高温对OsNRAMP5基因突变杂交稻及其父本结实率的影响

在前期已获得华占背景的OsNRAMP5基因突变材料P7及其与隆科638S背景的OsNRAMP5基因突变材料低镉1S配制的镉低积累杂交稻组合DG801的基础上，通过在衡阳和株洲两地进行分期播种试验，研究了高温对OsNRAMP5基因突变杂交稻及其父本结实率的影响。结果表明，孕穗期和开花期同时遇高温（日最高温度≥35℃），父本P7的结实率显著低于对照，而组合DG801与对照无显著性差异，说明OsNRAMP5基因突变材料对高温的耐受性可能与遗传背景相关，杂种优势的利用可能是提高OsNRAMP5基因突变材料对高温耐受性的有效途径。研究结果对通过突变OsNRAMP5基因培育镉低积累水稻及其生产应用提供了参考。     

锰-镉互作对水稻生长和植株镉、锰含量的影响

在水培条件下,设置不同水平锰、镉处理,研究了锰对镉胁迫下水稻生长及植株镉、锰、铁、锌含量的影响。在镉胁迫下,正常锰处理(约0.50mg/L)可显著缓解镉对水稻生长的抑制,表现为株高、根长、叶绿素(a、b)含量等参数均高于低锰处理。随着镉处理水平的提高,水稻根系与地上部的镉含量随之上升;在同一镉处理水平下,植株地上部和根系镉含量因培养液中锰水平不同而异:随着锰处理水平的增加,水稻根系中的镉含量下降,而地上部镉含量则显著增加。随着锰、镉处理水平的提高,水稻植株地上部和根系中的铁、锌含量显著下降。此外,还对锰控制水稻镉积累的机理及其利用价值进行了讨论。     

OsNRAMP5基因突变低镉型臻两优8612的试验示范及关键栽培技术

在利用重离子诱变结合M₁TDS技术,培育出低镉型臻两优8612(国家镉低积累品种区试中的名称为“莲两优1号”,以下简称“莲两优1号”)基础上,2021—2022年进行多点试验。结果表明：莲两优1号具有稳定的镉低积累特性,在轻中度镉污染大田种植,稻米镉(Cd)不超标;锰(Mn)的吸收下降对其生长和产量没有明显影响;当土壤有效磷(P)极端缺乏时,莲两优1号在黄熟期开始出现叶尖落色变化,但其产量与对照差异不大。基于研究结果提出,推广OsNRAMP5基因突变型镉低积累水稻品种,首先要进行测土分析,选择轻中度镉污染大田(土壤总Cd含量≤1.5 mg/kg)种植;在水稻生长中后期,特别是对有效磷严重缺乏的田块,应结合病虫害防治喷施磷酸二氢钾,以促进壮籽增产;除种子公司提供高纯度种子和大田生产要注意田间除杂外,即便是镉低积累常规稻品种,也不建议农户自留种,以免因种子纯度问题造成稻谷Cd超标。     

OsNramp5基因变异影响水稻重要农艺性状的研究进展

筛选和培育镉(Cd)低积累水稻品种是解决稻米镉污染问题最经济、有效的办法。现有研究表明Os Nramp5是介导水稻Cd吸收最重要的基因,其功能缺失后,水稻籽粒Cd含量极显著下降,但同时会影响水稻必需元素锰(Mn)的吸收,而在前人关于Os Nramp5变异影响水稻生长发育的研究中,结论并不一致。系统了解Os Nramp5基因变异对水稻重要农艺性状的影响有助于推动低Cd优质水稻新品种的培育。本文重点对Os Nramp5基因变异对水稻中金属离子的含量,水稻的生长发育、产量性状及米质的影响进行了综述,以期为利用Os Nramp5基因突变选育低Cd积累水稻品种提供参考。     

敲除OsNramp5基因创制低镉优质粳稻新材料的应用评价

【目的】探究在粳稻中敲除Os Nramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记辅助选择,获得了无外源基因的Os Nramp5敲除突变系,考查其产量和品质性状变化特征,以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T0代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株,设计开发了其中3种突变型的特异分子标记,进而结合标记辅助选择,在各植株的T2代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比,无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中,敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46;敲除系的株高略微下降,穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降,但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照,蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照,导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照,但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高...     

利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻，【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料，通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系，在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒（糙米）镉含量，其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定，在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响。【结果】成功获得了前述品种的OsNramp5基因敲除株系；非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg，平均较野生型降低85.5%；而在镉污染土壤种植时，不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg，平均比野生型降低94.8%；锰含量也降低52.7%，铬含量增加59.5%，铅含量在华占中增加79.1%，而在其他品种中无变化；铜、铁、锌、钙、硒和砷含量（后4种元素只在华占及衍生品系中检测）受影响较小或不受影响；OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低，而有效分蘖略微增加，产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除，可以显著降低镉积累，但在某些种植条件下，代价为小幅产量损失；通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。     

不同基因型水稻籽粒对镉积累的差异

以6个水稻品种为试材,设置5个土壤镉浓度处理的盆栽试验,对水稻糙米中重金属镉的积累进行了研究。在不同浓度的Cd处理下,水稻糙米中Cd含量在品种间存在显著差异,而且不同水稻品种的籽粒对土壤中重金属镉的敏感性不同。结果表明,重金属镉低积累水稻品种的筛选应在土壤镉含量相近的土壤上进行。     

利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。     

利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。     

锌与有机物料配施对水稻吸收转运镉的影响

采用盆栽试验,研究了在重金属镉污染（5 mg/kg）下,2种锌源（硫酸锌、纳米氧化锌）与3种有机物料（蚕砂、菜籽饼、豆饼）配施对水稻吸收镉、锌及对土壤镉形态变化的影响。结果表明,有机物料与锌配施可以提高土壤pH值、阳离子交换量（CEC）,降低土壤DTPA提取态镉含量,增加DTPA提取态锌含量,改变镉赋存形态。与对照相比,配施处理均能降低糙米镉含量;当有机物料种类相同时,纳米氧化锌降镉效果优于硫酸锌,其中纳米氧化锌+菜籽饼处理使糙米镉含量降低至0.04 mg/kg,低于国家标准镉的安全限值。相关性分析表明,水稻糙米镉含量与锌含量呈极显著正相关,土壤DTPA提取态镉含量与水稻各器官中的锌含量呈负相关。有机物料与锌配施通过改变土壤DTPA提取态镉和锌含量、水稻各器官锌含量及镉形态影响水稻吸收积累镉的能力。     

优质食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究

 对全国各地选送的78个优质米样品进行了食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究。其中理化指标包括：粒长、长宽比、垩白率、垩白度、透明度、糊化温度、胶稠度、直链淀粉、蛋白质等9项指标。结果表明：（1）籼稻的粒长因子、垩白因子对食味有极显著正线性效应，粒形因子对食味有极显著负线性效应，对食味的重要性顺序为：粒长因子>粒形因子>垩白因子；（2）粳稻的透明度（级）与食味呈显著负相关系。并对农业部部颁“NY122-86”优质食用稻米标准中，籼、粳稻的直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度的Ⅰ、Ⅱ级米的划分标准作了讨论。     

不同粒型中籼杂交稻组合稻米品质及相关性分析

通过米粒粒型分类,对2013-2014年通过四川省审定的36个中籼杂交水稻组合的主要品质性状进行了分析,并研究了品质性状指标间的相关关系。结果表明,36个组合中只有2个组合的稻米品质指标全部达国颁优质稻谷标准3级以上,这2个组合的米粒长宽比都在2.9以上;在单个品质性状指标中,这些组合优质达标率(达到国颁优质稻谷标准3级以上)最高的是糙米率,其次是胶稠度,第三是整精米率,达标率较低的是垩白粒率和垩白度。长米粒型组合垩白粒率和垩白度优质达标率均为16.67%,中米粒型组合分别为0和14.29%,短米粒型组合分别为10.00%和0。垩白粒率和垩白度是中籼杂交稻组合稻米品质提升的主要障碍因子。品质性状相关分析结果:垩白粒率和垩白度与米粒长宽比呈极显著负相关,与直链淀粉含量呈极显著正相关;在长米粒型组合中,垩白粒率、垩白度与直链淀粉含量显著或极显著正相关;在中米粒型组合中,垩白粒率、垩白度与米粒长宽比显著或极显著负相关,与直链淀粉含量极显著正相关;在短米粒型组合中,垩白粒率和垩白度与其他主要品质性状相关性均不显著。建议在遗传改良中籼杂交稻垩白粒率和垩白度时可以从粒型着手,选择米粒粒型偏长、容重大、无裂纹、近圆柱形的材料和组合。     

不同类型水稻品质性状变异特性及差异性分析

对来自全国各地的8 390份稻米样品按籼型常规稻、籼型杂交稻、粳型常规稻和粳型杂交稻进行分类,并对其品质性状做了比较分析。结果表明：（1）常规稻品质性状的变异系数略高于杂交稻。糙米率、精米率、粒长和长宽比的变异系数较小,垩白米率、透明度和垩白度的变异系数较大。（2）粳稻的品质优于籼稻。垩白、整精米率和直链淀粉含量是籼稻品质改良的重点,垩白和整精米率是粳稻品质改良的重点。（3）籼型杂交稻的稻米品质得到明显改善,除垩白外,其他品质性状达到优质米一、二级标准的比率均较高。（4）籼型常规稻的垩白和直链淀粉含量呈两极分布,籼型常规稻中米质较优和较差的样品比例均较高。     

稻穗颖花开花日序对籽粒胚乳细胞数和米质的影响

 以不同类型水稻品种为材料，分析了稻穗颖花开花日序对籽粒胚乳细胞数和米质形成的影响。研究发现，同一穗上随着开花日序的推迟，籽粒胚乳细胞数逐渐减少，垩白率、垩白度逐渐上升，糊化温度和直链淀粉含量逐渐降低。上述主要米质性状与胚乳细胞数密切相关，而与单个胚乳细胞重相关不显著。孕穗期去1/2株或始穗期喷施6-BA［6-(苄基)腺嘌呤］，籽粒的胚乳细胞数明显上升，垩白率、垩白度明显下降，糊化温度上升；孕穗期去1/2叶，结果相反；表明由于胚乳细胞数的不同，造成了穗上籽粒间米质的差异。还就改善米质的措施进行了讨论。     

不同生态地点下稻米外观品质性状的QTL定位分析

 利用两个已测序品种93 11和日本晴为亲本,采取单粒传法创建由190个家系组成的重组自交系群体,并构建了包含178个SSR、CAP和STS标记的遗传连锁图谱。采用复合区间作图方法,在3个不同生态地点(陵水、合肥和怀远)对垩白(垩白率、垩白大小、垩白度)、粒形(粒长、粒宽、长宽比)等6个外观品质的数量性状基因座（QTL)进行了定位分析。共定位到39个QTL,单个性状QTL数目在6~7个,说明垩白和粒形是多基因控制的数量性状。8个QTL可在2个以上地点检测到,其中,两个垩白度相关QTL qCD 1、qCD 3(贡献率分别为288%、321%)在3个地点同时检测到;11个QTL具有一因多效性,单个QTL位点控制的性状为2~6个,如第3染色体RM16-RM143区段控制垩白率、垩白大小、垩白度、粒长、粒宽和长宽比等6个性状。比较3个地点的检测结果,发现外观品质性状的QTL定位都受环境影响,但不同性状受影响的程度不同。长宽比和垩白度受环境影响较小,粒宽受环境影响较大。     

结实期土壤水分和氮素营养对水稻产量与品质的交互影响

杂交籼稻汕优63和粳稻武育粳3号种植于土培池,于始穗期进行0N（0 g/m2）、NN（中氮,4.5 g/m2 ）和HN（高氮,9.0 g/m2）3种施氮量处理,于抽穗后7 d至成熟期设置了WW（保持浅水层）、MD（轻度落干,土壤水势保持-25 kPa）和SD（重度落干,土壤水势保持-50 kPa）3种土壤水分处理,研究了结实期土壤水分和氮素营养对水稻产量与品质的交互影响。在各施氮水平下,产量、糙米率、精米率和整精米率均以MD处理最高,垩白粒率和垩白度均以MD处理最低。在0N下,SD处理降低了产量、碾磨品质、外观品质和食味品质;在MN或HN下,SD处理的产量、碾磨品质、外观品质和食味品质与WW的差异不显著或显著优于WW。说明土壤水分和氮素营养对水稻产量和品质的影响存在着明显的互作效应,结实期土壤水势为-25 kPa、粒肥的施氮量为45 kg/hm2,稻米的品质较优、产量最高。     

Evaluation and analysis the chalkiness of connected rice kernels based on image processing technology and support vector machine

In order to determine the location and type of rice chalkiness accurately, image processing techniques were adopted to process acquired rice kernel images. Connected rice kernels were separated from each other using a convex point matching method. Chalkiness was extracted according to the differences in grayscale levels between chalky and normal regions in the rice kernel and chalky rice kernels were classified by a support vector machine (SVM). The results showed that 2–5 connected rice kernels could be separated accurately using this method and chalky areas could be extracted. The classification accuracy for indica rice and japonica rice reached 98.5% and 97.6%, respectively, by using SVM. Hence, the measurement results are accurate and reliable, and the presented work provides a theoretical and practical basis for the further application of computer vision technology to chalkiness detection.     

中国主要稻米的粒型及其品质特性

利用近3年全国各地的籼、粳稻稻谷样品5331份(其中籼稻谷3810份,粳稻谷1521份)的米质数据,对我国目前稻米的粒型及其相关品质进行了研究。结果表明,目前生产上应用的籼稻品种的粒长主要有长粒和中粒两种,粒形则以中粒形为主,细粒形为辅;绝大多数粳稻品种的米粒属短、粗类型。籼稻的粒长、粒形均与其整精米率、垩白度、透明度、直链淀粉含量呈极显著负相关,而与胶稠度呈极显著正相关。粳稻的粒长、粒形与其主要品质指标的相关性相对较弱,且其性质也与籼稻的不尽相同。不同粒长组的平均整精米率也不同,其高低顺序是极短、短、中、长、极长,其中粳稻的极短粒与短粒两个类型间的整精米率无明显差别,但两者的整精米率与中粒的差异极显著;籼稻米各粒长组间整精米率的差异均达极显著水平。对各类稻米的品质进行评价的结果显示,粳稻米总体的品质优于籼稻米,有近半数粳稻品种的米质达到了优质米标准,而籼稻仅有1/4达到优质米标准;籼稻米中,极长粒形及长粒形品种中达优质米标准的比率高于中粒形及短粒形的品种。     

Effects of Chalkiness on Cooking,Eating and Nutritional Qualities of Rice in Two indica Varieties

An experiment was conducted to investigate the effects of chalkiness on cooking, eating and nutrition qualities of rice using Gangyou 527 (indica hybrid rice) and Zhaiyeqing 8 (conventional indica rice) as materials. Compared with the milled rice without chalkiness, amylose content, final viscosity, setback and consistence increased significantly, while gel consistence, peak viscosity and breakdown decreased remarkably and other RVA values did not have significant changes in the chalky rice of Gangyou 527. The differences in the above indices between the chalky and non-chalky rice was not remarkable in Zhaiyeqing 8. The crude protein content of chalky rice in Zhaiyeqing 8 was significantly lower than that of non-chalky rice, but there was no remarkable change between the chalky and non-chalky rice in Gangyou 527. Glutelin content fell significantly, and albumin, globulin, prolamine and lysine contents did not change significantly in chalky rice compared with non-chalky rice in the two varieties.     

两个籼稻品种垩白对稻米蒸煮食味与营养品质的影响

以冈优527(杂交籼稻)和窄叶青8号(常规籼稻)为材料,研究垩白对稻米蒸煮食味品质及营养品质的影响。与非垩白米相比,冈优527垩白米的直链淀粉含量极显著升高,最终黏度、消减值、回复值显著升高,胶稠度、峰值黏度、崩解值显著降低,RVA谱的其余指标无显著变化。窄叶青8号垩白米与非垩白米的上述各指标间无显著差异。窄叶青8号垩白米的粗蛋白含量显著低于非垩白米,而冈优527垩白米的粗蛋白含量与非垩白米相比无显著变化。2个品种垩白米的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、赖氨酸含量与非垩白米间无显著差异, 但谷蛋白含量显著低于非垩白米。