低温胁迫下粳稻选育品种耐冷性状的鉴定评价

选取来源于中国11个省份和其他9个国家的347份粳稻选育品种作为试验材料,分析了自然低温和冷水胁迫下,不同来源粳稻选育品种孕穗期的耐冷性及主要农艺性状的表型差异和聚类特点。研究表明,在自然低温和冷水胁迫下各省份或国家粳稻选育品种主要农艺性状及其冷水反应指数有明显的差异。在自然低温和冷水胁迫下,云南和日本品种的孕穗期结实率及其冷水反应指数均较高,表现出较强的孕穗期耐冷性。从总体趋势上看,在自然低温下,除个别省份外,我国纬度相对较高的北方省份品种的孕穗期耐冷性强于纬度相对较低的南方省份品种;而在冷水胁迫下,品种的耐冷性与其来源地的关系并不密切,没有呈现出一定的规律性。此外,聚类结果表明,不同省份或国家粳稻选育品种的聚类结果与其品种的地理来源均有一定的相关性,而与自然条件相比,冷水胁迫下粳稻选育品种的聚类结果与其品种的地理来源的相关性更为密切。     

冷水胁迫下不同地理来源粳稻品种的耐冷性差异

利用来源于8个国家和中国7个省份的399份粳稻品种为试验材料,分析了冷水胁迫下不同国家或省份间粳稻品种耐冷性状的表型差异和不同国家或省份间粳稻品种的相似性.研究结果表明,冷水胁迫下纬度相对较高的保加利亚和匈牙利粳稻品种的日生长速度、株高、穗长和结实率的表型值及其冷水反应指数(CRI)较大,表现较强的耐冷性;朝鲜和日本粳稻品种的结实率相对较高,表现较强的孕穗期耐冷性;云南粳稻品种的结实率表型值及其CRI最大,表现最强的孕穗期耐冷性.日生长速度、株高、穗长、有效穗数、穗粒数和结实率的CRI平均值均小于100%,而抽穗天数和分蘖数CRI的平均值大于100%.其中,结实率和日生长速度对冷水的反应最敏感.自然条件与冷水胁迫下,对各国家或各省份粳稻品种的聚类结果有一定的差异,与自然条件下相比较,冷水胁迫下粳稻品种的聚类结果与这些品种的地理来源更密切相关.     

冷水胁迫下不同地理来源粳稻品种的耐冷性差异

利用来源于8个国家和中国7个省份的399份粳稻品种为试验材料,分析了冷水胁迫下不同国家或省份间粳稻品种耐冷性状的表型差异和不同国家或省份间粳稻品种的相似性。研究结果表明,冷水胁迫下纬度相对较高的保加利亚和匈牙利粳稻品种的日生长速度、株高、穗长和结实率的表型值及其冷水反应指数（CRI）较大,表现较强的耐冷性;朝鲜和日本粳稻品种的结实率相对较高,表现较强的孕穗期耐冷性;云南粳稻品种的结实率表型值及其CRI最大,表现最强的孕穗期耐冷性。日生长速度、株高、穗长、有效穗数、穗粒数和结实率的CRI平均值均小于100％,而抽穗天数和分蘖数CRI的平均值大于100％。其中,结实率和日生长速度对冷水的反应最敏感。自然条件与冷水胁迫下,对各国家或各省份粳稻品种的聚类结果有一定的差异,与自然条件下相比较,冷水胁迫下粳稻品种的聚类结果与这些品种的地理来源更密切相关。     

粳稻地方品种孕穗期耐冷性鉴定及耐冷性状间相关分析

利用原产于中国18省的329份粳稻地方品种为试验材料,在自然低温和冷水胁迫下进行了孕穗期耐冷性鉴定和主要耐冷性状间相关分析。结果表明,自然低温和冷水胁迫下各粳稻地方品种间存在明显的耐冷性差异,共鉴定筛选出黑壳粘、红芒大足、红须贵州禾、冷水谷、须糯等31份孕穗期耐冷性强的粳稻地方品种。其中原产于贵州省的黑壳粘在自然低温和冷水胁迫下均表现出较强的孕穗期耐冷性。自然低温与冷水胁迫下孕穗期耐冷性鉴定结果呈极显著正相关。自然低温下结实率与穗颈长、穗长和秆长呈显著或极显著正相关,而与抽穗天数呈极显著负相关。在冷水胁迫下结实率与株高呈极显著正相关,而与抽穗天数呈极显著负相关;结实率的冷水反应指数(CRI)与株高CRI呈显著正相关,而与有效穗数CRI呈显著负相关。     

盐胁迫下不同来源粳稻选育品种的主要农艺性状鉴定分析

以选自30个国家的402份粳稻选育品种作为试验材料,分析了自然条件和盐胁迫下不同来源粳稻选育品种主要农艺性状的表型差异和聚类特点。结果表明,盐胁迫下各个国家品种的主要农艺性状有明显的差异,主要表现在抽穗期明显推迟,秆长和穗长明显缩短,穗粒数和有效穗数明显减少,结实率和千粒重明显降低。在盐胁迫下共筛选出了18份具有较强的耐盐性的材料。对主要农艺性状和聚类结果的分析表明,各个国家间粳稻选育品种耐盐性和聚类结果与各国家所处地理位置、纬度和气候条件有一定的相关性。     

中国水稻微核心种质不同生育时期耐冷性鉴定及其相关分析

以204份中国水稻微核心种质为试验材料,进行了水稻发芽期、芽期、幼苗期、孕穗期等耐冷性鉴定及其相关性分析。结果表明,水稻各生育时期耐冷性在籼粳亚种间、各种质之间存在明显的差异。粳稻种质的耐冷性明显强于籼稻种质,但籼稻种质中也存在耐冷性较强的种质。高阳淀稻大红芒、肥东塘稻、木樨球、卫国、兴国、山酒谷、中花8号等粳稻种质和包选21号、红米三担白、寸谷糯、红谷等籼稻种质在水稻各生育时期均表现较强的耐冷性,在水稻耐冷性育种及耐冷基因发掘研究中应加以利用。自然低温和冷水胁迫下水稻结实率与低温下发芽率呈显著或极显著正相关,而与死苗率呈显著负相关,即低温下发芽期耐冷性和芽期耐冷性强的水稻种质一般表现为较强的孕穗期耐冷性。认为低温下发芽率和芽期低温处理后的死苗率可以作为孕穗期耐冷性早期鉴定的间接指标。     

中国水稻微核心种质不同生育时期耐冷性鉴定及其相关分析

以204份中国水稻微核心种质为试验材料,进行了水稻发芽期、芽期、幼苗期、孕穗期等耐冷性鉴定及其相关性分析。结果表明,水稻各生育时期耐冷性在籼粳亚种间、各种质之间存在明显的差异。粳稻种质的耐冷性明显强于籼稻种质,但籼稻种质中也存在耐冷性较强的种质。高阳淀稻大红芒、肥东塘稻、木樨球、卫国、兴国、山酒谷、中花8号等粳稻种质和包选21号、红米三担白、寸谷糯、红谷等籼稻种质在水稻各生育时期均表现较强的耐冷性,在水稻耐冷性育种及耐冷基因发掘研究中应加以利用。自然低温和冷水胁迫下水稻结实率与低温下发芽率呈显著或极显著正相关,而与死苗率呈显著负相关,即低温下发芽期耐冷性和芽期耐冷性强的水稻种质一般表现为较强的孕穗期耐冷性。认为低温下发芽率和芽期低温处理后的死苗率可以作为孕穗期耐冷性早期鉴定的间接指标。     

粳稻芽期耐冷性鉴定方法研究

利用22个粳稻品种,在不同低温胁迫、不同处理天数下进行水稻芽期耐冷性鉴定,并提出了适合于粳稻芽期耐冷性的鉴定方法.研究结果表明,在低温胁迫和不同天数的处理中,以2℃/6d低温胁迫下的22个粳稻品种死苗率的方差和变异范围表现为最大,并且死苗率的分布比较合理,据此认为该低温胁迫对于粳稻芽期耐冷性鉴定是比较合适的胁迫条件.在2℃/6d低温胁迫下,靖粳7号、辐优1号、合系15、沈农15、东农422、滇系1号等品种芽期耐冷性属3级,为强耐冷性品种;云南省粳稻品种的芽期耐冷性普遍好于东北三省的粳稻品种.     

不同低温胁迫下粳稻耐冷种质的孕穗期耐冷性比较

为粳稻孕穗期耐冷标准品种的建立和耐冷遗传育种研究提供优异基因资源,利用人工低温气候室,采用15℃、17℃、19℃3种胁迫温度,4d和6d两种胁迫时间,3×2交互式设计的方法,对来自黑龙江、吉林、辽宁和云南的12份粳稻种质进行了孕穗期耐冷性强度的研究。结果表明,随着低温胁迫的增强,各水稻品种的平均空壳率都随之增加;在15℃/6d胁迫下,供试品种平均空壳率的方差和变异系数达到最大,该胁迫强度可被选用于孕穗期强耐冷种质的筛选。依据15℃/6d胁迫下供试品种平均空壳率的方差分析及多重比较结果,空育131和龙稻3号具有极强的孕穗期耐冷性。不同地区可根据参试品种在本试验中的耐冷表现,并结合当地水稻种植区的光温条件选择相应的耐冷标准品种。     

粳稻品种幼苗耐冷性比较研究

利用人工模拟低温胁迫的方法,研究了３个日本粳稻品种日本晴、金南风和福光以及２个台湾粳稻品种台竹１５７、加南２０的苗期耐冷性,并以当地推广高产籼稻品种特三矮２号作对照。从对株高、主茎叶片数、地上部干物重、死苗率等形态性状的调查和叶绿素含量、电解质外渗率等生理性状测定的结果显示,日本晴、金南风、福光和台竹１５７苗期的耐冷性较强,加南２０的耐冷性较弱,但比特三矮２号的耐冷性略强。这为防止早稻烂秧死苗而开     

水稻丽粳2号近等基因系杂种后代耐冷性遗传研究

在昆明低温冷害条件下,以十和田×(十和田和丽粳2号BC4F5)配制的杂种BC5F1、BC5F2、BC5F3和BC5F4及亲本为材料,用主基因-多基因混合遗传模型对丽粳2号作耐冷基因供体培育出的近等基因系进行孕穗期耐冷性遗传研究。结果表明:(1)杂种BC5F2、BC5F3和BC5F4分离群体在同一世代每穗实粒数与总粒数、结实率呈极显著的正相关;(2)以结实率为耐冷性鉴定指标,近等基因系孕穗期耐冷性受2对主基因和多基因共同控制,其主效基因的遗传率为90.97%,微效基因遗传率为3.83%,主基因和微效基因都存在加性-显性-上位性效应。     

水稻种质资源芽期耐冷性的鉴定与评价

对新收集的879份水稻种质资源进行了水稻芽期耐冷性的鉴定与评价,从中筛选出芽期耐冷性极强的水稻种质资源39份,均为贵州地方粳稻品种.供试粳稻品种61.23%具有强芽期耐冷性(3级),而籼稻品种只有13.77%具有强芽期耐冷性(3级 ),粳稻品种的芽期耐冷性显著强于籼稻品种.无论籼稻,还是粳稻,贵州地方稻种的芽期耐冷性显著强于来自其他地区的品种,从贵州地方稻种中挖掘极强耐冷种质资源的潜力较大 .     

粳稻孕穗期耐冷性NILs的形态评价和分子验证

2004年在海拔1916m昆明两种冷害（水温19.5±0.7℃,低田温冷泉水温17.8±1.1℃)、阿子营冷害(海拔2150m,水温18.2±0.22℃)条件下对5个亲本及其25个近等基因系进行耐冷性鉴定,用Statistica对17个农艺性状进行形态聚类和SSR分子标记聚类分析。结果表明：(1)已培育的穗期耐冷性NILs与轮回亲本十和田的形态极为相似,但与耐冷性相关的性状(穗颈长、实粒数、结实率、花药长和花药体积)有明显的差异;(2)从78个SSR标记筛选出了7个标记在十和田和NILs间存在多态性, 其中RM7452标记与耐冷基因连锁,各个近等基因系间遗传背景相似,但与十和田耐冷性差异大,证明了这些NILs是水稻穗期耐冷基因精细定位和克隆的理想材料。     

New insights into the genetic basis of natural chilling and cold shock tolerance in rice by genome‐wide association analysis

In order to understand cold adaptability and explore additional genetic resources for the cold tolerance improvement of rice, we investigated the genetic variation of 529 rice accessions under natural chilling and cold shock stress conditions at the seedling stage using genome‐wide association studies; a total of 132 loci were identified. Among them, 12 loci were common for both chilling and cold shock tolerance, suggesting that rice has a distinct and overlapping genetic response and adaptation to the two stresses. Haplotype analysis of a known gene OsMYB2, which is involved in cold tolerance, revealed indica–japonica differentiation and latitude tendency for the haplotypes of this gene. By checking the subpopulation and geographical distribution of accessions with tolerance or sensitivity under these two stress conditions, we found that the chilling tolerance group, which mainly consisted of japonica accessions, has a wider latitudinal distribution than the chilling sensitivity group. We conclude that the genetic basis of natural chilling stress tolerance in rice is distinct from that of cold shock stress frequently used for low‐temperature treatment in the laboratory and the cold adaptability of rice is associated with the subpopulation and latitudinal distribution.     

云南不同类型一季稻产量形成及其与气象因子的关系

利用云南省14个不同海拔农业气象观测站1994-2010年水稻大田发育期和产量观测资料,研究水稻产量形成及气象因子对低产水稻产量构成因素的影响;根据14个站点水稻产量构成因素的系统聚类分析结果和水稻类型,将水稻分为低产粳型、低产籼型、高产粳型和高产籼型4个类型.对这4类水稻产量构成因素的分析结果表明,单位面积颖花量与产量呈极显著正相关,低产粳型水稻产量主要受结实率和颖花量影响,其他3类颖花量对产量影响较大.低产粳型水稻主要受低温的影响,孕穗期低温降低颖花量和有效穗数,孕穗期和抽穗开花期低温增加空壳率,以平均气温、平均最高气温和冷积温的影响较大;乳熟前期较低的平均气温增加秕谷率,同时降低千粒重.低产籼型水稻产量构成因素受多种气象因子的综合影响明显;分蘖期和拔节期一定程度的增温不利于增加低产籼型水稻有效穗数,而分蘖期较多的日照时数和较大的平均气温日较差有利于有效穗数的增加,分蘖期和拔节期气温和日照时数与每穗粒数的关系呈“抛物线型”;低产籼型水稻空壳率一定程度上受抽穗开花期低温的影响,而乳熟前期高温少雨不仅增加秕谷率,还导致千粒重明显下降.     

粳稻种质资源的苗期耐碱性鉴定评价

以来自中国13个省和14个国家的378份粳稻种质资源为试验材料,在不同碱胁迫条件下开展了粳稻苗期死叶率的鉴定评价,并从中筛选出耐碱性强的粳稻种质.结果表明,pH9.4的碱胁迫条件对粳稻死叶率的影响显著大于pH8.9的碱胁迫条件,而pH8.9条件更适合于粳稻种质资源的耐碱性鉴定评价.在pH8.9碱胁迫条件下不同地理来源粳稻间、粳稻不同种质间存在明显的耐碱性差异,澳大利亚、意大利和中国江西粳稻种质的平均死叶率较低,表现为较强的耐碱性.pH8.9的碱胁迫第16～26天时,在20%～100%死叶率范围内,其粳稻种质资源的次数分布表现为接近正态的连续分布,且其方差和变异系数较大,认为该时期较适合作为粳稻种质资源耐碱性的鉴定时期.YR196、Baru、丰锦、日本晴、8068、绥粳5号等21份粳稻种质在pH8.9碱胁迫第16天时死叶率均小于40%,表现为较强的耐碱性,可在今后耐碱性水稻育种中加以利用.     

Genetic Analysis of Cold Tolerance at the Germination and Booting Stages in Rice by Association Mapping

Low temperature affects the rice plants at all stages of growth. It can cause severe seedling injury and male sterility resulting in severe yield losses. Using a mini core collection of 174 Chinese rice accessions and 273 SSR markers we investigated cold tolerance at the germination and booting stages, as well as the underlying genetic bases, by association mapping. Two distinct populations, corresponding to subspecies indica and japonica showed evident differences in cold tolerance and its genetic basis. Both subspecies were sensitive to cold stress at both growth stages. However, japonica was more tolerant than indica at all stages as measured by seedling survival and seed setting. There was a low correlation in cold tolerance between the germination and booting stages. Fifty one quantitative trait loci (QTLs) for cold tolerance were dispersed across all 12 chromosomes; 22 detected at the germination stage and 33 at the booting stage. Eight QTLs were identified by at least two of four measures. About 46% of the QTLs represented new loci. The only QTL shared between indica and japonica for the same measure was qLTSSvR6-2 for SSvR. This implied a complicated mechanism of old tolerance between the two subspecies. According to the relative genotypic effect (RGE) of each genotype for each QTL, we detected 18 positive genotypes and 21 negative genotypes in indica, and 19 positive genotypes and 24 negative genotypes in japonica. In general, the negative effects were much stronger than the positive effects in both subspecies. Markers for QTL with positive effects in one subspecies were shown to be effective for selection of cold tolerance in that subspecies, but not in the other subspecies. QTL with strong negative effects on cold tolerance should be avoided during MAS breeding so as to not cancel the effect of favorable QTL at other loci.