中国北方杂草稻光合与水分生理特性

杂草稻是一类重要的稻属种质资源,具有耐寒、耐旱、耐瘠薄等优良特性.本文以88份中国北方杂草稻资源和4份栽培稻为材料,研究了中国北方杂草稻的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合与水分生理特性及其相互关系.结果表明: 北方杂草稻资源的光合和水分生理特性存在较大差异,具有丰富的多样性.杂草稻的光合速率变化范围在12.47～28.67 μmol CO₂·m^-2·s^-1,瞬时水分利用效率的变化范围在1.39～3.40 mg·g^-1.光合参数中,胞间CO₂浓度的变异系数最小,气孔导度的变异系数最大.光合速率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系,光合速率与胞间CO₂浓度呈显著的直线关系,瞬时水分利用效率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系.可用杂草稻材料的优越性能对栽培稻进行品种改良.     

辽宁地区水稻资源抗稻瘟病基因的检测分析

为了明确辽宁地区水稻资源中抗稻瘟病基因的分布情况及抗病效应,选取辽宁地区水稻资源176份,鉴定了抗稻瘟病基因pi21、Pi36、Pi37、Pita、Pid2、Pid3、Pi5及Pib在这些材料中的分布情况,并接种鉴定了这些材料对稻瘟病的抗性。结果表明:176份供试材料中,83份对稻瘟病表现抗病,栽培稻、杂草稻及农家种中抗病品种所占的比率分别为41.48%、1.14%及4.54%。抗稻瘟病基因pi21、Pi36和Pi37在所有参试材料中均未检测到,且分别有74份、49份、47份、52份及89份材料携带Pita、Pid2、Pid3、Pi5及Pib的抗病等位基因。抗病基因绝大部分分布在栽培种中,农家种和杂草稻中分布较少。不含有抗稻瘟病基因和只携带单个抗病基因的材料对稻瘟病的抗性均较差,而抗病基因聚合可不同程度提高材料的抗性。经检测,不含有本试验鉴定的pi21等8个已克隆抗病基因的材料共32份,其中表现抗病的占21.87%;只携带1个抗稻瘟病基因的材料为52份,表现抗病的占17.31%;携带2个抗稻瘟病基因的材料为39份,表现抗病的占69.23%,其中以携带Pita+Pi5的材料最多(14份),且均表现抗病;携带3个抗稻瘟病基因的材料为31份,表现抗病的占77.42%,以携带Pita+Pid3+Pi5的材料抗性最强;携带4个抗稻瘟病基因的水稻材料22份,表现抗病的占72.73%,携带5个抗病基因的水稻材料未检测到。     

耐盐杂草稻3个锌指蛋白基因家族的实时定量分析

利用在300余份来源于辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、江苏等地的杂草稻材料中筛选出耐高盐杂草稻材料WR03-12。通过RT-PCR的方法得到盐胁迫下WR03-12与盐敏感栽培稻‘越光’幼苗的cDNA第一链,对3个锌指蛋白基因家族的6个基因表达情况进行了荧光实时定量分析。结果表明,2个C2C2型锌指蛋白基因SRZ1与SRZ2受到高盐胁迫的负向诱导,WR03-12受负向诱导程度要小于‘越光’;2个TFIIIA型锌指蛋白基因ZFP18与ZFP245受到盐胁迫的正向诱导,WR03-12受诱导程度也小于‘越光’;具有A20锌指结构的基因AACZ1基因在越光中不受盐诱导,而在WR03-12中受短时间诱导后,第7天已经恢复到胁迫前水平。具有AN1锌指结构的基因AACZ2在‘越光’与WR03-12中均不受盐胁迫诱导,且表达水平没有显著差别。杂草稻WR03-12与‘越光’对于盐胁迫的应答机制可能在转录调控方面存在差别。     

东北地区杂草稻与栽培稻的遗传多样性及籼粳分化

利用88对籼粳特异性分子标记对收集于我国东北三省的35份杂草稻和36份栽培稻遗传基础及籼粳分化进行研究,结果表明上述标记能够高效地鉴别稻属资源的籼粳属性,共检测到156个等位基因,平均有效等位基因(Na)为1.773。遗传多样性分析表明,东北地区杂草稻多样性水平略高于当地栽培稻,其中杂草稻的等位基因数(Na)、杂合度(He)、基因多样性(Hsk)以及多态性信息含量(PIC)分别为1.659、0.006、0.076和0.085,而东北栽培稻分别为1.557、0.004、0.060和0.067。遗传结构和聚类分析结果表明,东北地区杂草稻与栽培稻具有较近的亲缘关系,均存在一定程度的籼粳分化。进一步对籼粳血缘进行相对量化分析发现,杂草稻的籼型基因型频率(F_i=0.050)略高于当地栽培稻(F_i=0.043)。东北三省籼型基因型频率变化趋势为:辽宁杂草稻(0.062)辽宁栽培稻(0.058)吉林栽培稻(0.048)黑龙江杂草稻(0.041)吉林杂草稻(0.024)黑龙江栽培稻(0.020)。     

水稻散状穗突变体sp的遗传分析及基因初定位

水稻(Oryza sativa)是我国最主要的粮食作物之一,其穗部形态直接影响着水稻产量和稻米品质。在秋光和七山占构建的重组自交系群体中发现了1个散穗突变体材料sp(spreading panicle),田间表现为穗部一次枝梗向外延伸,与穗轴夹角增大,且向四周散开,故暂命名为散穗突变体sp。与野生型相比,突变体sp穗重、每穗粒重、千粒重、粒宽以及粒厚均极显著减少,推测SP可能是1个参与调控穗部形态建成和颖花发育的基因。遗传分析表明,该性状受1个显性核基因控制。利用sp与02428构建的F2群体进行基因定位,将该基因定位在4号染色体长臂端,位于E3和RM17578之间的62.9 kb区域内。该结果将为SP基因的图位克隆和揭示其作用机理奠定基础。     

水稻基部伸长节间性状与茎秆机械强度的相关分析和QTL定位

分析水稻品种‘沈农265’和‘丽江新团黑谷’杂交的F2群体基部第二节间茎秆机械强度与该节间形态和茎秆解剖结构的相关性,并对基部第二节间机械强度和相关性状进行QTL定位的结果表明：机械强度与茎粗、茎壁面积、茎壁厚度、大小维管束数目、大小维管束面积、大小维管束韧皮部面积、大小维管束木质部面积呈显著或极显著的正相关,与节间长度呈极显著的负相关,而与茎秆扁平率的相关不显著。采用复合区间作图,从研究的14个目标性状中检测到18个QTL。控制基部第二节间的抗折力的QTL检测到4个,位于第4、7、9和10号染色体上,可解释遗传变异的12%～23%。在第4和第7染色体上的相同区间上还同时检测到了控制茎壁性状和维管束性状QTL,贡献率在12%～21%之间。说明这两个位点是控制基部第二节间机械强度的重要区域,也是茎壁性状、维管束性状与机械强度高度正相关的遗传学基础。     

耐旱杂草稻幼苗光合系统对干旱胁迫的响应

干旱胁迫是影响水稻生产最重要的非生物胁迫因子之一。杂草稻具有较强的抗非生物胁迫的能力,是栽培稻遗传改良的重要种质资源。以1份耐旱杂草稻HEB07-2、1份普通杂草稻WR04-6和栽培稻巴西陆稻(iapar9)和越富(yuefu)为材料,研究了杂草稻和栽培稻光合系统、叶温及水分利用效率对干旱胁迫的响应差异。结果表明:PEG模拟干旱胁迫72 h后,旱敏感品种越富总叶绿素含量显著降低,而杂草稻HEB07-2叶绿素含量上升,WR04-6和iapar9总叶绿素含量无显著变化。干旱胁迫期间,供试材料初始荧光(Fo)上升,最大荧光(Fm)下降,旱敏感品种越富上升幅度最大,而HEB07-2的Fo和Fm上升和下降时间较其他试材晚,说明其受伤害时间延后。干旱胁迫使供试材料净光合速率、气孔导度下降,旱敏感品种越富下降幅度最大,HEB07-2最小。利用红外热像仪测定群体温度变化发现,越富和WR04-6在干旱胁迫下叶温显著上升,而HEB07-2和巴西陆稻叶温无显著变化。     

有机肥替代部分化肥对水稻光合速率、氮素利用率和产量的影响

农业生产中合理施用有机肥对实现化肥零增长、提高土壤肥力和保证粮食稳产高产至关重要。本试验在辽宁省沈阳市稻田以‘沈农9816’为供试材料,设置7种不同处理,分别为不施氮肥(CK)、低氮150 kg·hm^-2(LN)、中氮240 kg·hm^-2(MN)、高氮330 kg·hm^-2(HN)、中氮有机肥替代10%(OMN₁₀)、中氮有机肥替代20%(OMN₂₀)、中氮有机肥替代30%(OMN₃₀),研究施肥对水稻光合速率、氮素吸收、氮素利用率和产量等的影响,以探寻最佳有机肥配施方案。结果表明: 提高施氮肥水平能够提高水稻光合速率、生物量和产量,但显著降低了氮肥利用效率。与中氮处理相比,灌浆期OMN₁₀和OMN₂₀处理光合速率显著提高22.9%和9.9%;OMN₂₀处理水稻增产3.8%,差异显著,氮肥农学利用率提高8.1%,氮肥生理利用率提高13.3%。与高氮处理相比,OMN₂₀处理氮肥农学利用率和生理利用率分别提高27.2%和37.2%。有机肥替代处理可以在减少化学氮肥施用的同时,维持土壤肥力,实现高产高效,尤其是有机肥替代20%处理最优,为推荐施肥方式。