一个水稻长护颖基因的遗传分析

为进一步弄清水稻花器官发育的分子机理,本试验对从美国引进的水稻资源中发现的1份长护颖材料(暂时命名为Y93)的表型、遗传和基因定位进行研究。表型鉴定结果显示,在正常生长条件下,Y93表现为护颖发育异常,护颖长度明显大于颖壳长度,而千粒质量和糙米率极显著低于正常护颖品种9311。Y93与9311杂交,正反交F1均表现为正常护颖长度,F2出现护颖长度分离,长护颖植株与正常长度护颖植株比例为262∶803=1∶3.06(χ2=0.09P0.05=3.84),符合1∶3的孟德尔分离比,表明Y93的长护颖性状呈隐性单基因遗传。以Y93×9311 F2的262株隐性单株为定位群体,采用BSA(Bulked segregation analysis,BSA)法,将Y93长护颖基因(暂时命名为lsl)初步定位于水稻第7染色体上分子标记RM5344与RM3325之间,该基因与2个标记间的遗传距离分别为0.38 cM和2.10 cM。基因组测序分析结果表明,lsl可能为已发现的长护颖G1基因的1个新等位基因。     

氮肥和栽插密度对杂交稻"两优培九"产量及氮素吸收利用的影响

以两系杂交稻两优培九为试材,研究不同N肥用量(纯N 0、112.5、225.0、337.5 kg/hm2)和栽插密度(22.5×104、27.0×104、31.5×104穴/hm2)对产量形成及N素吸收利用的影响。结果表明:(1)栽插密度对结实率和千粒重影响较小,对单位面积穗数和每穗粒数影响较大,在22.5×104~31.5×104穴/hm2的密度范围内,穗数与每穗粒数之间具有良好的互补性,因而产量差异未达显著水平。(2)N肥用量对每穗粒数影响较小,对穗数、结实率和千粒重影响较大,纯N用量为337.5 kg/hm2时,增穗作用不显著,反而极显著降低结实率和千粒重,导致减产。(3)稻株吸N量随供N水平的提高而增加,但植株含N率和N素累积量过高不利于叶鞘茎中的N素向穗部运转,降低籽粒N素积累量,导致结实率和千粒重显著下降而减产。(4)在中等肥力土壤上,施纯N 225.0 kg/hm2,栽插密度22.5×104穴/hm2,高峰苗控制在500.0万/hm2左右,有利于两优培九抽穗前茎鞘叶N素积累和抽穗后向穗部运转,能较好地协调穗数、结实率和千粒重的关系而获得高产。     

两优培九剑叶衰老过程光合膜功能及蛋白质复合物的变化

为探讨高产杂交稻两优培九在衰老过程中,剑叶光合膜蛋白质复合物的含量变化规律及其与光能吸收、转化、传递的关系,以大田栽培自然衰老剑叶为材料,利用活体叶绿素荧光动力学技术,并结合类囊体膜蛋白质复合物蓝绿温和胶电泳分析。结果表明,两优培九剑叶叶绿素含量、光合性能、类囊体膜蛋白稳定性等都在抽穗期达到顶峰,随后开始衰退,在扬花期、灌浆期尚保持较高水平,而进入籽粒成熟阶段衰退明显;随着衰老进程,光合膜蛋白质复合物有序非同步降解,稳定性为LHCII > PSIIcore > PSIcore > ATPase & Cyt b₆/f > LHCI;PSI和PSII蛋白和相应电子传递活性的稳定性及下降幅度差异较大;衰老过程叶绿素a/b的不断下降与相对于反应中心更稳定的捕光天线有关,剑叶生长后期LHCII维持高水平保持了叶片对光能的吸收,并可能在调节光系统间能量分布和协助过剩能量耗散中起重要作用。     

不同株型水稻叶倾角群体分布的模拟

 以株型因子为参数,建立了不同株型品种水稻叶倾角分布模型。对该模型进行验证,模拟值与实测值的1∶1回归直线的R2和RMSE分别为0.9472和3.93%。用本模型对3种株型、6个冠层高度和7个生长期的水稻冠层叶倾角分布的模拟结果表明,3种株型水稻叶倾角分布不同,紧凑株型的两优培九叶倾角较大,叶片挺立;松散株型的汕优63叶倾角最小,叶片披垂;中间型两优Y06介于两者中间,与实际观察结果一致。同一品种7个生长期叶倾角分布不同,从分蘖期到孕穗期,冠层叶倾角逐渐变大,叶片逐渐挺立;从孕穗期到成熟期,两优培九叶倾角变化不明显,汕优63和两优Y06则逐渐变小,叶片逐渐披散,其中,汕优63尤为明显。同一品种相同生长期的 6个冠层高度叶倾角分布不同,随着冠层高度增加,3个品种的分层LAI均减小,两优培九叶倾角变化不大,汕优63逐渐增大,两优Y06逐渐减小。试验证明该模型具有良好实用性。     

两系杂交稻品种两优培九作物生长率的气候模型及分析

分析两系杂交稻品种两优培九生长速率(CGR)的气候生态特性,对于优化规划种植区域具有积极意义。通过建立大田生长期（返青-成熟）相应于7个气象参数的CGR模型,并依据1980-2002年的气候资料,计算了109个地区（包括季节）的两优培九CGR,按7个水稻种植生态条件类型归纳,平均值变化在13.83～23.44 g/d·m2。华南地区早、晚稻CGR较低,长江中下游流域一季中稻较高,黄淮稻区、四川盆地稻区和云贵高原单季稻区的CGR高达18～22 g/d·m2。综合考虑生长季节的要求和CGR的优势,两优培九的最优化种植区域宜在长江中下游流域和黄淮流域偏南地区。     

N肥和栽插密度对杂交稻“两优培九”产量及N素吸收利用的影响

以两系杂交稻两优培九为试材,研究不同N肥用量(纯N 0、112.5、225.0、337.5 kg/hm²)和栽插密度（22.5×10⁴、27.0×10⁴、31.5×10⁴穴/hm²）对产量形成及N素吸收利用的影响。结果表明,(1)栽插密度对结实率和千粒重影响较小,对单位面积穗数和每穗粒数影响较大,在22.5×10⁴~31.5×10⁴穴/hm²的密度范围内,穗数与每穗粒数之间具有良好的互补性,因而产量差异未达显著水平。(2)N肥用量对每穗粒数影响较小,对穗数、结实率和千粒重影响较大,纯N用量为337.5 kg/hm²时,增穗作用不显著,反而极显著降低结实率和千粒重,导致减产。(3)稻株吸N量随供N水平的提高而增加,但植株含N率和N素累积量过高不利于叶鞘茎中的N素向穗部运转,降低籽粒N素积累量,导致结实率和千粒重显著下降而减产。(4)在中等肥力土壤上,施纯N 225.0 kg/hm²,栽插密度22.5×10⁴穴/hm²,高峰苗控制在500.0万/hm²左右,有利于两优培九抽穗前茎鞘叶N素积累和抽穗后向穗部运转,能较好地协调穗数、结实率和千粒重的关系而获得高产。     

根际pH值对杂交稻幼苗光能转化特性的影响

模拟土壤pH值对杂交稻两优培九幼苗叶片光合速率、类囊体膜的光合电子传递活性、室温吸收光谱、室温荧光发射光谱以及多肽组分影响的研究结果表明,当土壤pH值小于5.0或大于7.0时,叶片光合速率、PSⅠ和PSⅡ的电子传递活性以及类囊体膜室温荧光发射峰值均有不同程度的降低,其中尤以pH 4.0试验组的降低幅度最为显著;pH 4.0与pH 8.0两个试验组使类囊体膜的室温吸收光谱峰值得到增强,但未使多肽组分发生明显改变。研究证明,与酸性环境相比,水稻幼苗对碱性环境的耐受能力更强,其生长的最适土壤pH值为6.0。     

两系法杂交稻两优培九育种的理论与实践

两系法超级杂交稻两优培九是中国独创的两系法杂交稻育种中形成的品种,是中国超级稻育种计划完成第一步目标的标志性品种,是继三系杂交稻汕优63之后种植面积最大的杂交稻,在国内外具有重大影响。两优培九的育种实践经历了艰苦曲折的科研攻关和推广过程。最初是尝试通过化学杀雄制种的方法利用典型籼粳杂种的优势,在亚优2号的育种实践失败后,技术路线调整为通过光温敏两系法将部分亚种间杂种优势与江淮生态区的水稻理想株型相结合,克服杂交稻结实率不高、不稳等弱点,达到高产、优质、多抗、适应性广泛并能安全制种的目标。通过分析多个水稻光温敏不育系与不同生态型父本配组的杂种F1的性状表现,确定以带有1/4爪哇稻亲缘的培矮64S为重点母本,选择优势生态群中的合适类型父本重点配组,避开生育期超长和植株偏高等障碍性问题,并根据江淮流域一季稻区的常年气候特点进行生态育种。通过大量筛选,育成两优培九,达到遗传、形态和功能“三优”的统一,将优质、超高产、多抗性状聚集于一体。通过对培矮64S育性转换、开花授粉有危害的高温、低温指标的研究和对各生态区常年气候中出现这些温度频率的分析,提出适宜制种区域和相应的父母本安全抽穗期。研究培矮64S育性转换的植株温度指标,提出遭遇低温危害时“以水调温”的制种纯度保障技术。通过对两优培九的生物学特性和适宜生长条件的研究,提出适宜种植区、各种植区的适宜齐穗期和主要种植方式的播栽期等生产指导性指标,分析生产上可能发生的问题并提出相应的预防措施和解决对策,研发提高结实率及其稳定性的栽培技术。通过配套生产技术的系统研究和应用,两优培九在南方稻区多年大面积成功种植。通过全程回顾育种战略的形成、研究思路和技术路线、品种培育和核心配套技术的研发及示范推广过程,论述了两优培九育成和大面积应用的意义;补充了水稻理想株型中的茎秆分布性状,提出“渔叉型”茎秆分布的概念;认为可以利用籼粳米质性状的互补选择各种适口性的稻米;大面积成功推广一个品种,尤其要加强应用技术研究,前瞻性地研究品种的最适生长条件,然后根据各地的气候条件规划最适种植区,并制定相应的最优栽培措施,还要储备可能发生问题的预防措施和解决对策。     

两系杂交稻两优培九的生态适应性研究及其种植区域规划

【目的】实现两系超级稻两优培九大面积种植,分析其生态适应性,合理规划和选择最适宜种植区域。【方法】在南方稻区8个试验点连续2年进行区域生态适应性试验。根据水稻生长发育和产量形成与种植环境相协调一致的原理,采用生长解析方法,选择生育期（GD）、生长速率（ ）、灌浆速率（ ）和产量指数（YI）为分析要素,分析两优培九在中国南方稻区的适应性。【结果】GD、 、 都可以建立决定系数较高的环境模型,YI可以由GD、 、 综合表达。两优培九出穗的高温促进率,短日下为5级,长日下为3级,短日促进率为4～5级,为中等感光型,在华南双季稻区的生育期稳定性低于长江中下游稻区及江淮稻区。 等值线呈东南-西北走向,与该地区的夏季温度分布基本一致。长江中下游稻区和江淮稻区是 距平+10%的高值区,华南双季稻区为距平负值区。 除了受灌浆结实期的环境影响外,还受到抽穗前积累的干物质量（GW）运转的影响。 等值线基本呈纬向分布,距平-20%线在24°N以南,大致与两优培九作双季连作稻种植的北界一致。24～28°N为 距平负值区域,28～30°N为 距平正值区域,距平+20%区域在江淮稻区。因地势特点, 和 在四川盆地及洞庭湖地区有相对低值区,在云贵高原河谷和湘、黔、川交界的低山丘陵有相对高值区。两优培九YI在南方稻区自南向北递增,平均达到（10.01±2.71）t•ha-1。其中,华南双季稻区为（7.31±1.00）t•ha-1,华中单双季稻区为（9.34±1.28）t•ha-1,长江中下游和江淮稻区为（11.93±2.04）t•ha-1,洞庭湖地区和四川盆地是7.5～9.0 t•ha-1的低YI区,云贵高原河谷地区有15 t•ha-1以上的生产潜力,南方丘陵也有10.5 t•ha-1的高YI区。【结论】在种植区规划上,两优培九宜作为一季中稻,继续向28～30°N华中单双季稻区北部最有利的生态区域发展。     

两系杂交稻两优培九粒重因子的环境模型解析及生态特征分析

为探究两系杂交稻两优培九粒重对气候的反应和生态适应性,用2006年和2007年在南方稻区8个生态点29点次的田间种植试验资料,将粒重解析为谷粒长、宽、厚和比重4个因子,组建了谷粒面积(S)、厚度(H)和比重(ρ)的环境预测模型。相关分析表明,谷粒面积S的影响期在颖花分化期(III~IV期)至花粉母细胞减数分裂期(VI~VII期),温度是其主要影响因子,有利于谷粒长度和宽度发育的日平均气温( )为27~29℃,最高气温(T_max) 34℃,最低气温(T_min) 24℃。谷粒厚度H与抽穗后1~30 d的Tmax呈二次曲线关系,与 呈负相关。谷粒比重ρ与日照时数(SH)呈正相关,影响时期在抽穗后1~10 d;与Tmax呈负相关,影响时期在抽穗后1~30 d。有利于增加ρ的气象指标是SH达到8 h,T_max低于30℃。用1951—2002年的气候资料模拟计算了95个地区的两优培九千粒重,按7个水稻生态区归纳,平均值变化在25.93~28.01 g之间。千粒重的区域分布明显随纬度而递增,由于地形影响,在湘、赣、粤北地区还表现出一定的经向影响。晚季稻的千粒重则比早季稻高1.39 g。幼穗分化期的温度和灌浆结实期的温度、日照时数是造成两优培九粒重区域和季节特征的主要生态原因。