鉴定水稻幼苗抗冷力的方法探讨

 抗冷力强的麻线谷比抗冷力弱的桂朝对低温胁迫具有较高的适应能力，表现在低温吸胀对种子电解质泄漏、根系生长、活力指数、平均发芽天数的影响均是麻线谷小于桂朝。幼苗经低温处理后，根系电导、幼苗转绿、叶片叶绿素荧光对低温的敏感性亦是麻线谷小于桂朝。这些生理特性变化与幼苗存活率相一致，由此认为上述各种变化可作为鉴定水稻品种抗冷力的指标。对3个杂优水稻组合（F#-1）及其亲本（三系）进行抗冷力分析，结果表明：根系电导、叶片叶绿素荧光、幼苗存活率在一定程度上能反映组合（F#-1）及其亲本（三系）之间的抗冷水平，并且杂优水稻的抗冷力倾向于母本。本文对鉴定水稻幼苗的抗冷力方法进行了讨论。     

我国水稻耐冷性QTL定位研究进展

为了解水稻耐冷遗传机制,开展分子标记辅助育种,对水稻芽期、苗期和孕穗开花期耐冷性基因定位的研究进展进行了综述,并对今后水稻耐冷性研究提出了建议和展望。     

不同耐冷性杂草稻和栽培稻抗氧化系统对冷水胁迫的响应

【目的】从孕穗期到抽穗开花是水稻对温度最为敏感的阶段,这一阶段的低温冷害严重制约了东北地区水稻生长和种植面积的进一步扩大,探明水稻耐冷生理机制,将为东北水稻生产提供重要保障。探索耐冷性不同的杂草稻和栽培稻在冷水胁迫下开花期剑叶的活性氧代谢、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的变化规律,为耐冷性水稻品种的选育和栽培提供理论依据。【方法】以耐冷性强的杂草稻WR03-45、栽培稻丽江新团黑谷和冷敏感的杂草稻WR03-26、栽培稻秀子糯为试验材料,采用盆栽方法,根据剑叶叶枕距判断主穗进入孕穗期的时间,于孕穗期在冷水池中进行低温处理,未经冷水处理的参试材料作为对照。在开花期,剪取参试材料的剑叶保存于-85℃的超低温冰箱中,用于测定超氧阴离子自由基（）产生速率、过氧化氢（H₂O₂）含量、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR） 5种抗氧化酶活性和还原型抗坏血酸（AsA）、还原型谷胱甘肽（GSH）两种抗氧化剂含量,研究孕穗期低温冷害对剑叶的活性氧（ROS）积累、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的影响。【结果】冷水胁迫下,冷敏感的杂草稻WR03-26开花期剑叶仅有CAT和GR活性显著增加,冷敏感的栽培稻秀子糯开花期剑叶SOD、CAT和GR活性显著增加;WR03-26和秀子糯剑叶的AsA和GSH含量及AsA/DHA值和GSH/GSSG值与对照无显著差异;WR03-26和秀子糯剑叶产生速率显著增加,H₂O₂含量极显著增加,膜脂过氧化产物MDA含量显著增加。耐冷性强的杂草稻WR03-45开花期剑叶SOD活性显著升高,POD、APX、CAT和GR极显著升高,耐冷性强的栽培稻丽江新团黑谷开花期剑叶SOD、POD和APX活性显著升高,CAT和GR活性极显著升高;WR03-45和丽江新团黑谷剑叶的抗氧化剂（AsA和GSH）含量及AsA/DHA值和GSH/GSSG值在冷水胁迫下显著高于对照;WR03-45和丽江新团黑谷剑叶产生速率、H₂O₂含量和MDA含量与对照相比无显著差异。【结论】冷水胁迫下,耐冷性强的水稻通过提高抗氧化酶活性和抗氧化剂含量,减少ROS的积累以及膜脂过氧化,增强对冷水胁迫的耐性。水稻的耐冷性与胁迫下抗氧化系统清除ROS的能力有关,杂草稻WR03-45作为一种强耐冷性的种质资源可以用于栽培稻耐冷性的遗传改良。     

东北粳稻不同生育期耐冷性分析

研究以140份东北地区粳稻品种(系)为材料,分别对芽期、分蘖期、孕穗期、灌浆成熟期的耐冷性进行鉴定。结果表明,140份材料中,芽期强耐冷性材料有3份,分蘖期耐冷性较好的占20.00%,孕穗期耐冷性较好的占64.28%,成熟期耐冷性较好的占44.42%;对各生育期耐冷性进行相关分析,结果表明分蘖期地上部分生长量与芽期死苗率和孕穗期结实率呈显著或极显著正相关,孕穗期耐冷性与成熟期耐冷性呈极显著正相关。死苗率可作为分蘖期和孕穗期耐冷性鉴定的间接指标;分蘖期耐冷性可作为孕穗期耐冷性的间接指标。     

孕穗期冷水胁迫下施用γ-氨基丁酸对寒地粳稻氮光合效率的调控效应

以生育期相近粳稻品种东农428和松粳10为试验材料,研究孕穗期冷水胁迫下施用外源γ-氨基丁酸(GABA)对寒地粳稻功能叶片氮光合效率及产量的调控效应,为制定有效抵御低温冷害化控栽培技术提供理论依据。结果表明,外源GABA主要通过提高松粳10剑叶光保护能力提高其光合效率;通过缓解低温胁迫对东农428剑叶光损伤程度,提高光保护能力进而提高其光合效率。孕穗期冷水胁迫下寒地粳稻剑叶OsGS1;1、OsGS1;2、OsGS1;3及OsGAD2表达量上调,与植物冷应激反应有关。OsNADH-GOGAT、OsGDH1和OsGDH3表达量上调、OsFd-GOGAT表达量显著下调,谷氨酰胺合成酶(GS)活性显著上升,说明孕穗期冷水胁迫抑制剑叶光呼吸过程中谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合酶(GS/GOGAT)循环代谢,促进质体中GS/GOGAT循环及谷氨酸脱氢酶(GDH)途径中铵(NH4+)同化代谢。孕穗期冷水胁迫下施用GABA(4.5 mmol·L-1)促使寒地粳稻剑叶OsGS2、OsFd-GOGAT和OsNADH-GOGAT表达量下调;但OsGS1;3、OsGDH3和OsGAD2表达量上调,GS、GDH及谷氨酸脱羧酶(GAD)活性显著升高,使谷氨酸(Glu)家族氨基酸含量显著上升,如抗逆氨基酸GABA、脯氨酸(Pro)、Glu等,避免高NH4+毒害,提高寒地粳稻耐冷性。     

杂草稻后代主要耐冷性状相关关系

以红长芒杂草稻/龙粳11组合的F2系统为试材,探讨了杂草稻后代孕穗期耐冷性遗传变异以及与后代主要性状冷水反应指数CRI的相关关系。结果表明:F2系统群的孕穗期耐冷性表现为近似正态的连续分布,是由多基因控制的数量性状。杂草稻对冷水的反应较迟钝,优势在于冷水处理下结实率高、成穗率高、后熟快。通过杂草稻的利用,可以培育出孕穗期耐冷性较好的后代材料。在耐冷育种中,冷水处理下狭义遗传力高的性状为株高、千粒重和结实率等,容易通过对亲本的选择获得所期望的后代,低世代选择效果好。株高的冷水反应较迟钝的材料,一般其结实率和穗颈长的冷水反应也较迟钝;穗颈长的冷水反应较迟钝的材料,一般其结实率也较迟钝,在耐冷育种的性状选择上,在注重选择结实率高的同时,要注意选择在低温处理下株高和穗颈长冷水反应指数较高的组合和单株。     

籼粳野杂交后代田间苗期耐寒性初步分析

[目的]获得可供育种利用的耐冷材料,为耐冷育种提供种质资源.[方法]分别对亲本材料籼稻品种9311、普通野生稻DP10、粳稻品种白R54和日本晴及其杂交后代进行田间耐冷性鉴定,在自然低温冷害严重条件下观察其在田间自然栽培条件下的苗期耐寒性表现.[结果]获得可供育种利用的农艺性状优良、耐冷性强的材料39份,其中33份材料粳稻遗传成分为87.5%,6份材料籼稻遗传成分为75.0%,60份耐寒材料中野生稻遗传成分高达50.0%,但农艺性状较差.在所有不耐寒的材料中,籼稻遗传成分高达87.5%.[结论]不同水稻品种杂交后代中,含有较多粳稻和野生稻遗传成分的材料表现出较好的耐寒性;粳稻和普通野生稻是籼稻耐寒育种改良中重要的耐冷资源,导人野生稻或粳稻的遗传成分能够明显提高籼稻的耐寒性.     

低温胁迫下苦瓜苗期生理变化与耐冷性评价的关系分析

[目的]分析低温胁迫下苦瓜苗期生理变化与耐冷性评价的关系,筛选适宜苦瓜苗期耐冷性评价的取材时期,为提高苦瓜耐冷性评价的准确性和可靠性提供参考依据.[方法]对已知耐冷性存在差异的苦瓜材料MC108、MC45和MC6幼苗进行10℃低温胁迫,分别测定其叶片在胁迫0、2、4、6、8和10 d时的生理指标,绘图显示生理指标的变化情况,结合隶属函数值对各胁迫时期苦瓜耐冷性的评价结果,筛选适宜苦瓜苗期耐冷性评价的取材时期.[结果]耐冷性存在差异的苦瓜材料对冷害胁迫反应机制不同,与低温胁迫0 d(对照)相比,低温胁迫第10 d时冷敏材料MC6的可溶性蛋白含量降幅较大,脯氨酸(Pro)含量增加量更多;与MC45和MC6相比,低温胁迫0、2、4、6、8和10 d时耐冷材料MC108的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性变幅相对较小.除丙二醛(MDA)含量峰值出现的时间不同外,MC108、MC45和MC6的Pro、 可溶性蛋白含量及SOD、POD活性降低的共同时间点均为低温胁迫处理第10 d.结合隶属函数值对苦瓜耐冷性的评价结果判断,低温胁迫处理第10 d的叶片生理指标适宜作为其苗期耐冷性评价指标.[结论]苦瓜材料幼苗进行10℃低温胁迫处理第10 d是进行苗期耐冷性评价的适宜取材时期.     

不同水稻品种对孕穗期低温的敏感性分析

为研究不同水稻品种的耐冷程度,减少产量损失,以水稻品种空育131、垦稻12、松粳9号和龙粳11为材料,采用盆栽种植方式于孕穗期进行恒温15℃和变温15℃低温处理,研究孕穗期低温胁迫对水稻空壳率的影响以及不同品种水稻对低温的敏感性。结果表明:随着低温时间延长,水稻空壳率显著增加,且同一品种恒温15℃较变温15℃的空壳率高;4个水稻品种在孕穗期的耐冷性总体表现为空育131松粳9号垦稻12龙粳11,其中龙粳11在孕穗期基本不具备耐冷性。     

水稻耐冷性遗传及基因定位研究进展

综述了水稻芽期、苗期、孕穗期和开花灌浆期耐冷性的遗传研究概况和耐冷性基因定位的研究进展,并对今后水稻耐冷性研究提出了建议和展望。     

水稻不同低温敏感期的耐冷性研究进展及前景

本文概述了水稻发芽期、芽期、幼苗期、孕穗期和开花期耐冷性的遗传、基因定位、耐冷性鉴定方法的研究进展及不同时期耐冷性的相互关系,展望了水稻耐冷性的研究前景。     

东乡野生稻苗期根系耐冷性生理生化特性

利用沙培法,研究了耐冷性不同的东乡野生稻和水稻品种幼苗在不同低温胁迫下根系活力、CAT活性、POD活性及MDA含量等根系生理活性的变化规律。结果表明：不同耐冷性水稻品种在3叶1心期经过3d的不同低温胁迫后,其根系生理活性发生了显著变化。强耐冷东乡野生稻和东野1号的根系活力、CAT活性和POD活性都随着低温胁迫的加剧而呈现先降后升再降的趋势;冷敏感的2个籼稻品种的根系活力和CAT活性则一直呈下降趋势,POD活性却先升后降;4个水稻品种的MDA含量都随着低温胁迫的加剧而加幅上升,但2个冷敏感品种的增幅更大。另外,常温或轻微低温胁迫下,冷敏感品种的CAT活性和POD活性不一定比强耐冷品种低。因此,认为低温胁迫下根系活力和根系MDA含量的相对大小可作为耐冷性生理鉴定指标。     

东乡野生稻苗期耐冷性的QTL定位

【目的】研究东乡野生稻苗期耐冷性的QTL和连锁标记,为水稻耐冷种质资源的利用及分子标记辅助选择育种提供理论和实践依据。【方法】以东乡野生稻作为非轮回亲本,南京11号为轮回亲本,构建144株BC2F1分离群体。通过SSR标记以根电导率作为耐冷性指标,以复合区间定位法对东乡野生稻苗期耐冷性进行QTL定位。【结果】检测到2个QTL qRC10-1和qRC10-2均位于第10染色体,对表型的贡献率分别为34.13%和37.02%,是两个主效的QTL。在与2个QTL的连锁标记RM171周围发展分子标记进一步定位,检测到3个QTL位于标记RM171附近。【结论】东乡野生稻第10染色体上的2个QTLqRC10-1,qRC10-2与苗期耐冷性有关,并位于SSR标记RM304-RM1108区间,可用于水稻耐冷性分子标记辅助选择育种。     

2009年自然低温下优质稻种质资源耐冷性初步鉴定评价

[目的]从供试水稻种质材料中筛选耐冷性强的优良种质,为水稻耐冷性研究和利用积累材料,为优质稻耐冷品种选育提供优良亲本.[方法]利用早春低温和晚稻寒露风自然低温条件,采用早播早植法及晚播晚植法,对458份优质稻种质资源材料分别进行发芽期、幼苗期和抽穗扬花期的耐冷性初步鉴定与评价.[结果]在458份优质稻种质资源材料中,发芽期、幼苗期、抽穗扬花期表现耐冷性极强和强的种质分别有21份、15和76份、5和80份,分别占鉴定份数的4.59%、3.28%和16.59%、1.48%和23.74%.不同种质在不同生育期耐冷性表现不完全一致,但发芽期耐冷性强的种质在幼苗期也表现较强的耐冷性.筛选出在自然低温条件下各生育期均表现强或极强耐冷性的优质稻种质6份,如TKM10、三粒寸、湘晚籼13号、恢968选、649/五大稻种//649///649、253/P117//253///253.[结论]利用自然低温条件,可初步区分不同生育期耐冷性强与弱的优质稻种质资源,其适合对大量稻种资源进行耐冷性筛选鉴定;筛选出的耐冷性极强或强的种质具有较好的应用价值.在不同生育期均表现强耐冷性的6份优质稻种质,可作为耐冷亲本材料在水稻的耐冷性研究及优质稻耐冷育种中加以利用.     

Low-Temperature Response to MajorAgronomic Traits by Using Recombinant Inbred Line （RIL） Populations Derived from Towada x Kunmingxiaobaigu

Development of the recombinant inbred line populations （RILs） is important basis to detect QTLs for cold tolerance at booting stage in rice. A set of 230 RILs derived from the cross of Towada and Kunmingxiaobaigu were used for evaluation of low-temperature response on major agronomic traits of plant height （PH）, panicle length （PL）, panicle exsertion （PE）, spikelet fertility （SF）, specific spikelet fertility （SSF）, and spikelets per panicle （SPP） under natural low-temperature growing environments in Yunnan Province, China. The results showed PH, PE, and SPP were mainly attributed by genotypes. PL was mainly influenced interactively by the genotypes × environments. SF and SSF were mainly controlled by the environments. Under the five different growth environments, F values of the six agronomic traits mentioned above ranged from 4.019 to 97.284. Significant difference was revealed between the lines. Under every environment, it indicated significantly positive correlation between SF and SSF, with correlation coefficients ranged from 0.826 to 0.885. It indicated significantly positive correlation between PH, PL, and PE. Under five different growing environments, variation coefficients of the six characters ordered in SSF （66.3%） 〉 PE （57.4%） 〉 SP （37.2%） 〉 SPP （16.2%） 〉 PH （9.6%） 〉 PL （6.4%）. SSF, PE and SF were most sensitive to low temperature stress at booting stage, while SPP, PH and PL being least. The RILs of Towada/ Kunmingxiaobaigu can be used as a genetic population to investigate cold tolerance at booting stage. SSF, PE and SF are most sensitive to cold tolerance at booting stage in rice. So far the the variation of PH, PL, and SPP related to cold tolerance are not clear under natural low-temperature environment. More tested environments and years are required to identify and evaluate cold tolerance at booting stage in rice.     

利用SSR标记定位东乡野生稻苗期耐冷性基因

应用由 2 13个株系组成的协青早B/东乡野生稻的BC1F1群体 ,分析了东乡野生稻的耐冷基因与DNA标记的连锁关系。以苗期的死苗率为指标 ,对亲本和BC1F1群体各株系进行耐冷鉴定。结果表明 :死苗率在BC1F1群体中呈连续分布 ,表明耐冷性是由多基因控制的数量性状。应用单因素方差分析法 ,分别在第 4、第8染色体上发现有与耐冷性连锁的SSR标记RM 2 80、RM 337。     

冷水胁迫下水稻分蘖期耐冷性状QTL定位研究

以黑龙江地区高产优质水稻品种东农422和耐冷性强水稻品种空育131为亲本,构建F2 3代180个家系为作图群体.在分蘖期17℃人工冷水胁迫下,进行水稻耐冷性鉴定.以SSR标记构建分子连锁图谱为基础,根据微卫星标记间的距离和顺序绘制一个包含75个SSR标记的遗传连锁图谱.构建的连锁图谱总共覆盖水稻基因组约1351.7 cM,标记间平均距离为19.04 cM.对水稻分蘖期的苗高、分蘖数、地上部生长量、叶绿素含量及其冷水反应指数(CRI)进行数量性状基因座(QTLs)的定位研究.结果表明,上述性状经冷水胁迫后,在F3家系群中均表现为单峰的连续分布,推断分蘖期耐冷性是由主效基因和微效基因共同控制的数量性状.共检测到与冷水胁迫下分蘖期苗高、分蘖数、地上部生长量和叶绿素含量及其冷水反应指数相关的QTL 21个,分布于第2、3、5、6、7、8和12条染色体上.     

江西省早稻主栽品种苗期耐冷性鉴定

对江西省23个早稻主栽品种(组合)进行了苗期耐冷性鉴定。结果显示:金优L2、潭两优83、T优898、五丰优623、I优899、五优157、荣优1506、淦鑫206具有较强的苗期耐冷性;株两优505、中嘉早17、嘉育948、优I402则表现出极弱的苗期耐冷性;杂交稻组合通常具有比常规稻品种更强的苗期耐冷性;耐冷性基因具有加性及不完全显性效应。     

人工气候箱模拟低温对水稻抗冷性的研究

为深入研究黑龙江省水稻主栽品种不同生育时期耐冷性变化趋势,采用人工气候箱模拟低温条件对5个水稻品种于芽期、苗期及孕穗期进行低温处理。结果表明:不同水稻品种对低温的反应存在差异,供试品种空育131和龙粳29在芽期、苗期及孕穗期耐冷性相对较强。     

Effect and Mechanism of Cold Tolerant Seed-Coating Agents on the Cold Tolerance of Early Indica Rice Seedlings

To better understand the effect and mechanism of cold tolerant seed-coating agents on the cold tolerance of rice seedlings, the physiological and biochemical effects of four cold tolerant seed-coating agents （HET, YKJ, YKZYJ, and the ABA seed coating agents） on two early indica rice varieties were studied under chilling stress. The results showed that the rice seedlings treated with cold tolerant seed-coating agents under chilling stress maintained dramatically higher root vigor, POD, CAT and SOD activities, and chlorophyll content, had lower MDA content and electrolyte leakage, and accumulated more soluble sugar and free proline, when compared with the control without the treatment, and finally showed lower plant injury rate. It was indicated that the cold tolerant seed coating agent improved the ability of rice seedlings in resisting to chilling stress. YKZYJ was ranked the first in terms of the efficiency in cold tolerance among the four cold tolerant seed-coating agents tested.