光敏核不育水稻对日照长度处理反应的叶片及部位

因具有长日照条件下雄性不育以及短日条件下可育的特性,光敏核不育水稻在两系杂交稻育种中发挥了重大作用,然而接受光周期信号决定育性转换的水稻叶片和部位尚不清楚。本研究通过在自然长日照条件下,对光敏不育水稻农垦58S(NK58S)的不同叶片和部位套袋遮光作短日处理,探讨对育性转换的敏感部位。结果表明,在育性转换敏感期,NK58S最上两个叶片接受的光照长度决定其花粉育性,其中尤以心叶对育性的贡献最大,将倒二叶及叶鞘和心叶同时遮光可增加NK58S育性恢复的稳定性。对叶片的不同部位遮光有效应差异,对叶片的上半部分遮光不能使育性转换,反之对下半部分遮光能使育性转换。另外可观察到遮光短日处理育性恢复的植株,其抽穗期比育性未恢复及整株长日处理者提前约10d。表明水稻开花的光周期和雄性育性的光周期反应有一定的关联。     

不同光温条件谷子光温互作模式研究及SiCCT基因表达分析

光周期和温度是影响作物生长发育、生态适应性和产量的2个重要环境因素,揭示光温互作对作物生长发育的效应及其分子机制对育种实践和理论研究具有重要意义。本研究设置长日照高温、长日照低温、短日照高温、短日照低温4个光温处理,调查‘黄毛谷’抽穗期、株高、叶片数和穗长。结果表明,光周期对谷子的发育起关键作用,温度的改变不影响长日照比短日照延迟谷子生殖生长的效应,温度的作用随光周期的不同而异,短日照条件下,高温缩短谷子营养生长期而低温延长营养生长期,长日照条件下则相反;对谷子生殖生长的促迚作用是短日照高温短日照低温长日照低温长日照高温。利用RT-PCR技术从‘黄毛谷’叶片兊隆了一个CCT结构域基因(SiCCT),该基因编码286个氨基酸,属于CMF亚家族成员,基于CCT域基因氨基酸序列的系统迚化分析,谷子与高粱、玉米亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析发现, SiCCT基因在‘黄毛谷’叶片中高表达,其次为幼穗和叶鞘;长日照、短日照处理SiCCT基因均表现24h昼夜节律性特点,短日照七叶期表达水平最高,八叶期(抽穗)及穗后表达迅速降低,长日照七叶至十叶期‘黄毛谷’处于营养生长期,SiCCT基因维持较高表达水平;无论高温低温,长日照条件下SiCCT基因在各叶期表达量整体高于短日照处理,长日照条件下低温处理SiCCT基因的相对表达量明显低于高温处理, SiCCT基因的总体表达量与‘黄毛谷’营养生长期存在正相关。总之SiCCT基因受光周期调控,同时也受温度调控,因而推测SiCCT基因参与了光周期途径和感温性途径,并通过二者互作调控谷子营养生长和生殖生长的全过程。     

水稻叶片伸长过程的模拟模型

水稻叶片生长过程的动态模拟, 对于实现水稻生长的数字化和可视化表达具有重要的理论意义和应用价值。本研究以4个不同株型的水稻品种为试验材料, 通过对水分试验、氮素试验条件下不同叶位叶片的叶长、叶宽特征进行连续观测, 综合分析了水稻叶片几何形态指标随生育进程和环境条件的变化规律, 进而构建了水稻叶片生长过程的动态模拟模型。模型采用Logistic方程描述了水稻主茎及分蘖叶片随生长度日(GDD)的动态伸长过程; 利用二次曲线描述了叶宽随GDD的动态变化过程; 分别用幂函数和一元二次方程描述了叶形(不同叶长处的叶宽)的动态变化过程; 另外, 以叶片氮素和水分因子分别描述了不同水氮水平对叶片形态建成过程的定量影响。同时利用独立的水稻田间试验资料对所建模型进行了测试和检验, 主茎和分蘖动态变化叶长、叶宽的均方根差(RMSE)分别为3.6 cm、3.96 cm以及3.15 cm、3.56 cm。表明本模型对水稻叶片的动态伸长过程具有较好的预测性和解释性。     

水稻光照发育阶段的研究——Ⅱ.几种内外条件对水稻光照阶段发育的影响

水稻在通常自然条件下,即使给予10小时短日照处理,植株光照阶段发育亦需在夜温达到20℃以上时才能顺利进行。水稻需要达到一定叶龄期(叶数)以后才能接受短日照而进行光照阶段发育,对同一品种来说,这种适当的叶龄期是较稳定的,但不同的播种期、栽培条件下达到此叶龄期的苗龄(播种后天数)则有明显差別。水稻达到一定叶龄期以后,分蘖存在与否,叶片多少均不明显影响进行光照阶段的速度;叶鞘亦有接受短日照完成光照阶段的作用,但抽穗很迟。本文还讨论了秈、稉稻光照阶段发育特性的不同问题。     

光敏感核不育水稻

光敏感核不育水稻,全称湖北光周期敏感核不育水稻,是湖北省沔阳县沙湖原种场石明松1973年在农垦58一季晚粳大田中发现。该材料雄性不育到可育的育性可以相互转化,即在长日照条件下抽穗雄性不育,在短日照条件下抽穗雄性可育,并具有明显的育性转换     

中国科学家克隆出促进水稻抽穗基因

中国农业科学院作物科学研究所万建民课题组为解决水稻籼粳亚种超亲晚熟问题，开展了水稻抽穗期相关基因克隆和育种利用研究，成功克隆出促进水稻抽穗基因。据万建民介绍，水稻籼粳亚种间杂种优势强大，一般比亚种内杂交稻产量潜力高10％～309／6，是进一步提高水稻产量的重要途径。但是籼粳亚种问杂种存在半不育、株高超亲和超亲晚熟等问题，严重影响了在生产上的利用。水稻品种抽穗期的差异影响了品种的耕种区域与适应性。该课题组在前期研究中已明确我国各稻区主栽品种的抽穗期基因型及其光温响应特性，并克隆了在长日照条件下抑制抽穗的基因DTH8，最近又克隆了在长日照条件下促进水稻抽穗的基因DTH2。     

水稻Ef7基因的一个新等位基因Ef7-l的遗传效应及表达分析

水稻Ef7基因控制抽穗期。本研究从我国籼稻品种龙特甫中克隆了Ef7的等位基因Ef7-l;序列比对表明,Ef7-l编码序列与日本晴Ef7相比存在5个氨基酸的差异。利用两个等位基因的序列差异,以日本晴为受体构建了含有Ef7-l的近等基因系CL63。CL63在长日照条件下比轮回亲本日本晴延迟抽穗约6 d,但在短日照条件下两者抽穗期无显著差异。田间性状分析显示Ef7-l等位基因在长日照条件下能够使植株茎秆变粗、粒重显著增加,这可能是通过上调OsPHYB的表达水平而延迟水稻抽穗期实现的。     

谷子SiCCT基因的表达及其与主要农艺性状的关联分析

为了揭示SiCCT基因可能的功能效应,并进一步研究该基因在光温互作调控谷子开花过程中所起的作用。以光周期敏感谷子品种黄毛谷为材料,利用荧光定量PCR技术分析了SiCCT基因在长日照高温(LD,27℃)、长日照低温(LD,22℃)、短日照高温(SD,27℃)、短日照低温(SD,22℃)4个光温组合条件下的昼夜表达规律,并在连续2 a调查10个主要农艺性状的基础上,开展了基于候选基因的关联分析。结果表明,光照期SiCCT基因表达不受温度影响,长日照条件表达水平整体高于短日照,而黑暗期表达受温度影响,特别是短日照条件下SiCCT基因在低温环境的表达水平明显高于高温环境。基于候选基因关联分析发现,SiCCT基因中共检测到11个多态性位点与8个主要农艺性状显著关联(P0.05),其中SNP-10在河南洛阳、吉林吉林与抽穗期、叶片数和穗粒质量显著关联;SNP-100和SNP-104在河南洛阳同时都关联到株高、叶片数和穗长3个性状;SNP-51连续2 a在海南乐东、河南洛阳、吉林吉林都检测到,但关联到的性状不同,在海南乐东与穗粗关联,在河南洛阳与穗码数关联,在吉林吉林与叶片数关联。SiCCT基因表达受光周期调控,温度也影响其在短日照条件黑暗期的表达;SiCCT基因具有多效性,但其作用受光周期环境影响。     

水稻高产株型指标及其调控技术

阐述了提高水稻单产仍然是水稻生产的主攻方向，在分析水稻主要生育期株型与产量形成关系的基础上，提出了各生育期阶段的株型形态生理诊断指标：叶片松散度、叶鞘载叶量等，同时阐明并提出了适宜穗数，提高总颖花量的前提下，增加抽穗后势粒比是提高结实率和粒重，实现水稻超高产途径和调控技术。     

OsBTF3基因在水稻光合作用和生长发育中的功能

为了揭示转录因子OsBTF3在水稻生长发育中的功能,比较分析了OsBTF3过量表达和RNAi转基因水稻T₁代株系叶片生长和株型发育的表型。结果表明,与野生型对照株相比,过量表达株系在叶绿素含量、叶绿体数量、光合速率、叶片大小、株高、节间长方面显著增加或增强; 而RNAi株系的明显降低或减弱。OsBTF3基因的增量或减量表达显著影响水稻光合作用、叶片生长和株型发育。说明OsBTF3在水稻生长发育中具有重要调控功能,可能在水稻转基因分子育种方面具有潜在的应用价值。     

水稻内源油菜素甾醇对施氮量的响应及其对颖花退化的调控作用

为探明油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)是否介导氮肥对水稻颖花退化的影响。水稻品种扬稻6号和甬优2640种植于盆钵,全生育期设置3种施氮水平,观察了不同氮肥处理下水稻减数分裂期幼穗中氮含量、BRs、过氧化氢(H2O2)和总抗氧化能力(totalantioxidantcapacity,T-AOC)水平及其与颖花退化的关系。结果表明,颖花退化率的降低与稻穗中增加的24-表油菜素甾酮(24-epicastasterone,24-epiCS)和28-高油菜素内酯(28-homobrassinolide,28-homBL)含量密切相关。当稻穗的氮含量为1.25%时,幼穗中BRs(24-epiCS和28-homBL)含量显著增加,颖花退化率显著降低。稻穗中T-AOC水平与BRs含量变化趋势相同,且均与水稻颖花退化率显著负相关,而H_2O_2含量与BRs含量和T-AOC变化趋势相反。施用外源BRs(24-epiCS或28-homBL)可显著提高稻穗中内源BRs(24-epiCS和28-homBL)含量与T-AOC水平,并显著降低稻穗中H_2O_2含量和颖花退化率,施用BRs合成抑制剂则效果相反。表明BRs可以介导氮肥对水稻颖花退化的调控,在减数分裂期适宜的稻穗含氮量(1.25%)可有效提高幼穗中的BRs含量,并通过提高抗氧化能力来抑制颖花退化。     

Use of androgenesis in intersubspecific hybrid rice breeding

Significant differences of callus induction, green plant regeneration and culture efficiency were observed among restorer lines and their hybrids in rice. Average callus induction percentage of F₁, hybrids was about twice that of their parents. Twenty doubled haploid (DH) lines that showed normal fertility with both indica and japonica CMS lines, were selected as widely compatible restorers (WCRs). TG8 derived from CPSLO17/Minghui 63 not only showed normal fertility to both indica and japonica test varieties and CMS lines, but also exhibited superior agronomic traits, in particular short plant, desired plant type, high tillerability, large panicles, good grain quality and resistance to rice blast disease. Strong heterosis for yield was observed in crosses between indica or japonica CMS lines and TG8. TG8 possessed a dominant, widely compatible gene (WCG) that was inherited from the variety CPSLO17. Results confirmed that the anther culture technique is a quick and effective way of developing widely compatible restorers in rice and that it is applicable to the direct use of intersubspecific heterosis with the three-line method.     

水稻显性早熟基因Ef-cd的基因效应分析及育种应用潜力的初步评价

利用近等基因系,比较系统地分析了水稻Ef-cd基因的感光效应、早熟效应以及对其他主要农艺性状的影响,并对该基因的育种应用潜力进行了初步评价。结果表明Ef-cd基因是一个非感光的显性早熟基因,它能使水稻提早抽穗13~21 d,并能显著降低水稻的株高,但对有效穗、穗长、每穗总粒数、结实率和千粒重等主要农艺性状无显著影响。同时,该基因可使迟熟杂交稻的抽穗期提早13~17 d,并且通过导入该基因育成的早熟杂交稻新组合比同熟期对照显著增产,因而该基因在早熟杂交稻育种中具有较大的应用潜力。     

CMS水稻不同器官的膜脂过氧化水平

比较了ＣＭＳ水稻不育系珍汕９７Ａ及其同核异质保持系珍汕９７Ｂ的叶片、幼穗和花药中的膜脂过氧化、活性氧水平及活性氧清除酶活性。结果表明：与可育花药相比，不育花药中Ｈ２Ｏ２和Ｏ２＾－水平较高，丙二醛（ＭＤＡ）含量也高，而超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）、过氧化酶（ＰＯＤ）和抗坏血酸过氧化物酶（ＡＳＡ－ＰＯＤ）活性则较低；幼穗中，不育系的Ｈ２Ｏ２和ＭＤＡ含量高于保持系，其它指标基本无差异；     

机械化种植对杂交籼稻F优498产量构成与株型特征的影响

为探明机械化种植杂交籼稻高产群体的株型特征, 以F优498为材料, 采用二因素裂区设计, 研究了不同穴苗数与播期下机直播、机插、手插3种种植方式的株型特征及其与产量构成的关系。结果表明: (1) 不同种植方式株型特征差异显著, 机直播和机插上三叶叶长、叶宽和叶间距大, 但叶基角和披垂度也较大; 手插上三叶大小适宜, 叶片厚而挺直; 机直播和机插株高和着生高度显著大于手插, 但手插比叶重、单株穗数和总叶片数显著高于机械化种植; 机直播的茎蘖夹角、穗粒数和单穗重显著低于机插和手插。推迟播期和低苗处理均使叶片增大, 比叶重、粒叶比、单株穗数、穗粒数和结实率随播期延迟显著降低。单穗重与上三叶长度、宽度、着生高度和株高均呈显著或极显著正相关, 以机插最高, 手插次之, 机直播最低。(2) 机直播产量显著低于机插和手插, 且随播期延迟和穴苗数减少显著降低。产量及其构成与株型特征密切相关, 机械化种植杂交籼稻高产株型的显著特征为适宜的株高、上三叶长度、群体LAI和茎集散度; 叶宽、比叶重、叶间距大和直立性好。足穗和大穗的统一是实现水稻高产的关键, 塑造个体优良的株型与优化群体结构是增产的前提, 机械化种植杂交籼稻应在时间允许的条件下尽早播栽, 穴苗数以3苗左右为宜。     

减数分裂期高温胁迫对耐热性不同水稻品种产量的影响及其生理原因

以两个耐热性不同的籼稻品种为材料,在减数分裂期进行高温(白天温度>35℃)处理,以同期自然温度(白天温度<33℃)为对照,研究减数分裂期高温对产量的影响及其生理机制。结果表明,高温处理与对照相比,显著降低了热敏感品种双桂1号的花药开裂率及花粉育性,对耐热品种黄华占影响较小;明显降低了每穗颖花数、结实率和粒重,从而使产量显著下降,其中耐热品种下降幅度小于热敏感品种;热敏感品种粒宽显著缩短,长宽比显著增大,而对耐热型品种影响不大;明显降低了水稻的根系活力和幼穗的核糖核酸(RNA)含量,显著增加了叶片丙二醛(MDA)含量和幼穗的乙烯释放速率,热敏感品种变化幅度大于耐热品种;显著增加了耐热品种叶片的抗氧化酶活性,对热敏感品种无显著影响。总之,根系活力和抗氧化保护系统能力强、RNA含量高、MDA含量低及乙烯合成少是耐热性品种在高温胁迫下保持较高产量的重要生理原因。     

Diploidization in Haploid Tissue Cultures of Sorghum

Conditions for the effective experimental regulation of ploidy level in regenerants from callus cultures derived from young, undifferentiated leaves and panicles of haploid sorghum were established. Diploidization depended on the ontogenetic age of the explant and the 2,4-D concentration in the medium. With a low 2,4-D concentration (0.5 mg/1) and segments of young panicles (< 35 mm long) the cultures produced only haploid regenerants. Diploid plants were formed from cultures derived from more mature panicles ( 35 mm long) and young leaves (15–65 mm long). Under a high 2,4-D concentration (2.5 mg/1) diploid plants were regenerated from cultures derived from young panicles (less than 35 mm) except the most young ones (5–15 mm). The majority of the diploid regenerants contained mutations, mainly affecting male fertility and plant height.     

水稻OsNCED4基因的克隆及功能初探

脱落酸(abscisic acid,ABA)是一种抑制植物生长的植物激素,因能促使叶子脱落而得名,在植物逆胁迫中发挥关键作用。由NCED基因编码的9-顺-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED),是ABA在高等植物中的关键酶。本研究已成功从水稻Ilmibyeo(O.sativa L.ssp.japonica)基因组中克隆得到Os NCED4,生物信息学分析表明,Os NCED4基因位于水稻第7号染色体上,ORF全长1749 bp,无内含子结构,编码582个氨基酸,具有NCED家族的RPE65保守结构;以该基因和其启动子序列构建组织表达载体pOsNCED4::GUS、pCaMV35S::OsNCED4:EGFP和RNAi干扰载体p Ca MV35S::OsNCED4:RNAi,用于基因表达和功能分析,并利用农杆菌介导的方法,成功获得了相应遗传载体的转基因植株;GUS染色结果表明,该基因在叶片、叶耳、小穗等组织部位均有表达;RT-PCR结果显示,Os NCED4在水稻不同生育期的根、茎、叶、叶鞘和穗子中均有不同程度的表达,但表达量具有明显的差异;亚细胞定位结果显示,OsNCED4基因编码的蛋白定位于细胞核;与野生型植株相比,RNAi植株的花粉育性无明显差异,而结实率显著下降。该研究结果为进一步研究水稻OsNCED4基因表达的调控,以及为水稻生长发育上的功能研究提供了科学依据。     

豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因在转基因水稻中的表达特性研究

以豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)转基因水稻自交品系和其衍生的花培品系为实验材料，通过PCR扩增和CpTI表达蛋白活性的测定，研究了CpTI基因的遗传稳定性和表达特性。结果表明CpTI基因在转基因自交后代可以稳定遗传，而在部分花培品系中发生丢失。同时CpTI基因的表达表现出一定的时空特性，同一转基因品系中叶片CpTI蛋白的表达活性通常高于茎杆，而不同发育时期的CpTI蛋白的表达活性以分蘖期最高。除花培品系DH401外，转基因品系叶片和茎杆的蛋白酶抑制剂的活性随着水稻的生长发育呈下降的趋势。