水稻对镉的吸收和转运的分子机理

日益严重的稻田镉污染威胁着中国生态安全和食品安全,培育低镉积累品种以降低稻米镉含量或者培育耐镉品种以用于植物修复是治理稻田镉污染的理想手段,阐明植物对镉的吸收和转运的分子机理是培育低镉品种和耐镉品种的前提。综述了水稻等植物对镉的吸收和转运的生理机制以及镉吸收、转运、隔离及外排过程中参与的各种镉诱导转运蛋白功能的研究进展有利于低镉积累水稻品种的培育,并促进水稻作为植物修复模式植物在降低土壤镉污染的生态治理中的应用。     

籼型杂交稻稻米镉积累的遗传分析

稻米镉含量超标既与水稻基因型有关,又受土壤镉污染影响。培育和种植高产低镉杂交稻品种是一种治理稻米镉超标的有效方法,因此研究杂交稻稻米镉积累的遗传构成具有重要意义。试验将46个杂交稻组合(包括4×7不完全双列杂交的28个杂交组合与其他18个杂交组合)和5个杂交父本种植于2块镉污染大田,考察稻米镉含量表型并分析其遗传构成。研究发现:1)杂交组合与其父本相比稻米镉含量表型差异无明显规律;2)在土壤镉重度污染的环境下,杂交组合品种间的基因型差异对其稻米镉含量的贡献率最高,达到64.20%,其次是基因型差异和土壤镉污染的互作,达到9.64%,而土壤镉污染最小,只占2.50%;3)配合力分析发现,母本和父本的一般配合力效应分别为0.25和0.51,双亲间的特殊配合力效应为0.17;4)利用低镉位点q Cd7和q Cd11对46份材料进行基因型鉴定,研究发现仁H18、H19、H20和H21均含有q Cd7和q Cd11这2个低镉位点,这些材料的稻米镉含量的均值极显著(P0.01)低于高镉位点的材料。研究表明,遗传是影响稻米镉积累的重要因素之一,通过遗传改良可以有效降低稻米镉含量。     

我国近20年稻米品质优质率状况分析

分析了2001—2020年来自我国各地的62 217份稻米样品的优质率。结果表明,“十三五”期间,我国水稻品种稻米优质率提升迅速,从2015年的27.3%快速增加到2020年的49.2%;21世纪初期,粳稻品种稻米优质率明显高于籼稻品种稻米,但两者品质差距不断缩小;垩白度是21世纪初期限制稻米优质率的主要品质指标,但“十三五”期间有明显的提升,其优质率超过了整精米率、直链淀粉含量等指标的优质率,已经不是限制稻米优质率的最重要因素;整精米率整体表现不佳,优质率较低,“十三五”期间已经成为7项定级指标中优质率最低的指标,是限制稻米优质率的重要指标。因此,提高我国稻米的整精米率,是今后我国水稻品质育种的重要目标之一。     

水稻镉胁迫响应机制及防控措施研究进展

土壤镉污染是日益严重的环境问题之一。水稻是镉吸收能力最强的大宗谷类作物。水稻对镉的积累及向食物链的转移给人类健康带来威胁。近年来在水稻对镉的吸收和积累过程及其影响因素方面的研究取得了一系列重大进展。本文从镉对水稻种子萌发、生长和发育、产量的影响;土壤中镉的活化、木质部装载运输、韧皮部向籽粒转移三个过程的生理与分子机制以及品种选育、土壤修复、农艺调控等防控措施三个方面进行了综述。以期为水稻镉胁迫相关研究提供理论参考,并为制定降低稻米镉含量的有效策略提供依据。     

水稻镉污染相关农艺调控技术研究与应用进展

水稻是我国主要的粮食作物之一,稻米安全生产正受到农田镉污染的严重威胁,减少水稻镉污染的农艺技术发展也备受关注。本文简要阐述了水分管理技术、合理施肥技术、叶面阻控技术、原位钝化修复技术、微生物修复技术、种植制度调整以及种植镉低积累品种等农艺调控技术控制水稻镉污染的研究与应用,并对存在的问题及今后的发展方向进行了探讨与展望,以期为更有效调控水稻镉污染提供理论依据和技术支撑。     

水分管理调控水稻镉污染的研究与应用进展

我国稻田镉污染严重,稻米安全问题突出,发展能够有效调控水稻镉污染的产品与措施尤为迫切。稻田生态系统高度复杂,并易受多种因素影响,水稻镉污染调控难度大。大量研究表明,合理的水分管理不仅能够保障水稻正常的生长发育、产量和稻米品质,同时还能有效减少水稻镉积累。本文综述了水分对土壤理化性质、微生物动态变化以及植物生长发育的影响,阐述了水分管理降低水稻镉积累的主要机理,总结和展望了目前水分管理模式相关研究进展以及未来研究方向,旨在为实际生产上通过优化水分管理技术降低镉污染提供理论依据,更有效实现水稻安全生产。     

无人飞播水稻优质丰产“无人化”栽培技术体系探讨与展望

水稻无人飞播技术是一种近年来随着无人机产业蓬勃发展而新兴的播种技术,它以农用无人机为作业平台完成水稻种子播种任务,具有作业效率高、工作强度低、使用成本低、智能化程度高的特点,同时可兼容田间信息获取和施肥撒药任务,能够与其他智能化、“无人化”农业装备互联,实现农场智能化生产。水稻无人飞播技术体系是地面水稻无人播种机械化体系的重要补充,为我国水稻种植“无人化”提供强大动力。本文从无人飞播方面浅谈了未来水稻优质丰产“无人化”栽培技术体系,并对该体系提出展望。     

食用稻品质评价标准发展及其对稻米品质改善的影响

食用稻品质评价标准在增强我国人民稻米品质意识、促进我国稻米品质改良工作中起到了积极的作用。为全面了解我国优质食用稻品质评价标准的发展及其在水稻品质改良中的实际作用,本文比较了我国不同时期优质食用稻的品质评价标准,并结合我国稻米优质率情况进行了分析讨论,以期为我国“十四五”时期优质稻新品种培育和产业发展提供参考。     

水稻“三控”节本增效集成技术在江西的再创新与推广

水稻“三控”施肥技术是以控肥、控苗、控病虫（简称“三控”）为主要内容的一种新型施肥技术。引进江西后,在试验示范过程中常出现分蘖肥、穗粒肥施用时期与当地传统施肥习惯不一致的情况,造成除草效果不佳、生产成本提高及稻米品质难控制等一些问题。针对此情况,开展了其关键技术的研究攻关,再创新了适合江西推广应用的水稻“三控”节本增效技术。与传统施肥习惯相比,该技术可实现水稻增产408.0 kg/hm²、节省成本258.0元/hm²,最终节本增效1 287.0元/hm²。     

硫对水稻镉吸收的影响机理

随着工农业生产的高速发展和环境污染问题的凸显,耕地土壤环境质量和农产品安全质量已成为人们关注的焦点。南方稻作区农田土壤镉污染导致稻米镉超标的问题,严重影响了该区域水稻产业的发展,对人们的身体健康亦造成一定的威胁。研究和调控水稻镉(Cd)的吸收过程,探究控制和减少水稻镉吸收和转运的技术与方法,对保证我国粮食安全具有十分重要的意义。通过总结国内外有关文献,系统阐述了硫对水稻镉吸收的影响及其机理,并展望未来主要的研究方向。     

杂交稻头季与再生季镉积累分配特性差异研究

【目的】探究杂交稻头季与再生季镉积累分配特性差异,为再生稻安全生产提供科学依据。【方法】以Y两优9918和甬优4149为材料,采用随机区组设计开展大田试验,比较头季与再生季产量与镉积累分配特性。【结果】1）甬优4149再生季产量显著低于头季,而Y两优9918表现相反;两品种再生季有效穗数、结实率显著高于头季,而千粒重显著低于头季;2）两品种头季成熟期根、茎、叶、穗镉含量均显著低于再生季,再生季糙米镉含量为0.13~0.17 mg/kg,显著高于头季;3）再生季各器官镉含量、镉积累量、日均镉积累速率、镉转移系数与富集系数均大于头季,Y两优9918与甬优4149再生季镉总积累量分别是头季的4.28和2.67倍,再生季糙米镉含量分别是头季的1.63和1.42倍;4）头季穗部镉主要来自灌浆中期-成熟期,而再生季主要来自齐穗前,镉积累最快阶段存在品种间差异;5）两品种稻桩镉积累量在再生季全生育期内表现累积趋势,但各生育阶段的表现存在品种间差异,Y两优9918以灌浆中期为界先降后升,甬优4149表现先降后升再降趋势。6）本研究条件下,Y两优9918头季产量低于甬优4149,但再生季产量表现相反,两品种全年产量差异不大;甬优4149器官镉含量、积累量、日均积累速率及富集系数一般高于Y两优9918。【结论】再生季镉超标风险大于头季,在镉污染稻作区应慎重发展再生稻,同时再生季降镉措施的应用应以齐穗前为重点。     

稻米品质调控的分子基础及非生物胁迫对稻米品质的影响

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，为全球超过半数人口提供食物来源。近些年来，随着温饱问题的解决，稻米品质日益受到关注。随着现代生物技术和生物信息技术的发展，控制稻米品质的基因相继被克隆并应用于水稻育种。本文综述了稻米品质调控分子机制，并对干旱、低温、高温、盐胁迫对稻米品质的影响进行了概述，以期为改善非生物胁迫下的稻米品质提供参考。     

Germplasm Enhancement and Breeding Strategies for Crop Quality in Japan

Abstract

Rice is the staple food for most Asians. Breeding efforts at the national and international levels have resulted in high-yielding varieties with resistance/tolerance to biotic and abiotic constraints. Consequently Asia has enjoyed rice self-sufficiency in recent years. Now in some countries over-production of rice has occurred, partly because of reduced rice consumption. For instance, in 1962 Japan had a per capita rice consumption of 118.3 kg and then this rapidly declined to about 60kg in 2003. Imbalances between production and consumption in rice and other crops have promoted a paradigm shift of breeding objectives oriented from producers to consumers. Germplasm enhancement (pre-breeding) and breeding strategies now focus on a broad range of crop and food qualities, which are closely associated with industrial and processing properties and human health and nutrition. In particular, physiological functions of chemical compounds involved in crop products are being studied as a part of breeding programs. Diverse plant genetic resources and advances in plant genome research have contributed to successful breeding strategies to improve and manage crop and food quality. Recent progress in germplasm enhancement and breeding strategies for quality improvement of rice, wheat, soybean and sweet potato in Japan is discussed.     

Rice production in China in the early 21st Century

Rice is the staple food crop in China. In the second half of the 20th century, rice has played an important role in feeding a large number of people. In the 21st century, rice will still be a main food crop in China and make great contribution to Chinese people's life.     

我国水稻重要农艺性状分子遗传研究进展及在育种上的应用

水稻是我国的主要粮食作物,在人口快速增长和自然环境不断恶化的今天,传统的育种技术已经很难满足当前水稻育种的需求,分子育种技术逐渐成为育种工作者解决当前困境的主要方法。经过几十年的努力,中国科学家不仅在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了令世界瞩目的成就,还在水稻分子育种方面为提高粮食产量、营养质量和环境效益方面做出了巨大努力。本文主要综述了我国科学家在水稻分子遗传和分子育种方面取得的成就并进行讨论。     

机收再生稻丰产优质高效栽培技术研究进展

确保粮食安全和资源环境安全是当前中国作物生产面临的两大挑战,劳动力短缺和气候变化进一步增加了这些挑战的严峻性。构建机械化和轻简化的新型水稻集约化栽培技术,实现“高产、优质、高效、生态、安全”的生产目标是转型期水稻栽培技术创新的主要方向。再生稻模式作为一种古老的种植技术,具有省工、省力、省种、品质优和增产增效等优点。本文介绍了机收再生稻模式的优势与发展历程,总结了机收再生稻技术在品种选育、肥水管理、留桩高度等方面的研究进展,分析了机收再生稻发展面临的挑战与对策。     

栽培措施对稻米增硒降镉效果研究

稻米镉含量超标是确保粮食安全的重大隐患,威胁着人类健康;硒是人体必需元素,遍布人体所有器官,而且与镉有拮抗作用,能促使镉从人体内排泄。民以食为天,为人们提供富含硒而镉含量不超标的大米,已成为目前普遍的饮食新需求。笔者通过3年的试验研究证实,采取＂推广撒施钙镁磷肥,晒田排水时撒施石灰,出穗期实施深水管理,破口抽穗期-乳熟期喷施富硒叶面肥＂等综合措施,可以确保在镉含量二级背景值（镉含量0.2 mg/kg-0.6 mg/kg）的土壤中生产出食用安全的＂富硒而镉不超标＂大米。     

西南稻区重穗型杂交稻发展现状及分子设计育种策略

水稻是我国重要的粮食作物,全国有60%以上人口以大米为主食。西南稻区是我国六大稻区之一,对保障我国粮食安全具有重要的战略意义。针对西南稻区“寡日照、高湿度、小温差”的生态条件,周开达院士等经历了艰苦的探索和反复实践,提出发展“重穗型”杂交稻是西南稻区实现水稻超高产的重要途径。本文总结了西南稻区重穗型杂交稻发展现状,列举了可用于重穗型杂交稻分子设计育种的基因资源,提出了重穗型杂交稻的分子设计育种策略,以期为培育新的高产优质“重穗协调型”品种提供参考,致力于打造更高水平的“天府粮仓”。     

水稻高产高效优质栽培研究的现状(英文)

近年来一些发达国家利用信息技术和先进知识大力发展精准农业 ,以达到改良作物表现和提高环境质量的目的。中国的农学家依据精准农业的原理并结合本国的实践 ,初步提出了水稻等作物在高产栽培条件下基本苗、施肥和灌溉的定量方法和关键指标 ,为构建具有中国特色的作物精准栽培技术体系奠定了基础。水稻直播省工节本 ,其应用面积在亚洲正逐年增加。杂草控制和倒伏问题是制约水稻直播产量及其应用面积扩大的两大因素。水稻地膜覆盖栽培近几年正在中国兴起。地膜覆盖可增温保墒、节约用水和减少氮肥损失。但地膜覆盖对环境带来的污染应引起重视。作物栽培已从单纯注重产量 ,转变为产量、优质、高效相统一 ,注重环境的保护 ,重视无公害食品、绿色食品、有机食品的开发。农业信息技术运用于作物栽培技术的研究 ,将促进栽培技术的现代化、标准化和智能化。