不同水稻抗性淀粉含量差异的转录组学解析

【目的】抗性淀粉是功能性水稻研究的热点品质性状之一。旨在研究水稻籽粒灌浆过程中不同抗性淀粉含量品种之间的差异表达基因及可能参与的调控通路,探究水稻抗性淀粉合成的规律和分子机制。【方法】分别对高抗性淀粉粳稻品种JTD和低抗性淀粉粳稻品种宁粳28号(NJ28)在籽粒灌浆中后期2个时间点(10 d和16 d),每个时间点每个样品3次重复,共12个样品进行转录组学测序和分析。【结果】NJ28和JTD在灌浆10 d相比有1326个差异表达基因(DEGs),包含986个上调DEGs和340个下调DEGs;在16 d时有1158个DEGs,包含384个上调DEGs和786个下调DEGs;在10 d和16 d共同变化的DEGs 689个,包含435个上调DEGs和254个下调DEGs。GO功能和KEGG富集分析发现DEGs主要参与淀粉代谢和脂肪酸代谢,例如α-淀粉酶、β-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、异淀粉酶、脂肪酸延长和降解相关酶等。利用qRT-PCR对3个基因进行验证发现,其mRNA表达趋势均与转录组分析中的表达趋势一致。利用气质联用仪对36个脂肪酸进行定量测定,发现包括油酸在内的7个脂肪酸在高抗性淀粉品种中含量较高。【结论】筛选到一些可能参与抗性淀粉合成的候选基因和重要脂肪酸,为深入理解水稻籽粒中RS合成、其与非淀粉物质脂肪酸之间的关联提供了研究思路和分子基础,为制备具有酶抗性结构和低升糖指数的淀粉类食品提供理论依据。

宁东基地不同工业园区周边土壤重金属污染特征及其评价

为了解宁东基地不同工业园区周边土壤重金属污染特征,采集并测定了土壤样品的重金属含量(Cr、Cd、Pb、As和Hg),进一步采用Tessier连续提取法对Cr、Cd、Pb和Hg含量超出背景值的土壤样品进行了重金属形态分析。采用单因子污染指数和综合污染指数对研究区土壤重金属污染程度进行分析,并利用潜在生态风险指数法对其进行生态风险评价,旨在为宁东基地土壤环境保护及生态系统维护提供科学理论依据。结果表明:研究区土壤中上述5种重金属含量的平均值分别为63.26、0.13、21.11、8.77和0.17 mg?kg^(-1),均没有超过《国家土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准(p H>7.5)和《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350—2007)A级标准限值,但Cr、Cd和Pb和Hg的平均值超过了宁夏土壤背景值,其中Cr、Cd和Pb的平均值与对应背景值相差不大,Hg的平均值是背景值的8.5倍。重金属形态分析表明,Cr和Hg主要以稳定的残余态形式存在,Cd和Pb主要以非残余态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态)形式存在,分别占对应总量的65.09%和66.05%。经单因子污染指数和综合污染指数评价,各重金属元素的污染等级均为清洁(安全)水平,研究区土壤表现为无重金属污染状态。潜在生态风险指数评价结果进一步表明,研究区土壤整体呈轻微生态风险。尽管宁东基地不同工业园区周边土壤目前受重金属污染影响较小,但Hg积累明显,Cd和Pb的非残余态含量和比例较高,这3种元素对土壤环境的影响应予以关注。

宁东基地不同燃煤电厂周边土壤5种重金属元素污染特征及生态风险

为了解宁东基地不同燃煤电厂周边土壤重金属污染特征,采集并测定了表层土壤样品的Cr、Cd、Pb、As和Hg等5种重金属含量,分析了土壤重金属元素的含量特征、不同风向上重金属含量的分布规律,采用单因子污染指数和综合污染指数对研究区域土壤重金属污染程度进行分析,并利用潜在生态风险指数法对其生态风险进行评价。结果表明:研究区域表层土壤中上述5种重金属元素质量分数的平均值分别为52.19~63.35、0.52~0.57、22.18~26.16、5.57~10.68和0.12~0.18 mg?kg^(-1),均没有超过《国家土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准(p H>7.5)和《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350—2007)A级标准限值,但Cd、Pb和Hg的平均值超过了宁夏土壤背景值,其中Pb含量略高于背景值,Cd和Hg含量明显超出背景值,分别是背景值的4.6~5.1和6.0~9.0倍;Cr、Cd、Pb和As含量在不同燃煤电厂不同风向上的变化无明显规律,而Hg含量呈现西北风向最小,东南风向最大的分布规律,明显受主导风向影响;经单因子污染指数和综合污染指数评价,不同燃煤电厂周边表层土壤重金属的单项和综合污染指数均小于0.7,污染水平属于"清洁"。潜在生态风险指数评价结果进一步表明,电厂周边表层土壤呈轻微生态风险。尽管不同燃煤电厂周边表层土壤受重金属污染影响较小,但Cd和Hg含量在当地积累明显,这2种重金属元素的防治应受到重点关注。

宁夏水稻种质资源主要抗稻瘟病基因的鉴定和评价

针对宁夏地区水稻抗稻瘟病主要基因尚不清楚的现状,采用已克隆抗稻瘟病基因的功能标记对143份宁夏水稻种质资源进行抗稻瘟病基因的分子扫描。同时,利用宁夏地区致病性强且致病力频率高的10个稻瘟病菌菌株混合悬浮液进行人工接种与自然诱发相结合的方法鉴定其抗病性。进而开展稻瘟病抗性性状与抗性基因的关联分析。结果表明:在宁夏水稻种质资源中表现主要的抗病基因有Pikm、Pi9、Pi2、Pi5和Pid2。在此基础上,对主要抗病基因在宁夏水稻品种中的应用进行评价,发现Pikm、Pi9、Pi5、和Pid2基因在宁夏水稻种质资源中的分布频率比较低,分别为0.56、0.35、0.30、和0.11。所以这些基因是今后改良宁夏水稻稻瘟病抗性的主要抗病基因。

水稻稻瘟病抗性基因在抗性育种中的研究进展

【目的】从水稻稻瘟病抗性的机理、抗性基因的定位、克隆以及抗性基因在育种中的应用,为水稻抗性基因的鉴定和抗性育种提供参考。【方法】汇总和对比分析国内外的相关文献,分析不同抗性基因在水稻抗稻瘟病中的应用研究进展。【结果】已有大约100个抗性基因被鉴定出和500个抗病基因相关的数量性状位点;在水稻基因组中被鉴定和定位的基因中,已有37个基因被成功克隆;在不同的育种方法中,基因工程育种是水稻稻瘟病抗性育种中最直接的方法。【结论】水稻稻瘟病抗性基因的鉴定是抗性育种的基础,抗性基因的充分利用有利于快速有效的选育出新的具有广谱和持久抗性的抗病品种。

实验教学引导的“三阶段八模块两提升”普通遗传学课程改革与实践

为适应新农科人才培养需求,依托宁夏回族自治区农学一流专业建设全农科人才培养和卓越农林人才培养计划,针对植物生产类普通遗传学课程设计和本科教学过程中存在的主要问题,紧跟时代发展和数字化农业需求,基于OBE理念,以提升学生实践能力为目标,开展了普通遗传学课程改革与实践,构建了“三阶段、八模块、两提升”的普通遗传学课程体系,优化课程内容,创新教学方法,构建突出创新实践能力的多元评价方法,为打造专业精品课程和卓越农林人才培养奠定了坚实的理论基础。

耐盐菌对盐胁迫下水稻种子萌发及幼苗生长的影响

土壤盐渍化严重影响植物生长发育,为探讨微生物对盐胁迫下植物种子萌发及幼苗生长的调控作用,以宁粳28号水稻种子为材料,采用培养皿滤纸萌发的方法研究不同耐盐菌株组合对150 mmol·L^(-1) NaCl胁迫下与水稻种子萌发及幼苗生长相关的生理代谢的影响。结果表明:不同菌株组合对盐胁迫下水稻种子萌发及幼苗生长均有一定的促进作用。与盐胁迫下不加菌的对照处理相比,枯草芽孢杆菌+苏云金芽孢杆菌+阿氏芽孢杆菌(ABD)和枯草芽孢杆菌+苏云金芽孢杆菌+多黏类芽孢杆菌+阿氏芽孢杆菌(ABCD)菌株组合可使发芽率提高约20%,ABCD组合使水稻芽长和根长分别提高4.75倍和0.72倍,种子活力指数提高3.19倍,幼苗耐盐指数提高3.20倍,叶绿素含量与根系活力均显著增加(P<0.05),相对盐害率显著下降(P<0.05)。菌株组合不同程度地降低了盐胁迫下水稻幼苗丙二醛(MDA)含量,提高了过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)及超氧化物歧化酶(SOD)活性,可缓解盐分对水稻造成的毒害,但各处理之间存在一定的差异,其中多菌株复配能较好地提高幼苗SOD活性。研究表明,耐盐微生物能够增强水稻耐盐性,促进水稻种子萌发及幼苗生长,多菌株复配效果优于单菌株。

种稻年限对盐碱土微量元素及水稻产量和品质的影响

为加快推进种稻改良盐碱地示范推广,以宁夏银北前进农场盐碱地稻田为研究区域,试验设计种植1、2、5、10、15 a水稻处理,研究不同种稻年限对盐碱土壤pH值、全盐和有机质、5种微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、B)含量及水稻产量和品质的影响。结果表明:与种稻1 a相比,连续种稻5-10 a对水稻成熟期土壤pH值和全盐量的下降幅度、有机质含量的增加幅度影响较大。种稻1 a条件下土壤pH值和全盐量较种植前仅下降了0.09、0.03%,有机质含量较种植前仅增加了2.0 g·kg^?1,而种稻5-10 a条件下,对应的pH值和全盐量下降了0.22-0.24、0.07%-0.1%,有机质含量增加了3.9-5.0 g·kg^?1;不同种稻年限对盐碱土壤中5种微量元素含量的影响程度不同,连续种稻2 a条件下水稻成熟期土壤Fe和Cu含量较种植前分别提高51.7%、68.7%,连续种稻15 a下两种元素含量的增幅为46.9%、59.3%,连续种稻15 a较连续种稻2 a土壤Fe和Cu的增幅下降了4.8%、9.4%。连续种稻5 a下水稻成熟期土壤B、Mn和Zn含量较种植前分别增加240%、24.6%和82.2%,但连续种稻15 a下的增幅分别为150%、20.6%和69.5%,连续种稻15 a较连续种稻5 a土壤B、Mn和Zn含量的增幅分别下降了90%、4%和13.7%;不同种稻年限影响水稻产量及其构成因素,连续种稻5 a显著增加水稻产量(P<0.05),产量高达11 475 kg·hm^?2,种稻年限过长(15 a)显著降低产量(P<0.05),相比连续种稻5 a,减产率达24.8%;此外,不同种稻年限对稻米品质的影响主要体现在整精米率、垩白度、垩白粒率上,连续种稻5 a稻米整精米率较种植1 a增加5.2%,垩白粒率和垩白度分别较种植1 a下降20%、2.4%,稻米品质达到2级,连续种稻15 a对垩白粒率和垩白度的影响不明显(P<0.05),但明显降低稻米精米率和整精米率(P<0.05),精米率和整精米率较种稻5 a分别下降4.7%和37.8%,稻米品质降为等外级别。综上,连续种稻5 a土壤微量元素含量及水稻产量和品质表现最优。研究结果可以为盐碱地改良种稻年限的确立和合理配施微肥提供科学依据。

基于水稻RIL群体的稻瘟病抗性QTL分析

为了挖掘和利用抗稻瘟病基因,培育抗稻瘟病品种,以抗稻瘟病亲本京宁11(父本)和感稻瘟病亲本2013ZJP-3(母本)培育的包含189份株系的F6和F7重组自交系(RIL)群体作为试验材料,利用99对亲本间有多态性的SSR标记构建遗传连锁图谱;同时,利用宁夏地区优势稻瘟病菌生理小种,采用人工接种和自然诱发相结合的方法对其进行叶瘟、穗颈瘟抗性鉴定,并用QTL IciMapping 4.0软件对叶瘟抗性和穗颈瘟抗性进行QTL分析。结果表明,F7群体的抗叶瘟性状呈连续性分布,且大部分材料偏向于抗病亲本京宁11。QTL定位结果显示,共检测到11个QTL:与叶瘟抗性有关的QTL有4个,分别位于6、6、6、10号染色体上,贡献率达到5%~8%,其中贡献率最大的QTL位于6号染色体上;与穗颈瘟抗性有关的QTL有4个,分别位于6、10、10、11号染色体上,贡献率为5%~8%;与综合抗病指数有关的QTL有3个,位于6、10、10号染色体;此外,在10号染色体上的RM1125单标记区间内有2个控制穗颈瘟与综合抗病指数的QTL,分别解释了8%、6%的表型变异,加性效应分别为-0.75、-0.40,这个QTL对应的增效基因均来自于父本京宁11。

Pita、Pib在宁夏及引进水稻种质资源中的分布及与穗颈瘟抗性的关系

以85份宁夏回族自治区当地及引进水稻种质资源为试验材料,对其叶瘟和穗颈瘟抗性进行鉴定,分析Pita、Pib基因在这些水稻种质资源中的分布及其与穗颈瘟抗性的关系,明确这2个基因在水稻抗穗颈瘟方面的价值,为通过分子标记辅助选择培育抗穗颈瘟水稻新品种提供理论依据。结果表明,85份水稻种质资源中,抗叶瘟的有66份,抗病率为77.65%;抗穗颈瘟的有40份,抗病率为47.06%;综合抗稻瘟病的有56份,综合抗病率为65.88%,综合抗性评价最高能达到抗。85份水稻种质资源中,基因组合为Pita^(+)/Pib^(+)的有42份,对穗颈瘟的抗病率为40.47%,对稻瘟病的综合抗病率为69.05%;基因组合为Pita^(+)/Pib^(-)的有17份,对穗颈瘟的抗病率为70.59%,对稻瘟病的综合抗病率为82.35%;基因组合为Pita^(-)/Pib^(+)的有17份,对穗颈瘟的抗病率为47.06%,对稻瘟病的综合抗病率为52.94%;基因组合为Pita^(-)/Pib^(-)的有9份,对穗颈瘟的抗病率为33.33%,对稻瘟病的综合抗病率为44.44%。不同基因组合对穗颈瘟的抗性表现为Pita^(+)/Pib^(-)>Pita^(-)/Pib^(+)>Pita^(+)/Pib^(+)>Pita^(-)/Pib^(-),对稻瘟病的综合抗性表现为Pita^(+)/Pib^(-)>Pita^(+)/Pib^(+)>Pita^(-)/Pib^(+)>Pita^(-)/Pib^(-)。相关性分析结果表明,Pib基因与穗颈瘟抗性无显著的相关性,Pita基因与穗颈瘟抗性有显著的相关性。综上,Pita基因可以用于宁夏回族自治区水稻抗穗颈瘟育种,同时在生产上Pita基因也可以和Pib基因相结合,用于抗稻瘟病的基因聚合育种。

NaCl胁迫对不同耐盐性粳稻种质幼苗叶绿素荧光特性的影响

【目的】叶绿素荧光可反映盐胁迫下植物光合机构防御机制的受害程度和抗逆性。通过分析盐胁迫对不同耐盐性粳稻种质叶绿素荧光特性的影响,揭示其诱导动力学特征,初步阐明叶绿素荧光相关基因调控粳稻种质苗期耐盐性的机制,为耐盐水稻品种筛选和培育提供理论依据。【方法】以8份耐盐、8份盐敏感粳稻种质为试验材料,于苗期在水培条件下分别测定两组种质0 mmol·L^(-1)和125 mmol·L^(-1) NaCl胁迫3 d、6 d的叶片叶绿素荧光参数。通过主成分分析筛选关键指标,利用隶属函数和标准差系数赋予权重法综合评价各种质资源耐盐性,获得典型耐(敏)盐种质开展叶绿素荧光相关基因OsHCF222和OsABCI7的表达特异性分析。【结果】与对照(CK,0 mmol·L^(-1) NaCl 3 d、6 d)相比,盐胁迫(125 mmol·L^(-1) NaCl 3 d、6 d)可显著降低粳稻种质的最大荧光产量(F_(m))、原初光能转化效率(F_(v)/F_(m))。与CK相比,耐盐种质的非光化学荧光淬灭系数(NPQ)和可变荧光的非光化学猝灭系数(qN)在盐胁迫3 d时显著降低,初始荧光产量(Fo)在盐胁迫6 d显著升高;盐敏感种质的光化学淬灭系数(qP)和qN在盐胁迫3 d时显著降低,实际光化学量子产量(Y)、NPQ、表观光合电子传递速率(ETR)在盐胁迫3 d、6 d时极显著降低。盐胁迫下F_(m)、F_(v)/F_(m)、Y、NPQ和ETR与耐盐级别(STS)均呈极显著正相关,且在耐、敏盐种质间差异显著。通过主成分分析将8个叶绿素荧光参数转换为2个主成分,累积贡献率88.018%;结合各因子载荷大小筛选出F_(m)、F_(v)/F_(m)、Y、NPQ和ETR 5个关键指标,可将16份粳稻种质明确划分为耐盐组和盐敏感组两类。以两个主成分的隶属函数结合权重处理并累加计算盐胁迫下叶绿素荧光特性综合评价值D(DCF),并依此获得16份粳稻种质排名。采用Kinetic模式测定盐胁迫和正常生长(CK)条件下耐盐种质Cigalon、Bertone和盐敏感种质新竹8号、幸实的叶绿素荧光诱导动力学曲线。在CK条件下,4份粳稻种质表现为相似的曲线形状,斜率较大,P峰出现时间基本相同;盐胁迫下,随着盐胁迫时间的延长,盐敏感种质的P峰迅速降低,M峰和曲线斜率逐渐变小;耐盐种质仍维持较高的P峰,M峰和曲线斜率与CK相比无明显变化。通过对综合排名第1的耐盐种质Cigalon和排名第16的盐敏感种质幸实NaCl胁迫不同时间叶绿素荧光相关基因OsHCF222和OsABCI7的qPCR分析,结合叶绿素含量、耐盐相关叶绿素荧光参数的动态变化和相关分析,初步明确了OsHCF222和OsABCI7的差异表达与粳稻种质苗期耐盐性的关系。【结论】不同耐盐性粳稻种质的叶绿素荧光参数对盐胁迫的响应不尽相同,F_(m)、F_(v)/F_(m)、Y、NPQ和ETR与水稻苗期耐盐性密切相关;OsHCF222和OsABCI7的表达量直接影响了粳稻种质苗期耐盐性;在耐盐粳稻中,NPQ和F_(v)/F_(m)起关键作用,F_(m)可能在调节盐敏感粳稻耐盐性中发挥重要作用。

不同碱敏感水稻品种根系对碱胁迫的生理响应策略

为明确碱敏感和耐碱水稻品种幼苗根系响应碱胁迫的生理差异和应对策略,本试验以碱敏感水稻品种‘中花11’和耐碱品种‘宁粳52’为材料,将两种碱性盐(NaHCO_(3)和Na_(2)CO_(3))按照不同摩尔比混合,设3个碱浓度水平(10 mmol·L^(–1)、20 mmol·L^(–1)和30 mmol·L^(–1))和3个pH水平(8.65、9.55和10.50),模拟出9种碱胁迫环境,研究碱胁迫对供试水稻幼苗根系生长和相关抗逆生理指标的影响;并用逐步回归分析建立最优回归方程,进而筛选出不同胁迫程度下不同水稻品种响应碱胁迫的关键指标。结果表明:1)碱胁迫条件下‘中花11’的根系生长特征(根系总长度、根系总表面积、根系平均直径、根体积)和根系活力降幅大于‘宁粳52’,根系脂氧合酶(LOX)活性、丙二醛(MDA)含量、活性氧(O×2-、H_(2)O_(2))含量均显著高于‘宁粳52’,而根系渗透调节物质[可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和游离脯氨酸(Pro)]含量、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)]活性、还原型抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量增幅均低于‘宁粳52’。2)在‘中花11’中,20C(碱浓度为20 mmol·L^(–1),pH 10.50)处理下根系平均直径、根系活力低于30A(碱浓度为30 mmol·L^(–1),pH 8.65)处理,MDA含量、LOX活性、O2×-产生速率、H_(2)O_(2)含量显著高于30A处理,即高pH低碱浓度对水稻的伤害大于低pH高碱浓度引起的伤害。3)冗余(RDA)分析表明Na+和pH的增加与供试水稻各生长指标的升高呈负相关,与抗逆生理指标的升高呈正相关。4)逐步回归分析表明,ASA、SS和H_(2)O_(2)含量是‘中花11’响应碱胁迫较为敏感的指标;根系平均直径、根系总表面积、根系活力、Pro、SS、SOD、POD和GSH是‘宁粳52’响应碱胁迫较为敏感的指标。综上,碱浓度和pH胁迫均影响了供试水稻根系生长特征和生理特性,在碱化土壤中栽培水稻需要同时考虑碱分组成和pH的影响,不同水稻品种在抵御碱胁迫时会启动不同的防御策略。

不同水稻品种幼苗响应碱胁迫的生理差异及胁迫等级构建

目前关于不同耐碱水稻品种响应碱胁迫的生理差异缺乏系统性的研究,依据生理生化指标计算胁迫指数并确定胁迫等级的方法较少见。为进一步阐明水稻耐碱的生理机制、提高水稻耐碱性和明确水稻抗碱等级,以碱敏感品种“中花11”和耐碱品种“宁粳52”为材料,设3个碱浓度水平(10、20和30 mmol·L^(−1))和3个pH水平(pH 8.65、pH 9.55和pH 10.50),探究碱胁迫对不同耐碱水稻品种幼苗叶片相对含水量、叶绿素(Chla、Chlb、Chl)含量、叶绿素a/b(Chla/b)、丙二醛(MDA)含量、脂氧合酶(LOX)活性、活性氧(O2·–和H2O2)含量、渗透调节物质(Pro、SS、SP)含量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性、还原型抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量的影响,通过主成分分析提取关键生理参数并建立碱胁迫等级。结果表明,(1)在碱胁迫条件下,耐碱品种“宁粳52”能维持更高的Chla、Chlb和Chl含量、Chla/b和叶片相对含水量,保持较低的MDA含量、LOX活性、O2·–和H2O2含量,合成更多的SOD、POD和CAT活性、Pro、SS、SP、ASA和GSH含量。(2)通过主成分分析,挑选出Chla、SOD、MDA、H2O2、SS、ASA等关键指标,并计算胁迫指数Z,将水稻受害划分为正常(0≤Z<1)、轻度(1≤Z<4)、中度(4≤Z<7)、重度(7≤Z<10)、特重度(10≤Z)5个等级。(3)与20C(碱浓度为20 mmol·L^(^(−1))、pH 10.50)相比,供试材料在30A(30 mmol·L^(^(−1))、pH 8.65)处理下MDA含量、LOX活性、活性氧含量和胁迫指数均下降,说明在碱浓度大于20 mmol·L^(^(−1))时,低碱浓度与高pH对水稻的伤害大于高碱浓度低pH。因此,在碱化土种植水稻时应考虑总盐碱浓度和pH共同对水稻生长的影响。

水稻铁元素的研究进展

铁元素是生命体生长发育过程中必不可少的微量元素,水稻所需的铁主要从土壤中摄取,并在水稻株高、千粒质量和品质等多个方面发挥重要作用。从我国土壤中铁含量、水稻铁含量遗传差异、水稻铁含量与农艺性状的相关性、水稻铁含量相关QTL(Quantitative trait locus)及基因和水稻铁元素吸收、转运机制等方面进行了综述,为富铁水稻育种提供理论依据。

水稻硅含量的遗传研究进展

硅是水稻生长发育中不可代替的元素,它在水稻矿质营养吸收,产量、品质形成以及逆境抵御等方面都具有重要作用。植物体所需的硅主要从环境中摄取。对我国耕地土壤中硅元素状况,硅与其他元素的相互作用,水稻中硅含量的遗传差异,硅元素对水稻农艺性状、产量、品质的影响及水稻硅含量的遗传学研究进展进行了综述,并对今后的研究方向进行了展望。

盐胁迫下OsDSR2RNAi转基因水稻的主要农艺性状分析

为探究盐胁迫下 OsDSR2 抑制表达后对水稻主要农艺性状和产量的影响,进一步阐明 OsDSR2 参与调控水稻耐盐机制,以野生型植株中花11(ZH11)和 OsDSR2 RNAi转基因水稻不同株系DR14和DR20为试验材料,植株幼穗分化期进行0.15mol/L盐胁迫处理,待植株完熟后测定穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、单株穗数、单株粒质量、千粒质量等主要农艺性状,并进行相关性和主成分分析。结果表明,盐胁迫后 OsDSR2 RNAi转基因水稻的单株穗数、结实率均显著高于野生型ZH11,正常条件下, OsDSR2 RNAi转基因水稻单株粒质量均显著低于野生型ZH11,盐胁迫后二者均降低但无显著性差异。与正常条件下相比,盐胁迫处理后 OsDSR2 RNAi转基因植株的千粒质量与每穗实粒数呈显著负相关性,单株粒质量与穗长、结实率、千粒质量呈负相关性,单株穗数与穗长、结实率呈负相关性,单株粒质量与每穗总粒数呈正相关性;结实率与穗长、每穗总粒数呈负相关性。盐胁迫处理后 OsDSR2 RNAi转基因水稻第一、二主成分中,分别是单株粒质量和结实率特征向量最大。综上,盐胁迫下 OsDSR2 的抑制表达主要通过抑制水稻植株的单株穗数、结实率和单株粒质量的降低,协调单株粒质量与单株穗数、结实率、千粒质量的关系以及结实率与千粒质量、单株穗数的关系,从而调控盐胁迫下水稻的产量。

水稻回交群体剑叶性状综合评价及QTL定位

【目的】通过对水稻剑叶性状的综合评价,明确剑叶相关性状间及与6个农艺性状的关系。检测剑叶相关性状的QTL,为优良株型品种选育,剑叶性状基因的精细定位和克隆奠定基础。【方法】以日本优质粳稻品种越光和葡萄牙粳稻地方种Bertone构建的回交群体两个世代为实验材料,利用BC3F1群体基因型构建遗传连锁图谱;测定亲本和BC3F2群体各株系剑叶SPAD、剑叶长、剑叶宽,计算剑叶长宽比、剑叶面积;利用隶属函数和标准差系数赋予权重法获得剑叶性状综合评价值(D值),分析其与6个农艺性状间的关系。分别利用单标记分析(SPA)和区间作图(IM)检测水稻剑叶相关性状QTL。【结果】在抽穗灌浆期,两亲本剑叶SPAD值呈现先升高后降低的动态变化。BC3F2群体的5个剑叶相关性状变异丰富,总体表现趋向轮回亲本越光。4个剑叶形态性状间相关性均达到极显著水平,与剑叶SPAD的相关性不显著。主成分和逐步线性回归分析表明剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长、剑叶面积是影响剑叶综合评价值(D值)的主要因子。高D值株系的株高、穗长、茎基粗和单株产量均极显著高于低D值株系,两者的分蘖数和有效穗数差异不显著。共检测到18个控制剑叶性状的QTL,分布在水稻第1、4、7和8染色体上,贡献率分布范围为4.00%~28.00%(SPA)和3.41%~27.00%(IM),除qFLSPAD1之外的17个QTL增效基因均来自Bertone。在第8染色体上的RM22720-RM404区间发现1个QTL簇,含6个主效QTL,分别为q FLL8.1、q FLL8.2、qFLA8.1、q FLA8.2、qD8.1和q D8.2。【结论】获得了剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长和剑叶面积4个评价剑叶性状的关键指标;明确了剑叶性状与单株产量之间的正相关关系;检测到18个剑叶相关性状QTL,位于第8染色体RM22720-RM404区间的QTL簇,是影响剑叶性状的1个重要染色体区域。

A Review of Rice Starch-Related Genes

Rice is an important food crop grown in more than 100 countries,and is of particular significance for the Asian people.Obtaining rice cultivars characterized by high yield and outstanding quality has always been the desire of rice breeders and scientists.Starch is the principal source of human energy from plant foods.The starch in rice consists of mainly amylose,amylopectin and resistant starch(RS).Amylose and amylopectin are forms of starch that are easily digested in the small intestine,and play an important role in defining the quality of rice.RS is a new form of dietary fiber not easily degraded into glucose in the small intestine which effectively reduces postprandial blood glucose concentration,so it has a significant effect on the nutritional quality of rice.This paper discusses the current gene function research of these three starches in rice,analyzes the effects of some abiotic stress on rice starch content and structure,and explores the relationship between them in order to provide a theoretical reference for the cultivation of new high-quality,high-RS content rice varieties.