水稻抗旱机理和抗旱育种研究进展

水资源短缺正成为制约中国水稻生产持续发展的重要因素,培育抗旱性强的水稻品种,不但能够节约水资源,而且有利于稳产增产、节约能源。日益深入的干旱胁迫响应基因及QTL定位研究的积累为进行抗旱育种提供了依据和基础。对水稻在干旱胁迫下的伤害机理和抗旱的分子机制以及水稻抗旱育种研究进展等方面进行了总结和综述,以期为今后进一步深入研究抗旱机理及抗旱育种提供理论依据。今后应加强对稻属抗旱基因资源的有效发掘、评价、创新和利用,进一步发挥抗旱分子标记辅助选择在抗旱育种实践中的作用,改良水稻根系,结合常规育种技术和现代生物技术,提高栽培稻的抗旱性。     

水稻抗旱性遗传育种与节水抗旱栽培

水稻抗旱性研究是当前水稻研究的热点问题,培育抗旱性水稻品种并实现品种的节水抗旱栽培对于节约水资源、实现水稻的稳产高产都具有重要意义。有关水稻抗旱性的研究,国内外科研工作者分别就抗旱性指标、抗旱性生理生化机制、抗旱性及相关性状基因定位及克隆等方面做了大量的研究工作,并取得了积极的研究成果。综述了水稻抗旱性的遗传定位、基因克隆,品种的选育方法及国内外在抗旱性品种选育上取得的成绩,概述了节水抗旱栽培技术,并对当前水稻抗旱性研究进行了总结,这将为今后水稻抗旱性的进一步研究提供参考。     

禾本科主要作物抗旱相关基因及转基因研究进展

干旱是限制作物生长和产量的重要因素之一,为提高禾本科主要作物水稻、小麦、玉米、甘蔗的抗旱能力,本研究从植物抗旱机理出发,归纳了植物抗旱相关的功能基因、转录因子以及信号因子。综述了水稻、小麦、玉米、甘蔗抗旱相关基因挖掘以及抗旱转基因的研究进展,针对今后作物抗旱性的研究,提出了开展逆境植物重要抗旱基因资源挖掘、构建多基因共表达系统以及开展科学、标准的转基因抗旱鉴定指标评价体系研究的建议。     

水稻生长对干旱胁迫的响应及抗旱性研究进展

水稻是我国主要粮食作物,也是用水量最多的作物.研究水稻抗旱性,培育抗旱水稻品种,实现水资源不足背景下水稻的高产和稳产,有助于缓和粮食生产与水资源短缺之间的矛盾.国内外学者对水稻抗旱机理、抗旱鉴定指标以及抗旱相关基因的分析等做了大量研究并取得了突破性进展.本文从形态特征、生理生化特性以及分子水平等方面综述了干旱胁迫对水稻生长的影响,全面了解水稻在干旱胁迫下的形态变化及其生理生化抗旱机制,以期为鉴定筛选抗旱种质、选育抗旱品种提供参考.     

水稻抗旱生理生化及其相关基因研究进展

干旱胁迫是影响水稻生长发育的重要环境因素之一。水稻在干旱胁迫条件下,产生相应的生理变化并诱导特定相关基因的表达,这些生理变化与相关基因的表达减少了水稻在干旱胁迫条件下带来的伤害。选育抗旱新品种不但可以节约水资源,而且有利于提高水稻产量。该文对水稻抗旱生理生化机制和抗旱基因的最新研究进行阐述,为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供理论依据。     

甘蔗抗旱性遗传育种的研究进展

本综述结合目前对植物生物膜结构、渗透调节及干旱诱导蛋白等方面的研究,概括了干旱胁迫对甘蔗的伤害及甘蔗抗旱性的生物学机理。通过对甘蔗形态结构特征、生理生化特性等的分析及对抗旱性指标进行的综合分析可以较好地评价甘蔗的抗旱性。进一步扩大对甘蔗野生近缘种的研究和利用,挖掘更多的抗旱基因。继续加强甘蔗抗旱性在生理生化功能方面和分子水平的研究,并进一步利用基因工程技术培育出甘蔗抗旱新品种。     

抗旱转基因小麦的研究进展

受气候复杂多变的影响，小麦生长期间干旱胁迫成为影响其产量的主要因素之一，利用基因工程技术提高小麦抗旱性非常必要。目前，已鉴定出一部分与小麦抗旱性相关并可以提高产量的基因，但与水稻、玉米和其他粮食作物相比，对抗旱转基因小麦的开发研究较少。文章重点关注小麦耐旱性的评价标准以及转基因小麦品种在提高抗旱性方面的进展，讨论了当前在转基因小麦方面取得的一些成就和发展中存在的问题，以期为小麦抗旱性基因工程育种提供理论依据。     

水稻抗旱生理及抗旱相关基因的研究进展

干旱缺水是影响水稻生长发育的重要逆境因子。干旱胁迫会诱导水稻特定基因表达，这些基因的表达和调控能使水稻抵御干旱胁迫的伤害。筛选和培育抗旱的水稻品种不但可在很大程度上节约用水，而且有利于增产稳产和减少环境污染。在此，简要概述了水稻抗旱生理、抗旱机制和抗旱相关基因一些进展，为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供相关参考。     

小麦抗旱的分子标记、基因定位和基因工程研究进展

综述了与小麦抗旱相关的分子标记、基因定位和基因工程研究进展。作物抗旱性是复杂的数量性状,利用分子生物学技术对抗旱相关的性状进行研究,有利于阐明其遗传基础,为进一步应用现代生物技术进行小麦抗旱性改良提供理论基础,目前小麦抗旱的分子标记尚未和育种工作紧密结合,对这种现象的原因进行了分析,提出了解决问题的办法。基因工程从渗透调节物质、Lea蛋白、转录因子3个方面进行小麦抗旱性改良,转录因子是目前转基因抗旱育种的一个发展方向。     

科学家发现水稻抗旱性调控基因 戈壁滩也能种水稻

华中农业大学科研人员日前成功分离出一个对水稻抗旱改良有显著作用的基因OsSKIPa。科研人员研究表明,提高此基因在植物体内表达水平可以显著提高水稻抗旱性,缺水的戈壁滩今后也将可能种植水稻。     

转水稻OsSIK1基因玉米植株的获得及抗旱性分析

类受体激酶基因Os SIK1具有通过激活抗氧化系统,增强水稻对于干旱和盐胁迫抗性的作用。为了丰富可利用的作物抗旱基因,获得具有较高抗旱水平的玉米新种质,通过超声波辅助花粉介导法,将水稻类受体激酶基因Os SIK1导入玉米自交系郑58中,并对转化株进行卡那霉素筛选及T1、T2、T3的PCR及Southern Blotting杂交等分子检测,获得转化植株并在T3获得转基因纯合株系。对T3转基因玉米和非转基因玉米对照以16.1%的PEG模拟水分胁迫进行抗旱性分析。结果表明,与对照相比,在水分胁迫处理下,转基因玉米株系叶片相对含水量提高了7.4%~19.8%,叶绿素含量提高了11.3%~106.9%,SOD活性上升45.8%~93.4%,而转基因玉米叶片的相对电导率下降了35.4%~58.1%,MDA含量下降了25.7%~50.4%,说明转Os SIK1基因玉米植株抗旱性得到提高,其中,5个转化株系与对照在抗旱性方面有显著差异,且生长状况明显优于对照。综上所述,研究最终获得5个转Os SIK1基因玉米株系,并证明导入水稻Os SIK1基因可以提高玉米植株的抗旱性。     

水稻开花期抗旱性鉴定指标的筛选

水稻抗旱性鉴定指标的筛选已成为水稻抗旱性研究课题的热点之一。本文利用10个水、旱稻品种（组合）,在开花期水分胁迫条件下,测定了剑叶叶绿素、脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量,叶片相对含水量,株高,叶面积及光合速率等10项与抗旱性有关的形态和生理指标,进行了主成分分析和逐步回归分析。结果表明,水稻开花期叶片脯氨酸含量、叶片相对含水量、气孔导度、叶面积等4项指标对水稻的抗旱性有显著影响,可作为水稻开花期抗旱性鉴定指标。利用所建立的最优回归方程对供试品种（组合）进行了抗旱性预测,结果与它们在田间表现基本一致, 表明用这4个指标在开花期对水稻抗旱性进行鉴定是可行的。     

Variation in root penetration ability, osmotic adjustment and dehydration tolerance among accessions of rice adapted to rainfed lowland and upland ecosystems

Drought is the major constraint limiting rainfed rice production. The ability of rice roots to penetrate compacted soils and therefore to increase water extraction capacity, osmotic adjustment and dehydration tolerance of leaves enables the plant to tolerate drought. Experiments were conducted to determine the extent of genetic variation in root penetration index, osmotic adjustment and dehydration tolerance among indica accessions adapted to rainfed lowlands as well as traditional varieties from rainfed uplands. Root penetration index was evaluated in a system using wax–petrolatum layers to simulate soil compaction. Osmotic adjustment and dehydration tolerance were studied under slow development of water stress. Substantial genetic variation was found for root penetration index, osmotic adjustment and dehydration tolerance among indica ecotypes from lowlands, and the study of several traditional varieties from uplands showed variation in root penetration index and related root traits. An indica accession, IR58821‐23‐B‐1‐2‐1 had a high root penetration index of 0.38. The accessions, IR61079‐33‐1‐2‐2‐3, IR62266‐42‐6‐2 and IR63919‐38‐B‐1 had high osmotic adjustment capacities (1.91, 1.90 and 1.78 MPa, respectively); IR61079‐33‐1‐2‐2‐3 also had high dehydration tolerance. Good osmotic adjustment and dehydration tolerance were associated with poor root system. The traditional varieties ‘Kallurundaikar’ and ‘Norungan’ had higher root penetration indices (0.46 and 0.43, respectively), than even the japonica accessions. The study identified indica accessions and traditional varieties with superior root‐ and shoot‐related drought resistance traits that could be used in breeding for drought resistance in rice.     

水稻抗旱性相关性状的QTLs定位研究进展

本文从水稻抗旱性、根系形态性状、生理性状等方面,介绍了近年来水稻抗旱性及相关性状的数量性状基因定位(Quantitative trait loci,QTLs)的研究进展,并比较了不同群体和环境条件下所定位的抗旱性相关性状的QTLs位点、标记及其在染色体上的分布和特点,同时对水稻抗旱性相关性状QTLs的比较基因组学研究及应用基因工程进行水稻抗旱性研究进行了阐述。旨为我国水稻抗旱性遗传育种及基因组研究提供信息和理论依据。     

东乡普通野生稻全生育期抗旱性鉴定

利用组合R974//东野/R974 BC₁F₅ BIL群体，设水分胁迫和非胁迫两种处理，在全生育期测定了株高、单株分蘖数、单株有效穗数、穗长、穗实粒数、穗总粒数、着粒密度、千粒重、结实率、单株产量、叶片相对含水量、卷叶级别等12个与抗旱相关的形态及生理性状，其中单株产量对水分胁迫影响最敏感。通过各性状旱、水相对值对抗旱系数分别进行单因素逐步回归、通径、灰色关联分析，结果表明，叶片相对含水量、单株分蘖数、穗实粒数、千粒重、株高、单株有效穗数等6个性状与水稻抗旱性相关显著，可作为全生育期抗旱鉴定指标。利用模糊隶属函数法对入选性状的抗旱D值进行抗旱性综合评价，更表明上述性状作为水稻全生育期的抗旱鉴定指标是可行的。同时对5种抗旱性评价方法进行比较指出，抗旱指数是最合适的抗旱性直接评价方法。     

水稻苗期抗旱性指标的筛选

为探索水稻苗期抗旱性形态和生理机制，筛选苗期抗旱性指标，以15个水稻品种为试验材料，在干旱棚内系统研究了水、旱条件下苗期形态和生理指标的变化。结果表明，叶龄、心叶下倒数第1叶叶面积、叶鲜重、根长4个指标的相对值与反复干旱存活率显著或极显著相关，可作为苗期抗旱性的形态指标；超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性，氨基酸（AA）、抗坏血酸（AsA）、还原性谷甘肽（GSH）、可溶性蛋白质、丙二醛（MDA）含量8个指标的相对值与反复干旱存活率显著或极显著相关，可作为苗期抗旱性的生理指标。通过主成分分析确立了SOD酶活性、GSH含量、叶鲜重和叶龄4个指标相对值为水稻苗期抗旱性的综合指标，以反复干旱存活率为因变量，4个综合指标为自变量建立的回归方程对供试品种的抗旱性进行预测效果较好。     

水稻抗旱性能鉴定方法及评价指标研究进展

抗旱性水稻材料的鉴定筛选是培育抗旱性水稻的一个重要方面。概述了国内外评定水稻抗旱性的常用鉴定方法与评价指标,综合分析了各研究方法的优劣性。并根据前人们对各种抗旱性指标的研究结果,指出了使用单一的抗旱性评价指标的局限性,应构建形态、生理、生化等方面筛选的综合性指标体系来正确评价水稻的抗旱性。