籼型水稻直立穗突变体穗颈抗弯曲特性研究

以通过EMS诱变籼稻品种蜀恢498(R498)获得的籼型水稻直立穗突变体R1338和R334为材料,研究籼型直立穗水稻穗部直立的原因,旨在为籼型直立穗水稻的应用提供参考。结果表明:直立穗R1338和R334的穗颈抗弯曲力极显著高于野生型弯曲穗品种R498;直立穗突变体穗部纤维素和木质素含量显著高于野生型,R1338和R334纤维素含量分别较野生型提高2.76%和1.64%,木质素含量分别较野生型提高17.89%和7.98%;直立穗突变体具有更粗的直径且茎中含有更多的纤维素和木质素,比野生型具有更强的机械强度,最终导致穗直立。     

剪叶对不同穗型水稻物质积累及转运的影响

为了探究剪叶处理对不同穗型水稻(Oryza sative L.)品种干物质积累及转运的影响,以直立穗突变体R1338、R334和弯曲穗野生型R498为试验材料,采用完全随机设计,研究比较直立穗和弯曲穗经剪叶后对其干物质积累及转运、穂部性状的影响。不同穗型水稻,经不同剪叶处理后,从灌浆期至成熟期,所有试材各器官干重均下降,但直立穗各器官干重均高于弯曲穗;剪倒一叶后直立穗的输出率高于弯曲穗,分别比弯曲穗高7.45%、103.21%,剪倒二叶后弯曲穗输出率高于直立穗,分别比R1338、R334高57.04%、10.82%;剪叶后结实率和粒重都有一定幅度的降低,但与弯曲穗相比,直立穗降低幅度较小,从剪叶处理与对照(不剪叶)比较发现,剪倒一叶对弯曲穗粒重影响较大,而剪倒二叶对直立穗粒重变化影响较大。     

北方直立穗型粳稻抗倒性的研究

 【目的】培育抗倒能力强的水稻品种是实现水稻高产优质所面对的重要课题。本研究旨在探讨北方直立穗型粳稻抗倒性,为提高北方粳稻抗倒性,实现水稻高产优质提供一定的理论依据。【方法】以12个不同穗颈弯曲度的北方粳稻品种为试材,于齐穗后30 d,研究了直立穗型与弯曲穗型粳稻地上部分各节间抗倒伏能力的差异,并通过对茎秆抗折力与茎秆形态性状、茎秆解剖结构和茎秆化学成分进行相关分析,研究了直立穗型粳稻抗倒的茎秆形态特点与生理基础。【结果】直立穗型粳稻穗下第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）和第4节间（N4）的弯曲力矩与弯曲穗型品种差异不显著,但N1、N2、N3的抗折力却显著提高,从而使N1、N2、N3的倒伏指数显著或极显著低于弯曲穗型粳稻,说明中上部节间抗倒能力明显增强。进一步分析直立穗型与弯曲穗型粳稻茎秆解剖结构、化学成分以及它们与茎秆抗折力的相关性后发现,直立穗型粳稻N1、N2、N3抗折力强的主要原因是：（1）茎壁厚度和茎壁面积增大,节间抗折的物理性状明显提高;（2）大小维管束数目多,大小维管束、韧皮部、木质部面积增大,节间内部组织的结构明显改善;（3）纤维素含量高,支持细胞壁结构的物质含量多。【结论】茎壁厚度、茎壁面积、维管束性状及纤维素含量可以作为选育抗倒伏品种的主要参考指标。就北方粳稻而言,培育直立穗型品种,更容易获得抗倒性强的品种。     

两种穗型品种粒重和结实率在穗上不同粒位的分布差异

为了探索不同穗型品种米质差异形成的原因,研究了3个直立穗型和3个弯曲穗型粳稻品种,两种不同穗型水稻穗上不同粒位籽粒粒重和结实率的差异。结果表明:直立穗型品种和弯曲穗型品种的穗部性状差异明显,穗型特征与品种间的粒重和结实率高低没有较大联系,因品种而异。同一稻穗内不同籽粒间的粒重和结实率高低与其颖花在穗上的开花顺序有密切联系;不同部位间籽粒相比,粒重和结实率基本都表现为上部中部下部;不同枝梗间相比表现为一次枝梗二次枝梗;同一枝梗不同着粒部位相比,一次枝梗上6个粒位籽粒的粒重和结实率基本以第4、5、6粒位较高,第2粒位最低,二次枝梗上3个粒位以第1粒位最高,第2粒位最低。一次和二次枝梗与上部、中部和下部枝梗这两类粒位之间的互作对粒重有显著影响。直立穗型品种单一稻穗不同粒位间粒重和结实率的变异大于弯曲穗型品种。     

不同株穗形水稻超高产品种形态特征的研究

在大田和盆栽试验条件下,对不同株穗形超高产水稻品种的形态特征、上三叶对子粒贡献率及子粒灌浆动态的研究结果表明:①不同类型超高产水稻品种的冠层形成动态在不同肥力和栽培密度条件下反应不同,但所有类型参试品种的叶面积生长均呈二次曲线,符合Y=b1X+b2X2方程;在高肥水栽培条件下,半直立穗形品种冠层形成动态为最合理的“快起慢落”型,同时群体消光系数小、直射光透过系数大、全叶平均开张角度小,株形收敛,在较高的LAI条件下保持较好的田间通透性,使中下部叶片得到较多的阳光,有利于发挥中下部叶片对子粒的贡献作用,增加有效光合面积,发挥更大的增产潜力。②群体生长量与叶面积指数呈极显著正相关,前期大部时间的生长量与产量呈显著正相关。③不同株穗形水稻超高产品种抽穗后上三叶对子粒贡献率不同,半直立穗形品种倒三叶贡献率最大,且倒二叶与剑叶对子粒贡献率相似,弯曲穗品种剑叶对子粒贡献最大,倒二、倒三叶的贡献极小;直立穗形品种虽倒三叶贡献率最大,但与半直立穗形品种相比,倒三、倒二叶贡献率不如半直立穗形品种。④穗颈大维管束数与穗粒数呈显著正相关;穗下第1茎节的大维管束数与施氮量呈显著正相关。⑤以穗颈弯曲程度为指标,可将水稻划分为直立穗、半直立穗、弯曲穗3种类型,并且穗颈弯曲程度与剑叶长、剑叶长宽比、剑叶角度呈显著或极显著正相关,穗颈大维管束数与穗颈弯曲程度呈极显著负相关。     

北方粳稻穗型改良理论与技术研究及应用

在简要介绍国内外水稻株型研究概况基础上,从直立穗型基因遗传及精确定位、穗型与群体结构和物质生产及产量的关系、穗型与籽粒灌浆和品质的关系、北方水稻穗部性状比较研究、理想穗型设计原理与参数、北方粳稻穗型改良技术等方面介绍了本研究主要成果,并通过与国内外同类研究比较论证了本研究的特色与创新.指出今后需要进一步发掘利用新的直立穗型遗传资源,丰富遗传基础;利用分子标记聚合穗颈维管束发达,一次枝梗数及其着生粒数多,二次枝梗偏向穗轴上部分布、食味好等有利基因,使产量和品质在更高水平上达到新的平衡;同时,明确迄今直立穗型品种仍然局限于粳稻的遗传和生理生态机制,探索在籼稻特别是杂交籼稻的利用价值.     

水稻不同穗型品种穗部枝梗维管束与籽粒充实特性的研究

本文对不同穗重类型水稻穗部枝梗维管束特征及籽粒充实进行了研究,结果表明穗部各部位枝梗的维管束数目、单个维管束面积、维管束总面积及韧皮部总面积表现为重穗型＞中穗型＞轻穗型品种.而各部位枝梗有效库容量与枝梗韧皮部的总面积之比及其籽粒充实程度均为重穗型与中穗型品种相当,但前者高于轻穗型品种而后者则低于轻穗型品种.发达的枝梗维管束是籽粒充实正常的前提,下部枝梗维管束发育较差,可能是其籽粒(多为弱势粒)充实不良的重要原因.     

水稻直立短穗突变体esp的转录组研究

【目的】克隆水稻直立短穗基因Erect and Short Panicle(ESP),分析其参与的基因调控途径,解析ESP控制株型、穗长等农艺性状的分子机理。【方法】以直立短穗突变体esp及其野生型为材料,成熟期进行株高、穗长、粒长等表型测定;构建籼粳杂交F2定位群体,挑选与突变表型一致的F2单株,利用与突变性状连锁的分子标记对目的基因进行定位;对野生型和突变体进行基因组测序,结合定位结果,找到突变位点,克隆ESP;利用生物信息学软件进行进化树和基因表达分析;提取野生型和突变体幼穗中的RNA并建库,GO(gene ontology)聚类分析表达差异基因,同时根据KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库,分析野生型和突变体中植物激素信号转导和内质网蛋白加工相关基因的表达变化,并通过qRT-PCR验证。【结果】通过表型观察和农艺性状调查,与野生型相比,直立短穗突变体esp株高降低,穗长变短,穗型由弯曲变为直立,每穗粒数减少,粒长变短,粒宽和千粒重增加;有效穗数无显著差异。利用突变体esp与PA64构建籼粳F2定位群体,将目的基因定位于...     

分布方式对不同穗型水稻群体穗的影响

有序群体可以使弯穗型群体穗角增大、穗长增加,有利于大穗形成。直立穗型品种比弯曲穗型品种更适合于无序栽培方式。分布方式对产量及生物产量的影响均达到显著水平,有序群体的产量显著高于无序群体。     

栽培密度对直立穗型籼稻NF11产量性状及生长的影响

为探究直立穗型籼稻产量、产量性状及生长在不同栽培密度条件下的表现差异,为生产上直立穗型籼稻材料以最高效率利用环境等资源提供理论依据,以弯曲穗籼稻N11为对照,直立穗籼稻NF11为试验材料,选择5个不同栽培密度(0.23 m×0.12 m、0.27 m×0.14 m、0.33 m×0.17 m、0.38 m×0.20 m、0.40 m×0.21 m)开展试验。结果表明:栽培密度对直立穗型籼稻产量及产量性状均有较大影响;在不同栽培密度条件下,不同穗型籼稻各产量性状对产量的贡献不尽相同,其中每穗粒数对弯曲穗型籼稻产量影响较大,千粒重对直立穗型籼稻产量影响较大;两个穗型材料在0.27 m×0.14 m密度下产量最高,随着密度的减小,弯曲穗型籼稻减产量大于直立穗;随栽培密度的变化,各农艺性状指标及纹枯病发病情况对弯曲穗型籼稻产量没有显著影响,而株高及纹枯病发病情况对直立穗型籼稻有显著影响。由此可见,虽然随着栽培密度的减小,两种穗型籼稻产量表现出的趋势相似,但各产量性状及生长相关指标的表现存在差异。试验表明直立穗籼稻材料能够通过调节自身株型来影响产量,使得其产量对密度变化的敏感度较弯曲穗籼稻材料更弱,故而选择栽培密度可结合实际应用生产环境进行考虑。     

大穗型水稻穗部性状的QTL定位

【目的】对大穗型水稻穗部性状的数量性状基因座(QTL)进行定位,为水稻超高产育种提供优质的种质材料。【方法】利用95个在双亲具有明显多态性的分子标记和213个由大穗型水稻材料lp1与9311构建的F2群体单株,采用完备区间加性模型作图法(ICIM-ADD)对穗长、每穗粒数和着粒密度3个穗部性状的QTL进行检测。【结果】共检测到5个穗部性状QTL,其中穗长QTL 1个,每穗粒数QTL 2个,着粒密度QTL 2个,分布于第3、4、6、10和11号染色体上。检测到的QTL LOD介于2.63~2.91,表型贡献率为7.42%~17.72%,贡献率大于10.00%的主效QTL有2个(qSSD-3-1和qPL-11-1),分别有2个和3个QTL的增效等位基因来源于大穗lp1和9311。【结论】定位得到的主效QTL qSDD-3-1和qPL-11-1可用于分子标记辅助选择育种,新的穗长QTL qPL-11-1可用于精细定位和克隆。     

散穗与密穗型水稻穗上不同部位籽粒的粒重及抗性淀粉含量

以散穗型和密穗型水稻品系为材料,研究穗上不同部位和粒位的粒重及籽粒抗性淀粉含量的差异及其分布特点.结果表明:在稻穗同一部位,一次枝梗籽粒千粒重和抗性淀粉含量高于二次枝梗;一次枝梗籽粒千粒重上部最高,且变异度显著小于中、下部;散穗型水稻中部籽粒的抗性淀粉含量相对较高,密穗型以下部较高;同一枝梗不同粒位间抗性淀粉含量均表现为顶部粒位相对较高,基部粒位较低,千粒重分布则相反.     

散穗与密穗型水稻穗上不同部位粒位的粒重及抗性淀粉含量

以散穗型和密穗型水稻品系为材料,研究穗上不同部位和粒位的粒重及籽粒抗性淀粉含量的差异及其分布特点.结果表明:在稻穗同一部位,一次枝梗籽粒千粒重和抗性淀粉含量高于二次枝梗;一次枝梗籽粒千粒重上部最高,且变异度显著小于中、下部;散穗型水稻中部籽粒的抗性淀粉含量相对较高,密穗型以下部较高;同一枝梗不同粒位间抗性淀粉含量均表现...     

亚种间重穗型杂交稻穗颈维管束与穗部性状的关系

本文对亚种间重穗型杂交稻穗颈维管束特征及籽粒充实进行了研究。结果表明：亚种间重穗型组合的维管束数目、单个维管束面积、维管束总面积、韧皮部总面积、木质部总面积均明显高于品种间杂交稻汕优63,从而促进了二次枝梗数、二次枝梗籽粒数的大量增加,这是其大穗的生物学基础;亚种间重穗型组合的维管束颖花负荷量及韧皮部的籽粒充实物的日流量的负荷量均低于汕优63,因而不仅其穗大,而且籽粒充实良好,单穗重提高,克服了籼粳亚种间杂交稻穗大而流不畅导致籽粒充实度差这一主要生理障碍;结果证明亚种间重穗型杂交稻选育方法为籼粳亚种间超高产育种提供了一条可行的技术途径。     

不同除草剂对寒地水稻穗部性状及产量和品质的影响

【目的】探究不同种类、不同浓度除草剂对寒地水稻穗部性状、产量性状和稻米品质及稻田杂草防效的影响,为寒地水稻高产优质栽培及稻田除草剂筛选提供理论依据。【方法】开展寒地水稻品种龙粳31盆栽试验,设3种除草剂、9个处理［丁草胺EW 1500.0、2100.0和2700.0 mL/ha（EW1、EW2和EW3）;乙氧氟草醚EC 150.0、300.0和450.0 mL/ha（EC1、EC2和EC3）;双环磺草酮SC 1800.0、2400.0和3000.0 mL/ha（SC1、SC2和SC3）］,以常规处理为对照（CK）,测定分析各处理龙粳31成熟期的穗部性状、产量性状和稻米品质及对稻田杂草的防效。【结果】与CK相比,EW2和EW3处理有利于龙粳31一次和二次枝梗数积累,EC3处理有利于龙粳31一次枝梗稻谷结实率和千粒重增加;SC1和SC2处理龙粳31二次枝梗稻谷粒数、结实率和千粒重均较高。EC1处理龙粳31稻谷的产量最高（41.97 g/穴）,较CK显著增加23.04%（P< 0.05,下同）,但稻米品质较差;SC1处理龙粳31的稻谷产量较高,为41.61 g/穴,显著高于EW3处理和CK;SC3处理可显著降低龙粳31稻米的垩白度和垩白粒率;EW2、EW3和EC2处理龙粳31稻米的蛋白和直链淀粉含量均显著低于CK;SC1处理龙粳31稻米的糙米率、精米率和整精米率显著提高,且食味评分最佳;杂草防效以SC1、SC2和SC3处理较高。【结论】施用150.0 mL/ha 24%乙氧氟草醚EC对龙粳31水稻的增产效果最佳,但其稻米品质较差;施用1800.0 mL/ha 25%双环磺草酮SC的龙粳31水稻增产效果较好,且可改善其穗部性状和稻米品质,对杂草的防效较高,施药的综合效果最佳。     

稻直立穗型性状分子标记开发及籼稻直立穗型育种探讨

直立穗型基因是水稻中与株型相关的有重要利用价值的基因。通过对直立穗型的性状遗传、籼稻直立穗型与弯穗型品系的性状比较、基因的分子标记开发和杂交后代的标记辅助选择进行分析研究,结果表明,直立穗无论在粳稻还是在籼稻遗传背景中均表现为单基因不完全显性遗传,显性度达到73．3％-93．7％。直立穗型基因与第9染色体上的SSR标记RM566、RM24423和RM7048紧密连锁,图距分别为5．8、0．43和0．85cM,用这3个标记对杂交后代辅助育种选择的准确率在66．7％-100％之间,其中RM24423辅助选择的准确率为100％。与弯穗型杂交后代育种品系比较,籼稻直立穗型品系株高和穗长略短、穗数略少,每穗粒数和着粒密度均增加且达显著水平,结实率、千粒重和产量均降低,但只有结实率达显著水平。因此,育种上可依据这些性状效应来探索直立穗型籼稻的株型设计和品种培育的新途径。     

基于穗光谱指数的水稻产量预测

为探索运用水稻穗光谱植被指数预测水稻产量的可行性,以2个水稻品种为材料,设置3个氮素水平,测定了3个时期水稻叶片和穗的高光谱反射(350~2 500 nm)和色素含量,并测定了水稻的产量构成组分和籽粒产量。结果表明:与典型的植物反射光谱相比,水稻穗的反射光谱具有“绿峰消失”的特征;与叶片光谱指数[归一化差值指数(normalized vegetation index,NDVI)和光化学反射指数(photochemical reflectance index,PRI)]相比,穗光谱指数对叶绿素更敏感,而且能更准确地区分氮素水平。水稻叶片NDVI和PRI预测产量的均方根误差(RSME)分别为873.4~1 125.0、723.3~889.4 kg·hm^-2,而穗NDVI和PRI预测产量的RSME分别为681.7~743.1、515.0~637.8 kg·hm^-2,表明水稻穗光谱指数比叶片光谱指数更适合于水稻产量预测。     

水稻长穗大粒RIL群体产量、穗部和谷粒性状的遗传分析

为探讨水稻长穗大粒特异种质产量相关性状的遗传机制,以自育的一个水稻长穗、大粒品系FJCD与偏籼型三系恢复系密阳46通过杂交和单粒传法构建的含有130个品系的重组自交系群体(RILs)F9代为材料,采用植物数量性状的主基因+多基因混合遗传模型及其相应的统计方法,对水稻18个产量、穗部和谷粒性状进行遗传分析.结果表明,谷粒...     

穗肥对水稻穗分化期碳氮代谢及颖花数的影响

以粳稻品种武育粳3号和86优8号为材料进行盆栽试验,研究了0、60、120、180、240 kg·hm~(-2)穗肥施氮量对水稻穗分化期碳氮代谢及颖花数形成的影响。结果表明:穗分化前期(抽穗前32～20 d)水稻氮代谢旺盛,后期碳代谢旺盛。非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate,NSC)主要在库器官中积累。增加穗肥施氮量,加速了器官的氮积累却推迟了NSC的积累。氮积累量随穗肥氮用量的增加而逐渐增加,NSC积累量则呈单峰曲线变化。穗分化始期至抽穗期氮积累量与颖花数呈二次曲线关系,NSC积累量与颖花数呈极显著正相关,86优8号R~2=0.891 8~(**),武育粳3号R~2=0.880 0~(**)。说明适宜的穗肥氮有促进大穗的作用,主要与促进穗分化期NSC积累量有关。不同品种对氮供应量的反应不一致,穗分化期86优8号施氮量为120 kg·hm~(-2)、武育粳3号施氮量为180 kg·hm~(-2)处理的NSC总积累量最高,穗粒数最多。     

重穗型不育系金农A的选育与应用

金农A为金华市农业科学研究院育成的重穗型迟熟早籼型三系不育系,花粉败育率99.98%,不育株率100%。该不育系具有株型紧凑、穗形大、千粒重高、遗传性状稳定,开花习性好,异交结实率高,配合力强,米质优等特点。2008年12月通过浙江省技术鉴定。