水稻早世代稳定材料表观遗传研究进展（简报）

水稻特殊遗传材料CYAR02在1992年通过了周开达院士等国家级专家组成员的鉴定:该材料具有低频率无性孢子成胚现象,是一研究水稻无融合生殖的重要材料.课题组在深入研究中发现:CYAR02会自发产生低频率的异倍体,其中产生的三倍体和单倍体能够与其它材料杂交结实(结实率约0.5%～20%),并且杂交后代在F3、F4等低世代有少量株系性状稳定,以后进代过程绝大多数不再分离,但也有少量株系在某高世代疯狂分离的现象(因观察材料和群体数量太有限,只能初略估计分离株系比例在1%左右).在后来的研究中发现F3、F4稳定的二倍体材料与其它普通材料杂交同样也具有杂交后代早世代稳定的特性.利用该材料具有的早世代稳定特性选育早世代稳定的水稻品种属"一系"法杂交水稻选育范畴.     

分子标记辅助选择选育高抗性淀粉水稻新品种

为建立高效高抗性淀粉(RS)水稻新品种培育的分子标记辅助选择育种体系,以降糖稻1号为高RS基因供体材料,分别与产量较高的密阳23、秀水123和沪稻55进行杂交,并利用3个杂交群体早世代籽粒垩白特性、直链淀粉含量(AC)及功能标记(CAPS/Spe I)进行高RS水稻辅助选择育种。结果表明,籽粒的垩白特性与RS含量有很高的关联性,早世代通过垩白度和垩白粒率可以淘汰大部分低RS含量单株。利用控制水稻RS合成主效基因sbe3-rs上的一个功能标记(CAPS/Spe I)确定sbe3-rs基因型纯合的高RS单株,经连续自交和辅助选育,最终培育了3个兼具功能性、高产和优质的高RS水稻品系RS23、RS123和RS55。本研究首次提出利用对杂交群体早世代籽粒垩白特性挑选淘汰大部分低RS含量单株,同时结合分子标记辅助选择显著提高选择效率和准确度,建立了高RS水稻品种选育的高效分子标记辅助选择育种体系。本研究可为开展高RS育种提供新的理论依据和基础材料。     

利用微卫星标记分析边鸡遗传多样性及保种效果

利用21个微卫星标记对2个世代(0世代和1世代)的边鸡(Gallus gallus)群体的遗传结构进行检测,同时通过分析世代间遗传差异检测保种效果.结果表明,21个微卫星标记在2个世代的边鸡群体中共检测到122个等位基因,其中102个为两个世代所共有,19个为0世代所特有.0世代和1世代的边鸡群体的平均多态信息含量(PIC)分别为0.5473和0.5437;平均期望杂合度分别(He)为0.5967和0.6009;近交系数(Fis)分别为0.233和0.134.反映边鸡群体的遗传多样性较丰富,经过一个世代的选育,PIC和He两个指标维持在原有水平,而群体的近交系数有所下降,说明采用的保种方法很好地保存了边鸡的遗传多样性,同时避免了近交程度过高而导致群体出现近交衰退.     

机械移栽方式对水稻生理生育动态的影响

为了研究不同的机械移栽方式导致水稻产量及主要性状差异的机理，以平盘育苗机械插秧、钵盘育苗机械抛秧和摆秧(以下简称机插秧、机抛秧和机摆秧)3种机械移栽方式和3个不同的水稻品种，进行了水稻田间栽培对比试验，对水稻群体主要生育动态指标进行了分析比较，结果表明：钵盘育苗较平盘育苗健壮、素质好，并可实现浅植，移栽过程中植伤轻、返青快、分孽早；机摆秧既发挥了钵盘育苗的优势又实现了有序移栽，水稻群体生理、生育动态指标最佳；3种机械移栽方式的水稻群体生理、生育动态指标排序与产量排序一致，即机摆秧好于机插秧，机插秧好于机抛秧。     

黄瓜嫩果果皮颜色的遗传研究

黄瓜嫩果果皮颜色是最重要的商品性状之一,在当前育种目标转向多样化和专用化的过程中引起了人们越来越多的关注。本研究以嫩果果皮颜色不同的3份黄瓜(Cucumis sativus L.)品系为亲本,分别配制2个杂交组合Q16(深绿色)×Q8(黄白色)及Q16×Q24(黄白色),构建6个世代遗传群体,通过目测与色差仪相结合的方法对6个世代各单株的黄瓜嫩果果皮颜色性状进行观察和分级处理,并应用植物数量性状主基因+多基因模型进行世代联合分析,研究了黄瓜嫩果果皮颜色的遗传规律。结果表明,Q16×Q8和Q16×Q24两个杂交组合中,嫩果果皮颜色性状的分离群体世代呈现单峰或双峰偏态分布,这表明该性状为数量性状且有主基因控制。遗传分析表明,两杂交组合中黄瓜嫩果果色遗传都符合2对主基因的加性-显性-上位性遗传模型(B-1模型);说明黄瓜嫩果果皮颜色性状由2对主基因控制,在两组合中,其主基因遗传力在F2群体中最高,分别为87.4%和93.1%,另外,两对主基因在两个组合中的加性效应近似相等,分别为1.368、-0.132和1.451、-0.049,两组合中两对主基因的显性效应分别为0.625、1.625和0.529、1.530,两对主基因中第一对主基因加性效应明显,而第二对主基因显性效应明显。两个组合主效基因表现的遗传力较高,表明在杂交育种中对黄瓜嫩果皮色可以进行早代选择。本研究结果为黄瓜嫩果果皮颜色性状的基因定位和新种质创制提供了理论依据。     

不同区域水稻土的氮素分配及δ15N特征

对分别位于吉林龙井、河南封丘、浙江慈溪和江西进贤4个不同区域的水稻土中氮素分配和稳定性氮同位素(δ15N)特征进行了研究.结果表明,随着样点位置的南移,相对于20-40 cm土层,水稻土表层(0-20 cm)中氮素的富集效果越来越明显.随着样点位置的南移,水稻土表层硝态氮含量与铵态氮含量的比值逐渐降低.不同区域水稻土表层中,氮素主要集中在<10 μm复合体部分,<50 μm复合体中氮素含量由高到低的顺序为:<2μm,2-10 μm,10-50 μm.不同粒级水稻土复合体中,2～10 μm复合体中氮素含量和分配比例均最稳定.水热条件、耕作制度以及母土特征等会影响到水稻土表层中复合体氮素的分配特征.不同区域水稻土的剖面全氮δ15N特征不尽相同,反映了不同区域水稻土中进行的氮素转化和迁移过程之间存在差异.在0-20 cm土层中,除龙井水稻土以外,其它区域水稻土均出现明显的δ15N贫化现象.另外,不同区域的稻田表土全氮δ15N均低于旱地表土.     

水稻与慈姑间作栽培对水稻病虫害和产量的影响

合理的间套作种植能够显著降低病虫害的发生,但已有相关研究主要集中在旱地作物种类或旱稻上,而水田环境下水稻间作体系的作物搭配及种植模式研究目前还十分缺乏。本文通过田间对比试验研究了水稻与慈姑间作栽培对水稻病虫害、微环境以及水稻产量的影响效应。结果表明,间作栽培模式对稻飞虱和稻纵卷叶螟无显著的防控效果。但在拔节期和抽穗期期间,间作栽培模式下水稻纹枯病病丛率分别比单作处理低64.3%和88.2%,稻瘟病病叶率在灌浆期和乳熟期显著低于单作,表明间作栽培模式显著降低了水稻稻瘟病和纹枯病的发生。间作栽培模式下水稻叶片POD、SOD和CAT酶活性与单作模式相比出现了不同程度降低,单作模式下水稻较高的病害发生程度可能是导致叶片保护酶活性增高的原因;间作栽培在早午时段降低了水稻叶片表面的空气湿度,且水稻叶片光合有效辐射强度在多数时段均高于单作栽培,说明间作栽培模式改善了稻田小气候环境,有利于降低病菌的滋生和传播;光合气体交换日进程测定结果表明,灌浆期间水稻/慈姑间作栽培模式下水稻叶片净光合速率、蒸腾速率以及气孔导度在日间大部分时段均高于单作水稻,说明间作栽培模式提高了水稻的群体光能利用率以及群体光合效率;间作栽培模式下的土地当量比为1.17,表明水稻与慈姑间作栽培模式不仅能有效控制水稻病虫害的发生,同时能起到良好的增产效果。     

略谈水稻冷浸田问题

看了本刊创刊号关于水稻冷浸的问题之后,使我联想起几年来在农业技术推广站工作时在水稻地区所遇到的早、中稻栽秧后不能迅速发育成活,生长缓慢,秧苗生长黄瘦,严重的影响了水稻苗期的正常生长,这种现象群中称之为"发闹"。     

邵东县直播稻田杂草发生种类、为害特点及防治措施

由于直播稻田早期杂草的群体发展明显较水稻群体快,在栽培管理上稍有疏忽,就会引起"草荒",从而会严重影响直播水稻的产量。基于此,通过对直播稻田发生的杂草种类和生长特性进行调查,提出了针对性的防治方案。     

应用15N示踪技术研究水稻对氮肥的吸收和分配

运用15N示踪技术研究了不同生育时期水稻对肥料氮的吸收和分配。结果表明：15N分别标记基肥（N1）、分蘖肥（N2）和拔节孕穗肥（N3）处理中,水稻吸收的氮素在分蘖盛期、拔节孕穗期和开花期分别有23.1%、8.3%和19.9%来自肥料;从开花期到成熟期,不同时期标记的15N转运量大小为：拔节孕穗期追肥（N3）>基肥（N1）>分蘖期追肥（N2）, 但基肥的氮素转运效率最高, 其他两次追肥氮素转运效率相当;在成熟期,N1、N2、N3处理残留在的稻草中的15N分配比例分别为24.3%、26.7%和30.4%。无论是氮肥基施,还是分蘖期或拔节孕穗期追肥,水稻开花期之前所吸收的15N主要分配在叶片中,其次是鞘,再次是茎,开花期后,随着15N从营养器官向籽粒中的转移,叶片、茎秆和鞘中的15N分配百分比逐渐下降,籽粒15N的分配百分比逐渐上升。试验结果还显示,基肥15N标记时,分蘖盛期所吸收氮来自肥料最高,为23.1%,随生育期的推进逐渐下降,到成熟期仅为10.6%,成熟期吸收的氮来自分蘖期和拔节孕穗期追施的氮肥分别为5.9%和12.4%。表明（1）当土壤氮素含量不高时, 基肥对水稻整个生育期生长很重要,基肥适量增加可显著增加水稻茎蘖数,对水稻群体质量建成有决定作用;（2）拔节孕穗肥可显著促进水稻生育后期的籽粒灌浆和充实,增加拔节孕穗期的氮素供应有利于提高水稻的氮素收获指数;（3）分蘖期追肥氮素损失较大,水稻吸收较少,可以适量增加水稻基肥而不施分蘖肥,或在水稻分蘖后期水稻生物量较大时适量施肥以促进水稻吸收。     

栽培方式对寒地水稻产量及光合特性的影响

为构建寒地水稻高产栽培技术体系提供理论和实践依据,进行了不同栽培方式对寒地水稻产量及光合特性影响的研究。于 2017～ 2018年,在大田条件下,以粳稻品种为试验材料,设置 3种栽培方式,即当地农民栽培方式(FP)、高产栽培方式(HY)和超高产栽培方式(SHY),其中以 FP为对照,研究了不同栽培方式下寒地水稻产量及产量构成、叶面积指数、光合特征参数、群体生长特征、干物质积累与转运等的差异。结果表明,与FP相比,HY和 SHY的增产幅度在 2年间分别为 9.85%～ 24.78%和 12.76%～23.54%;HY和 SHY显著提高了各时期水稻叶面积指数及水稻高效叶面积率;HY和 SHY显著提高了净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,降低了胞间 CO 2浓度;HY和 SHY在分蘖盛期至齐穗期的光合势和群体生长率均显著高于 FP;HY和 SHY显著提高了水稻群体干物质重及叶、茎、鞘的物质输出率、转化率。可见,高产栽培方式和超高产栽培方式通过提高水稻群体物质生产能力,从而实现了水稻高产。     

水稻外观品质与产量构成因素的QTL解析

本研究以224份F6世代的Z601/C14重组自交系(recombinant inbred lines,简称RILs群体)为试材,分析了水稻外观品质及产量构成因素的相关性,并对相关性状的数量性状位点(QTL)进行了分析。分析表明,垩白粒率与垩白度呈极显著正相关,带胚率与垩白度呈极显著负相关;对产量影响较大的因素分别是有效穗数和穗粒数。检测到控制外观品质性状的QTL25个,控制整精米粒长的3个、整精米粒宽8个、垩白粒率3个、垩白度1个、透明度5个、带胚率5个,分布于第3、5、6、7、8、11和12号染色体上;检测到控制产量构成因素的QTL6个,控制有效穗数1个、每穗粒数1个、结实率4个,分布于第3、6、7、8和12号染色体上。为水稻品质和产量育种低世代筛选提供了一定的理论基础。     

ORYZA2000模型与水稻群体茎蘖动态模型的耦合

以水稻群体茎蘖动态模拟为例,采用单向耦合方法,将ORYZA2000模型模拟的逐日发育进程和生物量作为水稻群体茎蘖动态模型的输入,驱动茎蘖动态模型模拟,尝试将水稻群体茎蘖动态模型引入ORYZA2000模型中,作为该模型的子模块以扩展ORYZA2000模型对茎蘖动态、籽粒灌浆动态和叶龄动态等水稻生长要素模拟的功能。为检验耦合模型（ORY-TIL）,选用2012年杂交籼稻两优培九和扬稻6号5个播期的大田观测数据,在两模型参数定标的基础上,模拟2个播期水稻群体茎蘖动态,并对模拟结果进行误差分析。结果显示,ORY-TIL模型能较好模拟水稻发育速率、地上部总生物量和群体茎蘖动态,各项模拟值与实测值的相关系数均达0.95以上,且通过0.01水平显著性检验;扬稻6号和两优培九群体茎蘖密度模拟值与实测值的均方根误差分别为24.3条?m-2和34.9条?m-2,误差主要出现在茎蘖消亡阶段。总体来看,ORY-TIL模型具有较好模拟性能,提出的耦合方法对扩展水稻生长模型具有一定参考价值。     

空间环境诱导的红小豆高世代性状变异及选择策略

本文对空间环境诱发的雄县红小豆大粒突变后代高世代群体材料的遗传变异进行了分析 ,结果表明 :(1 )对大粒性性状进行定向选择有效 ;(2 )在对大粒性选择的同时 ,其它农艺性状也有所改善 ,并保持相当的遗传变异 ;(3 )不同群体材料其农艺性状之间的相关性也有一定的差异 ,在对百粒重、单株产量等目标性状进行间接选择时 ,应考虑被选择的群体是家系还是单株 ,不同的群体应采用相对应的策略。     

寒地水稻抽穗期长短与温度关系研究

试验分析的结果表明：寒地水稻不同品种发生早穗现象的程度及危险性不同；抽穗期长短与移栽时秧龄、移栽后第11～20d积温、21～30d积温呈极显著正相关，说明寒地水稻抽穗期拉长造成早穗的主要原因是大秧龄移栽和移栽后遇高温。     

水稻计算机模拟模型及其应用之三：水稻群体光合生产的动态模拟模型

本文根据农业气象学和植物生理学的基本原理,建立了水稻群体光合生产的动态模拟模型,该模型包括3个子模型,即:(1)叶面积动态;(2)光合作用与呼吸作用;(3)干物质积累与产量形成。利用模拟模型,对水稻群体光合生产过程进行了动态模拟,并利用大田资料对模拟结果进行了验证。     

水稻抗白叶枯病Xa23基因的微卫星标记RM206在育种群体中的多态性分析

RM206是与水稻抗白叶枯病基因Xa23紧密连锁的微卫星标记,应用该标记对含有Xa23基因的品种386(CBB23)、优良育种材料384、385和387,杂交种F1、F2及回交群体BC1、BC2进行多态性分析。结果表明,RM206的PCR扩增产物在4个亲本材料之间的多态性较好,这种多态性能在杂交后代群体F1、F2及回交群体BC1、BC2中得到保持,RM206扩增产物的显隐性带型之间的比率在杂交后代群体F1、F2及回交群体BC1、BC2中符合孟德尔分离定律。RM206标记在各育种群体中未出现偏分离现象。     

不同氮、硅用量对水稻产量和品质的影响

硅素和氮素是水稻正常生长必需的两大营养元素.水稻氮肥的施用技术及氮肥对水稻产量和品质的影响已有大量的研究[1-5].结果表明,适宜的氮素施用量和施肥时期,可以提高抽穗期群体源库质量和群体成穗率,形成高势粒比群体而高产;氮肥施用量对水稻的品质也会产生一定的影响,但不同品种对氮素施用量的反应不同.     

用ORYZA_V3水稻模型模拟江西直播早稻的适宜性分析

以江西省2个主栽常规早籼稻品种中早35和中早39为试验材料，于2017年在南昌县进行8个播种期的早稻分期直播试验，各播期分别为3月11、16、21、26和31日，以及4月5、10和15日，其中定义3月11−26日为早播播种期（a），3月31日−4月15日为正常播种期（b），利用田间试验观测的生育期、叶面积指数、生物量等数据和气象资料，对ORYZA_V3水稻模型进行本地化调参验证，以分析ORYZA_V3水稻模型对江西直播早稻的适宜性。结果表明，ORYZA_V3水稻模型对直播早稻生育期模拟效果较好，其（决定系数）R2＞0.99，NRMSE（归一化均方根误差）在0.61%～3.12%范围波动。模型对早稻播种期叶面积指数、总生物量、穗生物量等模拟结果表现为播种期越早，模拟效果越差；越接近正常播种期，模拟效果越好。不同直播早稻品种对ORYZA_V3水稻模型适宜性存在差异，其中生育期模拟值与实测值中早35相差−1～1d，中早39相差−1～4d。说明用ORYZA_V3水稻模型进行双季直播早稻模拟时，需根据多年观测数据，对相应水稻播种期和品种进行模型参数的校准，以提高ORYZA_V3水稻模型适宜性。     

不同土壤肥力条件下水稻控释氮肥效应及其氮素利用的研究

田间试验在湖南的衡山县和长沙县进行,探讨了不同肥力水平水稻土上水稻控释氮肥对早、晚稻的增产效果和肥料氮利用率。结果表明,在肥力水平较低的水稻土上施用水稻控释氮肥对水稻的增产效果极为显著,应当增加施用量;在肥力水平较高的水稻土上,水稻吸收土壤氮较多,肥料氮的吸收量与增产作用自然减少,应适当减少施用量。不同肥力水平的土壤上水稻控释氮肥较等氮量尿素增产4.4%～16.4%。较无氮区增产13.8%～74.5%。水稻控释氮肥在不同肥力水平土壤中早、晚稻的利用率为69.7%～86.9%,平均比等N量尿素高37.6%,且水稻控释氮素利用率的高低与土壤肥力水平有关。水稻控释氮肥作一次性全量基肥施用,氮素生产效率明显高于尿素,是增产的主要原因。