中国粳稻地方品种孕穗期耐冷性评价及聚类分析

用原产于中国18个省的329份粳稻地方品种为材料,分析了自然低温和冷水胁迫下不同省份粳稻地方品种孕穗期耐冷性及主要农艺性状表型差异和聚类特点。结果表明,在自然低温和冷水胁迫下各省份粳稻地方品种的孕穗期耐冷性状及主要农艺性状有明显的差异。在自然低温和冷水胁迫下,天津、四川和台湾品种的结实率及冷水反应指数均较高,表现较强的孕穗期耐冷性和迟钝的冷水反应。云南品种在自然低温下表现为较强的孕穗期耐冷性（结实率）,而在冷水胁迫下播种至抽穗天数和株高的冷水反应指数较高,表现为迟钝的冷水反应。从总体趋势上看,自然低温和冷水胁迫下,除个别省份外,纬度相对较高的北方省份品种的孕穗期耐冷性（结实率）强于纬度相对较低的南方省份品种。此外,在自然低温和冷水胁迫下,各省粳稻地方品种的聚类结果总体上与各省品种的地理位置及其耐冷性有密切的联系,而在冷水胁迫下品种的聚类结果与品种地理位置的关系比自然低温下更为密切。     

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     

东北中部地区水稻不同生育时期低温处理下生理变化及耐冷性比较

摘要：研究水稻不同生育时期低温条件下各种生理指标的变化,选育耐低温水稻新品种,对于东北地区的水稻生产具有重要意义。以东北中部地区目前主要栽培的15个主要栽培水稻品种为实验材料,利用人工气候箱进行低温处理,分析苗期、孕穗期、抽穗期和灌浆期4个不同生育时期各个品种过氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）、脯氨酸和叶绿素4种生理指标含量变化与耐低温系数之间的关系。同时利用不同生理指标隶属函数的加权平均值（D值）对不同水稻品种的抗冷性进行分类划分。结果表明,每个生育时期的低温处理下,过氧化物酶（POD）、脯氨酸、叶绿素均呈下降趋势,丙二醛（MDA）则呈上升趋势,并且4种指标的变化幅度与水稻耐低温系数之间呈极显著相关性（P＜0.01）,各种指标的加权平均值（D值）与抗低温系数之间相关系数达到极显著,并且高于每一个单一指标。因此,D值可以更有效的对水稻进行抗低温评价和分级。     

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。     

黑龙江省水稻空壳率与孕穗期低温的关系

对黑龙江省6个主要水稻品种(龙稻3号、垦稻12号、空育131、龙稻7号、龙粳16号和松粳6号)进行孕穗期低温(处理温度分别为15℃、17℃、19℃,低温持续时间分别为2、4、6和8d)处理,采用线性内插和统计回归方法,分析了水稻单穗空壳率与孕穗期低温的关系.结果表明:研究区敏感性水稻品种和耐冷性较强水稻品种的障碍型冷害临界温度分别为17℃和16℃;孕穗期水稻对低温最敏感的时期为抽穗前14～18d.15℃低温处理8d时,松粳6号、垦稻12号的空壳率明显增加,空育131空壳率小幅升高,表明松粳6号和垦稻12号对低温反应较敏感、耐冷性较弱,而空育131对低温反应迟钝,耐冷性较强;垦稻12号、龙粳16号、空育131的冷积温与空壳率存在显著的相关关系(P0.01),随着冷积温的增加,水稻空壳率明显升高,但品种间的增幅不同.     

湘中、湘东地区早籼稻耐土壤潜育性评价

我国南方稻区的主要低产稻田是潜育性稻田,约有一亿亩。挖掘其“潜在生产力”,种植耐潜育性土壤逆境胁迫能力较强的水稻品种,则是简便、经济而有效的重要途径之一。本文就几个早籼稻品种(组合)对潜育性稻田的生态适应性进行了较系统的观测,并初步提出了耐潜育性的几个鉴定指标,诸如根系生长量和幼穗分化期根系氧化力;分蘖早期茎蘖增长速率;分蘖后期单株干物质产量;乳熟期剑叶片过氧化氢酶活性GDI和光合强度等。上述鉴定指标,综合应用于水稻品种生态适应性和耐潜育性育种研究,有助于提高水稻抗逆性育种的效率。     

A point mutation in LTT1 enhances cold tolerance at the booting stage in rice

The cold tolerance of rice at the booting stage is a main factor determining sustainability and regional adaptability. However, relatively few cold tolerance genes have been identified that can be effectively used in breeding programmes. Here, we show that a point mutation in the low-temperature tolerance 1 (LTT1) gene improves cold tolerance by maintaining tapetum degradation and pollen development, by activation of systems that metabolize reactive oxygen species (ROS). Cold-induced ROS accumulation is therefore prevented in the anthers of the ltt1 mutants allowing correct development. In contrast, exposure to cold stress dramatically increases ROS accumulation in the wild type anthers, together with the expression of genes encoding proteins associated with programmed cell death and with the accelerated degradation of the tapetum that ultimately leads to pollen abortion. These results demonstrate that appropriate ROS management is critical for the cold tolerance of rice at the booting stage. Hence, the ltt1 mutation can significantly improve the seed setting ability of cold-sensitive rice varieties under low-temperature stress conditions, with little yield penalty under optimal temperature conditions. This study highlights the importance of a valuable genetic resource that may be applied in rice breeding programmes to enhance cold tolerance.     

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.     

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。