几种杂交水稻及其亲本三系幼苗抗冷特性的比较

 根据杂交水稻抗冷性选育种的需要，我们研究了低温对五个杂交水稻组合的影响。从低温对幼苗根系电解质泄漏，黄化幼苗转绿和幼苗存活率的影响来看：根系外渗液的相对电导率增加，叶绿素合成能力的降低与幼苗存活率具有一致性，其抗冷顺序为粳稻型的秀优57>籼稻型的青优早>汕优63、汕优64和威优64。杂交水稻Fl的抗冷性与母本近似．与父本关系不大。保持系的抗冷性相似于不育系。本文对该结果在杂交水稻抗冷性选育中的意义进行了讨论。     

B803A系列杂交水稻组合根系生长特性研究

以B803A所配4个杂交水稻组合与汕优63(CK)为材料,研究了不同生育时期的根系干重、根冠比、根系含水率和发根力变化及其与产量的关系。结果表明,B优系列组合各个生育时期的根系干重均大于汕优63,而根冠比却小于汕优63;抽穗期后的根系含水率及孕穗期的发根力均高于汕优63,说明B优系列组合生育后期的根系活性强于汕优63。对根系特性与产量的相关分析表明,水稻生育后期根系活性对产量的形成具有重要影响。     

孕穗期自然低温对籼型杂交水稻的影响分析

孕穗期低温主要通过影响籼型杂交水稻结实率导致产量降低，对有效穗，每穗粒数和粒重无明显影响。在自然低温条件下，籼型杂交水稻组合间孕穗期耐冷性表现出明显的强、中、弱差异；进一步对亲本组合的分析发现，籼型杂交水稻孕穗期耐冷性与不育系和恢复系均有关，而与恢复系的关系更为密切：建议以低温影响后的结实率及其与正常结实率的差异程度作为评价水稻品种孕穗期耐冷性的指标。     

低温锻炼对香蕉幼苗钙调蛋白含量及其可能调节酶类活性的影响

首次对不同抗冷性的香蕉幼苗在低温锻炼中钙调蛋白(CaM)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、腺苷三磷酸酶(ATPase)、膜伤害率及幼苗存活率的动态变化过程进行测定。结果表明,低温锻炼提高了幼苗叶片中CaM含量和SOD、POD及ATPase活性,降低了膜伤害率,从而提高了幼苗的存活率,但不同抗冷性品种上述各项指标变化略有差异。进一步分析发现,在低温锻炼期间,不同抗冷性香蕉幼苗的CaM含量和SOD、POD及ATPase活性都呈现先上升后下降的动态变化趋势,而且它们的变化与幼苗抗冷性的提高存在着明显的相关性,据此推测CaM可能参与SOD、POD及ATPase活性的调节。     

低温胁迫后水分对水稻幼苗根系活力和水孔蛋白相关基因表达的影响

【目的】为了探究低温冷害胁迫后水分/湿度对水稻幼苗根系活力和水分运输等的影响,【方法】以具有低温耐性差异的嘉籼7号和辐8329两个水稻品种为研究材料进行低温胁迫处理后,在进行实验Ⅰ（不同湿度梯度,正常温度培养条件下）和实验Ⅱ（快速回温处理实验,以正常温度恢复为对照）。【结果】实验Ⅰ结果表明,与较低湿度（30%）相比,较高的湿度（60%和90%）可以提高根系活力,有效保证水稻幼苗的存活率并缓解其遭受的低温冷害。水孔蛋白基因OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力密切相关,对水稻的抗寒和低温耐性具有显著的调控作用。实验Ⅱ结果表明,与对照组（CK）相比,快速回温处理后水稻幼苗的含水量和根系活力显著降低;且正常自然恢复状态下,两个水稻品种的存活率明显高于快速回温组幼苗。【结论】低温胁迫显著影响水稻幼苗的生长发育过程。较高的湿度环境有助于缓解幼苗的低温冷害损伤,保证存活率。同时,低温胁迫后的外界环境湿度对水稻幼苗的含水量、根系活力和水孔蛋白相关基因表达有显著影响,其中OsPIP2;5和OsPIP2;6的表达水平与根系活力正相关,在水稻幼苗抵御外界低温冷害过程中起重要作用。因此,与低温胁迫后田间大量灌溉相比,正常温度下土壤缓慢的温度上升对幼苗的根系活力影响较小,有助于其在低温冷害后恢复生命活动。     

低温对杂交水稻及其亲本剑叶77K荧光的影响

 以大田栽培的三套杂交水稻组合汕优63、青优早和秀优57为材料， 研究了低温(5℃)与光照(210 μmol m^-2 s^-1 PFD)对杂交水稻F₁及其亲本剑叶77K荧光的影响。结果表明：低温引起77K荧光参数F0、Fm、Fv下降，可变荧光Fv的变化能反映三套杂交水稻组合间的抗冷性的差异。F₁的抗冷性居父母本之间。同时发现，在低光照下低温处理引起Fo，Fm，Fv上升，但未改变Fv／Fm，Fv／Fo的比值。证明在低温下，低于水稻生长光强210μmol m^-2 s^-1 PFD的光照对PSⅡ的最初光能转化效率和光能传递速率影响不大， 即对光合作用的光化学过程未产生光抑制现象。由此可见，取样于田间强光照下的水稻剑叶，在5℃和210μmol m^-2 s^-1 PFD 处理下，210μmol m^-2 s^-1 PFD可能有利于水稻对低温的适应， 从而减轻叶片的光化学过程的伤害程度。     

低温对水稻幼苗类囊体膜脂肪酸组分和膜脂过氧化的影响

以高产杂交稻组合两优培九和常规杂交稻汕优63为材料,设10℃低温和25℃常温对照两个处理,研究了夜间低温对幼苗类囊体膜膜脂过氧化和脂肪酸组分的影响。低温处理后,两个组合叶片的叶绿素含量明显下降,但两优培九下降幅度较小。两个组合的低温处理组脂肪酸组分中的16:0和18:0含量下降,常温对照组的下降幅度较小;而低温处理组脂肪酸组分中的18:1、18:2和18:3含量均上升。脂肪酸的不饱和度均呈上升趋势,但两优培九不饱和度整体上比汕优63小。低温处理下,两个组合的MDA和超氧阴离子含量都呈上升趋势,但两优培九MDA含量上升幅度远远比汕优63小。由结果可知,两优培九在苗期对低温不敏感,抗冷性较强。夜间低温引起叶片的类囊体膜膜脂过氧化加剧,脂肪酸不饱和度上升,这两方面的变化有着密切的关系,且都与杂交稻的冷适应发展有紧密的联系。     

杂交水稻抽穗扬花期高温对结实率及相关生理特性的影响

用生产上大面积应用的7个杂交水稻组合及其恢复系为材料,以汕优63作对照,通过分期播种试验和人工气候室高温处理,研究了杂交水稻抽穗扬花期高温对结实率及相关生理特性的影响。结果表明,抽穗扬花期高于32℃的日均温能引起结实率明显下降,供试组合在高温下结实率的稳定性依次为:汕优63、Ⅱ优838、陆两优106>丝优63、金优725、汕优桂99>Ⅰ优198、两优培九;杂交水稻耐高温能力与其父本呈显著线性正相关;在37℃高温处理下,杂交水稻叶片中丙二醛(MDA)和可溶性糖含量显著增加,类胡萝卜素(Car)含量显著降低,耐热性较强的组合在高温胁迫下累积可溶性糖的能力较强,而MDA和Car含量的变幅相对较小,这3种指标可以作为水稻耐热性鉴定的生理指标。     

脱落酸对咖啡幼苗抗冷性的效应

以影响膜结构完整的有关酶系统(超氧物歧化酶及过氧化物酶的活性)与非酶系统(Vc 含量)为主要生理生化指标,以增强抗冷性(电导率或相对电导率)为依据,测定脱落酸(ABA)对咖啡幼苗抗冷性的效应。结果表明,用100—150ppmABA,预处理24小时,效果最佳。用 ABA处理,对叶片(或子叶)效应显著,对根系基本无效应;喷叶与浸根两种方法都能提高幼苗的抗冷性。比较 ABA 与其他植物激素对咖啡幼苗低温生理效应的结果表明,ABA 显著增强幼苗抗冷性,吲哚乙酸、6—(?)基嘌呤和乙烯利无此效应,乙烯利甚至加重冷害。ABA 的作用可能与参与控制水分丢失以及保持膜结构完整的代谢过程有关。低温下秋水仙碱加重咖啡幼苗的冷害。ABA 能减缓秋水仙碱所引起的冷害,而且 ABA 应用在秋水仙碱的使用或低温之前一定时间效果更佳。低温诱导细胞微管拆卸是冷害的一个原因,ABA 的另一作用是与参与微管网状物的生理稳定性活动有关。     

水稻低温冷害下生理研究进展

从细胞膜系与植物抗冷性,可溶性糖、蛋白质与植物抗冷性,脯氨酸及其它氨基酸与植物的抗冷性,低温下冷害指数、电导率、原生质膜透性与植物的抗冷性等方面综述了水稻低温冷害生理研究进展,为今后的水稻冷害研究提供科学依据。     

低温对杂交水稻及其亲本灌浆期剑叶果糖1，6-二磷酸酯酶活性的影响

Effects on chilling on fructose 1,6-diphosphatase (FBPase) of flag leaves in five hybrids Shanyou 63, Shanyou 64, Weiyou 64, Qingyouzao and Xiuyou 57 were investigated. The results indicated that chloroplast FBPase activity of flag leaves in hybrid rice F₁ and their parents at filling stage decreased after low temperature (1℃) treatment. The sensitivity of FBPase to chilling can reflect difference of cold tolerance among these hybrids. The order of cold tolerance was as follows: Japanica type Xiuyou 57, Indica type Qingyouzao, Shanyou 63, Shanyou 64. and Weiyou 64. The cold tolerance of F₁hybrid rice was inherited toward to that of the maternal line. The possible role of FBPase during grain filling and the relationship between FBPase activity of flag leaves and cold tolerance in hybrid rice were discussed.     

水稻越冬品系的耐冷性鉴定

以4个水稻越冬品系和4个籼稻品种(对照)为材料,检测了低温胁迫条件下水稻幼苗的生理生化特性。结果显示,经低温胁迫,越冬品系的幼苗存活率极显著高于对照品种,幼苗存活率最高的是SW-2(95.31%),最低的是对照品种桂99(1.67%),4个越冬品系平均幼苗存活率比4个对照品种高出71.12个百分点。低温胁迫后越冬品系的相对电导率小于对照品种,黄化幼苗的转绿能力强于对照品种。水稻幼苗在低温胁迫后丙二醛(MDA)含量都有所增加,但越冬品系比对照品种增加的量要少;越冬品系在低温胁迫后超氧化物歧化酶(SOD)相对活性比对照品种要高。因此,越冬品系具有很强的耐低温能力。     

水稻幼苗期耐冷性选择对主要农艺性状的影响

利用籼粳稻杂交后代（密阳23/通88-7、密阳23/TR22183、密阳23/高产102）探讨了水稻幼苗期耐冷性选择对主要农艺性状的影响。从籼粳稻杂交后代F2和F3中选择的耐冷个体群或系统群与随机个体群或敏冷系统群间进行主要农艺性状的比较结果表明,在F2和F3水稻幼苗期耐冷性选择对秆长、穗长和穗数并不产生显著的影响,但选择获得的幼苗期耐冷性强的F2个体群的孕穗期耐冷性(结实率)、F3系统群的分蘖期耐冷性(赤枯度)和孕穗期耐冷性(结实率)均显著强于随机个体群和敏冷系统群;在冷水处理下F3幼苗期耐冷性强的耐冷系统群的产量显著高于敏冷系统群。提出在水稻幼苗期以叶赤枯度来选择幼苗期耐冷性强的个体是获得高产耐冷后代材料的有效途径。     

Selection of Rice Genotypes for Salinity Tolerance Through Morpho-Biochemical Assessment

The present study reported the morpho-biochemical evaluation of 15 selected rice genotypes for salt tolerance at the seedling stage. Growth parameters including shoot length, root length, plant biomass, plant turgid weight, plant dry weight along with relative water content were measured after exposure to saline solution （with electrical conductivity value of 12 dS/m）. Genotypes, showing significant differential responses towards salinity in the fields, were assessed through 14 salinity-linked morpho-biochemical attributes, measured at 14 d after exposure of seedling in saline nutrient solution. Relative water content, chlorophyll a/b, peroxidase activity and plant biomass were identified as potential indicators of salt tolerance. Principal component analysis and successive Hierarchical clustering using Euclidean distance revealed that Talmugur, Gheus, Ghunsi, Langalmura, Sabitapalui, and Sholerpona were promising genotypes for further breeding programmes in rice. The maximum Euclidean distance was plotted between Thavallakanan and Talmugur （7.49）, followed by Thavallakanan and Langalmura （6.82）, indicating these combinations may be exploited as parental lines in hybridization programmes to develop salinity tolerant variety.     

水稻冷胁迫响应基因OsSADMC功能标记的开发和利用

通过对95份水稻种质资源进行苗期耐冷性鉴定,筛选出10份苗期耐冷(存活率≥60%)和9份冷敏感的材料(存活率为零),并对水稻冷胁迫响应基因OsSADMC进行了表达分析,发现对照和冷胁迫处理条件下该基因在耐冷品种中的表达量都显著高于冷敏感品种。对耐冷材料丽江新团黑谷(LTH)和冷敏感材料IR29的基因编码区域进行了克隆和测序分析,在两个品种间鉴定了10个SNP位点,其中第749碱基处存在的一个碱基变异(C突变为T),从而使丝氨酸变为亮氨酸。根据其中一个SNP位点设计了OsSADMC的功能标记SADMC-CAPS1,该标记可以准确地鉴定出19份耐冷性不同水稻种质资源OsSADMC的基因型和耐冷性。     

Rice and cold stress: methods for its evaluation and summary of cold tolerance-related quantitative trait loci

Cold stress adversely affects rice (Oryza sativa L.) growth and productivity, and has so far determined its geographical distribution. Dissecting cold stress-mediated physiological changes and understanding their genetic causes will facilitate the breeding of rice for cold tolerance. Here, we review recent progress in research on cold stress-mediated physiological traits and metabolites, and indicate their roles in the cold-response network and cold-tolerance evaluation. We also discuss criteria for evaluating cold tolerance and evaluate the scope and shortcomings of each application. Moreover, we summarize research on quantitative trait loci (QTL) related to cold stress at the germination, seedling, and reproductive stages that should provide useful information to accelerate progress in breeding cold-tolerant rice.     

利用分子标记定位水稻芽期耐冷性基因

 利用籼稻品种南京11和粳稻品种巴利拉的F₁花药进行组织培养,获得67个加倍单倍体植株(Doubled haploid, DH)。 以该群体构建了一张包含131个RFLP标记的水稻分子图谱。 以芽期的死苗率为指标, 评定亲本及各 DH系在低温(4～5℃)条件下的耐冷性。结果表明：死苗率在DH群体中呈双峰连续分布, 表明芽期耐冷性是由主基因控制的数量性状。将死苗率作为数量性状进行QTL的区间作图分析, 发现在第7染色体上G379b-RG4区间存在有与耐冷性有关的基因(Cts7) 。     

QTL analysis of cold tolerance at seedling stage in rice (Oryza sativa L.) using recombination inbred lines

Cold tolerance at seedling stage of rice (Oryza sativa L.) is a favorable trait for the stable establishment in temperate and high-elevation areas. In the present study, 71 recombinant inbred lines (RIL) derived from the cross of Asominori (Japonica) and IR24 (Indica) were used to identify quantitative trait loci (QTL) affecting cold tolerance at seedling stage. The putative QTL was further confirmed using some chromosome segment substitution lines (CSSLs), in which IR24 was used as the donor parent and Asominori as the recurrent parent. The average seedling mortality was used as cold tolerance after cold treatment with 6 °C for 7 days and recovery culture with 25 °C for 4 days at three-leaf seedling stage. Three QTL affecting cold tolerance at seedling stage were detected on chromosomes 1, 5 and 6 with LOD scores ranging from 2.2 to 4.1 using composite interval mapping (CIM). Among them, qSCT-1 located in the region of XNpb87-2-C955 on chromosome 1 was a major QTL which explained 24.51% of total phenotypic variance and favorable allele came from japonica parent, Asominori. In addition, IR24 alleles at the other two loci (qSCT-5 and qSCT-6) increased cold tolerance. And these three QTL were confirmed by four lines from the IR24 CSSLs. Transferring favorable allele from japonica variety to indica background or pyramiding different QTL identified from indica is an effective way to improve cold tolerance of rice.