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2019年, 第33卷, 第5期
刊出日期：2019-09-10 上一期    下一期
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综述与评论
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水稻重金属镉吸收和转运的分子遗传机制研究进展 丁仕林, 刘朝雷, 钱前, 高振宇 2019, 33(5): 383-390.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9040 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(607KB) ( )   镉是对人体健康具有高度毒害作用的重金属元素之一。人体摄入镉的主要来源是食用镉超标的稻米,因此研究水稻对镉吸收、转运、积累的遗传机制尤为重要。目前,虽然水稻镉积累的遗传通路尚未完全明晰,但已明确了一些重要基因在稻米镉积累过程中的调控作用。本文就镉胁迫对水稻的危害、水稻品种间镉积累量的变异、水稻镉积累相关QTL、水稻镉吸收转运相关基因的研究进展及其育种利用加以综述,探讨了未来研究的方向。

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水稻叶倾角分子机制及育种应用的研究进展 胡娟, 林晗, 徐娜, 焦然, 戴志俊, 鲁草林, 饶玉春, 王跃星 2019, 33(5): 391-400.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9029 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(778KB) ( )   水稻叶倾角是指叶片与茎秆之间的夹角,叶倾角影响叶片光合作用速率,与株型和产量密切相关,如直立叶片就是水稻理想株型形态因素之一。叶倾角的大小受到多种植物激素的调控,是油菜素内酯、生长素、赤霉素、茉莉酸等多种激素相互作用的结果,另外,其他因素如根系分布、叶片大小、生长环境等也会对水稻叶倾角大小产生一定的影响。本文根据水稻叶倾角的研究进展,着重从叶枕的发育、激素水平及其他因素等方面,对水稻叶倾角的分子机制及其在育种中的应用进行阐述与总结,以期为水稻株型的分子设计育种提供参考,为进一步提高水稻的产量奠定理论基础。

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种子加工、检验理论与技术现状及思考 朱明东, 魏祥进, 谢红军, 汤国华, 曾晓珊, 王建龙, 胡培松, 余应弘 2019, 33(5): 401-406.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019. 8133 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(826KB) ( )   种子加工及检验是种子向市场流通的关键,是商业化育种中赋予种子商品属性不可或缺的环节。种子加工、检验理论与技术的研究是完善种业产业链、实现规模化商业育种、夯实“育繁推一体化”种业科学的重要一环。中国的种业科学技术体系正在形成与完善之中,受制于行业发展水平,种子加工及检验理论与技术相对薄弱。本文回顾了种子加工及检验理论与技术研究发展历程,提出了完善中国种业科学发展的策略与建议。围绕种业发展的需要,在做好品种优质化繁育的基础上,分析种子加工及检验理论与技术的新方向和新需求,加强种业应用性研究,建立先进的种子质量检验体系,研制适合现代种业发展需求的种子加工设备,打造种子加工产业标准化生产体系,完善种业科学技术学科建设,促进种业产业持续健康发展。

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利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻 龙起樟, 黄永兰, 唐秀英, 王会民, 芦明, 袁林峰, 万建林 2019, 33(5): 407-420.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9026 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1338KB) ( )   【目的】 为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】 选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒（糙米）镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响。【结果】 成功获得了前述品种的OsNramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量（后4种元素只在华占及衍生品系中检测）受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】 通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。

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聚合白背飞虱和褐飞虱抗性基因创制杂交水稻恢复系 朱永生, 白建林, 谢鸿光, 吴方喜, 罗曦, 姜身飞, 何炜, 陈丽萍, 蔡秋华, 谢华安, 张建福 2019, 33(5): 421-428.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9007 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(769KB) ( )   【目的】 为了创制兼抗白背飞虱和褐飞虱的水稻恢复系,【方法】 分别以抗褐飞虱材料B5（携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15）及携带白背飞虱抗性位点qsI-4的籼型恢复系福恢7011为供体亲本,以骨干恢复系福恢676为轮回亲本,应用低世代分离群体田间表型结合单株鉴定与高世代稳定株系室内筛选和分子标记辅助选择相结合的方法,并对抗虫株系及其测交后代进行考查和农艺性状分析。【结果】 选育出聚合Bph14、Bph15 和qsI-4的恢复系材料3份,携带2个抗虫基因的恢复系材料3份。其中6份恢复系的褐飞虱抗性鉴定结果均表现中抗以上。通过抗性鉴定和杂交后代农艺性状分析筛选出具有生产应用潜力的恢复系材料2份。【结论】 为褐飞虱和白背飞虱抗性聚合新种质的创制和应用提供了基础材料。

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敲除TMS5基因获得温敏不育粳稻新材料 杜茜, 费云燕, 王芳权, 许扬, 王军, 李文奇, 赵凌, 陈智慧, 梁国华, 周勇, 杨杰 2019, 33(5): 429-435.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9035 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1027KB) ( )   【目的】 水稻温敏不育系的选育是两系杂交稻育种工作中的关键环节。TMS5是控制温敏不育的重要基因,在生产上也应用较广。为了加快水稻温敏不育系的选育进程,【方法】 利用CRISPR/Cas9技术,在武运粳7号背景下对TMS5基因进行编辑。【结果】 通过测序从22株T0代中筛选获得6株纯合的突变体,分析发现6个纯合的突变体产生了相同的遗传变异,都在TMS5基因第2外显子44 bp和45 bp之间插入碱基“A”,导致翻译提前终止。通过细胞学观察和人工辅助授粉证实获得的株系花粉败育而雌配子正常发育。【结论】 这些结果表明对温敏不育基因TMS5基因进行编辑可以快速获得粳型温敏雄性不育系。

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机插同步一次性精量施肥对双季稻养分累积及利用率的影响 钟雪梅, 黄铁平, 彭建伟, 卢文璐, 康兴蓉, 孙梦飞, 宋思明, 唐启源, 陈裕新, 湛冬至, 周旋 2019, 33(5): 436-446.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8084 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1077KB) ( )   【目的】 为保证水稻施肥的准确性,揭示水稻机插与同步一次性侧深减量施肥的养分利用特征,为机插双季稻的氮(N)肥高效利用提供依据。【方法】 在典型双季稻种植区,以测土配方施肥量为依据,结合精量施肥机,2017-2018年研究机插同步一次性精量施肥对双季稻养分吸收和利用的影响。【结果】 与常规施肥处理相比,机插同步一次性减N 10%~30%处理早稻N、P、K累积量分别提高7.9%~11.7%、9.4%~25.9%和2.0%~6.5%(2017),8.2%~15.0%、9.0%~12.1%和14.0%~18.1%(2018);晚稻分别提高-0.6%~5.7%、9.1%~14.4%和3.7%~19.6%(2017),6.1%~8.5%、9.4%~19.3%和18.7%~22.2%(2018);早稻N肥吸收利用率(NRE)、N肥农学利用率(NAE)、N肥偏生产力(NPFP)分别提高38.6%~92.7%、49.9%~103.6%和29.5%~71.7%(2017),35.4%~71.4%、46.0%~98.4%和20.7%~75.4%(2018);晚稻分别提高20.8%~43.1%、31.3%~64.2%和18.3%~48.5% (2017),26.8%~99.1%、60.0%~82.9%和26.6%~60.5%(2018)。其中,早晚稻以减N 20%~30%处理效果较好。水稻机插同步一次性精量施肥随着施N量的降低,双季稻NRE先增加后降低,NHI、NAE和NPFP呈上升趋势,而土壤碱解氮含量呈下降趋势。【结论】通过施肥技术和机插模式的集成与优化,能有效减少稻田N肥施入,利于N、P、K吸收积累,同步提高双季稻的产量和N肥利用效率。

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不同株距下氮肥减量配施运筹对机插杂交稻的产量及光合特性的影响 王海月, 张桥, 武云霞, 严奉君, 郭长春, 孙永健, 徐徽, 杨志远, 马均 2019, 33(5): 447-456.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9021 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(941KB) ( )   【目的】 研究不同机插株距下缓释氮肥与常规氮肥减量配施在水稻关键生育时期的运筹方式,为水稻机插秧配套技术的应用提供理论和实践依据。【方法】 以中迟熟杂交籼稻川谷优7329为试验材料,采用两因素裂区设计,在机插行距均为30 cm下,设株距16 cm、18 cm、20 cm;并设4种缓释氮肥与常规氮肥运筹模式：1)基肥为96 kg/hm2缓释氮肥和24 kg/hm2常规氮肥,不施追肥;2)基肥施96 kg/hm2缓释氮肥,追肥施24 kg/hm2常规氮肥;3)基肥施96 kg/hm2缓释氮肥和54 kg/hm2常规氮肥,不施追肥;4)基肥为96 kg/hm2缓释氮肥和24 kg/hm2常规氮肥,追肥为30 kg/hm2常规氮肥;以不施氮肥为对照。【结果】 缓释氮肥与常规氮肥减量配施运筹和株距对机插杂交籼稻叶面积指数(LAI)、拔节-齐穗期光合势及产量的影响均达显著或极显著水平,且缓释氮肥与常规氮肥减量配施运筹的效应明显高于机插株距。3种株距下,随缓释氮肥与常规氮肥配施量及常规氮肥后移量的增加,机插杂交籼稻的LAI、拔节-齐穗期光合势、干物质积累量、净光合速率及产量均呈增加的趋势。株距为16 cm时,群体茎蘖数显著增大,形成的有效穗多,对养分的竞争性增强,光合特性减弱,未能形成大穗,虽然结实率高但每穗粒数较少,产量较低;株距为20 cm,由于密度降低,群体茎蘖数显著减少,形成的有效穗少,后期对养分的吸收充足,光合特性增强,形成了足够的大穗,每穗实粒数显著增加,但结实率和千粒重较小,因此未能高产;而株距为18 cm时,在足够群体茎蘖数的基础上形成的有效穗较多,后期能有效吸收养分,光合特性增强,结实率和千粒重显著增大。相关分析表明,缓释氮肥与常规氮肥减量配施运筹和株距下,尤以齐穗-成熟期群体生长率、拔节-齐穗期光合势和齐穗期有效叶面积指数与产量相关性较高。【结论】 株距为18 cm,96 kg/hm2缓释氮肥和24 kg/hm2常规氮肥作为基肥施用,30 kg/hm2常规氮肥作为追肥在倒4叶期施用,能充分发挥本区域机插杂交籼稻的高产优势,提高光合物质生产,产量最高可达11 681.56 kg/hm2。

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外源油菜素内酯缓解水稻穗分化期高温伤害的机理研究 陈燕华, 王亚梁, 朱德峰, 石庆华, 陈惠哲, 向镜, 张义凯, 张玉屏 2019, 33(5): 457-466.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9036 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1158KB) ( )   【目的】 明确水稻穗分化期高温下喷施2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide, EBR)对穗生长及颖花形成的影响,并探究其生理机制。【方法】 以热敏感型水稻IR36为材料,在幼穗分化期设置40℃高温和32℃适温两个处理,并喷施EBR,研究幼穗碳水化合物供应、蔗糖代谢、细胞分裂素代谢及抗氧化能力的变化。【结果】 1)高温和适温喷施EBR,水稻每穗粒数分别比不喷施的对照增加13.7% 和45.7%,其中以喷施0.15 mg/L效果最好,缓解了高温对水稻幼穗生长的抑制,增加颖花分化数和降低颖花退化率。2)喷施EBR对叶片净光合速率无显著影响,但促进幼穗中干物质和非结构性碳水化合物积累。EBR喷施增加高温下幼穗中蔗糖转运基因OsSUT1、OsSUT2和OsSUT4的表达,并显著提高蔗糖代谢相关酶活性,EBR对高温下碳水化合物利用的促进作用大于适温处理。3)喷施EBR降低高温下细胞分裂素氧化酶基因OsCKX5和OsCKX9的表达量,同时促进细胞分裂素合成和信号调节相关基因的表达,并在适温下也表现出类似的效应。4)喷施EBR降低高温下超氧阴离子含量,增强了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性。【结论】 高温下,喷施适宜浓度的EBR促进碳水化合物向幼穗的转运,抑制细胞分裂素分解,同时降低高温引起的过氧化伤害,进而缓解了高温对颖花形成的伤害。适温条件喷施EBR也对颖花形成具有一定的促进作用。

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新烟碱类及其他稻田杀虫剂对褐飞虱的室内药效评价 何佳春, 李波, 谢茂成, 赖凤香, 胡国文, 傅强 2019, 33(5): 467-478.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8098 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2089KB) ( )   【目的】 系统评价市场上常用杀虫剂对褐飞虱不同虫态的作用特性,为选择对口药剂进行防治提供依据。【方法】 采用稻苗浸渍法,在室内条件下测定了9种新烟碱类药剂和10种其他类型杀虫剂对褐飞虱不同虫态的杀虫活性、速效性和持效性。【结果】 1)杀虫活性：不同杀虫剂活性存在显著差异。其中,烯啶虫胺、噻虫胺、毒死蜱、氟啶虫胺腈、呋虫胺和环氧虫啶活性最好,其次为哒嗪硫磷、乙基多杀菌素、吡蚜酮、异丙威,阿维菌素;其余药剂中噻虫嗪、甲维盐、氟啶虫酰胺对2~3龄若虫有一定活性而对4~5龄虫活性差,噻嗪酮、吡虫啉、噻虫啉、啶虫脒、氯噻啉对两种虫态的活性均较差。2)速效性：毒死蜱、哒嗪硫磷的速效性最好,异丙威、呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺等次之,吡蚜酮最差。3)持效性：吡蚜酮、呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺、环氧虫啶持效期>15 d,其中吡蚜酮最好,药后0、5和10 d连续3批接的试虫死亡率无显著差异。4)成虫：呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺、环氧虫啶、毒死蜱、异丙威、吡蚜酮对雌雄成虫均有效,类似于若虫。5)卵：毒死蜱、烯啶虫胺、呋虫胺和噻虫胺对卵及孵化的若虫均有效;吡蚜酮、环氧虫啶、异丙威等无明显杀卵活性,但吡蚜酮对孵化若虫有较好的杀虫活性。【结论】 19种药剂中,适于褐飞虱防治的有吡蚜酮、烯啶虫胺、呋虫胺、噻虫胺、环氧虫啶、氟啶虫胺腈、毒死蜱、哒嗪硫磷、异丙威共9种。其中,吡蚜酮持效性最佳且对卵之外各虫态活性较好,但速效性最差。呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺和环氧虫啶等的速效性、持效性均较突出,且前三者对各虫态均有效。氟啶虫胺腈杀虫活性和速效性均好,但持效性差于新烟碱类。毒死蜱和哒嗪硫磷可单独或在防治其他害虫时兼防治褐飞虱,其中毒死蜱速效性最好,适合于大虫量时快速压低虫量。异丙威杀虫活性弱于新烟碱类,但速效性强于新烟碱类药剂,适合与吡蚜酮等混用或复配。此外,用于鳞翅目害虫防治的乙基多杀菌素、阿维菌素、甲维盐对褐飞虱有一定活性,适合防治其他害虫时兼治褐飞虱。而其余药剂如吡虫啉、噻嗪酮、噻虫嗪等7种药剂不适用于褐飞虱的防治。