水稻穗伸长特性及不包颈不育系研究进展

二十多年来,水稻穗伸长特性及不包颈不育系的研究,备受国内外遗传育种者的关注。回顾了对水稻穗伸长特性研究的发展历程,分析了其遗传背景及作用机理,对今后不包颈不育系的研究进行了展望。     

籼型三系不育系选育的研究现状与创新思路

自２０世纪７０年代初,我国籼型杂交水稻实现三系配套以来,由于其强大的杂种优势与可操作性,在全国乃至世界得到迅速推广,为我国粮食的大幅度增产,解决１２亿人口的温饱问题立下了奇功,被称为农业上的“第二次绿色革命”。然而随着人民物质生活水平的日益提高以及下世纪我国人口高峰的临近,必将对稻米的需求总量、品质和食用卫生提出更高的要求。目前籼型三系杂交稻当家组合的不育系珍汕９７Ａ和威２０Ａ持续大面积使用了２０余年,种性逐步退化,丰产性变劣;开花习性差;柱头短小而不发达,外露率低;繁殖制种受温、湿度及光照条件…     

野败籼型三系不育系钱江1号A的选育

钱江1号A属野败籼型早熟不育系.该不育系农艺性状好,株型理想;柱头外露率高达72.54%,其中双外露率占57.50%;不育性稳定,花粉败育率达100%;异交结实率较高,繁种田结实率为48.8%,繁制种产量高;米质较优,垩白度、透明度、胶稠度和直链淀粉含量4项指标明显优于协青早A;稻瘟病抗性(中抗)优于协青早A;配合力较好,可恢复力强;于2004年1月通过浙江省成果鉴定.     

籼型优质不育系45A的选育

４５Ａ是从优ⅠＡ、Ｂ中选变异株回交转育而成的籼型优质不育系。其不育性彻底,不育株率１００％,不育度９９．８％以上;米质优,株叶型好,异交习性优良,配合力强;杂种一代米质优,丰产性好,利用前景广阔。     

籼型二系不育系丰源A的选育

丰源Ａ由湖南杂交水稻研究中心与广西钟山县种子公司合作育成,于１９９８年通过湖南省科委鉴定,是一个育性稳定,配合力强,异交结实率高,米质较优,抗逆性较强的籼型三系不育系。     

籼型优质不育系武金2A的选育

武金２Ａ为一新育成的籼型优质不育系,具有马尾粘胞擀,其不育性彻底,不育株率１００％,不育率９９．８７％以上;碾米品质和营养品质达部颁一级优质米标准,外观品质和蒸煮品质较好;开花习性好,繁殖制种产量高;一般配合力好,所配组合武金２Ａ／９５８,武金２Ａ／７２５和武金２Ａ／４５２１等比对照汕优６３增产５．３２％－２５．３９％。     

优质籼型水稻三系不育系镇籼3A的选育与应用

镇籼3A是以珍汕97A作母本,（中9B/内香2B）F8优良株系作父本杂交后连续回交转育而成的野败型优质籼型水稻三系不育系。该不育系综合农艺性状优良,异交特性好,育性稳定,于2018年9月通过江苏省农作物品种审定委员会鉴定。用该不育系配组育成镇籼优382和镇籼3优134分别于2019年和2020年通过江苏省农作物品种审定委员会审定。     

籼型优质不育系镇籼1A的选育

镇籼1A是江苏丘陵地区镇江农业科学研究所育成的D型优质、高配合力籼稻不育系,2009年9月通过江苏省农作物品种审定委员会审定(苏审稻201006),配组育成的镇籼优184于2010年2月通过江苏省农作物品种审定委员会审定(苏审稻201005).介绍了镇籼1A的选育经过、主要特征特性和繁殖技术要点.     

籼型三系不育系丰源A的选育

丰源Ａ由湖南杂交水稻研究中心与广西钟山县种子公司合作育成,于１９９８年通过湖南省科委鉴定,是一个育性稳定、配合力强、异交结实率高、米质较优、抗逆性较强的籼型三系不育系     

高异交率籼型三系不育系M98A的选育与利用

以保持龙特浦A的综合优良性状,改造其不育性稳定性和稻米品质为定向选育目标,用龙特浦B作母本,Ⅱ-32B作父本杂交,在F4代的优良株系中选株与龙特浦A测交并回交,经多代回交转育,育成高异交率籼型三系不育系M98A.M98A表现不育性稳定,异交结实率高,抗病性好,配合力强,2005年1月通过安徽省农作物品种审定委员会审定.用该不育系配组育成的杂交中籼组合,表现早熟、高产、抗病,其中明优98和农华优808已分别通过国家和安徽省品种审定.     

水稻穗伸出度的遗传和不育系改良

粳型水稻长节间种质的穗伸出度受1对eui隐性基因控制,带有eui基因的植株,其穗伸出度与最上一节间长度和株高之间呈极显著正相关,eui基因与野败不育胞质之间的互作效应可以部分地抑制野败胞质对穗伸出度的负效应,导致不育系基本上不再出现包颈现象。通过回交将eui基因导人珍汕97A,首次育成不包颈的野败不育系珍长A、B。珍长A穗伸出度为-1.8 cm． 对照珍汕97A为-11.1 cm;剑叶叶鞘内的颖花数为0～7.5朵． 而对照为37.0～49.0朵;柱头外露率比对照高8.5～14.8个百分点,不喷赤霉素就能达到目前大田制种的异交率水平。初步测定珍长A的配合力与对照相同。并对野败不育系的改良工作进行了讨论。     

籼稻光（温）敏不育系新光S育性转换的光温反应

 新光S是与农垦58S不同来源的具育性转换特性的不育系。对其育性转换的光温反应特性研究结果表明，该不育系在15.0 h长光照与所有处理温度（平均温度30.1℃、24.1℃和23.1℃）的光温组合下和30.1℃高温与所有处理光照时间（15.0 h、14.0 h和12.5 h）的光温组合下，表现完全不育；在14.0 h与23.1℃和24.1℃的光温组合下，育性部分恢复；仅在12.5 h短光照与23.1℃和24.1℃的光温组合下，育性才趋于正常。对自交结实率的两因子方差分析表明，单独的光周期效应和温度效应均不显著（p＞0.05），仅光温互作效应达极显著水准（p＜0.01），属典型的光温互作型。在杭州自然条件下，新光S表现出较长（约2个月）的稳定不育期，但秋季繁殖的结实率未达到在人工气候箱的短日低温下的结实率水平。对新光Ｓ这类光温互作型籼型不育系的实用价值作了评价。     

水稻半矮秆基因sdl对农艺性状的影响

比较了从７份半矮秆品种８／高秆品种的Ｂ７Ｆ２中分离的高矮秆近等基因系，ｓｄｌ基因抑制了节间伸长，从基部到倒第１节及穗长分别为高秆的３８．２％、２６．０％、４０．８％、７１．１％和９２．６％，缩短程度逐步减轻。ｓｄｌ基因还可促进有效穗数、结实率和收获指数的提高而使矮秆类型的产量潜力高于高秆类型，但ｓｄｌ工基因并不影响抽穗天数、每穗粒数和干粒重。对ｓｄｌ基因的多效性以及秆高和穗数的关系进行了讨论。     

农杆菌介导的籼稻转化研究

系统研究了影响农杆菌转化水稻的主要理化因子,以建立一个农杆菌介导法获得大量转基因籼稻植株的体系。农杆菌EHA101(pIG12Hm)感染后的籼稻Pusa Basmati 1(南亚优质米推广品种)悬浮细胞系经3周选择,其Gus阳性的抗性愈伤组织占感染细胞团总数的比例可达10%左右,最高达21.1%,转化频率有显著提高。用另外两个农杆菌菌株/质粒,EHA105(pCAMBIA1201)、EHA105(pCAMBIA1301)转化该悬浮细胞系的频率均在5%~10%之间。以转化植株的克隆数计算,Basmati 1的转化频率为1%~5%。     

水稻半矮秆基因sd1对农艺性状的影响

比较了从7份半矮秆品种／高秆品种的B₇F₂中分离的高矮秆近等基因系,sd1基因抑制了节间伸长,从基部到倒第1节及穗长分别为高秆的38. 2%, 26. 0%, 48. 0%, 71. 1%和 92. 6%,缩短程度逐步减轻。sd1基因还可促进有效穗数、结实率和收获指数的提高而使矮秆类型的产量潜力高于高秆类型,但sd1基因并不影响抽穗天数、每穗粒数和千粒重。对sd1基因的多效性以及秆高和穗数的关系进行了讨论。     

杂交粳稻同核异质不育系细胞质效应的研究

 以具有ChinsurahBoroⅡ（BT）、滇型（D）、野败型（WA）和野栽型（WC）4种不育细胞质的不育系南粳11A和南粳34A及其相应保持系与77302－1、宁恢3－2、C57和C堡4个恢复系配制的杂种F₁为材料,探讨了不育系细胞质对F₁代12个性状的遗传效应。不育系细胞质对F₁代的株高、穗颈长、每稳实粒数、结实率、收获指数和单株产量等性状有明显的负效应,而对稳数、每穗总粒数、千粒重和生物产量则有明显的正效应。不育系细胞质的这种遗传效应随细胞质来源的不同表现明显的差异,D型和BT型细胞质在多数性状上的表现优于WA型和WC型细胞质。此外,不育系细胞质与保持系细胞核和恢复系细胞核及三者之间的互作在多数性状上也有明显差异。     

籼型水稻两段灌浆理论的研究（英文）

 选取50～90年代的代表品种以及不同类型的杂交稻，研究其灌浆理论。结果表明：两段灌浆乃水稻的共性所在，而强、弱势颖花的同步灌浆及弱势花的异步灌浆能力的差异决定该特性的表达。同步性强异步性弱，两段灌浆表现不明显；同步性弱异步性强，两段灌浆明显。同步性强表现灌浆起动早，速度快，强度大，物质撤退迅速，有利于提高结实率和籽粒充实度。文中提出籽粒物质积累模式，认为同步性很强，异步性丧失，极有利于物质积累；同步性较强，异步性较弱次之；同步性较弱，异步性可充分表达，易受环境条件的影响，不利于提高结实率和籽粒充实度；而同步性较弱，异步性表达受阻，物质积累少。栽培与育种上应尽量避免后两种情况。     

稻米胶稠度的遗传研究

 采用6×6完全双列杂交和改良单籽粒分析法，对胶稠度的遗传和基因作用进行了研究。试验结果表明，硬对中等或软胶稠度、中等对软胶稠度表现显性。亲子方差和协方差(Vr-Wr)分析指出胶稠度受到包括一对主效基因和若干微效基因(修饰基因)的控制，基因的平均显性作用为不完全显性。遗传参数分析表明在胶稠度的遗传中基因的显性作用和加性作用是重要的，狭义遗传力较高(h²(ns) =0.78)．本文还讨论了在胶稠度改良中亲本选配和分离世代早期选择和重要性。     

Molecular Cloning and Characterization of Citrate Synthase Gene in Rice （ Oryza sativa）

The full-length OsCS encoding citrate synthase was isolated from rice （Oryza sativa L. subsp, japonica）, OsCS is 1477-bp long and encodes a 474 amino acid polypeptide, Its putative protein sequence is highly identical to Daucus carota, Nicotiana tabacum Beta vulgaris subsp., Arabidopsis thaliana, and Citrus junos （〉70%）. The deduced amino-terminal sequence of OsCS showes characteristics of mitochondrial targeting signal. Southern blot analysis using ORF of the OsCS as the probe indicated that this gene exists in multiple copies in rice genome. The band with predicated size of 82 kD was detected by Western blot after being induced by 0,4 mmol/L IPTG.     

Optimization of Electroporation Parameters for Immature Embryos of indica Rice （ Oryza sativa）

To obtain a suitable condition for electroporation transformation in indica rice, the 10-day-old immature embryos were selected for optimization experiments. The results showed that one pulse at 850 V/cm, 950 μF capacitance, 200 μL electroporation buffer with 70 mmol/L sodium glutamate, 100 μg/mL plasmid, 50 μg/mL carrier DNA, 20 embryos per cuvette, 0°C treatment and CC medium were the best parameters, which not only improved the transformation efficiency to 30.89%, but also ameliorated the embryo survival ratio to 95.92%. To further verify the practicability of this condition, the embryos from another indica rice variety and a rice type II metallothionein-like gene (OsMT2bL) promoter::mgfp5::gusA construct were tested, and specific GUS expression on the embryos was visualized by histochemical staining. The results showed that the GUS expression on the embryos activated by the OsMT2bL promoter was mainly concentrated on the apical point of the plumule whereas the expression driven by CaMV35S promoter was distributed on nearly all areas of the electroporated tissues. These results indicated that the optimized embryo electroporation conditions could be used not only in genetic transformation of indica rice but also in assay of gene regulation on embryos.