水稻耐储藏种质创新及相关技术研究

本文总结了作者近年来利用水稻耐储藏基因解决稻谷耐储藏问题的主要进展。在解决脂肪氧化酶、脂肪酶检测和评价等相关技术的基础上,研究发现稻谷脂肪氧化酶、脂肪酶在储藏过程中对稻谷陈化变质的影响极大。脂肪氧化酶的三种同功酶对稻谷的储藏特性影响不同。脂肪氧化酶Lox-3的缺失能有效地延缓稻谷的陈化变质,并能够减轻仓储害虫的危害;Lox-1、2可能是延缓稻谷陈化变质和延长种子寿命的关键基因。利用遗传育种的方法,已经选育出脂肪氧化酶、脂肪酶缺失的耐储藏水稻品种。     

水稻脂肪氧化酶突变体功能标记开发与应用

稻谷在长期贮藏过程中会产生严重的陈化，主要原因是稻谷本身脂质的降解。在成熟的种胚中存在3种LOX同工酶，其总活性的80%～90%为LOX-3，该酶的缺失可以延缓稻谷的陈化变质。其活性缺失体(Daw Dam)可以降低贮藏期间稻谷不饱和脂肪酸的过氧化水平，减少包括己醛、戊醛和戊醇等令人不快的陈化气味的累积，遗传分析的研究则证实LOX-3的缺失由单隐性基因控制。通过测序确认水稻突变型(MT)lox3基因与野生型(WT) lox3基因相比，基因编码的mRNA再编码区第1 497个核苷酸发生了G到A的置换突变，导致了翻译提前终止。利用该分子标记对部分水稻重要种质资源的lox3基因型进行了鉴定，并选育了三份LOX3缺失的水稻新品系。本研究设计出一种引物组合，其中外引物lox3-o-F、lox3-o-R分别位于突变位点的两侧，内引物lox3-i-F、lox3-i-R在突变位点上。利用该引物组合对水稻品种的基因组DNA进行PCR扩增，通过扩增产物带型即可区分lox3基因是野生型(WT)、突变缺失型和杂合型。该基因标记位于lox3编码区内部，与其他标记方法相比检测更准确，四引物的设计通过一次普通PCR即...     

脂肪氧化酶缺失体对玉米种子劣变的影响

利用作物脂肪氧化酶同功酶快速检测技术,对玉米种质进行脂肪氧化酶缺失体的筛选并组配杂交组合.结果表明:同功酶Lox-1、Lox-2缺失对延缓玉米陈化变质、延长种子寿命起着重要作用,Lox-3缺失在减轻储藏中仓储害虫危害也会有独特的作用.同时,在组配杂交组合时利用同时缺失Lox-1、Lox-2的材料做母本,这样的杂交种就较耐储藏.     

人工加速老化对稻谷碾米品质、蒸煮品质和储藏品质的影响

为了解不同品种稻谷在储藏过程中碾米品质、食用蒸煮品质和储藏品质的变化,采用高温高湿人工加速老化法,对3个优质稻品种和3个杂交稻品种在100%相对湿度和40℃条件下分别处理0、1、3、5、7天。结果显示,随着老化时间的延长,不同品种稻谷的脂肪酸值含量均明显升高,但优质稻上升幅度明显大于杂交稻。稻谷糙米率、蛋白质总量和胶稠度的变化不大,优质稻的直链淀粉含量有所升高,所有稻谷的整精米率经老化处理后都有所降低,试验结果在一定程度上反映出不同储藏时间稻谷的安全性和品质的差异。稻谷在真空包装下品质变化速度小于网袋包装条件,说明真空包装可以适当延缓稻谷的陈化。研究结果可为今后稻谷耐储藏实践中延缓稻谷陈化和品质劣变提供技术参考。     

玉米种子脂肪氧化酶LOX-3缺失与耐贮性研究

以脂肪氧化酶(LOX-3)缺失纯合体云油199-18和NT6621、LOX-3不缺失纯合体061842、LOX-3不缺失杂合体064021以及该4个亲本组配的4个组合为试验材料,在自然越夏条件下进行种子耐贮性的遗传、生理研究。结果表明:以LOX-3缺失体云油199-18、NT6621和LOX-3不缺失体061842、064021的LOX-3活性差异达显著水平;在组配的4个F1杂交后代中LOX-3缺失是独立遗传并且受隐性基因控制,结合电导率、丙二醛含量和脱氢酶活性等生理指标进一步证明LOX-3缺失种质相对较耐贮藏。     

稻谷储藏期间发芽率变化的研究

稻谷在高大平房仓储存期间,通过采取不同部位定点跟踪测定稻谷的发芽率,探索发芽率的变化规律,研究影响稻谷发芽率变化的因子,进而采用科学合理的措施,对于延缓稻谷的品质陈化,具有一定的实践指导意义.     

种子老化与线粒体关系的研究进展

种子繁殖是农业生产中最重要的繁殖手段,然而,在种子生产和储藏过程中,常常会出现老化问题。线粒体是细胞的能量供应中心,在种子老化过程中发挥着重要的作用。本研究在介绍种子老化过程线粒体结构与功能改变的基础上,结合脂质过氧化,蛋白质羰基化和细胞程序性死亡等种子老化机制,重点阐述了线粒体在老化机制中发挥的作用。最后,针对当前研究中存在的问题进行了展望,以期为延缓种子老化和种质资源的长期保存提供科学依据。     

高大平房仓高水分粳稻谷安全度夏的研究

进行了高水分晚粳稻谷(水分15．3％)在高大平房仓散装储藏的研究，结果表明采用机械通风、粮面压盖及环流熏蒸等技术，能有效杀虫防霉，延缓品质陈化，可使高水分晚粳稻谷安全度夏。     

利用谷物冷却机回风低温储粮试验

利用冷却机回风低温储粮，具有良好的降温和节能效果，有利于优质稻谷的储藏保鲜、防虫防霉、延缓品质陈化，在推进绿色储粮技术的持续发展、提高加工工艺品质、促进商品流通等方面都具有明显的经济效益和社会效益。     

控制稻谷年度积温安全储粮研究

从控制稻谷年度积温出发,通过对稻谷年度积温的研究与控制,探讨了稻谷年度积温与脂肪酸值年度变化量、稻谷年度积温与水分含量、稻谷年度积温与储粮虫霉生长繁殖之间的变化关系,并从中找出规律.说明通过控制储粮年度积温,可以达到降低储粮呼吸强度、抑制虫霉生长,延缓粮食陈化的目的.     

Genetic analysis of a null-allele for lipoxygenase-3 in rice seeds

Summary Lipoxygenase (LOX) catalyzes peroxidation of lipids in rice grains and is related to the formation of volatile compounds. We report on the mode of inheritance of LOX-3 in the rice variety Daw Dam. This variety lacks the LOX-3 (Suzuki et al., 1993), which is a major isozyme in rice seeds. The inheritance of LOX-3 in rice seeds was determined by crossing Daw Dam with rice cultivars having normal LOX-3 activity. The distribution of F₂ phenotypes for the presence and absence of LOX-3 from selfed F₁ plants fitted the ratio 3:1. Segregation ratio of the B₁F₁ generation gave a good fit to 1 presence of LOX-3: 1 absence. These data support the hypothesis that the lack of LOX-3 is recessive to the presence of LOX-3, and we conclude that the absence of LOX-3 is inherited as a single recessive trait. We discuss the possible use of the LOX-3 less mutation in relation to volatile compounds production in rice grains.Abbreviations mAb monoclonal antibody - LOX lipoxygenase - SDS-PAGE sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis     

Breeding and brewing quality of the Canadian malting barley variety ‘CDC Goldstar’ lacking lipoxygenase-1

Various types of malt quality profiles have been investigated to benefit the North American brewing industry. Herein, we report the development and brewing quality of the hulled, two-row malting barley (Hordeum vulgare L.) variety ‘CDC Goldstar’ lacking lipoxygenase-1 (LOX-1-less). This new variety offers a novel malt type for the improvement of beer flavor stability. The agronomic performance of ‘CDC Goldstar’ was tested in the Western Cooperative Two Row Barley Registration Trials during 2013–2014. In addition to high lodging tolerance, the new variety showed 6% higher yield than the current leading variety ‘CDC Copeland’. The malt quality of ‘CDC Goldstar’ showed higher diastatic power and lower wort β-glucan content than ‘CDC Copeland’ and controllable proteolytic modification (soluble nitrogen and Kolbach Index). Pilot- (100 L) and commercial-scale (5,000 L) brewing trials were conducted using ‘CDC PlatinumStar’, another LOX-1-less variety with a low enzymatic profile, as the control variety. Absence of the LOX-1 trait from ‘CDC Goldstar’ maintained trans-2-nonenal levels in aged beers as low as those in other LOX-1-less varieties without affecting major beer parameters, such as ester and aldehyde content or foam stability. The newly developed ‘CDC Goldstar’ malting barley provides added value for the beer industry and consumers.     

不同株型和化感作用特性水稻对3种稻田主要杂草的干扰控制作用

采用裂区试验设计, 以接种无芒稗、水莎草和鸭舌草等3种田间主要杂草和不接种杂草为主处理, 10份不同株型和化感作用特性的水稻材料为副处理, 研究不同株型和化感作用特性水稻对3种杂草的干扰控制作用。结果表明, 水稻化感种质吓一跳对无芒稗地上部分干重的抑制作用最强, 早杂中9A/602、早籼浙101和TN1也表现较好的抑制作用。中早22对水莎草的干扰控制作用最强, 早籼浙101和吓一跳对水莎草也表现较好的干扰控制效果, 中早27对水莎草的抑制作用较弱。中9A/602、早籼浙101、吓一跳、IR644-1-63-1-1对鸭舌草的干扰控制作用较强, 谷梅2号和中早27对鸭舌草的干扰控制作用较弱。吓一跳对3种供试杂草的地上部分总干重抑制作用在50%以上, 与IR644-1-63-1-1、PI312777、TN1和谷梅2号的抑制作用差异显著。早杂中9A/602和早籼浙101对3种供试杂草地上部分总干重的抑制作用达40%以上, 显示了较强的干扰控制能力, 与谷梅2号差异显著。杂草竞争干扰与无草对照间水稻株高、有效穗数、穗长、每穗总粒数差异显著, 但结实率和千粒重差异不显著。与无草对照相比, 吓一跳在3种杂草竞争干扰下, 株高增加3.64%, 而中9A/7491、TN1和谷梅2号的株高比无草对照降低10%以上。3种杂草竞争干扰下, 10份供试水稻材料的有效穗数与无草对照相比均降低, 其中TN1、谷梅2号、PI312777、中早22、中早27、中9A/602有效穗数均降低50%以上, 吓一跳降低幅度最小, 为16.86%。3种杂草竞争干扰导致水稻有效穗数显著降低, 是水稻减产的主要原因。     

水稻耐盐种质的鉴定评价

进一步鉴定现有水稻材料的耐盐性,为水稻耐盐育种提供种质资源和耐盐亲本。以通过花粉管通道技术获得的耐盐品系和当地水稻育成品种共21份为试验材料,评价各材料在盐胁迫下发芽期和苗期的耐盐性。结果表明：在150 mmol/L NaCl处理下,各材料发芽率及芽的生长均受到不同程度抑制,其中,材料D-1,D-3,D-4,D-7,D-13,‘长白10号’,‘节9’和D10在盐处理下的发芽率较高,相对盐害率较低,耐盐性均表现为极强,耐盐级别为1级,芽长盐处理(T)与非盐处理(CK)的比值较高,说明其受到盐的抑制较小,芽期耐盐能力较强;用100 mmol/L NaCl对各材料幼苗处理8天后,材料‘长白10号’、D-10、‘节10’、D-13、‘天井4号’、D-14、D-11、D-2、D10和D-8的相对死叶率较低,盐处理地上部和地下部含水量与未用盐处理的相比下降幅度较小,可溶性糖积累量较多,说明其渗透调节能力较强,属于苗期较耐盐的材料。     

大豆种子脂肪氧合酶缺失体类型的加工特性研究

在干磨和湿磨条件下, 研究各种大豆种子脂肪氧合酶缺失类型控制豆腥味的效果, 结果表明不同缺失体类型控制豆腥味的效果受到加工条件的影响. 缺失一种或任意两种脂肪氧合酶的大豆材料并不能获得最佳控制豆腥味的效果, 全缺类型才能获得最佳控制豆腥味效果. 各缺失类型干磨的TBA值都明显高于相应材料浸泡后(浸泡7h和14h)湿磨的     

穗肥运筹对不同秧龄机插超级稻宁粳1号产量及群体质量的影响

以超级稻宁粳1号为材料,研究穗肥施用时间对不同秧龄机插水稻产量及其群体质量的影响。结果表明,相同穗肥施用条件下,机插水稻在适龄移栽时其产量、各生育阶段的群体生长速率、茎蘖动态、叶面积指数、光合势等均优于超秧龄移栽水稻。适龄移栽并于叶龄余数4、3 (D4-3)等量施用穗肥时,其产量、拔节至抽穗和抽穗至成熟阶段的群体生长速率、茎蘖成穗率、抽穗后的叶面积指数和群体光合势、抽穗期有效叶面积及其比率、高效叶面积及其比率、上三叶的叶片披垂度均高于叶龄余数5、3 (D5-3)和叶龄余数5、4 (D5-4)时等量施用穗肥的处理。而超秧龄移栽时,D5-4处理的产量、抽穗至成熟阶段的群体生长速率、拔节后各生育时期的群体茎蘖动态、群体叶面积指数、有效分蘖临界叶龄期(N-n)后的群体光合势、抽穗期有效叶面积和高效叶面积、基部3节间长度及3节间总长占秆长比例均优于D5-3和D4-3处理。说明机插水稻适龄移栽对水稻高产的获得尤为重要。适龄移栽时,穗肥于叶龄余数4、3等量施用可以形成良好的群体获得高产,而在超秧龄移栽时,将穗肥施用时间适当提前到叶龄余数5、4,可以促进部分动摇分蘖转化为有效分蘖并最终成穗,适当弥补秧苗因超秧龄移栽而造成的生长量不足,但穗肥的提前施用也使得基部节间过度伸长,增加了倒伏的风险。     

普通野生稻DNA导入栽培稻后代的苗期耐盐性鉴定

采用营养液水培法对普通野生稻DNA导入宁夏栽培水稻宁粳16号中获得的12份后代材料进行苗期的耐盐性鉴定.结果表明,在120 mmol/L NaCl处理下,材料D44、D43、D5-24、DJ 13、DJ 24和D 5-45的平均死叶率相对较低,地上和地下部能够保持较高的含水量,说明其受盐胁迫的伤害较小;所有材料的可溶性糖含量和脯氨酸积累量都较0 mmol/L NaCl的高,其中材料D43、D44、D5-24、DJ 24、DJ 25和DJ13的可溶性糖含量提高的量较其他材料高,而脯氨酸的相对积累量较其他材料低,说明这几个材料的渗透调节能力较强,相对于其他材料较耐盐.     

三种栽植方式下不同株型和化感特性水稻对无芒稗的干扰控制作用

以直播、小苗移栽和大苗移栽3种栽植方式为主处理,接种和不接种稗草为裂区处理,17份不同株型和化感特性水稻材料为再裂区处理,设计了对无芒稗干扰控制田间试验。结果表明,直播和小苗移栽对无芒稗株高、分蘖和干重有较好的抑制作用,优势株型和化感特性水稻对无芒稗具有较好的干扰控制作用。在30株 m^-2无芒稗的竞争干扰下,3种栽植方式间水稻产量差异不显著,杂草竞争干扰使水稻减产21.73%,化感作用水稻吓一跳、IR644-1-63-1-1、谷梅2号对稗草竞争力强,仍具一定产量水平。无芒稗竞争干扰对直播水稻株高、分蘖和植株干重影响大,与移栽水稻的差异显著。杂草干扰对供试水稻材料的农艺性状产生不同影响,水稻化感种质吓一跳中期分蘖强、植株高、干重大。无芒稗竞争干扰对成熟水稻株高无影响,但对分蘖、植株茎秆和穗干重差异显著。杂草竞争对3种种植方式的水稻千粒重无显著影响,但单株谷粒重以大苗移栽显著大于直播,移栽水稻的穗型较大,每穗总颖花数、每穗实粒数和结实率显著大于直播水稻。化感作用水稻谷梅2号、IR644-1-63-1-1、TN1和PI312777每穗颖花数不高、每穗实粒数少,化感作用水稻吓一跳每穗颖花数不高,但结实率高。水稻材料中早27、早籼浙207、早籼浙101、中早22等拥有较高的千粒重,化感作用水稻谷梅2号的千粒重显著高于IR644-1-63-1-1、TN1和PI312777。早籼浙101、早籼浙207和中早22等拥有较高的单株谷粒重,化感作用水稻中156的单株谷粒重显著高于谷梅2号、吓一跳、IR644-1-63-1-1、TN1和PI312777。     

结实期不同时段高温对稻米品质的影响

选用扬稻6号（籼稻）和武育粳3号（粳稻）两个品种,利用人工气候室进行灌浆结实期阶段控温试验,探讨结实期高温对稻米品质指标和淀粉RVA的影响,以及温度影响的时段效应。结果表明,结实期温度对稻米品质影响明显,且不同品种、不同品质指标对温度的反应存在差异。结实期高温,使两品种长宽比变小,垩白粒率、垩白度变大,糙米率、精米率和整精米率显著降低,蛋白质含量升高,淀粉RVA谱特征值糊化开始温度、冷胶黏度、回复值和消减值升高,最高黏度、热浆黏度和崩解值下降;结实期温度对AC的影响因品种而异,高温使扬稻6号AC升高,武育粳3号AC降低。全结实期高温对稻米品质的影响最大,结实前期高温次之,结实后期高温的影响较小。从抽穗到开花后20 d是温度影响稻米品质的关键时期,对稻米品质的形成具有决定性作用,而结实后期（开花20 d后）环境温度对稻米品质的影响较弱。