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2015年, 第29卷, 第5期
刊出日期：2015-09-10 上一期    下一期

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水稻斑点叶突变体hm197的鉴定及其基因定位 李小红, 施勇烽, 张晓波, 奉保华, 宋莉欣, 王惠梅, 徐霞, 黄奇娜, 郭丹, 吴建利 2015, 29(5): 447-456.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.001 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1597KB) ( )   通过双环氧丁烷 (diepoxybutane)诱变籼稻品种IR64获得遗传稳定的水稻褐色斑点叶突变体hm197。在自然条件下,该突变体褐色斑点自播种后10周开始于叶尖出现,而后慢慢扩散至全叶。遗传分析表明,该褐色斑点性状受一对隐性核基因控制,暂名splhm197,并将其定位在第4染色体长臂上140 kb的区段内。与野生型IR64相比,突变体株高、结实率和千粒重等农艺性状均显著下降。遮光处理表明,hm197褐色斑点的形成受自然光照的诱导。此外,hm197光合色素含量和光合效率也比野生型显著降低。组织化学分析表明,突变体中有过氧化氢和大量超氧阴离子O2 ?的沉积。与IR64相比,hm197叶片中清除氧自由基酶系统中SOD和APX活性极显著上升,其余均极显著下降,同时伴随总可溶蛋白含量下降以及MDA含量上升,hm197表现出早衰迹象。抗病性鉴定表明,与野生型相比突变体对白叶枯病菌的抗性显著增强。

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一个由可变剪接造成的水稻开颖不育突变体ohms1 的鉴定及基因定位 孙廉平, 张迎信, 张沛沛, 杨正福, 占小登, 沈希宏, 张振华, 胡霞, 轩丹丹, 吴玮勋, 曹立勇, 程式华 2015, 29(5): 457-466.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.002 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3298KB) ( )   在60Co-γ射线辐射诱变籼稻中恢8015的突变体库内发现了一个花器官发育突变体,暂命名为开颖不育突变体ohms1(open hull and male sterile 1)。ohms1突变体表现为颖花开裂,在雄蕊和柱头之间形成类似内外稃的结构,使得突变体的颖花形成类似“三齿稃”状的三个颖壳,小穗完全不育,花粉育性为60%~70%,但自交不结实。遗传分析和基因定位结果表明,ohms1受一对隐性单基因控制,位于第3染色体短臂KY2和KY29标记之间,物理距离约42 kb,该区域包含4个开放阅读框ORFs。进一步序列分析发现,突变体中一个编码MADS盒的基因LOC_Os03g11614的第5内含子末位碱基由A突变为G。酶切实验和cDNA测序证实,该基因的第5内含子未被剪切,致使该基因的第6外显子所编码的14个氨基酸完整缺失,但并未造成该蛋白MADS结构域的改变或移码。qRT-PCR结果显示,突变体中OsMADS1 基因的表达水平显著降低,水稻开花调控因子和内外稃发育调控基因的表达量也发生了显著变化。说明该基因对水稻花器官发育尤其是内外稃发育和小花原基的分化具有重要作用。

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聚合Stv-bi和Wx-mq基因改良武育粳3号条纹叶枯病抗性和食味品质 陈涛, 吴昊, 张亚东, 朱镇, 赵庆勇, 周丽慧, 姚姝, 赵凌, 于新, 赵春芳, 王才林 2015, 29(5): 467-474.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.003 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2595KB) ( )   以日本优质粳稻关东194为条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和低直链淀粉含量基因Wx-mq的供体, 采用回交育种的策略, 改良武育粳3号的抗性和食味品质。在连续回交和自交的过程中, 利用与Stv-bi和Wx-mq基因相关的分子标记进行跟踪检测, 并结合条纹叶枯病的田间抗性鉴定以及农艺性状的系统选择, 在BC3F4世代中筛选到10个具有Stv-biStv-biWx-mqWx-mq纯合基因型的改良系。性状分析表明, 这些品系保留了受体亲本武育粳3号农艺性状, 条纹叶枯病抗性得到明显改良, 同时,食味、外观品质也大幅提升。综合分析, 最终筛选出K01和K04两个优异品系。

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水稻冷胁迫响应基因OsSADMC功能标记的开发和利用 胡晓晨, 张婷, 杨圣, 秦巧, 石英尧, 王文生, 傅彬英 2015, 29(5): 475-480.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.004 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(631KB) ( )   通过对95份水稻种质资源进行苗期耐冷性鉴定,筛选出10份苗期耐冷(存活率≥60%)和9份冷敏感的材料(存活率为零),并对水稻冷胁迫响应基因OsSADMC进行了表达分析,发现对照和冷胁迫处理条件下该基因在耐冷品种中的表达量都显著高于冷敏感品种。对耐冷材料丽江新团黑谷(LTH)和冷敏感材料IR29的基因编码区域进行了克隆和测序分析,在两个品种间鉴定了10个SNP位点,其中第749碱基处存在的一个碱基变异(C突变为T),从而使丝氨酸变为亮氨酸。根据其中一个SNP位点设计了OsSADMC的功能标记SADMC-CAPS1,该标记可以准确地鉴定出19份耐冷性不同水稻种质资源OsSADMC的基因型和耐冷性。

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额种子蛋白体靶向表达口服重组胰岛素原载体构建及转化水稻 唐湧洲, 俞越, 赵艳 2015, 29(5): 481-489.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.005 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3976KB) ( )   应用水稻种子生物反应器开发口服重组胰岛素原具有重要应用前景。通过分子设计保证重组胰岛素原在人体肠道内的自主加工成熟,根据水稻密码子偏爱性人工合成了霍乱毒素β亚基和人胰岛素原的融合基因(cholera toxin B subunit fused with human proinsulin,CTBIN),并在C末端添加内质网滞留信号KDEL。通过PCR技术从粳稻品种日本晴全基因组中克隆谷蛋白启动子及其信号肽序列pGluB1sig(GluB1 promoter and its signal peptide)用于驱动融合基因CTBIN的表达,插入载体pCAMBIA1302,构建了水稻种子蛋白体靶向表达口服重组胰岛素原的载体pCAMBIA1302-pGluB1sig-CTBIN-Nos。采用农杆菌介导法转化日本晴,获得了46株转基因水稻植株,Western杂交检测到CTB-人胰岛素原融合蛋白在水稻种子中表达。

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机械化播栽对杂交籼稻根系性状的影响 刘波, 田青兰, 钟晓媛, 赵敏, 黄光忠, 马荣朝, 任万军 2015, 29(5): 490-500.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.006 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1051KB) ( )   以杂交籼稻宜香优2115和F优498为材料,手栽为对照,采用二因素裂区设计,使用新设计加工的取样工具,研究机直播和机插对杂交籼稻根系性状的影响。结果表明:1) 创新设计的水稻根系取土器能够便捷而准确地进行根系取样甚至根系的分层取样;2)移栽前及返青后总根长、根体积、根尖数均表现为直播>手栽>机插,返青期间,机插和手栽秧苗的根系生长快速,根冠比呈增大趋势,同期的直播稻地上部的生长快于根系,根冠比减小。3)直播稻根系早期生长迅速,抽穗期根多而细,根尖数大于机插和手栽,根冠比最大;机插根系具有后发优势,分蘖盛期后快速生长,抽穗期总根长、根体积最大;手栽根系少而粗,根冠比最小。4)与手插相比,抽穗期直播和机插根系分布浅,0~10 cm土层直播、机插、手栽根干质量分别占植株根系总干质量的76.9%、76.5%、67.9%,10~20 cm及20 cm以上土层直播和机插根干质量所占比例均低于手栽;横向分布上,直播在植株正下方0~12 cm直径范围内根干质量所占比例较机插和手栽分别高3.5%和3.3%,根系更加集中分布在植株正下方。5)移栽前,根活性表现为直播>机插>手栽,差异极显著;移栽后,机插和手栽根活性快速提高,返青后无显著差异;至抽穗后35 d,直播、机插和手栽方式下,宜香优2115根系伤流强度较抽穗0d分别降低84.7%、75.4%和74.3%,F优498分别降低79.3%、75.9%和74.3%,直播的根系衰老快于机插和手栽。总的来看,机械化播栽对杂交籼稻根系性状有显著影响,抽穗期机插根系分布浅,根粗而多;直播根系分布浅,根直径最小,根尖数最多,抽穗后衰老快;手栽根系分布深,根粗而少。

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水稻灌浆期冠层温度对植株生理性状及稻米品质的影响 高继平, 隋阳辉, 张文忠, 姚晨, 高明超 2015, 29(5): 501-510.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.007 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1017KB) ( )   在大田环境下,以辽粳294、开粳1号为材料,在灌浆期设置5个水分梯度处理,研究了水稻冠层温度日变化特征及其与土壤水分状况、产量生理特性、稻米品质之间的关系。结果表明:1)冠层温度低于气温,但与其显著正相关。梯度水分处理导致冠层温度和冠气温度差逐级升高,即土壤水势降低,冠层温度升高,冠气温度差绝对值增大;2)相同环境条件下,抗旱性弱的品种辽粳294的冠层温度低于抗旱性强的品种开粳1号;3)水分胁迫下水稻冠气温度差与每穗实粒数、千粒重、结实率、产量、整精米率、蛋白质含量、直链淀粉、脂肪酸和食味值呈显著负相关,与秕粒数、垩白度、垩白粒、碎米率呈显著正相关;4)光合速率、气孔导度及蒸腾速率随土壤水势降低而下降,且抗旱性强的品种开粳1号的光合性能较强。相关性分析表明,两个品种冠气温度差与其光合性能显著或极显著负相关;5)开粳1号的气孔密度显著大于辽粳294,而气孔长度和气孔宽度极显著小于辽粳294。综合分析表明,在灌浆期辽粳294和开粳1号在土壤水势为-0.02~-0.03 MP时,平均冠气温度差分别维持在0.9℃和0.8℃时对产量影响不显著(达到水分临界水平),可作为水稻灌浆期的节水灌溉指标。

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秸秆还田下适宜施氮量提高机插稻南粳9108产量和群体质量 郭保卫, 胡雅杰, 钱海军, 曹伟伟, 邢志鹏, 张洪程, 戴其根, 霍中洋, 许轲, 魏海燕 2015, 29(5): 511-518.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.008 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(539KB) ( )   为探明秸秆还田条件下机插稻适宜施氮量,阐明机插稻产量和高质量群体形成对氮肥响应的特点,在大田秸秆全量还田条件下,以优质食味水稻南粳9108为材料,设置0、135.0、202.5、270.0、337.5、405.0 kg/hm2等6种施氮水平,研究氮肥用量对机插稻产量及其构成和群体质量的影响。结果表明,随着施氮量增加,机插稻产量先增加后减少,以施氮量为270 kg/hm2产量最高。产量提高的主要原因是较高的群体颖花量,在施氮量为270 kg/hm2 条件下,机插稻群体颖花量达最大值。机插稻单位面积穗数随着施氮量增加而增加,每穗粒数先增后减,而结实率和千粒重表现为递减趋势。随着氮肥用量增加,机插稻分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期的茎蘖数、叶面积指数、光合势和干物质积累量均呈递增趋势,而抽穗后干物质积累量、成穗率、有效叶面积率、高效叶面积率和粒叶比呈先增后降的趋势。因此,秸秆还田后适当增加施氮量利于提高机插稻产量,优化群体质量。

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施用土壤酸化剂和调整播期防治膜下滴灌水稻苗期缺铁黄化的效果研究 张书捷, 张新疆, 王娟, 黄倩楠, 白如霄, 危常州 2015, 29(5): 519-527.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.009 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(964KB) ( )   黄化是石灰性土壤上水稻膜下滴灌常见的营养障碍,显著影响作物生长发育和产量。以水稻品种T-43为试验材料,采用两因素裂区试验研究播期和土壤局部酸化对改善膜下滴灌水稻苗期缺铁黄化的作用。主区设置三种不同的播期,即在土温达到12℃(T1)、15℃(T2)、18℃(T3)时播种;副区为不同的土壤酸化剂:硫酸铵+硝化抑制剂(AS)、磷酸(PP)、柠檬酸(CA)和对照(CK)。结果表明,三种酸化剂处理均显著降低土壤pH值,提高了土壤有效铁含量,其中AS效果最显著。AS、PP和CA处理的苗期水稻叶片中有效铁含量较CK分别提高14.4%、11.3%和9.2%。三种酸化剂提高了水稻苗期根系活力和根系的根长、表面积、根体积,以AS处理效果最好。晚播较早播显著提高了水稻苗期根系活力,增加了水稻根系的根长、表面积、根体积。晚播使水稻苗期叶片活性铁含量提高了11.2%,叶片SPAD值显著增加。酸化剂的施用有助于克服水稻苗期缺铁黄化,以硫酸铵(生理酸性盐)结合硝化抑制剂最佳,适当的推后播期也能有效改善膜下滴灌水稻缺铁黄化。

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水稻灌浆过程中胚乳异淀粉酶基因家族表达特性及其与淀粉含量间关系分析 朱立楠, 刘海英, 孙璐璐, 孙涛, 郭雪冬, 朱方旭, 张忠臣, 金正勋 2015, 29(5): 528-534.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.010 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(595KB) ( )   选用胚乳直链淀粉和支链淀粉含量不同的5个粳稻品种,分析籽粒灌浆过程中异淀粉酶基因在胚乳中的表达特性和酶活性变化及其与淀粉含量间的关系。结果表明,在灌浆过程中胚乳异淀粉酶活性及ISA1和ISA3基因的mRNA表达量,直链淀粉含量不同的非糯品种都呈先升后降的单峰曲线变化。灌浆中期出现峰值,但糯稻品种呈直线上升的变化趋势,后期的表达量明显高于前期;ISA2基因mRNA表达量自抽穗后10 d起随灌浆进程逐渐下降;在灌浆过程中胚乳ISAs基因的mRNA表达量与异淀粉酶活性正相关;ISA1和ISA3基因mRNA表达量、异淀粉酶活性及支链淀粉含量呈同步变化。在整个灌浆过程中ISA1基因和ISA1和ISA3基因的表达量明显大于ISA2基因,是灌浆过程中主要表达的基因。

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2013-2014年云南主要稻区病毒病调查及RSV的分子变异 张水英, 谭冠林, 任国敏, 李梅蓉, 李月月, 兰平秀, 桂富荣, 朱书生, 李凡 2015, 29(5): 535-545.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.011 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1055KB) ( )   于2013-2014连续两年对云南主要水稻种植区的水稻病毒病进行了调查,发现当前为害云南水稻的病毒病主要有水稻条纹叶枯病、南方水稻黑条矮缩病、水稻矮缩病和水稻齿叶矮缩病。其中,条纹叶枯病是当前为害云南水稻最严重的病毒病,部分田块最高发病率可达15.0%;其次是水稻矮缩病,调查田块最高发病率达10.0%;南方水稻黑条矮缩病的平均发病率达5.3%;水稻齿叶矮缩病只在局部地区发生且发病率都不高。对云南当前发生较普遍的RSV不同分离物RNA3基因间隔区(IR3)及RNA4基因间隔区(IR4)开展了分子变异分析。根据不同RSV分离物IR3、IR4核苷酸序列构建系统进化树,所分析的RSV分离物均可被划分为两个组,部分云南分离物和云南以外的中国、日本、韩国分离物聚在Ⅰ组,其余绝大多数云南分离物单独聚在Ⅱ组。不同RSV分离物的IR3和IR4长度差异较大,按每10个核苷酸的长度差异进行划分,均可划分为A、B、C三种不同的类型。部分RSV云南分离物IR3、IR4中有17-21nt的序列与其水稻、小麦和大麦等寄主的部分序列相同,这可能是病毒在进化过程中与寄主植物发生了重组。云南RSV分离物的IR3、IR4分子变异较大,可能与其特殊的地理、生态条件有一定的相关性。

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水稻异源三聚体G蛋白生理功能的研究进展 崔永涛, 吴立文, 郭龙彪, 胡兴明 2015, 29(5): 546-558.  DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.05.012 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2934KB) ( )   由α、β和γ 3个亚基组成的异源三聚体G蛋白是真核生物中一类重要的信号传导分子,在生长发育中起重要的调控作用。G蛋白通过细胞表面的偶联受体感知细胞外刺激,并由G 蛋白传送信号到胞内蛋白来影响细胞行为。植物与动物G蛋白虽然具有类似的分子结构,但植物信号的传递由非典型“自我激活”机制和效应蛋白来完成并控制植物生长发育。综述了植物G蛋白的组成;重点介绍了水稻G蛋白亚基编码基因 D1、 GS3、 DEP1和qNGR9参与激素、抗病、抗逆信号传导及水稻株型控制,粒型和N元素高效吸收利用的研究进展。另外,对G蛋白的偶联信号途径组分和功能、系统生物学和应用方面进行了展望。