996/4628重组自交系群体开花期耐冷性评价及遗传分析

连续2a利用人工气候室低温鉴定996/4628重组自交系群体开花期耐冷性并对其进行遗传分析,结果表明,以低温处理下结实率、结实率下降值和低温敏感指数3个指标为耐冷性评价指标对996/4628重组自交系F8群体和F1o群体进行耐冷性鉴定,各群体内株系间均存在极显著差异,但两群体的耐冷性差异不显著,说明重组自交系到第8代已稳定,且年际间耐冷性鉴定结果差异不显著.996/4628重组自交系群体的耐冷性呈连续分布,3个耐冷性评价指标的均值均介于2个亲本之间,说明996开花期耐冷性是由多基因控制的数量性状.     

水稻对减数分裂期高温胁迫的生理响应

以水稻耐热品系996、热敏感品系4628为材料,在减数分裂期进行高温处理,以同期自然温度为对照,研究减数分裂期高温对水稻花粉活力、花药开裂、受精率、结实性状及剑叶生理特性的影响。结果表明,高温处理显著降低了花粉活力、花药开裂系数、受精率、结实率,热敏感品系4628下降幅度大于耐热品系996;高温处理降低了热敏感品系4628米粒粒宽,增加了长宽比,对耐热品系996无显著影响;高温下剑叶叶绿素含量、SOD活性、POD活性降低,而MDA含量和相对电导率增加,热敏感品系4628变化幅度大于耐热品系996。     

水稻特定位颖花结实率作为孕穗开花期耐冷性鉴定指标

 以十和田与昆明小白谷的重组自交系（RIL）F8和F9群体为研究材料，在4种海拔条件下连续两年进行孕穗期耐冷性鉴定，采用方差分析、相关分析和多元逐步回归分析等方法对单株结实率与单株特定位颖花结实率间的相关性进行了研究。结果表明，单株结实率与特定位颖花结实率呈极显著相关（r=0.9011~ 0.7364），在低温冷害条件下，单株结实率与特定位颖花结实率间的相关系数高于无冷害条件；单株结实率和特定位颖花结实率与穗抽出度均呈极显著正相关。遗传分析表明，特定位颖花结实率可以替代单株结实率作为孕穗开花期耐冷性鉴定指标，而穗抽出度可作为孕穗开花期耐冷性鉴定的一个辅助指标。     

孕穗期自然低温对籼型杂交水稻的影响分析

孕穗期低温主要通过影响籼型杂交水稻结实率导致产量降低，对有效穗，每穗粒数和粒重无明显影响。在自然低温条件下，籼型杂交水稻组合间孕穗期耐冷性表现出明显的强、中、弱差异；进一步对亲本组合的分析发现，籼型杂交水稻孕穗期耐冷性与不育系和恢复系均有关，而与恢复系的关系更为密切：建议以低温影响后的结实率及其与正常结实率的差异程度作为评价水稻品种孕穗期耐冷性的指标。     

药隔至开花期低温对小麦产量和生理特性的影响

为明确小麦药隔期、孕穗期和开花期三个阶段低温对麦穗的伤害以及小麦对低温的生理响应,以春性品种扬麦16和半冬性品种徐麦30为试验材料,利用人工气候室模拟低温逆境,研究药隔期、孕穗期和开花期低温处理后小麦产量和生理特性的变化。结果表明,药隔期-2℃胁迫24h,穗数显著下降,两品种产量平均下降了25.62%;孕穗期0℃胁迫24h,穗数和穗粒数显著下降,产量平均降低了21.00%;开花期6℃胁迫48h,粒重显著下降,产量降低了12.28%。三个阶段低温处理后,叶片可溶性蛋白、游离脯氨酸、脱落酸及丙二醛含量随胁迫程度的加重而升高;赤霉素(GA3)含量下降。药隔期、孕穗期低温迫胁后,两品种单株钾、钙及钼的积累量较对照上升,随着胁迫时间的延长,钾、钙的积累量下降;开花期低温胁迫下植株钾、钙的积累量较对照先升后降,钼积累量较对照呈下降趋势。三个阶段低温处理后徐麦30的应激反应虽强于扬麦16,但药隔期、孕穗期低温对徐麦30幼穗伤害重于扬麦16,产量降幅也略高于扬麦16。     

粳稻02428×02428c重组自交系孕穗期耐冷性QTL分析

 利用孕穗期弱耐冷性品种02428和强耐冷性品种02428c构建了一个包含336个株系的F5：6重组自交系群体。采用自然低温冷害鉴定法,以实粒数、秕粒数、总粒数和结实率作为孕穗期耐冷性状的表型值,用486对SSR标记初步构建分子连锁图谱,对孕穗期耐冷性进行QTL定位。结果表明,标记RM6092、RM6702、RM5954、RM1095、RM1183、RM7643及RM3411与孕穗期耐冷性状连锁;利用QTLMapper 1.6软件检测到位于第1染色体上的3个耐冷性QTL位点。     

孕穗期冷水胁迫对寒地水稻干物质生产的影响

以黑龙江省30份主栽水稻品种或品系为试材,在孕穗期设置17℃冷水灌溉处理(20d),以常规栽培管理为对照,分析冷水胁迫对水稻干物质生产的影响。结果表明,冷水胁迫导致所有试材每穴实粒数、结实率、千粒重和产量下降,并根据相对结实率将试材耐冷性分为1、3、5、7和9级,以7和9级最多,1级最少,分别占总材料的30%和10%。在冷水处理下,全部材料抽穗期至成熟期干物质积累量及比例、群体生长率、净同化率、粒叶比、收获指数、叶面积指数、剑叶叶基角、剑叶和倒2叶与倒3叶披垂度均下降,但高效叶面积率增加。相关分析表明,冷水处理的相对结实率与收获指数(r=0.96**)、产量(r=0.91**)、粒叶比(r=0.84**)和干物质积累量(r=0.48**)的冷水反应指数(CRI)呈极显著正相关,与群体生长率(r=0.44*)、净同化率(r=0.44*)和干物质积累比例(r=0.43*)的CRI显著正相关。综上,孕穗期冷水胁迫对水稻干物质生产的影响在品种间存在很大差异,在冷水胁迫下耐冷性极强品种(系)干物质积累量及比例、群体生长率、净同化率、粒叶比和收获指数对冷水反应迟钝,这是耐冷性极强品种(系)保持较高产量的重要形态特征和生理原因。     

水稻幼苗期耐冷性选择对主要农艺性状的影响

利用籼粳稻杂交后代（密阳23/通88-7、密阳23/TR22183、密阳23/高产102）探讨了水稻幼苗期耐冷性选择对主要农艺性状的影响。从籼粳稻杂交后代F2和F3中选择的耐冷个体群或系统群与随机个体群或敏冷系统群间进行主要农艺性状的比较结果表明,在F2和F3水稻幼苗期耐冷性选择对秆长、穗长和穗数并不产生显著的影响,但选择获得的幼苗期耐冷性强的F2个体群的孕穗期耐冷性(结实率)、F3系统群的分蘖期耐冷性(赤枯度)和孕穗期耐冷性(结实率)均显著强于随机个体群和敏冷系统群;在冷水处理下F3幼苗期耐冷性强的耐冷系统群的产量显著高于敏冷系统群。提出在水稻幼苗期以叶赤枯度来选择幼苗期耐冷性强的个体是获得高产耐冷后代材料的有效途径。     

云南稻种昆明小白谷耐冷性指标性状的遗传分析

 以云南稻种资源昆明小白谷与日本品种十和田配制的杂交F₂、B₂F₁等为材料,在低温处理条件下研究了昆明小白谷7个农艺性状的遗传特性。结果表明总结实率和特定结实率是对低温最敏感的性状,可用作孕穗期耐冷性的评价指标,在无法用结实率来评价耐冷性时,也可用株高、穗长的变异率作为耐冷性指标。遗传研究发现有1～2对主基因参与调控结实率性状,回交使性状向轮回亲本趋近的速率因性状而异。     

云南地方稻核心种质孕穗期耐冷性及其地理分布

 以云南16个地州和5个稻作区为单位，对477份云南稻种核心种质进行了耐冷性鉴定及其地理分布研究。结果表明：（1）低温条件下花药长与结实率呈极显著正相关（0.588[sup]**[/sup]），温室条件下两者关系不大（0.080）。（2）低温条件下不同稻作区云南稻种核心种质孕穗期耐冷性差异较大，滇西北高寒粳稻区的稻种核心种质孕穗期耐冷性最强，南部边缘水陆稻区最弱。而温室条件下基本未受到冷害，结实率接近或超过70%。因此，耐冷育种目标和品种因稻区而异。（3）低温条件下不同地州云南稻种核心种质孕穗期耐冷性差异十分明显，而温室条件下基本未受到冷害，结实率均大于65%。根据稻种核心种质的结实率降低率及其地州间的自然气候差异，可将16个地州划分为重冷害区、冷害区和轻冷害区。（4）不同稻作区或不同地州间云南稻种核心种质孕穗期耐冷性的差异，进一步揭示了由海拔和纬度差异引起的温度变化不仅是籼粳分化的主导因子,也是造成籼粳两个亚种六大生态群之间差异和云南稻种遗传多样性大的根本原因，同时也是耐冷基因形成的关键因素，孕穗期耐冷性是云南地方稻种与地州或稻作区低温长期协同进化的结果。     

Effects of Exogenous Materials on Nitrogen Photosynthetic Efficiency and Yield Formation of japonica Rice in Cold Region Under Cold Water Stress at Booting Stage

【Objective】Our goal is to develop disaster-reducing, production-preserving and chemical-controlling cultivation techniques to effectively resist cold damage at the booting stage of japonica rice in cold region.【Method】The split plot design and the central combination test design were used to screen out the optimal application concentrations of CaCl2, glutamic acid(Glu), and γ-aminobutyric acid(GABA) through the membership function values of yield-related indicators under cold-water stress at booting stage.【Result】1) Under cold water stress at the booting stage, the optimal concentrations of exogenous CaCl2, Glu and GABA (CGG) were 1.87 mmol/L, 2.76 mg/L, 4.40 mmol/L, respectively and the average membership function value is the largest (0.932). 2) Compared with normal irrigation, the nitrogen photosynthetic efficiency of cold-region japonica rice decreased under cold stress at the booting stage. Compared with cold water stress at the booting stage, CGG application at the optimal concentration significantly increased the leaf area index (5.37%) and nitrogen photosynthetic efficiency (4.53%) of Dongnong 428 at the full heading stage; significantly increased leaf biomass per leaf area (2.56%) and leaf area index (3.39%) of Songjing 10 at the full heading stage. 3) Compared with cold water stress at the booting stage, the application of the optimal concentration of CGG increased the dry matter accumulation from heading stage to maturity in the cold-region japonica rice, but it was still lower than that of the normal irrigation, and there were differences between varieties and treatments. 4) Compared with cold water stress at booting stage, the yield and yield components of cold-region japonica rice increased with the application of the optimal concentration CGG, and the impact on cold-sensitive varieties was more significant. 5) Compared with the cold water stress at the booting stage, the average increase in temperature production efficiency of Dongnong 428 and Songjing 10 was 5.55% and 23.72% under the optimal concentrations of CGG, respectively. The contribution rate of exogenous CGG to the gap of temperature production efficiency is 8.99%.【Conclusion】The application of the optimal concentration of CGG under cold water stress at the booting stage promoted leaf growth of cold-region japonica rice at the full heading stage and increased the population nitrogen photosynthetic efficiency, which was beneficial to dry matter accumulation and yield formation after heading stage, thereby reducing the loss of cold-region japonica rice under cold water stress at booting stage and improving the temperature production efficiency of cold-region japonica rice.     

丰源A及其杂交组合生长后期耐冷性生理基础的初步研究

以后期耐冷性较差的不育系V20A和金23A、杂交组合汕优77为对照,测定了后期耐冷性较强的不育系丰源A及其与3个恢复系所配杂交组合在盛花期、乳熟期和黄熟期剑叶中叶绿素和丙二醛的含量.结果表明,丰源A及其所配系列组合在乳熟期和黄熟期剑叶中叶绿素含量均较高,而丙二醛含量均较低.这是丰源A及其系列组合生长后期具备较强耐冷性的生理基础.     

孕穗期冷水胁迫下施用外源物质对寒地粳稻氮光合效率及产量的影响

【目的】制定减灾保产化控栽培技术,有效抵御寒地粳稻孕穗期低温冷害。【方法】采用裂区试验设计和中心组合试验设计,基于产量相关指标隶属函数值,筛选出寒地粳稻孕穗期冷水胁迫下氯化钙(CaCl₂)、谷氨酸(Glu)、γ-氨基丁酸(GABA)三种外源物质最适施用浓度及其最适浓度配比,并研究孕穗期冷水胁迫下施用最适浓度配比三种外源物质(CGG)对寒地粳稻氮光合效率及产量形成的影响。【结果】1)孕穗期冷水胁迫下施用CGG最适浓度配比为1.87 mmol/L CaCl₂、2.76 mg/LGlu、4.40 mmol/L GABA,隶属函数平均值最大(0.932)。2)与正常灌溉相比,孕穗期低温胁迫下寒地粳稻氮光合效率下降;与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG可显著提高东农428齐穗期叶面积指数(5.37%)及氮光合效率(4.53%);可显著提高松粳10齐穗期单位面积叶片干物质量(2.56%)和叶面积指数(3.39%)。3)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG可提高寒地粳稻抽穗至成熟期干物质积累量,但其积累量仍低于正常灌溉水平,且在品种和处理间存在差异。4)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG寒地粳稻产量及产量构成因素均有所上升,但仍低于正常灌溉水平,且对冷敏感的品种影响更为显著。5)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度CGG东农428和松粳10温度生产效率平均增幅分别为5.55%和23.72%。外源CGG对于温度生产效率差异的贡献率为8.99%。【结论】孕穗期冷水胁迫下施用最适浓度配比CGG可通过促进齐穗期叶片生长,进而提高群体氮光合效率,有利于抽穗后干物质积累及产量形成,减轻孕穗期冷水胁迫对寒地粳稻产量造成的损失,提高寒地粳稻温度生产效率。     

水稻开花期高温胁迫条件下生理生化特性的变化及其与品种耐热性的关系

以5个杂交水稻组合为材料,研究了开花期人工高温胁迫处理对剑叶部分生理生化特性的影响。结果表明,水稻开花期高温胁迫处理降低了剑叶光合速率、叶绿素含量,增加了可溶性糖、游离脯氨酸、MDA含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性。相关分析表明,开花期高温胁迫处理后叶绿素含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性的变化幅度与品种的热敏感指数呈显著或极显著相关关系,此4项指标的变化幅度可作为水稻开花期耐热性鉴定的生理指标。耐热性强的水稻品种,在开花期高温胁迫处理后剑叶叶绿素含量下降幅度小,游离脯氨酸含量和SOD活性增加幅度大,MDA含量增加小。建立了热敏感指数与MDA含量、游离脯氨酸含量和SOD活性变化幅度的逐步回归方程,可用于对水稻开花期的耐热性进行定量分析。     

水稻开花期高温胁迫下的花粉育性QTL定位

 以耐热水稻品系996和热敏感品系4628为亲本构建的重组自交系为材料,采用水稻开花期高温胁迫下的花粉育性为指标,对水稻耐热性进行了QTL分析。采用复合区间作图法检测到2个花粉育性耐热性QTL,暂命名为qPF4和qPF6。qPF4位于第4染色体上的RM5687―RM471区间,LOD值为7.54,对高温胁迫下花粉育性的表型解释率为15.1%,来自耐热亲本996的等位基因使高温下花粉可育率提高7.15%。qPF6位于第6染色体上的RM190―RM225标记区间,LOD值为4.43,对高温胁迫下花粉育性的表型解释率为9.31%,能使高温下花粉可育率提高5.25%,加性效应亦来自耐热亲本996的等位基因。定位到的2个耐热QTL为进一步精细定位以及通过分子标记辅助选择培育耐热水稻新品种奠定了基础。     

水稻耐冷性遗传及基因定位研究概况与展望

综述了水稻低温发芽力,幼苗期、孕穗期和开花期耐冷性等遗传研究概况和近年来在水稻耐冷性数量性状基因定位(QTLs)研究方面所取得的进展,并展望了今后的水稻耐冷性研究方向。