多样性国际稻种四个生长发育时期的耐冷性及其与籼粳性的关系

水稻整个生长时期都可能有低温冷害的发生。低温冷害是水稻获得稳产、高产的主要限制因素之一。鉴定耐冷资源、开展耐冷性育种是减少水稻冷害损失最有效的途径。为了找到优良的水稻耐冷资源,并分析水稻不同发育时期耐冷性之间的关系,以及耐冷性与籼粳性的关系,本研究以来自11个国家、多样性丰富的34份水稻品种为材料,分别在发芽期、芽期、苗期和开花期进行耐冷性鉴定,并应用对籼粳性有专一鉴别性的分子标记对测试品种的籼粳性进行量化,考察水稻籼粳性分化与不同生长发育期耐冷性的关系。研究结果表明,在发芽期有3个品种的低温相对发芽率在85.0%以上,芽期有4个品种冷处理后的存活率超过90.0%,苗期有3个品种冷处理后的存活率超过75.0%,穗期有4个品种耐冷指数高于0.55,没有品种在4个时期均有强的耐冷性。对这些材料4个时期耐冷性的相关分析显示,芽期和苗期的耐冷性呈显著正相关,决定系数为0.28;其它生长时期的耐冷性相互之间的相关性不显著。在测试品种中,籼粳性专一的分子标记所决定的籼性度与芽期和苗期的耐冷性呈显著负相关。研究结果揭示了水稻不同生长发育时期有不同的耐冷遗传基础,并为水稻耐冷种质的筛选以及耐冷性育种策略的制定提供了科学的依据。     

利用籼稻资源中的“隐蔽有利基因”提高粳稻苗期耐冷性

苗期低温是制约东北水稻生产的一个重要逆境因子,培育苗期耐低温的水稻品种是解决这一问题最有效的途径之一。以粳型恢复系C418为轮回亲本与7个来自不同地域的供体杂交和回交培育BC₂F₂群体，利用沈阳春季田间自然低温进行耐冷筛选，并对入选的177个苗期耐冷导入系后代在自然和人工气候室两种不同强度的低温胁迫条件下的苗期表现进行评价。结果表明，虽然供体亲本均为苗期耐冷性弱的品种，但在全部回交后代中均出现耐冷的超亲分离，表明这些供体亲本均携带对耐冷性有利的“隐蔽基因”, 不过组合间的耐冷性选择效率存在较大差异。以人工气候室低温胁迫后的存活率为耐冷性鉴定指标，导入系之间出现广泛分离，田间筛选入选比例高的BG300和中413导入系群体中出现存活率高的导入系后代比例较其它群体高，说明在同一轮回亲本遗传背景下回交后代的耐冷水平取决于供体。在室内严格低温条件下表现为强耐冷性的导入系在相对温和的自然低温胁迫下表现为苗高、苗干重较非胁迫条件生长抑制不明显，且能够促进根系生长。结果表明，大量的耐冷有利基因以“隐蔽”的形式存于水稻种质资源中。通过利用来源广泛的种质资源作为供体进行回交育种，对回交后代进行严格耐冷筛选，可有效选育高产耐冷水稻品种和有价值的育种材料。     

甜菜耐低温种质筛选和苗期耐冷性鉴定

利用人工气候箱,采取耐低温发芽筛选方法,对50份二倍体甜菜种质进行低温胁迫处理,筛选出耐低温的种质12份,芽期耐冷指数≥0.76。通过苗期耐寒性鉴定发现,这12份种质的苗期耐冷能力与芽期基本一致,但个体间对低温的反应速度及持久性表现存在差异,其中,6份资源具有更强的苗期耐冷能力。试验证明,甜菜种质苗期冷害的生理临界温度为3～6℃,在该低温阈值下,耐冷性强的种质对温度变化不太敏感,而耐冷性弱的资源对温度变化较为敏感。1～2℃是甜菜冷害的发生温度,耐冷性强的资源表现为停滞生长,子叶皱缩卷曲,真叶和下胚轴出现似烫伤表现,逐渐死亡;耐冷性弱的资源受冷害症状较早出现,很快发生畸变和死亡。     

国际抗冷圃（IRCTN）材料在寒地稻区试验初报

为了进一步提高寒地稻区水稻品种的抗冷性,拓宽寒地稻区水稻品种的遗传基础,为育种者提供优异的抗冷亲本材料,获取新的有益基因,充实寒地水稻种质库,同时为INGER提供寒地稻区的试验数据。采用分期鉴定的方法,首次对国际水稻遗传评价协作网（INGER）提供的108份国际抗冷圃（IRCTN）材料进行抗冷性鉴定,鉴定出苗期抗冷材料20份,分蘖期抗冷材料49份,孕穗期抗冷材料20份,全生育期抗冷材料14份,为育种者提供丰富的抗冷种质资源,拓宽寒地水稻品种抗冷性遗传基础。     

水稻辐射突变系（芽期）耐冷性鉴定

对15个籼型和粳型品种以及它们不同的辐射突变系共91份品种(系)按我国“七·五”攻关课题“水稻种质资源耐冷性鉴定技术方法”进行了耐冷性鉴定。与原种比较,籼型和粳型突变系的耐冷性表型均出现变异,变化趋势是多向性的。对此,本文进行了分析讨论,看出控制耐冷性的基因与控制如生育期、株高、叶型、壳色等性状的基因有别,原种的耐冷性遗传基础对衍生突变系影响极大。贵州省农科院水稻所通过钴60γ射线的处理获得了一批辐射突变系。蒋志谦等(1984)对这些突变系的农艺性状进行了观察,突变系的生育期、株高、叶型,壳色等特征性状与原种有明显差别。为了进一步认识和利用人工诱发的突变基因,不断丰富种质资源库,发掘优良种质,提高育种成效。对于这批辐射突变系进行耐冷性鉴定研究很有必要。     

稻种资源芽期和苗期的耐冷性评价

在控温条件下对６９０份中日双方提供的稻种资源进行发芽期和苗期的耐冷性评价。结果为：（１）筛选出芽期极强耐冷资源２５份，强耐冷资源８９份；筛选出苗期极强和强耐冷资源分别为１４份和８份。其中，２９份资源的芽期和苗期的耐冷性均较强。（２）强级以上耐冷资源在类型上以日本平原粳稻和云南粳稻为主。     

高粱耐冷种质的鉴定及利用评价

为了满足高粱育种对耐冷基础材料的需求,解决高粱播后遇低温造成幼芽受冻、幼苗萎焉进而影响高粱产量的问题,对238份高粱种质资源进行了高粱芽期、苗期耐冷性鉴定与评价,从中筛选出芽期耐冷种质15份,苗期耐冷种质11份。印度材料IS-2867和中国育成种TC1383-2、E671在芽期、苗期均为耐冷一级抗性,其中TC1383-2是中国高粱育种常用的恢复系,其耐冷特性对于耐冷品种的选育具有利用价值。结果表明,地方品种、育成种和国外品种的耐冷性存在差异,无论芽期还是苗期,在中国地方品种中都有较高比例的耐冷资源,说明在中国地方品种中挖掘耐冷种质的潜力较大。     

宁夏水稻孕穗开花期耐冷性鉴定

利用冷水胁迫和自然低温对宁夏29份水稻进行孕穗开花期耐冷性鉴定,结果表明:自然低温鉴定结果更准确,适合宁夏水稻种质孕穗开花期耐冷性鉴定.参试材料中宁粳12、宁粳23、宁粳35、宁粳28、宁粳16、宁粳41、宁粳36和富源四号孕穗开花期耐冷性强,可作为耐冷育种重点材料.     

玉米芽期和苗期耐冷性研究进展

低温冷害是影响玉米生产的重要非生物逆境因素。综述了玉米芽期和苗期耐冷性鉴定指标、种质筛选和遗传特性,为玉米耐冷性研究及应用提供参考。国内外学者主要针对玉米芽期和苗期分田间和室内进行耐冷鉴定研究,应用一系列指标筛选出一些耐冷自交系、杂交种和群体。玉米耐冷性是由多基因控制的数量性状,不同时期可能受不同的遗传机制控制。今后应在完善耐冷鉴定指标基础上,从基因资源挖掘、遗传机理解析、种质扩增与改良、新品种培育等方面深化玉米耐冷性研究。     

水稻种质资源稻瘟病抗性全基因组关联分析

稻瘟病是一种对全球水稻生产威胁极大的真菌性病害,鉴定抗稻瘟病基因并将其导入到现有感病品种改良品种的抗性是控制这种病害的有效途径。本研究利用5个稻瘟病菌株鉴定了212份籼稻和235份粳稻种质资源的苗瘟抗性,分别筛选到8个和12个抗全部5个菌株的籼稻和粳稻种质材料。采用全基因组关联分析在籼粳混合群体、籼稻和粳稻种质资源中共定位到43个影响水稻苗瘟抗性的QTL,抗GD00-193、GD08-T19、GD17-CQ16、HB1708和HLJ13-856菌株的QTL分别为9、4、14、14和2个。其中, 12个抗病QTL仅在籼稻亚群中检测到, 7个仅粳稻亚群中检测到,1个为籼粳2个亚群共同检测到,说明籼稻抗稻瘟病总体好于粳稻,而且稻瘟病抗性存在明显的籼粳分化。同时影响水稻对2个及2个以上菌株的抗性或在2个及2个以上群体中同时被定位到的QTL共计11个,利用候选区间关联分析和单倍型分析鉴定到23个抗病候选基因,不同抗病候选基因在籼、粳群体中的分布频率不同。研究结果为水稻品种稻瘟病抗性分子改良提供种质资源和有利基因信息及不同抗病基因的育种利用策略。     

利用SNP标记进行水稻品种籼粳鉴定

亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)分为籼、粳2个亚种,随着杂交水稻的发展、种间杂种优势的利用,籼粳之间的界限变得越来越模糊。本研究利用3000份水稻种质资源信息,通过计算约2000万个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点的SNP-index值,进行籼粳特异SNP位点筛选,最终得到4084个籼粳特异SNP位点(4k-SNP);同时确定以籼粳指数作为水稻品种籼粳鉴定的指标。研究进一步采用大规模简单随机取样等统计分析方法对籼粳特异位点进行数据降维处理,将4k-SNP精简至40个SNP位点(40-SNP),用于水稻籼粳鉴定。为了验证40-SNP的籼粳鉴定效果,本研究一方面利用水稻生产上推广的82份选育品种,对40-SNP籼粳鉴定结果与4k-SNP鉴定结果进行比较,结果发现40-SNP与4k-SNP得出的粳型指数非常接近,相关系数为0.99;另一方面利用全球6类型(indica、aus、rayada、aromatic、tropicaljaponica、temperatejaponica)水稻品种共49份材料,对40-SNP籼粳鉴定...     

Identification of quantitative trait loci for seedling cold tolerance using RILs derived from a cross between japonica and tropical japonica rice cultivars

Cold tolerance at the seedling stage of rice is an important phenotypic trait that causes normal plant growth and stable rice production in temperate regions as well as tropical high-lands in Asia and Africa. In order to find quantitative trait loci (QTLs)/genes associated with cold tolerance, we constructed a linkage map using 153 recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross between a cold-tolerant temperate japonica cultivar, Geumobyeo, and a cold-sensitive tropical japonica breeding line, IR66160-121-4-4-2. The RILs were phenotyped for cold tolerance or sensitivity based on the degrees of cold tolerance as cold tolerance indices at the seedling stage. The seedlings for cold-tolerance/-sensitive traits were scored on the 7th day of the recovery period at 25°C after cold treatment at 10°C. Two QTLs (qCTS4a and qCTS4b) associated with cold tolerance at the seedling stage were identified on the long and short arms of chromosome 4 with an LOD score of 2.89 and 2.75, respectively, using composite interval mapping. The QTLs were flanked by simple sequence repeat (SSR) markers RM3648-RM2799 and RM3375a-RM558 that explained 8.3 and 7.8% of the total phenotypic variation, respectively. Seven of the selected RILs expressed cold tolerance at both the seedling and reproductive stages. The SSR markers associated with the QTLs will be useful for tracking favorable QTLs/genes into cold-sensitive elite cultivars and may have potential for pyramiding different QTLs for the improvement of cold tolerance in rice.     

早籼稻直播适应性种质的筛选研究

为了筛选芽期耐冷性好、成熟期抗倒伏的直播适应性早籼稻种质。研究了不同遗传背景的237份早籼稻稳定品系的芽期耐冷性,直播条件下生育期、产量和抗倒伏茎秆特性,苗期叶瘟抗性。结果表明,从这些材料中筛选出11份生育期不迟于102天,叶瘟抗性、耐冷性、直播产量和抗倒伏指数优于对照‘嘉育293’的新种质。因此,在直播种植时,这些种质在品种适应性和操作性上将明显优于移栽稻品种,有效减少基本苗不足和后期倒伏引起产量和品质的损害。     

小麦种质资源抗旱性鉴定评价

培育抗旱节水小麦品种是保障我国粮食安全的重要途径之一, 优异抗旱种质资源筛选及抗旱性评价方法的研究对于提高抗旱育种效率具有关键作用。本研究采用反复干旱法和田间直接鉴定法分别鉴定323份小麦种质苗期和成株期的抗旱性。结果表明, 随着干旱次数的增加幼苗存活率逐渐下降, 而其变异系数和广义遗传力增加。成株期单株产量抗旱系数与综合抗旱性度量值D显著正相关(R ² = 0.609), 采用综合抗旱性度量值D有利于区分干旱对不同种质产量的影响力。苗期反复干旱存活率(DS)与单株产量的抗旱系数及综合抗旱性度量值D均无显著相关。基于反复干旱存活率筛选得到28份苗期强抗旱种质, 基于单株产量抗旱系数和综合抗旱性度量值D分别得到25和30份成株期强抗旱种质, 其中, 9份种质用2种评价方法均表现强抗旱; 21份种质在苗期和成株期均表现抗旱或强抗旱。本研究为小麦抗旱性评价方法及抗旱亲本的合理选择提供理论指导和信息支撑。     

Analysis of decision-making coefficients of the lint yield of upland cotton (Gossypium hirsutum L.)

Cold water irrigation and growth in low temperature phytotron are two commonly used methods to evaluate cold tolerance of rice at the seedling stage and the cold sensitive seedlings exhibit different injury symptoms, respectively. However, so far no one has systematically dissected the differences of cold tolerance at seedling stage in rice under the two cold environments. We used a recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross of a cold-tolerant japonica cultivar, Lijiangxintuanheigu and a cold sensitive indica cultivar, Sanhuangzhan-2 for this study. The cold sensitive seedlings exhibited leaf yellowing after cold water irrigation and leaf rolling during growth in the low temperature phytotron. Leaf yellowing and leaf rolling in RILs was significantly correlated, but the correlation coefficient was low. A total of four quantitative trait locus (QTLs) on chromosomes 1, 6, 9 and 12 were detected using leaf yellowing and percent seedling survival as indicators of cold tolerance after cold water irrigation, while five QTLs on chromosomes 7, 8, 9, 11 and 12 were detected using leaf rolling and percent seedling survival as indicators of cold tolerance during growth in the low temperature phytotron. The two QTLs, qCTS-9 and qCTS-12 were detected using different evaluation indicators under the two cold environments. Our results suggest that rice cold tolerance mechanisms at the seedling stage differ between the two environments, but the detection of common QTL implies the existence of overlap in the metabolic pathways for cold tolerance. The two common QTLs have potential value in rice breeding.     

云南茶树种质资源的抗性鉴定和评价

为有效利用茶树种质资源,筛选适于高效抗性育种的茶树亲本材料。采用田间自然鉴定、低温处理试验等方法,对105份云南茶树种质资源进行了抗寒性和抗虫性鉴定,筛选出11份抗性表现较好的资源,其中抗寒性较强的资源有‘86-8-1’、‘86-9-12’、‘86-12-7’、‘86-6-9’、‘河头白尖毛茶’和‘弄岛黑茶’等6份,抗假小绿叶蝉虫性较强的资源有‘马鞍山大叶茶’、‘昌选2’和‘中叶2号’3份,抗咖啡小爪螨虫性较强的资源有‘基诺大叶茶’和‘丫口小茶’2份,抗根结线虫性较强的资源有‘84-1-1’和‘曼喷龙大叶茶’2份。这些抗性资源即可直接用于推广生产外,还可作为进一步单株选育和杂交育种的亲本或诱变育种的原始材料,为推动茶树新品种选育提供了良好的物质技术基础。     

水稻耐低磷种质的初步筛选

本文以农业部948项目“全球水稻分子育种计划”采用的151份国内外代表性种质为供体亲本、云南育成的优质高原粳稻品种滇粳优1号为轮回亲本、通过连续回交形成的5500个株行为材料，在田间自然缺磷条件下，以水稻植株分蘖数作为耐低磷评价指标，初步筛选出20个耐低磷基因型种质。     

以早籼14、紫恢100和M3122为背景的导入系构建及其筛选鉴定

以国际合作网络征集的150余份材料,进行农艺性状观察,白叶枯病和稻瘟病的抗性鉴定,同时还进行了耐低磷、低氮筛选,获得大量数据,筛选了一批抗白叶枯病、稻瘟病、耐低磷、耐低氮资源,为分子育种的亲本利用和后代筛选提供参考。以早籼14、紫恢100、M3122为受体,以上述的150余份材料为供体,采用大规模杂交、2～3次回交、2～3次自交,培育以早籼14、紫恢100、M3122为背景的近等基因导入系5700多份,并对这些导入系进行抗旱、耐低氮、耐低磷、抗寒性及直链淀粉含量等初步筛选,获得了一批有目标性状的近等基因导入系,为新基因发掘、新品种选育提供重要的材料基础。并选育了3个有苗头的新品系进入省级预试、区试或生产试验,以进一步确定其利用价值。     

利用叶绿素仪SPAD值筛选耐低氮水稻种质

在低氮限制条件下,对低氮的反应存在明显的基因型差异,这种差异可以通过SPAD值来很好地反映。本文以农业部948项目全球水稻分子育种计划采用的151余份国内外代表性种质为供体亲本、云南省育成的优质品种滇粳优1号为轮回亲本、通过连续回交形成的5500个株行为材料,在田间自然缺氮条件下,以水稻植株叶绿素计SPAD值作为耐低氮能力评价指标,以不同试验地点SPAD值的相对值为参考评价指标。最终筛选出Madhukar、UPR191-66为耐低氮基因型种质。     

利用国际水稻品种资源改良粳稻恢复系研究初探

以优良粳稻恢复系K1863为主体亲本，以国际水稻分子育种品种资源为供体亲本通过杂交并回交，获得了100多个K1863回交改造后代群体。对其中部分K1863回交改造后代进行了表型性状鉴定，初步表明被鉴定的多数K1863回交后代获得了主体亲本K1863对粳稻不育系的恢复能力，在回交后代中产生了稻瘟病抗性、耐盐性优于主体亲本K1863的材料，而且部分K1863回交改造后代的综合经济性状也优于主体亲本K1863。从而说明，利用国际水稻分子育种品种资源，通过大量回交，不仅可以在保留主体亲本的重要性状、保持与主体亲本性状相似性的同时，获得一些主体亲本本身不具有的有利性状，并选育出综合经济性状优于主体亲本的回交后代，因此通过本方法获得的回交后代材料具有重要的育种利用价值。本文还探讨了对这些K1863回交改造后代进行进一步利用改造的途径。