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2016年, 第30卷, 第4期
刊出日期：2016-07-10 上一期    下一期
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过表达一个疣粒野生稻的Ricin_B 凝集素基因OmR40c1增强水稻耐盐性 陈贤12; 董岩23; 周洁2; 王栩鸣2; 严成其2*; 陈剑平12* 2016, 30(4): 335-344.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.6006 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3498KB) ( )   盐胁迫是影响盐/碱稻区水稻产量的主要逆境因素。研究耐盐相关基因，对于培育水稻抗逆品种具有重要意义。OmR40c1是从疣粒野生稻(Oryza meyeriana)中分离获得cDNA序列，与已报道的受脱落酸与盐诱导的OsR40c1的CDS序列完全相同，但在5′端UTR和3′端UTR区域有差别。有关OmR40c1基因功能的研究还未见报道。本研究的主要目的是初步分析OmR40c1在水稻耐盐性中的作用。对栽培稻日本晴(Oryza sativa L. var. Nipponbare)进行脱落酸(abscisic acid，ABA)和盐胁迫处理，OsR40c1基因均上调表达。构建基因定位载体并注射烟草表皮细胞，其结果表明OmR40c1定位于细胞质膜和细胞核上。构建超表达载体并转染日本晴，PCR及qRTPCR结果均显示OmR40c1在转基因材料中成功表达。OmR40c1可能参与种子萌发。174 mmol/L盐胁迫下，野生型种子的发芽率下调一半左右，转OmR40c1基因水稻种子发芽未受影响；转OmR40c1水稻苗期的株高是未经盐处理转基因水稻株高的一半左右；而野生型的株高是未经盐处理野生型水稻株高的1/6左右。盐胁迫下，水稻叶片、根长等都受到不同程度的影响。盐胁迫下，转OmR40c1基因水稻植株内的Na+浓度是野生型的1.38倍； K+浓度是野生型的1.25倍。综上，OmR40c1一定程度提高了水稻的耐盐性，且苗期的耐盐性高于成株期。

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水稻脆秆突变体bc16的鉴定和基因精细定位 舒亚洲,曾冬冬,秦冉,金晓丽,郑希,石春海* 2016, 30(4): 345-355.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5184 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4443KB) ( )   脆秆突变体是一类研究植物机械强度的重要材料。利用EMS（甲基磺酸乙酯）诱变粳稻品种日本晴，筛选获得一个脆秆突变体，命名为bc16（brittle culm16）。与野生型植株相比，bc16茎秆、叶片和根明显变脆，而株高、穗粒数降低，穗长和主根长变短。茎秆细胞壁成分分析表明，bc16纤维素含量显著低于野生型植株，半纤维素含量则显著增加，而木质素含量差异不显著。突变体bc16薄壁细胞形状无规则、排列紊乱，表皮层下厚壁细胞次生壁和薄壁细胞壁变薄。遗传分析表明bc16突变体由隐性单基因控制，位于水稻第2染色体长臂端InDel标记2F和2H间66.6 kb的区间内。该区间共有7个候选基因，其中Os02g0738900是bc3脆秆基因的等位基因。测序结果表明，bc16突变体中的Os02g0738900基因从ATG开始第5113位，在第13内含子近末端发生了T→A的置换，导致转录过程中该内含子末端6个核苷酸被剪切到mRNA中，最终导致翻译提前终止。实时荧光定量PCR结果表明Os02g0738900基因在bc16脆秆突变体根、茎、叶中的表达量降低。bc16基因可能通过调控厚壁组织次生细胞壁和薄壁细胞初生壁的合成来影响水稻茎秆机械强度。

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水稻草矮病毒侵染的水稻根系差异蛋白鉴定 丁新伦,谢荔岩,张洁,吴祖建* 2016, 30(4): 356-362.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5193 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1883KB) ( )   为鉴定与水稻草矮病毒（Rice grassy stunt virus， RGSV）侵染引起的水稻根系发育不良的相关蛋白，解析根系发育不良症状的形成机理以及水稻草矮病毒与水稻互作的分子机制，采用双向荧光差异凝胶电泳（2DDIGE）结合基质辅助激光解析串联飞行时间质谱技术（MALDITOFMS）对RGSV侵染水稻后根系的差异表达蛋白进行分离和鉴定，并对鉴定的差异表达蛋白进行GO聚类分析和KEGG生物通路注释。结果表明，差异倍数大于2的蛋白质点有56个，其中，表达丰度升高的点有34个，表达丰度下降的点有22个；质谱成功鉴定出27个蛋白质点，分属于25种蛋白质。GO聚类分析表明差异表达蛋白涉及14个生物学过程，在生物功能上分属10类。细胞组件分析显示差异表达蛋白定位于不同的细胞部位。KEGG通路分析显示差异蛋白参与了12个生物通路。

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一个水稻根长QTL qRL4的分离鉴定 徐晓明1,2,3,#,张迎信1,3,#,王会民1,4,任翠5,王汝慈1,3,沈希宏1,3,占小登1,3,吴玮勋1,3,程式华1,3,曹立勇1,3,* 2016, 30(4): 363-370.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5071 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1061KB) ( )   为了分离鉴定 qRL4，以超级稻协优 9308 衍生重组自交系与轮回亲本中恢9308(R9308)回交多代的高代回交群体为材料，利用琼脂无土栽培技术,开展水稻根长QTL qRL4的分离鉴定研究，最后将 qRL4定位在第4染色体分子标记RM5687与InDel49间624.6 kb范围内。此基因的定位与分离鉴定将有助于水稻根长相关遗传机理的研究，为探究在基因水平上的水稻根系形态建成奠定了坚实基础。

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自由空气中CO2浓度和温度增高对水稻种子活力的影响 高厚玉1,景立权2,陈龙1,居静1,王云霞1,*,朱建国3,杨连新2,王余龙2 2016, 30(4): 371-379.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5194 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(862KB) ( )   大气二氧化碳（CO2）浓度和气温增高是全球气候变化的重要特征，本研究旨在揭示未来气候变化条件下生长的水稻，其种子活力是否受这两个重要环境因子的影响。利用稻田FACE（Free Air CO2 Enrichment）系统，以常规水稻武运粳23为供试材料，设置对照（Ambient，环境空气）、CO2浓度增高（比Ambient高200 μmol/mol）、温度增高（比Ambient高2℃）和CO2浓度与温度同时增高四个处理，成熟期收获种子进行实验室标准发芽实验。结果表明，与对照相比，单独CO2浓度增加使成熟种子浸种24 h浸出液电导率平均增加16.5%，但使种子露白率、发芽率、发芽势和发芽指数分别下降7.8%、10.0%、17.4%和8.9%。相似地，单独温度增高或CO2浓度和温度同时增高处理对上述参数影响的方向一致，但影响的幅度变小，多未达显著水平。与环境生长温度相比，高温环境下全生育期CO2浓度升高使成熟种子浸种24 h浸出液电导率、露白率、发芽率、发芽势和发芽指数的影响变小，表现在CO2浓度与温度处理间存在一定程度的交互作用。种子发芽后芽和根系性状对高CO2浓度或高温均无显著响应。以上结果说明，大气CO2浓度增高200 μmol/mol环境条件下，常规粳稻武运粳23成熟种子露白率、发芽率、发芽势和发芽指数等指标均明显下降，但在同时适度增温的生长环境下这种负面影响有减弱的趋势。

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不同镉浓度处理下水稻植株镉含量变化及其镉调控相关基因表达分析 周全,王宏,张迎信,董青,孟帅,曹立勇,邵国胜*,沈希宏* 2016, 30(4): 380-388.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.6031 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4492KB) ( )   以地上部镉含量不同的籼稻和粳稻品种各6个为材料，采用水培试验，设置6个镉浓度，研究了不同浓度镉处理对不同水稻品种植株生长、镉含量和相关重金属转运蛋白基因表达水平的影响。结果表明，镉胁迫对水稻生长有抑制作用，表现为苗高、地上部干物质量和叶绿素含量下降。在不同镉浓度处理下，植株根部和地上部的镉含量存在显著的基因型差异，植株中镉从根部向地上部的转运可能是水稻品种间以及籼粳亚种间地上部镉含量差异的主要原因，根部镉的吸收量影响较小。在0.50到2.00 mg/kg的高镉处理梯度间，部分水稻品种地上部出现镉积累饱和现象（镉含量增加较少，部分水稻品种地上部镉含量甚至显著降低）；在此镉浓度处理下，OsNRMAP1、OsIRT2和OsNAS2的表达水平显著上调，这可能与植株对镉的吸收调节作用相关。

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缓/控释肥对双季稻产量和氮素利用率的影响 侯红乾1，2，3,黄永兰4,冀建华1，2，3,刘益仁1，2，3,刘秀梅1，2，3,*,胡兆平5，6 2016, 30(4): 389-396.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5163 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(454KB) ( )   为明确缓/控释肥(slow/controlledrelease fertilizer, CRF)在水稻上的应用效果，连续2年在南方双季稻区第四纪红壤发育的水稻土上进行双季稻大田试验，比较了不施氮肥(CK)、推荐分3次施肥(OF)、一次性基施缓/控释肥(100CRF)和一次性基施80%缓/控释肥(80CRF)条件下，双季稻的产量形成、氮素吸收和利用的差异。结果表明, 2年4季产量平均表现为80CRF>100CRF>OF>CK，其中80CRF、100CRF和OF分别比CK增产25.32%、23.93%和22.54%(P<0.05)，而各施氮处理间无显著差异；2年籽粒平均吸氮量中，早稻100CRF、80CRF处理均显著高于OF处理(P<0.05)，晚稻100CRF处理显著高于OF处理(P<0.05)，但80CRF处理与OF无显著差异，秸秆吸氮量与籽粒一致。100CRF、80CRF处理下氮肥吸收利用率均显著高于OF处理(P<0.05)；氮肥农学利用率、氮肥偏生产力以80CRF最高，显著高于100CRF和OF处理(P<0.05)；2012年晚季80CRF的氮肥生理利用率、土壤氮素依存率最高，显著高于100CRF处理(P<0.05)，2013年早晚稻均以OF处理最高，显著高于100CRF处理(P<0.05)；2年定位试验中的80CRF处理与OF处理氮素生理利用率无显著差异。因此，一次性施用缓/控释肥产量水平与推荐分次施肥水平相当，但施用缓/控释肥能显著提高水稻氮素吸收量和含量。全量施缓/控释肥虽能提高早晚稻氮肥吸收利用率，但氮素生理利用率降低；在推荐施肥的基础上减量20%施用缓/控释肥的早晚稻氮肥吸收利用率、农艺利用率、偏生产力均显著提高，氮肥生理利用率与推荐施肥无差异；即在稳产的基础上，提高了氮素的利用效果，是值得推荐的施肥方式。

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水稻转录因子基因OsPHR3在磷素利用过程中的作用 张亮,孙文献,孙雅菲,裴文霞,罗闻真,孙瑞,张占田,徐国华,孙淑斌* 2016, 30(4): 397-405.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.6011 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1595KB) ( )   磷是植物体生长发育所必需的大量营养元素之一，广泛参与植物体多种生命活动。土壤中磷的有效性很低，是农业生产中限制作物产量的重要因素。OsPHR3（LOC_Os02g04640）属于MYBCC家族，与水稻中磷信号途径中心调控因子OsPHR2是同源基因,且具有部分功能重叠。本研究利用转基因技术获得OsPHR3基因的突变体和超表达材料，通过水培实验、32Pi同位素实验以及桶培实验来研究该基因在吸收利用磷素过程中的作用。水培实验表明，与野生型相比，突变体磷含量无明显差异，基因超表达能够提高水稻体内磷含量。32Pi同位素实验显示，与野生型相比，缺磷时突变体吸收速率降低，而该基因超表达能够促进磷素的吸收与转运。桶培实验表明，该基因超表达能够增加水稻有效分蘖数，提高种子中磷含量，该基因缺失使得穗长变短。OsPHR3基因可能调控促进磷的吸收与向地上部转运。该研究将为以后分子育种提供依据。

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类酵母共生菌中两个组氨酸合成基因在褐飞虱发育中的作用 唐耀华1,2,万品俊2,郝培应1,傅强2,*,俞晓平1,* 2016, 30(4): 406-416.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.6026 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2881KB) ( )   褐飞虱\[Nilaparvata lugens (Stl)\]是我国水稻上的主要害虫，专一性吸食必需氨基酸缺乏的水稻筛管液。利用基因组和转录组数据，人们构建了褐飞虱及其体内类酵母共生菌（YLS）参与组氨酸等必需氨基酸的合成途径。在此基础上，本研究旨在通过基因克隆和RNA干扰研究YLS的His2和His6（分别命名为EdeHis2和EdeHis6）在褐飞虱生长、发育和存活中的作用。同源搜索和系统发育分析表明EdeHis2和EdeHis6均源于YLS基因组，与绿僵菌His2和His6高度同源并在系统发育树中形成一个簇，但在褐飞虱基因组中无同源基因。基因的时空表达分析表明，His2和His6在褐飞虱的各个龄期均表达且呈现一定的波动性，在褐飞虱脂肪体中的表达量均显著高于头、足、体壁和中肠。此外，在褐飞虱头和翅的基因组中未能扩增到目的片段，而在腹部能扩增出目的片段。分别注射外源双链RNA（dsEdeHis2或dsEdeHis6）后的第2、4、6天，EdeHis2的表达量分别显著下调45%~60%，EdeHis6下调27%~55%。dsEdeHis2和dsEdeHis6分别使褐飞虱的死亡率提高了8.3%和9.2%，雌、雄虫的若虫期历期延长了0.43 d、0.33 d和0.65 d、0.36 d，但均未达到显著水平。另外，注射dsEdeHis6的褐飞虱雌雄成虫翅畸形率分别为11%和13%，显著高于对照组。综上所述，源于YLS的EdeHis2和EdeHis6参与褐飞虱组氨酸的合成，与褐飞虱的存活、发育和翅发育相关。

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基于适应性调整的豫南地区水稻生产对未来气候变化的响应 马锐1,江敏1,2,*,薛昌颖2,孙彬1,周桐宇1 2016, 30(4): 417-430.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5189 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1462KB) ( )   选取河南信阳市9个取样点和单季稻早、中、晚熟3个代表性品种开展气候变化影响的评价研究。根据政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告（SRES）中的A2、B2情景并结合区域气候模式（PRECIS），生成信阳市9个取样点基准时段（1961-1990年）和未来时段（2021-2050年）的逐日气象资料。利用ORYZAV3模型，在考虑未来CO2的直接增益效应情况下，模拟分析了未来气候变化对水稻生产的影响。在此基础上，模拟分析了未来不同情景下水稻生产可能的适应性调整方案，最后得出研究区域的水稻生产经过适应性调整后的产量、稳产性以及豫南地区水稻总产的变化。结果显示，未来气候变化中，若不进行适应性调整，在不考虑CO2直接增益效应情况下，信阳地区在A2情景下的模拟产量较基准阶段减产14.1%，B2情景下减产8.6%。通过品种、播期的调整，并同时考虑CO2的肥效作用，A2和B2情景下将分别增产17.2%和15.7%。适应性调整后豫南地区的总产在A2和B2情景下较基准阶段将分别增产14.8%和13.2%。因此，在未来气候变化的评价研究中，将作物生产的适应性调整考虑在内，不仅更为科学合理，也更为乐观。

综述与专论

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水稻热耗散对逆境的响应 赵霞1,2,#,杨华伟1,#,刘然方1,陈婷婷2,奉保华2,张彩霞2,杨雪芹2,陶龙兴2,* 2016, 30(4): 431-440.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.6003 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(831KB) ( )   非光化学猝灭（NPQ）常用于评估以热能途径耗散的光能（热耗散），热耗散在维持光能转化平衡中起着重要作用，是水稻叶片重要的光防御机制。大量研究表明，热耗散的诱导受跨类囊体膜ΔpH、叶黄素循环和PsbS蛋白等的调控；NPQ与光保护效应不呈线性关系，只有在某些特定条件下，NPQ才可作为光保护效应的有效指标；在高温、低温、缺氮、干旱、盐胁迫等逆境下水稻NPQ显著增加，热耗散可能与水稻抗逆性密切相关。本文从热耗散的诱导和调控机制、NPQ与光保护效应以及水稻NPQ对环境因子（温度、氮营养、水分、盐）的响应等4个方面综述了水稻叶片热耗散的研究进展，并对水稻NPQ与抗逆性关系的研究作了展望。

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转磷酸甘露糖变位酶基因提高水稻维生素C含量 高利芬1,2,夏志辉2,3,张继1,王道文2,翟文学2,* 2016, 30(4): 441-446.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2016.5129 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1041KB) ( )   维生素C (VC) 是人体健康所必需的营养元素。人类由于缺乏VC合成途径中的最后一种酶（L古洛糖酸内酯氧化酶），自身不能合成VC。水稻是重要的粮食作物，增加水稻种子中VC含量，能够提高其营养价值。磷酸甘露糖变位酶(PMM)是VC合成通路中一种重要的酶，催化甘露糖6磷酸到甘露糖1磷酸的转变。将水稻PMM基因(OsPMM)构建在双右边界双元载体pMNDRBBin6上，并用种子特异表达的启动子BX14驱动其表达。通过农杆菌介导的转化系统，OsPMM基因被转入粳型三系恢复系C418中。通过分子检测，在T2代筛选到了无选择标记的转基因植株。对OsPMM基因在转基因植株中的表达进行分析，发现OsPMM基因在转基因水稻种子内的表达水平明显提高，相应地，转基因系种子中的VC含量也提高了25%~50%。