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2025年, 第39卷, 第1期
刊出日期：2025-01-10 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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水稻孕穗期耐冷调控的分子及生理机制研究进展 随晶晶, 赵桂龙, 金欣, 卜庆云, 唐佳琦 2025, 39(1): 1-10.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.231208 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(830KB) ( )   水稻孕穗期低温胁迫会破坏生殖器官功能，使花药发育受损、花粉育性降低，最终导致水稻结实率下降、产量降低。部分生长调节物质，如可溶性糖、活性氧、植物内源激素（脱落酸和赤霉素）的含量都与水稻孕穗期耐冷性密切相关。本文系统总结了水稻孕穗期低温胁迫对水稻花药发育的影响，生长调节物质的变化，以及水稻孕穗期耐冷QTL和克隆的孕穗期耐冷基因的功能解析，以期为水稻孕穗期耐冷品种育种改良和材料创制提供理论指导。

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水稻中胚轴研究进展 任宁宁, 孙永建, 申聪聪, 朱双兵, 李慧菊, 张志远, 陈凯 2025, 39(1): 11-23.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240504 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1979KB) ( )   水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其生长发育特性对农业生产具有重要影响。水稻的中胚轴(Mesocotyl)是连接种子与幼苗的关键部分，在种子破土出苗过程中发挥着重要作用，其伸长性状在水稻直播栽培中尤为重要。中胚轴的伸长性能直接影响水稻的出苗率、出苗速度及幼苗的抗逆性，是水稻育种和栽培管理中的关键环节。随着现代农业技术的发展，特别是水稻直播技术的兴起，对水稻中胚轴的研究显得尤为迫切和重要。本文从影响中胚轴发育的细胞形态、环境因素、生理因素、中胚轴相关QTL位点和基因挖掘研究进展以及在育种方面的应用进行了阐述，以期为水稻中胚轴的利用和未来育种方向提供理论依据和新思路。

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半矮秆基因sd1调控水稻重要农艺性状的研究进展 张丰勇, 应晓平, 张健, 杨隆维, 应杰政 2025, 39(1): 24-32.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.231104 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1702KB) ( )   半矮秆品种的培育和推广推动了水稻“绿色革命”。半矮秆基因sd1是参与赤霉素合成的关键基因。该位点的变异降低了株高，提高了收获指数，解决了在增施氮肥条件下高产与倒伏之间的矛盾。本文回顾了sd1基因的分离与功能解析，分析了sd1不同单体型间的重要农艺性状的差异，综述了sd1基因调控对包括生育期、株高、单株穗数、单株产量、抗倒伏、种子休眠和氮肥利用率等重要农艺性状的作用机理，讨论了sd1基因对水稻产量的影响和利用基因编辑技术创制sd1变异定向快速改良水稻品种，并对sd1基因的应用进行了展望。

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再生稻稻米品质研究进展 肖无为, 朱辰光, 王飞, 熊栋梁, 黄见良, 彭少兵, 崔克辉 2025, 39(1): 33-46.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240412 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1363KB) ( )   再生稻是一种绿色高效的种植模式，对提高水稻种植效益和保障我国粮食安全具有重要意义，具有广阔发展前景。再生稻头季和再生季生长环境以及栽培管理措施不同，导致头季和再生季稻米品质有显著差异，再生季稻米品质通常优于头季稻米。再生特性、环境温度、水肥管理等都可通过调控源库关系、灌浆过程、籽粒营养物质合成、淀粉粒物理化学特征等影响稻米品质形成。目前虽然已经从再生力和产量角度选育了一批适宜作再生稻种植的优质高产水稻品种，但提高再生稻头季和再生季稻米品质仍然是制约再生稻发展的一个重要因子。本文简要介绍了再生稻头季和再生季稻米品质特征及其差异，结合稻米品质形成的过程及影响因素，分析了影响再生稻稻米品质的因素及栽培调控措施，旨在为再生稻优质高产发展提供理论基础。

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水稻抽穗期调控基因Hd6功能标记的开发及应用 陈智慧, 陶亚军, 范方军, 许扬, 王芳权, 李文奇, 古丽娜尔·巴合提别克, 蒋彦婕, 朱建平, 李霞, 杨杰 2025, 39(1): 47-54.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.231009 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1194KB) ( )   【目的】探究Hd6等位基因型在江苏粳稻和籼稻中的分布，提高Hd6等位基因型在水稻抽穗期遗传改良中的应用价值和选择效率。【方法】根据籼稻品种Kasalath中有功能的等位基因Hd6与粳稻品种日本晴中无功能的等位基因hd6在功能区域存在的单核苷酸差异，设计和筛选出Hd6基因功能标记K-Hd6-21F/Hd6-1R和N-Hd6-22F/Hd6-1R，并测序分析验证；利用K-Hd6-21F/Hd6-1R和N-Hd6-22F/Hd6-1R对江苏省不同生态类型的粳稻品种和不同来源的籼稻品种的Hd6基因型进行检测。【结果】该功能标记可准确鉴定出Hd6的不同基因型；48份中熟中粳水稻品种中，携带Hd6的水稻品种占42%；30份迟熟中粳水稻品种中携带Hd6的占50%；48份早熟晚粳水稻品种中，携带Hd6的占77.5%。Hd6的2种等位基因型在江苏省3个不同生态区域粳稻品种中均有分布，但有功能的Hd6等位基因型在3个区域粳稻品种中的分布随着抽穗期变长，基因型频率增加；而Hd6基因在籼稻中表现出高度保守性，检测的62个籼稻品种均携带有功能的Hd6等位基因型。【结论】本研究为Hd6基因的育种利用和分子标记辅助选择奠定了基础，也为籼稻早熟品种的选育提供新依据和有效途径。

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水稻DMP1、DMP2、DMP3基因突变体的创制及其单倍体诱导能力鉴定 胡风越, 王健, 王春, 王克剑, 刘朝雷 2025, 39(1): 55-66.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.231112 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6305KB) ( )   PDF（mobile）(2521KB) ( 50 )   【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力，为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源且在花粉中高表达的水稻DMP家族基因作为候选基因；利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术，在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选的DMP家族基因和单倍体诱导基因OsMTL创制单基因敲除以及多基因组合敲除突变体；对突变体进行形态学观察和花粉育性鉴定；调查统计转基因T0材料的结实率和单倍体诱导率。【结果】在水稻RAP-DB数据库中共检索到13个玉米单倍体诱导基因ZmDMP的同源基因。OsDMP1和OsDMP2与ZmDMP同源性最高，相似度分别为41.24% 和37.32%；OsDMP1和OsDMP3在花药中表达量最高。因此，选择OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3基因为候选基因。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3的单基因敲除和组合敲除突变体(osdmp1、osdmp2、osdmp3、osdmp1-osdmp2、osdmp1-osdmp3、osdmp1-osdmp2-osdmp3)，OsMTL单基因敲除突变体(osmtl)，以及OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL基因的组合敲除突变体(osmtl-osdmp1、osmtl-osdmp2、osmtl-osdmp3、osmtl-osdmp1-osdmp2、osmtl-osdmp1-osdmp3、osmtl- osdmp1-osdmp2-osdmp3)。表型考察发现，相比较野生型，所有突变体的植株形态和花粉育性均未发生显著变化，而仅在包含osmtl的单基因敲除和多基因组合敲除突变体中结实率发生显著下降。单倍体鉴定结果显示，OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL组合突变的单倍体诱导效率分别为0.4% ± 0.6%、2.6% ± 2.8%、1.4% ± 0.6%、1.5% ±1.3%、2.1% ± 2.4%、2.2% ± 0.6%，与osmtl突变体(1.5% ± 0.5%)无显著差异。然而，当OsDMP家族基因单个突变或多个组合突变时均无单倍体产生。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制了水稻OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3、OsMTL单基因和多基因组合敲除突变体，发现了OsDMP1、OsDMP2和OsDMP3均无独立单倍体诱导能力，也不能提升OsMTL基因的单倍体诱导效率。本研究促进了对水稻中OsDMP同源基因的了解，为后续单倍体诱导基因研究提供参考。

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一个浙粳99短穗小粒突变体的鉴定及转录组分析 梁楚炎, 曾维, 王洁冰, 叶靖, 巫明明, 翟荣荣, 张小明, 张恒木, 叶胜海 2025, 39(1): 67-81.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231111 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(12561KB) ( )   【目的】探明浙粳99优良穂型的形成机制，为水稻穗型发育机制研究及其育种应用提供科学依据。【方法】利用EMS诱变浙粳99获得短穗小粒突变体，借助分子标记获得连锁区间，采用RNA-Seq及DNA测序确定候选基因，并利用激光共聚焦显微镜观察突变基因的亚细胞定位。使用转录组测序的方法对该突变体的基因表达情况进行分析。【结果】Ossp3与浙粳99在株型、穗型以及粒型上均存在差异。该突变表型由候选基因Os02g0450000发生碱基插入引起。亚细胞定位结果显示该基因产物定位于细胞核。Ossp3幼穗出现329个差异表达基因（DEG），主要分布在1、3和4号染色体上，KEGG富集分析显示，这些差异表达基因主要集中在植物激素信号转导途径、MARK信号通路-植物等生物学过程。相关基因表达分析显示进化上保守的植物特异性基因OsSP3通过MAPK信号通路或与bZIP转录因子作用影响生长素、细胞分裂素含量及其对应信号途径，实现对稻穗发育的调控。【结论】优良穗型品种浙粳99 Os02g0450000基因突变会产生短穗小粒的表型，其生物学功能通过核定位实现，RNA-Seq分析表明该突变基因可能通过影响生长素与细胞分裂素信号通路协同调控稻穗的生长发育，同时很可能通过与OsbZIP47直接或间接作用调控粒型。

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基于高密度遗传图谱的粳稻苗期耐冷QTL分析 杨传铭, 王立志, 张喜娟, 杨贤莉, 王洋洋, 侯本福, 崔士泽, 李青超, 刘凯, 马瑞, 冯延江, 来永才, 李红宇, 姜树坤 2025, 39(1): 82-91.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240111 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2570KB) ( )   【目的】低温冷害是影响水稻生长发育，进而造成不同程度减产的主要气象灾害之一。挖掘鉴定耐冷基因，选育耐冷品种，是解决水稻低温冷害最简单、直接和有效的手段之一。【方法】利用丽江新团黑谷/沈农265衍生的包含144个株系的重组自交系群体，通过人工气候室进行苗期耐冷性鉴定。结合全基因组重测序构建的包含2828个bin标记的高密度遗传图谱，进行苗期耐冷性QTL定位和互作分析。【结果】利用完备区间作图法共检测到4个苗期耐冷QTL，分别定位于水稻的1、8、10和12号染色体上，单个QTL的表型贡献率为5.33%~19.86%。其中，qCTS1、qCTS10和qCTS12的增效等位基因来源于强耐冷亲本丽江新团黑谷，qCTS8的增效等位基因来源于沈农265。主效QTL qCTS12定位在12号染色体的15.98 Mb－16.37 Mb之间，物理图谱区间为396.67 Kb。qCTS1定位在1号染色体的9.20 Mb－9.50 Mb间，物理图谱区间为299.85 kb。qCTS8定位在8号染色体的26.09 Mb－26.15 Mb之间，物理图谱区间为55.05 Kb。qCTS10定位在10号染色体的11.13 Mb－11.21 Mb间，物理图谱区间为85.82 kb。进一步分析发现，除qCTS1-qCTS8之间存在负向互作外，其余QTL间的互作表现为加性效应。【结论】利用丽江新团黑谷和沈农265的重组自交系群体，结合包含2818个bin标记的遗传图谱，共检测到4个苗期耐冷QTL，其中3个QTL的增效等位基因来自强耐冷地方品种丽江新团黑谷。可为耐冷分子设计育种提供有用的基因资源，同时为阐明水稻苗期耐冷的遗传和分子机制提供参考。

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增氧灌溉下配施硝化抑制剂对水稻生长、产量和氮肥利用的影响 陈书融, 朱练峰, 秦碧蓉, 王婕, 朱旭华, 田文昊, 朱春权, 曹小闯, 孔亚丽, 张均华, 金千瑜 2025, 39(1): 92-100.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240202 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(419KB) ( )   【目的】明确增氧灌溉下配施硝化抑制剂对水稻生长、产量形成和氮肥利用的影响。【方法】以中浙优8号为材料，试验设常规淹水灌溉(Conventional Flood Irrigation, CF)和微纳米气泡水增氧灌溉 (Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation, MB) 2种灌溉模式，单施尿素(U)和尿素配施硝化抑制剂(Nitrification inhibitor, NI) 2种氮肥处理。试验共设计4个处理：增氧灌溉下单施尿素(MB+U)，增氧灌溉下尿素配施硝化抑制剂(MB+U+NI)，淹水灌溉下单施尿素(CF+U)，淹水灌溉下尿素配施硝化抑制剂(CF+U+NI)。分析了不同处理下水稻产量及其构成因子，水稻的茎蘖动态、叶面积指数和叶片叶绿素含量，不同生育期水稻茎、叶、穗各个部分氮累积量和水稻的氮素利用。【结果】增氧灌溉下施用硝化抑制剂能显著提高水稻产量，与淹水灌溉处理相比，增氧灌溉处理增幅为7.3%~10.0%；与单施尿素相比，配施硝化抑制剂各处理产量显著增加，增幅为2.9%~5.6%。各处理中增氧灌溉配施硝化抑制剂处理产量最高达到6756.4 kg/hm2。从产量构成因子来看，增氧灌溉和添加硝化抑制剂主要影响了有效穗数和结实率，对每穗粒数和千粒重影响较小。处理MB+U+NI与处理CF+U相比，有效穗数提高了9.4%，结实率提高了11.0%。增氧灌溉下配施硝化抑制剂显著提高水稻的氮积累量。齐穗期处理MB+U+NI较处理CF+U的茎秆氮积累量和叶片氮积累量分别增加4.5%和6.1%。成熟期在相同氮肥处理下，增氧灌溉较淹水灌溉能提高穗氮积累量8.6%，总氮积累量9.3%；而在相同灌溉条件下，配施硝化抑制剂较单施尿素能提高穗氮积累量3.4%，总氮积累量2.9%。处理MB+U+NI较其他处理显著提高水稻的氮收获指数、氮素籽粒生产效率、氮肥偏生产力及氮素利用率。【结论】增氧灌溉下配施硝化抑制剂能促进水稻分蘖而提高有效穗数，有助于水稻干物质积累，促进后期灌浆，进而显著提高水稻结实率和产量，而且增加了水稻氮积累量从而提高水稻氮肥利用率。

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水稻分蘖早发特性的品种间差异及其氮素响应 吴猛, 倪川, 康钰莹, 毛雨欣, 叶苗, 张祖建 2025, 39(1): 101-114.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240513 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1395KB) ( )   【目的】探讨水稻分蘖早发特性的品种间差异及其氮素调控效应，为丰产高效水稻品种的选育和栽培调控提供理论依据。【方法】采用盆栽试验，以分蘖速度有较大差异的不同类型水稻品种为材料，设置分蘖期不同供氮水平，分析水稻分蘖特性及光合同化、根系活力、植株氮浓度、分蘖节激素含量等农艺生理性状的品种间差异及其对氮素的响应。【结果】根据最大分蘖数和分蘖发生速率的差异，汕优63、两优培九和R3012表现为分蘖早发，扬稻6号表现居中，两个粳稻品种淮稻5号和南粳9108则表现为分蘖较慢。分蘖早发品种的分蘖特性对氮素较其他品种敏感。分蘖早发品种的生物量、每盆穗数和产量，分蘖期的植株氮浓度、氮代谢关键酶活性、叶片光合速率、根系氧化力和伤流量均显著高于其他品种，根系较为发达，分蘖节生长素含量较低，细胞分裂素含量则高于其他品种。分蘖早发品种相关农艺和生理性状对氮素也普遍较其他品种敏感。在各类型品种中也可见同样趋势的品种差异。【结论】较强的光合生产能力和根系活力，较强的氮代谢相关酶活性以及分蘖节较低的生长素、独脚金内酯含量和较高的细胞分裂素含量是水稻品种分蘖早发的重要生理机制。

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开放式大气CO2浓度升高和温度升高对扬稻6号稻米品质的影响 王晓茜, 蔡创, 宋练, 周伟, 杨雄, 顾歆悦, 朱春梧 2025, 39(1): 115-127.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240309 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1657KB) ( )   【目的】明确大气CO2浓度升高和温度升高对籼稻稻米品质的影响及其机制。【方法】采用开放式大气CO2浓度升高和温度升高(T-FACE)平台，以扬稻6号(籼稻)作为测试品种，研究大气CO2浓度升高200 μmol/mol，温度升高2 ℃(2021年为夜间-白天温升，ENDT; 2022年为白天温升，EDT)对稻米加工、外观、营养和食味品质及其相关的淀粉合成酶活性和非结构性碳水化合物含量的影响。【结果】未来大气CO2浓度和全天温度共同升高不会影响籼稻的加工品质和营养品质；使稻米直链淀粉含量降低31.57%，有助于改善食味品质。而大气CO2浓度升高或/和温度升高均降低籽粒的垩白粒率和垩白度，从而改善籼稻的外观品质。在未来大气CO2浓度和全天温度同时升高条件下，垩白粒率和垩白度分别降低了25.98%和34.82%。相关性分析结果显示，水稻籽粒垩白度与蔗糖合成酶活性和细胞壁转化酶活性正相关，与非结构性碳水化合物含量以及可溶性淀粉合成酶活性负相关。水稻籽粒垩白降低的可能机制包括：大气CO2浓度升高增加非结构性碳水化合物含量，增强可溶性淀粉合成酶活性，保证了灌浆过程充足的底物供应；温度和大气CO2浓度升高共同作用主要在灌浆后期，降低蔗糖合成酶和细胞壁转化酶活性，可能减缓了灌浆速率。【结论】在大气CO2浓度和全天温度同时升高背景下，扬稻6号水稻籽粒的垩白和直链淀粉含量降低，外观品质和食味品质得到改善。

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基于模型的水稻高温热害风险评估与动态预警 江敏, 王广伦, 李明璐, 苗波, 李明煊, 石春林 2025, 39(1): 128-142.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2025.240306 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2377KB) ( )   【目的】通过构建水稻高温热害预警系统与灾害风险评估体系，提高水稻高温热害灾损评估水平和防灾减灾能力。【方法】挑选福建省4个代表性水稻品种，在当地水稻易受高温热害的四个关键发育期进行高温控制试验，测定不同高温胁迫处理下水稻产量及其构成因素的变化。结合水稻发育期模型计算高温热害灾损率，进而构建水稻高温热害风险评估和预警系统。结合福建省近50年的气象资料，利用研发的系统计算水稻高温热害灾损率，划分出各稻区水稻关键发育期的热害风险等级。利用逐日气象数据进行水稻高温热害的单点和区域动态预警模拟，并利用种植样点的区域试验资料和气象产量计算出实际灾损，对模拟预警结果进行验证。【结果】福建省水稻高温热害风险评估结果显示，闽东南双季稻区的早稻以低风险为主，并且主要出现在早稻开花期，近50年热害发生频率小于30%；闽西北双季稻区的早稻以高风险和次高风险为主，其中开花期热害发生频率为68%~80%，灌浆期为62%~80%。闽西北山地单季稻区中稻发生高温热害低风险区分布最广，其中减数分裂期热害的发生频率小于38%，开花期小于26%。2020年12个代表性品种在福建省水稻高温热害单点动态预警系统中模拟，结果显示，闽东南双季稻区早稻发生重度高温热害的概率较高，灾损率为51.1%~55.4%；闽西北双季稻区早稻则遭遇轻度和中度高温热害，灾损率为12.1%~26.8%；闽西北山地单季稻区中稻发生中度热害概率较高，灾损率为18.2%~29.4%。2020年福建省区域预警模拟结果显示，种植早稻“T78优2155”的两个稻区内，重度热害地区主要集中在安溪、南安、同安、龙海等闽东南县区，灾损率为30.8%~41.6%，闽西北仅有将乐地区为重度热害，灾损率为31.0%；种植中稻“II优3301”的闽西北山地单季稻区内，光泽、政和、明溪、永安等地遭遇中度热害，灾损率为15.1%~21.7%。【结论】闽西北水稻种植区的早稻遭遇热害的风险均较闽东南地区更为严重。无论在空间还是时间变化上，系统模拟的灾损率与当地实际水稻生产的灾损率以及气象产量变化相契合，预警效果较好。