过刊目录

2022年, 第36卷, 第4期
刊出日期：2022-07-10 上一期    下一期
---
综述与专论
研究报告


全全选选:

导出引用 EndNote Ris BibTeX

隐藏/显示图片

综述与专论

Select

多胺与乙烯对水稻籽粒灌浆、粒重和品质的调控作用 徐云姬, 唐树鹏, 简超群, 蔡文璐, 张伟杨, 王志琴, 杨建昌 2022, 36(4): 327-335.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211010 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(15601KB) ( )   研究水稻产量与品质特性对水稻优质高产育种和栽培具有重要意义。多胺与乙烯作为两类重要的内源植物生长调节物质，对水稻籽粒灌浆充实、粒重和品质形成具有重要的调控作用。本文分别介绍了水稻籽粒多胺与乙烯、灌浆充实、粒重和品质特性，简述了灌浆与粒重和品质形成的关系，重点综述了水稻灌浆期籽粒多胺与乙烯对灌浆充实、粒重和品质(稻米加工、外观和营养品质及籽粒淀粉品质)的调控作用及其生理机制，讨论了存在的问题和今后的研究方向。

Select

低升糖指数水稻研究进展 李霞, 蒋彦婕, 陶亚军, 李文奇, 王芳权, 陈智慧, 许扬, 王军, 范方军, 朱建平, 杨杰 2022, 36(4): 336-347.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210902 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(103817KB) ( )   大米是典型的淀粉丰富的食物，是全世界大多数人口尤其是亚洲人口每日主要的卡路里来源。目前水稻品种大多数属高升糖指数(全称为血糖生成指数，glycemic index, GI)水稻，会诱发由于高热量摄入而致血糖失调的健康问题。已有大量研究者在探索降低大米血糖指数的方法。本文重点对稻米升糖指数的影响因素、筛选方法、遗传基础以及遗传改良等的相关研究进行总结，并对未来的研究方向提出了一些建议。

研究报告

Select

OsLOX10正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性 周永林, 申小磊, 周立帅, 林巧霞, 王朝露, 陈静, 冯慧捷, 张振文, 陈晓婷, 鲁国东 2022, 36(4): 348-356.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210604 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(62674KB) ( )   【目的】由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的稻瘟病和由水稻黄单胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae，Xoo）引起的白叶枯病严重影响水稻的产量和品质。创制转OsLOX10基因水稻材料，进行稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性分析，有助于揭示其调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性机制。【方法】采用CRISPR/Cas9系统构建OsLOX10的敲除载体，利用限制性内切酶XcmⅠ线性化pCXUN-HA，TA连接构建OsLOX10的过表达载体，遗传转化获得OsLOX10转基因水稻，筛选过表达株系和纯合敲除株系进行真菌和细菌的抗病性分析。在稻瘟菌（Guy11）侵染水稻后，对水杨酸（salicylic acid，SA）、茉莉酸（jasmonic acid，JA）途径的标志基因进行qRT-PCR分析;在几丁质（chitin）和flg22诱导下，观测水稻活性氧（reactive oxygen species，ROS）的暴发情况。【结果】 qRT-PCR分析表明，接种稻瘟菌和白叶枯菌24 h后，OsLOX10表达量上调;OsLOX10的纯合敲除和过表达水稻转基因株系接种稻瘟病菌Guy11孢子悬浮液，与野生型（日本晴）相比，OsLOX10敲除株系更易感病，过表达株系则无典型的病斑症状;接种 6、12、24和36 h时，3个病程相关蛋白基因OsPBZ1、OsPR1a、OsPR1b和SA通路基因OsPAL1，以及JA合成通路上的2个基因OsAOS2、OsLOX5的转录水平在敲除转基因株系中显著下调，而在过表达转基因株系中显著上调。对转OsLOX10基因水稻接种白叶枯菌（PXO99A），发现敲除OsLOX10的转基因水稻对白叶枯菌更易感病。qRT-PCR分析OsPR1b和OsPAL1以及JA合成通路上的3个基因OsAOS2、OsAOC和OsJAZ在OsLOX10过表达基因水稻中表达量明显上调，而在敲除OsLOX10的转基因水稻中却保持在较低水平，在接种7 d后表现出显著性差异。在几丁质和flg22诱导下，OsLOX10敲除株系的ROS水平显著性降低，而且在几丁质诱导下，ROS的起峰时间推迟。【结论】稻瘟病菌和白叶枯病菌能够诱导OsLOX10的表达，OsLOX10通过病原菌分子模式触发的免疫途径（PTI）参与抗病反应，其在水稻抵御稻瘟病和白叶枯病中起着正调控作用。同时，OsLOX10可能通过调节SA和JA介导的信号通路来正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性。

Select

水稻类病斑突变体lmm7的鉴定与基因定位 孙志广, 代慧敏, 陈庭木, 李景芳, 迟铭, 周振玲, 刘艳, 刘金波, 徐波, 邢运高, 杨波, 李健, 卢百关, 方兆伟, 王宝祥, 徐大勇 2022, 36(4): 357-366.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210711 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(54710KB) ( )   【目的】对水稻类病斑突变体的研究有助于解析其与植物生长和防御反应的关系。【方法】本研究在粳稻品系FI135胚培养过程中获得了1个类病斑突变体lmm7(lesion mimic mutant 7)。通过对其进行系统的表型鉴定、农艺性状考查、超微结构观察、生理学特性分析，阐明LMM7基因对植物生长的调控。通过病原菌抗性鉴定，明确lmm7对植物防御反应的影响。利用9311B与突变体lmm7杂交所得F2群体对该突变体进行了遗传分析和基因精细定位。【结果】该突变体苗期表型正常，分蘖初期，植株基部叶片从叶尖开始不断出现褐色斑点，并向整株扩散，且斑点数目随植株生长不断增加。与野生型相比，突变体的株高、穗长、有效穗数、每穗粒数、结实率及剑叶长宽都显著降低，但籽粒性状和抽穗期没有显著性差异。遮光处理表明，突变体lmm7的表型受到光照诱导，抽穗期突变体lmm7叶肉细胞严重失绿，光合色素含量显著降低。组织化学分析表明，突变体病斑处的H2O2含量显著升高。透射电镜观察结果表明，突变体lmm7叶肉细胞的叶绿体数目减少，叶绿体类囊体片层结构严重受损，细胞器肿胀解体，并出现大量嗜锇小体，同时病斑内部和周围区域积累了大量的ROS。抗性鉴定结果显示突变体lmm7稻瘟病抗性水平显著高于野生型。遗传分析表明lmm7的突变表型受单个隐性基因控制。利用图位克隆的方法，目的基因被定位于水稻第7染色体短臂两InDel标记7B35和7B43之间，区间范围约260 kb。测序结果表明该区间内候选基因LOC_Os07g0203700第2891位碱基T发生了单碱基缺失，导致后续移码突变及翻译提前终止。【结论】lmm7与spl5互为等位基因，其突变抑制了植株的生长，同时增强了对稻瘟病的抗性。

Select

低温胁迫后水分对水稻幼苗根系活力和水孔蛋白相关基因表达的影响 黄奇娜, 江苏, 汪利民, 张燕, 俞林飞, 李春福, 丁利群, 邵国胜 2022, 36(4): 367-376.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210805 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12286KB) ( )   【目的】为了探究低温冷害胁迫后水分/湿度对水稻幼苗根系活力和水分运输等的影响，【方法】以具有低温耐性差异的嘉籼7号和辐8329两个水稻品种为研究材料进行低温胁迫处理后，在进行实验Ⅰ（不同湿度梯度，正常温度培养条件下）和实验Ⅱ（快速回温处理实验，以正常温度恢复为对照）。【结果】实验Ⅰ结果表明，与较低湿度（30%）相比，较高的湿度（60%和90%）可以提高根系活力，有效保证水稻幼苗的存活率并缓解其遭受的低温冷害。水孔蛋白基因OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力密切相关，对水稻的抗寒和低温耐性具有显著的调控作用。实验Ⅱ结果表明，与对照组（CK）相比，快速回温处理后水稻幼苗的含水量和根系活力显著降低;且正常自然恢复状态下，两个水稻品种的存活率明显高于快速回温组幼苗。【结论】低温胁迫显著影响水稻幼苗的生长发育过程。较高的湿度环境有助于缓解幼苗的低温冷害损伤，保证存活率。同时，低温胁迫后的外界环境湿度对水稻幼苗的含水量、根系活力和水孔蛋白相关基因表达有显著影响，其中OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力正相关，在水稻幼苗抵御外界低温冷害过程中起重要作用。因此，与低温胁迫后田间大量灌溉相比，正常温度下土壤缓慢的温度上升对幼苗的根系活力影响较小，有助于其在低温冷害后恢复生命活动。

Select

灌浆期不同时段高温对稻米淀粉理化特性的影响 沈泓, 姚栋萍, 吴俊, 罗秋红, 吴志鹏, 雷东阳, 邓启云, 柏斌 2022, 36(4): 377-387.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210413 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(67520KB) ( )   【目的】研究灌浆期不同时段高温对稻米淀粉组成、结构和理化特性的影响，揭示高温对稻米淀粉理化特性影响的时段效应，阐明高温、结构和功能之间的关系。【方法】以耐热水稻品种黄华占和热敏感的9311近等位基因系为实验材料，利用人工气候箱设置高温[38℃(昼)/30℃(夜)]和对照[28℃(昼)/22℃(夜)]，研究灌浆前期(齐穗期后1－15 d)和后期(齐穗期后16 d至成熟)高温对稻米的加工品质、外观品质、淀粉组成、支链淀粉链长分布、粒度分布、胶稠度、黏度特性、糊化特性、结晶特性和颗粒形态的影响。【结果】灌浆期高温使糙米率、精米率、整精米率显著下降，使垩白粒率和垩白度显著升高，导致加工品质和外观品质变差。灌浆期高温使总淀粉含量、直链淀粉含量、短支链淀粉含量、大淀粉粒占比、直/支链淀粉比显著下降，而中等支链淀粉含量、小中淀粉粒占比、糊化温度和糊化焓显著上升，黏度特性显著改变，结晶类型不变但结晶度显著改变，淀粉颗粒表面出现小孔，表面变得凹凸不平，导致淀粉颗粒更加碎片化和蒸煮食味品质变劣。灌浆期不同时段高温对稻米品质的影响不同，灌浆前期高温对稻米淀粉的影响大于灌浆后期，耐热品种受影响小于热敏感品种。灌浆前期高温处理下供试材料具有较高的消减值和较低的崩解值，黏度特性变差;灌浆后期高温处理下供试材料具有较低的消减值和较高的崩解值，黏度特性变好。【结论】灌浆前期高温对淀粉理化特性的影响最大，进而导致稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质变劣，灌浆后期高温提升了黏度特性。

Select

麦秆还田下水氮耦合对水稻氮素吸收利用及产量的影响 张宇杰, 王志强, 马鹏, 杨志远, 孙永健, 马均 2022, 36(4): 388-398.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210803 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(55820KB) ( )   【目的】研究麦秆还田下不同水氮耦合对麦茬杂交籼稻氮素吸收利用及产量的影响。【方法】以杂交稻F优498为材料，设置不同水分处理方式(干湿交替灌溉、淹水灌溉)、氮肥运筹 [总氮150 kg/hm2，基肥∶蘖肥∶穗肥分别为3∶3∶4(N1)、7∶3∶0(N2)、不施氮(N0)]和秸秆还田(秸秆全量翻埋还田、秸秆不还田)，测定还田秸秆氮素腐解率、水稻籽粒产量及主要生育时期各器官氮素吸收利用特征。【结果】干湿交替灌溉促进了秸秆氮素释放，使水稻在拔节期后的地上部氮素积累量提高4.85%~33.92%，提高成熟期茎鞘氮素转运能力，穗部氮素吸收量提高了10.73%~16.42%，最终提高有效穗数并增产2.51%~3.77%。秸秆还田释放氮素营养，提高拔节期后的水稻地上部氮素积累量5.15%~53.21%和成熟期叶片氮素转运能力，提高穗部氮素吸收量4.93%~ 43.91%，最终增产9.62%~18.33%。施氮促进了秸秆养分释放，提高了水稻植株氮素吸收与转运能力，增加了有效穗数并显著增产16.21%~28.31%。对比干湿交替灌溉耦合优化施氮(N1)模式与淹水灌溉耦合传统施氮(N2)模式，前者促进了各时期的秸秆养分释放，提高了地上部氮素积累能力和茎鞘及叶片的氮素转运能力，并显著提高了氮肥回收利用率7.27%~26.06%。【结论】麦秆全量翻埋还田条件下，干湿交替灌溉耦合优化施氮的水氮耦合模式可促进秸秆氮素释放，有效提高水稻氮素积累及利用能力，提高氮肥回收利用率与水分利用率，为本研究中最适水肥耦合模式。

Select

根际氧环境对水稻幼苗根系微形态结构的影响及其生理机制 肖德顺, 徐春梅, 王丹英, 章秀福, 陈松, 褚光, 刘元辉 2022, 36(4): 399-409.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211103 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(31609KB) ( )   【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗根系微形态建成的影响及其生理机制，以期为水稻幼苗理想根型的构建提供理论依据。【方法】以春优84和秀水09为材料，用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定低氧(0~1.0 mg/L)、中氧(2.5~3.5 mg/L)和高氧(>6.0 mg/L，饱和溶解氧处理，在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK，不进行氧调节，水稻移栽一周后水中氧含量约为0.3~2.5 mg/L) 4个氧处理，研究水稻幼苗生物量、根系微形态结构、根系分泌有机酸、呼吸强度等指标。【结果】1）各处理水稻幼苗根系直径为d1(0~0.50 mm)、d2(0.51~1.00 mm)和d3(1.01~1.50 mm)的细根占总根的比例均超过90%，对水稻苗期根系形态构建尤为重要。中氧处理后，春优84直径为d1、d2和秀水09直径为d1、d3的根的根长和根表面积均明显高于对照。2）低氧处理减少地上部和地下部生物量，抑制细根(d1)生长，促进粗根(d5, 2.01~2.50 mm)的生长，降低呼吸强度，增加有机酸分泌量。中氧和高氧处理后水稻植株的生物量均有增加，但生理反应不尽相同。中氧处理后水稻根系呼吸强度上升，而高氧处理后根系呼吸强度降低。各氧处理均减少水稻幼苗根系生长素(IAA)含量，中氧和高氧处理与对照间差异达显著水平。高氧处理显著增加根系一氧化氮(NO)含量，其他处理间差异不显著。3）相关分析结果表明，两供试品种总根和细根(d2)的各形态指标(根长、表面积和体积)均与根系有机酸分泌量、呼吸强度、NO含量正相关，与生长素(IAA)含量负相关。【结论】适当增氧(中氧)处理增加水稻幼苗根系呼吸强度和有机酸分泌量，根系生理活性增强;增加细根(直径为0~1.50 mm)的根长、吸收面积的占比，优化其根系形态结构。因此，生产上可以通过栽培措施改变根际氧环境调控分蘖期水稻根系微形态结构，增强根系功能。

Select

增氧处理对稻田土壤微生物量碳、氮和酶活性的影响 张露, 吴龙龙, 黄晶, 田仓, 祈军, 张均华, 曹小闯, 朱春权, 孔亚丽, 金千瑜, 朱练峰 2022, 36(4): 410-418.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211107 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5447KB) ( )   【目的】探讨增氧方式对稻田土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性的影响。【方法】以中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)为材料，研究微纳米气泡水增氧灌溉、干湿交替灌溉、淹水灌溉对稻田土壤微生物量碳、氮，土壤氮代谢作用强度和土壤氮素转化相关酶活性的影响。【结果】微纳米气泡水增氧灌溉和干湿交替灌溉可以显著提高稻田土壤微生物生物量碳、氮，中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的增氧处理较淹水灌溉处理微生物生物量碳、氮分别增加了30.0%~46.1%和7.1%~92.1%，并且增氧处理降低了3个水稻品种的微生物量碳氮比;与淹水灌溉相比，微纳米气泡水增氧灌溉和干湿交替灌溉有助于提高稻田土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、蛋白酶、羟胺还原酶活性，降低硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性。【结论】微纳米气泡水增氧灌溉和干湿交替灌溉改善稻田土壤的氧化特性，提高土壤酶活性、微生物量碳、氮和硝化强度，有助于改善土壤环境和肥力状况，协调了C、N代谢的平衡。

Select

HCO3−和灌溉方式对水稻铁吸收和利用的交互影响 张新疆, 王祥斌, 刘玲慧, 危常州 2022, 36(4): 419-427.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210904 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(10035KB) ( )   【目的】膜下滴灌水稻是一项兼顾高产和节水潜力的水稻栽培技术。然而，在石灰性土壤上膜下滴灌水稻经常表现出缺铁(Fe)黄化症状。前期研究发现，在滴灌条件下HCO3−对水稻Fe吸收的抑制强度弱于淹灌，但内在机制并不清楚。本文主要探讨HCO3−对两种灌溉型水稻土壤DTPA-Fe浓度、水稻木质部伤流液pH值、Fe吸收和利用的影响。【方法】在两种灌溉水稻[淹灌(FI)和覆膜滴灌(DI-PFM)]处理下设四种灌溉水HCO3−浓度处理(0，2，10和40 mmol/L HCO3−，分别表示为BC-0，BC-2，BC-10和BC-40)。【结果】DI-PFM土壤DTPA-Fe含量显著低于FI。随着HCO3−浓度增加，土壤pH增加，而土壤DTPA-Fe浓度呈降低趋势。水稻木质部伤流液pH值随灌溉水中HCO3−浓度的增加而增加，FI处理水稻木质部汁液pH值显著高于DI-PFM。水稻叶片和根系质外体铁浓度均随HCO3−浓度的上升表现为先减少后增加的趋势，在BC-40处理下最高。两种灌溉型水稻叶片活性铁浓度、共质体铁浓度、水稻生物量和全铁积累量均随HCO3−浓度的上升而降低，但DI-PFM处理下这些参数的降幅小于FI。水稻根系和叶片中共质体Fe与质外体Fe浓度比值随HCO3−浓度的增加而降低，FI处理水稻根系和叶片中共质体Fe与质外体Fe浓度比值大于DI-PFM。【结论】HCO3−引起水稻木质部伤流液pH升高影响水稻铁吸收和利用，但HCO3−并不是造成滴灌水稻缺铁的主要因子。石灰性土壤上滴灌水稻缺铁的主要原因可能仍是因为土壤铁有效性低引起的。

Select

饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式气态氮排放、黄颡鱼生长和氮利用率的影响 王梦杰, 吴俊男, 刘耀斌, 徐春春, 冯金飞, 李凤博, 方福平 2022, 36(4): 428-438.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211008 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(7331KB) ( )   【目的】明确饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N2O和NH3挥发特征及黄颡鱼生长的影响，有利于稻-黄颡鱼综合种养的高效、绿色发展。【方法】采用盆栽模拟试验，以常规单养黄颡鱼模式为对照，系统研究了不同饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N2O和NH3的排放特征、水体和底泥的氮含量以及黄颡鱼生长的影响。【结果】在相同蛋白含量下，稻-黄颡鱼共作模式的N2O和NH3挥发分别比单养黄颡鱼模式降低18.3%和76.20%，水体总氮和无机氮含量降低41.30%和48.85%，黄颡鱼蛋白累积量增加20.00%，氮利用率增加171.50%。在稻-黄颡鱼共作模式下，提高饲料蛋白含量会显著增加N2O排放量和水体残留氮含量，但对NH3挥发无显著影响;黄颡鱼特定生长率和蛋白累积量与饲料蛋白含量呈二次曲线关系。饲料氮利用效率随饲料蛋白含量增加呈线性降低趋势。【结论】综合考虑黄颡鱼生长和N2O排放以及养殖水体氮残留等因素，确定稻-黄颡鱼共作模式饲料蛋白含量不宜超过43.04%。