农杆菌介导法将反义蜡质基因转入杂交稻亲本

通过农杆菌介导法将反义蜡质基因导入特青(OryzasativaL.subsp.indica)和广粳1号(OryzasativaL.subsp.japonica)这两个杂交稻亲本的愈伤组织中,获得了经PCR检测证明外源基因已整合进植物基因组中的再生植株,其中含潮霉素抗性基因的植株有6株,但仅有2株能够扩增出反义蜡质基因的特异条带,其原因可能是在转基因植株中出现了基因丢失或沉默现象。试验表明,粳型稻广粳1号的不同外植体(成熟胚、幼胚、幼穗、花药)的愈伤诱导率比特青的高,且随着继代时间的延长,不同基因型水稻诱导的愈伤之间的转化率存在着极显著性差异(P<0.01);经过转染的水稻愈伤在一定的筛选压力下会出现“逃逸”现象,抗性筛选后成活愈伤PCR检测发现广粳1号和特青的愈伤转化率只有44.4%和29.4%;不同凝固剂对愈伤诱导的质量有着明显的影响,植物凝胶作凝固剂比琼脂作凝固剂时的愈伤褐化率低。     

双季晚粳生产力及相关生态生理特征

于江西鄱阳、上高县,选用代表性晚粳稻品种(武运粳24、南粳44、镇稻11、常优1号、常优5号、甬优8号)在高产栽培条件下以当地代表性晚籼稻品种为对照,系统比较了粳、籼稻间产量、品质和效益的差异,初步阐明了双季晚粳生产力优势,并从温光利用、株型、光合物质生产等方面探讨了其优势形成的生态生理特征。结果表明,3年晚粳平均产量分别为9.6、8.3、9.9 t hm^-2 (2011年上高县甬优8号最高产量田块达10.6 t hm^-2),极显著高于晚籼,而其产量高的主要原因是每穗粒数、结实率显著或极显著高于籼稻;晚粳加工品质、食味品质优于晚籼(晚粳出糙率、精米率、整精米率显著或极显著高;其直链淀粉、蛋白质含量显著或极显著低,胶稠度显著或极显著长),外观品质逊于晚籼(粳稻的垩白率、垩白大小、垩白度均显著或极显著高于籼稻);晚粳效益高于晚籼(3年晚粳的纯收益分别为11 890.6、10 252.1、16 565.9元 hm^-2,分别高23.8%、23.6%、26.7%)。双季晚粳生产力优势形成的相关生理生态特征为,较籼稻全生育期特别是结实期明显延长,抽穗结实期较籼稻适应凉爽气候,增加对温光资源利用,能正常成熟;后期有较高光合生产能力,增大了群体光合物质生产积累量,源库协调性好,库容总充实量高;生育后期在偏低温气候下不早衰,维持较强根系和较大茎鞘强度,具有较强群体抗倒伏能力。     

水稻亚种间、品种间杂交揭示杂草稻的起源和进化

杂草稻是在稻田或可耕地周边生长的类似杂草并兼有野生稻和栽培稻特性的稻属植株或群体。迄今对杂草稻的发生和进化尚有很多的争论和假说,本研究通过水稻亚种间和品种间的杂交试验以及亲本与杂交后代籼粳分化分子标记的遗传分析,对杂草稻起源和进化途径进行了探讨并提出了相应的防控策略。研究结果显示:亚种间和品种间特定亲本杂交组合(7个籼/粳,4个籼/籼)的后代中均可分离出类似杂草稻的植株,其频率为籼/粳>籼/籼;籼粳交或籼籼交F2-F4代群体中产生类似杂草稻植株的频率随世代增加呈现递增趋势(F2最低为1.26%,F4最高为15.35%),这与双亲的遗传背景有密切关系,即籼、粳亚种的遗传背景差距越大,其杂交组合后代中产生杂草稻的机率越高;籼/粳交组合安山稻/9311F3代分离群体中类似杂草稻的植株以籼型为主(占52.8%);韩国粳稻品种安山稻在籼粳组合中不论作母本或父本,杂交后代都易产生类似杂草稻单株,这可能与其籼粳组分遗传异质性较高有关;粳/粳组合后代中未鉴定出类似杂草稻的植株,预示粳稻品种间杂交可能不易产生杂草稻。本研究为杂草稻的防控和利用研究提供参考依据。     

甬优系列籼粳杂交稻氮肥群体最高生产力的优势及形成特征

以长江下游地区大面积种植的4种类型(籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交粳稻和杂交籼稻)水稻品种中有代表性的品种为材料,设置6个氮肥水平(0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm–2),比较研究其氮肥群体最高生产力及其产量构成、关键生育阶段天数、主要生育时期的叶面积指数和干物重。结果表明:(1)杂交籼稻获得最高生产力对应的施氮量为225.0~262.5 kg hm–2,常规粳稻为300.0 kg hm–2,杂交粳稻和籼粳杂交稻为262.5~300.0 kg hm–2。(2)氮肥群体最高生产力以籼粳杂交稻最高,达12.2(12.0~12.3)t hm–2,较杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻分别高出6.6%、9.8%和19.6%(两年平均值)。群体颖花量和每穗粒数均以籼粳杂交稻最高,但其每穗粒数年度间波动较大。穗数和结实率以常规粳稻最高。(3)播种至抽穗期天数以杂交粳稻最长,抽穗至成熟期天数则以籼粳杂交稻最长,达60 d左右。全生育期天数呈杂交粳稻常规粳稻籼粳杂交稻杂交籼稻。两年中日产量以籼粳杂交稻最高。(4)籼粳杂交稻在抽穗、抽穗后20 d和成熟期的叶面积指数和干物重均显著高于另外3种类型品种,且抽穗至成熟期的干物质积累量也最高。此外,籼粳杂交稻在拔节至抽穗期以及抽穗至成熟期的光合势显著高于另外3种类型品种。较多的每穗粒数、较长的灌浆期天数以及较高的日产量、生育后期(抽穗至成熟期)较强的光合物质生产能力是籼粳杂交稻氮肥群体最高生产力形成的重要原因和基础。     

双季晚稻不同类型品种产量与主要品质性状的差异

为明确江西双季晚稻条件下籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻、杂交籼稻4种类型品种产量与一般品质的差异,为江西双季晚稻适宜品种的科学选用与初步区划提供依据与参考,在江西上高县(28°31′N,115°09′E)试验点进行,比较研究表明与杂交籼稻相比,常规粳稻、杂交粳稻和籼粳杂交稻加工品质、蒸煮食味品质有所改善,而外观品质与营养品质略逊。产量表现为籼粳杂交稻杂交粳稻常规粳稻杂交籼稻。本研究认为上高地区"籼改粳"工程适宜种植的晚稻品种为籼粳杂交稻、杂交粳稻和常规粳稻。     

水稻成熟胚培养高效再生系统的创新

本文测试了不同消毒方式、愈伤组织诱导、绿苗分化及生根条件对不同类型水稻成熟胚培养再生成株的影响。研究结果表明：改良培养基比基本培养基处理效果更好,在改良培养基N6I愈伤诱导、MSR绿苗分化和MSC生根条件下,籼稻（O.sativa indica cv.滇屯502）、粳稻（O.sativa japonica cv.日本晴）、籼粳杂种F1（滇屯502/日本晴）和非洲栽培稻（O.glaberrima cv.RG105）的诱导率分别为96%、100%、98%和100%,成苗率分别为264%、286%、216%和224%。以YuhanClorox（4%NaClO）稀释一半消毒1h效果最好。由此建立了一套非常高效、可靠、重复性好的适用于不用基因型水稻成熟胚再生系统,为水稻遗传转化和多倍体化的顺利进行奠定了基础。     

甬优籼粳杂交稻花后干物质积累模型与特征分析

以甬优籼粳杂交稻甬优1538和甬优7176为试材,常规粳稻宁粳3号和武运粳24,杂交籼稻扬两优6号和两优培九为对照,研究甬优籼粳杂交稻花后干物质积累特征及比较不同类型品种花后干物质积累特征差异。结果表明: (1)两年中甬优籼粳杂交稻的平均产量为11.5 t hm^-2 (11.3~11.7 t hm^-2),较常规粳稻和杂交籼稻分别高7.8%和10.4% (两年平均值)。甬优籼粳杂交稻抽穗至成熟期的干物质积累量为8.9 t hm^-2,较常规粳稻和杂交籼稻分别高19.1%和26.9%(两年平均值)。(2)不同类型品种花后干物质积累量与花后天数(抽穗当天为0 d)均可用Richards方程拟合(R²均大于0.990);各品种花后干物重积累速率均呈先平缓增加后下降的趋势,花后最大干物重积累速率和平均干物重积累速率呈杂交籼稻>常规粳稻>籼粳杂交稻,籼粳杂交稻达最大干物重积累速率的时间大致在花后42~44 d,常规粳稻和杂交籼稻则在花后26~28 d;籼粳杂交稻在花后渐增期天数和干物质积累量显著高于常规粳稻和杂交籼稻,渐增期干物重积累速率以杂交籼稻最高。常规粳稻在花后快增期和花后缓增期天数和干物质积累量均显著高于籼粳杂交稻和杂交籼稻,快增期和缓增期干物重积累速率则以杂交籼稻最高。本研究表明甬优籼粳杂交稻花后较强的干物质积累优势主要体现在花后渐增期,而花后渐增期较强的干物质积累能力主要在于其较长的渐增期持续天数。     

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.     

水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量,结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间,平均为12.4%;籼稻平均蛋白质含量为13.2%,比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多,表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平,而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质,如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高,而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质,为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。     

水稻种子蛋白质含量及组分在品种间的变异与分布

采用近红外光谱技术测定分析了351份不同类型水稻品种(系)糙米中的蛋白质含量,结果显示粗蛋白含量在9.3%~17.7%之间,平均为12.4%;籼稻平均蛋白质含量为13.2%,比粳稻高约1个百分点。蛋白质含量低的粳稻品种明显偏多,表现出明显的遗传不平衡现象。现有生产上主栽品种稻米蛋白质含量大多处于中等水平,而高蛋白粳稻种质极少。但仍有部分蛋白质含量极高或低的种质,如饲料稻、早籼稻和一些籼粳交后代品系蛋白质含量较高,而部分粳稻和外来籼稻品种中的蛋白质含量较低。因此可以从一些地方品种、外来品种以及籼粳交后代中筛选到极端类型的种质,为遗传育种提供研究的原材料。SDS-PAGE分析结果显示不同类型水稻间各贮藏蛋白组分具一定差异。     

用Rim2超级家族分子指纹鉴别杂交水稻及预测杂种优势

选用5对Rim2引物对21份籼稻和20份粳稻材料进行了DNA指纹扩增,共扩增出38条谱带,其中多态性谱带26条,多态性水平为69.64%;粳稻平均多态性水平为56.67%,明显高于籼稻。根据Nei’s遗传距离计算获得的聚类树状图表明,参试21份籼稻材料聚为6组,20份粳稻材料聚为7组。亲缘关系分析表明,Rim2分子指纹可以区分多数的籼稻或粳稻材料,且显示出材料的遗传特征。考察部分籼稻和粳稻杂交组合的产量对照优势与双亲间遗传距离的关系,发现杂交粳稻的遗传距离与杂交优势表现出相关性,而杂交籼稻无此相关性。     

湖南澧县大坪双堰东周水井出土古稻研究

对湖南澧县大坪双堰东周遗址水井出土的3粒炭化稻谷和7粒炭化稻米进行形态分析,结果显示双堰古稻具有大粒性和许多类似于粳型的形质特征(包括双峰乳突等),表明它属于籼、粳之间的偏粳类型。与新石器时代遗址出土的古稻谷相比,双堰古稻的谷粒更宽、更厚和更重,表明其谷粒有向短而圆的粳型变化的趋势。     

籼、粳超级稻品种根系形态及若干生理特征的差异

为阐明籼、粳超级稻根系干物质积累与分布特征和主要形态生理性状指标的差异及其与产量形成的关系,以当地主体且具有代表性的2个超级杂交籼稻组合和2个常规粳型超级稻品种为试验材料,对麦稻两熟制条件下籼、粳超级稻单茎和群体根干重、总根长、根数、根体积、根系吸收面积、发根力、抽穗后根系伤流强度及根冠比、每条根长、根直径、根密度、颖花根流量、抽穗期根系在土层中的分布和产量构成等方面进行了系统的比较研究。结果表明：(1)整个生育期,粳稻的根冠比、每条根长、发根数、发根体积、发根干重及颖花根流量、穗数、群体颖花量、结实率和实收产量均高于籼稻,而根直径、每穗粒数和千粒重低于籼稻,其中根冠比、每条根长、颖花根流量、穗数、每穗粒数、结实率和实收产量差异达显著或极显著水平;(2)粳稻抽穗前(含抽穗期)单茎根干重、总根长、根数、根体积和根系总吸收表面积及根密度均低于籼稻,但差异不显著,而成熟期这6个指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(3)粳稻拔节前单茎活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均小于籼稻,而拔节后(含拔节期)两者差异趋势与之相反,差异显著或极显著;(4)除拔节期群体根干重、拔节期和抽穗期群体根数外,其他群体形态生理特征指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(5)无论是单茎还是群体,粳稻抽穗后0~35 d根系伤流量均显著或极显著高于籼稻;(6)粳稻0~10 cm土层根系干重所占比例极显著低于籼稻,10 cm以下土层根系干重占根系总干重的比例极显著高于籼稻,粳稻扎根更深,进一步强化了植株抗倒防早衰能力。与超级杂交籼稻相比,常规粳型超级稻抽穗后根系生长优势不断加大,特别是群体生长优势,成熟期粳稻所有根系形态生理特征指标均优于籼稻,是粳稻高产形成的重要原因和保障。     

水稻籼粳杂种一代稻米加工和外观品质性状研究

采用不同稻米品质3个粳稻和4个籼稻按完全双列模型设计进行杂交，配组了24个籼粳杂种一代F1，对其主要稻米加工和外观品质性状进行研究。加工品质中糙米率和精米率均接近粳稻品种，与籼稻无关，无胞质效应；整精米率差异很大，但大多介于籼粳双亲之间，并且随粳稻亲本不同，其胞质效应表现不一致。外现品质中垩白度和透明度，大多数介于双亲之间．而垩白率多倾向于亲本的高值。     

两套水稻籼粳交DH群体的亲和性及其遗传分析

以两套水稻籼、 粳交DH群体为材料, 研究了籼、 粳程度及籼、 粳基因组的比例与亲和性 的关系, 结果 表明, 两套群体与籼、 粳测交F1小穗的育性与DH系的籼、 粳程度及基因组比例存在相 关, 但广亲和DH系(与籼和与粳测交F1小穗育性均大于70%)在籼、 粳程度及基因组比例 上的特异性不明显。 通过DH系与籼、 粳测交F1小穗育     

喷施表油菜素内酯对籼稻和粳稻花时的影响

以6个籼稻品种和6个粳稻品种为试验材料,于调查花时性状的前日17:00、当日6:00及8:00分别喷施低浓度（0.01mg/L）、中浓度（0.10mg/L）和高浓度（1.00mg/L）的2,4-表油菜素内酯（epi-BR）,以喷施不含epi-BR的水溶液为对照,调查6个与花时有关的性状在不同处理间的差异,包括始花时、盛花时、终花时、从始花时到盛花时的时间（简称始-盛时间）、从盛花时到终花时的时间（简称盛-终时间）、开花持续时间（简称始-终时间）。结果显示,不同浓度的epi-BR对供试品种的始花时、盛花时和终花时提前均有促进作用。籼稻品种中,0.10mg/L浓度的epi-BR促进花时提前的效果最明显,而粳稻品种中,1.00mg/L浓度的epi-BR促进花时提前的效果最明显。籼稻上施用高浓度（1.00mg/L）、中浓度（0.10mg/L）的epi-BR可显著缩短始-盛时间;粳稻上只有施用高浓度（1.00mg/L）的epi-BR才能缩短始-盛时间。与对照相比,施用epi-BR可显著延长盛-终时间和始-终时间。供试籼稻品种以调查花时性状的当日6:00喷施epi-BR促进花时提前的效果最为明显,供试粳稻品种以调查花时性状的前日17:00喷施促进花时提前的效果最好。供试籼稻品种比粳稻品种对epi-BR的响应更为敏感。促进籼稻花时提前的最佳处理是调查花时性状的当日6:00喷施中浓度（0.10mg/L）的epi-BR,促进粳稻花时提前的最佳处理是调查花时性状的前日17:00喷施高浓度（1.00mg/L）的epi-BR。     

水稻籽粒维生素E及组分在品种间的变异与分布

维生素E是人与动物必须从食物中摄取的微量营养元素之一,根据侧链的饱和度可将其分为生育酚和三烯生育酚,水稻种子中均含二者。本研究利用反相高效液相色谱法测定了18份籼稻和16份粳稻品种糙米中维生素E各异构体的含量。结果表明,种子中各异构体的含量在籼稻与粳稻间存在显著差异,粳稻种子中的生育酚和维生素E含量一般要高于籼稻;籼稻种子中三烯生育酚与生育酚的比值(1.61)极显著高于粳稻(0.95),籼稻中以γ-三烯生育酚为主,而粳稻中主要含α-生育酚。水稻种子中同种类型异构体(即α-型间或γ-型间)含量间具有显著正相关,但γ-型与α-型异构体间呈显著负相关。这些数据为进一步研究水稻种子中维生素E的代谢调控和营养品质改良提供了有益的表型数据。     

水稻垩白基因Chalk5功能标记的开发与应用

水稻垩白是衡量水稻外观品质优劣的重要指标之一,降低稻米的垩白是培育优质水稻品种的前提。Chalk5是一个能显著降低稻米垩白从而提高稻米外观品质的主效基因。为提高垩白基因Chalk5在育种中的选择效率,在前人克隆的基础上,根据其启动子区域存在的2个功能突变位点,分别设计等位基因特异PCR(ARMS-PCR)引物,最终筛选出2对Chalk5基因的功能标记Chalk12、NChalk12和Chalk22、NChalk22,通过PCR产物测序的方法对这2对标记的检查结果进行了验证,说明Chalk12、NChalk12和Chalk22、NChalk22可以准确鉴定出Chalk5的不同基因型。利用该标记对不同来源的43份籼稻资源、江苏2007-2013年审定的65份粳稻品种和太湖流域179份粳稻地方资源进行了Chalk5基因型检测,筛选到携带chalk5低垩白率等位基因的籼稻资源20份,太湖流域粳稻地方资源仅8份,其余259份粳型资源中均不携带chalk5低垩白率等位基因,这也说明chalk5主要分布在籼型水稻资源中,在粳型资源中分布很少。     

杂交稻米的直链淀粉含量与米饭口感粘度硬度关系的研究

通过对若干组直链淀粉含量相近或有明显差异的杂交稻和常规稻米饭品尝口感粘、硬度的分析，结果表明：杂交稻米的平均直链淀粉含量仍是制约米饭口感粘、硬度的重要因子，但其制约力明显低于对常规稻的制约力；在直链淀粉含量相近的情况下，杂交稻较同亚种的常规稻米饭口感偏粘、偏软，亚种间杂交稻与籼型常规稻相比情况亦如此     

籼、粳超级稻光合物质生产与转运特征的差异研究

为阐明籼、粳超级稻干物质积累及光合生产特征的差异,以江苏地区大面积推广种植的5个超级杂交籼稻组合和5个常规粳型超级稻品种为试验材料,对稻麦两熟制条件下籼、粳超级稻干物质积累、分配、运转及叶面积、光合势、群体生长率、净同化率、秧苗素质、叶型等方面进行了系统的比较研究。结果表明,粳稻生育前期(移栽至拔节期)干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及上三叶叶长、叶基角、叶开角、披垂度和叶面积衰减率、收获指数均小于籼稻,而生育中后期(拔节至成熟期)干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及有效叶面积率、高效叶面积率、粒叶比(颖花/叶、实粒/叶、粒重/叶)、最大叶面积指数、总充实量、实收产量、生物产量、茎鞘最大输出量和表观输出量及比率均大于籼稻,差异显著或极显著。虽然粳稻主要生育期单茎干物重均不及籼稻,但群体数量优势保证粳稻具有较高的群体干物质积累量和叶面积,且随着生长发育的持续,群体光合物质生产优势不断加大,群体干物质积累量于抽穗后25 d前后超过籼稻。粳稻灌浆后期(乳熟至成熟期)仍保持强劲生长优势,而灌浆初期(抽穗至乳熟期)茎鞘贮存物质合理输出,有效保障了高效光合层的安全支撑及高积累产量库的流畅充实。高生物学产量的稳定形成和叶面积“稳升缓降”态势以及拔节至成熟期较强的高效光合物质生产,是粳稻光合系统高效持续产出、灌浆充实多及高产形成的重要特征和原因。