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2023年, 第37卷, 第6期
刊出日期：2023-11-10 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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水稻叶片衰老转色与氮循环利用及挥发关系的研究进展 陶怡, 徐亚楠, 叶昌, 郑广杰, 徐春梅, 陈松, 褚光, 刘元辉, 王丹英 2023, 37(6): 553-562.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230605 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1050KB) ( )   叶片衰老是植物生命周期中重要发育阶段，叶片转色失绿是该阶段的典型症状。研究叶片转色时发生的N素循环再利用过程，有助于了解N素转运效率的影响因素。本文简述了影响水稻叶片转色的内外因素和滞绿型品种的类型，重点总结了伴随水稻叶片转色过程中发生的N再利用及N挥发的研究进展，并推测生育后期水稻N挥发加剧的原因。提出应探索简便的叶片转色动态监控技术，并建立量化叶片转色特征的指标体系，这有助于阐明水稻成熟过程中叶片转色动态与N再利用及N挥发、光合同化物积累和N活化再利用的关系和机理。

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稻瘟病菌热激蛋白(HSP)40编码基因MoMHF6的鉴定及功能研究 童琪, 王春燕, 阙亚伟, 肖宇, 王政逸 2023, 37(6): 563-576.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230301 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2497KB) ( )   【目的】 探明稻瘟病菌热激蛋白（HSP）40在形态分化和致病过程中的作用。【方法】 利用DNA同源重组方法敲除了稻瘟病菌HSP40编码基因MoMHF6，获得ΔMomhf6突变体，并通过表型分析、基因回补、RNA-seq分析等对MoMHF6的生物学功能进行较系统的研究。【结果】 敲除MoMHF6基因导致稻瘟病菌气生菌丝生长、无性产孢、孢子萌发、子囊壳产生和附着胞形成均显著下降，但与野生菌株相比，ΔMomhf6突变体在CM培养基上的径向生长没有显著差异，在子囊壳中仍可形成子囊和子囊孢子。在1、2和3 mol/L甘油溶液处理条件下，ΔMomhf6突变体附着胞塌陷率显著升高，说明MoMHF6与附着胞膨压形成有关。ΔMomhf6突变体对洋葱内表皮的穿透能力和对感病寄主的致病性完全丧失，甚至在划伤大麦叶片表皮组织中的扩展也受明显限制。而且，ΔMomhf6突变体对氧化胁迫的敏感性增强，附着胞发育过程中糖原的转运和降解缓慢，说明MoMHF6参与氧化胁迫反应和附着胞的糖原代谢。将完整的MoMHF6基因重新导入ΔMomhf6突变体可回补突变体的所有表型缺陷。另外，RNA-seq分析显示，部分已知的稻瘟病菌致病相关基因表达可能受MoMHF6调控，如MoATG4、MoPL1、MoVPR和GAS1等。【结论】 综上所述，稻瘟病菌HSP40编码基因MoMHF6在产孢、附着胞形成、穿透寄主、氧化胁迫应答、致病等过程中起重要作用，研究结果对进一步阐明MoMHF6调控稻瘟病菌形态分化和致病过程的基因网络和分子机制具有重要意义。

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水稻TAF12b基因cDNA克隆及其分子特性鉴定 齐盼盼, 郭留明, 李静, 吕明芳, 袁正杰, 张恒木 2023, 37(6): 577-586.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230108 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2246KB) ( )   【目的】 明确水稻通用转录因子TFⅡD复合物组分中的OsTAF12b的选择性剪接形式并鉴定其亚细胞定位及其表达模式，为深入研究OsTAF12b功能提供基础性信息。【方法】 利用5＇-/3＇-RACE技术扩增并克隆了OsTAF12b基因的全长cDNA；通过生物信息学进行了多重序列比对和进化树构建；利用激光共聚焦显微镜观察OsTAF12b的亚细胞定位；通过qRT-PCR技术分析了该基因在非生物逆境下的表达模式。【结果】 发现OsTAF12b基因有4个选择性剪接转录本，其在编码区内仅存在一个赖氨酸的差异。OsTAF12b与其他禾本科植物成员高度同源且在进化树中聚在一个分支上。在本氏烟叶片细胞和水稻原生质体中融合GFP标签的OsTAF12b蛋白均与细胞核标记蛋白H2B共定位。OsTAF12b转录本在水稻叶片中的积累水平较高，而且在多种非生物逆境胁迫下显著上调表达。【结论】 水稻OsTAF12b基因存在4种选择性剪接产物，可编码2个仅相差1个赖氨酸残基的细胞核蛋白。表达模式分析表明OsTAF12b可能参与水稻多种非生物逆境胁迫响应过程。

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水稻细菌性条斑病抗性新品系的创制及其农艺性状分析 冯爱卿, 汪聪颖, 苏菁, 封金奇, 陈凯玲, 林晓鹏, 陈炳, 梁美玲, 杨健源, 朱小源, 陈深 2023, 37(6): 587-596.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230406 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1630KB) ( )   【目的】 创制水稻细菌性条斑病抗性新品系，为进一步培育抗细菌性条斑病水稻新品种提供核心种质材料。【方法】 通过多代回交、自交，结合分子标辅助选择技术和GSR40K芯片检测，以来自孟加拉国含抗细菌性条斑病Xo2基因的稻种资源BHADOIA 303为供体，以优良籼稻品种五山丝苗为受体，培育抗水稻细菌性条斑病株系，并分别通过田间成株期人工喷雾法和浸入法接种鉴定这些株系的抗病性，评价其农艺性状。【结果】 分子标记和GSR40K芯片检测表明最终获得稳定携带Xo2基因片段的10个新品系(BC4F5)；无论是喷雾法接种还是渗入法接种，导入抗病基因的株系和五山丝苗对细菌性条斑病的抗性均差异显著，10个测定株系均表现抗水稻细菌性条斑病，其平均病情指数为5.00~10.37，病斑长度为0.70~0.99 cm，其中以株系1~3抗性表现最好。这3个抗性较好的株系的农艺性状及产量性状指标有些与五山丝苗相似，其中株系1的千粒重、谷粒长、宽与五山丝苗相似，结实率优于五山丝苗；株系2每穗总粒数与五山丝苗相似，谷粒比五山丝苗长些、宽些，千粒重优于五山丝苗；株系3千粒重、结实率与五山丝苗相似，单株穗数优于五山丝苗。【结论】 获得水稻细菌性条斑病抗性显著增强且农艺性状较优良的3个株系，为细菌性条斑病抗病育种提供了抗性新材料，有利于加快水稻细菌性条斑病抗性分子育种进程。

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利用东乡野生稻染色体片段置换系鉴定穗部性状主效QTL 胡佳晓, 刘进, 崔迪, 勒思, 周慧颖, 韩冰, 孟冰欣, 余丽琴, 韩龙植, 马小定, 黎毛毛 2023, 37(6): 597-608.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221205 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1507KB) ( )   【目的】 稻穗是水稻产量的主要承载者，发掘穗部性状相关的主效QTL对进一步精细定位、克隆和育种利用具有重要意义。【方法】 以粳稻日本晴为受体、东乡野生稻为供体构建的一套染色体片段置换系（chromosome segment substitution lines, CSSLs）群体为材料，在4个生态环境下进行穗部性状表型鉴定与主效QTL定位分析。【结果】 不同生态环境下CSSL群体穗部性状存在较大幅度变异，东乡野生稻染色体片段的导入显著改变背景亲本的穗部性状，具有明显的增产效应；早季、中季、晚季和海南环境下共检测到64个控制每穗颖花数和籽粒大小的QTL，其中qPL2、qSN1.2、qSN2、qFGN3、qTGW2、qTGW12.1和qSL2在3个环境下稳定表达，21个QTL在2个环境下被重复检测到，其余QTL仅在单一环境下被发现；主效QTL qSN1.1、qSN1.2、qSN2、qSN3和qSN12对每穗颖花数具有明显的影响，多个QTL聚合具有明显调控每穗颖花数的功能；主效QTL qSL2、qSL3.2、qSLW3.1、qSLW3.2、qTGW8.1和qSLW10对籽粒大小具有明显的影响。这些位点分别作用于粒长、粒宽和长宽比，相互作用、共同决定籽粒大小；同时，穗部性状QTL成簇分布于10个染色体区段，其中主效QTL簇qGNS1.1、qGNS1.3、qGNS2.1、qGNS3.1、qGNS9、qGNS10和qGNS12包含多个调控每穗颖花数及籽粒大小性状的QTL，可在不同环境下稳定表达。来自东乡野生稻的等位基因具有明显调控产量表型的功能。【结论】 研究结果不仅为东乡野生稻优异基因发掘奠定基础，也可为水稻穗部性状的分子育种提供新基因源。

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低直链淀粉含量水稻种质资源的鉴定与QTL定位分析 谢开珍, 张建明, 程灿, 周继华, 牛付安, 孙滨, 张安鹏, 闻伟军, 代雨婷, 胡启琰, 邱越, 曹黎明, 储黄伟 2023, 37(6): 609-616.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221109 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(777KB) ( )   【目的】 稻米直链淀粉含量（amylose content, AC）是决定稻米食味品质最为重要的因素之一。筛选具有低直链淀粉含量的水稻种质资源并探究其遗传机制，对于选育具有优质食味品质的水稻新品种具有重要意义。【方法】 测定了22个三系杂交稻的恢复系品种的直链淀粉含量，并利用一个来源于恢复系繁38和申恢26杂交后代的双单倍体（Doubled haploid，DH）群体，分析了控制直链淀粉含量的QTL位点。【结果】 在22个恢复系中发现了2个低直链淀粉含量的品系繁32和繁38，其直链淀粉含量分别为11.39%±0.01%和10.58%±0.13%。与其他携带Wxmp等位基因的低直链淀粉材料不同，繁32和繁38携带Wxb等位基因。利用DH群体进行QTL分析，结果共检测到了5个控制直链淀粉含量的QTL 位点（qAC1.1、qAC1.2、qAC5、qAC6.1和qAC6.2）。其中qAC6.1和qAC6.2两年均能检测到。qAC6.2是一个主效QTL位点，其表型贡献率超过30%。【结论】 这些结果表明，繁38中低直链淀粉含量的表型可能主要由qAC6.2位点控制，可为深入研究水稻直链淀粉合成调节机理，及利用分子标记辅助选择技术选育低直链淀粉含量的水稻新品种奠定了基础。

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盐-旱复合胁迫下水稻根系的形态和生理特征及其与产量形成的关系 朱旺, 张翔, 耿孝宇, 张哲, 陈英龙, 韦还和, 戴其根, 许轲, 朱广龙, 周桂生, 孟天瑶 2023, 37(6): 617-627.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230504 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(395KB) ( )   【目的】 明确盐-旱复合胁迫影响水稻根系形态生理及产量形成的作用机制。【方法】 以江苏沿海滩涂大面积种植的常规粳稻南粳9108为试材，设置对照(无胁迫，CK)、单一盐胁迫(0.15s，盐浓度0.15%；0.3s，盐浓度0.3%)、单一干旱胁迫(DJ，拔节期干旱；DH，抽穗期干旱)和盐-旱复合胁迫(0.15s+DJ、0.15s+DH、0.3s+DJ、0.3s+DH)，比较研究盐-旱复合胁迫下水稻根系形态生理的变化特征及其与物质生产和产量形成的内在关联。【结果】 与对照相比，单一盐胁迫(0.15s、0.3s)下水稻产量降幅为25.8%和65.0%；单一干旱胁迫(DJ、DH)下产量降幅为4.3%和22.3%；盐-旱复合胁迫(0.15s+DJ、0.3s+DJ、0.15s+DH和0.3s+DH)下产量降幅分别为33.3%、67.3%、48.3%和72.6%。单一盐胁迫和盐-旱复合胁迫处理的每盆穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均显著低于对照，且盐-旱复合胁迫下水稻各产量构成因素均显著低于单一盐胁迫和干旱胁迫。单一盐胁迫、干旱胁迫和盐-旱复合胁迫下水稻成熟期地上部干物质量和收获指数均低于对照，且盐-旱复合胁迫下植株地上部和根系干物质量、根冠比和收获指数均低于单一盐胁迫和干旱胁迫。与对照相比，单一盐胁迫和盐-旱复合胁迫处理下根长、根表面积、根直径、根系氧化力和伤流强度均受到显著抑制，且在盐-旱复合胁迫下的抑制效应大于单一盐胁迫和干旱胁迫。单一盐胁迫、干旱胁迫和盐-旱复合胁迫处理降低了水稻叶片净光合速率和叶绿素含量，尤其在盐-旱复合胁迫下降幅更大。【结论】 盐-旱复合胁迫显著抑制水稻根系形态生理，进而影响叶片光合生理、同化物积累以及产量形成，且其抑制效应高于单一盐胁迫和干旱胁迫，具有叠加效应。

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陕南稻区紫云英稻草联合还田配施减量氮肥协同提升水稻产量与稻米品质 吴玉红, 李艳华, 王吕, 秦宇航, 李杉杉, 郝兴顺, 张庆路, 崔月贞, 肖飞 2023, 37(6): 628-641.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230403 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(904KB) ( )   【目的】 研究紫云英稻草联合还田与氮肥减量配施对水稻群体质量、产量、氮素吸收和稻米品质的影响，以期为水稻减肥、增效和提质提供理论依据。【方法】 田间试验于2019－2021年在陕西汉中进行，采用随机区组设计，设置4个处理：1）稻草不还田+常规施氮(GN100)；2）紫云英稻草联合还田+常规施氮(GSN100)；3）紫云英稻草联合还田+氮肥减量20%(GSN80)；4）紫云英稻草联合还田+氮肥减量30%(GSN70)。水稻齐穗期和成熟期调查地上部生物量和籽粒产量，分析地上部含氮量和氮素累积量，测定籽粒外观品质、加工品质、蛋白质含量、直链淀粉含量和胶稠度。紫云英及紫云英+稻草氮素释放特征试验于2021年在水稻季进行，采用尼龙网袋填埋法，在埋设的第9、20、31、40、50、69、87、106、125、146天取样品测定腐解残体全氮含量。【结果】 与GN100相比，紫云英稻草联合还田各处理显著促进水稻齐穗期至成熟期地上部生长，其中群体生长速率显著增加39.83%。与GN100相比，GSN100、GSN80、GSN70处理下稻谷两年平均增产3.08%、7.21%和3.92%。紫云英稻草联合还田处理提高水稻齐穗期和成熟期穗干物质量，促进水稻齐穗期后干物质向穗的转运。与GN100相比，GSN100、GSN80和GSN70处理下齐穗期后干物质对穗的贡献率两年平均增幅分别为1.93%、23.59%和14.43%。紫云英稻草联合处理提高了成熟期茎和穗氮素累积量，与GN100处理相比，GSN100、GSN80和GSN70处理成熟期茎和穗氮素累积量两年平均增幅分别为40.74％和23.20％，且均表现为GSN80最高。稻米品质随着紫云英稻草联合还田年限的增加而明显改善。与GN100相比，紫云英稻草联合还田处理显著降低稻米直链淀粉和蛋白质含量，并能提高胶稠度，其中，直链淀粉降幅为7.54%~17.10%，蛋白质含量降幅为4.28%~5.88%，胶稠度增幅为2.64%~12.51%，且GSN80和GSN70改善效果更佳。同时，GSN80和GSN70显著降低稻米垩白粒率和垩白度。尼龙网袋腐解试验结果显示，紫云英稻草联合还田显著提高水稻生育后期土壤氮素供应水平，在填埋后106~146 d腐解期内氮素累积释放量较紫云英单一还田显著增加11.97%。【结论】 紫云英-水稻轮作下紫云英稻草联合还田，可提高水稻生育后期土壤氮素供应，促进水稻齐穗期后干物质积累、氮素吸收和氮素转运，提高水稻产量，降低稻米蛋白质和直链淀粉含量，增加胶稠度，提高稻米外观品质、加工品质和食味品质，而减氮20%~30%条件下更有利于构建高产群体，实现水稻产量和稻米品质协同提高。紫云英稻草联合还田氮肥减量20%~30%适宜优质籼稻增产、减肥、提质。

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孕穗期杂交中稻对淹涝胁迫的响应 邹宇傲, 吴启侠, 周乾顺, 朱建强, 晏军 2023, 37(6): 642-656.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.230304 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(898KB) ( )   【目的】 为分析水稻孕穗期对淹涝胁迫的响应，减少淹涝胁迫导致的水稻产量损失。【方法】 于2017和2018年在中稻丰两优香1号孕穗期设计了不同淹涝时间(3 d、6 d和9 d)和淹涝深度[淹1/4(水深达试验开始时水稻株高的25%)、淹1/2、3/4和淹4/4]交互试验。【结果】 水稻孕穗期受淹涝胁迫后，株高显著增高，其主要是第4节间显著增长，单穗干质量显著降低。水稻剑叶叶绿素a含量、叶绿素b含量、可溶性蛋白含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率随着淹涝持续时间和淹涝深度的增加不断下降；胞间CO2浓度随着淹涝深度的增加不断下降，但在全淹涝条件下浓度出现回升。水稻剑叶中的丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性随着淹涝深度的增加而增高，剑叶可溶性糖含量随着淹涝深度的增加先上升后下降。淹涝3 d时，水稻剑叶超氧化物歧化酶(SOD)活性、根系MDA含量和SOD活性随淹涝深度的增加而升高；随着淹涝持续时间的延长，水稻剑叶SOD活性、根系MDA含量和SOD活性随淹涝深度的增加先升高后降低。根系POD活性在淹涝3 d和6 d时随淹涝深度的增加而升高，在淹涝9 d时随淹涝深度的增加先升高后降低。随着淹涝深度的加深，水稻有效穗数、穗实粒数、结实率、千粒重和实际产量均降低。水稻淹涝持续时间超过6 d或淹涝深度超过植株1/2时，水稻减产均超过25%，水稻实际产量与淹涝天数和淹涝深度拟合呈二元一次关系，且淹涝深度的影响大于淹涝持续时间。【结论】 叶绿素含量、可溶性蛋白含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率与水稻实际产量的相关性最高，灰色关联系数均大于0.6，可作为水稻孕穗期受淹涝后的指标，确定其受淹及减产程度。