地方稻资源D43的开花期耐热特性研究

水稻在抽穗开花期对高温胁迫非常敏感,通过挖掘耐热资源,培育耐热水稻品种是应对高温热害最有效的方式。前期研究发现,地方稻资源D43在花期连续高温条件下能保持较高的结实率。本研究在大田和人工气候室不同高温处理下,分析了D43的开花时间与耐热性之间的相互关系。结果表明,高温能够使水稻的开花时间提前,D43表现出稳定的早花时特性,高温胁迫下的开花时间集中在8∶30~10∶00;在开花时间段恒定高温胁迫下,D43的结实率较低;但在大田高温和人工气候室模拟高温胁迫下,D43的开花时间避开了日高温段,从而表现出较高的结实率;花器官形态性状包括花药开裂率、柱头上的花粉附着数、花粉萌发数与结实率之间呈显著正相关,因此可用于评价水稻的花期耐热性。     

江西省早稻品种抽穗扬花期耐热性鉴定评价研究

在自然条件和人工温室模拟极端高温胁迫下对江西省生产上推广种植的37份早稻品种进行抽穗扬花期耐热性鉴定评价。以高温胁迫下结实率和结实率降低率为评价指标,对参试品种的耐热性进行综合评价。方差分析结果表明,杂交水稻组合间在自然条件和高温胁迫下结实率及结实率降低率接近显著水平,说明杂交水稻组合间耐热性存在一定的差异;而常规水稻品种间在自然条件和高温胁迫下结实率及结实率降低率差异不显著,说明常规水稻品种间耐热性的差异较小。2013年高温胁迫下平均最高气温(41.3℃)比2012年高0.9℃的情况下,杂交水稻平均结实率比2012年降低8.9%,而常规水稻平均结实率仅降低1.72%,常规水稻平均结实率的降低幅度明显低于杂交水稻;常规水稻品种的耐热性强于杂交水稻组合。2013年自然条件下最高气温(36.8℃)比2012年高1.3℃,但杂交水稻和常规水稻的平均结实率反而比2012年分别高5.6%和15.0%,这可能是由于2013年自然条件下相对湿度(81.4%)比2012年高(高14.4%)所致,说明气温高于适宜的生育温度时,相对湿度的增加有助于增强水稻品种的耐热性。五丰优623、陵两优611、株两优819、株两优312等4个杂交水稻组合和湘早籼7号、嘉育948、中早35、中早25等4个常规稻品种在高温胁迫下表现为较高的结实率且结实率降低率较低,认为可作为耐高温水稻品种在水稻生产和育种中加以利用。     

有棱丝瓜苗期耐热性及其对热胁迫的生理响应

为鉴定有棱丝瓜(Luffa acutangula)的耐热性,对32个品种进行了耐热性筛选,并对不同耐热性品种在热胁迫下的生理响应进行了研究。结果表明,这些品种中有耐热品种3个,热敏品种4个,居中的25个。对耐热品种WB121,较耐热品种YL8和热敏品种WB105进行高温处理,结果表明,随着高温胁迫时间的延长,3个品种叶片的丙二醛含量、相对电导率、可溶性糖含量均逐渐增加。3种保护酶(SOD、CAT和POD)活性未表现出与耐热性一致的变化。3个品种的叶绿素荧光参数Fv/Fm、Yeild和ETR随着高温胁迫时间的延长均下降,以热敏品种下降幅度最大。Pearson相关分析表明,热害指数与相对电导率呈显著正相关(r=0.693*),与丙二醛和可溶性糖含量呈极显著正相关(r=0.814,0.899**),与叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Yield,ETR)呈极显著负相关(r=-0.892,-0.896,-0.897**),与3种保护酶活性的相关性不显著。由此可见,叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Yield,ETR)可以快速、准确地反映植物热害,建议将其作为有棱丝瓜耐热性鉴定的重要生理指标。     

高温对水稻叶片蛋白质表达的影响

为明确高温对耐热性不同水稻品种叶片蛋白质表达的影响,以耐热性不同的2个籼稻品种双桂1号(不耐热)和黄华占(耐热)为材料,分别于苗期、减数分裂期及抽穗(始穗后0—10d)和灌浆早期(始穗后11—20d)进行高温处理,之后取材并采用双向凝胶电泳技术研究高温对不同水稻品种叶片蛋白质表达的影响。结果表明,高温胁迫导致叶片中蛋白质的变化呈4种状况:新蛋白质的产生,一些蛋白质表达量上调,一些蛋白质的表达被抑制,一些蛋白质表达量下调。蛋白质表达变化在两品种以及4个处理时期的表现不同,总体表现为在热敏感品种中表达谱发生变化的蛋白质总数高于耐热品种。质谱分析表明,差异蛋白质主要涉及光合作用和信号转导,该类蛋白质在热敏感品种中表现为不表达或表达量下降,而在耐热品种则表现为有新诱导的蛋白质的产生或表达量上调,表明参与光合作用和信号转导的蛋白质在水稻耐热机制中发挥了重要作用。     

水稻资源开花期耐热性的全基因组关联分析

水稻在开花期对高温非常敏感,挖掘耐热种质并解析耐热性的遗传机制,有助于水稻的耐热性遗传改良。本研究选取205份国内外种质资源,在抽穗开花期对遇高温的稻穗进行标记,以高温下标记穗的结实率作为耐热指标,结合高密度SNP标记进行全基因组关联分析并初步预测候选基因。结果表明:不同水稻种质的耐热性差异明显,高温下的结实率最低为19.0%,平均值为64.0%,中位值为65.9%,最高值为86.6%,其中06-32、剪刀齐、娄早籼5号等17份种质的耐热性较强;全基因组关联分析共筛选到130个与耐热性显著关联的SNP标记,并鉴定到18个耐热QTL,其中6个QTL与已报道的耐热相关QTL共定位;qHT4-6与耐热性的关联度最高,根据该区间lead SNP的单倍型分类,G单倍型材料的开花期耐热性显著强于A单倍型材料,该区间附近有7个基因可能受高温调控。     

耐热水稻品种“Nagina 22”高温胁迫下的生理响应

为研究耐热水稻品种Nagina 22(N22)开花结实期高温胁迫下的主要生理响应,采用温室盆栽试验,在各供试材料的开花期,利用人工气候室进行高温胁迫处理。研究结果表明:N22在高温胁迫下不改变开花期但表现出日开花量的转峰;与N22相比,水稻感热品种Moroberekan花药开裂显著受阻,柱头上萌发的花粉数显著减少;花粉萌发数与花药开裂状况呈极显著的相关关系,进而表现出主穗结实率与柱头上花粉萌发数呈显著的相关关系;主穗日结实率在高温下呈递减趋势,且Moroberekan较N22的下降速率显著加快,表明耐热品种与高温胁迫对结实率存在累积效应,而且高温胁迫效应发生在开花授粉之前。     

水稻孕穗期耐热种质资源的初步筛选

在人工气候室设定极端高温条件下,对来源于不同国家和地区的58份处于温度敏感期的水稻品种耐热性进行鉴定,以结实率下降的百分率为指标,通过方差分析,对水稻种质资源的耐热性进行评价。结果表明,种质间的耐热性存在显著差异,筛选出极端耐热品种2份（IRAT118和冷水白）。     

水稻生殖发育期耐热性的分子遗传机制研究进展北大核心CSCD

水稻在生殖发育期对高温胁迫非常敏感,高温热害已经成为水稻生产最重要的限制因子之一。阐明水稻在生殖发育期耐热性的分子遗传机制,挖掘耐热关键基因,利用基因工程以及分子标记辅助选择的方法改良水稻品种的耐热性具有重要意义。从水稻生殖发育期耐热性的数量性状基因定位(QTL)、转录以及蛋白水平的高温应答、耐热转基因研究领域的进展进行了概述。     

高温胁迫下华南茄子的耐热性表现及其鉴定指标的筛选

以6份茄子为材料研究了高温胁迫对幼苗热害指数、细胞膜相对电导率、脯氨酸含量的影响及其与田间自然鉴定结果的对应关系,结果表明,分段高温处理的热害指数和连续高温处理下的细胞膜电导率可以有效区分不同茄子材料幼苗的耐热性,且两者鉴定结果与田间鉴定结果基本一致,可作为茄子苗期室内快速鉴定的首选指标;脯氨酸含量变化没有规律,较难反映不同茄子幼苗间的耐热性差异;此外,对青枯病的抗性可以作为南方茄子耐热性综合评价的辅助指标.春季和秋季茄子开花、结果的比较研究表明,高温胁迫下坐果率、商品果率、果长、单果重和商品果产量有较大幅度下降,但不一定造成茄子正常花率的降低,果周径所受影响也较小.     

脱落酸对水稻抽穗开花期高温胁迫的诱抗效应

为探究脱落酸(ABA)对水稻(Oryza sativa)抽穗开花期高温胁迫的诱抗效应, 以江西省主推水稻品种黄华占为材料, 于孕穗期用蒸馏水、ABA溶液(10、50和100 µmol∙L^-1)、氟啶酮(FLU)和原花青素(PC) 6种溶液进行叶面喷施, 然后移入对照(CK)和高温胁迫(HS)环境处理8天, 考查籽粒活性氧(ROS)积累、抗氧化防御能力、产量构成及相关基因的表达。结果表明, 高温胁迫下, 水稻的穗长、穗重、结实率、千粒重和产量与超氧阴离子和过氧化氢含量呈显著负相关。高温胁迫下, 喷施ABA显著上调了ABA应答和抗氧化防御基因的表达, 籽粒中活性氧含量下降了8.24%-31.35%; 喷施ABA显著增加了水稻的穗长、穗重、结实率和千粒重, 显著上调了产量形成基因的表达, 增产12.73%-20.77%。高温胁迫下, 喷施FLU可抑制ABA的生物合成, 导致ROS过量积累和水稻减产; 喷施抗氧化剂PC则抑制ROS过量积累, 使产量增加。以上结果表明, 高温胁迫下, 孕穗期喷施ABA不仅能够激发ABA信号通路, 而且上调抗氧化防御能力和产量形成基因的表达, 进而提高水稻在抽穗开花期的耐热性, 达到增产目的。     

耐盐水稻种质资源的筛选

用0.8% NaCl溶液和国际水稻所水稻耐盐性9级评价方法对前人选留的38份水稻耐盐种质资源(用0.5%NaCl盐土筛选)进行了重复筛选,以期获得极端耐盐水稻种质资源.同时研究了不同盐浓度对水稻发芽率的影响.结果表明:高浓度盐溶液显著抑制水稻种子的发芽率,但品种间有较大差异;筛选出苗期极端耐盐品种6份,其中1级1份,2级4份,3级1份;极端耐盐水稻品种苗高的增长受高浓度盐溶液抑制,但品种间差异不显著;而盐溶液对极端耐盐水稻品种出叶速率的影响因品种而异.     

共生菌在褐飞虱致害性变化中的作用

研究了不同虫源和致害性褐飞虱Nilaparvata lugens种群体内共生菌数量动态及其对褐飞虱在抗虫品种上的取食选择、生长发育、繁殖以及氨基酸转移酶活性的影响。结果表明,褐飞虱田间种群的致害性与其体内共生菌数量有关。广西南宁种群雌成虫体内的共生菌数量显著地高于浙江杭州和龙游两个虫源的雌成虫体内共生菌数量,而已纯化的3个不同致害性生物型体内的共生菌数量无显著差异。取食抗性品种能显著减少生物型Ⅰ雌成虫体内的共生菌数量。缺乏共生菌时,生物型Ⅰ、Ⅱ若虫对水稻品种TN1和ASD7的选择性增大,而对Mudgo的取食选择性下降。尽管缺共生菌的3个生物型在已适应的和不适应的感虫和抗虫品种上的若虫存活率和雌成虫产卵量均下降,若虫历期明显延长,但在已适应品种上的变化程度明显小于在不适应的抗虫品种上的变化程度。共生菌还明显影响成虫体内丙氨酸氨基转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶的活性。这些结果证明体内共生菌的数量和质量在褐飞虱对水稻致害性的变化中发挥了重要作用。     

国际水稻遗传评价圃资源在广东的试验和评价利用

2001-2005年广东省农业科学院植物保护研究所、水稻研究所参加6个国际水稻遗传评价试验圃（INGER）,包括国际褐稻虱圃、稻瘿蚊圃、稻瘟病圃、白叶枯病圃、灌溉稻观察圃和靓粒香稻圃,引进水稻种质资源1778份,经鉴定试验和田间评价试验,评选出一批适合广东的抗病虫或具丰产潜能的优质种质。这些种质资源在我省水稻抗病虫性研究和抗病虫育种中得到广泛应用,2001-2005年用4个INGER材料培育出9个优质丰产抗病虫品种,合计应用面积25万hm^2。这些品种组合控制了广东水稻病虫褐稻虱、稻瘟病、白叶枯病的灾害性发生,具有重要的经济效益和生态效应。目前,广东省农业科学院植物保护研究所和水稻研究所分别保留了200多份和5000多份可进一步利用的水稻种质材料。通过INGER试验引进的水稻种质资源对丰富广东水稻育种的遗传背景,提高广东省水稻抗病虫性研究和抗病虫育种水平以及种质研究利用水平具有重要意义。     

盐胁迫下不同水稻种质形态指标与耐盐性的相关分析

选用中国、韩国和国际水稻研究所(IRRI)不同耐盐能力的籼、粳、爪哇稻16份为材料进行芽期和苗期试验。随着NaCl浓度增加,种子开始发芽的时间推迟、发芽过程延长、发芽率降低;品种的发芽率能有效地指示其芽期耐盐能力。NaCl浓度对许多苗期形态指标有显影响,其中叶片盐害指数能反映品种的苗期耐盐能力;随着NaCl处理时间的增长,叶片盐害指数与NaCl浓度间的相关性越来越大。同一品种在芽期的耐盐能力和苗期表现不一致,两的相关系数很低。     

Genetic Evaluation and Utilization (GEU) program

Summary The Genetic Evaluation and Utilization (GEU) program of the International Rice Research Institute (IRRI) is an interdisciplinary program for the improvement of rice crops. Scientists trained in diverse disciplines such as plant breeding, plant pathology, entomology, agronomy, cereal chemistry, plant physiology, and soil chemistry work together and contribute their specialized skills to this joint endeavor. The program has five interrelated components: (1) germ plasm collection and conservation, (2) research in disciplinary areas, (3) development of improved germ plasm, (4) distribution, evaluation and exchange of germ plasm internationally, (5) training of young scientists.Over forty thousand rice varieties from different countries are being maintained in the IRRI germ plasm bank. These varieties have been screened for grain quality, resistance to various diseases and insects, and tolerance to various environmental stresses such as drought, high and low temperatures and problem soils. Donor parents for resistances to each of the problem areas have been identified. These parents were utilized for developing improved germ plasm. Varieties with resistance to as many as five diseases and five insect species have been developed. These multiple resistant varieties are grown on millions of hectares of rice land. Seeds of improved breeding materials are exchanged internationally and 194 scientists from different countries have been trained in rice improvement work.     

Conservation of rice genetic resources: the role of the International Rice Genebank at IRRI

Rice genetic resources, comprising landrace varieties, modern and obsolete varieties, genetic stocks, breeding lines, and the wild rices, are the basis of world food security. The International Rice Genebank at the International Rice Research Institute in the Philippines conserves the largest and most diverse collection of rice germplasm. The facilities of the genebank ensure the long-term preservation of this important diversity. In field research, factors that affect long-term viability of rice seeds have been identified, leading to the introduction of modified practices for germplasm multiplication and regeneration. The value of conserved germplasm can be assessed in terms of useful traits for rice breeding and the economic impact that germplasm utilization has on rice production and productivity. The application of molecular markers is changing perspectives on germplasm management. International policies affecting access to and use of rice germplasm are discussed.     

Physiological and biochemical characterization of NERICA‐L‐44: a novel source of heat tolerance at the vegetative and reproductive stages in rice

The predicted increase in the frequency and magnitude of extreme heat spikes under future climate can reduce rice yields significantly. Rice sensitivity to high temperatures during the reproductive stage is well documented while the same during the vegetative stage is more speculative. Hence, to identify and characterize novel heat‐tolerant donors for both the vegetative and reproductive stages, 71 rice accessions, including approximately 75% New Rice for Africa (NERICAs), were phenotyped across field experiments during summer seasons in Delhi, India, and in a controlled environment study at International Rice Research Institute , Philippines. NERICA‐L‐44 (NL‐44) recorded high seedling survival (52%) and superior growth and greater reproductive success exposed to 42.2°C (sd ± 2.3) under field conditions. NL‐44 and the heat‐tolerant check N22 consistently displayed lower membrane damage and higher antioxidant enzymes activity across leaves and spikelets. NL‐44 recorded 50–60% spikelet fertility, while N22 recorded 67–79% under controlled environment temperature of 38°C (sd ±1.17), although both had about 87% fertility under extremely hot field conditions. N22 and NL‐44, exposed to heat stress (38°C), had similar pollen germination percent and number of pollen tubes reaching the ovary. NL‐44 maintained low hydrogen peroxide production and non‐photochemical quenching (NPQ) with high photosynthesis while N22 avoided photosystem II damage through high NPQ under high‐temperature stress. NL‐44 with its reproductive stage resilience to extreme heat stress, better antioxidant scavenging ability in both vegetative tissue and spikelets and superior yield and grain quality is identified as a novel donor for increasing heat tolerance at both the vegetative and reproductive stages in rice.     

籼稻标记性状等基因系的构建

选用涉及水稻(Oryza sativa L.)全部12条染色体的、表现简单遗传且易于识别的形态标记材料27份,以早籼品种浙辐802为轮回亲本,经10余次回交,转育成一套籼型标记等基因系.在此基础上,对同一染色体上的标记进行聚合,育成了15份双标记等基因系.该套材料除所带标记性状外,生育期、株高、分蘖力和穗子大小等主要农艺性性状与轮回亲本基本相仿.