3节间长度缩短,茎秆粗度及茎壁厚度增加,大、小维管束数目、大维管束面积先增加后降低,抗折力和植株抗推力增加,倒伏指数降低,抗倒伏能力增加。不同施用时期处理间抗倒伏能力有显著差异,在孕穗期施用对提升抗倒伏能力最有效。随着施用浓度的增加,有效穗数、结实率、穗粒数显著降低,千粒重显著增加,而穗长显著降低,产量随之显著降低。施用时期越往后移,产量降幅越高。蛋白质含量随着施用浓度的增加而增加,大米食味值呈下降趋势,糙米率、精米率显著下降,对其他米质性状无显著影响。施用时期越晚对水稻外观品质及营养品质影响越小,稻米品质较好。【结论】 随着抗倒酯浓度的增加优质稻的抗倒伏能力随之增强,产量和加工品质及营养品质虽有所下降,但可以一定程度弥补因倒伏而造成损失,因此抗倒酯可以作为提高抗倒伏能力的作物生长调节物质应用于优质稻生产中,最佳施用浓度和施用时期组合为拔节始期时施用180 mg/L(1200 L/hm2)的抗倒酯。

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纳米镁对水稻产量形成和氮素吸收利用的影响 陈志青, 刘梦竹, 王锐, 崔培媛, 卢豪, 魏海燕, 张洪程, 张海鹏 2022, 36(2): 195-206.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210608 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1176KB) ( )   【目的】 探明纳米镁和离子镁对水稻产量、产量形成和氮素吸收利用的影响。【方法】 以南粳9108为试验对象,设置了3个氮水平(0、180、270 kg/hm2 )下不施镁肥和施用纳米镁或离子镁的盆栽试验。 【结果】 相同氮肥施用水平下,施用纳米镁和离子镁处理的水稻籽粒产量较不施镁处理均有所提高,且施用纳米镁处理的籽粒产量均高于施用离子镁处理,其原因在于施用纳米镁能够提高水稻生育后期叶面积指数、剑叶SPAD值、光合势和净光合速率,促进水稻生育后期光合物质的积累,获得更高的每穗粒数、结实率以及千粒重。相同氮肥施用水平下,与不施外源镁处理相比,离子镁和纳米镁的施用均提高了水稻各器官的氮浓度和氮积累量,并促进了氮肥偏生产力、氮素农学利用率、氮素生理利用率和氮素吸收利用率的提高。【结论】 纳米镁较离子镁更有利于提高水稻灌浆期间的光合物质积累,促进水稻生产力和氮肥利用率的提高,可作为水稻绿色高效栽培的施肥措施。

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不同植保机械喷施雾滴在水稻冠层沉积分布规律及对病虫害防效比较 陈奕璇, 覃贵亮, 周晓欣, 黄军军, 蒙全, 吴俊辉, 闫晓静, 袁会珠 2022, 36(2): 207-214.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210704 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(16291KB) ( )   【目的】 为阐明无人机与地面植保机械喷施雾滴在水稻冠层的沉积分布特征,比较其对不同冠层病虫害防治效果,科学推广及使用植保机械。【方法】 采用雾滴沉积分布检测、利用率测定以及田间调查等方法,研究6种不同植保机械在水稻田喷雾后雾滴在冠层的沉积分布、利用率以及对纹枯病和稻纵卷叶螟的防治效果。【结果】 3种无人飞机喷施雾滴在水稻冠层的沉积密度和覆盖率差异显著,在冠层上部的沉积量较其他3种地面植保机械高,但在下部的沉积量低。不同植保机械在冠层上、中、下层的沉积密度、覆盖率以及沉积量均呈递减趋势。施药后14 d,3种无人机较其他3种地面植保机械对稻纵卷叶螟的防效更高,为73.2%~84.7%。电动喷雾器和担架式喷雾机较3种无人飞机对纹枯病的防效更高,为79.6%~85.2%。【结论】 针对水稻冠层上层虫害稻纵卷叶螟使用无人飞机进行防治效果更好,针对冠层下层病害纹枯病使用施药液量较大的地面植保机械防治效果更好。