空间诱变因素对不同粳稻基因型的生物学效应研究

研究结果表明,空间搭载种子的发芽率、存苗率和结实率均低于对照,对秧苗的生长表现出刺激和抑制两种作用,生理损伤比地面γ射线处理的轻得多,个别品种M1 代出现了谷粒颜色的突变。M2 代在株高和抽穗期等性状上出现了较大的分离,突变频率和诱变效率因不同基因型材料差异较大,而且一些性状的突变具有一定的方向性。经同一材料的空间和γ射线辐照处理比较,其突变频率和诱变效率因不同的突变性状存在着一定的差异。在空间处理的M2 代就出现较多综合性状优良的突变体,可望直接育成新品种。     

秸秆还田条件下氮磷钾用量对软米粳稻产量和品质的影响

【目的】 秸秆全量还田和毯苗机插技术在水稻种植中被越来越多地采用。本文研究了不同氮 (N)、磷 (P)、钾 (K) 肥用量对软米粳稻产量和稻米品质的影响,提出适应该条件和特定水稻品种的施肥技术。 【方法】 2014—2015年,以软米粳稻南粳9108为材料,在江苏省兴化市钓鱼镇进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,采取毯苗机插栽培方式,设置氮、磷、钾肥3种类型肥料,各类型肥料设置0、1、1.5、2、2.5、3等6个用量水平,其中2水平为肥料常规用量,氮、磷、钾肥常规用量分别为270 kg/hm2、108 kg/hm2、216 kg/hm2。分析了不同肥料用量下软米粳稻的产量、稻米品质和淀粉RVA谱值。 【结果】 软米粳稻产量和稻米品质对不同肥料的响应程度表现为氮肥 > 钾肥 > 磷肥。在供试氮肥水平范围内,粳稻产量以N2水平最高;糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量则随施氮水平的增加而增加,直链淀粉含量降低,胶稠度变短,RVA谱特征值中峰值黏度和崩解值降低,热浆黏度和消减值增大,且高氮 (N3) 与低氮 (N1) 处理间差异显著。在供试磷肥水平范围内,粳稻产量以P2水平较高;增施磷肥能提高稻米加工品质,而蛋白质含量、直链淀粉含量及胶稠度对磷肥用量的响应无明显变化规律,淀粉RVA谱特征值有变劣趋势。在供试钾肥水平范围内,随着钾水平提高,机插软米粳稻产量、糙米率、精米率、整精米率先增加后减少,产量以K2水平最高,加工品质以K2.5水平最高,蛋白质含量有增加趋势,直链淀粉含量下降,峰值黏度和崩解值呈先增后减,消减值呈先减后增。 【结论】 在秸秆全量还田和毯苗机插栽培条件下,软米粳稻增施氮肥、磷肥和钾肥利于提高稻米加工品质,而减少氮肥、稳施磷肥、增加钾肥利于改善稻米蒸煮食味品质。综合考虑,在秸秆全量还田条件下机插软米粳稻肥料用量以N 270 kg/hm2、P 108 kg/hm2、K 216 kg/hm2水平能较好地协调高产与优质的关系。      

不同航天器搭载对籼稻诱变效果的比较

对神州4号载人飞船、返回式卫星和实践8号育种卫星等3种航天器搭载的10份水稻籼稻材料的SP1～SP3代的表现进行比较,发现实践8号育种卫星搭载材料的SP1代发芽率与成苗率较返回式卫星略低,而神州4号载人飞船最低.SP2代出现生育期、株高及其他类型的变异,其中实践8号育种卫星对搭载材料的诱变频率范围最广,变异频率介于0....     

云南软香型籼稻品种滇屯502的复壮研究

软香型品种滇屯502是云南特色优质米生产的当家品种,30余年生产应用种性退化严重,在无病虫害防治条件下,其稻瘟病发病率为100%,产量减少41.9%。为了对该品种进行复壮,采用单穗选择、株系比较、品系鉴定的方法,紧扣稻瘟病抗性、香味和软米几个重要而典型的性状,开展滇屯502复壮相关研究。结果表明,在2.67万株滇屯502群体中筛选出3个复壮品系,入选率为0.01%。这3个品系表型和食味品质与滇屯502相似,但产量和稻瘟病抗性较滇屯502分别至少提高41.1%和58.3%。利用复壮品系混系繁殖形成的复壮滇屯502,较原种滇屯502的生产力得到明显提高。本研究结果可为云南软香常规稻品种复壮提供技术和经验指导。     

航天搭载和离子束注入对大豆诱变效应的初步研究

以北方春大豆主栽品种绥农14的干种子为材料,分别进行航天搭载和低能离子束注入处理。其中,航天搭载在实践八号返回式卫星上完成,离子束注入采用能量为30keV的氮离子,设置4×1016、8×1016、12×1016和16×1016N+/cm2等4个注量水平,在相同种植条件下对航天搭载和低能离子束注入处理M1代的生物学效应和M2代的变异频率进行研究,以比较两种诱变育种手段诱变效应的异同。结果表明,航天搭载处理M1代的出苗率、株高、单株荚数、单株粒数等与注量分别为4×1016和8×1016N+/cm2的离子束注入处理无显著差异。航天搭载处理M2代的总变异频率为4.41%,离子束注入处理M2代总变异频率的平均值为5.02%,两种处理间差异不显著;两种处理M2代中均有早熟、不育、多小叶、矮化、畸形茎、圆形叶片等变异类型,这些相同变异类型的总频率占航天搭载总变异频率的比例为97.3%,占离子束辐照处理总变异频率的比例为89.0%。鉴于两种处理的诱变频率和突变类型相近,但航天搭载的成本高,建议在大豆诱变育种中,可考虑选用离子束注入。     

氮肥水平对粳型软米食味特征与质构特性的影响

【目的】旨在明确粳型软米食味品质及其质构特征对氮肥水平的响应差异及各指标间的关系。【方法】在稻麦两熟制条件下,选用江苏省生产上具有代表性的粳型软米品种南粳9108和南粳5055为试验材料,通过设置4种施氮水平0、150、225和300 kg/hm2,分析了不同施氮水平对粳型软米的食味品质与质构特征的影响,并对各指标间的关系进行了系统分析。【结果】1)在设计范围内,随施氮量的增加,稻米完整性持续增加,但香气、光泽、味道和食味值等指标呈下降趋势,粳型软米食味指标对氮肥的敏感程度表现为口感光泽食味值味道香气完整性,说明氮肥水平对粳型软米口感和光泽的影响程度较大,而对香气和完整性的影响程度较小。2)随着施氮量的增加,硬度、粘聚型、咀嚼度和回复性呈先增加后降低趋势,最大值在N 225 kg/hm2;粘着性呈先降低后升高趋势,最低值在N 225 kg/hm2处理;弹性不受氮肥水平影响,粳型软米质构指标对氮肥的敏感程度表现为咀嚼度硬度回复性粘着性粘聚性,说明氮肥水平对粳型软米的胶粘性、咀嚼度、硬度影响较大,而对粘聚性的影响程度较小。3)南粳9108的香气、光泽、味道、口感和食味值均高于南粳5055,完整性低于南粳5055,并且其各食味指标的变异系数均高于南粳5055,说明南粳9108食味特征优于南粳5055,并且前者对氮肥的敏感性强于后者。4)南粳9108的硬度、粘着性、弹性、咀嚼度均低于南粳5055,粘聚性、胶粘性均高于南粳5055,并且各质构指标的变异系数均高于南粳5055,说明南粳9108质构特征较优并且前者对氮肥的敏感性弱于后者。5)相关分析表明,食味值与香气、光泽、味道、口感呈极显著正相关,与完整性呈极显著负相关;口感与光泽呈显著正相关,与完整性呈显著负相关;完整性与香气、光泽呈极显著负相关;光泽与香气呈极显著正相关;回复性与硬度极显著正相关,与粘聚性呈显著正相关。【结论】氮肥水平和品种对粳型软米食味品质与质构特征具有显著影响。增加施氮量将降低供试的两个品种米饭的口感、光泽、味道和香气,但增加其完整性,施氮量小于225 kg/hm2,施氮可以增加米饭的硬度、粘聚型、咀嚼度和回复性。因此,粳型软米生产中应特别重视氮肥的施用水平,以保持其优良的风味。     

空间环境和60Co-γ辐照对水稻稻米品质的诱变效应

研究了4个水稻品种返回式卫星搭载和60Co-γ射线辐照两种条件下SP2(M2)和SP3(M3)的稻米品质差异性.研究结果表明,空间诱变后代稻米品质性状发生不同程度的变异,其变异幅度和方向因品种或性状不同而异;空间诱变后代的胶稠度、垩白粒率和垩白度主要为正向变异,而直链淀粉含量多为负向变异,其变化趋势与γ射线辐照后代相似,但前者更有利于创造米粒长宽比大、糊化温度低和垩白小的变异株系.稳定性分析显示,空间诱变后代米粒长宽比和直链淀粉含量在SP2与SP3间的相关系数变幅分别为0.2979 ～0.9039和0.2356 ～0.7142,并且大多数相关系数达到极显著水平,表明可在SP2对其进行早代选择.     

航天诱变对须苞石竹种子和SP1代植株生长的影响

利用我国第21颗返回式卫星搭载须苞石竹种子,返回地面后进行种植,并观测种子活力、出苗率,植株生长特性、叶绿素含量等。结果表明：航天搭载造成须苞石竹种子活力和出苗率显著下降;株高显著变矮,花茎长度显著变短,小花花径花茎显著变大;叶宽、叶绿素a含量和叶绿素a/b有减小的趋势,冠幅和小花数有增大趋势。     

航天搭载茄子种子对其SP1生物学特性和SOD活性的影响

研究了航天搭载茄子种子SP1生物学特性。结果表明 ,航天搭载对茄子的生长发育有明显的影响 ,其变异表现在株高、生育进程、叶片大小、果实大小、结果率等方面 ,但最显著的变异是生育进程 ,从中可望选育出优良的茄子种质材料或品种。过氧化物岐化酶 (SOD)活性测定结果表明 ,变异株体内的SOD活性比非变异株或对照高出 1倍多 ,说明航天搭载可增加某些基因产物的表达量 ,从而表现出形态性状的显著变异     

硅对籼稻和粳稻品种磷积累的影响

硅(Si)可以改善磷(P)的营养,但是其内在机制尚不明确。本研究以4个籼稻和3个粳稻品种为研究对象,通过水培试验探究硅对不同水稻品种磷积累的影响。在营养液中添加硅显著降低了籼稻和粳稻品种的地上部磷含量,但几乎不影响根部磷含量。加硅处理不影响所有供试水稻品种的磷吸收及磷从根系向地上部的转移,但提高了磷的利用效率,增加了植株P/Mn和P/Zn比率。磷转运蛋白(PT)基因表达分析表明,在粳稻品种中只有OsPT6被硅下调,而Os PT6在籼稻品种中没有显著性变化;其他PT基因的表达不受硅的影响。由此,硅对不同水稻品种的磷积累有不同的影响,磷利用率的提高可能归因于较高的P/Mn和P/Zn比率,从而导致植物中较高的有效磷。     

空间诱变选育抗稻瘟病水稻品种研究进展与展望

长期的生产实践证明挖掘新的抗病资源、鉴定和利用抗病基因是防治稻瘟病最为经济有效的策略。因此,挖掘新的抗病资源以改良水稻品种的抗病持久性,是当前稻瘟病抗病育种的当务之急。空间诱变育种在创造优异新种质、诱导新的基因资源和培育农作物新品种上已发挥其独特的优势和作用,是农作物遗传改良的新途径,是未来作物育种新技术的重要组成部分。实践证明,空间诱变手段可对水稻品种的稻瘟病抗性进行有效改良,且已育成多个抗稻瘟病优良品种。本文对近20多年来水稻空间诱变抗稻瘟病育种研究现状进行概述,如空间诱变水稻稻瘟病抗性变异特点、空间诱变抗稻瘟病育种成果以及空间诱变稻瘟病抗性变异机理等,以期为进一步揭示空间诱变变异机理和开展水稻空间诱变抗病育种工作奠定理论基础。     

夜间增温对水稻生长、生理特性及产量构成的影响

2015年6-11月,在大田条件下采用铝箔反光膜覆盖对水稻(南粳46)进行夜间增温试验。试验设置夜间增温(NW)和对照(CK)两个处理,在水稻主要生育期(分蘖期、拔节期、抽穗扬花期、灌浆期和成熟期)观测水稻分蘖数、叶绿素含量(SPAD值)、叶面积指数、光合作用和蒸腾作用参数以及产量构成(有效穗数、穗粒数和千粒重)。结果表明:(1)铝箔反光膜覆盖达到了夜间增温的目的,整个生育期夜间水稻冠层平均气温比对照提高0.4℃。(2)夜间增温条件下,水稻分蘖数比对照平均每株减少4.33个;各生育期叶片叶绿素含量(SPAD值)分别下降0.2%、2.75%、6.31%、10.77%和32.03%,而叶面积指数差异不大。(3)NW处理各生育期水稻叶片的光合和蒸腾作用参数,包括净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著低于对照(P0.05)。(4)NW处理每穗粒数和有效穗数分别比对照低12.76%和19.02%,产量下降32.54%,千粒重增加3.93%。研究认为,夜间增温对水稻的生长及光合作用产生显著影响,在未来气候变化背景下,应进一步研究不同增温方式对水稻生产的影响及其模型模拟。     

高粱千粒重全基因组关联分析和候选基因预测

千粒重是作物产量构成的三要素之一。增加粒重是提高作物产量的重要途径。为阐明高梁千粒重的遗传机理,本试验以主要来自于我国16个高粱种植省份的242份高粱品种(系)组成的关联群体为研究材料,借助覆盖全基因组的2 015 850个高质量SNPs标记,采用多位点分析软件mrMLM 4.0 R软件包中的mrMLM、FASTmrMLM、FASTmrEMMA、ISIS EM-BLASSO、pLARmEB、pKWmEB 6种模型,对2018—2020年贵州贵阳、浙江杭州、海南乐东、海南陵水3年4点7个环境的高梁千粒重进行全基因组关联分析。结果表明,7个环境的高梁千粒重均表现连续正态分布,呈现明显的数量性状遗传特性,变异范围于10~50 g之间。利用6个模型共检测到323个与千粒重显著关联的数量性状核苷酸位点(QTNs),这些位点不均匀地分布在10条染色体上。单个QTN可解释0.4%~26.6%的表型变异。不同模型检测到的位点数目不同,FASTmrMLM模型最多,然后依次是pKWmEB模型、pLARmEB模型、mrMLM模型、ISIS EM-BLASSO模型和FASTmrEMMA模型。合并共同QTNs后得到96个显著影响千粒重的QTNs,其中4个QTNs与前人报道的高粱基因位点重叠,另有4个QTNs包含与水稻中克隆的粒重相关基因qGW7/GL7、BG2、OsARF4、RSR1、TGW6等同源的基因。本研究结果为探究高粱千粒重性状分子遗传机理和高粱分子设计育种提供了科学依据。     

黑龙江粳稻再生体系建立的影响因素研究

为了建立黑龙江粳稻组织培养高效再生体系,以东农427和东农428的成熟胚为材料,探讨预先浸胚、低温处理、培养基种类、凝固剂种类、ABA、谷氨酰胺、活性炭、硝酸银、2,4-D浓度以及6-BA浓度等因素对水稻再生体系建立的影响。结果表明,东农427经预先浸胚和低温处理可使培养力分别提高6%和15%,最适培养基为NB;ABA和谷氨酰胺分别适合在分化和诱导阶段添加,分化时添加活性炭和硝酸银分别使分化率提高38%和9%;最适2,4-D和6-BA分别为1mg·L~(-1)和4mg·L~(-1)。东农428经预先浸胚和低温处理可使培养力分别提高14%和9%,最适培养基为MS;ABA适合在诱导阶段添加,谷氨酰胺适合在整个培养阶段添加;分化时添加活性炭和硝酸银分别使分化率提高1%和9%;最适2,4-D和6-BA分别为1mg·L~(-1)和3mg·L~(-1)。2个品种的凝固剂在诱导阶段宜采用琼脂,分化阶段宜采用Phytagel。本研究为进一步优化水稻再生体系提供了依据,为后续水稻遗传转化奠定了基础。     

水旱稻根基粗、千粒重主效QTL近等基因系的构建及鉴评

近等基因系的选育是分子遗传图谱构建、数量性状基因定位及分子标记辅助育种的重要基础之一。本文利用分子标记辅助目标性状QTL前景选择及恢复轮回亲本基因组的背景选择，再结合表型选择获得了定位在水稻4号、6号染色体上根基粗、千粒重2个主效QTL的近等基因系。其中有9个系入选旱田根基粗主效QTL brt4.1的近等基因系，根基粗的表型值为1.07～1.16mm，较轮回亲本越富提高6.11％～15.18％，平均遗传背景恢复率达97.22％；千粒重主效QTL的近等基因系有11个系入选，千粒重的表型值为21.25～26.25g，较轮回亲本越富的增幅为7.05％～32.16％，平均遗传背景恢复率为95.97％。另外，本文还就分子标记辅助近等基因系选育中背景选择标记数的确定、基于QTL-NILs的基因克隆等进行了讨论。     

利用Pigm基因改良粳稻保持系的稻瘟病抗性研究

选育和应用抗病品种是防治水稻稻瘟病经济有效的技术途径。为了改良粳稻保持系浙04B的稻瘟病抗性,以含稻瘟病广谱抗性基因Pigm的粳稻材料MP3为供体亲本,浙04B为受体亲本,通过杂交、回交并结合分子标记辅助选择,将Pigm基因导入浙04B中,利用分布于水稻12条染色体上的47个多态性SSR标记检测近等基因系的遗传背景回复率,获得了23份背景回复率0.80的近等基因系。选用4个浙江省稻瘟病优势菌株Zj-5、Zj-8、13-37和13-41人工接种鉴定,23份近等基因系均表现为抗穗颈瘟。田间自然诱发鉴定结果表明,23份近等基因系叶瘟为0级,穗瘟均为1级,表现为抗穗瘟,表明近等基因系稻瘟病抗性明显提高。对10项农艺性状的考察结果表明,导入Pigm基因的近等基因系剑叶变短,千粒重增加,生育期延迟,株高增加,有效穗数、每穗总粒数和产量总体减少。本研究结果为选育抗稻瘟病新品种提供了材料,同时为Pigm基因抗病育种应用提供了参考。     

播期对浙江省常规晚粳稻品种农艺性状及产量的影响

为探明播期对浙江省常规晚粳稻的影响,确定大部分品种的最适播期,以16个浙江省常规晚粳稻代表品种为材料,依据浙江省生产实践,设置6个播期,对不同品种生长发育进程和产量变化进行研究。结果表明,播期对浙江省常规晚粳稻品种农艺性状和产量都有影响。播期推迟,新品种的齐穗期相应延迟,全生育期缩短,叶龄、株高降低,穗长呈变短趋势,每穗粒数和千粒重呈先升高后降低的趋势,多数品种适宜6月中旬播种。本研究为常规晚粳稻品种在生产上的合理播种与高产栽培提供了科学依据。     

灌溉方式与施氮量对杂交粳稻颖花形成及籽粒充实的影响

为探讨不同灌溉方式与施氮量处理大穗型杂交粳稻穗粒数形成和籽粒充实的差异,以大穗型杂交粳稻甬优1538为材料,设置灌溉方式(W0:浅水层灌溉;W1:轻干湿交替灌溉)和施氮量(N1:施纯氮225 kg·hm~(-2);N2:施纯氮300 kg·hm~(-2);N3:施纯氮375 kg·hm~(-2))二因素试验,研究其对大穗型杂交粳稻稻穗颖花形成及籽粒结实性状的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量对大穗型杂交粳稻稻穗总枝梗与颖花形成均有显著影响。与W0相比,W1显著增加了总枝梗与颖花分化数、退化数和现存数;3种氮肥水平下,N2的总枝梗数、颖花分化数和现存数最高,而退化数率最低。灌溉方式与施氮量对大穗型杂交粳稻枝梗与颖花形成的影响因着生部位不同而异。灌溉方式与施氮量对一次枝梗和颖花以及上部二次枝梗与颖花的影响均不显著,但在W1和N2条件下显著增加了中、下部二次颖花的分化数并减少退化数,促进了中、下部枝梗与颖花形成。灌溉方式和施氮量对强势粒千粒重和充实度的影响不显著,而对中势粒和弱势粒的千粒重和充实度的影响达显著水平,其中W1显著高于W0,N2显著高于N1和N3。在轻干湿交替灌溉条件下,N2有利于二次枝梗和颖花的形成,提高穗粒数的同时增加了籽粒粒重和充实度,从而提高了产量。本研究结果为大穗型杂交粳超高产栽培的养分水分管理提供了理论依据和实践指导。     

土壤侵蚀空间变异性及趋势预测的地统计学分析

根据研究区璧山县狮子小流域的土壤侵蚀空间变异特征，应用地统计学方法分析结果表明，土壤侵蚀在西北-东南方向呈现明显的自相关性和方向变异性，其变异性特征与研究区域的地形地貌分布特征及土地利用结构分布特征一致。经Kriging预测值与USLE方程预测结果对比分析表明，研究对象的空间变异规律认识程度对地统计学方法预测模型的建立及预测结果精度影响较大。