稻米品质性状基因的克隆与功能研究进展

水稻是中国重要的粮食作物之一,高产与优质一直是品种改良的主要目标。目前,中国稻米品质表现总体偏低,在一定程度上影响了其市场竞争力。稻米品质属综合性状,是指稻米或稻米相关产品满足消费者或生产加工需求的各种特性,主要涉及稻米的物理和化学特性,包括精米率、米粒形状、透明度、蒸煮时间、米饭质地与香味、冷饭质地以及营养成分等指标。通常用碾磨品质、外观品质、蒸煮与食味品质和营养品质4个方面来评价稻米品质。近10年来,在上述稻米品质性状相关基因的克隆与功能研究领域已取得了长足的进展。水稻粒形不仅是重要的产量性状也是碾磨和外观品质的重要决定因素,目前已克隆了多个粒形相关的QTL和基因。根据粒形相关基因的表型效应可将其分为3类,即伴随植株矮化的小粒控制基因(第一类,包括D1、D2、D11、D61和SMG1等)、粒形特异基因(第二类,如GS3、GL3.1、GW7、GW2、GW5、GS5、GS6、TGW6、GW8、BG2、GW6a和GS2等)和小圆粒基因(第三类,即SRS),其中只有第二类基因具有较好的育种利用价值。垩白是决定稻米外观品质的首要性状,同时也会影响碾磨品质。目前尽管已经鉴定了大量QTL,但只有少数QTL被精细定位和克隆,如Chalk5、cyPPDK、G1F1、OsRab5a、FLOURYENDOSPERM2、PDIL1-1和SSG4等主要通过调控胚乳灌浆和储藏物积累而影响稻米外观表现。淀粉占精米胚乳干重的90%以上,其组成与结构是决定稻米外观和蒸煮与食味品质的最重要因素。淀粉的合成是由多基因参与的复杂调控网络,直接参与淀粉合成的淀粉合成酶类基因的功能已经比较清楚;此外,参与胚乳淀粉代谢的一些转录因子如Dull、OsEBP89、OsEBP5、OsRSR1和OsbZIP58等也已被陆续鉴定和克隆。蛋白质是稻米的第二大成分,目前已克隆了众多的贮藏蛋白编码基因,并且已鉴定克隆了多个与蛋白质转运调控有关的基因如OsSar、OsRab5a、OsAPP6、RISBZ1、RPBF、OsVPS9A、OsGPA3和GEF2等。赖氨酸是稻米中的第一限制必须氨基酸,通过过量表达富含赖氨酸蛋白(如RLRH1和RLRH2)或调控游离赖氨酸代谢等途径,均可显著提高稻米中的赖氨酸含量。稻米香味主要由2-AP决定,目前,已克隆了BADH2和OsP5CS等参与2-AP合成调控的基因。在与稻米贮藏有关的脂质代谢方面,已克隆了脂肪酸氧化酶基因LOX-1、LOX-2和LOX-3以及脂质转运基因OsLTP36。此外,在稻米维生素、花青素和矿物质等合成调控方面也已鉴定克隆了多个重要基因。综上,稻米各品质性状都是由多基因控制,并且各性状间彼此交叉,其遗传调控非常复杂。本文重点就近年来控制稻米粒形与垩白、蒸煮与食味品质、储藏蛋白、脂类、维生素与矿质元素等合成与调控相关基因的克隆、等位变异和功能研究进行了综述,并对重要品质相关基因的育种利用进行了展望,期望为水稻优质育种提供参考。

小麦全基因组抗赤霉病QTL关联位点特异性SSR标记的筛选、等位变异及效应解析

赤霉病是小麦主要的流行病害之一。借助标记辅助选择将不同数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)聚合是防治赤霉病有效且环保的方法,可以从源头上控制赤霉病并降低籽粒中毒素含量。抗赤霉病QTL在小麦全基因组均有分布,但除了Fhb 1、Fhb 2等少数位点有比较可靠的鉴别标记,绝大部分位点缺乏有效的位点特异性鉴别标记。简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记多态性丰富,可以区分自然群体中不同等位变异,方便用于标记辅助育种。基于此,搜集了不同文献中报道的与赤霉病关联的SSR标记386个,并用这些标记构建全基因组赤霉病抗性QTL一致性图谱,接着对这些关联标记进行拷贝数分析,进而选择位点内的单拷贝SSR标记,将这些单拷贝标记在156个品种组成的自然群体中进行扩增,并与三季大田和三季温室环境下赤霉病抗性进行关联,筛选与赤霉病抗性关联的单拷贝SSR标记,明确这些标记在自然群体中的有效等位变异和效应。结果表明,共8个单拷贝SSR标记至少在两季试验中与表型显著关联(P<0.05),涉及2B、2D、3B、5A、5B、6A、6D、7A染色体,有5个单拷贝标记位点存在有效等位变异。中国地方品种和日本品种携带更多的有利变异,且有利等位变异数目越多的品种赤霉病抗性越好。研究分析的QTL位点及其关联的单拷贝SSR标记可用于赤霉病抗病育种,有利于提高品种赤霉病抗性水平和育种效率。

CRISPR/Cas基因编辑系统在水稻中的研究进展

基因编辑是一种能对特定基因进行修饰的基因工程技术,能快速对靶点基因编辑,是高效捕获目的基因、快速研究目标基因功能的重要手段,在基因功能研究和作物育种等方面有着重要意义和广阔的应用前景。基因编辑利用特异的DNA结合元件和切割元件开展编辑工作,然而该技术最需注意的是特异性和脱靶率问题,不同时期的基因编辑技术也针对上述2个问题进行改良,目前应用最为广泛的是CRISPR/Cas9,Cas12a由于其特异性高且脱靶率大大降低也受到越来越多的关注。本文对基因编辑的技术发展及特点、CRISPR/Cas9和Cas12a的技术优势进行介绍,并对这2种技术在水稻产量、抗性及品质中的研究进展进行综述,同时对拓展CRISPR/Cas基因编辑技术在水稻中的应用提出展望,为基因功能鉴定及遗传改良提供参考。

不同转化方法培育无抗性选择标记转基因水稻效率的比较

为研究不同的转化方法培育无抗性选择标记转基因水稻的效果,以4个籼粳稻品种为受体材料,比较了用农杆菌介导的双菌双载体和双T-DNA单载体两种共转化技术的共转化频率及随后获得的无抗性选择标记基因转化子的效率。结果表明,在双菌双载体介导的转化中,4个水稻品种的平均共转化频率为10.1%,其中55.6%的共转化植株自交后代中可筛选出无抗性选择标记的转基因水稻植株。在单载体双T-DNA介导的共转化中,平均共转化频率为45.0%,从其中60.0%的共转化植株自交后代中可获得无抗性选择标记的转基因植株,即双T-DNA单载体法的去选择标记的效率(27.0%)要较双菌双载体法(5.6%)高。

籼稻背景下导入Wxin等位基因改良稻米食味和理化品质

水稻Wx^b等位基因已广泛用于籼稻的品质改良,但携带该等位基因的一些籼稻米饭往往偏软,仍需进一步改良。为明确籼稻背景下导入Wxin等位基因对稻米食味品质和理化品质的效应,分别以携带Wx^in的IR64和携带Wx^b的9311为供体,以携带Wx^a的籼稻SIR3611(3611)为受体,基于分子标记辅助选择,通过杂交和连续回交的方式构建了3611背景下携带Wx^in和Wx^b的近等基因系。系统比较了不同近等基因系间的农艺性状以及稻米的食味和理化品质。结果表明,近等基因系与受体亲本3611的主要农艺性状基本接近,无显著差异。NIL(Wx^in)稻米的表观直链淀粉含量较亲本3611极显著下降而胶稠度极显著增加。NIL(Wx^b)稻米表观直链淀粉含量最低且与之对应的胶稠度最高。近等基因系NIL(Wx^in)和NIL(Wx^b)稻米的食味值较亲本极显著提高。NIL(Wx^in)和NIL(Wx^b)稻米的GBSSI丰度与对应的表观直链淀粉含量具有明显的正相关。稻米粉的黏滞性谱、热糊化特性和晶体结构与直链淀粉含量显著相关性。本研究为在我国籼稻品种品质改良中有效利用Wx^in等位基因提供了重要依据。

江苏省水稻品质性状遗传和重要基因克隆研究进展

水稻(Oryza sativa L.)是保障我国粮食安全和农业可持续发展的主粮作物,江苏是我国重要的水稻种植区。经过40多年的发展,江苏水稻产量和品质性状研究都取得了重要进展。稻米品质性状组成复杂,涉及生产、加工、销售和消费多方面。本文对江苏省水稻几个主要品质性状的遗传研究历程进行了概括,重点对水稻外观品质、蒸煮食味品质和营养品质的遗传调控研究进行了总结。文章介绍了稻米品质性状的经典遗传规律和分子遗传特点,综述了各个品质性状遗传调控相关的重要功能基因。相关研究成果凸显了江苏水稻品质遗传改良基础研究在国内外的重要地位。特别指出,随着水稻功能基因组学的发展和品质性状遗传调控网络的明晰,未来针对特定或复合品质性状的分子设计育种是江苏水稻品质遗传改良研究中要重点推进的方向。

番茄rbcS3A启动子控制的GUS融合基因在转基因水稻中的表达

为研究不同启动子用于转基因水稻,克隆了番茄Rubisco小亚基rbcS3A基因的5′上游调控区,构建了由rbcS3A启动子引导的GUS嵌合基因,并经农杆菌介导导入到水稻中。对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量测定结果表明,rbcS3A启动子可驱动GUS报告基因在转基因水稻植株茎和叶组织中高效表达,而在根和种子等器官中不表达或表达活性极弱,表现出一定的组织特异性。在转基因水稻中,番茄rbcS3A启动子驱动外源基因的表达不受光诱导。

转基因水稻中过表达OsHGGT基因提高种子三烯生育酚含量的研究

旨在提高稻米中三烯生育酚的含量,将来源于日本晴尿黑酸牻牛儿基牛儿基牻转移酶(homogentisic acid gerany-lgeranyl transferase,HGGT)基因导入粳稻品种武育粳3号过量表达。经PCR和RT-PCR分析证明外源基因已导入水稻中并能够在水稻胚乳中表达。HPLC测定结果表明,过表达HGGT后,转基因水稻种子糠层及胚乳中γ-三烯生育酚和总三烯生育酚的含量分别是未转化对照的1.52和1.67倍,且三烯生育酚的积累并未导致总生育酚含量的降低,最终糠层及胚乳中总三烯生育酚与总生育酚的比值分别提高到0.82和1.82,极显著高于(P<0.01)未转化对照(分别为0.54和1.27)。

基因工程改良作物种子蛋白营养品质的策略及其研究进展

作物种子蛋白是人类和牲畜日常蛋白质的主要来源;与肉类相比,植物蛋白质的营养品质往往不够完全,主要表现在禾谷类作物种子蛋白质中的赖氨酸和色氨酸含量低,而豆类和蔬菜类蛋白质缺乏蛋氨酸和半胱氨基酸等含硫氨基酸。采用传统育种技术提高作物蛋白质营养品质方面的成效不大,现代分子生物技术的进展为改良植物种子蛋白质营养品质提供了有效的技术路线,目前已发展了几种在分子水平上改良作物蛋白质营养价值的方法,包括内源蛋白质序列的修饰、同源优质蛋白基因的过量表达、异源优质蛋白基因的转移和表达、人工合成新蛋白基因、以及增加游离的必需氨基酸的含量等。本文重点从上述5个方面综述近年来采用基因工程技术提高作物蛋白质营养品质的进展,并就其中可能存在的问题作了讨论。

水稻脆秆突变体bc1-wu3的鉴定与基因克隆

【目的】茎秆机械强度与植株抗倒伏性直接相关。发掘脆秆突变体,克隆其相关基因有助于了解茎秆机械强度遗传机制,为抗倒伏育种提供理论依据。【方法】在经^(60)Co-γ诱变的粳稻品种武育粳3号后代群体中获得一个脆秆突变体,命名为bc1-wu3(brittle culm 1 from Wuyujing3),以突变体bc1-wu3为母本,Kasalath为父本构建相应的F_2分离群体,采用图位克隆的方法定位相应脆秆基因。【结果】与野生型相比,突变体的叶片、叶鞘、茎秆等组织在全生育期始终表现为脆性,易折断;穗长和粒长显著降低,粒宽显著增加。茎秆细胞细胞壁糖成分测定表明,细胞壁中纤维素含量极显著下降,而木糖、葡萄糖及阿拉伯糖含量则显著增加。茎秆切片观察发现突变体茎秆的厚壁细胞层数减少,厚壁细胞细胞壁极显著变薄。遗传分析表明,bc1-wu3脆性性状受1对隐性核基因控制。采用图位克隆的技术将该基因定位于第3染色体标记MK12与MK18之间,物理距离为57 kb,在此定位区段内包含1个已克隆的脆性基因BC1(LOC_Os03g30250)。测序结果表明,突变体bc1-wu3中BC1基因第2外显子内(CDS 659处)有1个碱基的替换(G-T),导致编码氨基酸由半胱氨酸变异为苯丙氨酸。实时荧光定量PCR结果表明,BC1基因在脆秆突变体bc1-wu3茎秆中的表达量显著降低。【结论】据此推断本研究中定位的脆秆基因bc1-wu3为BC1新等位基因。相关结果加深了对BC1基因功能的认识,有助于阐明水稻茎秆强度遗传机制。

以谷蛋白GluA-2信号肽增强外源蛋白在转基因水稻胚乳中的表达与积累

提高外源蛋白在特定目标组织器官中的表达量是转基因植物研究与开发的核心技术之一。谷蛋白是水稻种子中最主要的贮藏蛋白,其表达具有严格的时空特异性。为进一步研究谷蛋白信号肽序列在指导基因表达中的作用,本研究克隆了水稻谷蛋白Glu A-2基因的启动子及其信号肽编码序列,并与GUS报告基因编码区融合,构建了分别含有和不含有信号肽的表达载体p13GG和p13GSG;经农杆菌介导法分别转入同一水稻品种中,获得了20多个独立转化子,PCR证明外源基因都已整合进了水稻基因组中。Northern杂交结果表明,融合Glu A-2信号肽编码序列可显著提高GUS基因在水稻胚乳中的转录;利用GUS特异的抗体进行Western杂交分析,显示该信号肽序列可显著提高外源蛋白在转基因水稻胚乳中的积累,但是其所指导表达的GUS蛋白在水稻胚乳中并没有表现出相应的活性,其机制有待进一步深入解析。相关结果对于水稻品质改良基因工程研究以及以水稻种子作为生物反应器高效表达外源蛋白具有重要的指导作用。

转基因水稻中过量表达OsHPT提高胚乳中生育酚含量

为了提高稻米中生育酚的含量,本研究经农杆菌介导将由CaMV35S启动子驱动的水稻尿黑酸植基转移酶基因(OsHPT)导入粳稻品种武育粳3号,经RT-PCR等分析证明导入基因能在水稻胚乳中表达。HPLC测定结果表明,水稻中过表达OsHPT后,转基因稻米胚乳中总生育酚的含量极显著高于未转化对照,且主要表现为α-生育酚含量的提高,总生育酚和总维生素E含量最高可分别提高1.5和0.8倍。

转高赖氨酸融合蛋白基因水稻谷蛋白急性毒性

以我国自主培育的转高赖氨酸融合蛋白基因水稻(简称转GL基因水稻)为材料,参考中华人民共和国国家标准,通过小鼠急性经口毒性实验研究转GL基因水稻谷蛋白的食用安全性。采用低碱法(0.35%)提取的谷蛋白以5000mg/kg最大剂量灌胃小鼠,连续观察14d后测定小鼠体质量、血常规、脏器系数和脏器的病理学检查。结果表明:整个实验期间,小鼠生长状态良好,无死亡和异常现象;转GL基因稻米谷蛋白LD50>5000mg/kg,属实际无毒级别;各实验组间的小鼠体质量增长无明显差异,血常规指标、脏器系数和病理学检查也未见显著差异。因此,转GL基因水稻谷蛋白对小鼠无急性毒性作用。

转高赖氨酸融合蛋白基因水稻蛋白消化稳定性

以我国自主培育的转高赖氨酸融合蛋白基因水稻(简称转GL基因水稻)为材料,参考中华人民共和国国家标准,通过体外模拟胃/肠液消化实验,研究转GL基因水稻蛋白的消化稳定性。结果表明:质量浓度为5g/L的总蛋白在胃液中2min内完全消化,质量浓度为2g/L的总蛋白在肠液中15s～2min内完全消化;而以5倍于国标规定的质量浓度进行消化时,总蛋白在模拟胃液中60min仍可观察到未降解片段,在模拟肠液中2min内则全部消化;两步法体外模拟消化结果,胃液中极难降解的蛋白片段在经肠液作用5min后,完全被降解。本研究表明,转GL基因水稻蛋白在模拟胃肠液中不具有消化稳定性。

水稻Wx基因的等位变异及育种利用研究进展

胚乳中直链淀粉含量是决定稻米蒸煮与食味品质的最重要指标,其在不同品种间变异范围较大。蜡质基因(Waxy,Wx)控制着稻米中直链淀粉的合成,是影响稻米蒸煮与食味品质的最重要基因。目前,在栽培稻中已鉴定了Wx基因的多个复等位变异,包括Wxa、Wxb、wx、Wxop、Wxin、Wxmq、Wxmp、Wxhp等,这些等位变异是造成稻米品质差异的主要原因。综述了目前已发现的Wx基因的主要等位变异类型及变异所产生的效应,简要回顾了各Wx等位基因在育种上的利用,展望了今后Wx基因的主要研究方向。

水稻MAPK家族基因对纹枯病菌和激素的响应特征研究

MAPK (mitogen-activated protein kinase)信号级联系统在调节植物生长发育和逆境胁迫中具有重要作用。以不同抗感纹枯病水平的水稻品种为材料,分析OsMPKs类基因对水稻纹枯病菌的侵染响应特征,发现供检测的17个OsMPKs基因对纹枯病菌处理后均有不同程度的表达响应,且在抗病、感病品种间存在一定差异。通过茉莉酸、水杨酸和乙烯处理,发现OsMPKs基因至少受到1种激素的诱导表达,且对不同激素的处理响应存在差异。组织表达分析显示,OsMPK3、OsMPK6等6个OsMPKs基因在纹枯病菌主要侵染部位叶鞘和叶片中有较强表达。综合比较不同表达分析结果,发现一些可能参与调控水稻对纹枯病抗性的OsMPKs基因。

Wx与ALK主要等位基因不同组合对稻米品质的影响

【目的】稻米蒸煮和食味品质主要受Wx和ALK两个主效基因的调控。这两个基因在栽培稻中存在多个复等位变异,本研究旨在明确Wx和ALK基因的主要等位变异及其组合对稻米品质的影响。【方法】将Wx的3个主要等位基因(Wx^a、Wx^b和wx)与ALK的2个主要等位基因(ALK^a和ALK^c)进行不同的组合,在粳稻品种日本晴(Nip)背景下创建6个含有Wx和ALK基因不同等位变异组合的近等基因系。通过测定近等基因系的稻米理化品质明确不同等位基因及其组合对稻米品质的效应。【结果】在相同的ALK基因型背景下,含Wx^a等位基因稻米的糊化温度极显著低于wx型和Wxb型的近等基因系。稻米黏滞性受Wx和ALK等位基因组合影响较大,Wx等位变异主要影响稻米的峰值黏度、峰值时间和冷胶黏度;在相同Wx背景下,ALK等位基因主要影响稻米RVA谱的起浆温度,对稻米崩解值和消减值的影响不显著。总体来看,Nip-Wx^a/ALK^a和Nip-Wx^a/ALK^c型稻米具有较高直链淀粉含量和崩解值,较低的胶稠度,因而食味值较差;Nip-wx/ALK^a和Nip-Wx^b/ALK^a型水稻具有适中的直链淀粉含量、较软的胶稠度以及较低的糊化温度,因此这两个近等基因系热饭和冷饭的食味值较好;虽然Nip-Wx^b/ALK^c的糊化温度较高,但因其适中的直链淀粉含量和较高的胶稠度,其冷饭食味值降幅较小;Nip-wx/ALK^c稻米的热饭食味值与Nip-wx/ALK^a、Nip-Wx^b/ALK^a和Nip-Wx^b/ALK^c无差异,但因其较高的糊化温度,其冷饭食味值显著下降。【结论】Wx基因变异主要影响稻米直链淀粉含量和胶稠度,对糊化温度有一定的影响;ALK基因变异主要影响糊化温度,对直链淀粉含量无显著影响,对胶稠度存在微效影响。

籼稻背景下抑制不同ALK等位基因表达对稻米品质的影响

【目的】稻米糊化温度是影响稻米品质的重要指标,该性状受主效基因ALK/SSII-3调控,ALK基因具有多个复等位基因,本研究旨在通过RNAi技术明确籼稻亚种中两个不同ALK等位基因的效应。【方法】以分别含有ALK^c和ALK^b等位基因的高糊化温度品种珍汕97B和低糊化温度品种龙特甫B为试验材料,使用RNAi技术构建ALK表达下调的转基因株系,通过对其稻米理化品质的测定来明确不同等位基因表达下调对稻米品质的影响。【结果】对不同转基因水稻目的基因的表达分析显示本研究中转基因株系的ALK基因受到了不同程度的干扰。重点分析了不同RNAi株系稻米的糊化温度,结果表明珍汕97B的RNAi转基因稻米的糊化温度极显著降低,而在低糊化温度品种龙特甫B背景中下调表达ALK基因后对糊化温度的影响较小;转基因株系与未转化亲本相比,米粉的起始糊化温度都显著降低,表现为提前糊化;在珍汕97B背景下干扰系的峰值温度与未转化亲本相比极显著降低,而在龙特甫背景下米粉的峰值温度与未转化对照相比显著降低。对不同转基因系的理化品质分析表明,ALK下调表达植株稻米的表观直链淀粉含量显著增加,下调表达ALK后会引起米粉峰值黏度和崩解值的改变。高糊化温度品种珍汕97B干扰系与未转化对照相比胶稠度呈现极显著性差异,而低糊化温度品种龙特甫干扰系的胶稠度与未转化对照相比没有差异。【结论】下调表达ALK等位基因对稻米理化品质产生显著影响,并且干扰不同等位基因的效应存在明显差异,即籼稻中的两个ALK等位基因的效应存在显著差异。

转反义蜡质基因纯合株系间直链淀粉含量与RVA谱关系分析

【目的】排除以往水稻亚种或品种间RVA谱分析时存在着的遗传背景差异,分析转反义蜡质基因不同直链淀粉含量纯合株系间RVA各特征值的差异,更清楚地揭示直链淀粉含量与RVA谱特征值的关系。【方法】采用根癌农杆菌介导共转化和花药培养相结合的方法,培育含有反义蜡质基因的花培纯系,并对各株系进行直链淀粉含量和RVA谱测定和分析,通过比较RVA谱曲线图形及RVA谱特征值的显著性测定,分析相同遗传背景条件下直链淀粉含量对各RVA谱特征值的作用。【结果】在武运粳7号转基因后代中,获得了只含反义蜡质基因、不含潮霉素抗性标记的花培株系77个,经T1H1和T1H2二代直链淀粉含量测定,有19个株系的直链淀粉含量接近对照(对照16.0%);有50个株系直链淀粉含量比对照下降1%～5%,其中,直链淀粉含量在11.0%～13.9%有30个株系;另外,有8个株系的籽粒为蜡质状,直链淀粉含量降至3.1%～4.0%。不同直链淀粉含量纯系间RVA谱分析发现存在二种RVA谱曲线图形,直链淀粉含量在3.1%～4.0%株系明显不同其它株系,也不同于常规糯稻;对RVA谱曲线图形相同、直链淀粉含量不同的株系进行分类比较,低直链淀粉含量株系的RVA谱曲线最终表现为曲线逐步上升,但没有超越第1个峰值。对不同直链淀粉含量株系类群的各RVA谱特征值进行显著性测定,3.1%～4.0%株系群有5个特征值与其它二个株系群存在极显著差异;11.0%～13.5%株系群有3个特征值与对照16.0%组存在极显著差异;直链淀粉含量与RVA谱各特征值之间优化数学模型显示:峰值时间和消减值与直链淀粉含量关系较为密切。【结论】导入反义蜡质基因,能导致直链淀粉含量降低;通过花药培养能快速获得纯合株系;直链淀粉含量差异不仅影响到各RVA谱特征值,而且还造成RVA谱曲线不同。

一个氮高效籼粳交直立穗粳稻品种的鉴定

培育和筛选需肥量少、产量高的氮高效品种是减少资源浪费、保护生态环境的重要途径。以4个直立穗粳稻品种(系):武密粳(扬州大学以粳稻品系抗条武育粳3号与籼稻品种密阳23杂交育成)、抗条武育粳3号、武运粳24、淮稻5号为供试品种,设置4个氮肥施用量:全生育期不施氮、全生育期施氮120 kg/hm2、240 kg/hm2和360kg/hm2,以及3个栽插密度试验:37.5万穴/hm2、30.0万穴/hm2和22.5万穴/hm2,探究不同直立穗品种的氮肥利用率及对产量的影响,试验重复2年。结果表明:武密粳遗传背景中籼稻血缘占比9.60%,明显高于其他3个粳稻品种;随氮肥施用量增加,所有品种株高、生物产量呈上升趋势,收获指数呈下降趋势,经济产量则以施氮240 kg/hm2水平为最高,过度施肥导致产量降低,栽插密度对以上4个性状的影响相对较小;武密粳的经济产量、收获指数和氮肥偏生产力显著高于其他3个品种,氮肥农学利用率显著低于其他3个品种,表明多施氮肥对提高武密粳产量的贡献相对较小;武密粳在施氮120 kg/hm2条件下的产量超过武运粳24和淮稻5号在施氮240、360 kg/hm2条件下的产量,说明武密粳是一个氮肥利用率较高的粳稻新品系,通过籼粳杂交培育节肥高效粳稻品种是可行的。