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2026年, 第40卷, 第5期
刊出日期：2026-09-10 上一期   
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综述与专论
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综述与专论

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水稻分子设计育种研究进展 童毅, 钱前, 高振宇 2026, 40(5): 569-583.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.251009 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(871KB) ( )   至今，作物育种领域经历了四个阶段：驯化育种、常规育种、分子育种和分子设计育种。随着近年来水稻重要功能基因的克隆以及基因编辑等技术的发展，水稻分子设计育种显现优势。本文回顾了水稻育种技术的发展和水稻分子设计育种的进程，总结了其理论基础和取得的重大成果，并就目前存在的问题进行了讨论和展望，以期为未来水稻育种及其他作物的分子设计育种提供参考。

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水稻粒形和穗粒数基因GSN4的克隆与单倍型分析 柴炳泽, 王俊格, 吴凯雄, 刘嘉龙, 吴越, 王荟森, 谭霖, 任德勇, 高振宇, 朱丽, 张强, 张光恒, 钱前, 胡江 2026, 40(5): 584-597.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.251212 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3281KB) ( )   【目的】粒形是决定水稻产量的重要因素之一，挖掘水稻粒形调控新基因，完善水稻粒形遗传调控网络，为高产水稻分子设计育种提供基因资源。【方法】以EMS诱变粳稻品种武运粳7号（W7）获得的大粒突变体gsn4为试验材料，系统开展表型鉴定、细胞学观察、基因定位、功能验证、亚细胞定位及单倍型分析等对候选基因进行克隆和功能分析。【结果】表型鉴定表明，gsn4突变体表现出一因多效性，与野生型相比，其粒长、粒宽及千粒重显著增加，而株高、穗长及每穗粒数显著降低；细胞学分析显示，gsn4通过影响颖壳细胞的增殖与扩张过程调控水稻籽粒大小。图位克隆结合CRISPR/Cas9基因编辑验证，明确LOC_Os04g46450为GSN4的候选基因，该基因编码核定位的E3泛素连接酶蛋白，属于水稻粒形负调控因子，通过参与油菜素内酯(BR)生物合成通路调控水稻生长发育进程。单倍型分析结果筛选出对粒宽和千粒重调控效果最优的优异单倍型Hap1。【结论】本研究明确了GSN4的功能及调控机制，丰富了水稻粒形遗传调控网络，为高产水稻品种的分子设计育种提供了重要的基因资源和理论依据。

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泛基因组图谱揭示转座子在非洲栽培稻驯化中的作用 李笑霞, 张天驰, 贺文闯, 贺慧英, 盘楠, 刘祎凡, 钱前, 商连光 2026, 40(5): 598-606.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.250213 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(828KB) ( )   【目的】转座子(TE)是水稻遗传多样性的重要来源，在亚洲栽培稻(Oryza sativa)的驯化过程中发挥了关键作用。然而，由于TE序列的高度重复性，其鉴定通常依赖于高质量的基因组序列。目前，非洲栽培稻(Oryza glaberrima，Og)的基因组资源有限，导致对其TE的多样性及其在驯化过程中的贡献仍然缺乏系统性研究。【方法】本研究基于11份Og和10份短舌野生稻(Oryza barthii，Ob)的染色体级别的基因组序列，构建了Og和Ob群体的高精度泛TE变异图谱。通过对该图谱进行选择性分析，鉴定了854个在Og驯化过程中受到选择的TE变异。【结果】该泛TE图谱共包含17,097个高质量的TE变异，覆盖基因组总长度39.1 Mb，其中61.7%的TE变异长度超过1 kb。Ob群体的TE变异总数高于Og群体。在Og驯化过程中，共鉴定出658个含受选择TE变异的基因，这些基因显著富集于基础代谢相关的生物过程，其中包括30个在Og独立驯化过程中发挥作用的已知功能基因。【结论】本研究揭示了TE变异是Og驯化过程中表型变异的重要来源，构建的高质量泛TE变异图谱不仅丰富了水稻育种的可用变异库，也为Og种质资源的遗传改良提供了重要的理论依据和资源支持。

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水稻颖壳发育基因AGL1的图位克隆与功能分析 冯莆淋, 杨绮文, 吴佳益, 范鸣谦, 程艳双, 邱忠华, 郭然, 陈温福, 王嘉宇 2026, 40(5): 607-617.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.250909 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2145KB) ( )   【目的】水稻颖壳发育直接影响籽粒形态、授粉效率、产量与品质。本研究通过鉴定水稻颖壳发育相关突变体，对突变性状基因进行定位克隆，阐明目标基因调控颖壳发育的分子调控机理，可为水稻分子育种提供理论参考。【方法】利用EMS诱变粳稻品种SN9816获得agl1突变体。通过石蜡切片、扫描电镜观察颖壳及花器官形态结构，碘-碘化钾染色法测定花粉活力。利用图位克隆技术对AGL1进行定位，对候选基因测序，同时分析目标基因的保守性和多样性。采用Foss谷物分析仪测定糙米品质参数。【结果】与野生型SN9816相比，突变体agl1的外稃弯曲程度更大，纵向长度没有变化，内稃向内凹陷，内、外稃宽度明显缩小，外稃极大程度包裹住内稃。突变体agl1的浆片形态异常，雌蕊增大，雄蕊排列紊乱；通过测定花粉活性发现，agl1的花粉活性降低，导致结实率下降。利用图位克隆的方法将AGL1定位在2号染色体标记Indel4与Indel5之间，物理距离为68.7 kb。对区间内的7个ORF (open reading frames)测序，发现LOC_Os02g56610在突变体中发生一个单碱基突变，该基因编码一个DUF640结构域蛋白。DUF640家族在水稻中具有保守的ALOG结构域和多样的表达调控元件，其突变可能不仅调控花器官形态建成，在稻米品质中还具有重要作用。米质测定结果表明，糙米蛋白质与游离脂肪酸含量升高，直链淀粉与总淀粉含量降低，导致食味品质下降。【结论】AGL1 基因是调控水稻颖壳发育和米质的关键因子，其功能缺失影响了稃壳形态建成，降低花粉活力，并可能干扰了籽粒灌浆过程，导致产量与品质双双劣变。

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油菜秸秆还田下增苗减氮对中熟晚粳稻产量和品质的影响 于冰洁, 王浩宇, 葛语桐, 崔格格, 张海鹏, 魏海燕, 张洪程, 许方甫 2026, 40(5): 618-631.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.251007 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(793KB) ( )   【目的】探究不同增苗减氮处理对水稻产量和品质的影响，为苏南地区水稻绿色高效生产提供科学依据。【方法】以中熟晚粳水稻(南粳46)为材料，在2023年和2024年选择稻油轮作的试验田，设置两种基本苗数(常规苗数：1.1×106 苗/hm2，增苗50%：1.7×106 苗/hm2，分别记为D1、D2)、三个氮肥施用量(以纯氮计270 kg/hm2、230 kg/hm2，190 kg/hm2，分别为常规施氮量，氮肥减施15%、氮肥减施30%，记为N1、N2、N3)，分析其对水稻产量、干物质积累量、叶面积指数、光合势及品质等性状的影响。【结果】常规苗数搭配氮肥减施15%(1.1×106 苗/hm2，230 kg/hm2)处理的产量最高；增苗50%搭配氮肥减施30%(1.7×106 苗/hm2，190 kg/hm2)处理的产量与之相当。与常规处理(1.1×106 苗/hm2，270 kg/hm2)相比，增苗50%搭配氮肥减施30%处理的两年平均产量提高了1.53%。从产量构成要素来看，主要是提高了水稻的有效穗数、结实率和千粒重。与常规处理相比，增苗50%搭配氮肥减施30%处理在成熟期的叶面积指数两年平均提高了7.48%，在抽穗期-成熟期光合势、地上部干物质积累量两年平均分别提高7.03%、1.01%。增苗50%搭配氮肥减施30%处理下稻米的糙米率、精米率和整精米率两年平均分别降低了4.07%、4.51%和6.16%，稻米的外观品质、蒸煮食味品质及淀粉糊化特性均显著提高。【结论】油菜秸秆还田下，增苗50%搭配氮肥减施30%(1.7×106 苗/hm2，190 kg/hm2)处理通过平衡营养生长与生殖生长，优化群体的物质生产与分配，促进花后物质积累，最终实现了水稻产量和品质的协同提升。

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滴灌配施不同形态氮肥管理对水稻根际氮转化过程及产量形成的影响 杨昌南, 何子欣, 谈亚文, 张学智, 张业诚, 田浩然, 危常州, 张新疆 2026, 40(5): 632-647.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.251008 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2895KB) ( )   【目的】针对干旱区滴灌水稻氮素利用率低的问题，探究不同形态氮肥结合滴灌施肥位置对水稻根际土壤氮转化动力学特征及产量形成的影响机制，为滴灌水稻氮肥高效利用提供理论依据和技术参考。【方法】采用三因素完全随机区组试验设计。试验因素包括滴灌施肥方式，分为地表滴灌施肥(Su)和地下埋深10 cm滴灌施肥(Sh)；氮肥分为不施氮(N0)、施硝态氮肥(NN，硝酸钙)和施铵态氮肥配施硝化抑制剂(AN，硫酸铵+DMPP，DMPP为硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐)；水稻品种选用粮香3号(LX3)和宁粳48号(NJ48)。三因素完全随机组合，共设12个处理，每处理设置3个重复。对比分析不同处理组合下水稻根际土壤pH、NH₄⁺-N和NO3⁻-N含量、硝化速率和反硝化势，水稻地上部氮积累量及产量构成。【结果】两个水稻品种的干物质积累量、氮积累量和产量在不同处理组合间差异显著，总体表现为AN处理高于NN和N0处理，其中，以Sh+AN处理组合最高。AN处理的根际土壤pH值显著低于NN处理。在两个水稻品种的分蘖期和孕穗期，不同氮肥形态间土壤NH₄⁺-N含量表现为AN处理显著高于N0和NN处理，其中以Sh+AN处理组合的含量最高(LX3: 20.39 mg/kg；NJ48: 21.05 mg/kg)。不同氮肥形态管理间土壤NO3⁻-N含量则表现为NN处理显著高于N0和AN处理，其中以Su+NN处理组合最高(LX3: 61.71 mg/kg；NJ48: 59.97 mg/kg)。两个品种的土壤氮初级硝化速率和反硝化势均表现为NN处理显著高于N0和AN，Su处理略高于Sh，但两者无显著性差异。【结论】地下10 cm滴灌结合铵态氮稳定化管理(Sh+AN)有利于维持水稻根际NH₄⁺-N水平，抑制根际氮硝化损失，进而提高水稻氮吸收量和促进产量增加。该方法可以推荐为新疆干旱区兼顾滴灌水稻产量提升和减少氮素损失的优化施肥选择。

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秸秆分层还田耦合腐解菌剂通过调控土壤有机碳转化和微生物群落结构提高水稻产量 王新雅, 何卓婷, 李潇, 尤赛雅, 朱练峰, 孔亚丽, 朱春权, 田文昊, 张均华, 金千瑜, 曹小闯 2026, 40(5): 648-662.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.250711 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1846KB) ( )   【目的】探究秸秆分层还田耦合腐解菌剂对土壤有机碳转化、碳代谢相关酶活性、微生物群落结构和水稻产量的影响，以期为中低产黄泥田有机培肥和水稻产能提升提供理论依据。【方法】试验设置8个处理，即不施肥(CK)，常规施肥(NPK)，常规施肥下秸秆0 cm、0-8 cm和8-18 cm分层还田(NPKSL0、NPKSL0-8和NPKSL8-18)，常规施肥下秸秆0 cm、0-8 cm和8-18 cm分层还田耦合腐解菌剂(NPKSML0、NPKSML0-8和NPKSML8-18)。分析成熟期不同处理土壤各有机碳组分、碳代谢相关酶活性、微生物群落结构、水稻产量及其构成因子差异特征，并对影响水稻产量和土壤有机碳含量的主导环境因子进行解析。【结果】与NPK和NPKSL0-8处理相比，秸秆深施(NPKSL8-18)处理显著提高土壤易氧化有机碳、微生物生物量碳、颗粒有机碳含量、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶活性以及酸杆菌门(Acidobacteriota)和子囊菌门(Ascomycota)相对丰度。与单一秸秆还田各处理相比，秸秆还田耦合腐解菌剂显著提高0-8 cm和8-18 cm土壤有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、矿物结合态有机碳含量及β-葡萄糖苷酶活性。同时，NPKSML8-18处理绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度最高，但罗兹菌门(Rozellomycota)、厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)和黑孢霉属(Nigrospora)相对丰度最低。与常规施肥相比，秸秆还田耦合菌剂各处理提高了土壤有机碳和水稻产量，增幅分别为27.38%~37.94%和7.97%~23.14%，以NPKSML8-18处理最高。相关性分析表明，土壤有机碳和水稻产量与易氧化有机碳、微生物生物量碳、矿物结合态有机碳、颗粒有机碳和β-1,4-木聚糖酶、α-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶活性显著正相关(P<0.05)，但与可溶性有机碳、细菌香农指数和真菌群落物种丰富度指数显著负相关(P<0.01)。【结论】秸秆深施耦合腐解菌剂(NPKSML8-18)可通过提升土壤易氧化有机碳、微生物生物量碳、矿物结合态有机碳和颗粒有机碳含量，增强β-1,4-木聚糖酶、α-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-葡萄糖苷酶活性，提高促进秸秆分解的绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度，进而提高土壤有机碳含量和水稻产量。

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基于多模态融合的水稻生育期智能识别方法 许永炜, 刘淑华, 冯泽霖, 罗举, 倪兆新, 杨保军, 姚青, 李阿根 2026, 40(5): 663-678.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.250703 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4733KB) ( )   【目的】水稻生育期是水稻种植管理过程中灌溉、施肥和病虫害防控措施的重要参考指标。研究基于多模态融合的水稻生育期智能识别方法，提高水稻生育期识别准确率，对优化水稻种植管理措施，提升水稻产量具有重要意义。【方法】针对RGB图像易受光照影响，提取H颜色通道图像，建立基于残差网络与注意力机制的双分支水稻生育期图像识别模型；由于气象因子影响水稻生育期长短，建立基于3个气象因子和双向长短期记忆网络的水稻生育期气象识别模型；利用决策树进行决策级多模态特征融合，在自建数据集上进行多种模型的训练和测试。【结果】改进的水稻生育期图像识别模型准确率达到84.25%，优于ResNet50、ConvNeXt等传统图像识别模型。基于图像和气象的多模态模型对9个水稻生育期识别准确率达到87.66%，优于单一图像和气象的单模态识别模型。【结论】基于图像与气象融合的多模态识别模型弥补了单模态识别方法的不足，相较于单模态识别模型，显著提升了对9个水稻生育期的识别准确率。

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10个抗白叶枯病基因在华南水稻品种中的分布研究 冯爱卿, 张亚博, 周继勇, 苏菁, 封金奇, 陈凯玲, 陈炳, 梁美玲, 朱小源, 汪聪颖, 陈深 2026, 40(5): 679-695.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.251004 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1094KB) ( )   【目的】明确白叶枯病抗性基因 Xa1、Xa3、Xa4、xa5、Xa7、xa8、Xa10、xa13、Xa21、Xa23在水稻区试新品种和主推品种中的分布及其组合的抗病有效性，为华南稻区白叶枯病抗病品种基因型的合理布局以及抗白叶枯病基因的应用提供科学依据。【方法】应用上述10个抗病基因的功能标记，对华南稻区887个水稻区试新品种和25个2023至2024年广东省主推品种进行了抗白叶枯基因型检测；并采用人工剪叶接种法，应用华南稻区白叶枯病菌优势致病型Ⅸ型菌株对887个水稻区试新品种进行抗性鉴定，应用2024年在广东收集的11个主要致病型的102个代表菌株对25个广东省主推品种进行抗性鉴定。【结果】887个水稻区试新品种中，Xa1、Xa23、Xa3、Xa7、Xa4、Xa21、xa8基因检出频率依次为16.57%、12.63%、6.99%、5.98%、1.92%、1.92%、0.34%，xa5、Xa10及xa13基因检出频率均为0；检出含4个、3个、2个、1个、0个抗病基因的区试新品种占总检测新品种的比率依次是0.34%、0.34%、6.99%、29.99%、62.34%；在有抗白叶枯基因组合的68个区试新品种中，Xa23、Xa1、Xa3、Xa7、Xa4、Xa21的应用频率分别是63.23%、63.23%、38.23%、27.94%、14.71%、5.88%。887个水稻区试新品种中，对白叶枯病华南优势致病型Ⅸ型菌表现抗病的品种仅占20.41%，感病品种占79.59%；在携带Xa23、Xa4、xa8、Xa7、Xa21、Xa3、Xa1单一基因的区试新品种中，抗病品种的比率依次是92.75%、42.86%、33.33%、32.35%、23.08%、11.11%、7.69%；在含有4个、3个、2个、1个、0个抗病基因的水稻区试新品种中，抗病品种比率依次为100%、100%、64.52%、35.34%、7.41%；在携带Xa23单一基因的区试新品种中有65.22%的新品种达抗级以上，Xa23与不同基因聚合的新品种中有79.07%的新品种达抗级以上；在携带Xa7基因的区试新品种中有61.76%的新品种达中感级以上，Xa7与不同基因聚合的新品种中有90%的新品种达中感级以上；而携带Xa4、xa8、Xa21、Xa3、Xa1基因的区试新品种除抗病品种外，其余绝大部分的新品种均为感级以下。25个广东省主推水稻品种中，含以上1个或2个抗病基因的品种仅占20%；Xa7、Xa4、Xa3检出频率依次为4%、8%、12%，本研究的其他抗病基因均没有被检测到；含2个抗病基因的品种仅占检测主推品种的4%。25个广东省水稻主推品种对绝大多数的广东致病型代表菌株均表现感病，抗频普遍偏低，仅以含有两个抗病基因(Xa4与Xa3)的广8优2168抗性频率为20.20%，其他主推品种抗性频率均在10%以下。【结论】目前华南区试新品种和主推品种中以不含抗白叶枯病基因或基因组合的品种居多，同时，不管是区试新品种还是主推品种均以感病品种偏多，华南稻区白叶枯病防控形势日益严峻；水稻区试新品种和主推品种的抗性有随着含白叶枯病抗病基因数量的增加而增强的趋势，多基因聚合抗病育种是应对白叶枯病菌毒性变异的有效途径；目前对区试新品种抗性的提升贡献程度大小依次是Xa23、Xa7、Xa4、xa8、Xa21、Xa3、Xa1，其中Xa23、Xa7是目前在华南稻区具有极好应用前景的抗病基因。

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温度与杀虫剂对黑腹单节螯蜂生物学特性的影响 马晓慧, 毛艇, 郭莉, 邢亚楠, 邵凌云, 车喜庆, 刘郁, 于深州 2026, 40(5): 696-704.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2026.260104 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(661KB) ( )   【目的】黑腹单节螯蜂是北方稻区灰飞虱螯蜂科天敌的优势种，其种群动态变化与外界环境因素密切相关，本研究旨在明确温度与杀虫剂对黑腹单节螯蜂室内主要生物学参数的影响。【方法】设定12℃、18℃、24℃、30℃、36℃共5个温度，考察不同温度对黑腹单节螯蜂当代捕食、寄生、成虫寿命及其子代结茧、羽化、雌性比、发育历期的影响；考察氯虫苯甲酰胺、阿维菌素、吡蚜酮两种浓度对黑腹单节螯蜂主要发育阶段(寄主体、蜂茧、成虫)的致死效应。【结果】1）不同温度条件下黑腹单节螯蜂捕食率最高值为20.5%(18℃、24℃)，18℃~36℃捕食率逐渐降低，最低值为9.0%(12℃)；寄生率最高值为30.5%(30℃)，12℃~30℃寄生率逐渐升高，最低值为12.0%(36℃)；成虫寿命在18℃最长(雌蜂21.7 d、雄蜂3.7 d)，在36℃最短(雌蜂2.8 d、雄蜂1.3 d)。黑腹单节螯蜂子代结茧率(85.7%)、羽化率(76.2%)、雌性比(38.1%)均在24℃时最高，36℃子代无法存活。2）供试药剂处理寄生5 d、12 d的寄主体，氯虫苯甲酰胺致死率为62.5%~75%，阿维菌素和吡蚜酮致死率均为100%；供试药剂处理蜂茧3 d、7 d致死率为3.3%~30.0%；供试药剂处理雌雄成虫，阿维菌素48h致死率为73.3%~90.0%，氯虫苯甲酰胺与吡蚜酮48h致死率为36.7%~73.3%。【结论】黑腹单节螯蜂适宜生长温区为18~30℃，低温和高温时存活率显著下降，甚至无法存活，其在蜂茧阶段抗杀虫剂能力较强。