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2019年, 第33卷, 第1期
刊出日期：2019-01-10 上一期    下一期
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研究论文

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一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位 林添资, 孙立亭, 龚红兵, 王益华, 刘玲珑, 赵志刚, 江玲, 万建民 2019, 33(1): 1-11.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2018.8026 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1426KB) ( )   【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体, 命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR 分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853 kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。

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云南地方品种子预44中一个新的抗稻瘟病基因的定位 卓晓轩, 樊琳琳, 安星宇, 郭敬玮, 杨睿, 曾千春, 罗琼 2019, 33(1): 12-19.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8054 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(865KB) ( )   【目的】子预44是具有广谱持久稻瘟病抗性的云南地方粳稻品种。为了揭示子预44广谱持久抗瘟机制并在抗稻瘟病育种中进行有效利用,【方法】利用江南香糯与子预44杂交构建的遗传群体及分离自云南罗平的稻瘟病菌株LP36进行子预44的抗性遗传分析和抗性基因定位。【结果】子预44对LP36的抗性为单显性基因控制,暂定名为Pi-zy4(t),它位于水稻第4染色体长臂上SSR标记RM5503与RM3276之间约318 kb区间内。【结论】Pi-zy4(t)为新的抗稻瘟病基因。研究结果为子预44的育种利用和Pi-zy4(t)基因的克隆提供了重要信息。

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抗稻瘟病位点LABR_64的起源及其分布和序列多样性 邓雨飞, 刘明浩, 王丹, 左示敏, 康厚祥, 王国梁 2019, 33(1): 20-27.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8017 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1828KB) ( )   【目的】研究抗病基因在水稻种群中的分布特征是培育抗病品种的基础。【方法】以水稻第9染色体上与Pi3/Pi5/Pii/Pi15等位的抗病位点LABR_64为研究对象,结合稻瘟病抗性鉴定,对该位点中包含的两个抗病基因LABR_64-1和LABR_64-2在水稻群体中的分布特征进行了研究,并对其在单子叶植物中对应的直系同源序列进行了共线性分析。【结果】LABR_64位点在水稻中存在的频率约为16%,所有存在该位点的粳稻均表现高抗病性,缺失该位点的粳稻品种均表现出高感病性,而籼稻品种中LABR_64位点存在频率低于5%,虽然其存在情况下均表现出抗病性,但大部分缺失该位点品种也表现出抗性;存在LABR_64位点的品种中,LABR_64-2基因编码序列高度保守;LABR_64起源于单子叶与双子叶植物完全分离后及单子叶植物分化早期,其在不同的单子叶植物的分化过程中一直保持着良好的共线性。【结论】粳稻抗稻瘟病表型与LABR_64-1和LABR_64-2存在与否紧密关联,而籼稻的相关性不大,表明籼稻中其他抗性基因在稻瘟病抗性过程中起主导作用;鉴于LABR_64-2的高度保守性,可根据其编码序列设计分子标记,用于高效筛选抗稻瘟病粳稻品种;LABR_64可能在不同单子叶植物抗病过程中均具有重要作用。

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水稻种子特异性谷蛋白GluB1启动子在水稻愈伤组织中驱动外源基因表达 赵艳, 唐湧洲, 史玉倩 2019, 33(1): 28-34.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2018.8036 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(796KB) ( )   【目的】水稻谷蛋白启动子GluB1(GluB1 promoter,pGluB1)常用于外源基因在种子中特异性高效表达的研究,也是研究种子储藏蛋白基因表达调控机制的模型。前人研究表明,pGluB1只在水稻胚乳中表达,而在根、茎、叶片、叶鞘、颖壳等组织中均无表达活性。研究的目的是为了克服种子特异表达启动子筛选周期长的缺点。【方法】将由pGluB1驱动的霍乱毒素B亚单位和重组胰岛素原组成的融合基因(a fusion gene of the cholera toxin B subunit and human proinsulin, CTBIN)表达载体pCAMBIA1302-pGluB1sig-CTBIN-NOS经农杆菌介导法转化水稻成熟胚愈伤组织。通过RT-PCR和蛋白质印迹杂交试验检测融合基因CTBIN在水稻愈伤组织中的转录和翻译表达。【结果】获得的7个转基因愈伤克隆中,有6个克隆的融合基因CTBIN在转录水平上表达。选取其中4个克隆进一步进行蛋白质印迹杂交试验检测证实融合基因CTBIN均在翻译水平上表达,而且从分子量大小推断融合蛋白包含的谷蛋白GluB1的N-端信号肽序列(24个氨基酸残基)在所测的愈伤组织细胞中均被成功切除。【结论】水稻种子特异性启动子pGluB1在愈伤组织中具有驱动外源基因表达活性,种子蛋白体亚细胞定位信号肽序列可在愈伤组织细胞中被切除。这为在愈伤组织细胞中快速检测种子特异表达启动子活性和探索愈伤组织中蛋白质的亚细胞分拣机制奠定了基础。

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四川盆地不同类型水稻品种机插栽培的干物质生产及产量特性分析 刘琦, 胡剑锋, 周伟, 杨志平, 陈勇, 任万军 2019, 33(1): 35-46.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8049 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1215KB) ( )   【目的】阐明机插栽培对不同类型水稻的干物质生产及产量特性的影响,为四川盆地机插秧的推广、品种选育和高产栽培提供依据。【方法】于2012年在四川盆地以中籼中熟杂交稻、中籼迟熟杂交稻、粳稻三类共计10个品种为材料,研究不同类型水稻品种在机插栽培条件下的干物质生产及产量形成特性。【结果】1)三种不同类型品种的水稻移栽后干物质积累均很好地符合Logistic曲线。中籼中熟杂交稻、中籼迟熟杂交稻物质积累均较快,缓增期短,快增期长,物质积累有一定优势;粳稻物质积累速率小,渐增期、缓增期较长,快增期短,物质积累处于劣势。2)三种类型水稻品种相比,在成熟期中籼中熟杂交稻营养器官干物质所占比例最低,生殖器官干物质所占比例最高;中籼迟熟杂交稻成熟期叶片占比最高,而粳稻则是茎鞘比例高、穗比例低。3)中籼中熟杂交稻、中籼迟熟杂交稻的茎鞘、叶片物质输出率和物质转化率均为正值,但粳稻茎鞘物质输出率、转化率和叶片物质转化率均小于0,叶片物质输出率也仅为1.26%。4)中籼中熟杂交稻的产量、每穗实粒数、籽粒充实率、充实度最高,中籼迟熟杂交稻的结实率、千粒重最大,粳稻的有效穗数、成穗率最高,说明籼稻产量主要与穗部性状有关,而粳稻主要与田间有效穗数有关。【结论】在四川盆地的机插栽培条件下,杂交籼稻需提高其有效穗数、成穗率;粳稻需筛选大穗型品种,提高每穗粒数和籽粒充实度。

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甬优4949和超优1000在华中地区再生稻种植的氮肥运筹研究 何爱斌, 于朋超, 陈乾, 姜广磊, 王慰亲, 聂立孝 2019, 33(1): 47-56.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8078 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1011KB) ( )   【目的】研究不同氮肥运筹处理下,超优1000、甬优4949作再生稻种植时的产量、氮肥偏生产力以及再生力的表现,以期为超优1000和甬优4949引入再生稻系统提供理论依据。【方法】试验为裂区设计,主区为氮肥处理,共设置了6个不同的氮肥处理,分别为N1(120main150ratoon)、N2(120main225ratoon)、N3(185main150ratoon)、N4(185main225ratoon)、N5(250main150ratoon)、N6(250main225ratoon);品种为副区(甬优4949、超优1000,两优6326作为再生稻大面积种植的对照品种)。测定不同品种在不同氮肥运筹下株高、分蘖数、叶面积指数、地上部生物量、产量、产量构成因子和成熟籽粒氮含量。【结果】试验结果表明,在头季,两优6326、超优1000、甬优4949最高产量分别为9.16 t/hm2、9.08 t/hm2和11.15 t/hm2,其对应的施氮量分别为185 kg/hm2、120 kg/hm2和185 kg/hm2。三个品种在高施氮量下(225 kg/hm2)的平均再生季产量分别为5.41 t/hm2、4.98 t/hm2、6.02 t/hm2,在低施氮量下(150 kg/hm2)的平均再生季产量分别为5.78 t/hm2、5.41 t/hm2、6.49 t/hm2。然而,三个品种在低氮处理下的氮肥偏生产力均显著高于高氮处理。综合产量和氮肥偏生产力,甬优4949的最优氮肥运筹应与两优6326保持一致(185main150ratoon),而超优1000在目前的产量水平下的头季施氮量低于两优6326(120 kg/ hm2),而再生季可与两优6326保持一致。【结论】甬优4949可在华中地区作再生稻种植并且氮肥运筹模式可与两优6326保持一致,而超优1000由于生育期太长,再生季不能完全成熟,不适合在华中地区作再生稻种植。

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齐穗至乳熟期不同温度对水稻南粳9108籽粒激素含量、淀粉积累及其合成关键酶活性的影响 成臣, 曾勇军, 程慧煌, 谭雪明, 商庆银, 曾研华, 石庆华 2019, 33(1): 57-67.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8077 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1250KB) ( )   【目的】为了明确灌浆结实前中期不同温度对晚粳稻籽粒灌浆、总淀粉及其组分含量的影响特征及其机理,【方法】以优质食味粳稻南粳9108为材料,利用植物培养箱控温,于水稻灌浆结实期设置高温(HT,日均温度31℃)、中温(MT,日均温度26℃)和低温(LT,日均温度21℃)三个处理,以自然温度为对照(CK),研究灌浆结实前中期持续高低温对晚粳稻籽粒灌浆、内源激素含量、淀粉及其及合成关键酶活性的影响。【结果】随温度上升(21℃~31℃),晚粳稻结实率和千粒重降低;灌浆前中期籽粒总淀粉积累速率加快,但持续时间短,总含量降低,而直链淀粉含量及其所占比例在整个灌浆期均呈降低趋势;灌浆前中期脱落酸(ABA)含量显著增加,赤霉素(GA3)含量降低,玉米素核苷(ZR)含量呈“先增先降”趋势;MT处理有利于提高灌浆结实期籽粒生长素(IAA)含量,HT和LT处理均降低籽粒IAA含量,LT处理下,IAA含量先降后升,而HT处理籽粒IAA含量一直处于较低水平;籽粒可溶性淀粉合成酶(SSS)活性与ZR变化规律相似,也呈“先增先降”趋势,但二者在灌浆结实期并不同步;淀粉分支酶(SBE)活性增加而淀粉脱分支酶(DBE)活性降低。【结论】不同温度显著影响晚粳稻籽粒内源激素含量和淀粉合成关键酶活性的变化,进而影响晚粳稻籽粒灌浆、总淀粉及其组分的积累。

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不同香稻品种苗期耐高温的形态生理响应 冯活仪, 江浩林, 王孟, 唐湘如, 段美洋, 潘圣刚, 田华, 王树丽, 莫钊文 2019, 33(1): 68-74.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8022 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(684KB) ( )   【目的】本研究旨在分析不同香稻品种苗期耐高温的形态生理响应特征,筛选出耐热性较好的香稻品种。【方法】在盆栽条件下,于光照培养箱内,以超级常规香稻玉香油占为对照,研究了常规香稻品种巴斯马蒂、桂香占、农香18、湘晚籼13、象牙香占、中香1号、美香占2号在苗期高温处理下的形态生理响应特征。于高温处理前后测定了8个香稻品种苗期各项形态生理指标。【结果】与玉香油占相比,高温胁迫下,巴斯马蒂的株高、单株鲜质量、单株干质量增幅更大,成活率和过氧化物酶活性更高,丙二醛含量反而下降了33.39%,表明巴斯马蒂的耐高温胁迫能力较好。湘晚籼13在高温处理下的单株干质量增幅与玉香油占相近,株成活率较玉香油占低,胞间二氧化碳浓度变幅较小,SOD活性和丙二醛含量的变幅在8个品种中均为最低,说明其耐高温胁迫的能力略低于玉香油占。农香18、象牙香占和美香占2号的成活率分别为13.33%、12.67%和16.00%。桂香占(4.33%)、中香1号(1.33%)在高温处理后的成活率最低,表明两者的耐高温能力均较差。【结论】8个品种耐热性从强到弱依次为巴斯马蒂、玉香油占、湘晚籼13、农香18、象牙香占、美香占2号、桂香占和中香1号。

实验技术

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二化螟实时荧光定量PCR内参基因筛选和表达稳定性评价 徐红星, 王国荣, 鲁艳辉, 杨亚军, 郑许松, 田俊策, 吕仲贤 2019, 33(1): 75-84.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8035 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1819KB) ( )   【目的】筛选特定试验条件下二化螟(Chilo suppressalis)稳定表达的内参基因,为二化螟基因表达研究奠定基础。【方法】根据二化螟转录组测序结果挑选出11个候选基因,利用实时荧光定量PCR测定其在二化螟不同发育历期、不同组织、温度处理、杀虫剂处理、取食不同饲料、取食不同水稻、dsRNA处理和混合样品的表达量,利用RefFinder、BestKeeper、GeNorm和NormFinder等软件和ΔCt值对11个候选基因的稳定性进行评估。【结果】5种分析方法表明,在二化螟不同发育历期稳定性较高的内参基因是AK、RPL10和EF1,不同组织中稳定性较高的内参基因是EF1、TUB和ACTB,不同温度下较稳定的内参基因为TUB、RPL10和EF1,杀虫剂处理样品中较稳定的是TF4和ACTA,取食不同饲料较稳定的是TUB、TF4、EF1和RPL10,取食不同品种水稻较稳定的是TUB和EF1,dsRNA处理样品中较稳定的是TUB、AK、ACTB和EF1,混合样品中较稳定的是EF1、TUB和ACTB。【结论】为不同试验条件下选择合适的内参基因提供了参考,也有利于在二化螟基因表达研究中获得更加可靠准确的数据。

研究简报

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湖南水稻主推品种对旱稻孢囊线虫的抗性及评价方法 袁涛, 叶姗, 周建宇, 彭德良, 黄文坤, 丁中 2019, 33(1): 85-89.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8053 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(519KB) ( )   【目的】旱稻孢囊线虫是一种水稻上重要的病原线虫。筛选抗虫种质资源对抗病品种的选育至关重要。【方法】通过室内二龄幼虫接种和田间自然病圃鉴定,以单株平均孢囊数、相对抗病指数和繁殖系数法评价了湖南省51个主推的水稻品种对旱稻孢囊线虫的抗性。【结果】在供试水稻品种中未发现有免疫和高抗品种。室内接种条件下,在24个中稻品种中,依据单株平均孢囊数评价,仅广两优2010表现为抗;依据相对抗病指数评价,广两优2010、准两优527、广两优1128 3个品种为抗;在27个晚稻品种中,依据单株平均孢囊数评价,盛泰优9712、准两优608、农香优204、岳优9264、岳优3700、中浙优1号、岳优27、湘晚糯1号、贺优50、Y两优9918共10个品种为抗;而依据相对抗病指数评价,湘晚糯1号、贺优50、Y两优9918表现为中感。在田间自然病圃条件下,依据繁殖系数 Pf/Pi评价,筛选出9个晚稻抗性品种,鉴定结果与室内接种相对抗病指数法基本一致。【结论】室内接种相对抗病指数法可以作为评价水稻品种对旱稻孢囊线虫抗性的有效方法。

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基于卷积神经网络的水稻纹枯病图像识别 刘婷婷, 王婷, 胡林 2019, 33(1): 90-94.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8051 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(771KB) ( )   【目的】水稻纹枯病是影响水稻生产的三大病害之一。研究卷积神经网络对水稻纹枯病的自动识别,弥补人工识别的不足,对预防和准确识别水稻蚊枯病类型有着重要意义。【方法】以卷积神经网络进行水稻纹枯病识别,并与基于支持向量机的识别方法进行对比。【结果】卷积神经网络识别率达到97%,优于支持向量机的95%。【结论】卷积神经网络运用于水稻纹枯病识别是可行的,弥补了人工识别的不足。此算法训练的模型有着较好的识别性能。