水稻Ⅲ类过氧化物酶基因IPH1调控水稻株高

过氧化物酶(peroxidase, PRX)是过氧化物酶体的标志酶,能够保护细胞免受氧化损伤和解除H2O_(2)的毒害作用,还可以增强自然杀伤细胞的活性,调节细胞的增殖、分化和凋亡等.其中Ⅲ类过氧化物酶(CⅢPRXs)是植物中特有的过氧化物酶家族,通过清除活性氧(ROS)在植物免疫中发挥重要作用,然而CⅢPRXs在水稻株型建立中的功能尚不清楚.通过基因编辑技术CRISPR/Cas9获得CⅢPRXs基因(LOC_Os12g09460)两种不同形式的敲除突变体iph1-1,iph1-2.iph1突变体的株高显著高于野生型,除倒1节节长(即第5节)外,其他节节长均显著或极显著长于野生型.农艺性状考察表明,穗长及结实率等主要性状差异无统计学意义;通过RT-qPCR技术进行的表达模式分析表明,IPH1在根、茎、叶、鞘、穗中均表达,并在茎和鞘中表达相对较高;亚细胞定位分析表明,IPH1蛋白主要定位于过氧化物酶体中.进一步通过生理分析,发现突变体中过氧化物酶活性显著降低,同时H2O_(2)质量分数显著增加.这些结果初步证实了IPH1能够通过过氧化氢途径调控水稻株高的形成,可为丰富株高调控网络提供有利的基因资源,进一步为株型相关生物育种奠定基础.

多倍体水稻DHF-CBS基因的抗旱性鉴定

为探究干旱胁迫下DHF-CBS基因调控多倍体水稻(Oryza sativa L.)的抗旱机制,选取2种水稻品种,分别为多倍体植株中花-11(DHF-CBS基因)、突变体植株UC-32(不表达DHF-CBS基因),对2种水稻的GUS化学染色结果、组织含水量、脱落酸(ABA)含量、硫代巴比妥酸活性物质(TBARS)含量、谷胱甘肽(GSH)含量等进行分析。结果表明,干旱胁迫第7天,中花-11仍有部分叶片保持绿色且坚挺,干旱胁迫第11天时整株叶片变黄,甚至有的叶片变枯,经过干旱胁迫后的表型观察发现,中花-11比UC-32的抗旱能力强;对水稻的含水量、ABA含量、TBARS含量、GSH含量进行分析,表明中花-11的抗旱性优于UC-32,说明DHF-CBS基因增强了水稻的抗旱能力。

天门市水稻病虫害绿色防控技术示范

介绍天门市水稻(Oryza sativa L.)病虫害绿色防控技术的示范情况与成效,集成了一套以生态防控、物理诱杀、生物防治和化学农药减量增效为主的防控技术模式,厘清防控措施实施中存在的问题,提出加强农产品质量安全监管、打造绿色农产品品牌、加强宣传培训、加大政策与资金投入的对策与建议,为农作物病虫害绿色防控提供参考。

稻瘟病抗性基因Pi2、Pita的特异KASP标记开发与应用

【目的】水稻稻瘟病抗性基因Pi2和Pita是对华南稻区稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,对水稻的稻瘟病抗性育种具有重要应用价值,开发一套高效的鉴定方法有利于提高水稻抗病品种培育效率。【方法】根据高抗稻瘟病品种‘黄广油占’与高感稻瘟病品种‘广陆矮4号’在Pi2基因的第787位、第788位密码子上的变异GCA GGA/GTG TTA,以及高抗稻瘟病国际稻种质资源Tetep与高感稻瘟病地方种质资源丽江新团黑谷在Pita基因第6 640位碱基上的变异G/T,基于竞争性等位基因PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记技术原理,开发抗稻瘟病基因的分子标记。【结果】开发了两个抗稻瘟病基因Pi2和Pita的功能位点KASP标记(W-Pi2、W-Pita),利用标记对广东省农业科学院水稻研究所培育的常规稻、香稻、杂交稻新品种进行检测,筛选出抗性品种19个,其中单个基因检测为抗病等位基因型的水稻品种有13个,两个基因均为抗病等位基因型的品种有6个,比较两个标记结果,Pi2抗性等位基因在育成品种中的频率高于Pita抗性等位基因频率。综合所有结果,表明2个标记可在早期(种子或苗期)检测育种材料抗稻瘟病基因Pi2和Pita的等位基因型,无需将育种材料种植到病圃鉴定即可筛选出抗病单株。【结论】利用开发的KASP功能分子标记W-Pi2、W-Pita能够较好区分不同抗性的水稻亲本品种,可清楚区分水稻育种材料间不同的等位基因型,对育种材料进行准确筛选。

水稻矮化多蘖突变体mtd2/htd1-1的鉴定与图位克隆

株高是株型构成的重要因子,分蘖则是有效穗形成的基础,二者均是水稻重要的农艺性状.为研究株高和分蘖发育的分子机理,用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变保持系西大1B,从中鉴定到1个矮化多蘖突变体,命名为mtd2(more tiller and dwarfism 2).与野生型西大1B相比,mtd2的分蘖数(70.00个)是野生型的6.25倍,株高(49.12 cm)则为野生型的59.4%,同时还表现出小穗、短叶等特征.遗传分析表明:mtd2分蘖增多和植株矮化的突变表型呈共分离现象且受单隐性核基因调控.利用mtd2和缙恢10号杂交组合的F2隐性群体,最终将MTD2基因精细定位于第4染色体分子标记C04-2和C04-3之间157 kb的物理范围内,该区间内含1个已克隆的多蘖矮秆基因LOC_Os04g46470-HTD1.对定位区间内的HTD1进行DNA测序,发现其编码区有11个碱基缺失,导致移码突变.构建互补载体,转化突变体mtd2,其矮化多蘖表型恢复正常,表明mtd2是htd1的一个新等位突变体.细胞学分析发现:mtd2分蘖数增多是由于分蘖芽发育较快所致;qRT-PCR分析表明:MTD2可能参与独脚金内酯(SLs)相关的分蘖芽发育调控网络,这为进一步鉴定MTD2/HTD1基因的功能奠定了基础.

生物炭浸提液对水稻种子和幼苗铅胁迫的缓解效应

水稻(Oryza sativa L.)是重要的粮食作物,常受到重金属铅(Pb)的污染。以水稻品种农香24号为供试材料,采用室内水培方式,设置4个处理,分别是蒸馏水、5 g/L生物炭浸提液、200 mg/L Pb^(2+)溶液和用5 g/L生物炭浸提液配成的200 mg/L Pb2+溶液,研究铅胁迫下添加生物炭浸提液对水稻种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,生物炭浸提液对水稻种子萌发没有影响,水稻幼苗SOD、POD、CAT活性与对照差异不显著,但幼苗苗高、根数及根重显著增加;铅胁迫下水稻种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数显著减少,水稻幼苗苗高、根长、根数、苗重、根重、植株鲜重以及SOD、POD、CAT活性都显著降低;铅胁迫下添加生物炭浸提液后,水稻的各项种子萌发指标、幼苗生长指标及抗氧化酶活性指标均显著上升,种子萌发指标未达到对照水平,但幼苗根数、苗高、苗重及植株鲜重恢复到对照水平。综上所述,生物炭对水稻幼苗生长有促进作用,铅胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长具有严重毒害作用,生物炭能缓解铅对水稻的毒害作用,促进水稻种子萌发和幼苗生长,调控水稻幼苗生理代谢活动。

黄腐酸钾提高水稻秧苗耐盐性的作用途径分析

【目的】盐胁迫是限制水稻等作物产量品质形成的重要环境因子之一,研发能提高水稻耐盐性风险栽培技术有助于保障我国粮食安全。【方法】以日本晴为材料,于水稻秧苗期进行盐胁迫处理,外源喷施适合浓度的黄腐酸钾(Potassium fulvic acid,PFA),并取样测定干物质量、光合作用、碳水化合物含量、能量物质、钠钾离子浓度及抗氧酶活性等生理指标。【结果】常规种植条件下,黄腐酸钾对水稻秧苗生长发育影响较小,其株高和干物质量与清水(H_(2)O)处理之间的差异未达显著水平,但盐胁迫处理后黄腐酸钾明显提高了水稻秧苗的干物质量和株高。盐胁迫下,黄腐酸钾显著增强水稻秧苗叶片POD和APX活性,降低其相对电导率、过氧化氢及丙二醛含量;另外,黄腐酸钾处理能减轻盐胁迫对叶绿素含量、实际光量子效率、相对电子传递速率和净光合速率的抑制。黄腐酸钾对碳水化合物含量的影响较小,但能减轻盐胁迫对能量代谢的抑制,表现为盐胁迫后水稻叶片非结构性碳水化合物处理间的差异不明显,但黄腐酸钾处理的叶片ATP含量、能荷值以及ATPase活性均显著高于清水处理。相应地,盐胁迫下黄腐酸钾处理的水稻秧苗叶片、茎及根的钠离子浓度显著下降,钾离子浓度则显著上升。【结论】黄腐酸钾可一定程度上提高水稻叶片光合作用,促进ATP的产生及利用,增强抗氧化能力,维持较高的钾离子浓度以及较低的活性氧、钠离子浓度,进而减轻盐胁迫对水稻秧苗的伤害。研究结果可为水稻秧苗耐盐性栽培技术及化学调控物质的研发提供技术及理论支撑。

水稻雄性不育突变体tpa1的表型鉴定与精细定位

雄性不育材料是杂交水稻育种的关键。本研究通过甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变优良籼稻保持系西农1B,筛选得到一个雄性不育突变体tpa1。tpa1在营养生长阶段与野生型无差异,生殖生长阶段表现雄配子不育,雌配子发育正常。表型观察发现,tpa1花粉完全破碎消失,花药外壁角质层异常,花药内壁乌式体排列异常,胼胝质合成异常,绒毡层凋亡异常,且花粉外壁缺失柱状层。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,利用突变体tpa1与缙恢10号构建遗传群体,最终将TPA1基因定位于4号染色体引物标记N9和N11之间,物理距离为74 kb,该区间共15个预测基因,通过重测序仅发现在LOC_Os04g53380的外显子上发生了单碱基替换,导致了翻译的提前终止,随后对野生型和突变体tpa1该位点进行测序证实了这一突变,因此将该基因确定为TPA1的候选基因,TPA1是一个未被报道过的新的雄性不育基因。本研究将为TPA1基因的功能研究奠定基础。

水稻热激转录因子HsfA2b调控非生物胁迫抗性的功能分析

【目的】水稻在生长发育过程中,常会受到各种非生物胁迫而严重影响产量。热激转录因子作为植物抗逆过程中的一个重要元件,通过调控一系列胁迫响应基因的表达以提高植物抗逆性。探究水稻热激转录因子OsHsfA2b调控非生物胁迫的功能与初步机理,为培育水稻抗逆新品种提供了优异基因资源和理论支撑。【方法】通过构建OsHsfA2b过量表达和RNAi的转基因水稻,分别观察水稻幼苗在高温、低温、干旱和高盐处理后的抗逆表型,统计存活率。同时,在逆境胁迫处理后,通过DAB染色检测水稻叶片活性氧(ROS)含量及RT-qPCR检测抗氧化途径相关基因OsSOD和OsCAT的表达量,分析OsHsfA2b对抗氧化途径的调控作用。【结果】在高温、低温、干旱和高盐等非生物胁迫条件下,水稻热激转录因子OsHsfA2b被显著诱导表达。与野生型NPB相比,OsHsfA2b过量表达转基因水稻对非生物胁迫的抗性明显增强,植株损伤程度较轻,存活率提高。相反,OsHsfA2b-RNAi水稻对非生物胁迫更加敏感,植株损伤严重,存活率降低。此外,在非生物胁迫条件下,OsHsfA2b过量表达转基因水稻比NPB和OsHsfA2bRNAi水稻体内活性氧的含量减少,并且OsHsfA2b显著诱导了抗氧化途径相关基因OsSOD和OsCAT的表达,OsHsfA2b参与抑制水稻体内活性氧的积累以降低逆境胁迫诱导的活性氧大量积累对植株的伤害。【结论】非生物胁迫下,水稻热激转录因子OsHsfA2b被显著诱导表达,可通过抗氧化途径正调控水稻对逆境胁迫的抗性。

荆芥和砂仁挥发油对米象熏蒸活性的协同作用及成分研究

研究20种植物挥发油对米象(Sitophilus oryzae Linnaeus)成虫的熏蒸活性以及混配的协同作用。采用水蒸气蒸馏法提取20种植物挥发油,通过气相-质谱法和化合物消除法,确定熏蒸活性和协同作用最好的2种挥发油的活性成分。结果表明:20种植物挥发油中荆芥挥发油对米象的熏蒸活性最好,LC_(50)为13.27 mg/L。砂仁挥发油表现出最大的协同作用,共毒性因子为107.14。通过化合物消除法评价荆芥挥发油和砂仁挥发油的主要活性成分分别为胡薄荷酮和(-)-4-萜品醇,对米象熏蒸活性的LC_(50)分别为7.34、8.35 mg/L,优于荆芥挥发油的熏蒸活性。胡薄荷酮和(-)-4-萜品醇按照质量比例61.13∶6.13和1∶1的比例混配,LC_(50)分别为5.91、8.29 mg/L,随着胡薄荷酮比例的增大,混剂对米象的熏蒸活性增强。研究证实了胡薄荷酮和(-)-4-萜品醇作为植物源杀虫剂具有防治米象的潜力。

48份水稻骨干材料香味及Badh2变异类型的鉴定

为促进香稻育种,明确水稻重要种质资源中香味基因的存在情况,本研究将传统香味鉴定方法(KOH浸泡法)与分子标记技术相结合,对48份水稻骨干材料的香味及香味基因Badh2变异类型进行鉴定。结果表明,在48份供试材料中,利用KOH浸泡法检测到具有香味的材料有44份;利用香味基因Badh2的7种等位基因变异类型功能标记检测到含有香味的材料有43份,其中,有41份为纯合香型,2份为杂合型,等位基因Badh2-E2的变异类型有37份,等位基因Badh2-E7的变异类型有6份,未检测到等位基因Badh2-E4-5、Badh2-E12、Badh2-E13、Badh2-UTR和Badh2-Pro的变异类型。通过比较KOH浸泡法与分子标记技术,发现仅有1份材料检测结果不同,明水香稻(X23)用KOH浸泡法检测出具有香味,但本研究所用的Badh2的7种等位基因变异类型功能标记却未检测出含有香味,说明该材料可能属于Badh2其他已报道的或新的等位基因变异类型,也可能是含有新的香味基因。

普通野生稻早抽穗基因OsEHD8的鉴定与进化分析

【目的】抽穗期是影响水稻(Oryza sativa L.)区域适应性和产量的关键性状。鉴定早抽穗期基因对于丰富和完善水稻抽穗期调控网络,为品种适应性改良提供重要信息。【方法】以早抽穗的染色体片段代换系CL33和晚抽穗的受体亲本93-11为研究材料,对其主要农艺性状进行调查分析;构建2个极早抽穗和极晚抽穗的DNA混合池;对其进行全基因组重测序和BSA-Seq分析定位抽穗期关联的区域,开发该区域内InDel标记进行精细定位,对定位区间进行基因预测和候选基因分析,确定LOC_Os08g07740为目标候选基因;随后对该基因进行克隆和等位基因分析。此外,还利用生物信息学软件对LOC_Os08g07740上下游约40 kb范围内的基因组数据进行分析,确定该基因在Indica、Japonica和O.rufipogon 3个水稻亚群间的遗传和系统进化关系。【结果】在南宁自然长日照和自然短日照条件下,CL33的抽穗期均比受体亲本93-11短20—25 d;此外,在自然长日照条件下,CL33植株除了穗长变短和每穗粒数减少之外,其他农艺性状与93-11无显著差异。遗传分析表明,CL33早抽穗性状受1对隐性基因控制。该基因被精细定位于水稻第8染色体短臂PSM8-6与PSM8-8标记间约100 kb区间内,该区域内有15个预测的候选基因。其中,ORF13(LOC_Os08g07740)与已知抽穗期基因DTH8/Ghd8等位;通过对ORF13基因的测序及序列比对,该基因全长888 bp,无内含子,编码295个氨基酸;与受体亲本93-11相比,CL33中的LOC_Os08g07740在第535—536位碱基和第820—821位碱基之间分别有6 bp的插入和9 bp的缺失,导致编码的氨基酸序列改变。因此,确定其为目标候选基因,暂命名为Os EHD8。进化分析表明,LOC_Os08g07740内,相较于O.rufipogon,Indica和Japonica的遗传多样性显著下降,其中,Indica减少了62.53%,Japonica减少了53.76%,而Indica和Japonica之间的差异不显著。该基因共有13个单倍型,其中Hap_2单倍型可能是3个亚群共同的祖先,不同的单倍型可能由于地理隔离或环境差异被分别固定在Indica和Japonica亚群内,以上结果表明,LOC_Os08g07740在3个亚群中经历了定向选择。【结论】Os EHD8是DTH8/Ghd8的功能性等位基因,在自然长日照和短日照条件下均促进水稻提前抽穗。此外,携带Os EHD8的染色体片段代换系CL33在自然长日照条件下,除了穗长变短和每穗粒数减少之外,其他农艺性状与受体亲本93-11均无显著差异。

水稻和拟禾本科根结线虫互作分子机制研究进展

拟禾本科根结线虫(Meloidogyne graminicola)是水稻(Oryza sativa L)的重要病原物之一,在世界各地的危害严重,极大地影响了水稻的安全生产。解析拟禾本科根结线虫致病和水稻的抗病机制是近年来主要的研究热点,同时也是制定水稻根结线虫防控新策略的主要依据。随着分子生物学和基因组学技术的发展,拟禾本科根结线虫的基因组被破译,多个与线虫致病性相关的基因功能得到解析。同时,在水稻染色体中定位到多个与拟禾本科根结线虫抗性相关的数量性状位点(QTLs),克隆出首个水稻抗根结线虫的基因MG1。此外,水稻为了应对根结线虫的侵染,还能通过调控茉莉酸和乙烯等激素信号通路,激活本身抗病基因的表达调控,从而抑制线虫的致病和寄生。上述研究成果为深入理解拟禾本科根结线虫致病机理及水稻抗根结线虫的作用机制提供了重要依据。本文综述了近年来拟禾本科根结线虫致病机制和水稻应答机制的研究进展,并展望未来拟禾本科根结线虫与寄主互作机制的新方向。

基于核心KASP标记的江苏粳稻品种DNA指纹图谱构建

为了建立江苏粳稻品种DNA指纹图谱数据库,本研究利用水稻10K液相芯片对314份来源广泛的水稻种质资源进行SNP基因分型,筛选出一系列高多态性的SNP位点并开发出122个KASP标记。利用122个KASP标记对38份江苏粳稻品种进行检测,以多态性信息量(PIC)>0.3,最小等位基因频率(MAF)>0.2,检出率>0.9为筛选标准,筛选出56个具有高效鉴别效率的核心KASP标记。遗传距离相关性分析结果表明,基于56个核心KASP标记的江苏粳稻品种的遗传距离与基于122个高多态性KASP标记的的江苏粳稻品种的遗传距离相关系数为89.1%,呈极显著正相关(P<0.01),表明56个核心标记可以有效代替122个高多态性标记进行品种鉴定。进一步利用56个核心KASP标记对102份江苏粳稻品种的遗传多样性进行分析,并构建了102份品种的DNA指纹图谱和分子身份证二维码,本研究结果为江苏地区粳稻品种鉴定、选育和种质资源高效利用提供了参考。

基于水稻大粒染色体片段代换系Z29的鉴定及QTL定位

千粒质量作为水稻产量的三要素之一,对产量的影响较大,其中千粒质量主要受水稻粒型的影响,因此挖掘新的粒型基因在生产中具有重要的意义.研究选育到1个以日本晴为受体亲本、自育优良籼稻恢复系R225为供体亲本的水稻染色体片段代换系(CSSL)Z29. Z29含有来自R225的10个代换片段,平均代换长度2.90 Mb. Z29粒长和粒宽均极显著增加,表现为大粒表型,且其籽粒变大是由颖壳细胞数量极显著增多、增大引起.利用日本晴与Z29杂交构建的次级F2群体进行QTL定位,共检测到8个粒型相关QTL.进一步利用MAS法在F3群体中选育出14个次级染色体片段代换系,包括4个单片段代换系、 5个双片段代换系、 2个三片段代换系和3个四片段代换系.结果可为目的粒型相关QTL克隆和分子机制解析奠定基础,为分子设计育种提供资源.

水稻株型的遗传基础与分子调控机理研究进展

高产是水稻育种的主要目标之一,而水稻株型对水稻产量具有决定性作用。从基因层面上解析水稻株型的形成机理是利用分子育种技术培育理想株型的前提和条件。从理想株型的概念、叶片形态和穗部性状、水稻株型的重要激素调控机制、株型相关基因的克隆与功能研究等方面总结了水稻理想株型的研究进展,分析了现有研究存在的问题,并提出未来水稻株型的研究方向,以期为通过株型改良提高水稻产量及培育超高产水稻品种提供参考。

水稻颖壳异常突变体ah1的鉴定与候选基因分析

【目的】水稻是世界性的粮食作物,其籽粒形态直接影响水稻的最终产量和营养品质,进而影响其经济价值。此外,水稻花发育与籽粒形态又具有复杂的相关性,探究新的水稻花发育调控基因及其分子调控机制可以为培育籽粒更大、更饱满的水稻品种奠定基础。【方法】在利用甲基磺酸乙酯(ethyl methyl sulfonate,EMS)诱变西大1B(籼稻保持系)得到的突变体库中鉴定到一个颖壳和浆片发育异常且矮化的突变体abnormal hull 1(ah1);观察并统计野生型和突变体的农艺性状;选取各个时期的小穗,对突变体的组织学、形态学变化进行分析;采用ah1和籼稻温敏不育系56S构建F2分离群体,并将其用于遗传分析和基因定位;提取野生型和突变体的幼穗RNA并将其反转录为cDNA,对花发育调控基因和ABA合成关键基因的表达量进行RT-qPCR分析。【结果】农艺性状分析表明,突变体ah1各节间的大幅缩短直接导致其矮化;同时,突变体的小穗畸形严重,结实率极低。组织学和形态学分析发现,ah1小穗主要表现为内外稃、浆片和雄蕊等花器官发生了不同程度的退化,部分严重的小穗出现了花器官特征和花分生组织确定性的改变,且伴随大面积的白化,根据其退化程度的不同可分为一般和严重2种类型。遗传分析发现分离群体中野生型和突变体的比值为3:1,表明ah1突变性状受1个隐性基因控制。AH1定位于第1染色体上的分子标记RM6716和RM128之间,物理距离近8 Mb,对突变体进行重测序分析后发现该区间内的LOC_Os01g53450和LOC_Os01g51860在野生型和突变体之间出现了变异,因此,将这两个基因暂定为候选基因。RT-qPCR分析表明,在突变体幼穗早期发育过程中,各花器官发育调控基因的表达量发生了显著的变化;同时,ABA合成关键基因OsNCED1/OsNCED2/OsNCED3/OsNCED4/OsNCED5的表达严重受阻。【结论】AH1对于维持水稻内外稃等花器官的形态建成起到至关重要的作用,将LOC_Os01g53450和LOC_Os01g51860暂定为候选基因。

杂交水稻不同穗萌程度种子质量差异与穗萌分级研究

研究不同穗萌程度种子质量,对科学划分穗萌级别,优化穗萌指标计算方法至关重要。本试验以钱优0508(Qianyou 0508, QY0508)、Y两优689 (Y Liangyou 689, YLY689)两个籼型杂交水稻品种为材料,测定穗上不同穗萌程度种子的发芽指标,以及可溶性糖、可溶性蛋白含量等生理指标,以此评估不同穗萌程度水稻种子的发芽质量。同时,采用自然晾干和38℃烘干2种方式干燥穗萌种子,并将种子在低温和水淹2种逆境条件下发芽,探究实际生产中不同干燥处理对已穗萌种子质量的影响,及不同穗萌程度种子萌发抗逆能力的差异。此外,由于水稻种子通常在蜡熟末期至完熟初期为最佳收获期,期间均可能遭遇不良气候条件导致种子穗萌,因此本研究对不同成熟时期的穗萌种子质量也进行了探讨。通过鉴定穗上不同萌动程度的种子质量,提出了新的水稻穗萌分级方法,即完整饱满未萌动种子为0级,胚根凸起但稃壳未开裂的种子为1级,胚根露出且可见长度不足2mm的种子为2级,胚根可见长度大于2 mm的种子为3级。与0级种子相比,1~3级穗萌种子的发芽率均显著下降,不正常幼苗率显著增加,在低温、水淹逆境下,该现象更明显。相对而言, 38℃烘干方式对种子质量的影响较自然晾干小,而授粉后35 d (35 DAP)成熟度高的种子发生穗萌后对种子质量影响较授粉后25 d (25 DAP)成熟度低的种子小。本研究经过对不同穗萌程度种子质量的研究,提出了新的穗萌分级方法,对准确评估田间水稻穗萌水平有重要价值。

水稻耐冷研究现状与黑龙江省粳稻耐冷生物育种策略

随着全球气候变化,极端天气事件发生概率显著上升。作为我国水稻商品粮重要生产基地,黑龙江省是低温冷害频发地区,黑龙江省粳稻在苗期和生殖生长期(含孕穗期、开花期和成熟期)都容易遭遇低温胁迫。低温胁迫是黑龙江省粳稻生产的重要限制因素,提高黑龙江省粳稻品种耐冷性对保障我国粮食安全生产具有重大战略意义。本文在回顾水稻耐冷鉴定方法和遗传研究同时,通过分析黑龙江省粳稻近20年(2006-2023年)育成品种的耐冷数据发现,随着近年来审定品种数量“井喷”,品种耐冷性呈现整体下降趋势;其次,通过基于参考基因组的比较作图发现,苗期和生殖生长期耐冷性大多受独立的位点或染色体区段控制,遗传重叠(包括一因多效位点和连锁区段)比例在21%左右,其中负调控位点占比20%。对当前黑龙江省粳稻耐冷育种工作而言,针对上述遗传重叠位点/区段和负调控位点开展深入研究,将有利于进一步提高育种工作效率。在此基础上,本文提出了黑龙江省粳稻耐冷生物育种策略以及苗期与生殖生长期耐冷性同步改良的具体建议。

伽玛射线诱变群体选育的两个粒型变异系的基因组变异分析

哈粳稻7号(HG7)是一个清香型大粒优质粳稻品种,在哈尔滨种植时植株较高、熟期较晚。为培育半矮杆、早熟HG7突变体,利用γ射线辐射HG7种子培育了1个M2群体,但只鉴定到2个粒型变异株。对两个M3变异系进行观察发现,两个变异系内粒型不再分离,一个粒型细长,粒长较HG7增加2.6%,粒宽减小18.7%;另一个呈短圆粒,粒长缩短26.0%,粒宽增加4.1%,两者分别被命名为HG7-TG、HG7-SG。与HG7相比,HG7-TG和HG7-SG的株高、穗型等也存在一定差异。为确定HG7-TG和HG7-SG与HG7之间的亲缘关系,首先利用NY/T 1433-2014《水稻品种鉴定技术规程SSR标记法》的48个简单序列重复(SSR)标记对三者进行了分析。结果发现,HG7-TG与HG7之间存在24个SSR位点差异,而HG7-SG与HG7之间仅有1个位点差异。利用基因组重测序分析三者在全基因组水平上的遗传变异,结果表明HG7-TG与HG7之间存在约2.8 M个遗传变异,变异率高达7.5×10^(-3);HG7-SG与HG7之间约存在0.02 M个变异,变异率仅为5.2×10^(-5)。遗传分析结果表明,长粒性状为不完全显性。本研究结果表明,在诱变育种实践中,诱变群体中所鉴定到的变异株可能并非由原品种突变而来,采用SSR标记和基因组重测序的方法先对材料进行甄别,可确保突变体的真实性。本研究采用基因组重测序方法甄别真假突变体,对诱变育种研究具有一定的指导意义。