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2016年, 第30卷, 第2期
刊出日期：2016-03-10 上一期    下一期

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水稻WRKY转录因子基因家族响应外源一氧化氮的表达谱分析 孟姣, 王海华, 向建华, 蒋丹, 彭喜旭, 贺欢欢 2016, 30(2): 111-120.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5138 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2100KB) ( )   一氧化氮(nitric oxide, NO)信号分子与WRKY转录因子均参与植物抗逆、发育与代谢等许多生理过程。采用Agilent水稻全基因组cDNA芯片分析了NO处理后1、6和12 h水稻幼苗WRKY转录因子基因的表达谱,鉴定出在1个时间点有两倍或两倍以上表达变化的WRKY基因32个,主要分布在WRKY的Ⅰ和Ⅱ组,其中75%的Ⅱa和45.6%的Ⅱd亚组成员为差异表达基因;鉴定出至少在2个时间点有两倍或两倍以上表达变化的WRKY基因15个,均为早期(1 h)应答,且多数(64.2%)持续上调;基因功能预测分析表明,这些基因主要参与生物学过程中的细胞过程、代谢过程和刺激响应,以及分子功能中的转录调节活性和结合;代谢通路分析表明,WRKY24涉及植物与病原菌相互作用代谢通路。实时荧光定量PCR 验证结果与芯片杂交结果基本一致,印证了芯片杂交结果的有效性。上述发现提示,NO信号可能参与了WRKY转录因子介导的生物学调控功能,并为这些基因的进一步功能分析奠定基础。

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水稻开花时间基因OsDTH10的过表达分析 李莹莹, 熊炜, 宋婷, 曹振华, 栾维江 2016, 30(2): 121-126.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5140 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1512KB) ( )   开花时间(抽穗期)是农作物一个重要的农艺性状,与农作物的产量息息相关。调节农作物的开花抽穗时间是提高农作物产量的一条重要途径。为了揭示水稻开花时间基因OsDTH10在水稻抽穗期调控中的功能,利用反向遗传学方法构建了水稻OsDTH10基因过量表达载体,获得转基因植株,分析目的基因在过量表达条件下的功能。结果表明,过量表达OsDTH10导致水稻的抽穗期推迟;RT-PCR检测结果表明OsDTH10的表达量在晚抽穗的转基因株系中明显提高,但在没有表型的转基因株系及野生型中表达量较低,说明晚抽穗的表型是由于OsDTH10过量表达所致。组织特异性表达结果表明OsDTH10在植物的不同器官中都有表达,但在水稻的茎、叶鞘中表达量较高。分析OsDTH10在不同叶龄叶片中的表达,结果表明OsDTH10在未完全展开的剑叶叶片及倒2叶中的表达量较高,但在下部较老的倒3叶及倒4叶中的表达量下降。另外,分析OsDTH10在不同光周期条件下的昼夜节律性表达,结果表明无论在短日照还是长日照条件下,OsDTH10都在白天(光期)有表达高峰,在夜晚(暗期)表达降低,表明OsDTH10可能涉及光周期调控通路调节水稻的抽穗期。

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水稻显性脆秆突变体Bc18的鉴定和基因定位 彭应财, 刘文真, 傅亚萍, 王鹤潼, 胡国成, 陈温福, 徐正进 2016, 30(2): 127-135.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5162 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(940KB) ( )   从三交组合Ⅱ-32B//协青早B/Dular的F2群体中获得了1个脆性突变体,整个植株表现全生育期脆性。根据该突变体的表型,将其命名为Bc18(Brittle culm 18)。为了更好地鉴定该突变体,用正常茎秆强度品种中9B作轮回亲本与Bc18杂交,创制了Bc18脆秆近等基因系中脆B和中9B。表型鉴定显示,突变体Bc18在生育期、株高、单株穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等主要农艺和产量性状上与野生型中9B 无显著差别,但茎、叶的机械强度分别下降了70.70%和47.16%。细胞壁组分分析表明,突变体Bc18茎、叶的纤维素和木质素含量与野生型中9B 无显著差异,但半纤维素含量分别提高了31.84%和17.35%。6个杂交组合F2和12个回交BC1F1群体的遗传分析证明Bc18 脆性突变由单显性基因控制。采用图位克隆技术,构建了Bc18/02428和Bc18/9311的F2定位群体,并利用网上公布的SSR标记和新设计的InDel标记,最终将Bc18基因定位在第1染色体长臂端InDel标记PBC22与PBC33之间约154 kb的区间内。

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一个水稻白化致死突变基因的精细定位和遗传研究 初志战, 刘小林, 陈远玲, 刘耀光 2016, 30(2): 136-142.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5133 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2602KB) ( )   从粳稻品种日本晴经60Co诱变的M1代材料中发现了一个白化致死突变体,该突变体从萌芽后一直表现白化,3叶期后逐渐衰亡。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制,将该白化突变体暂定名为 al14。与野生型相比, al14突变体的叶绿素含量与类胡萝卜素含量显著降低。电子显微镜观察表明 al14突变体不能形成完整的叶绿体,只有原片层体结构。对叶绿体编码基因的表达分析发现,突变体中光系统Ⅰ和光系统Ⅱ基因表达明显下调,核糖体结构基因和质体编码的RNA聚合酶亚基基因表达明显上调,但是PsbN(photosystem Ⅱ protein N)却上调表达水平最高,达到118.23倍。利用 al14 突变体与黄华占杂交获得的F2代分离群体进行基因定位,将该基因定位于水稻第6染色体上约40 kb的范围。目前,该范围内没有叶色相关基因的报道,可能为一新的调控叶绿体发育的基因。

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水稻雄性不育突变体gamyb5的鉴定与基因定位 杨正福, 张迎信, 孙廉平, 张沛沛, 轩丹丹, 刘嶺, 胡霞, 李紫荷, 占小登, 吴玮勋, 曹立勇, 程式华 2016, 30(2): 143-151.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5154 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2947KB) ( )   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无花粉型雄性不育突变体gamyb5。gamyb5 的株型、株高、分蘖数等农艺性状与野生型中恢8015无差异,而其花药细长且呈白色半透明状,花药中无花粉粒。花药半薄切片观察结果表明,gamyb5的小孢子母细胞减数分裂异常,没有形成正常的四分体和小孢子,并且绒毡层异常伸长,细胞程序性死亡延迟。对以gamyb5 为母本,与野生型中恢8015 和广亲和粳稻品种02428分别配制的杂交组合遗传分析表明,gamyb5 突变性状受一个隐性核基因控制。利用gamyb5 和02428 杂交的F2定位群体,最终将突变基因精细定位于第1染色体长臂的ZF-29和ZF-31两个标记之间,物理距离约16.9 kb。对该区域内2个完整的开放阅读框测序分析发现,编码受赤霉素诱导的MYB转录因子基因LOC_Os01g0812000的第2外显子存在8个碱基的缺失,导致翻译提前终止。qRT-PCR检测到影响花药发育的调控因子UDT1、TDR、CYP703A3和CYP704B2的表达量在突变体中比野生型中极显著降低。进一步证明GAMYB在花药减数分裂和绒毡层细胞程序性死亡过程中起关键作用。

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水稻半显性矮秆基因Si-dd1的表型分析和精细定位 崔永涛, 吴立文, 胡时开, 任德勇, 葛常伟, 叶卫军, 董国军, 郭龙彪, 胡兴明 2016, 30(2): 152-160.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5113 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1255KB) ( )   以粳稻品种日本晴在组织培养过程中分离出来的一个半显性矮秆突变体Si-dd1为研究对象,通过形态学分析,发现与野生型日本晴相比,矮秆Si-dd1(AA)和半矮秆Si-dd1(Aa)植株的株高降低。结实率下降,生育期延长,一次枝梗和二次枝梗增加。激素处理结果表明突变体Si-dd1(AA)与野生型对油菜素内酯反应基本相同,而在高浓度赤霉素处理下,突变体Si-dd1(AA)表现为一定程度上的钝感。Western blot对GID2表达量分析也确定这一结果。组织切片实验表明,突变体Si-dd1(AA)相对于野生型叶片主脉气孔变小,叶肉细胞增多,茎维管束数目增加。遗传分析结果表明该突变体基因受一对核基因控制。进一步利用分子标记将该基因定位在水稻第6染色体约244 kb区间内,目前该区段并未发现已报道的矮秆相关基因。

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水稻器官形态和干物质积累对穗分化不同时期高温的响应 王亚梁, 张玉屏, 朱德峰, 向镜, 陈惠哲, 张义凯 2016, 30(2): 161-169.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5137 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(702KB) ( )   为明确水稻穗分化期高温对生长发育所造成的影响,以耐热籼稻黄华占和热敏感籼稻丰两优6号为材料,利用人工气候箱在穗分化期进行40℃(10:00-15:00)高温处理,以人工气候箱32℃适温处理为参考,室外环境温度为对照(CK),研究枝梗-颖花分化期(Ⅰ期)和花粉母细胞形成-减数分裂期(Ⅱ期)高温胁迫对水稻器官形态及干物质积累的影响。结果表明:1)Ⅰ期高温抑制幼穗分化,使穗分化期延长2.5~8.8 d;Ⅱ期高温阻碍水稻抽穗,导致穗分化期延长6.8~7.1 d,显著缩短上部茎节,降低抽穗度,其中热敏感品种降幅大于耐热品种;2)穗分化期高温处理显著降低每穗颖花数和颖花大小,颖花数下降原因在不同处理时期间存在差异,Ⅰ期高温减少颖花分化数;而Ⅱ期高温显著加速颖花退化,两个品种退化幅度均达50%以上,并显著降低了花药大小和颖花受精率,热敏感品种丰两优6号受高温影响要大于耐热品种;3)高温对叶片生长有促进作用,Ⅱ期高温处理表现尤为明显,两个时期高温处理对上3叶净光合速率和水稻单茎干物质积累没有显著影响。Ⅰ期高温不同部位间干物质积累无显著差异,而Ⅱ期高温显著降低茎鞘和穗部干物质积累,但高温导致高节位分枝发生,积累了一部分干物质,整体上单茎干物质积累量并没有显著下降。

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甬优系列籼粳杂交稻中熟高产品系的株型特征 孟天瑶, 李晓芸, 李超, 韦还和, 史天宇, 马荣荣, 王晓燕, 杨筠文, 戴其根, 张洪程 2016, 30(2): 170-180.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5135 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(542KB) ( )   以甬优系列籼粳杂交稻中熟类型品系为试材,常规粳稻宁粳3号和武运粳29、杂交籼稻丰两优香1号和新两优6380为对照,比较各类型在穗部特征、叶片形态以及茎秆特性上的差异。结果表明,1)依据甬优系列籼粳杂交稻两年中的产量表现,将其分成高产品系(产量>10.5 t/hm2)和中产品系(产量<10.5 t/hm2)。两年中,甬优系列籼粳杂交稻高产品系为甬优2638、甬优2640、甬优1610、甬优1612和甬优1640,中产品系为甬优1851、甬优1852、甬优7753、甬优1763和甬优 5854。产量构成因素方面,不同类型品种单株穗数、结实率和千粒重以常规粳稻最高,每穗粒数以高产品系最高。2)穗长以杂交籼稻最高,单穗重和着粒密度以高产品系最高;除穗下部二次枝粳籽粒数以杂交籼稻最高外,穗部其余5部位籽粒数均以高产品系、中产品系显著高于常规粳稻和杂交籼稻,且籽粒数以上部二次枝粳和中部二次枝粳的增加最为明显。3)上三叶的叶长和叶宽为中产品系>杂交籼稻>高产品系>常规粳稻,高产品系上三叶的卷曲率高于对应的中产品系;上部第1、2叶的叶基角和披垂角以高产品系最低。4)高产品系株高为118.7cm,高于常规粳稻(96.6cm),低于杂交籼稻(132.9cm)和中产品系(144.1cm);上部第1、2、3节间长度以中产品系最高、常规粳稻最低;穗长与穗下节间长占株高比例、穗下节间占秆长比例均以高产品系最低。单茎干质量、单茎鞘干质量、茎秆单位节间干质量以高产品系最高。提出了甬优籼粳交中熟高产品系的株型选育指标及配套高产栽培措施。

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早稻灌浆期淹水对剑叶理化特性及产量和品质的影响 姬静华, 霍治国, 唐力生, 杜尧东, 胡飞 2016, 30(2): 181-192.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5045 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2497KB) ( )   以天优998和桂农占为试验材料,盆栽条件下在灌浆期进行2/3淹水和没顶淹水处理(淹水历时0 d、1 d、3 d、5 d和7 d,0 d为对照),对淹水后早稻剑叶理化特性以及产量和品质进行分析。 结果表明,灌浆期水稻在1 d~3 d短期2/3和没顶淹水后产量和品质显著下降,淹水5 d~7 d产量下降最为严重。有效穗数下降是淹水导致产量下降的主要因素。相同淹水条件下,两个水稻材料间产量和品质变化差异不显著。灌浆期水稻淹水后水稻剑叶的游离脯氨酸和MDA含量升高,SPAD值和SOD酶活性下降,随淹水深度和持续时间的延长变幅增大。灌浆期淹水后水稻剑叶SPAD值和MDA含量与产量和品质呈显著或极显著相关,是反映淹水后水稻产量和品质变化生理指标。

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氮肥对粳稻籽粒腹白和心白发生及生化组成的影响 习敏, 林赵淼, 赵艳岭, 张新城, 杨小雨, 刘正辉, 李刚华, 王绍华, 丁艳锋 2016, 30(2): 193-199.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5039 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(405KB) ( )   为探讨不同类型垩白水稻对氮肥的响应差异,以武育粳3号的高腹白突变体(WBRK)和高心白突变体(WCRK)为材料,设置不施氮肥(对照)和两个不同的基肥与穗肥比例处理(N5-5和N10-0)共3个处理,分析施氮对腹白米和心白米的发生及籽粒生化组分的影响。结果表明,施用氮肥显著增加了腹白米率和心白米率,且腹白较心白更易受氮肥影响。施氮对WBRK籽粒总淀粉、直链淀粉和支链淀粉含量无显著影响,显著增加了WCRK籽粒淀粉组分的含量,改善了WBRK和WCRK的碾磨品质。与对照相比,N5-5处理显著增加了WBRK籽粒蛋白质及其组分中球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量以及WCRK籽粒蛋白质含量。N10-0处理显著降低了WBRK和WCRK籽粒中的蛋白质和谷蛋白含量。N5-5处理下,WBRK和WCRK籽粒中大多数氨基酸含量有所增加,但组氨酸和精氨酸含量有所降低,WCRK表现得更明显。研究表明,氮素对不同类型垩白水稻品种腹白和心白发生及籽粒贮藏物质积累的影响存在差异,显示出生产中采用不同调优栽培措施的必要性。

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不同氮肥水平下转Bt基因水稻对褐飞虱和白背飞虱生态适应性的继代影响 刘凯, 杨亚军, 田俊策, 鲁艳辉, 徐红星, 郑许松, 吕仲贤 2016, 30(2): 200-209.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5090 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(531KB) ( )   在目前氮肥施用量依然偏多的大背景下,氮肥与转 Bt 基因水稻的相互作用是否会对稻田中非靶标节肢动物产生影响是转基因水稻安全评价的重要内容。本研究在室内条件下用0 kg/hm2、100 kg/hm2和250 kg/hm23个氮肥水平处理的转 Bt 基因水稻T1C-19和T2A-1以及非转基因亲本水稻明恢63,连续饲养褐飞虱和白背飞虱4代,研究在不同氮肥条件下,转 Bt 基因水稻对褐飞虱和白背飞虱生态适应性的继代影响。结果显示,在同一水稻品种上,氮肥的过量施用,显著提高了褐飞虱和白背飞虱的生态适应性,并且随着代数的增加具有一定的累加效果。同一氮肥水平条件下,转 Bt 基因水稻和对照相比对同代褐飞虱和白背飞虱的若虫发育历期、雌虫体质量、成虫寿命、褐飞虱若虫孵化率、存活率均无显著影响。而在100 kg/hm2和250 kg/hm2施氮水平下取食转基因水稻T1C-19的褐飞虱在第1代至第3代的每雌产卵量均显著低于另一转基因品种T2A-1以及对照品种明恢63,但第4代褐飞虱在各品种上的产卵量无显著差异。本研究结果表明,氮肥的施用显著提高了褐飞虱和白背飞虱的生态适应性,供试两种转Bt基因水稻对褐飞虱和白背飞虱的生态适应性无显著影响。这为转基因水稻的安全评价提供了一定的理论依据。

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模拟高温季节稻丛基部小气候条件下白背飞虱的生长发育与繁殖 李凯龙, 万品俊, 赖凤香, 何佳春, 郑瑜, 张志涛, 胡国文, 傅强 2016, 30(2): 210-215.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5164 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(413KB) ( )   白背飞虱[Sogatella furcifera (Horváth)]是我国最重要的水稻害虫之一。每年6—8月高温是制约该虫在长江流域发生的重要生态因子。白背飞虱多栖息于稻丛基部,其小气候特征常不同于大气。采用变温变湿、恒温恒湿两种方式,通过分别模拟高温期间(日最高温35℃~39℃)水稻拔节后稻丛基部和大气温湿度条件,研究了高温季节稻丛基部与大气温湿度条件对白背飞虱的生长、发育和繁殖的影响。结果表明,稻丛基部温湿度条件下,白背飞虱的生长、发育和繁殖在变温变湿模拟与恒温恒湿模拟间无显著差异,白背飞虱能正常地完成生长发育和繁殖。与之相比,模拟大气条件下,白背飞虱生长、发育和繁殖相关的多数指标均受到显著抑制,其中较为重要的单雌产卵量,大气变温变湿模拟较稻丛基部变温变湿模拟减少了62.1%。可以认为,夏秋高温期间水稻拔节后稻丛基部田间小气候有利于白背飞虱“躲避”高温天气的不利影响。

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水稻抗倒伏性状的分子机理研究进展 刘畅, 李来庚 2016, 30(2): 216-222.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5118 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(439KB) ( )   倒伏是水稻高产稳产的一个重要限制因素。水稻倒伏主要受植株形态、茎秆结构与细胞壁成分的影响。近年来,随着水稻基因组学和分子生物学的发展,水稻抗倒伏性状的研究已逐渐从植株表型分析发展到分子水平调控机理解析。本文综述了水稻株型、茎秆特性与细胞壁化学组成对水稻抗倒伏性状影响的分子机理。这些研究为水稻抗倒伏分子育种奠定了重要的理论基础。