外源氨基酸对层出镰刀菌菌丝生长和伏马毒素合成的影响

由层出镰刀菌引起的水稻穗腐病,不仅造成水稻产量损失,而且因产生真菌毒素而导致稻米品质下降。本研究通过在生长培养基中添加外源氨基酸,评价其对层出镰刀菌菌丝生长和伏马毒素合成的影响。结果表明,不同氨基酸和不同添加量对菌丝生长均有影响。与未添加氨基酸的对照相比,在MM培养基上添加L-精氨酸、L-谷氨酸、L-脯氨酸和L-瓜氨酸,在PDA培养基上添加L-谷氨酸,均抑制菌丝生长。添加氨基酸显著提高了伏马毒素含量,且随着氨基酸浓度升高,在PDA中产毒量减少,在MM中则呈增加趋势。外源氨基酸明显改变了伏马毒素生物合成基因在转录水平上的表达,但基因表达模式与毒素含量并不一致。综合分析表明,外源氨基酸会影响层出镰刀菌菌丝生长和伏马毒素含量,且不同氨基酸组分与菌丝生长和伏马毒素合成的关联性不同。

水稻抗性淀粉突变体抗性淀粉结构的比较研究

利用凝胶渗透色谱法和毛细管电泳法对2个富含抗性淀粉的水稻突变体RS111、AE及其野生型亲本R7954、IR36的抗性淀粉组成结构进行了比较研究,分析了2个突变体与野生型亲本抗性淀粉中直链淀粉和支链淀粉的差异。RS111的抗性淀粉主要来源于直链淀粉,支链淀粉所占比例很小,直链淀粉与支链淀粉的比率相对于野生型亲本来说大大提高,从抗性淀粉中支链淀粉的链长分布来看,RS111与R7954比较一致,只是RS111中聚合度为10的短链比例明显小于亲本R7954;而另一突变体AE的抗性淀粉来源中,支链淀粉所占比例很大,直链淀粉与支链淀粉的比率相对于野生型亲本来说变化不大,支链淀粉中聚合度为10左右的短链比例大大高于亲本IR36,而聚合度为16、21左右的中长链比例远远低于亲本。

香稻品种RVA谱多样性研究

对来自不同种植区域的593份香稻材料(香糯稻152份,香籼稻342份,香粳稻99份)进行了RVA谱的多样性分析。结果表明,香糯稻以最终粘度的变异系数最大,为42.9,香籼稻和香粳稻以回生值的变异系数最大,分别为71.9和76.1。按遗传多样性指数(Shannon-wiener多样性指数)的分级标准计算,不同种质资源RVA谱特征值的分级情况复杂,除了峰值时间分布相对集中外,其他特征值的分级情况差别较大。RVA谱各特征值的遗传多样性指数均大于1.0,香糯稻峰值粘度和最终粘度的遗传多样性指数高达2.02和2.01,香籼稻和香粳稻均以回生值的遗传指数最高,分别为2.09和1.99。不同香稻种质间的淀粉糊化特性潜在分异明显。

高直链淀粉突变体Goamy2的淀粉糊化特性及淀粉结构分析

以高直链淀粉及突变体材料Goamy2及其野生型亲本Ilpumbyeo米粉为材料,比较了它们在理化性质和糊化特性上的差别,并通过体积排阻色谱(Size Exclusion Chromatography,SEC)分析其水溶性和不溶性淀粉组成结构差别。从冷水溶性成分来看,Goamy2主要以小分子DP141～DP2(DP为聚合度)为主,而Ilpumbyeo中带分支的链DP4100～DP64也就是相对大分子所占的比例较高,达到33.3%。从热水溶性淀粉成分来看,突变体Goamy2直链淀粉和支链淀粉的比例大致为4∶1,而Ilpumbyeo直链淀粉和支链淀粉比例大致为1∶1。至于两个材料的热水溶性支链淀粉链长分布,长短链比例差别较大,Goamy2长短链比率为0.67,而Ilpumbyeo为0.32。从热水不溶性成分来看,两个材料均以支链淀粉为主,直链淀粉所占的比例很低,均不到5%。热水不溶性支链成分的链长分布中,野生型亲本Ilpumbyeo以短链为主,短链所占的比例高达72.5%,而突变体Goamy2短链和长链几乎各占一半。

稻米直链淀粉含量的简易测定方法

为了便于育种材料的选择利用,对农业部米质测定标准(NY147-88)中直链淀粉含量的测定方法做了简化,省去了样品碱消化时沸水浴消煮过程,取而代之的是样品加入碱液后静置过夜。利用21个高中低直链淀粉含量的样品对两种测定方法进行比较验证,其测定结果成高度正相关(r2=0.9908),测定结果的绝对误差小于1.2%。简易法具有简单、易操作、无需沸水浴消煮、节约试剂蒸馏水的特点,特别适合大批量材料的测定,便于普通育种工作者操作使用。

水稻品种Basmati370和Koshihikari抗性淀粉颗粒RS2的研究

以一个优质籼稻品种Basmati 370和一个优质粳稻品种Koshihikari(越光)为材料,研究了抗性淀粉颗粒RS2的来源和链长分布情况。结果表明,两个品种RS2的主要来源均为直链淀粉,体积排阻色谱SEC的分析结果表明这部分直链淀粉不仅包括真正的直链淀粉,还包括了带分支的直链淀粉和带长分支链的支链淀粉。对抗性淀粉颗粒RS2的支链链长分析表明,2个品种长链(聚合度>36)所占的比例均大于26%。

一种快速鉴定籼稻品种整精米率的方法

对刚刚收获的新鲜籼稻谷进行烘箱适温干燥处理后测得的整精米率与其曝晒36 h和室内自然晾干1个月后测得的整精米率分别进行比较,结果表明,对于长粒型籼稻品种来说,烘箱50℃烘6 h的整精米率与室内自然晾干1个月的整精米率基本一致,烘箱60℃烘4 h的整精米率与曝晒36 h的整精米率基本一致;对于短粒型品种来说,烘箱50℃烘8 h的整精米率与室内自然晾干1个月的整精米率基本一致,烘箱60℃烘5 h的整精米率与曝晒36 h的整精米率基本一致;对于中长粒型品种来说,烘箱50℃烘8 h的整精米率与室内自然晾干1个月的整精米率基本一致,烘箱60℃烘4 h的整精米率与曝晒36 h的整精米率基本一致,前者与短粒型品种相当,后者与长粒型品种相当。

利用CRISPR/CAS9技术编辑水稻香味基因Badh2

【目的】香稻作为一类特殊的水稻群体,以其清香可口的品质特性备受消费者的欢迎。到目前为止,水稻中的香味主要受第8染色体上编码甜菜碱醛脱氢酶基因Badh2控制。【方法】通过CRISPR/CAS9技术对中花11的香味基因Badh2进行编辑。【结果】获得转基因T_0代植株并对其所衍生的T_1代20个单株进行了鉴定分析,获得了一个剔除了载体骨架且第1外显子上插入一个碱基T的突变体材料。该材料中Badh2 RNA水平显著下调;利用GC-MS技术测定野生型及突变体材料籽粒2-乙酰-1-吡咯啉含量,结果表明突变体材料中的香味物质显著增加;此外,我们还对野生型及T_2代香型植株水稻产量及稻米蒸煮食味品质进行了考查及测定分析,发现除分蘖数及结实率呈现出显著差异外(P<0.05),其余各项指标在两组材料间都无显著差异。【结论】通过CRISPR/CAS9技术成功地对水稻香味基因进行了编辑,可为香稻育种提供丰富的理论指导,加快香稻的育种进程。

田间条件下水稻根系分布及其与土壤容重的关系

采用大田和筒栽方法研究了超高产三系杂交稻协优 930 8和两系杂交稻两优培九在穗分化期和开花期根系生长和分布及土壤容重对根系分布的影响。结果表明 ,在田间条件下 ,土层 15 cm内水稻根系占根系总量的 89%～ 98% ,深层根系丛间比丛中比例高。不早衰的协优 930 8根系生长量较两优培九大。土壤容重提高 ,根系总生长量下降 ,且深层根系的量和比例下降。就深耕法对水稻根系生长和分布的影响进行了讨论。

稻瘟病抗性基因的鉴定及利用进展

20世纪60年代中期,日本率先开展了水稻品种抗稻瘟病基因分析的研究工作,鉴定了最初的8个抗性位点上的14个基因,并建立了一套抗稻瘟病基因分析用的鉴别体系(JDCs,Japanese differential cultivars),随后,国际水稻研究所和中国等产稻国也逐渐开展了水稻稻瘟病抗性遗传的系统性研究。截至2007年12月,已至少报道了58个抗稻瘟病位点共67个主效基因。这些基因成簇地分布于除第3染色体外的所有水稻染色体上,其中,66个为显性基因,1个为隐性基因,包括Pi-b、Pi-ta、Pi-z5、Pi-zt、Pi-9、Pi-d2、Pi-36和Pi-37等8个已被克隆的基因(Pi-z5、Pi-zt和Pi-9同为Pi-z基因位点上的复等位基因)。还讨论了合理利用抗性基因等问题。

蛋白质影响水稻米饭食味品质的机理

以杂交中籼丰两优1号组合为材料,设置不同的播期和收获期,分析稻米主要品质指标(直链淀粉、总蛋白含量、RVA特征值等)和米饭食味品质,并用二硫苏糖醇(DTT)或蛋白酶(Trypsin)分别打破样品蛋白质二硫键或酶解蛋白质后,观察RVA特征谱和膨胀势的变化,旨在明确蛋白质对不同食味品质样品RVA的影响,进而探索蛋白质影响米饭食味品质的机理。结果表明,第3播期(6月13日)稻米品质主要指标(直链淀粉、总蛋白、膨胀势、RVA特征值)与第4播期(6月23日)样品差异不显著,但食味品质明显好于后者;分别经蛋白酶处理后,第3和第4播期样品RVA上升段斜率差异不显著,但前者后段冷却后回升斜率明显小于第4播期。由于影响RVA特征谱后段凝胶刚性的主要因素是淀粉与水之比,刚性随淀粉凝胶中含水量减少而提高,食味品质较好的第3播期米粉经蛋白酶处理后,凝胶刚性小且减弱程度大,这可能是蛋白质酶解后形成蛋白质碎片的持水能力弱,即淀粉与水之比低,由此推测蛋白质影响米饭食味品质可能在米饭蒸煮后阶段,即可能与蛋白质水合后持水能力差异有关。

氮肥用量和施用方式对水稻“甬优6号”产量和品质的影响

以籼粳杂交水稻甬优6号为试材,于2006和2007年分别研究了施氮量和施用方式对其产量与品质的影响,以明确该品种在温州种植点适宜的施氮量及方式,达到高产与优质协调。结果表明,随施氮量递增,稻谷产量基本呈先升后降的趋势,以施N139 kg/hm2时,采用以基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥为6∶2∶1∶1(处理Ⅱ)的施肥方式产量最高。施氮处理稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白度、胶稠度、蛋白质及其谷蛋白等品质指标均明显高于不施氮处理,但施氮处理间差异不显著。随施氮量增加,峰值粘度、崩解值和回复值依次递减,消减值依次递增。不同施用方式处理峰值粘度差异显著;施氮量和施用方式处理间米饭的硬度和粘性均达显著差异水平。施用方式处理Ⅲ的硬度与处理Ⅱ差异不显著,但粘性显著高于后者。考虑产量和品质两因素,本试验中甬优6号在温州地区可以选择施N139 kg/hm2,并采用基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥为6∶2∶1∶1的施用方式,以实现高产和优质。

利用近红外反射光谱技术测定稻米中脂肪含量的研究初报

利用精米粉脂肪含量化学分析值及其近红外反射光谱以建立分析精米中脂肪含量数学模型。选取 3段谱区(6 10 0～4 2 5 0cm- 1 ;6 10 0～ 5 4 5 0cm- 1 并 4 6 0 0～ 4 2 5 0cm- 1 ;75 0 0～5 4 5 0cm- 1 并 4 6 0 0～4 2 5 0cm- 1 )分别采用 4种不同的预处理方法(直线扣除、乘性散射校正、矢量归一、一阶导数 ) ,对其结果进行比较 ,发现选择不同谱区和不同光谱预处理方法对所建模型有很大的影响 ,同时证明了利用近红外光谱技术测定稻米脂肪含量的可行性。还阐述了如何对模型进行评价 ,并讨论了它在遗传育种中的应用。

稻米蒸煮品质性状的QTL定位

以D50/HB277衍生的由190个家系组成的F7重组自交系群体为研究材料,构建了包含102个SSR标记的遗传连锁图谱,覆盖水稻基因组1226.4cM区域,平均图距为12.02cM。利用Windows QTL Cartographer2.5软件,对蒸煮品质进行QTL分析。在杭州和海南两地实验中,共检测到6个具有显著加性效应的QTL。其中,分别控制直链淀粉含量和胶稠度的主效QTL(qAC6和qGC6)均位于第6染色体短臂RM508和RM587之间,控制碱消值的主效QTL(qASV6)位于第6染色体短臂RM111和RM3438之间,且均能在两地稳定表达。

香稻资源遗传多样性的比较

利用60个水稻SSR标记,对来自国内外的370份香稻材料的遗传多样性进行了比较分析。结果共检测到361个等位基因,每个位点的等位基因变幅为2～10个,平均Nei基因多样性指数(He)为0.663,变幅为0.104(RM308)～0.885(RM2634)。籼粳亚种间的遗传多样性具有明显差异,籼稻的等位基因数和Nei基因多样性指数均高于粳稻。地方品种的遗传多样性高于选育品种,选育品种等位基因数仅为地方品种的86.5%。分子方差分析表明,香稻材料中总变异的43.08%是由于亚种间的遗传差异引起的。不同稻区的遗传分化程度总体介于1.69%～14.40%之间。其中,华南与西南、华中与西南地方品种间遗传差异的分化程度达显著水平。聚类分析将参试材料明显分为籼粳两大类,同时地域相同(稻区)、相邻省份的香稻材料基本归为同一类群。

一个控制水稻株高QTL qPH3的遗传分析

利用D50/HB277衍生的重组自交系群体,对水稻株高进行QTL分析。在杭州和海南两种环境条件下,共检测到6个控制株高的加性效应QTL,分别位于第1、2、3、4、6和8染色体上,其中,位于第3染色体的QTL qPH3效应较大,在两种环境条件均能稳定表达且贡献率分别为16.52%和16.60%。进一步筛选获得1个剩余杂合体,对其衍生的RHL-F2群体进行遗传分析,其qPH3检测贡献率达76.13%。通过后代验证,最终将其锁定于标记RM16211和RM16237之间物理距离约204kb区域内。这将为该基因的精细定位及克隆奠定基础。

不同穗型水稻品种穗部参数及其相互关系

研究了5个不同穗型的杂交稻品种主要穗部性状参数及其相互关系。分析了穗长、枝梗分布、枝梗颖花数及其结实率、穗部维管束数目和开花期单茎干物重对穗粒数的影响。初步确立大穗型品种所需参数指标。讨论了株型设计中大穗型的培育方向。结果表明:不同穗型品种的穗长与颖花数呈极显著正相关(P<0.01),基部和颈部直径与穗粒数呈显著正相关(P<0.05)。培育基部节间粗的品种,并以单位干物重的高颖花数作为选择指标,可以增强抗倒伏能力,也是培育适合当今种植需要的大穗型品种的选择之一。

水稻剑叶形态与稻米粒形QTL分析及相应剩余杂合体衍生群体的构建

利用D50/HB277衍生的由190个株系组成的F7重组自交系群体,在杭州和海南两种环境条件下对剑叶形态及稻米粒形进行QTL分析。共检测到控制上述性状29个QTL,分布于除第2和第11染色体以外的其它所有染色体,其中6个QTL在两种环境中同时被检测到且贡献率大于10%。第1、4和7染色体分别存在控制剑叶面积、剑叶宽度及稻米粒形等性状且贡献率较大的QTL区间,同时在上述区间还存在控制其它多个性状,表现为QTL成簇分布,并以此筛选了3个剩余杂合体,作为相关基因遗传分解、精细定位、克隆及分子设计育种的候选区域。

优质抗病不育系中3A的选育

中国水稻研究所用优质早籼材料浙农996作母本与优质保持系金23B杂交,于F3代选米质优良的株系与优质不育系中9A测交,经多代连续回交育成优质不育系中3A。中3A育性稳定,柱头外露率高达89.34%,配合力强,稻米品质达NY/T 593-2002食用稻品种品质2级标准,中抗稻瘟病和白叶枯病,具有广阔的生产应用前景,于2005年9月通过浙江省科技厅组织的专家鉴定。

利用回交重组自交系定位稻米赖氨酸含量的基因座位

利用日本晴(粳稻)/Kasalath(籼稻)//日本晴组合衍生的98个回交重组自交系(BILs)株系和具有245个RFLP标记的遗传图谱,在浙江和海南2个环境条件下,开展了精米赖氨酸含量的QTL定位。精米赖氨酸含量在浙江和海南均表现连续变异和超亲分离。在第6染色体发现2个具有显著遗传主效应的QTL(qLYS6-1和qLYS6-2),表型贡献率分别为27.08%和47.56%。qLYS6-1还具有显著的环境互作效应。qLYS6-1的增效基因来自Kasalath,而qLYS6-2的增效基因来自日本晴。未检测到显著的上位性效应。