茶陵野生稻冷响应基因OrCrGHl的表达与克隆

为了发现新的水稻耐逆基因,采用水稻基因芯片分析了茶陵野生稻及籼型栽培稻培矮64S苗期全基因组在冷胁迫下的表达水平,从茶陵野生稻中筛选出一个强烈响应低温的耐冷候选基因,暂命名为OrCrGHl(Oryza rufipogon cold responsive glucan hydrolase-like)。用实时定量PCR方法对其表达水平进行了进一步的分析,所得结果与基因芯片分析结果基本吻合。以茶陵野生稻为材料,用逆转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)方法获得了包含其完整开放阅读框(open reading frame,ORF)的cDNA克隆。根据其ORF序列进行预测,该基因编码一个包含558个氨基酸残基的糖基水解酶相似蛋白质,其理论分子质量为59.252 kD,pI为5.81。经蛋白质相似性比对,其编码蛋白与日本晴第7号染色体上的LOC4343492基因编码的蛋白质(XP_015647631.1,glucan endo-1,3-beta-glucosidase GII isoformX2)的氨基酸序列完全一致,与籼稻93-11预测蛋白质(EEC82204.1,hypothetical protein OsI_26347)的相似性为99.28%。对其可能的启动子区域序列进行分析,发现了多个可能与逆境或逆境激素响应有关的顺式作用调控元件。以上结果提示,该基因为一新的野生稻耐冷候选基因,进一步的研究正在进行。

干旱对水稻根系活力与结实性状的影响

在水稻抽穗灌浆期进行人控土壤干旱，每穗实粒数、结实率、千粒重及产量均下降，但根系活跃吸收面积与α－萘胺氧化活力均增强；抗旱性强的品种，ＴＴＣ还原活力增强，而抗旱性弱的品种，ＴＴＣ还原活力降低，因此，水稻抗旱性强弱与ＴＴＣ还原活力密切相关．

一个新的水稻逆境响应基因OsMsr1的表达与克隆

为深入了解植物的逆境反应机理和发现新的水稻耐逆基因,采用Affymetrix水稻表达芯片(含51279个转录本)分析了超级稻两优培九母本培矮64S不同生长发育时期、不同组织器官全基因组在低温、干旱、高温逆境胁迫下的表达水平,筛选出众多表达水平显著升高与降低的基因。OsMsr1(Oryza sativa L.multiple stresses responsive gene 1,Gen Bank登录号为EU284112)是其中一个受高温、低温与干旱诱导、在各生长发育时期与组织器官均显著上调的基因,用实时定量PCR方法对其表达水平进行了进一步的分析,所得结果与基因芯片结果基本吻合,因此,此基因为一多逆境响应基因。用RT-PCR方法扩增获得了包含其完整ORF(open reading frame)的cDNA克隆。根据其ORF序列进行预测,此基因编码一个包含89个氨基酸残基的小分子蛋白,分子量约为10kD,pI约为5。搜索有关数据库,在水稻、玉米、小麦与拟南芥中找到有高相似性的基因,但功能未知,也未发现相同与类似的已知功能的基因保守结构域。对其可能的启动子序列分析,发现5个与逆境反应有关的顺式作用元件。因此,我们认为该基因为一新的水稻耐逆候选基因,进一步的研究正在进行。

湖北光敏核不育水稻幼穗发育中1AA的变化

利用IAA酶联免疫检测技术,测定了农垦58S及农垦58幼穗发育中长(LD)、短(SD)日照下IAA含量。结果表明:农垦58S在LD下叶片中F-IAA在花粉母细胞形成期、减数分裂期和花粉内容物充实期大量积累,而同期幼穗及花药中F-IAA严重亏缺,农垦58S SD、农垦58 SD及农垦58 LD均不表现此现象。据此认为这种现象是导致农垦58S LD败育的重要生理原因。C-IAA的测定表明:农垦58S及农垦58长短日下也不表现上述积累与亏缺现象,且农垦58S LD下的C-IAA变化与F-IAA的积累与亏缺无关。

温度对双低两用核不育水稻96-5-2S与培矮64S育性的影响

在自然变温、人工控温及冷水灌溉条件下 ,比较研究了温度对双低两用核不育水稻 96 -5 -2 S与两用核不育水稻培矮6 4 S育性影响的差异。结果表明 :1当它们在雄性育性转换温敏感期遇到 1～ 1 2 d平均自然日均温 2 3.0～ 2 3.8℃的低温时 ,96 -5 -2 S表现不育 ,套袋自交结实率为 0 ,而培矮 4 6 S可育 ,套袋自交结实率为 0 .1 %～ 4 .5 % ;2在它们雄性育性转换温敏感期用 2 2℃恒温处理 5 d,96 -5 -2 S败育彻底 ,套袋自交结实率为 0 ,而培矮 6 4 S可育 ,套袋自交结实率为 1 0 .7% ;用1 7℃恒温处理 6 d,96 -5 -2 S与培矮 6 4 S均可育 ,但 96 -5 -2 S套袋自交结实率 ( 6 .8% )显著高于培矮 6 4 S( 2 .5 % ) ;3在它们雄性育性转换温敏感期用不同温度的冷水串灌 1 5 d,水深维持在 2 0 cm左右 ,当水温为 2 2～ 2 2 .5℃时 ,96 -5 -2 S不育 ,结实率为 0 ,而培矮 6 4 S可育 ,结实率为 1 8.5 % ;当水温为 1 9.5～ 2 1 .5℃时 ,96 -5 -2 S与培矮 6 4 S均可育 ,但 96 -5 -2 S结实率( 2 .5 %～ 4 5 .1 % )显著或极显著低于培矮 6 4 S( 5 0 .4 %～ 5 6 .9% )。以上结果说明 :导致双低两用核不育水稻 96 -5 -2 S雄性不育的起点温度与导致其生理不育的下限温度均低 ,其不育性比培矮 6 4 S更稳定 ,耐寒性比培矮 6 4

双低两用核不育水稻96-5-2S冷水灌溉繁殖技术研究

为解决临界温度双低两用核不育水稻 96 5 2S繁殖困难的问题 ,利用地下水对其进行了冷水灌溉繁殖试验 .结果表明 ,用不同温度的冷水从其雌雄蕊形成期 (Ⅳ )至花粉内容物充实期 (Ⅶ )连续灌溉 1 5d ,水深保持在 1 8～ 2 2cm ,其结实率与产量随灌溉水温升高而降低 .当平均灌溉水温为 1 8.5～ 1 9.8℃时 ,结实率可达 40 .5 %～ 57.6 % ,产量可达 3 .30～ 4 .35t·hm- 2 ;当平均灌溉水温为 2 0 .5～ 2 1 .3℃时 ,结实率与产量锐减 ,分别为 2 .5 %～ 1 0 .4%与 0 .2 1～ 0 .90t·hm- 2 ;当平均灌溉水温为 2 2 .3～ 2 3 .5℃时 ,结实率与产量均为 0 .当灌溉水温 (平均为 1 9.8℃ )与灌溉时期 (Ⅳ～Ⅶ期 )相同时 ,昼夜深灌 (1 8～ 2 2cm)处理的结实率与产量极显著高于其昼夜浅灌 (7～ 1 0cm)处理 .当灌溉水温 (平均为 1 9.8℃ )与灌溉水深 (1 8～ 2 2cm)相同时 ,灌溉时间长 (Ⅱ、Ⅲ～Ⅶ期 ,2 0～ 2 5d)、短 (Ⅳ～Ⅶ期 ,1 5d)处理的结实率与产量无明显差异 .用地下冷水灌溉可以繁殖临界温度双低两用核不育水稻 96 5 2S ,主要技术指标是灌溉水温 1 8～ 2 0℃ ,灌溉时期为Ⅳ～Ⅶ期 ,灌溉水深为 1 8～ 2 2cm .

培矮64S育性对温度与光周期的反应

在自然条件、自然温度控制光长条件及控制温度与光长条件下,研究了培矮640.0育性对温度与光周期的反应,结果表明:培矮64S在育性转换敏感期感受人工日均温21.8～24.0℃(光期23.9～24.0℃/暗期19.5～24.0℃)或自然平均日均温31.3℃(平均日最高温36.1℃,平均日最低温27.5℃)的温度,无论长日还是短日处理均表现不育,花粉可染率为0.0～2.7%,自交结实率为0;感受人工日均温20.0℃与21.0℃(光期23.5℃/暗期17.5℃)或自然平均日均温21.6℃(平均日最高温27.1℃,平均日最低温18.0℃)的温度,无论长日还是短日处理均表现可育,花粉可染率为10.3%～44.3%,自交结实率为4.3%～24.0%,但长日处理花粉可染率与自交结实率显著低于短日处理.以上结果说明培矮640.0育性主要受温度控制,但在较低温度(日均温20.0～21.6℃)下,也受光周期的影响.

用人工冷水池鉴定水稻光温敏核不育系雄性不育起点温度的研究

用人工冷水池与人工气候箱分别对 8个水稻光温敏核不育系在它们育性转换温敏感期进行 5d日均温2 3.5℃ (2 2～ 2 5℃ )的冷水与 6d日均温 2 3.5℃ (19.5～ 2 6 .0℃ )的冷气处理。结果表明 :株S 1、陆 18S、96 5 2S、139S及康 2 0 1S在两种低温处理条件下均表现不育 ,自交结实率与花粉可染率均为 0 ;培矮 6 4S在人工冷气处理条件下也表现不育 ,自交结实率与花粉可染率为 0 ,但在人工冷水处理条件下表现轻度可育 ,自交结实率为0 .0 5 % ,花粉可染率为 5 .0 % ;810S与 179S在两种低温处理条件下均表现可育 ,自交结实率为 3.7%～ 18.5 % ,花粉可染率为 4 .3%～ 4 1.0 % ,但人工冷水处理条件下的自交结实率与花粉可染率明显高于人工冷气处理条件下的自交结实率与花粉可染率。说明用人工冷水池鉴定水稻光温敏核不育系雄性不育的起点温度是可行的 ,而且鉴定的灵敏度比人工气候箱更高。根据人工冷水池与人工气候箱鉴定的结果可知 :株S 1、陆 18S、96 5 2S、139S及康 2 0 1S的雄性不育起点温度小于 2 3.5℃ ,培矮 6 4S的雄性不育起点温度在 2 3.5℃左右 ,而 810S与 179S的雄性不育起点温度大于 2 3.5℃。

培矮64S中不育临界温度低的新株系筛选

在自然与控温条件下，研究了培矮６４Ｓ育性对温度反应的个体差异，从中筛选出１个不育临界温度低的新株系，即９６－５－２Ｓ．在此株系育性转换敏感期内，用２２℃恒温处理，结实率为０．０％；而用１８．５℃的冷水串灌处理，结实率为５７．６％

水稻耐冷相关基因克隆研究进展

全球约有一半的人口以稻米为主食,然而,大多数栽培水稻品种(尤其是籼稻品种)的耐冷性不强,易受冷害(冰点以上低温危害)。采用分子育种方法培育耐冷水稻新品种是提高水稻耐冷性、减轻冷害的措施之一,对水稻耐冷相关基因进行定位与克隆是水稻耐冷分子育种的重要环节。介绍了以东乡野生稻为研究对象的耐冷相关基因定位以及以栽培稻为研究对象的OsDREB1A与OSISAP1等耐冷相关基因的克隆,并指出了今后该领域研究的重点。

不同世代温敏核不育水稻96-5-2S育性对低温的反应

为了探讨水稻光温敏核不育系临界温度遗传稳定性问题，以连续6个世代的温敏核不育水稻96—5—2S（从培矮64S中选育出的新株系）为材料，研究了它们育性对低温的反应差异。结果表明：（1）在它们育性转换敏感期用23．5℃恒温冷水处理10d（水深20cm左右）或遇到2～3d平均日均温22．9～23．1℃（平均日最低温21．7～22．0℃）的自然低温时，所有世代的96—5—2S均表现不育，自交结实率为0，花粉可染率为0～0．9％，世代间差异不显著；（2）在它们育性转换敏感期用21℃、22℃恒温冷水处理10d或遇到4d平均日均温22．9℃（平均日最低温20．7℃）的自然低温时，所有世代的96—5—2S均表现可育，自交结实率为0．2％～7．1％，花粉可染率为1．1％～19．5％，世代间存在差异，随繁殖世代增加，花粉可染率与自交结实率有逐渐上升的趋势，当繁殖到第5代时，花粉可染率显著提高，当繁殖到第6代时，自交结实率显著提高；（3）对照培矮64S（05株系）在相同低温条件下，花粉可染率与自交结实率均极显著高于各世代的96—5—2S。以上结果说明，随繁殖世代增加，96—5—2S的临界温度会发生缓慢的遗传漂移，到第5、6代时，就会在花粉与结实水平上明显表现出来，但不同世代间临界温度的差异小于不同株系（96—5—2S与培矮64S-05株系）间临界温度的差异，据此认为，通过单株选择是降低光温敏核不育系临界温度的重要途径。

培矮64S育性表达的温敏感部位研究

培矮６４Ｓ在育性转换敏感期（Ⅳ～Ⅵ期）主茎幼穗长为０．７０～９．３４ｃｍ，顶叶叶枕距为－２０．０～－３．５ｃｍ，穗尖离地面距离为２．７７～１５．５６ｃｍ，穗尖离第一节距离为６．７０～１９．９２ｃｍ，分蘖上述四项指标值均小于主茎指标值。敏感期幼穗感受自然低气温（平均日均温２１．６℃），表现为可育，花粉可染率为２１．８％，套袋结实率为１１．３％；感受人工垣定玫高水温（２５℃），表现为不育，花份可染率为０．４％，套袋结实率为０，表明敏感期幼穗为其育性表达的温敏感部位。另外，在低气温条件下（平均日均温２１．６℃），敏感期淹深水极显著降低可育性表达，花粉可染率为２．７％（对照为２１．１％），套袋结实率为０．２％（对照为１０．４％）。

4个水稻高产品种与巴西陆稻的耐旱性比较研究

在营养生长期与生殖生长期分别进行自然干旱与人工气候干旱处理 ,比较研究了 4个水稻高产品种 (组合 )V989、汕优 198、培两优特青及两优 6 81与巴西陆稻IAPAR 9的耐旱性。结果 :(1)当叶片出现永久萎蔫时 ,4个水稻品种(组合 )盆中土壤含水量为 6 .1%～ 8.5 % ,显著或极显著低于IAPAR 9盆中土壤含水量 (9.2 % ) ;(2 )当叶片出现永久萎蔫后 3～ 5d复水 ,4个水稻品种 (组合 )均能萌发再生苗 ,而IAPAR 9失去再生能力 ;(3)干旱对 4个水稻品种 (组合 )产量与结实性状的影响显著或极显著小于IAPAR 9。以上结果说明 :4个水稻高产品种 (组合 )的耐旱性均强于巴西陆稻IAPAR 9。在 4个水稻品种 (组合 )中 ,V989与汕优 198耐旱性最强 ,培两优特青居中 ,两优 6 81最弱。

茶陵野生稻苗期耐冷性研究

以耐冷性强弱不同的栽培稻为参比,通过自然冷胁迫与(或)人工冷处理,比较了茶陵野生稻与不同类型栽培稻经冷胁迫后的秧苗成活率、净光合速率和光系统Ⅱ光化学量子效率的变化,对茶陵野生稻苗期耐冷性作出评估。结果表明:经冷胁迫后,茶陵野生稻上述指标值的变化小于典型籼稻和爪哇稻,大于典型粳稻。说明茶陵野生稻苗期耐冷性强于籼稻和爪哇稻,但弱于粳稻。

水稻抗旱高产品种(组合)筛选

在大田生育期只靠雨水灌溉的易旱田，对16个早、晚稻品种（组合）进行了产量、抗旱系数、结实性状、最后三片功能叶面积与寿命及卷叶、黄叶、枯叶状况与抗倒性的比较研究，从中筛选出早稻抗旱高产品种3个，晚稻抗旱高产品种（组合）2个，分别为湘辐93－4、辐丰早92－124、91－1、威优46与V989。在孕穗期与结实期遭受干旱后，其产量为5．68～6．83t／hm2，抗旱系数为0．702～0．859。

一个反向水稻两用核不育系育性对温度与光周期的反应

以水稻两用核不育系go3S为材料,在其育性转换敏感期,用不同光周期与不同温度处理,研究了其育性对光周期与温度的反应.结果表明,在长日高温(30.5℃)与短日高温处理条件下,go3S均表现为可育,自交结实率为40.9%～41.5%,花粉可染率为58.5%～61.4%;而在长日低温(23.5℃)与短日低温处理条件下,go3S均表现为不育,自交结实率与花粉可染率均为0.育性表现在长、短日处理之间无显著差异,但在高、低温处理间存在显著差异,说明go3S育性受温度控制,不受光周期影响,且为高温可育、低温不育型,其育性转换方向与通常的温敏型水稻两用核不育系相反,故go3S为反向温敏型水稻两用核不育系.2005年,在长沙夏季自然条件下,当其育性转换温敏感期遇到平均日均温31.4～31.9℃的高温时,go3S表现为可育,花粉可染率为57.7%～65.0%,自交结实率可达40%以上;而遇到平均自然日均温25.7～26.0℃的较低温度时,则表现为不育,花粉可染率为0.2%～0.7%,自交结实率为0;进一步在其育性转换温敏感期用26.0℃及28.0℃的人工恒温冷水连续处理7 d,go3S也表现不育,花粉可染率为0～0.8%,自交结实率为0,说明go3S育性转换的临界温度界于28.0～30.5℃之间.

临界温度双低两用核不育水稻96-5-2S的开发应用

利用天然低温地下水串灌繁殖临界温度双低两用核不育水稻 96 5 2S ,当水温为 18.2～ 19.0℃时 ,结实率可达 41.85 % ,随着冷灌水温升高 ,结实率下降 ,当水温为 2 0 .7～ 2 2 .0℃时 ,结实率为 4.2 5 % ,当水温升到 2 3.0℃时 ,则结实率为零 .96 5 2S与E32、马七的配组制种 ,其播始历期比培矮 6 4S长 3d ,制种产量分别比培矮 6 4S配组的高 195kg/hm2 和 2 2 5kg/hm2 .

水稻光(温)敏不育系育性表达对温度的反应差异研究

在控温及自然条件下，比较研究了２２个光（温）敏不育系育性表达对温度的反应差异，结果表明，用２２～２４Ｃ＋１４ｈ光照在育性表达敏感期连续处理７～１０ｄ，部分不育系败育彻底，花粉可染率与自交结实率均为０；部分材料花粉可染率为０．１％～４．２％，但自交结实率为０；还有一部分材料不但花粉可育（可染率０．５％～８０．７％），而且自交结实（结实率０．１％～５４．８％）．不育系ｇ０５２１Ｓ育性转换方向与其它不育系相反，即高温可育，低温不育。

两系法杂交水稻应用研究概述

从两用核不育系育性转换规律、实用两用核不育系与广亲和系选育以及优势组合选配方面综述了两系法杂交水稻应用研究所取得的主要成就及最新进展。

亚种间杂交稻种子吸胀过程中ATP含量与呼吸强度的变化研究

以常规稻特育和品种间杂交稻汕优６３为对照，对５个亚种间组合种子吸胀过程胚中ＡＴＰ含量与呼吸强度的动态变化的研究表明：２个亚种间组合Ｕ２／８９－１与Ｗ６１８４Ｓ／１０７８表现出明显的种子主理代谢优势；进一步对幼苗生长势观察发现；吸胀种子胚中ＡＴＰ含量及呼吸强度与营养生长旺盛程度密切相关，可作为亚种间杂种营养优势预测的指标。