草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻培中的应用效果研究

随着劳动力成本的不断提高和水稻耕作方式的革新,如何高效防除杂草成为当前水稻栽培中亟待解决的重要问题,转基因抗除草剂杂交稻的培育成功为此提供了重要途径.中国科学院亚热带农业生态研究所水稻组经过十多年的研究,成功培育了具有灭生性除草剂草铵膦抗性的“香125S/Bar68 -1”和“株1S/Bar68 -1”等多个转基因抗除草剂杂交稻组合,并进入到生产性试验阶段.近年来,课题组围绕草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻大田栽培中的应用开展了系列研究,获得如下主要结果:(1)以转基因抗除草剂杂交稻“香125S/Bar68 -1”和常规杂交稻“株两优819”为材料,采用直播、抛秧和手插3种栽培方式,设置草铵膦除草、常规1次除草和不除草3种除草处理,初步探讨草铵膦除草剂的应用效果.结果表明:草铵膦除草剂对“香125 S/Bar68 -1”的直播、抛秧和手插3种栽培方式稻田中的杂草防除效果均比常规除草剂好,在直播栽培中的效果尤为显著.“香125S/Bar68 -1”在各处理间的主要经济性状表现优势为:抛秧和手插田草铵膦除草＞直播田草铵膦除草＞抛秧和手插田常规除草＞直播田常规除草.(2)以转基因抗除草剂杂交稻“株1 S/Bar68 -1”为材料,常规除草剂2次除草方式为对照,比较了草铵膦除草剂1次除草方式在直播栽培中的应用效果.结果表明:与常规除草相比,草铵膦除草对供试材料株叶形态无明显影响,但使田间杂草数量(主要为千金子)减少577％,同时显著增加了有效穗数和直链淀粉含量,极显著增加了千粒重,实际增产49.4％,节约成本37.5％.(3)以转基因抗除草剂杂交稻“香125S/Bar68 -1”为材料,常规除草剂2次除草方式为对照,比较了草铵膦除草剂1次除草方式在抛秧栽培中的应用效果.结果表明:草铵膦除草处理区杂草茎数(主要为双穗雀稗)仅为常规除草剂处理区的11.7％,实际增产12％,节约成本42％.(4)以转基因抗除草剂杂交稻组合“株1 S/Bar68 -1”为材料,采用草铵膦除草剂1次除草的除草方式,进行了手插和抛秧的栽培示范研究.结果表明,草铵膦1次除草效果良好,手插和抛栽区基本无可见杂草,手插栽培产量和有效穗数均比抛秧栽培高5.2％,但差异不显著.综合上述研究结果初步提出了转基因抗除草剂杂交稻栽培中应用草铵膦1次除草的技术要点为:草铵膦有效成分浓度0.6 g/L,每公顷用量480 ～ 960 L(有效成分剂量288～ 576 g/hm2),于分蘖盛期或末期(视杂草发生情况而定)紧挨冠层均匀喷雾,冒头杂草重点喷施.同时认为开展培育矮秆少蘖的转基因抗除草剂杂交稻应用于直播栽培研究、大田应用草铵膦同时除草除杂技术研究和草铵膦施用浓度及喷施技术研究等,将能进一步发挥转基因抗除草剂杂交稻的巨大优势.     

不同氮素水平下恢复系及杂交稻组合氮肥高效利用

为了比较利用MAS选育的氮高效型恢复系及其杂交稻组合在不同氮素水平下的农艺性状差异。本研究以抗病虫害和氮高效的多基因聚合恢复系R4302、R4312及其配制的8个杂交稻组合为试验材料,‘华占’‘天优华占’为对照,设置0 kg/hm²（N₀）、112.5 kg/hm²（N_112.5）、150 kg/hm²（N₁₅₀）、187.5 kg/hm²（N_187.5）4个氮肥水平,成熟期测定与分析供试材料的单株有效穗数、单株产量、干物质产量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和收获指数。结果表明,不同氮素水平下R4302各农艺性状均优于‘华占’,R4312除氮肥农学利用率外其他农艺性状优于或接近‘华占’,表明OsTCP19基因的丢失并未影响R4302、R4312氮肥的高效利用;杂交稻组合天丰A/R4302、天丰A/R4312为氮高效型组合;贵A/R4302、科20A/R4312、香龙A/R4302、科4364A/R4312为低氮高效型组合;荃9311A/R4302属于双高效型组合;科20A/R4302属于高氮高效型组合;恢复系可用单株产量、氮肥农学利用效率、干物质产量其中1项指标或有效穗数来评估氮肥的利用效率;杂交稻组合可用单株产量、干物质产量、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、有效穗数、收获指数其中1项指标来评估氮肥的利用效率。本研究为通过氮高效基因选育氮肥高效利用型恢复系和杂交水稻组合提供参考。     

应用灰色关联度分析法综合评价引进的爪哇稻资源

为了筛选到优异的种质资源用于水稻育种研究,对来自于不同国家和地区的95份爪哇稻分8期播种,考察了株高、穗长、单株穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重、结实率和播始历期共8个农艺性状。以超级稻Y两优1号为模型构建的理想品种的农艺性状值为参考序列,利用灰色关联模型,求得理想品种与各爪哇稻的关联度系数,根据关联度系数大小对爪哇稻品种排序。结果表明,爪哇稻各农艺性状既受自身遗传背景的影响,也受外部环境因素的影响,但每个性状受环境因素影响的程度不同。爪哇稻各农艺性状间的密切程度不同,要想提高爪哇稻的结实率,应注重筛选每穗实粒数和单株穗数较高的品种。应用灰色关联度分析法筛选出LABELLE-2、IR71217-24-1-2、IAPAR9、MUAT MENIA 16238、C711098、IRAT 109、MD762、MD756、KIYALEH和PANTIA等综合性状较好的爪哇稻品种。     

不同遗传背景籼稻白叶枯病抗性基因Xa21、Xa23品系的抗性评价

以含有水稻白叶枯病抗性基因Xa21和Xa23的材料为供体,以课题组选育不含Xa21或Xa23基因的材料为受体,通过杂交、复交等方法,并采用分子标记辅助选择（molecular marker-assisted selection,MAS）世代选择,将含有Xa21和Xa23基因的材料、含与不含Xa21或Xa23基因的姊妹系接种7种广泛使用的白叶枯病菌种生理小种,分析了这些材料白叶枯病的抗性。研究表明含有抗性基因Xa21的水稻材料抗性累计（HR、R、MR）所占比例依次为菌株HNA1-4、PXO86（84.62%）>YN24（82.14%）>GD1358（73.08）>PXO99（67.86%）>GDA2（63.33%）>FuJ（6.67%）,表明含Xa21基因材料对菌株FuJ所诱发的白叶枯病基本无抗病能力,但对于其他菌株,仍有36.67%~15.38%的材料易感病;含Xa23基因的材料在所有诱发菌株中抗性累计（HR、R、MR）均在76%以上,仍有23.02%~15.52%的材料对7种诱发菌株没有抗性。通过对菌斑长度变异系数大小的分析,表明含有Xa21或Xa23基因的材料对不同菌株抗病能力或对同一菌株的抗病能力不同材料有较大的变化。通过对诱发白叶枯病菌株间菌斑长度的相关性分析,表明含有Xa21的材料菌株GDA2或HNA1-4与对应的其他6菌株之间达到了显著或极显著正相关,含有Xa23基因的材料菌株YN24、GD1358、PXO86与对应的其他6种菌株间呈极显著正相关,含此2类基因材料抗性鉴定选取对应菌系可以提高选育效率。通过对姊妹系的分析表明,Xa21或Xa23基因的白叶枯病抗性与选育材料的背景有关。相关性分析表明,Xa21基因的材料抗性与亲本材料呈极显著正相关（R=0.5725^**）,Xa23基因材料抗性与亲本材料呈显著正相关（R=0.2212^*）。     

高产一晚杂交稻组合的农艺性状分析

以14份高产一晚杂交稻组合和C两优343(对照)为材料,在常德市农林科学院水稻试验站进行大区品比试验,研究了各组合与对照之间农艺性状的差异,分析了各农艺性状间的相关关系。结果表明:14份高产一晚杂交稻组合的株高均极显著高于对照(P0.01);单株有效穗数均极显著低于对照;单株平均穗长均长于对照,其中13个组合与对照的差异达显著(P0.05)或极显著水平;有13个组合的千粒重高于对照,其中8个组合与对照的差异达显著或极显著水平;有8个组合的结实率显著或极显著高于对照;78.6%组合的单株总粒数低于对照;所有组合的单株产量均高于对照,其中1个组合达到极显著水平,其余差异不显著;各水稻组合间株高、单株平均穗长、千粒重、结实率的变异较小,而单株有效穗数、单株总粒数的变异较大。相关分析结果表明:单位面积产量与穗长、结实率、单株总粒数呈无显著性正相关,与株高、日产量分别呈显著、极显著正相关,而与有效穗、千粒重、全生育期呈无显著性负相关;株高与单株有效穗数为呈著负相关,与穗长呈极显著正相关,单株有效穗数与穗长呈极显著负相关,千粒重与单株总粒数呈极显著负相关,与全生育期呈显著正相关,而日产量与全生育期呈显著负相关。通径分析表明,各性状对产量的直接作用大小为日产量全生育期穗长千粒重单株有效穗数单株总粒数结实率株高。     

高效是当前水稻育种的主导目标

社会经济发展和水稻生产比较效益降低，促使水稻育种由过去追求高产为主，转向追求整个过程的高效。全过程高效育种主要体现在三个方面。一是水稻育种技术的高效性。分子标记和基因芯片技术能提高优良基因型的选择效率，基因编辑技术能高效创造优良等位变异，转基因技术能跨物种转移优良性状，都是提高育种效率的好方法。二是水稻产出性状的高效性。高产、卫生和有益健康是获得高收益的基础，优质是提高单位产量效益的乘数，多抗是减少单位产量成本的除数，早熟能保证一年两收，这些性状的整体协同才能实现单位面积稻田产出的高效益。三是水稻耕作性状的高效性。一年两熟制下的水稻直播栽培是高效的耕作技术，它需要水稻具备苗期耐低温、穗期耐低温、厌氧发芽、耐淹涝等特征。化学除草需要水稻具有抗除草剂特征。机械化收割要求水稻具有抗倒、不易落粒的特征。只有具备这些特征的水稻，才能实现水稻耕作过程的高效。总之，高效是当前和今后水稻育种的主导目标。     

高温胁迫对爪哇稻剑叶抗氧化酶及膜透性的影响

为了探讨耐高温能力不同的爪哇稻品种在高温胁迫条件下生理指标响应的差异,设置自然温度和高温胁迫2个处理,研究不同温度对爪哇稻剑叶抗氧化酶类活性和膜通透性的影响。结果表明,爪哇稻剑叶中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在耐热性不同的2个品种中具有不同的变化趋势,在耐热品种IRAT109中,SOD和POD活性在高温胁迫过程中一直升高,但在热敏感品种19 D中则表现为先升高后降低。过氧化氢酶(CAT)活性在高温处理过程中都表现为下降的趋势,热敏感品种19 D的下降幅度要大于耐热品种IRAT109。谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性在高温胁迫下呈现出上升的变化趋势,且热敏感品种19 D的上升幅度大于耐热品种IRAT109。丙二醛(MDA)和叶片相对电导率在高温处理过程中一直处于增加状态,耐热品种IRAT109的增加幅度小于热敏感品种19 D。推测耐热品种IRAT109的耐高温原因可能是由于产生较少的活性氧,且具有较高的抗氧化酶活性来高效地清除活性氧。     

如何防治洋葱的畸形

近年来,洋葱栽培面积逐步扩大,并获得了较好的经济效益.但洋葱生长异常现象在生产中时有发生,表现为洋鳞茎呈"双胞胎"成"多胞胎"及抽薹开花,不能充分膨大,严重影响产品质世和产量.     

不同遗传背景籼稻Xa23基因品系的白叶枯病抗性筛选和评价

【目的】系统比较分析含Xa23基因的籼稻品系白叶枯病抗性,为白叶枯病抗性育种及水稻白叶枯病防治等提供种子资源,同时为白叶枯病分子抗性育种提供参考。【方法】以14种遗传背景不同且含有Xa23基因的81份籼稻品系为材料,孕穗期采用剪叶接种法接种7种南方稻区白叶枯病生理小种代表菌株（FuJ、YN24、HNA1-4、GDA2、PXO86、GD1358和PXO99）,接种20 d左右当参试材料的病情趋于稳定时,量取病斑长度,鉴定参试材料的抗病性。【结果】供试材料对7株白叶枯病菌菌株的抗感分析结果显示,81份品系中有74份品系对7株白叶枯病菌菌株均为抗病,其中35份品系对所有菌株为高抗;含Xa23基因品系对7株白叶枯病菌菌株的抗性频率大小为:PXO86和YN24（100.0%）>GD1358和HNA1-4（98.8%）>PXO99（96.3%）>GDA2（95.1%）>FuJ（93.8%）;同一遗传背景品系对7株白叶枯病菌菌株病斑长度的变异系数在100.0%以上的有遗传背景为A、B、C、E、F和H类品系对菌株FuJ,遗传背景为A、B、D和E类品系对菌株GDA2,遗传背景为A类品系对菌株GD1358和HNA1-4,遗传背景为A和B类品系对菌株PXO86、PXO99,遗传背景为A、C和E类品系对菌株YN24;对14种遗传背景不同品系白叶枯病抗性的方差分析结果表明,不同来源含Xa23基因的品系与7株白叶枯病菌菌株间病斑长度均无显著差异（P>0.05）;对含Xa23基因的品系在7株白叶枯病菌菌株诱发下的菌斑长度的相关性分析结果表明,菌株GD1358、HNA1-4、PXO86和YN24与对应的其他菌株间呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关。【结论】在白叶枯病抗性研究时选用菌株GD1358、HNA1-4、PXO86和YN24其中1种抗源接种试验材料,即可得到较宽抗谱的抗性材料,提高育种效率。     

分期播种对耐高温东北粳稻农艺性状的影响及耐热性评价

用5份耐高温东北粳稻(“东稻2号”、“东农03-33”、“东农415-1”、“合江195”和“吉粳3”)为材料在中国科学院亚热带农业生态研究所长沙水稻试验站进行分期播种试验(播种日期分别为2011年3月20日、3月30日、4月9日、4月19日、4月29日、5月9日、5月19日和5月29日),研究了分期播种对供试材料株高、主穗穗长、结实率、千粒重、单株穗数、每穗总粒数、单株产量等农艺性状的影响,并分析了自然温度与结实率的关系,评价了供试材料在抽穗扬花期的耐热性.研究结果表明,随着播种期推迟各品种播始历期逐渐变短,不同播种期间的单株穗数、每穗总粒数、单株产量变异幅度较大,而株高、主穗穗长、结实率、千粒重在不同播种期间的变异幅度较小.结实率与日最高温度和日平均温度均呈负相关,“合江195”结实率受温度影响最小,“东稻2号”、“东农03-33”、“东农415-1”的结实率与温度显著相关(P＜0.05),“吉粳3”为极显著相关(P＜0.01).回归分析发现,在一定温度范围内,结实率与温度呈二次曲线关系,且日最高温度和日平均温度对结实率的影响具有一致性.抽穗扬花期遇到高温的各播种期处理材料,除“东农03-33”5月29日播种结实率为58.7％、“吉粳3”5月19日播种结实率为52.5％外,其他材料结实率均在64.9％～75.1％之间,表现出较强的耐热性.综合分期播种的田间农艺性状表现和各材料结实率与自然温度之间的关系,认为“东稻2号”和“合江195”适合作为早稻在湖南种植.