优质多抗恢复系桂恢581的选育与应用及优良等位基因鉴定

【目的】选育优质多抗恢复系桂恢581,并对优良等位基因进行鉴定,为利用异源四倍体小粒野生稻优良基因培育优质多抗水稻新品种提供参考。【方法】以IR24为母本,小粒野生稻为父本进行回交、自交,结合分子标记辅助选择及田间稻瘟病和稻飞虱抗性鉴定,从小粒野生稻渗入系中选育优良恢复系,再与华浙2A、丰田A、天丰A和龙丰A等不育系测交配组测定桂恢581的恢复能力。利用五引物扩增受阻突变体系(PARMS)技术检测桂恢581、华浙2A和华浙优581携带的主要病虫害抗性基因和稻米品质基因。【结果】获得371份小粒野生稻渗入系,从中筛选出农艺性状基本整齐一致的材料R981,经加代提纯选育出强优恢复系桂恢581,2018年获植物新品种权(品种权号:CNA20171712.4)。桂恢581的稻飞虱的抗性水平为3.7级,稻瘟病抗性综合指数为5.0,该恢复系所配组合表现株叶型好、结实率高、杂种优势强,其中华浙2A/桂恢581杂交组合因表现适应性强、生育期适中、长势繁茂、后期熟色好、产量高、米质优、抗性强而入选参试品种。2019-2020年华浙优581参加广西桂南稻作区感光晚籼组区域试验和生产试验,2022年6月通过广西农作物品种审定委员会审定(审定编号:桂审稻2022149号)。PARMS检测发现,桂恢581携带稻瘟病抗性基因Pi5、Pi54、Pib和Pia,稻米品质优良等位基因GS2、GS3、GS5、GL7、GW5和Chalk5;华浙2A携带稻瘟病抗性基因Pita、Pi54、Pib和Pi46,白叶枯病抗性基因Xa7,稻飞虱抗性基因Bph15,稻米品质基因GS2、GS3、GS5、GL7、GW5、fgr、ALK和Chalk5。【结论】利用小粒野生稻资源成功培育出桂恢581,其丰产性好,适应性广,抗逆性强,携带稻飞虱抗性新基因,可作为优质多抗的恢复系应用于杂交水稻育种中。华浙优581的成功选育不仅丰富了水稻品种的类型,也对我国野生稻资源的开发利用具有借鉴价值。

抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定

【目的】开展抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定,为育成持久、广谱抗病优质杂交水稻新品种提供优异的遗传资源和技术参考。【方法】利用分子标记辅助选择和回交育种技术,将持久、广谱的抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm导入恢复系桂R1703,获得了单基因、双基因和三基因导入系,并对其进行稻瘟病鉴定和农艺性状调查,分析不同抗稻瘟病基因间的抗性效应及抗性基因导入对受体亲本农艺性状的影响。【结果】通过对杂交后代和回交群体的Pi1、Pi2和Pigm基因相关分子标记检测,发现抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm已成功导入到桂R1703中,筛选获得7个携带有抗稻瘟病基因且抗性和农艺性状综合表现优良的导入株系,表现出较强的稻瘟病抗性。单基因导入系中,抗稻瘟病基因的抗性效应排序为为Pigm>Pi2>Pi1;双基因和三基因导入系的稻瘟病抗性均强于单基因导入系,尤其以三基因导入系抗性最强,不同基因聚合的抗性效应排序为Pi1+Pi2+Pigm>Pi2+Pigm>Pi1+Pigm>Pi1+Pi2。7个瘟病抗性基因导入株系与桂R1703在穗长和千粒重方面无显著差异(P>0.05,下同),有2个瘟病抗性基因导入系的株高显著高于桂R1703(P<0.05,下同);有1个瘟病抗性基因导入系的单株有效穗显著高于桂R1703;有3个瘟病抗性基因导入系的单穗总粒数显著高于桂R1703;有5个瘟病抗性基因导入系结实率显著低于桂R1703;有2个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著低于桂R1703;有4个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著高于桂R1703。【结论】通过分子标记辅助选育可有效聚合多基因(Pi1、Pi2和Pigm基因),使恢复系桂R1703的稻瘟病抗性得到明显提升,获得一系列抗稻瘟病且与亲本其他性状相近的遗传材料,可作为亲本材料用于选育抗病优质的杂交稻。

利用CRISPR-Cas9技术编辑OsBADH2基因改良优质恢复系桂恢852的香味品质

【目的】利用CRISPR-Cas9技术编辑桂恢852的甜菜碱醛脱氢酶基因(OsBADH2),以期快速改良广西优质恢复系桂恢852的香味品质,为广西香稻新种质的创制提供亲本资源及技术参考。【方法】以广西优质非香型水稻桂恢852为材料,对其OsBADH2蛋白的序列特征、保守结构域、保守基序、系统发育进化等进行分析,再根据CRISPR-GE网站信息挑选合适的靶位点,分别构建OsBADH2基因第1、2外显子的双突载体pLM62和第7外显子的单突载体pLM63。利用CRISPR-Cas9技术和水稻遗传转化技术靶向敲除桂恢852的OsBADH2基因,获取不同类型的osbadh2突变体。以桂恢852为对照,通过咀嚼法鉴定突变体osbadh2是否具有香味。最后,通过农艺性状测定和单因素方差分析,判断OsBADH2基因突变是否影响农艺性状。【结果】OsBADH2基因序列全长为6268 bp,包含15个外显子和14个内含子,其编码区(CDS)为1512 bp,编码503个氨基酸残基,具有1个典型的Aldedh结构域(第16~485位氨基酸),属于醛脱氢酶,其蛋白序列与结构相对保守。通过OsBADH2氨基酸序列的BLAST比对分析,分别获得水稻的3个高相似性蛋白和拟南芥的4个高相似性蛋白,其中水稻OsBADH1、OsBADH2、OsALDH2B2、OsALDH2C1及拟南芥BADH1、BADH2、AL2C4均属于ALDH-SF(Aldehyde dehydrogenase superfamily)超家族成员。OsBADH2与OsBADH1为旁系同源基因,与拟南芥中BADH1和BADH2为直系同源基因。在桂恢852的遗传背景下成功获得4种突变类型且不含T-DNA的纯合突变体株系(osbadh2-1~osbadh2-4)。这4种突变类型均会使OsBADH2基因发生移码突变,导致翻译过程提前终止,破坏OsBADH2蛋白的原有结构和功能,导致4个osbadh2突变体株系的稻米产生香气。4个osbadh2突变体株系的株高、有效穗数、穗长、结实率、千粒重、长宽比与桂恢852野生型间无显著差异(P>0.05),但osbadh2-2突变体与osbadh2-4突变体的结实率存在极显著差异(P<0.01)。【结论】桂恢852的4个osbadh2突变体株系均具有香味品质,且综合农艺性状与野生型无显著差异,表明利用CRISPR-Cas9基因编辑技术能快速定向改变水稻品种的目标性状,极大缩短了育种年限。

水稻香型抗病恢复系的分子鉴定及其应用

提高水稻恢复系的稻米品质及稻瘟病抗性,是培育高产、优质、抗病的杂交稻新组合基础。采用香味fgr基因和稻瘟病抗性基因Pi-1、Pi-9和Pi-kh紧密连锁的分子标记,对香型品种‘玉针香’与抗病恢复系‘福恢683’‘、金恢1131’杂交获得的265个F_(6)代恢复株系进行香味和稻瘟病抗性基因的分子标记辅助选择,筛选出携带上述4个目的基因的6个优良恢复株系,通过综合性状考察,育成了中抗稻瘟病的香型恢复系‘润香’,并配组出高产、优质的香型黑米杂交稻新组合‘紫两优润香’先后通过广西(桂审稻2021200号)和福建省(闽审稻20220024)农作物新品种审定。该品种表现出高产、优质和广适应特性,具有较大的推广应用潜力。本研究表明,分子标记辅助选择是一种在水稻香味和稻瘟病抗性定向改良中的快速而有效的现代生物育种技术。

再探运动特征及落石特征对切向恢复系数的影响

切向恢复系数(R_t)是预测落石冲击运动过程的关键参数,其取值准确与否直接决定落石轨迹预测精度,继而影响所布设防护结构的防护效果。由于对落石冲击运动机制认识尚不够深入,一直以来R_t常被认为与坡面特征密切相关,对于运动特征及落石特征这两个关键参与角色却鲜有关注。本文结合冲击动力学理论及前人研究结论,确定了运动特征及落石特征中所涉及的R_t显著关联控因,并基于此,采用专门研发的多功能落石冲击测试装置分别开展了运动特征和落石特征中各控因对R_t影响的系统研究。结果表明,低入射速度(V)范围内,V与R_t正相关,V足够高时,影响不显著,基于松散介质坡,两者又表现为负相关;竖直入射斜面和斜入射水平面条件下,R_t随碰撞角增大分别呈下降和上升趋势;R_t对转速变化不敏感,探究两者关系需联合考虑冲击姿态及试块形状;致密岩质和松散介质坡面条件下,试块尺寸对R_t表现出两种相反影响趋势;较大R_t值常在几何不对称度较高试块碰撞测试中获得,且棱角状试块R_t值总体高于非棱角试块;较低或较高冲击动能条件下,R_t随试块硬度增大分别呈上升或下降趋势。这些发现不仅可为落石空间径迹的精准预测以及相关防护设施的设计、布设提供重要参考,同时也为后续更全面深入探究落石碰撞运动过程拓宽了视野。

岩石球砾与平板碰撞法向恢复系数

落石法向恢复系数是运动轨迹分析的关键参数。为研究碰撞速率和材料参数对落石法向恢复系数的影响,基于球板碰撞模型,在考虑材料弹塑性基础上建立岩石球砾法向恢复系数理论模型,并利用ABAQUS模拟球板碰撞过程,监测岩石球砾碰撞前后速率的变化。研究结果表明:数值模拟结果与理论计算结果吻合较好,最大差值在5%以内。随着碰撞速率的增大,岩石球砾法向恢复系数逐渐降低,且下降速率逐渐减小;球砾法向恢复系数随着弹性模量的增加而减小,随着弹性极限的增加而增大,且均呈线性关系;泊松比对球砾法向恢复系数影响较小。

高配合力杂交水稻恢复系黔恢118的选育与应用

黔恢118是贵州省农业科学院水稻研究所利用蜀恢527/CDR22//爪哇稻的F7代和多系1号/R4761//蜀恢527的F5代聚合杂交,经过多年异地联合筛选而成的水稻新恢复系。该恢复系具有配合力高、穗大粒多、制种产量高等特点,其所配组合荃香优118和荃优118分别于2021年、2022年通过贵州省农作物品种审定委员会审定。总结了黔恢118的选育过程、特征特性及其配组应用情况,并分析了其所配组合在区域试验和生产试验中的表现。

辣椒胞质雄性不育恢复基因CAPS标记的PARMS转换及其应用

Co1Mod1-CAPS是一个可广泛应用于筛选辣椒胞质雄性不育恢复源的CAPS分子标记。为了将其转化为可高通量检测的分子标记以提高选择效率,本研究以Co1Mod1-CAPS标记扩增10份不同类型的辣椒三系材料,分析其扩增产物在不育系、保持系和恢复系材料间的序列差异,从而基于序列差异将其转化为PARMS高通量检测标记并对321份辣椒种质材料进行恢复源筛选。结果表明,在Co1Mod1-CAPS标记扩增产物第601个碱基处存在一个T→C碱基的变异,即不育系和保持系材料在该处的碱基均为T,而恢复系材料在该处的碱基为C,后基于该碱基变异成功将Co1Mod1-CAPS转化为高通量标记Co1Mod1-PARMS,并在321份种质材料中筛选出146份资源携带纯合恢复基因RfRf,其中小果形且辣味重的辣椒类型携带RfRf基因型的个体占比高,指形椒的占比最高,为59.5%,樱桃椒占比次之,为56.5%,甜椒类型辣椒(灯笼椒)携带RfRf基因型的个体占比最低,为8.3%。该研究结果与前人研究较为一致,表明该标记有效。因此,Co1Mod1-PARMS高通量检测标记可应用于辣椒胞质雄性不育恢复系的分子标记辅助选育,从而促使胞质雄性不育恢复系选育效率的提升。

颗粒碰撞恢复系数的研究进展与应用

颗粒物质广泛存在,颗粒碰撞问题是力学领域研究的难点之一,碰撞理论可以为农业、矿业、建筑业等领域的深入研究提供参考,具有重要的现实意义。通过概述颗粒恢复系数的适用性与影响因素,分析颗粒恢复系数测量装置的特征,总结颗粒碰撞恢复系数(Coefficient of Restitution,COR)在农业和数值模拟中的应用,并对非球形颗粒恢复系数的力学研究、颗粒系统下恢复系数的研究与颗粒恢复系数测量设备的优化研究提出展望,为相关产业研究与实验提供基础。

建筑声学用橡胶球恢复系数的测量方法研究

橡胶球是一种用于建筑声学测量活动的空心球体,用于模拟人类活动时产生的声音和振动。恢复系数是衡量橡胶球计量特性的重要指标之一。为简易、快速、准确地测量恢复系数,介绍了关于橡胶球恢复系数的测量方法及其系统构建。测量系统由多通道信号分析仪、加速度传感器、PC电脑及软件、测试工装组成。通过实时采集橡胶球的时域信号,并进行处理计算,得出测量值。考虑使用环境对测量带来的误差,给出了两种恢复系数的测量方法作为参考对比(基于初始高度和任意高度下落)。实验结果表明:在3个不同预设高度下(0.8 m,1 m,1.2 m),两种方法得到的恢复系数均在实际目标允许误差(0.8±0.1)范围内,证明了两种方法的可行性。提出的两种橡胶球恢复系数测量方法具有结构简单、测量精准和高效的特点,特别是利用弹跳碰撞时间差计算橡胶球恢复系数的方法简便易行,具有良好的工程实用性。

噪声激励下恢复系数和噪声强度对碰撞系统的影响

对于碰撞系统,物块在碰撞面的速度会发生突变,即系统在碰撞面具有非光滑性,导致无法直接求解该系统的概率密度函数。利用Ivanov非光滑变换,将碰撞系统转化为连续系统,并利用计算机数值仿真系统的相图,直观展示了碰撞系统在碰撞面的非光滑性。研究了系统在不同的恢复系数下,Ivanov非光滑变换前后碰撞系统的相图,发现即使当恢复系数远远小于1时,变换前后系统解的拟合度仍然很高,即Ivanov非光滑变换具有优良特性。在此基础上,利用路径积分法结合Ivanov非光滑变换数值求解分析了碰撞恢复系数和噪声强度对碰撞系统概率密度函数的影响。最后利用蒙特卡洛算法模拟验证了该方法的正确性。

籼型杂交稻恢复系明恢63的利用与创新

明恢63是我国杂交水稻组合配制中应用最广,种植面积最大,持续时间最长,效益最显著的恢复系,至今仍在生产上大面积应用。明恢63作为恢复系选育的骨干亲本,对我国杂交水稻的更新换代起到里程碑的作用。到2010年,全国以明恢63为父本配组了34个组合通过省级以上审定,其中4个组合通过国家审定,从1984～2009年,明恢63直接配制的组合累计推广面积达8 414.4万hm2,占全国杂交水稻推广面积的24.51%。全国各育种单位利用明恢63作为骨干亲本选育的新恢复系有543个,这些新恢复系配组了922个组合通过省级以上审定,从1990～2009年,以明恢63作为骨干亲本衍生的新恢复系配组的组合累计推广面积达8 101.3万hm2,占全国杂交水稻推广面积的28.22%。明恢63在分子育种方面,主要是导入抗虫、抗除草剂、抗稻瘟病、抗白叶枯、抗飞虱基因和产量QTL等。明恢63作为分子生物学研究的优异材料,到2010年为止,从中主要定位了43个基因,其中9个基因已被克隆。结合育种实践,展望未来杂交水稻育种,提出了"四性"综合的育种理论。

四川主要水稻恢复系的DNA多态性初步研究

利用９ 个随机引物对四川省１８ 个骨干恢复系进行了ＤＮＡ 多态性分析。结果表明，１８ 个恢复系可分为２ 类，除８０２、明恢６３、泸恢６ 号聚为一类外，其余１５ 个分为一类，后者又可分为５ 个亚类。多数恢复系聚为一类，说明它们间的遗传差异小，要选育出超高产的强优势组合，在恢复系选育上还需进一步努力。

中国常用水稻保持系及恢复系开花灌浆期耐热性评价

以我国常用的15个水稻保持系和26个丰产性较好的恢复系为材料,于主茎见穗当天起连续15d进行高温胁迫处理(9:00-15:00,39～43℃),研究花期高温胁迫对水稻保持系和恢复系结实特性的影响。结果表明,根据高温胁迫指数,可把水稻品种分为热钝感型、耐热型、不耐热型和热敏感型等4个类型。其中,水稻保持系K22B、博白B和V20B为热钝感型材料,Ⅱ-32B、中浙B和中9B为热敏感型材料;水稻恢复系明恢63耐热性最强,其次为R207和P929,P62-2-2、R8006和P51等耐热性最弱。进一步分析表明,高温胁迫指数与水稻在自然条件下结实率、空壳率和秕谷率之间相关不显著,但与胁迫环境下结实率和空壳率的相关性均达极显著水平。花期高温胁迫致使水稻保持系和恢复系结实率下降,空壳率大幅度上升。

无抗性选择标记的转高赖氨酸蛋白(LRP)基因籼稻恢复系的获得

将四棱豆中高赖氨酸含量蛋白基因转移到水稻恢复系R893中,获得了较好表达高赖氨酸含量蛋白基因、且无抗生素选择标记的籼稻恢复系C28。赖氨酸分析结果表明,C28为3.752 mg/g,对照R893为3.503 mg/g;杂交组合准S/C28为3.338 mg/g,对照准S/R893为3.175 mg/g。转基因水稻的赖氨酸含量都有所提高。但C28的结实率为76.37%,而R893为78.56%,转基因恢复系略低于对照;准S/C28为76.63%,对照准S/R893为89.35%,转基因的杂种极显著地低于对照。

滚石冲击碰撞恢复系数研究

在研究滚石的运动规律过程中,滚石的碰撞恢复系数是重要的控制参数,它不仅与滚石的冲击速度、质量有关,还与滚石、坡面覆盖层的物理力学性质密切相关,目前尚无合理的计算理论,这是滚石灾害研究的一个难点问题。根据Hertz接触理论、Cattaneo & Mindlin切向接触理论,在考虑材料弹塑性特性的基础上研究了滚石法向碰撞恢复系数和切向碰撞恢复系数的计算模式,给出了具体的计算公式,并阐明了影响滚石碰撞恢复系数的主要控制因素。通过一算例的计算分析并与已有结论的比较,表明该计算模式的合理性。

籼型三系恢复系镇恢084的选育及利用价值

镇恢 0 84是经常规杂交和低世代测恢并结合白叶枯病抗性鉴定筛选育成的籼型三系强优恢复系。该恢复系具有综合农艺性状优良、恢复力和配合力好、恢复谱广、品质优、抗病性强、制种产量高等优点 ,用该恢复系配制出的杂交组合已成系列。

小麦温光型两系恢复系MR168的选育与利用初报

利用不同生态区冬、春小麦地理远缘杂交,育成适应西南冬麦区生态条件的温光型两系恢复系材料MR168。其主要特点是早熟,分蘖力较强,成穗率高;株高适中,穗大粒多,穗层整齐,穗子方正,开花期较集中,花药较大且外露率高;后期落黄好,灌浆速度快;高抗条锈病和白粉病。经初步利用表明,MR168所配组合对早春低温具有较强的抵抗力,不同年份其杂种一代结实正常,丰产性好,适应性广,抗病力强,兼抗条锈病和白粉病,具有较好的应用前景。

收获期马铃薯块茎碰撞恢复系数测定与影响因素分析

为了建立马铃薯块茎在土薯分离机构和振动筛上发生碰撞时的碰撞模型,该文基于质点对固定面的碰撞动力学理论在自制测定装置上对马铃薯块茎碰撞恢复系数进行了试验测定。对块茎碰撞恢复系数的主要影响因素碰撞材料、下落高度、块茎质量、含水率、跌落方向和马铃薯品种等进行了混合正交试验和单因素试验。混合正交试验结果表明,各因素对马铃薯块茎碰撞恢复系数的影响顺序为:碰撞材料、下落高度、块茎质量、含水率、跌落方向和马铃薯品种,其中碰撞材料、下落高度、块茎质量和含水率影响较为显著。单因素试验结果表明,马铃薯与65Mn钢、橡胶、马铃薯和土块间块茎碰撞恢复系数依次减小,其中新大坪的值分别为0.791 2、0.710 5、0.663 2、0.525 3,陇薯7号的值分别为0.762 7、0.695 2、0.690 4、0.563 1;马铃薯块茎碰撞恢复系数随着下落高度、块茎质量和含水率的增加而减小,回归方程决定系数均大于0.9。研究结果可为马铃薯收获机挖掘及土薯分离装置关键部件的优化设计提供参考。

光温敏二系杂交小麦恢复系遗传多样性和群体结构分析

为揭示光温敏雄性不育小麦恢复系资源的遗传基础,选用49个Genomic-SSR和40个EST-SSR标记位点对100份冬性光温敏雄性不育小麦恢复系进行遗传多样性和群体结构分析.结果表明:89个位点共扩增出531个等位变异,平均每个位点5.96个;平均基因多样性和多态性信息量(PIC)分别为0.63和0.57,说明本研究所选用的恢复系的遗传多样性比较丰富;利用NJ法聚类和Structure群体结构分析均将100份恢复系划分为6大类群,且聚类结果基本吻合,同时揭示出北方冬麦区和黄淮海冬麦区恢复系间存在较广泛的基因交流;群体结构分析阐明了各恢复系的遗传组成,推测58%的恢复系血缘相对比较单一,42%的恢复系拥有混合来源.研究结果为新恢复系的选育和现有恢复系的利用提供了理论依据,并为重要农艺性状数量性状位点的关联分析奠定了基础.