不同环境下水稻谷粒重发育的杂种优势和遗传相关性分析

选用9个不同类型的水稻品种(系),按双列杂交设计(6×5)配成两套亲本和F12个世代的遗传材料,采用数量性状的加性、显性遗传模型、发育遗传模型比较分析了水稻谷粒重发育的杂种优势和遗传相关性。结果表明,早季在谷粒充实前期(1～12d)群体平均优势较小,中后期(13～28d)正向优势趋于明显,在谷粒充实的全过程均表现较小的负向群体超亲优势;晚季则在谷粒充实前中期(1～18d)表现正向群体平均优势。后期(19～28d)优势不明显,在谷粒充实前期(1～12d)表现正向群体超亲优势,之后转为明显的负向群体超亲优势,表明晚季谷粒发育的杂种优势表现较之早季更有利于提高籽粒充实质量,不同发育时期谷粒重之间以及与最终谷粒重之间的遗传相关分析表明,早季以显性相关为主,晚季以加性相关为主,随着发育进程的推进,相关趋于密切。     

水稻对受体植物化感作用的遗传生态学研究

选用化感作用潜力差异较大的 5个水稻品种 (系 ) ,按不完全双列杂交设计 (4× 5 )配制成一套包括亲本、F1两个世代的遗传材料 ,在不同环境条件下 ,测定其不同叶龄时期对受体植物莴苣幼苗茎长的抑制作用 .采用包括基因型与环境互作的数量性状加性 显性发育遗传模型 ,分析了水稻化感作用的动态遗传及与环境互作效应 .结果表明 ,水稻叶龄在 7叶期对莴苣茎长的化感作用受加性效应的影响 ,在 3叶期和 6叶期由显性效应控制 ,在 5叶期和 8叶期加性和显性效应均有作用 ,以显性效应为主 ,呈现间断表达的遗传特点 .普通狭义遗传率在 5叶期、7叶期和 8叶期达显著水平 ,随叶龄增大趋于下降 .水稻化感作用受基因型与环境互作效应的影响较大 ,应注意控制水稻生长发育的环境 ,以达到最佳利用水稻化感作用潜力的目的 .     

UV-B辐射增强对水稻生长发育及其产量形成的影响

在盆载条件下,研究UV-B辐射（280-320nm）增强对3个不同类型水稻品种（组合）的生长发育及其产量构成的影响。结果表明,UV-B辐射增强明显抑制水稻生长,使株高变矮、分蘖数减少、叶面积和干物质量下降,但其抑制程度依品种、水稻所处的生长阶段的不同而不同;株高在苗期下降幅度最大,为9.4%-12.2%,干物质量在分蘖期下降幅度最大,地下部和地上部干物质量分别下降45.3%-59.8%、54.9%-59.0%,增强的UV-B辐射使水稻主茎不同叶位的出叶时间延迟,生育期延长,汕优63、南川、IR65600-85的抽穗时间分别比对照延迟2d、3d和7d,成熟期分别推迟3d、4d和9d,UV-B辐射增强明显降低水稻叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量,叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv、Fv/Fm、Fv/Fo下降,与对照相比,汕优6.3、南川、IR65600-85叶片的净光合速率分别下降了11.9%、12.8%、29.7%,UV-B辐射增强使水稻每株有效穗、每穗总粒数、结实率、千粒重下降,最终导致水稻籽粒产量下降25.2%-31.1%。     

水稻对低剂量UV-B辐射胁迫的分子应答研究

采用mRNA差异显示技术,分析了水稻幼苗受低剂量UV-B辐射的mRNA表达丰度差异,获得了18个差异片段,其中15个差异片段在表达水平上有差别,1条为被抑制表达,而UV—B诱导特异表达的为2条．将这2条片段进一步回收、重扩增发现确为特异带型．对其中的一个差异片段RUVB2进行序列测定和国际互联网查询结果表明,该序列位于Oryza sativa第10染色体的OSJNBb0091N21BAC上(登录号：AC091122),且该cDNA片段与水稻的3个EST序列有95％以上的同源性,而与其它序列同源性较低．     

水稻高产形成的分子生态学基础及其应用研究

介绍了10多年来在水稻产量形成的发育遗传及其分子生态学基础的研究成果,分析了传统上应用比较生理学研究作物高产形成的优点与不足,强调应积极引进其它学科的研究内容及其方法,深化对作物栽培科学问题的认识,提出了根据作物不同发育阶段的基因作用规律及其性质,研究制定相应措施。及时调控那些受显性遗传效应机制和加性效应基因与环境互作同向表达的性状是实现高产稳产的技术关键,认为这是作物遗传生态栽培学的主要特色与技术创新,并就作物栽培向分子栽培学的发展及其前景作了初步探讨。     

水稻化感作用及其生理生化特性的研究

选用具有强化感作用的6个水稻品种为供体,大田稗草为受体,研究了水稻化感作用及生理生化特性,结果表明,提高水稻叶片浸提液浓度,可以相应增强对稗草生长的抑制效果,这种抑制效果与杂草的种植密度呈负相关;化感水稻叶片浸提液能显著抑制物质稗草体内超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性,从而影响其生长;苯丙氨酸氨解酶（PAL）的活性大小与酚类物质的含量吴正相关;多种酚类物质的化感作用之间可能是增效的,也可能是拮抗的。     

UV-B辐射增强对水稻多胺代谢及内源激素含量的影响

研究表明,在处理前期（7－14d),增强的UV－B辐射能使供试水稻汕成63（Sy63）的精氨酸脱羧酶（ADC）、鸟氨酸脱羧酶（ODC）和s－腺苷蛋氨酸脱羧酶（SAMDC）活性分别平均增加165．74％、104．60％和89．60％,南川（NC）的这3种酶活性分别增加59．91％、41．30％和23．68％,IR65600－85只表现出ADC和ODC活性分别平均提高115．93％、14．45％,SAMDC活性却下降33．01％,在处理后期（21－28d）,Sy63的ADC－ODC活性分别对照平均增加89．72％、3．71％,NC则分别增加73．95％、27．38％,IR656000－85表现为ADC活性增加94．41％,ODC活性却下降13．57％,就SAMDC而言,处理后期（21－28d）,三者分别下降40．06％、19．20％和38．21％,多胺氧化酶（PAO）活性变化趋势恰好相反,从而引起多胺（PA）含量特别是腐胺（Put）含量明显上升,此外,UV－B辐射增强能使IAA和GA11／3含量在整个处理期间（7－28d）供试水稻品种（组合）Sy63分别平均下降58．92％和45．48％,NC分别减少43．31％和56．20％,IR65600－85则分别降低38．69％和47．33％,所有供试水稻品种（组合）的ZRs含量表现为处理前期（7－14d）有所降低,处理后期（21－28d）则明显提高,就ABA含量而言,整个处理时间（7－28d）,3个品种（组合）均比对照显著或后期（21－28d）则明显提高,就ABA含量而言,整个处理期间（7－28 d）,3个品种（组合）均比对照显著或极显著增加,三者分别提高了14．4%、99．6％和56．7％,从而显著降低IAA／ABA、GA1／3／ABA和ZRs/ABA的比值,影响水稻生长发育。     

低磷胁迫不同磷效率水稻苗期根系的生理适应性研究

以P效率差异显著的IR74（P高效型）、IR71331（中间型）及IR71379（P低效型）等3个品种为供试材料,采用水培法研究了这3类水稻在低P胁迫下P的吸收、转运及利用效率等P效率差异的原因以及P吸收动力学特征参数、R／S、酸性磷酸酯酶（acid phosphoesterase,简称APase）与核糖核酸酶（ribonuclease,简称RNase）等表现。结果表明,在低P胁迫下,P效率的高低是由水稻对P的吸收率、转运率以及利用效率综合作用的结果,存在基因型差异,P高效基因型IR74和P效率中间型的IR71331具有高的P吸收率,而IR712379P的吸收率低。不同P效率水稻在低P胁迫下,其Km、Cmin、Imax、R／S与Apase相对活性等参数表现出基因型的差异,小的Km和Cmin,大的Imax和R／S及高的APase升幅是水稻对P胁迫的生理适应性特征,也是植株在低P胁迫下较为敏感生理指标。其中各类型水稻叶片中RNase活性在低P胁迫一均表现大幅度上升,在品种间无显著差异,说明该酶是逆境胁迫并非低P胁迫的特征反应。     

水稻苗期磷高效基因型筛选研究

采用难溶性磷酸盐Ca3 (PO4) 2 为唯一磷源 ,在pH值为 5 .5条件下产生相对高浓度低磷胁迫及以NaH2 PO4为磷源配制P浓度为 0 .5mg·L-1的相对低浓度低磷胁迫的两个水培环境 ,分别对不同基因型水稻的磷效率进行评价 .以相对分蘖干重 (RTW )、相对总生物量 (RPW )、相对分蘖数 (RTN)、相对根系干重(RRW )、相对地上部干重 (RSW )、相对叶龄 (RLA)和相对株高 (RPH)作为耐性指标进行相关分析 .结果表明 ,供试材料的磷效率存在极显著差异 ,若以能产生分蘖的相对高浓度低磷胁迫进行筛选时 ,相对分蘖干重、相对地上部干重、相对总生物量可作为较好的筛选指标 ,其中相对分蘖干重不仅与其它指标间的相关性强 ,且品种间差异和变异系数均较大 ,能准确、灵敏地反映不同基因型间的耐低磷胁迫能力 ;若采用相对低浓度的低磷胁迫对不同基因型水稻进行耐低磷种质筛选时 ,筛选指标则不同 ,最好的单一筛选指标应是相对地上部干重或相对总生物量 .     

磷高效水稻根系对低磷胁迫响应的差异蛋白分析

以IR71331为材料,通过水培试验,采用双向电泳分离不同磷浓度下（低磷浓度为0.5 mg·L^-1,对照为10 mg·L^-1）水稻生长3 d和6 d根系差异蛋白.结果表明：与对照相比,低磷胁迫下共有29个蛋白,其中3 d时间点有17个蛋白上调、11个下调、1个新增,6 d时间点有8个上调、19个下调、1个抑制表达、1个无明显变化 .经鉴定,其中的10个差异表达蛋白可归为信号转导相关蛋白、基因表达相关蛋白、代谢相关蛋白离子转运相关蛋白4个功能类群.信号转导相关蛋白分别为富含甘氨酸RNA结合蛋白和类似参与磷酸盐饥饿反应调控子;基因表达相关蛋白分别为推定的mRNA前体剪接因子SF2和推定的AAA蛋白酶家族FtsH;代谢相关蛋白分别为腺苷酸琥珀酸裂解酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)、S-腺苷蛋氨酸合成酶（SAM）和类似MYB类转录因子;离子转运相关蛋白分别为阳离子转运ATP酶和肌浆网膜蛋白.这些蛋白分别参与了信号识别、信号调控、mRNA 的剪接、信号传递、蛋白质降解、细胞体内离子转运和平衡等生理过程.其中serpin、SAM和MYB类转录因子是水稻响应低磷胁迫的关键蛋白.水稻根系对低磷胁迫存在着一个复杂的抗逆信号应答和代谢调控网络,其作用机理可以通过差异表达的蛋白质得以体现.