水稻耐热性评价方法研究进展

在全球气候变暖的趋势下,高温热害现象已经成为制约水稻高产、稳产主要气象灾害之一.操作简单、使用方便、有效、可重复性好的水稻耐热性评价方法是开展水稻耐热种质资源筛选与创制、培育耐热水稻新品种、解析水稻耐热性状分子遗传机制的关键.介绍了水稻高温热害的形成机理、评价方法,以及前人在不同热处理条件下开展的水稻耐热性QTL研究,以期为开展水稻耐热性相关研究,解决气候变暖大趋势下水稻高温热害问题提供参考.     

水稻开花期高温胁迫的研究概述

概述了高温胁迫对水稻的危害,尤其是开花期高温对水稻花器育性、产量及稻米品种的影响,初步探讨了耐热水稻的遗传学特征及水稻耐热性鉴定的方法.提出创建快速、准确并与自然高温伤害基本吻合的水稻耐热性鉴定实验技术平台,将成为我国水稻育种工作的重要环节.     

利用染色体片段代换系定位水稻抽穗开花期耐热性QTL

利用以粳稻日本晴为受体、籼稻9311为供体的经全基因组重测序的染色体片段代换系为材料,以水稻耐热指数[(常温结实率-高温结实率)/常温结实率]为评价指标,通过比较江苏扬州2013年大田极端高温和2012年常温条件下水稻耐热性的差异来定位水稻耐热性QTL(数量性状基因座位)。共检测到3个耐热性QTL,分别位于第2、第4和第12号染色体上,LOD(logarithm of odds)值分别为2.56、4.02和2.79,贡献率分别为4.95%、7.99%和5.44%。其中q HT12.1表现为正向效应,而q HT2.1和q HT4.1表现为负效应。相关研究为后续耐热QTL的精细定位、克隆和高温钝感型优异品种的培育提供了依据。     

水稻耐热相关功能基因的克隆及其分子机理研究进展

水稻是全世界最主要的粮食作物之一,水稻产量的提高是解决人类口粮问题的关键。水稻喜温, 但温度过高会对水稻的生长及产量造成严重影响。随着全球气候变暖,水稻热害频发,严重限制了水稻的高产、 稳产,导致水稻产业受到较大影响。通过鉴定水稻耐热数量性状位点（Quantitative Trait Loci,QTL）,克隆相关 基因,并研究水稻耐热性状的分子机理,将水稻重要耐热相关基因应用于育种是最经济、最有效的策略。近年 来随着测序技术和功能基因组学的发展,水稻耐热分子机理的研究取得了较大进展。迄今为止,国内外科研人 员已通过不同的遗传群体鉴定了 80 个以上的水稻耐热相关 QTL,并通过正向或反向遗传学手段克隆了部分水稻 耐热相关基因,为水稻耐热分子育种提供了极具价值的研究成果。就水稻耐热相关 QTL 的鉴定、耐热相关功能 基因的克隆以及耐热相关分子机理研究等方面进行综述,以期为水稻耐热分子育种提供参考。     

水稻RIL群体高密度遗传图谱的构建及苗期耐热性QTL定位

【目的】 随着全球气候变暖,高温严重威胁粮食安全,发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径,也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】 构建苗期耐热性鉴定评价方法,以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序;依据171个家系的基因型数据,利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型,预测染色体上的重组断点,构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱,结合耐热表型数据,运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法,进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】 构建了一张包含3 321个Bin标记高密度遗传图谱,各染色体Bin标记数为159—400个,标记间平均物理距离为106 kb;利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型,高温胁迫下,幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性,且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性,籼型基因频率越高,耐热性越好,RIL群体表型性状呈现双峰连续分布,苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控;共检测到12个苗期耐热性相关的QTL,其中,调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个,幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象,形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8,三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用,其中,qHTS7为新发现主效QTL,对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】 构建了一张包含3 321个Bin标记的高密度分子遗传图谱,解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因,鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇,发掘了一个新主效QTL簇qHTS7,基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因,筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。     

长江上游水稻耐热性鉴定模型的构建与应用

水稻耐热性一直是我国水稻育种工作的重点研究领域,高温导致水稻大幅度减产已成为威胁我国粮食安全的关键问题,加快培育具有耐高温特性的高产水稻品种迫在眉睫.通过对125个水稻亲本和品种材料开展耐高温试验,研究了高温胁迫条件下水稻结实率的变化特征,构建了“长江上游自然高温与人工模拟高温鉴定相结合、高温结实率稳定性与高温绝对结实率相结合”的开花期耐热性评价方法,将耐热性分为1,3,5,7,9级共5个级别,分别表示强耐热、耐热、较耐热、不耐热和极不耐热.试验结果显示：应用该评价方法,可以有效地鉴定出既具有较高耐热性又具有较高结实率表型的优质水稻亲本和品种;在西南高温地区筛选的品种和亲本材料具有较高的耐热性,如富优1号,泸优727, II优602等品种材料,R21, SCR12,泸恢602等恢复系材料和陵1B,内香6B,内香3B等保持系材料.研究结果表明：该评价方法不仅提高了稳定性要求,而且考虑了生产实际中绝对结实率这一重要生产指标,耐热品种的划分标准更加严格,评价过程契合生产实际,评级标准适合高温热害区;在耐热性品种选育方面,抓紧培育具有高耐热性的水稻保持系是加速耐高温高产型水稻育种的突破口.     

水稻高温热害研究进展

随着全球气温升高,极端高温天气出现愈发频繁,持续时间不断延长,对水稻生产造成了严重的影响。笔者综述了高温热害对水稻产量和品质的影响及其生理机制,以及水稻耐热资源鉴定和水稻耐热QTL定位的相关进展。最后,对耐热水稻育种提出了一些建议。     

高温对不同杂交稻开花期影响的生理差异

利用人工气候室研究了高温对不同杂交稻开花期影响的生理差异。结果表明,水稻的耐热性与高温下叶片电导率、游离脯氨酸（pro）、脱落酸（ABA）的增加及叶绿素含量、花粉活力、花药开裂系数的降低有密切的关系。耐热性差的组合叶绿素含量、电导率、花粉活力和花药开裂对高温的响应比耐热性强的迅速,而耐热性强的组合在高温条件下游离脯氨酸和脱落酸含量增加的幅度比耐热性差的大。水稻耐热性与高温条件下叶绿素、游离脯氨酸、脱落酸含量及花粉活力、花药开裂系数呈正相关,与电导率呈负相关。上述6种生理指标可鉴定水稻的耐热性。     

杂交水稻灌浆期耐热性生理生化鉴定指标的筛选

以5个杂交水稻组合为材料,在灌浆期高温胁迫条件下,测定了与水稻灌浆期耐热性密切相关的生理生化指标:剑叶光合速率、叶绿素、可溶性糖、蛋白质、MDA含量和SOD活性等,进行了主成分分析和逐步回归分析.结果表明,蛋白质和MDA含量与灌浆期耐热性有显著影响,可作为水稻灌浆期耐热性鉴定指标.利用所建立的最优回归方程对供试组合进行了耐热性预测,结果与其在田间表现基本一致.表明,用这2个指标对水稻灌浆期耐热性进行鉴定是可行的.     

水稻耐热性遗传调控机理研究进展

水稻虽然是喜温作物,但高温热害对水稻的产量潜力发挥具有显著的负面影响。随着全球气温的变暖,水稻热害频繁发生,培育耐热且产量和品质稳定的水稻新品种已成为当前水稻育种的一个重要目标。本文针对水稻耐热性的分子遗传机理,包括耐热性状QTL定位、耐性基因克隆和育种应用进行综述,为后续水稻耐高温分子育种提供参考。     

水稻耐热性的人工气候室鉴定方法研究

以30个耐热性有差异的水稻株系为材料,利用人工气候室模拟自然条件下的高温环境,选择抽穗开花时期的耐热性鉴定时期,以耐热系数为水稻耐热性的评价指标,对水稻耐热性的人工气候室鉴定方法进行了研究。结果表明,该方法可以模拟自然条件下的高温环境,准确控制温度、湿度和光照条件,重复性好,结果准确可靠。     

不同水稻基因型花期耐热性鉴定与评价

【目的】筛选花期耐热性强、产量水平高的水稻品种,为水稻花期耐热性鉴定与评价及应对高温热害的品种选择提供理论依据和技术参考。【方法】在人工气候室内模拟高温胁迫（高温38℃,每天处理6 h,连续处理3 d）,以Y两优1号为对照品种,以相对耐热指数为评价指标,同时结合产量水平,对100个不同水稻基因型的花期耐热性进行鉴定与评价。【结果】不同水稻基因型的花期耐热性差异明显,高温胁迫下颖花结实率为3.6%~64.3%,相对结实率为9.5%~80.0%。以相对耐热指数为评级标准,耐热性级别达到1（强）、3（较强）、5（中等）、7（较弱）和9（弱）级的水稻品种数量分别为4、13、42、26和15份。采用聚类分析法将100个基因型分为6种不同耐热性和产量水平的水稻类型,其中第一类在高温热害易发区推广种植安全生产性高。相对结实率是不同水稻基因型分类的主要因子,其次为产量,根据相对结实率和产量之间的二维象限分布特征,进一步筛选出耐热性较强、产量水平较高等综合性状好的品种。【结论】通过对100个不同水稻基因型花期耐热性进行鉴定和评价,筛选出特优837、云光14号、Q优8号、国稻7号、Y两优865、汕优63和黄华占等7个耐热性较强且产量水平较高的品种,这些品种可在高温易发区推广应用。     

水稻花期高温胁迫影响颖花育性生理机理研究进展

全球气候变暖产生的局部短期极端高温,会对水稻形成高温胁迫,影响水稻的各种生理代谢过程,其出现频率有增加趋势.高温胁迫对水稻的影响主要是在开花期,极易导致严重的颖花不育.水稻耐高温胁迫能力存在基因型间的差异.在当天温度较低的时段开花,花粉活性高,花药长,花药基部开裂长度较长、开裂孔较大,是水稻耐高温胁迫的重要表型指标.热激蛋白的表达,提高花药的抗氧化能力,以及维持结构蛋白、酶和细胞膜的稳定性是增强柱头及柱头上花粉粒耐高温胁迫的重要生理机制.目前,国内外学者对高温胁迫影响水稻颖花受精结实的特征、水稻耐高温胁迫的形态与生理机理方面进行了大量研究,但未深入研究缓解水稻高温胁迫伤害的方法与策略,今后应结合水稻耐高温胁迫的形态与生理机理,加强有效缓解高温胁迫方法的探索与研究.     

Bulked Segregant Analysis to Detect QTL Related to Heat Tolerance in Rice （Oryza sativa L.） Using SSR Markers

The study was undertaken to assess the genetic effect of quantitative trait loci （QTLs） conferring heat tolerance at flowering stage in rice. A population consisting of 279 F2 individuals from the cross between 996, a heat tolerant cultivar and 4628, a heat-sensitive cultivar, was analyzed for their segregation pattern of the difference of seed set rate under optimal temperature condition and high temperature condition. The difference of seed set rate under optimal temperature condition and high temperature condition showed normal distribution, indicating the polygenic control over the trait. To identify main effect of QTL for heat tolerance, the parents were surveyed with 200 primer pairs of simple sequence repeats （SSR）. The parental survey revealed 30% polymorphism between parents. In order to detect the main QTL association with heat tolerance, a strategy of combining the DNA pooling from selected segregants and genotyping was adopted. The association of putative markers identified based on DNA pooling from selected segregants was established by single marker analysis （SMA）. The results of SMA revealed that SSR markers, RM3735 on chromosome 4 and RM3586 on chromosome 3 showed significant association with heat tolerance respectively, accounted for 17 and 3% of the total variation respectively. The heat tolerance during flowering stage in rice was controlled by multiple gene. The SSR markers, RM3735 on chromosome 4 and RM3586 on chromosome 3 showed significant association with heat tolerance respectively, accounted for 17 and 3% of the total variation respectively. The two genetic loci, especially for RM3735 on chromosome 4, can be used in marker-assistant-selected method in heat tolerance breeding in rice.     

水稻耐热性研究进展

综述了高温热害对水稻生长发育、产量、品质性状、生理生化特性的影响,以及水稻耐热性分子遗传与耐热新品种育种的研究进展,并对进一步开展水稻耐热性研究提出一些建议。     

水稻耐热性研究进展

随着"温室效应"的不断加剧,温度的不断升高,高温已成为制约农业生产的重要非生物胁迫因素之一.综述了高温对水稻生长发育、产量构成因素、稻米品质、生理生化的影响,耐热性鉴定和评价指标、耐高温遗传机理以及耐高温育种等方面的研究进展,并对将来进行水稻耐热性研究提出了一些建议.     

水稻灌浆期耐热性近等基因系的选育研究

在广泛搜集、耐热性筛选与鉴定的基础上．从大量的品种资源中选择对灌浆期高温胁迫耐性很强的早籼纯系品种“BG33-2”作供体亲本,灌浆期耐热性敏感的早籼纯系品种“赣早籼38号”为轮回亲本．经过9年11个世代的杂交、连续单株鉴定选择与回交、花药培养、连续自交．育成了一套赣早籼38号近等基因系。33个特征特性的鉴定及性状测定值的统计分析结果表明,本研究育成的G38HT、G38MT、G38HS其性状均已纯合稳定,灌浆期耐热性分别为高抗、中抗、敏感,这3个纯系是灌浆期耐热性有显著差异的赣早籼38号近等基因系。这套近等基因系可为进一步深人系统地探明水稻灌浆期耐热性的生理机制和遗传机理．提供理想的实验材料。     

不同播种期对3个晚稻品种产量性状的影响

高温胁迫是江汉平原水稻主产区水稻产量和品质的主要限制因子,除通过选育抗高温的品种来提高水稻对高温的抗耐性外,还可通过选择最佳播种期来有效避开或减少高温胁迫对水稻的影响.选取江汉平原广泛栽培的3个水稻品种为材料,设置4个播种期水平.考察比较了高温胁迫对各处理水稻产量和稻米品质的变化差异.结果表明:金优207对高温胁迫的抗耐性最高,金优148次之,金优928较差.4个播期中,第3期(6月25日)播种的水稻在产量和品质上均比其它两个播期有一定的提高,是较理想的播种时期.     

水稻高温胁迫及耐热性育种

高温胁迫是水稻高产、稳产、优质的一个重要限制因素,水稻高温胁迫与耐热性的研究具有重要的理论与实践意义。本文对有关的重要成果进行了阐述,包括:1.高温胁迫对水稻生长发育、产量性状和品质以及主要生理生化过程的影响;2.水稻的耐热性表现。最后,就有关耐热性育种提出了几点建议。