中国水稻科学

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水稻CYP81A6基因干扰对其他基因表达的影响

杨阳1,刘金华1,高其康1，2，*

2013, 27(5): 447-456. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.001

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为了明确抑制基因CYP81A6的表达对水稻的自身功能基因表达的影响，对亲本水稻秀水110和转基因水稻4503的mRNA进行深度测序，并将获得的序列信息通过水稻基因数据库和生物信息学手段进行注释和功能基因比较。结果表明，在3529个差异表达的基因中，上调表达基因1018个，下调表达基因2511个；秀水110与4503中共同表达的基因有2533个，仅在4503中表达的基因有363个，仅在秀水110表达的基因有633个。与水稻基因数据库功能已知的296个抗性基因对比，发现4503中差异表达的基因有64个功能已知且与水稻抗性相关，包括2个抗虫相关基因，17个抗病相关基因和45个抗逆相关基因，预示着基因CYP81A6的抑制表达对水稻抗性会产生一定的影响。GO功能和通路显著性富集分析显示，差异表达基因显著富集在38个GO条目和13个通路上，在结合能力（GO: 0020037）和光合作用（KO 00195）通路上富集最为显著。通过对转基因水稻的转录组分析，阐明转基因水稻基因与亲本相比发生的变化，进而分析这些变化对转基因水稻产生的影响，从基因生态学角度为转基因水稻的安全性评价提供科学依据，可作为一种新的方法应用于转基因生物的安全性评价。

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水稻磷转运蛋白OsPHT2;1在提高磷素利用率方面的作用

史书林#,王丹凤#,颜彦,张芳,王化敦, 顾冕,孙淑斌* ,徐国华

2013, 27(5): 457-465. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.002

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植物对磷的吸收与体内再分配需要多种磷酸盐转运系统共同作用。应用公开的植物基因组数据库和生物信息学分析确定了一个水稻低亲和磷酸盐转运蛋白基因OsPHT2;1。经半定量RTPCR技术分析发现，OsPHT2;1在叶片强烈表达，在根系中微弱表达。OsPHT2;1在叶片中的表达量受光照调控并受低磷诱导。利用农杆菌介导Ubiquitin启动子过量表达OsPHT2;1，研究该基因在水稻中的生理功能。结果表明，水培试验中，正常供磷条件下OsPHT2;1Oe植株叶部可溶性磷含量较野生型提高40.9%~48.5%，根部可溶性磷含量提高35.6%~51.2%，生物量提高25.1%~30.3%。缺磷条件下OsPHT2;1Oe植株叶部可溶性磷含量较野生型提高53.1%~70.3%，根部可溶性磷含量没有显著改变，生物量提高25.6%~28.5%。大田试验中，OsPHT2;1Oe植株的上3叶和穗柄的全磷含量较野生型显著提高。表明OsPHT2;1可能参与磷素在叶部的积累以及植株体内磷的再分配过程。

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OsPIN1a基因在水稻根负向光性中的作用初探

胥华伟1,莫亿伟2, 3, *,史国安1,金文龙2,王忠4

2013, 27(5): 466-472. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.003

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为了探讨水稻生长素输出载体蛋白OsPIN1a与根负向光性的关系，根据GenBank数据库报道的OsPIN1a核苷酸序列，利用RTPCR技术，设计特异引物从水稻cDNA中扩增得到生长素输出蛋白基因 (OsPIN1a)。测序结果表明，OsPIN1a基因序列中GC含量达65.49%。构建该基因的GFP融合表达载体pCAMBIA1301OsPIN1a::GFP，对洋葱表皮细胞的瞬时表达分析表明，融合蛋白主要分布在细胞膜和细胞核内。以农杆菌介导法转化水稻中花11，PCR和GUS染色检测结果表明，目的基因片段已经整合到水稻基因组内；在单侧光照射下，转基因水稻种子根的负向光弯曲角度比野生型大约14.0%，转基因植株中OsPIN1a的表达水平也显著高于野生型植株，说明OsPIN1a可能在水稻根的负向光性反应中起重要作用。

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杂交粳稻亲本产量性状优异配合力的标记基因型检测

刘二宝1,刘洋1,刘晓丽1,刘强明1,赵凯铭1，2,EDZESI Wisdom Mawuli1 ,洪德林1，*

2013, 27(5): 473-481. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.004

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加快杂交粳稻发展的关键在于提高杂交粳稻组合的竞争优势，而竞争优势的提高取决于恢复系产量性状配合力的改良。选用152个SSR引物扩增11个粳稻雄性不育系和9个恢复系的标记基因型,并按NCⅡ遗传设计配制99个F1组合,分析20个亲本的抽穗期、株高、单株有效穗数、穗长、单穗总粒数、单穗实粒数、结实率、粒长、粒宽、粒厚、千粒重和单位面积日产量等12个性状的配合力, 结合亲本SSR分子标记数据和性状配合力数据检测12个性状优异配合力的标记基因型。结果表明，1004S是综合评价最优的不育系；LR5、盐恢R50、LC64是较优恢复系。筛选到112个SSR标记基因型与亲本产量及其构成性状配合力显著相关，其中30个与亲本单个性状配合力相关；与亲本 2个性状、3个性状、4个性状和5个性状配合力相关的标记基因型个数分别为14、6、3和3；标记基因型RM215170/180与亲本7个性状的配合力相关。RM2439150/170为单位面积日产量优异配合力效应最大的标记基因型，能使F1增产32.6%。

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多环境条件下超级杂交稻协优9308 重组自交系群体粒形性状的QTL分析

杨占烈1,2,戴高兴3,翟荣荣1,林泽川1,王会民4,曹立勇1,*,程式华1,*

2013, 27(5): 482-490. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.005

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利用超级杂交稻协优9308的重组自交系群体及建立的遗传连锁图谱，在3个环境条件下对粒长(GL)、粒宽(GW)、粒厚(GT)、籽粒体积(GV)和籽粒长宽比(GLWR)等5个粒形性状的数量性状基因座（QTL）进行定位分析。结果表明，3个环境下共检测到26个QTL，分布在第1、2、3、4、6、7、8、10、11和12染色体上，其中粒长相关QTL 4个，贡献率为3.98%~54.58%；粒宽相关QTL 4个，贡献率为6.98%~9.88%；粒厚相关QTL 8个，贡献率为4.91%~11.92%；籽粒体积相关QTL 5个，贡献率为5.07%~22.35%；籽粒长宽比相关QTL 5个，贡献率为5.17%~47.81%。6个QTL在两个以上环境被检测到，其中qGL3.1、qGW3.2、qGV3.1和qGLWR3.1在3个环境中同时被检测到，说明这4个QTL受环境影响较小，能稳定表达。第3染色体RM6283-RM7370区间同时稳定检测到控制粒长、粒厚、体积和长宽比等4个性状的QTL，存在一因多效性。共检测到包括粒宽、粒厚和籽粒体积3个性状的5对加性×加性上位性互作QTL，但贡献率都较小，介于1.08%~3.00%。联合检测发现，粒形性状QTL与环境存在互作，但单个QTL与环境互作效应低，对表型变异的贡献率都较小，说明粒形性状遗传比较稳定。

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锰对水稻亚铁毒害的缓解作用

白红红1,2，# ,章林平1，#,王子民3,王兴春2,邵国胜1，*

2013, 27(5): 491-502. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.006

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以两个籼型水稻密阳46和珍汕97B为研究材料，设置不同水平的亚铁处理和锰处理，研究了锰对亚铁胁迫下的水稻生长和植株铁、锰、锌、磷、钾等元素含量的影响。结果表明，锰处理和铁处理对水稻的株高、根长和植株（地上部和根系）干物质量都有显著影响。随着亚铁处理浓度（2、50、100和200 mg/kg）的升高，密阳46和珍汕97B的株高和根长均显著降低；而随着锰处理水平（0、0.5、25 mg/kg）的上升，两材料株高均明显增加，但根长并未见有明显差异，而100 mg/kg锰处理对植株株高则具有抑制作用。在同一亚铁处理下，与0.5 mg/kg锰处理相比，25和100 mg/kg锰处理显著提高了两材料的地上部和根系干物质量，尤其在亚铁胁迫（50、100和200 mg/kg）时。这表明锰对水稻的亚铁毒害具有缓解作用，但目前实验结果尚不能解释0.5 mg/kg锰处理下的两水稻地上部和根系干物质量均显著低于0 mg/kg锰处理这一现象。结果显示，亚铁处理和锰处理对根膜、根系和地上部铁锰含量以及磷、钾和锌含量都具有明显的影响。密阳46和珍汕97B的根膜、根系和地上部的铁含量，随着亚铁处理水平的提高而显著增加；而在同一亚铁胁迫处理（50、100 mg/kg）下则两材料根膜中的铁含量随着锰水平的上升而呈现减少的趋势，但根系和地上部的铁含量却表现出增加的趋势。在200 mg/kg亚铁胁迫下，密阳46和珍汕97B的根膜、根系和地上部中的铁含量均随着锰处理水平（0.5、25和100 mg/kg）的上升而降低。两材料根膜、根系和地上部的锰含量则随着亚铁胁迫处理的提高而显著降低，而随着锰处理水平的上升而显著增加，表明锰处理浓度上升显著改善了因亚铁胁迫而导致的植株锰营养缺乏，是锰缓解亚铁毒害的重要机制之一。

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氮肥施用量对超级粳稻新稻18号强、弱势籽粒灌浆和稻米品质的影响

殷春渊,王书玉,刘贺梅,薛应征,张栩,王和乐,孙建权,胡秀明,李习军

2013, 27(5): 503-510. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.007

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以超级粳稻新稻18号为供试材料，2011年在7个纯氮水平，2012年在6个纯氮水平下，测定了结实期不同氮肥水平下水稻强、弱势籽粒灌浆速率、稻米品质及产量，分析了籽粒灌浆速率与稻米品质的关系，明确了强、弱势粒灌浆特性对稻米品质的影响。结果表明，低氮处理籽粒灌浆速率高于高氮处理；最大灌浆速率和平均灌浆速率强势粒快于弱势粒，平均比弱势粒快39.51%和20.34%，255.0 kg/hm2纯氮处理的最大灌浆速率为1.14 mg/(粒·d)，比弱势粒快40.83%，平均灌浆速率N0处理最快，为0.74 mg/(粒·d)，比弱势粒快28.50%。活跃灌浆期粒重，强势粒明显高于弱势粒，无氮肥处理最高。相关分析表明，灌浆前中期强弱势粒粒重与其灌浆速率呈极显著正相关，成熟期籽粒充实度则表现为弱势粒籽粒充实度与其灌浆速率呈极显著正相关，强势粒相关不显著；灌浆前期强弱势粒灌浆速率与稻米的加工品质呈负相关，其中弱势粒达显著或极显著相关；灌浆后期强势粒灌浆速率与稻米外观品质呈显著负相关；灌浆高峰期（即花后24 d）籽粒灌浆速率与加工品质呈正相关，与外观品质呈负相关，但相关不显著。说明增大灌浆前期弱势粒灌浆速率及提高灌浆高峰期和灌浆后期强弱势粒灌浆速率，可以同步改善稻米的加工和外观品质。

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不同栽培方式对免耕水稻茎鞘物质积累转运与抗倒伏能力的影响

杨志远1,2 ,孙永健1,2,徐徽1 ,秦俭1,2,贾现文1 ,马均1,2,*

2013, 27(5): 511-519. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.008

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以杂交稻Ⅱ优498为试验材料，研究宽窄行栽培、三角形强化栽培、宽行窄株栽培以及抛秧栽培对免耕栽培水稻物质积累转运及抗倒伏能力的影响,同时探讨二者之间的联系。结果显示, 免耕栽培水稻抽穗前物质积累及茎鞘物质输出率与翻耕栽培水稻差异不显著，但抽穗后光合生产能力显著低于翻耕栽培水稻，使得免耕栽培水稻平均产量极显著低于翻耕栽培水稻。翻耕条件下，三角形强化栽培产量优势显著，第5节间倒伏指数较小。免耕条件下，宽窄行栽培与免耕互作不但促进了抽穗后光合生产，显著提高产量，还极大地降低植株基部倒伏风险，是各种栽培方式中对免耕适应性最佳的。本研究中，水稻植株从穗下第5节(N5)发生倒伏的可能性最高，而茎鞘各物理性状中，仅N4扁平率和N5长度既与N5倒伏指数显著相关又受栽培措施显著影响，因此，缩短N5长度，减小N4扁平率成为栽培措施增强植株抗倒伏性的切入点。无论翻耕栽培或免耕栽培，抽穗后干物质积累均与N5倒伏指数显著负相关，产量的提高并没有显著增加植株倒伏风险，相反，在翻耕条件下，产量提高有助于降低水稻植株从基部发生倒伏的风险。

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玉米秸秆源有机肥对水稻产量与温室气体排放的影响

马义虎,顾道健,刘立军,王志琴,张耗,杨建昌*

2013, 27(5): 520-528. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.009

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以水稻品种扬粳4038为材料，设置玉米秸秆(秸秆，MS)、玉米秸秆制成堆肥(堆肥，MC)、玉米秸秆制成沼渣(沼渣，MR)、玉米秸秆制成黑碳粉(黑碳，BC)还田处理，以不施有机肥为对照(CK)，调查了在不施氮肥（0N）和实地氮肥管理（SSNM）两种施肥水平下各有机肥对水稻产量和稻田温室气体排放的影响。结果表明,无论是0N还是SSNM下，施用MS、MC和MR均较CK显著增产，施用MS的产量和氮肥农学利用率（单位施氮量增加的产量）最高，施用BC的产量与CK差异不显著。水稻整个生育期稻田甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)或氧化亚氮（N2O）排放在各有机肥处理间变化趋势一致。施有机肥显著增加了各温室气体的排放（施用BC的N2O排放除外）和全球增温潜势（GWP）。相同有机肥处理，施氮（SSNM）后各温室气体的排放和GWP较0N增加，但单位产量的GWP降低。说明施用有机肥MS、MC、MR可以提高产量，同时也增加了稻田温室气体的排放。采用SSNM和施用沼渣，可以获得较高的产量和较高的环境效益。

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利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻低直链淀粉含量基因Wxmq

陈涛,骆名瑞,张亚东,朱镇,赵凌,赵庆勇,周丽慧,姚姝,于新,王才林*

2013, 27(5): 529-534. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.010

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根据Wxmq基因存在的单核苷酸变异，利用四引物扩增受阻突变体系PCR（Tetraprimer ARMSPCR）的方法设计特异引物，对12个水稻品种（或品系）以及武育粳3号（不含Wxmq基因）/关东194（含Wxmq基因）的F2分离群体进行扩增，依据其PCR产物的带型，可以准确区分出Wxmq基因纯合、非Wxmq基因纯合以及杂合基因型三种类型，其电泳结果与成熟后对胚乳外观特性鉴定完全一致。因此，作为一种简单、低成本的实用技术，四引物ARMSPCR可以广泛用于Wxmq基因水稻的资源鉴定和分子标记辅助育种。

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利用半人工饲料大规模简便化饲养二化螟

胡阳1,郑永利2,曹国连1,傅强1,*

2013, 27(5): 535-538. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.011

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利用一个新的二化螟幼虫半人工饲料配方，通过改进幼虫饲养盒和采用专用化蛹装置，成功地实现了二化螟的人工大规模简便化饲养，极大地提高了二化螟人工饲料饲养效率。与其他方法相比，该法饲养得到的第3代二化螟幼期（幼虫+蛹）历期（38.6 d）相对较短，雌雄蛹质量（68.9 mg、53.4 mg）较大。说明本方法采用的幼虫饲料配方可以较好地满足幼虫的营养需求。用该饲料鉰养化蛹率可达40%，即一个幼虫饲养盒可以收获80粒蛹。初步估计得到2400粒二化螟蛹，仅需要投入30个工时，该方法可以有效满足大规模继代化饲养的要求。

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水稻镉胁迫应答分子机制研究进展

鄂志国1,张玉屏1,王磊1, 2, *

2013, 27(5): 539-544. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.012

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镉是对环境毒性最大的重金属元素之一，对水稻等粮食作物的安全生产构成严重威胁。研究水稻镉积累的危害及其应答机制，具有重要的现实意义。镉胁迫下，水稻根系生长受阻、光合作用受抑制，但不同品种对镉的耐受性差异显著。基于品种间镉含量的遗传差异，在水稻7条染色体上均定位到与镉积累相关的QTL。此外，多种镉离子转运蛋白，如P1B型ATP酶、天然抗性相关巨噬细胞蛋白、阳离子扩散促进因子和ATP结合框转运蛋白等，被成功克隆并证实参与镉胁迫应答。有效利用这些抗性QTL或基因，是培育耐镉品种的关键。

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研究稻瘟病菌群体遗传多态性的分子标记方法

穆慧敏1,2,姜华1 ,王艳丽1 ,孙国昌1,*

2013, 27(5): 545-552. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.05.013

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稻瘟病菌的遗传结构经常发生改变，导致田间稻瘟病菌群体具有多态性，严重阻碍了抗病品种在稻瘟病防治上的应用。实时监测和研究稻瘟病菌的遗传变异，了解田间稻瘟病菌群体遗传结构的多样性及其动态对于防治该病具有重大意义。目前，研究稻瘟病菌遗传多样性的常用方法为分子标记技术，主要包括限制性片段长度多态性（RFLP）方法、随机扩增多态性DNA（RAPD）技术、特异性扩增片段（SCAR）标记、简单重复序列（SSR）标记、repPCR技术、扩增片段长度多态性（AFLP）、反转录转座子微卫星扩增多态性（REMAP）。本文就以上这些分子标记方法的实现、优缺点及差异进行了综述，同时也对这些方法在稻瘟病菌遗传多样性方面的研究进行了回顾。

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水稻条纹叶枯病的抗性与籼粳分化的相关性

范方军,杨杰*,王军,朱金燕,李文奇,仲维功

2013, 27(5): 553-558. DOI: 10.3969/j.issn.1001-7216.2013.04.014

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利用国内外的119份地方水稻品种资源材料通过InDel分子指数法分析水稻条纹叶枯病的抗性与籼粳分化的关系。在119份水稻品种中48份典型籼稻,其中47份抗水稻条纹叶枯病；7份籼稻和1份偏籼的水稻品种,也都抗条纹叶枯病；2份中间型的水稻品种，不抗条纹叶枯病；2份粳型的水稻品种，抗条纹叶枯病；59份典型粳稻品种，都不抗水稻条纹叶枯病。相关性分析表明籼型基因频率与水稻条纹叶枯病发病率呈极显著负相关。这些结果表明携带籼型基因频率越高的水稻材料，对水稻条纹叶枯病的抗性越强，而典型粳稻都表现为感病，推测水稻条纹枯病抗病基因可能起源于籼稻。

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