水稻耐冷相关基因克隆研究进展

全球约有一半的人口以稻米为主食,然而,大多数栽培水稻品种(尤其是籼稻品种)的耐冷性不强,易受冷害(冰点以上低温危害)。采用分子育种方法培育耐冷水稻新品种是提高水稻耐冷性、减轻冷害的措施之一,对水稻耐冷相关基因进行定位与克隆是水稻耐冷分子育种的重要环节。介绍了以东乡野生稻为研究对象的耐冷相关基因定位以及以栽培稻为研究对象的OsDREB1A与OSISAP1等耐冷相关基因的克隆,并指出了今后该领域研究的重点。     

水稻耐储藏特性三年动态鉴定与QTL分析

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一, 耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义。以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8 (ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料, 自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后, 对不同储藏时段种子发芽率进行比较, 并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定。结果表明, 不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8, 株系间耐储性存在较大差异; 不同储藏时段发芽率显著相关, 相邻存储时段发芽率关系紧密。共检测到17个耐储性相关的QTLs, 3个老化时段分别检测到5、4和3个, 检测到5个动态条件QTLs, 单一QTL解释5.60%-32.76%的表型变异, 加性效应在-16.78%-16.95%范围内。主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率, qSSC6具有明显降低发芽率的效应。共检测到26对上位性互作位点, 主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作, 这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成。研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础, 同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源。     

水稻耐储藏特性三年动态鉴定与QTL分析

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一, 耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义。以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8 (ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料, 自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后, 对不同储藏时段种子发芽率进行比较, 并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定。结果表明, 不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8, 株系间耐储性存在较大差异; 不同储藏时段发芽率显著相关, 相邻存储时段发芽率关系紧密。共检测到17个耐储性相关的QTLs, 3个老化时段分别检测到5、4和3个, 检测到5个动态条件QTLs, 单一QTL解释5.60%-32.76%的表型变异, 加性效应在-16.78%-16.95%范围内。主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率, qSSC6具有明显降低发芽率的效应。共检测到26对上位性互作位点, 主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作, 这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成。研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础, 同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源。     

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。     

孕穗期低温对黑龙江省主栽水稻品种空壳率的影响

障碍型冷害对黑龙江省水稻生产影响巨大,明确主栽水稻品种耐冷性及障碍型冷害的量化指标,可为当地水稻安全生产提供科学依据。本文对黑龙江省4个主栽水稻品种(垦稻12、龙稻3号、龙稻7号和空育131)在孕穗期进行不同低温处理,分析了各处理对水稻空壳率的影响。结果表明:在平均温度为15℃时,孕穗期低温的持续天数是水稻形成障碍型冷害的关键因素;在低温持续时间相同的条件下,昼夜恒温15℃使各品种水稻受低温影响最严重;在不同低温处理条件下,不同品种水稻发生一般障碍型冷害的临界时长为1～4d或5～8d,发生严重障碍型冷害的临界时长为5～8d或8d以上,品种间临界时长有所差异;供试品种中,垦稻12和龙稻3号耐冷性较弱,空育131耐冷性较强,龙稻7号耐冷性居中。     

中国杂草稻种群的发芽期耐冷性研究

以中国75个杂草稻种群及其对应采样田的水稻品种为试验材料,研究了不同处理(破除休眠与不破除休眠、常温25℃与低温15℃、7 d测定和14 d测定)对种子发芽率的影响。结果表明,杂草稻的发芽率与对应采样点水稻品种的发芽率呈现极显著相关性。杂草稻破除休眠处理的发芽率显著或极显著高于不破除休眠处理。破除休眠与不破除休眠下,15℃处理的杂草稻种子发芽率均显著高于对应采样田的水稻品种,证明杂草稻相对于采样田水稻品种具有更强的耐冷性,可能进化出了新的耐冷性机制。25℃处理下杂草稻和对应水稻品种的发芽率均与纬度呈显著或极显著负相关,表明休眠性有随着纬度的降低而减弱的趋势。     

东南亚稻种资源收集与鉴定评价

通过实地考察收集等途径,从东南亚国家引进稻种资源662份,其中野生稻120份,栽培稻542份。对栽培稻资源进行隔离检疫、繁殖以及性状鉴定,获得足够种子并构建引进东南亚栽培稻资源数据库。从栽培稻种质中鉴定发掘出抗褐飞虱材料58份,抗稻瘟病材料9份,抗白叶枯病材料11份,耐盐材料12份。引进的稻种资源拓宽了我国水稻遗传基础,丰富了我国的稻种资源基因库,将在水稻育种及相关研究中发挥积极的作用。     

褐稻虱在武育粳2号上不同生育期危害对水稻产量结构的影响

通过试验测定在武育粳2号上水稻拔节期正处于幼穗形成阶段,受褐稻虱危害实粒数减少,产量下降;孕穗期较耐褐稻虱危害,有明显的补偿作用;孕穗末期至灌浆初期为水稻受害最敏感的时期,危害后使结实率和千粒重均明显下降,水稻显著减产;灌浆后期至乳熟期受褐稻虱危害主要导致干粒重降低,且越接近成熟产量损失越低。     

东乡野生稻BILs群体耐低氮性表型性状指标筛选及其综合评价

为了鉴定东乡野生稻及其后代群体的耐低氮性,研究低氮和正常氮2种处理下“协青早B//东乡野生稻/协青早B”BC₁-F₁₂回交重组自交系株高、抽穗期、穗长、有效穗数、穗实粒数、穗总粒数、着粒密度、结实率、千粒重和单株产量等10个表型性状,利用主成分分析和模糊隶属函数对BILs群体的耐低氮性进行综合评价.结果表明： 株系116、143和157的耐低氮性强,可作为东乡野生稻耐低氮性遗传研究和水稻耐低氮性育种的中间材料.采用逐步回归分析法建立了耐低氮性最优回归方程,筛选到株高、穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量等5个性状相对值可作为水稻全生育期耐低氮性的综合评价指标.因此,在水稻耐低氮性遗传改良中,应注重对这5个性状,尤其是穗总粒数和单株产量相对值的选择.
     

水稻和玉米幼苗的超弱生物光子发射比较研究

利用自制的超高灵敏度超弱生物光子发射（ultraweak biphoton emissions,UBE)二维图象系统观测比较了水稻（Orza sativaL.)和玉米（Zea maysL.)不同品种种子萌发过程中超弱生物光子发射的变化。发现普通饲料玉米（阳单82）和高杆水稻品种（金科占）的种苗及＋1叶的UBE分别比超甜玉米品种（穗甜1号、3号）和矮杆水稻品种（矮珍占）低,而前者的UBE衰减比后者要快,进一步证实超弱生物光子发射是十分灵敏的,且其差别的出现远远早于其它生物学指标,这种特性可能具有普遍性。     

稻米直链淀粉含量的形成及其与灌浆结实期温度的关系

通过多类型品种的田间分期番种和人工气候箱控温处理等试验,对稻米直链淀粉含量（Ａｍｙｌｏｓｅ ｃｏｎｔｅｎｔ,简称ＡＣ）的形成动态变化特征及灌浆结实期温度的影响效应进行了分析。结果表明：水稻灌浆结实过程中稻米ＡＣ的形成动态变化过程叮嘱一次或二次曲线进行模拟,灌浆初期籽粒中的ＡＣ值很低,随之急剧上升,至２０～３０ｄ左右达到最大值,然后ＡＣ的变化基本趋于稳定;稻米ＡＣ的形成变化与籽粒于物质积累过程喑存在     

Traditional farmers’ knowledge of sorghum (sorghum bicolor [Poaceae]) landrace storability in Ethiopia

Traditional knowledge of grain storage was studied on small farms in Ethiopia. Sixteen of sixty landraces of sorghum collected from small farms in Shewa and Welo regions of Ethiopia were identified by the farmers as being stored sorghum landraces. Farmers were interviewed and asked to rate the storability of these stored-sorghum landraces with respect to the major insect pest of the area, the rice weevil. A farmers’ index of storability was then calculated for each landrace. The landraces were then assessed for rice weevil, Sitophilus oryzae (L.), susceptibility in standardized tests at 70% relative humidity and 27°C. The mean farmers’ index for the 16 landraces was found to be inversely related with the susceptibility parameters of F₁ emergence (r²=0.80), oviposition (r²=0.76), weight loss (r²=0.88), and Dobie Index (r²=0.95). It was much less strongly related with the median development period (r²=0.20). The results show that farmer knowledge is an excellent guide to sorghum susceptibility to storage pests.     

甘薯品种营养成份与抗小象虫的相关性研究

通过田间和网室测定结果,抗小象虫较好的甘薯品种有抗虫1号、台农26、Tis2534、Ricin和鸡蛋黄;抗小象虫较弱的品种有新种花、惠红早、“329”、广薯15等。甘薯品种的营养成份与抗小象虫相关性分析结果表明,抗、感品种与粗纤维、粗脂肪含量无明显相关,与粗淀粉有显负相关,R1=-0．9935,而与粗蛋白和18种氨基酸总量有显正相关,R2=0．9741,R3=0．9621。表现粗淀粉含量高的品种,其虫害指敦较低,抗虫性强;而粗蛋白含量和18种氨基酸总量高的品种,其虫害指数较高,抗虫性则表现较弱。测定分析说明了甘薯品种营养成份与抗虫性存在一定的相关性。     

Mapping of the genomic regions controlling seed storability in soybean (Glycine max L.)

Seed storability is especially important in the tropics due to high temperature and relative humidity of storage environment that cause rapid deterioration of seeds in storage. The objective of this study was to use SSR markers to identify genomic regions associated with quantitative trait loci (QTLs) controlling seed storability based on relative germination rate in the F_2:3 population derived from a cross between vegetable soybean line (MJ0004-6) with poor longevity and landrace cultivar from Myanmar (R18500) with good longevity. The F_2:4 seeds harvested in 2011 and 2012 were used to investigate seed storability. The F₂ population was genotyped with 148 markers and the genetic map consisted of 128 SSR loci which converged into 38 linkage groups covering 1664.3 cM of soybean genome. Single marker analysis revealed that 13 markers from six linkage groups (C1, D2, E, F, J and L) were associated with seed storability. Composite interval mapping identified a total of three QTLs on linkage groups C1, F and L with phenotypic variance explained ranging from 8.79 to 13.43%. The R18500 alleles increased seed storability at all of the detected QTLs. No common QTLs were found for storability of seeds harvested in 2011 and 2012. This study agreed with previous reports in other crops that genotype by environment interaction plays an important role in expression of seed storability.