γ-氨基丁酸和2-乙酰-1-吡咯啉代谢通路在水稻籽粒发育过程中的变化分析

【目的】结合代谢组和转录组技术,分析香稻和非香稻不同发育时期籽粒中γ-氨基丁酸（GABA）和2-乙酰-1-吡咯啉（2AP）代谢通路主要化合物和基因的动态变化,为高含量GABA和2AP的水稻育种提供理论依据。【方法】本研究收集优质香籼稻美香占2号和优质籼稻黄华占花后8 d（乳熟期）、花后15 d（蜡熟期）、30 d（完熟期）的脱壳籽粒和花后40 d收获的籽粒的精米,对各样本采用LC-MS/MS和RNA-seq技术进行代谢产物检测和转录表达分析,分析两个水稻品种GABA和2AP代谢通路相关化合物的空间分布以及含量变化特征。【结果】代谢组数据PCA分析表明两个水稻品种乳熟期籽粒和花后40 d收获的籽粒的精米明显分离,蜡熟期和完熟期籽粒分离不明显。代谢组共鉴定出623种代谢物,四个时期差异代谢物合计161个。GABA和2AP通路中9个代谢物被检出,两个水稻品种的相关代谢物变化趋势相似,其中腐胺主要定位于籽粒的糊粉层,而亚精胺在内胚乳特异累积。转录组共检出3.3万个左右基因,其中检出GABA通路18个酶中的14个酶对应的基因有较高的表达水平,除Badh2外其他基因均不是差异表达基因,同一基因在两份水稻材料中的表达水平和变化趋势相似,GAD1、GABA-T1、DAO4和PAO4在相应同源基因中表达水平较高。黄华占籽粒中L-精氨酸和腐胺的代谢在蜡熟期已基本结束,美香占2号在籽粒整个发育期具有持续较强的多胺降解水平。美香占2号籽粒具有合成2AP的物质基础,多胺降解途径和谷氨酸-脯氨酸转化通路同时有助于2AP的积累。【结论】水稻籽粒GABA代谢以降解为主,GABA-T1和GABA-T2共同调控GABA的降解。GABA相关代谢物主要集中在糊粉层,黄华占籽粒中代谢物分布和基因表达特征与美香占2号相似,美香占2号籽粒成熟过程中具有持续较高的线粒体活性。     

广东省主栽水稻品种稻瘟病主效抗性基因的鉴定及分析

 利用稻瘟病抗性基因进行抗病新品种的培育是控制稻瘟病害最经济、有效的措施。为了明确当前广东省水稻稻瘟病抗性基因的分布特点,本研究利用Pi1、Pi2、Pi9、Pib、Pita等5个已克隆主效抗稻瘟病基因的分子标记,结合叶瘟和穗颈瘟自然抗性鉴定,对70份广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成进行了分析。结果显示,含有Pi2抗性基因的水稻品种有10份(占14.3%),抗性贡献率显著;Pib和Pita的检出率较高,分别为42份(60%)和37份(52.9%),但对广东省稻瘟病菌的抗性较弱;未检测到上述已知主效抗稻瘟病基因的有13份(18.6%),表现为感稻瘟病;全部供试材料均未检测到含有Pi1和Pi9抗性基因。本研究揭示了广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成及其对稻瘟病抗性的贡献,为华南稻区抗病新品种的培育提供重要参考。     

红莲型优质不育系粤泰A的选育及其主要特征特性

以红莲型不育系丛广４１Ａ作不育胞质源供体，采用杂交选育和回交转育的方法，育成了一个新的红莲型优质不育系－粤泰Ａ。该不育系具有以下特性．１．群体不育株率达１００％，不育度达９９．８６％；２．柱头外露率达９１．６％，制种产量可比珍汕９７Ａ高３８％至６２％；３．米粒细长，垩白米率仅８％，比珍汕９７Ａ减少达７８％，配制的杂种在外观品质性状上较珍汕９７Ａ组合可提高一个品质等级；４．较强的感温性，在广州作早，     

籼型两用核不育系水稻培矮64S的育性表达──幼穗发育过程中的NAD~ -MDH和AP同工酶的变化

以籼型两用不育系水稻培矮645和常规稻粳籼89为材料，采用PAGE分析同工酶的方法，比较水稻幼穗发育过程中花粉母细胞形成期、减数分裂期和花粉完熟期NAD＋-MDH和AP同工酶的变化，以期了解不育系的育性转换与表达机理。结果表明，在1993年2月25日、3月10日和3月30日三期播种的水稻培矮645均表现不育，花粉不育度在99.7％以上，结实率在0.3％以下，1994年8月1日播种的培矮645表现可育，结实率在19％以上，而同期播种的常规稻粳籼89均能得到正常结实，结实率在68％以上。同时发现1993年培矮645的不育性在花粉完熟期与颖花及花药的NAD＋-MDH活性的显著降低关系较大。在花粉母细胞形成期一减数分裂期与颖花AP的活性及同工酶组成的变化关系较密切。1994年表现可育的培矮645与粳籼89相比不存在这种差异。由此可认为培矮645育性表达可能与花粉发育前期的脂肪代谢以及花粉发育后期的呼吸代谢有关。     

通过组配杂种稻途径改进整体光合能力(英)

由美国水稻Lemont和中国华南水稻七桂早所组配成的杂种稻Le／Qi，既具有较高的光能截获能力，又具有较高的光能转化效率，其整体光合能力和亲本相比，得到了明显的改进。不论是在美国阿肯色州，还是在中国广州，Le／Qi较之Lemont及七桂早，光能利用率分别提高了53％～62％及8％～15％，比美国亲本具有明显为高的产量，比中国亲本明显提高了品质，增加了经济产值。利用由美国水稻和中国华南水稻所组配成的12对杂种组合进行扩大试验的结果表明，几乎所有杂种都显示了整体光合能力的明显改进，比美国亲本具有明显为快的叶面积发展能力，表现在明显为高的生物学产量上；比中国华南亲本具有明显增强了清除有害自由基的能力，从而提高了在高光强下的光合作用光能转化效率。     

优质杂交籼稻新组合粤优938的选育与利用

粤优938是用红莲型优质不育系粤泰A与R938配制成的优质，高产，抗病籼型杂交稻新组合，经江苏省区试，该组合比汕优63增产6．5－7．5％，生育期长5－7d，米质达优质稻谷（GB／T17891－1999）标准，中抗白叶枯病和稻瘟病，广泛适合于长江流域一季中灿稻区种植，2000年5月通过江苏省品种审定。     

不同栽培环境条件对优质杂交稻培杂双七稻米品质的影响研究

通过在不同地区、不同季节进行不同插植密度和施肥条件的大田种植试验,对培杂双七稻米品质的变化进行了研究.结果表明:华南稻区早晚季种植、珠江三角洲地区和丘陵地区种植以及不同插植密度和混施硅肥、沸石均对部分品质性状产生显著的影响,但是所有这些环境条件中没有一种能明显改善该组合的全部品质性状或稻米的综合品质.因此,杂交稻的综合品质改良,只有通过不育系和恢复系的遗传改良才能从根本上解决问题.     

弱感光型杂交稻新组合博优998的选育与应用

博优998是广东省农科院水稻所以博A为母本,以新育成的优质抗病广谱恢复系广恢998为父本选配出的弱感光型杂交稻新组合.该组合具有米质优,抗病抗逆性强,高产稳产等重要特性,2001年2月通过广东省农作物品种审定.     

水稻群体成穗率与干物质积累动态关系的模拟研究

 应用两个水稻茎数动态模型（TIL和RGR模型），分析了成穗率与群体干物质积累动态的关系。结果表明：(1)成穗率与最高茎数呈极显著负相关，支持了“降低苗峰是提高成穗率的关键”的结论；(2)最高茎数与穗分化始期干重呈极显著正相关，前期干物质积累过快是苗峰过高的原因之一；(3)成穗率与群体干物质积累动态密切相关。同样的干物质积累量，干物质积累动态不同，其茎数动态相差很大。在抽穗期干物质积累量相近的情况下，穗分化以前干物质积累所占的比例越大，成穗率越低。采用一组独立的实测资料进行分析，也得到了相似的结果。由此可见，优化干物质积累动态是提高成穗率，从而实现高产更高产的基础。     

利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和Pi-2基因改良两系不育系稻瘟病抗性

以含广谱稻瘟病抗性基因Pi-1和Pi-2的BL122为供体, 温敏核不育系GD-7S为受体, 通过杂交、回交和自交并结合分子标记辅助选择, 将Pi-1、Pi-2基因导入温敏核不育系GD-7S中, 获得5个携带两个抗性基因的纯合改良不育株系。利用34个广东代表性稻瘟病菌株接种鉴定, 5个改良株系的抗性频率为94.12%~97.06%, 而对照GD-7S抗性频率仅为17.65%; 自然病圃诱发鉴定5个改良株系的叶瘟和穗颈瘟均为0级, 表现高抗。经自然条件和人工气候箱育性鉴定, 改良株系与对照均为无或少花粉败育类型, 自交结实率为0, 说明不育起点温度与对照基本一致。统计分析表明, 除剑叶长和每株穗数外, 改良株系与对照在其他农艺性状方面均无显著差异。与恢复系L38杂交, 改良株系的杂种F1与对照的F1大多农艺性状无显著差异, 说明改良株系基本保持了GD-7S的农艺性状和配合力。