粳稻超亲变异系籽粒谷氨酰胺合成酶基因表达特性及序列变异分析

选用籽粒蛋白质含量有显著差异的亲本和杂种后代超亲变异系,比较分析灌浆过程中籽粒蛋白质积累特性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性变化、GS基因mRNA表达量变化和基因碱基序列。结果表明,杂交后代通过籽粒蛋白质含量的连续定向选可获得超亲变异系,籽粒蛋白质积累量与基因型紧密相关;灌浆过程中籽粒GS活性呈单峰曲线变化,籽粒蛋白质含量与籽粒GS活性密切相关,而且籽粒GS活性也能产生超亲变异;在灌浆过程中籽粒蛋白质含量不同的亲本及超亲变异系籽粒GS1.3和GS2基因的mRNA表达量变化趋势基本一致,即随灌浆进程mRNA表达量逐渐增加,到抽穗后15~20d表达量最高,随后逐渐下降,呈单峰曲线变化;GS1.3和GS2基因mRNA表达量与籽粒蛋白质含量关系密切,GS基因mRNA表达量高的基因型籽粒蛋白质含量也高,而且超亲表达;尽管不同品种GS1.3和GS2基因碱基序列保守性很高,但不同品种水稻GS1.3和GS2基因的碱基序列和蛋白质氨基酸序列并不完全一致,存在着个别碱基不同的基因多态性,品种间有性杂交后代在基因分离和稳定过程中通过碱基的替换仍然能发生碱基的随机性变化及三联体密码和氨基酸的变化。     

行距和穴内插秧密度对寒地粳稻产量和品质性状的影响

为了明确寒地粳稻优质高产栽培的最佳行距和穴内插秧密度,以优质粳稻品系‘东农09-51’为试验材料,采用随机区组试验设计,研究行距和穴内插秧密度及其互作效应对寒地粳稻产量和品质的影响。结果表明,行距对产量及其构成因素、加工品质和蒸煮食味品质性状及RVA特性（除了回冷恢复值）都有显著或极显著的影响,穴内插秧密度对产量及其构成因素、加工品质和蒸煮食味品质性状及RVA特性（除了最低粘度和最终粘度）有显著或极显著的影响,二者互作效应对产量及其构成因素、加工品质和蒸煮食味品质性状及RVA特性都有显著或极显著的影响。其中处理A2B2的产量为最高,为9775 kg/hm2,但其蒸煮食味品质并不是最佳的,较A3B2和A2B3处理稍差,这一点与RVA谱特性分析结果是一致的。从高产和优质的协调以及高效角度考虑,首先要充分利用行距和穴内插秧密度的互作效应,行株距30 cm×10 cm、穴内插秧4棵/穴更有利于提高寒地粳稻产量和改善品质。     

水稻分蘖与植株碳氮化合物含量和分蘖相关基因表达量关系分析

以分蘖特性不同的4个寒地粳稻品种和2个籼稻品种为供试材料,通过盆栽试验研究水稻分蘖发生与植株可溶性糖、全氮含量及分蘖相关基因转录表达量关系。结果表明,分蘖发生起始时间、速度及最高茎数等分蘖特性主要受遗传因素控制,穗数型品种分蘖早生快发;在分蘖过程中高分蘖品种植株可溶性糖含量和糖氮比均显著高于低分蘖品种,全氮含量与此相反;分蘖过程中高分蘖品种OsTB1、OsD3和OsD14基因转录表达量均显著低于低分蘖品种,OsMADS57基因转录表达量均显著高于低分蘖品种;分蘖发生数与分蘖不同时期植株全氮含量呈不显著负相关,与可溶性糖含量、糖氮比及OsMADS57基因转录表达量呈显著正相关,与OsTB1、OsD3、OsD14基因转录表达量呈显著负相关。     

粳稻杂种后代胚乳淀粉分支酶基因表达特性分析

选用籽粒直链淀粉含量有显著差异的亲本和杂种后代,分析籽粒灌浆过程中直链淀粉积累和淀粉分支酶活性以及淀粉分支酶基因mRNA表达量等变化特点。结果表明,直链淀粉含量高的亲本及后代在灌浆过程中合成和积累的直链淀粉量显著高于直链淀粉含量低的亲本及后代;直链淀粉含量高的亲本及后代的淀粉分支酶活性均比直链淀粉含量低的亲本及后代高,灌浆不同时期的籽粒直链淀粉含量与淀粉分支酶活性间均呈正相关;亲本及杂种后代籽粒OsSBE1和OsSBE3的mRNA表达量随灌浆进程逐渐增加,达到峰值后又逐渐下降,呈单峰曲线变化,其表达量峰值都出现在抽穗后17 d,在灌浆过程中胚乳OsSBE4基因的mRNA表达量相对比较小;杂种后代籽粒淀粉分支酶基因mRNA表达量随籽粒直链淀粉含量的变化发生变化,且能超亲表达;直链淀粉含量和淀粉分支酶活性高的基因型其SBE1和SBE3的mRNA表达量也高,低的基因型其mRNA表达量也低,SBE4的表达量与此相反。     

灌浆成熟期温度对水稻籽粒淀粉合成关键酶活性及品质的影响

 选用蒸煮食味品质不同的3个粳稻品种，利用温室高温和自然常温，研究了灌浆成熟期温度对水稻籽粒淀粉合成关键酶活性及蒸煮食味品质的影响。结果表明，灌浆成熟期高温条件下，水稻籽粒蛋白质含量提高，直链淀粉含量和味度值降低，劣质品种提高或降低的程度大于优质品种；RVA谱特性对灌浆成熟期温度的反应因品种和特性而异；灌浆过程中，籽粒ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶活性随灌浆进程，酶活性逐渐增加，达到峰值以后，酶活性又逐渐下降，呈单峰曲线，但不同品种酶活性达到峰值的时间和同一时期的酶活性大小有差异；ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶的活性表现对温度的影响反应较为迟钝，而淀粉分支酶活性表现对温度变化的反应较为敏感，温度过高过低都降低该酶活性。     

不同收获时期对稻米味度值和RVA谱特性的影响

选用粳稻品种东优9901和长粒香,研究不同收获时期对稻米味度值与RVA谱特性的影响.结果表明:不同收获期处理间的味度值和粘滞峰消减值没有显著差异;但整精米率、下降粘度和最高粘度均存在显著或极显著的差异,东优9901在灌浆35～40 d时RVA谱特性最佳,而长粒香在灌浆35～45 d时RVA谱特性最好.     

水稻杂种后代籽粒直链淀粉含量选择与品质和产量性状的关系

 选用4个稻米直链淀粉含量有显著差异的粳稻品种配制两个杂交组合（系选1号×通769和东农423×藤系180）,研究其杂交后代籽粒直链淀粉含量选择对品质和产量性状的影响。结果表明,籽粒直链淀粉含量选择对杂种后代蒸煮食味品质和产量相关性状有不同程度的影响,其影响程度因杂交组合及性状不同而异;在蒸煮食味品质性状中,淀粉黏滞性谱的崩解值和消减值受直链淀粉含量选择的影响较大,而在产量相关性状中抽穗期、单株有效穗数、结实率、单株粒重等受直链淀粉含量选择的影响相对较大;通过直链淀粉含量的连续定向选择可以从杂种后代中分出直链淀粉含量不同的后代,粳稻杂种后代低直链淀粉含量的定向选择效果优于高直链淀粉含量的选择效果,更容易得到超低亲的变异类型;直链淀粉含量的选择对杂种后代产量性状的影响较复杂,存在有利或不利的影响,低直链淀粉含量的选择将会导致单株粒重的下降。     

水稻籽粒蛋白质含量选择对杂交后代蛋白质含量及氮代谢关键酶活性的影响

 以籽粒蛋白质含量有显著差异的杂交后代及亲本为材料,分析了灌浆成熟过程中叶片蛋白水解酶和籽粒谷氨酰胺合成酶活性以及籽粒可溶性蛋白质含量的变化动态。结果表明,在籽粒蛋白质含量相近的亲本衍生的杂交后代中,通过籽粒蛋白质含量的连续定向选择不仅可以获得籽粒蛋白质含量和叶片蛋白水解酶活性及籽粒谷氨酰胺合成酶活性明显变高或变低的杂种后代,而且可获得蛋白质含量和酶活性超亲的后代;稻米蛋白质含量与灌浆过程中的叶片蛋白水解酶活性呈正相关, 籽粒可溶性蛋白质含量与籽粒谷氨酰胺合成酶活性呈显著负相关。     

水稻灌浆过程中籽粒淀粉合成关键酶活性与蒸煮食味品质

选用稻米蒸煮食味品质有显著差异的4个粳稻品种,对水稻籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶的活性变化及其与蒸煮食味品质关系进行了研究。 不同品质类型的品种间籽粒直链淀粉和支链淀粉含量在灌浆前、中后期表现出差异,这种差异主要表现在灌浆不同时期淀粉积累速率上。籽粒灌浆过程中,不同品质类型的品种中ADPG焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性出现峰值的时间无差异,但淀粉分支酶活性出现峰值的时间,劣质品种明显早于优质品种,而且优质品种灌浆中、后期仍然保持较高水平的酶活性。ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶的活性与直链淀粉含量、支链淀粉含量、味度值、RVA谱特性间的相关性和程度因灌浆时期不同而发生变化。在整个灌浆过程中,可溶性淀粉合成酶活性与味度值间的相关均不显著,但灌浆前期和中、后期的ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶的活性与味度值间呈显著或极显著相关。选择灌浆前期酶活性低或灌浆后期酶活性高的材料,将有利于提高稻米蒸煮食味品质。     

粳稻杂种后代稻米垩白率的配合力分析

选用稻米垩白率不同的6个粳稻品种,采用Griffing双列杂交方法四,对杂种F1及F2的稻米垩白率进行了配合力分析。结果表明, 稻米垩白率的一般配合力和特殊配合力方差在F1及F2代均极显著,表明在本试验中基因加性效应和非加性效应均起重要作用。但由于GCA MS/SCA MS值在F1代和F2代均极显著,而且F2代又比F1 代大,因此,稻米垩白率在杂种后代的表现主要还是由基因加性效应决定,并且随着世代的增加,加性基因的作用越显重要。在总的遗传变异中F1代和F2代主要以加性变异为主,并且随着世代的推进而非加性变异变小。稻米垩白率的一般配合力效应在F1和F2代的表现极为一致,F1和F2代间的秩次相关极显著。亲本稻米垩白率的高低与亲本一般配合力效应间有着密切的关系,各世代两者间的相关均极显著。因此,根据亲本稻米垩白率的高低可以估计其亲本一般配合力效应的高低。但稻米垩白率较低的亲本间两者的表现并不一致。