利用MAS技术改良香稻‘R15’的直链淀粉含量

R15是适应性较广,产量较高的中熟晚籼香稻品系,但由于含有Wx^a基因,其直链淀粉含量高达23.5%,严重影响食用口感。因此,我们以含有Wx^b等位基因的不育系Y58S为供体,通过杂交、回交,利用RAD测序技术、分子标记辅助筛选等技术,经过8个世代的筛选,成功用Wx^b基因替换掉R15中的Wx^a基因,培育出1个新的纯合株系——‘深华R16’,其染色体上有10882234 bp长度的碱基,基因型和供体亲本‘Y58S’一致,占2.92%;有362363285 bp长度的DNA片段基因型和受体亲本‘R15’一致,占97.08%;其直链淀粉含量为14%。将‘Y58S’分别与‘深华R16’和‘R15’进行组配,结果表明,‘Y58S’/‘深华R16’组合的直链淀粉含量(13.9%)低于‘Y58S’/‘R15’组合的直链淀粉含量(19.9%),其它米质性状与农艺性状基本一致。本研究为分子标记辅助育种提供了新思路,培育出一新的水稻品系。     

低温与氮耦合对水稻内源激素含量的影响

【目的】探究不同耐冷氮高效水稻材料内源激素代谢特点,以阐明氮营养对提高水稻耐冷性的调节机理。【方法】以水稻近等基因系耐冷氮高效I16和冷敏氮低效I67为材料,采用水培试验,研究人工气候室模拟低温胁迫与4个氮肥水平(10,20,40和60 mg/L)耦合对水稻根、叶中内源激素吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)含量的影响及其互作效应。【结果】随水稻生育进程,根和叶中IAA、CTK、GA含量呈先升高后降低的趋势,在开花期达到峰值,ABA含量在成熟期达峰值。水稻根和叶中IAA、CTK、GA含量随施氮水平增加而升高,ABA则相反;在相同施氮水平下,低温抑制IAA、CTK、GA合成,促进ABA升高,4种激素含量呈现I16高于I67,叶高于根。低温与中氮耦合对水稻根和叶中IAA、CTK、GA的调控为正效应,低温与高氮耦合调控ABA为负效应,中氮可使水稻维持较高内源激素含量,这是增强水稻耐冷性的内在机理之一。【结论】在低温和氮肥耦合下,维持根叶中较高的IAA、CTK、GA、ABA含量,以及施氮对根、叶激素耦合效应的差异,是引起水稻耐冷性和氮素利用效率差异的重要生理调节因素。     

Genes related to flooding tolerance during germination and early growth of weedy rice

Evolution of flooding tolerance in weedy rice has occurred in several rice-growing regions, but the genes related to this process and the environmental effects are unknown. The objective of this study was to analyse the expression of genes related to flooding tolerance in response to temperature and flooding during the initial establishment of weedy rice. The experiments were carried out with rice cultivars IRGA 417 and Nipponbare, which are sensitive to flooding, and weedy rice ITJ03 and AV04 genotypes that have high and intermediate tolerance to flooding, respectively. The expression of genes related to reserve mobilisation, anaerobic respiration, escape and quiescence strategies was analysed at periods up to 24 days after sowing. The flooding tolerance of weedy rice genotype ITJ03 was associated with the expression of RAmy3D and OsTPP7 , which are involved in the mobilisation of carbohydrate reserves, ADH1 and ADH2, which participate in anaerobic respiration, and SNRKL1 that triggers rapid elongation of the coleoptile and emergence. Although the genes PDC1, SUS3 and SUB1 are important for flooding tolerance in cultivated rice, their expression was not directly related to flooding tolerance in weedy rice. A temperature of 20°C reduced levels of expression of the RAmy3D, ADH2 and SNRKL1 genes and low temperature had a negative effect on the establishment of weedy rice. Breeding of rice genotypes with tolerance of low temperatures and anaerobic conditions may be a viable strategy to improve the control of weedy rice in paddy fields.     

继代培养对水稻胚性愈伤组织染色体变异及体细胞无性系变异的影响

以79106、金早6号、中花9号和南粳35等4个水稻品种的成熟胚胚性愈伤组织为材料,研究继代培养对胚性细胞染色体的数量和结构变异及体细胞无性系农艺性状变异的影响,结果表明,经60d继代培养后,胚性细胞染色体变异频率明显高于未继代培养的愈伤组织,并出现多种变异类型,愈伤组织继代培养后的再生植株农艺性状变异范围明显增大,但以继代培养天数不超过60 d的愈伤组织再生植株较之其它处理不仅有较丰富的变异类型,而且有足够大的群体供选择。     

砷对水稻生长发育的影响及其原因

低浓度的砷对水稻生长发育有刺激作用,砷浓度较高时则会对水稻产生严重的毒害作用。砷的毒害作用不仅有十分明显的外观症状,而且还会使水稻的生长发育推迟。刺激作用的机理可能与砷合理地抑制植物呼吸、减少光合产物的无益消耗有关。砷的毒害作用所造成的水稻籽粒减产,是由于穗粒数、结实率、有效穗、千粒重四个产量构成因素受砷的毒害作用共同影响的结果。刚进入土壤系统时,As（Ⅲ）的毒性比As（Ⅴ）大;但随着时间的推移,它们在对土壤和植物系统的影响方面的差异会不断缩小。     

土壤-水稻体系中的重金属污染及其控制

综述了土壤-水稻体系中重金属污染的现状及其来源、特点,分析了重金属污染对作物自身以及对人体可能的危害,探讨了减少土壤-水稻体系重金属污染的途径与措施。提出：水稻在有毒重金属的吸收和积累上存在着显著的基因型差异,筛选和培育籽粒有毒重金属积累低的品种,是在轻、中度重金属污染土壤上持续生产安全稻米的一条经济、有效的途径。     

水稻苗期生长特性的遗传剖析

 以1个水稻重组自交系为作图群体进行盆栽试验，分别在播种后第14、24、34和44天进行第1、2、3和第4次取样，考察秧苗苗高和干物重以及播种前所用种子的千粒重。结合1张高密度的遗传图谱，对性状进行复合区间作图，分别检测到控制秧苗干物重、苗高和种子千粒重的主效应QTL 6、14和3个。其中，位于3号染色体RM148-RM85区段的QTL qGC-3-3同时影响第4期干物重和第1、3和4期苗高，且其对苗高的效应呈逐期递增的趋势。与qGC-3-3相反，位于5号染色体RM163-RM161区段的QTL qGC-5 同时影响第1～3期的干物重和苗高，但其效应由强趋弱。在第1～4期中，秧苗干物重与苗高的相关系数分别为0.60～.70，为极显著（P<0.01）正相关。秧苗干物重和苗高与种子千粒重的相关性均呈逐期递减的趋势、以至于到后期相关性较弱或不显著。QTL定位结果表明，对种子千粒重效应最大的QTL正是上述5号染色体上的qGC-5，该QTL对这3个相关性状的效应方向均一致，但对秧苗干物重和苗高的效应大小是逐期递减。将本研究中定位到的QTL与已报道的利用同一定位群体所检测到的籽粒产量性状QTL相比较，发现有的QTL（如3号染色体上的QTL qGC-3-1和qGC-3-3）尽管在水稻生育早期的效应较小，但其效应随着生育进程的发展而逐期递增，且加性效应的方向在全生育期一致；有的QTL（如5号染色体上的qGC-5）在水稻生育早期的效应相对较大，但其效应逐期减弱，以至于对生育后期的生长发育和产量性状没有直接影响或影响很小。这些QTL的表达具有较强的时期特异性。     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

水稻基因型(94D-64)中磷对砷解毒生理机理的研究

水稻基因型94D-64是比较特殊的基因型,这是因为随着Pi浓度增加,根部和地上部As的浓度变化模式截然不同。随着Pi处理浓度的增加,水稻(Oryza sativaL.)基因型(94D-64)地下部As浓度降低,而地上部As浓度增加,为此采用水培养实验方法,研究了水稻94D-64根部和地上部各种生理指标的应答模式是否与组织As浓度密切相关。将水稻幼苗在4个Pi(10、50、150和450μmol·L~(-1)KH_2PO_4)浓度和10μmol·L~(-1)Na_3AsO_4处理11d,结果表明,随着Pi浓度的增加,(1)根部丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量降低,而地上部MDA含量则增加;(2)根部K和As的外渗降低;(3)地上部非蛋白巯基(Non-protein-thiols,NPT)和CAT含量亦降低。这些指标与根部As浓度降低而地上部As浓度增加的现象相吻合,说明植物具有良好的抵御重金属伤害的应答防御体系。     

抽穗开花期高温对水稻剑叶理化特性的影响

 【目的】探明水稻功能叶在高温胁迫下的生理反应及适应机理。【方法】在人工气候室对两个耐热性不同的水稻品系进行高温处理（8:00～17:00，37℃，17:00～8:00，30℃）,研究高温胁迫对水稻剑叶叶绿素含量、光合特性、热稳定蛋白和膜透性等理化特性的影响。【结果】高温胁迫下，水稻剑叶叶绿素含量和叶绿素a/b值下降，胁迫后恢复期间稍有回升，耐热品系996叶绿素含量高于热敏感品系4628。高温使剑叶净光合速率和气孔导度下降，细胞间CO2浓度上升，与热敏感品系4628相比，耐热品系996在高温胁迫下能保持较高的光合特性；高温使水稻剑叶中可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和游离脯氨酸含量下降，热稳定蛋白含量上升；热敏感品系4628剑叶中丙二醛含量和膜透性在高温胁迫下增幅大于耐热品系996。【结论】高温胁迫下水稻剑叶中能保持较高的光合特性及叶绿素含量、可溶性糖、可溶性蛋白质、游离脯氨酸和热稳定蛋白含量以及较低的膜透性和MDA含量，是耐高温品种的生理基础。