普通小麦品种（系）以及杂交组合后代株系籽粒无机磷含量的分布

植酸是植物中磷的主要储存形式,适当减少植酸含量就可以提高作物种子中微量元素的利用率、降低环境中磷的污染和浪费。本研究旨在通过钼蓝显色法测定小麦种子中无机磷的含量,间接反映小麦品种（品系或株系）的植酸含量,从而为低植酸小麦品种的培育提供参考。对348个普通小麦品种（系）、232个近缘种杂交后代株系,以及4个普通小麦杂交组合的第四代（或第五代）株系进行了无机磷含量测定,结果表明,这570份小麦材料的籽粒无机磷含量主要分布在0.46μg/mg-0.93μg/mg之间,低无机磷（低于0.15μg/mg）、高无机磷（高于0.93μg/mg）的材料比较少,呈现中间多、两头少的分布趋势。4个杂交组合群体无机磷含量的平均值分别是0.6549μg/mg、0.5918μg/mg、0.4538μg/mg和0.5792μg/mg,没有高无机磷或者低无机磷含量的株系,可能由这4个组合的亲本无机磷含量所决定的。因此,在普通小麦品种（系）、近缘种杂交后代株系中存在少量高无机磷和低无机磷的材料,而从中等无机磷含量的亲本杂交后代中没有筛选到高无机磷（低植酸）的株系。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑AFP1基因提高水稻耐逆性

目的 为鉴定水稻AFP1在非生物胁迫响应中的作用,创制非生物胁迫抗性的水稻新材料。方法 以优异籼稻恢复系华占为转化受体,利用CRISPR/Cas9技术创制afp1突变体,并对afp1突变体的耐逆性进行初步鉴定。结果 AFP1靶点1和靶点2的编辑效率分别为66.67%和75.00%。所有突变株系中,突变类型仅有插入和缺失突变,90%突变株系的突变长度为小片段突变（<5bp）。获得了6种无转基因成分的afp1纯合突变体。正常条件下,afp1突变体株高和结实率降低,有效分蘖增加,穗长显著升高,单株产量在-4.06%和11.75%之间变化。和野生型相比,afp1突变体的ABA敏感性和叶片水分散失率降低,耐干旱、热和渗透胁迫能力提高。结论 编辑AFP1基因可提高水稻多种非生物胁迫抗性。     

旱稻品种IRAT109辐照诱变突变体的筛选和鉴定

利用γ射线辐照处理旱稻品种IRAT109的干种子样品,加代至M2后混收种子,分批在水田和干旱胁迫条件下种植M3群体,通过苗期、分蘖期和抽穗期的观察获得突变单株,加代繁育至M5后考查可稳定遗传的突变性状,共获得260份不同性状的突变体。介绍了其中部分突变体在叶片、茎秆、穗部、籽粒形态和抗旱性等方面表现,配制个别突变体与野生型的F2群体并初步观察分离比例。讨论了筛选抗旱性相关突变体的技术困难和该套突变体群体的应用价值。     

CRISPR/Cas9系统编辑水稻Wx基因

【目的】 直链淀粉含量与稻米品质密切相关。Wx基因是控制水稻直链淀粉合成的主效基因,通过对Wx基因定点编辑以获得稳定遗传、直链淀粉含量适宜的突变体。【方法】 构建CRISPR/Cas9表达载体pGK03-Wx-gRNA (靶点1和2分别在Wx基因第1和第2外显子),利用工程菌EHA105遗传转化超级稻楚粳27,潮霉素筛选获得转化株系,对转化株系及其后代进行分子检测、测序、基因表达和遗传稳定性分析以及直链淀粉含量测定。【结果】 获得9个独立的T₀代转化株系,靶点1(L1~L5) 5个株系,突变频率100%,靶点2(L6~L9) 4个株系,突变频率75%。由T₀代突变体衍生出T₁和T₂代株系,测序发现T₀、T₁和T₂代株系出现缺失(单、双、多碱基缺失)和单碱基插入两种突变类型;T₀至T₁代部分株系(L1、L2、L3和L6)发生再编辑,T₁至T₂代遗传稳定。与野生型相比,突变株系RNA水平Wx基因表达量显著下降(P<0.01),稻米直链淀粉含量显著降低(P<0.01),从17.5%降到1.93%。【结论】 利用CRISPR/Cas9系统成功编辑水稻Wx基因,获得了稳定遗传、低直链淀粉含量的突变体,为稻米品质改良提供了材料。     

叠氮化钠诱变普通小麦陕农33突变体库的构建和初步评估

为了用叠氮化钠(NaN3)构建一个小麦突变体库,分别用浓度为0、5、10、15、20 mmol·L-1的NaN3处理普通小麦陕农33的种子,检测了各处理发芽指标和田间M1群体的生理及形态特征。结果表明,10mmol·L-1的NaN3是诱变普通小麦较适宜的浓度。在以10mmol·L-1的NaN3诱变普通小麦得到的M2群体中发现了322份茎、叶、穗和其他性状变异的突变体,其中204份茎秆性状突变、65份叶片性状突变、24份穗部性状突变和115份其他性状突变,突变频率分别为5.18%、1.65%、0.61%、2.92%。采用RAPD分子标记技术估计该群体的突变密度为1/57.0kb。经M3代田间鉴定,共获得可遗传突变株系58个。本研究所构建的突变体库可为小麦功能基因组学研究和小麦育种提供材料。     

转基因水稻中重组植酸酶的表达

为通过在转基因植株中表达植酸酶降解植酸来提高水稻中无机磷利用率,构建了由玉米泛素基因Ubi启动子控制的植酸酶基因植物表达载体,并以来源于水稻未成熟胚的愈伤组织作为转化受体,经农杆菌介导法将植酸酶基因导入水稻中,共获得15个独立的转基因株系。对转基因水稻总DNA的PCR和Southern 杂交分析证明目的基因已整合入转基因水稻植株基因组中,并能稳定遗传。对部分转基因水稻未成熟种子总RNA进行RT PCR分析,表明导入的植酸酶基因能够在转基因水稻种子中正常表达。无机磷含量分析表明含目的基因的转基因水稻种子及其后代叶片中的无机磷含量较未转化植株均有了明显的提高。     

氮、磷、锌营养对水稻籽粒植酸含量的影响及与几种矿质元素间的相关性

以协青早、秀水110及其辐射诱变获得的低植酸突变系（HIPi1和HIPj1）为材料,通过水培试验对不同氮、磷、锌浓度处理下水稻籽粒植酸含量差异及与几种矿质元素间的相关性进行了比较分析。高水平氮、磷、锌浓度处理的籽粒植酸含量较同一品种的低氮、磷、锌处理均有所降低,但在水稻生育期间,籽粒植酸含量对磷、锌处理浓度变化的敏感性,则因品种的植酸类型特征而异;氮、磷浓度增加能分别提高铁或降低铜在籽粒中的积累,但在高锌处理下,籽粒铁含量明显降低、而钾和镁的含量等却有所升高; 籽粒植酸含量一般与K、Mg、Fe、Cu 4种矿质元素含量呈正相关、与籽粒Zn含量呈负相关,但统计显著水平因品种而异。低植酸突变体籽粒中的K、Mg、Fe、Zn等含量虽略有下降,但可以通过适当的介质营养条件来调节有关矿质营养在水稻籽粒中的积累。     

利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性

【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑，以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，以Pita、Pi21和ERF922为靶基因，构建共编辑载体pC1300-2×35S::Cas9-gPita-gPi21-gERF922 ，用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014，筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。【结果】在T0代转基因株系中，Pita、Pi21和ERF922突变频率分别为75%、85%和65%，突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代，并从中获得Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明，与野生型相比，突变株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此，我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系，为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。     

重离子束(C)辐照诱变东北粳稻后代变异的初步研究

利用高能重离子束(C)辐照诱变东北粳稻通禾899,剂量为0(CK)、200Gy,初步研究了重离子束(C)辐照诱变后代材料出现的突变情况。结果表明,辐照M_1代全部为半不育,结实率5.2%;M_2代突变率5.7%,高于传统的γ、X射线辐照诱变的突变率,而且突变体的类型丰富;经过M_3～M_5代的连续种植和选择,后代突变体群体越来越大,大部分突变材料均已稳定,少量后代材料综合性状优良,生育期比对照通禾899明显提前,已参加吉林省水稻新品种联合区域试验。但有近30%的材料在M_5代还存在分离或疯狂分离,分离的材料绝大部分表现为长粒型,千粒重偏低,外观品质好。     

60Co-γ射线辐照晋豆24号M4代突变株系主要农艺性状的遗传关系分析

用60Co-γ射线对晋豆24号风干种子进行了辐照处理,对M4代14个突变株系及CK的10个主要农艺性状进行了相关分析、主成份分析及聚类分析.相关分析表明:单株产量与株重、有效分枝、主茎荚数、株荚数、株粒数呈极显著相关;主成份分析表明:前3个主成份(单株个体因子、株形因子、粒重因子)对变异的贡献率达86.92%;聚类分析把后代分为5类,每类的产量差异显著.结果表明,农艺性状的遗传关系分析对选育新品种具有重要的意义.     

籼粳杂交后代幼苗NH4＋吸收、同化的效率

 以籼稻广陆矮4号为母本与粳稻黄金光、笹锦为父本的杂交后代作试验材料。试验结果表明，籼粳杂交后代幼苗的生长大干它的亲本。杂交后代和它的亲本在NH4吸收速率上的差异为：母本（籼）>杂交后代>父本(粳)。杂交后代和母本在NH₄吸收速率上的差异小于和父本的差异．可能母本对杂交后代在NH₄吸收速率上的影响大于父本。NH₄吸收的Km杂交后代<父本<母本。Im是母本>杂交后代>父本，但母本与杂交后代之间的差异较小。杂交后代NH₄的吸收具有偏低的Km，偏高的Im，有较高的NH₄吸收效率。NH₄同化效率，杂交后代有杂种优势，比亲本高10%上下。     

杂交粳稻同核异质不育系细胞质效应的研究

 以具有ChinsurahBoroⅡ（BT）、滇型（D）、野败型（WA）和野栽型（WC）4种不育细胞质的不育系南粳11A和南粳34A及其相应保持系与77302－1、宁恢3－2、C57和C堡4个恢复系配制的杂种F₁为材料,探讨了不育系细胞质对F₁代12个性状的遗传效应。不育系细胞质对F₁代的株高、穗颈长、每稳实粒数、结实率、收获指数和单株产量等性状有明显的负效应,而对稳数、每穗总粒数、千粒重和生物产量则有明显的正效应。不育系细胞质的这种遗传效应随细胞质来源的不同表现明显的差异,D型和BT型细胞质在多数性状上的表现优于WA型和WC型细胞质。此外,不育系细胞质与保持系细胞核和恢复系细胞核及三者之间的互作在多数性状上也有明显差异。     

BT型杂交粳稻育性及其三系的若干蛋白质标记

 用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）方法，对粳稻BT 细胞质雄性不育系六千辛A，保持系六千辛B，恢复系六千辛R、77302-1，以及杂交组合六千辛A/77302-1的F1和F2 种子的胚乳贮藏蛋白进行了分析。结果表明，在谷蛋白α3区域，恢复系有两条带α3a 和α3b,而六千辛A和六千辛B只有一条带α3。 F2代具有α3的种子和具有α3a 加α3b的种子1∶1分离。谷蛋白α4带的移动速率，恢复系比六千辛A快。把较快的α4带记为α4f。 F2代具有α4的种子和具有α4 加α4f的种子也是1∶1分离，与配子体不育类型的F2代花粉育性恢复基因分离比一致。系谱分析表明六千辛R中α3a 和α3b来源于IR8。六千辛A比六千辛B容易提取醇溶蛋白。     

江苏省稻瘟病菌群体分布及优势小种的毒力研究

用中国7个统一鉴别品种对2000~2002年江苏省5大稻区采集的342个稻瘟病菌单孢分离菌株进行了小种鉴定。结果表明3年累计出现7群30个小种,其中ZG1为优势小种,3年的频率分别为65.00%、56.90%和60.38%,ZB群和ZC群生理小种也是重要的小种类型,有较高的出现频率。用130个ZG1小种的菌株对日本13个已知抗性基因品种进行毒力测定,出现42种类型毒力,其中30.77％的ZG1小种的菌株同时对品种新2号（Pita-k[sup]s[/sup],Pi-sh）、K1（Pi-ta）、Pi-4号（Pi-ta[sup]2[/sup],Pi-sh）致病,为优势毒力类型, 表明品种新2号（Pita-ks,Pi-sh）、K1（Pi-ta）、Pi-4号（Pi-ta[sup]2[/sup],Pi-sh)与江苏省稻瘟病菌有较高的适合度。品种K3（Pi-k[sup]h[/sup]）在江苏省有较好的抗性,其抗性频率为100%。用两种毒力类型的不同菌株2003-184(ZC[sub]5[/sub])和 2003-14-1(ZG[sub]1[/sub]) 混合接种13个日本已知抗性基因品种后,发现对上述两个单个菌株表现抗病的K3（Pi-k[sup]h[/sup]）品种表现为感病,提示不同毒力的菌株之间的相互作用导致菌株毒力的改变可能是品种抗性丧失的原因之一。     

稻种病原菌Acidovorax avenae subsp. avenae的特征化研究

 从中国浙江省嘉兴市的稻种上分离出一种细菌,经细菌学、 鉴别培养基、致病性、Biolog及脂肪酸分析测定,表明该细菌属于Acidovorax avenae subsp. avenae。 该细菌在水稻苗期产生褐色条斑,与浙江省60年代报道的细菌性褐条病相似,但在细菌学特征上完全不同。A. avenae subsp. avenae既可从褐变稻谷上,也可从健康种子上分离到。用10⁸和10¹⁰个/mL细菌接种稻谷, 种子的发芽及活力明显受到影响。此细菌的种传发病率为0.2%～5.0%,表明种子是传播此种细菌病害的重要侵染源。     

杂交稻制种田九二○用量与种子中GA3含量及F1代产生徒长苗的关系

以杂交水稻组合汕优63为材料进行研究。结果表明,杂交稻制种抽穗期施用九二Ο,在其所产种子中会有一定量的GA₃积累,其GA₃的含量与制种时抽穗期九二○施用量呈正相关。试验和检测证明,制种田抽穗期九二Ο用量在每667 m² 8～18 g范围内,其种子中的GA₃含量在49.5～63.5 ng/g之间,均大大低于能引起幼苗徒长的GA₃含量(946 ng/g)。可以认为,生产中杂交稻田产生的徒长苗与制种时抽穗期施用九二Ο无关。经在制种田花期喷雾接种稻恶苗病菌(Fusarium moniliforme)孢子的试验证明,杂交稻幼苗中产生的徒长苗是由恶苗病菌经花器侵染后种子带菌所引起的,杂交稻中产生徒长苗与抽穗期九二○的施用无关。     

水稻根质膜Ca2+/H+反向转运体的存在及其特性

 由Ca2+/H+反向转运体蛋白的特异多肽制备的抗体，通过免疫印迹显示水稻根质膜上存在分子量为44.5 kD的蛋白。同位素闪烁记数法检测水稻根质膜上45Ca2+转运活性显示存在依赖于跨膜质子梯度的Ca2+/H+反向转运体，Mn2+可部分地抑制其转运活性。动力学分析表明，OsCAX2的Vmax=34.72 nmol/（min·mg）， Km=3.83 μmol/L，其最适pH为7.2。     

杂交稻旗叶衰老过程中超氧自由基与超氧物岐化酶活性的变化

The O₂^- production, scavenging capacity, photooxidation, protein content, and SOD activity were studied in leaves of Yayou 2 (indica-japonica hybrid rice) and Shanyou 63 (indica hybrid rice) at filling stage. It was shown that protein content decreased gradually with days of heading in two varieties in natural condition, and the decrease in Shanyou 63 was more than that in Yayou 2. The rate of O₂^- production and SOD activity increased from heading to 20 days after heading, then decreases but still maintained certain levels until 30 days after heading in two varieties. O₂^- production rate in Shanyou 63 was more than that of Yayou 2, but SOD activity was contrary in two varieties. In addition, the change of O₂^- and SOD under photooxidation condition was consistent with the tendency above under natural condition. It was also shown that there was negative correlation between protein degradation and O₂^- / SOD in the process of senescence in flag leaves after 20 days of heading. It is suggested that O₂^-/SOD could be used as an index of scavenging ability for O₂^- during senescence in rice.     

空气中CO2浓度升高条件下水稻抽穗期的QTL定位

以65个水稻染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines,CSSLs)为材料,对比分析了正常大气CO2浓度（对照）和开放式空气CO2浓度升高（free air CO2 enrichment,FACE,大气CO2浓度增加200 μmol/mol）下水稻抽穗期的变化,并定位了相关QTL(quantitative trait loci)。供试株系的抽穗期对CO2浓度升高表现为提早、延迟和不变等3种响应,抽穗期两极变化最大的株系为AI46（提前11 d）和AI63（延迟6 d）。两种条件下,共检测到9个控制抽穗期的QTL,分布在第3、4、6、7、8、10和11染色体上。其中位于第6和第8染色体上的 qHD6 4和 qHD8 4在两种CO2浓度下都检测到,但在FACE下的贡献率均显著增大;而 qHD3A 3和 qHD11A 7只在正常条件下检测到, qHD4F 4、 qHD10F 4和 qHD11F 4则只在FACE下检测到。 暗示控制水稻抽穗期的基因表达易受环境CO2浓度的影响。     

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。