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2019年, 第33卷, 第6期
刊出日期：2019-11-10 上一期    下一期
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研究报告



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水稻落粒性的研究进展 苟亚军, 杨维丰, 林少俊, 高彦昊, 栾鑫 2019, 33(6): 479-488.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9038 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1036KB) ( )   落粒性是野生稻适应自然环境和保持群体繁衍的重要性状,落粒性的丧失是水稻驯化过程中的一个关键事件。落粒程度既直接影响水稻的产量,也影响其对现代化机械收割方式的适应性。本文综述了近年来水稻落粒性的研究进展,包括水稻落粒的生理基础、落粒性基因的定位与克隆,以及调控落粒性的分子机理。

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水稻抗稻瘟病分子机制研究进展 曹妮, 陈渊, 季芝娟, 曾宇翔, 杨长登, 梁燕 2019, 33(6): 489-498.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.8126 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(414KB) ( )   稻瘟病是危害世界水稻生产最严重的真菌病害之一。稻瘟病菌生理小种变异快,水稻品种的抗性一般仅能维持3~5年。培育和种植抗性品种是目前最经济有效的措施。近年来,对稻瘟病菌致病机制和抗性基因分子机理的系统研究,加深了对该病原菌-宿主系统中病原相关分子模式诱导的免疫反应机制和病原菌效应蛋白诱导的免疫反应机制的了解。本文综述了水稻抗稻瘟病的两种天然免疫机制研究的最新进展,并对目前水稻抗稻瘟病分子机制研究中急需解决的问题和挑战进行探讨和展望。

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水稻粉质皱缩胚乳突变体fse4的表型分析与基因克隆 杜溢墨 潘天 田云录 刘世家 刘喜 江玲 张文伟 王益华* 万建民 2019, 33(6): 499-512.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019. 9058 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3869KB) ( )   【目的】水稻种子主要以淀粉形式储藏能量。淀粉合成需要多种酶类和调控因子参与，机制较为复杂。本研究利用水稻胚乳发育缺陷突变体，克隆和鉴定新的调控淀粉合成相关基因，旨在为研究淀粉合成及其调控提供理论依据。【方法】从化学诱变剂甲基亚硝基脲（1-methyl-1-nitroso-urea, MNU）处理的宁粳3号(Ningjing 3, WT)突变体库中筛选到一个能稳定遗传的胚乳粉质皱缩突变体，命名为fse4 (floury and shrunken 4 )。与籼稻品种Dular杂交获得F1种子（F2），通过图位克隆的策略确定FSE4候选基因。利用杂合植株（FSE4fse4）分离出的粉质种子，观察形态学特征，分析其理化性质。使用扫描电镜和半薄切片技术观察胚乳结构。使用qRT-PCR和免疫印迹分析淀粉合成相关基因表达模式和淀粉合成相关酶类的蛋白积累量。利用全自动氨基酸分析仪测定成熟胚乳各氨基酸含量。【结果】突变体fse4籽粒宽度、厚度以及千粒重显著下降，同时胚乳中总淀粉、总蛋白、直链淀粉含量亦显著下降，而脂肪含量显著上升；淀粉黏度、崩解值和消减值显著低于野生型。突变体fse4中多为单粒型淀粉颗粒，且排列分散。FSE4定位于第5染色体长臂约252 kb的区间内，测序发现编码Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因 （Delta 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase, P5CS）第1外显子上发生单碱基替换，导致一保守的氨基酸发生变异。突变体fse4中大部分淀粉合成相关基因表达量下调，多种淀粉合成相关蛋白积累量减少。突变体fse4米粉中多种氨基酸含量发生显著变化，游离氨基酸含量是其野生型的3.6倍。此外，外源喷施脯氨酸能部分恢复突变体fse4种子萌发缺陷表型。【结论】FSE4编码脯氨酸合成关键限速酶P5CS，该基因对胚乳中氨基酸的合成及代谢起重要的调控作用，并影响淀粉的合成与积累。

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籼稻背景下抑制不同ALK等位基因表达对稻米品质的影响 陈专专, 李先锋, 仲敏, 葛家奇, 范晓磊, 张昌泉, 刘巧泉 2019, 33(6): 513-522.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019. 9090 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1854KB) ( )   目的 稻米糊化温度是影响稻米品质的重要指标,该性状受主效基因ALK/SSII-3调控,ALK基因具有多个复等位基因,本研究旨在通过RNAi技术明确籼稻亚种中两个不同ALK等位基因的效应。方法 以分别含有ALKc和ALKb等位基因的高糊化温度品种珍汕97B和低糊化温度品种龙特甫B为试验材料,使用RNAi技术构建ALK表达下调的转基因株系,通过对其稻米理化品质的测定来明确不同等位基因表达下调对稻米品质的影响。结果 对不同转基因水稻目的基因的表达分析显示本研究中转基因株系的ALK基因受到了不同程度的干扰。重点分析了不同RNAi株系稻米的糊化温度,结果表明珍汕97B的RNAi转基因稻米的糊化温度极显著降低,而在低糊化温度品种龙特甫B背景中下调表达ALK基因后对糊化温度的影响较小;转基因株系与未转化亲本相比,米粉的起始糊化温度都显著降低,表现为提前糊化;在珍汕97B背景下干扰系的峰值温度与未转化亲本相比极显著降低,而在龙特甫背景下米粉的峰值温度与未转化对照相比显著降低。对不同转基因系的理化品质分析表明,ALK下调表达植株稻米的表观直链淀粉含量显著增加,下调表达ALK后会引起米粉峰值黏度和崩解值的改变。高糊化温度品种珍汕97B干扰系与未转化对照相比胶稠度呈现极显著性差异,而低糊化温度品种龙特甫干扰系的胶稠度与未转化对照相比没有差异。结论 下调表达ALK等位基因对稻米理化品质产生显著影响,并且干扰不同等位基因的效应存在明显差异,即籼稻中的两个ALK等位基因的效应存在显著差异。

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近40年我国水稻育成品种分析 鄂志国, 程本义, 孙红伟, 汪玉军, 朱练峰, 林海, 王磊, 童汉华, 陈红旗 2019, 33(6): 523-531.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9084 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1631KB) ( )   目的 及时总结前人的育种经验,掌握育成品种的系谱,不仅有助于了解育种历史,而且对育种家选择亲本具有极其重要的参考价值,可以有效减少育种工作中的盲目性。方法 基于Asp. net和VB. net,编写程序算法,对数据库中收录的水稻品种数据进行分析,相关结果用R语言进行展示。结果 1979-2018年,我国省级以上共审定水稻品种9563个,生产上大面积应用品种4159个。籼稻骨干亲本多为杂交稻保持系和恢复系,但杂交稻的使用也降低了亲本多样性。结论 过去的40年,我国水稻育种取得了跨越式发展,育成品种层出不穷,品种的单产得到提高,食味品质提升,稻瘟病抗性和白叶枯病抗性也得到改良。

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硫化氢提高水稻磷吸收转运的生理和分子机制 朱春权, 曹小闯, 朱练峰, 白志刚, 黄洁, 梁清铎, 金千瑜, 张均华 2019, 33(6): 532-540.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9055 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1766KB) ( )   目的 低磷胁迫是限制水稻产量的主要因素之一。水稻淹水条件下产生H2S,然而,H2S作为信号分子是否参与调节水稻响应缺磷胁迫还未可知。方法 在正常磷和低磷条件下测定水稻H2S含量,揭示H2S在水稻响应缺磷胁迫中的作用。用2 μmol/L H2S前体物质NaHS预处理水稻1 d,然后在加磷和低磷条件下培养6 d,测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量、磷转运子基因表达以及根系构型变化,从而探究H2S参与调节水稻响应缺磷胁迫的生理和分子机制。结论 低磷胁迫下,水稻根系和地上部H2S含量显著增加。NaHS预处理水稻显著增加低磷条件下水稻体内有效磷和总磷含量,提高根系酸性磷酸酶活性,提高抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量和磷转运子基因表达水平,同时还改变水稻根系构型,增加总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数,从而促进低磷条件下水稻对外界磷的吸收和转运,最终缓解缺磷胁迫。

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不同类型水稻品种稻米蛋白质含量与蒸煮食味品质的关系及后期氮肥的效应 石吕, 张新月, 孙惠艳, 曹先梅, 刘建, 张祖建 2019, 33(6): 541-552.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9022 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(657KB) ( )   目的 为揭示不同类型水稻品种稻米蛋白质含量与其蒸煮食味品质间的关系及其对不同后期施氮水平的响应。方法 以3个常规籼稻品种和3个常规粳稻品种为供试材料,在抽穗期实施不同氮肥水平的处理,分析稻米蛋白质及其组分含量与蒸煮食味品质的关系。结果 不论籼粳亚种,后期氮素肥料均显著增加了稻米蛋白质含量,品种对氮素的反应存在明显不同,但肥料处理效应大于品种间差异。随着后期氮肥水平的提高,稻米中四种蛋白组分含量也显著增加,以醇溶蛋白和谷蛋白对氮肥的施用反应较大;直链淀粉含量有所下降,胶稠度显著变短;淀粉糊化特征值中最高黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度下降,而回复值、消减值呈上升趋势;食味值显著下降。相关分析显示,籼﹑粳稻总蛋白质含量与胶稠度呈极显著负相关;籼稻蛋白质含量与食味值(r=-0.975**)﹑最高黏度呈极显著负相关,与崩解值呈负相关,与回复值﹑消减值呈正相关或显著正相关;粳稻蛋白质含量与食味值(r=-0.923**)和崩解值呈极显著负相关,与最高黏度呈显著负相关,与回复值﹑消减值的关系和籼稻基本相同。籼、粳稻食味值均与球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白显著负相关,与清蛋白(即比例最小的组分)的关系,籼稻呈极显著负相关,而粳稻相关性未达显著。结论 后期氮肥水平的增加显著提高稻米蛋白质及其组分含量。稻米蛋白质含量的增加,显著劣化稻米蒸煮品质和适口性。四种蛋白组分的增加均会不同程度地劣化稻米食味,其中,尤以球蛋白和醇溶蛋白的负效应较为显著,谷蛋白对食味的负效应也不可忽视,在籼稻品种中表现更明显。

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长江中游稻区水稻产业发展现状、问题与建议 赵正洪, 戴力, 黄见良, 潘晓华, 游艾青, 赵全志, 陈光辉, 周政, 胡文彬, 纪龙 2019, 33(6): 553-564.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9061 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(490KB) ( )   为了解国家调低稻谷保护收购价后长江中游稻区水稻产业发展状况,湖南、湖北、江西和河南4省水稻专家组织开展了相关调研。结果表明,长江中游稻区2018和2019（预测）两年水稻总体种植面积持续缩减,主要是湖南和江西“双改单”和种植结构调整所致,而湖北和河南面积略有增加。稻区内2018年稻谷销售进度明显滞后于上年同期,稻谷价格也不同程度下跌。这主要受国家保护价下调影响。而优质稻谷销售进度和价格受影响较小,其流通表现出更强的市场化。2018年水稻种植人工、地租、化肥和总成本均出现不同程度提高,其中地租和人工成本增加是总成本提高的主要原因。2018年稻米加工企业稻谷收购量、收购价和稻米批发价均不同程度降低。稻区内优质稻和杂交稻种植面积占比均为64%;籼稻面积占比97.6%。不同水稻种植技术应用比例表现为抛秧>手插和直播>机插;再生稻种植面积不断增加,稻渔模式迅猛发展。同时,稻区水稻产业发展面临着农民种粮积极性普遍下降,订单农业发展风险重重,农业基础设施不完善、修缮主体不明确,农业生产社会化程度偏低,稻渔模式无序发展隐患大,农民卖粮难度大、成本高、风险大,区域稻米品牌建设亟待加强等一系列问题。建议政府调整粮食收储政策,加强对农业的政策和补贴支持力度,加强对再生稻和稻渔模式发展的引导,加大科研攻关投入。

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谷氧还蛋白(AbGrx-1)对水稻干尖线虫在氧化胁迫下的保护作用 冯辉, 范亚磊, 张金凤, 朱红利, 魏利辉 2019, 33(6): 565-574.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9016 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1902KB) ( )   目的 谷氧还蛋白(glutaredoxin, Grx)作为一种抗氧化酶,在通过清除多余活性氧来维持生物细胞氧化还原平衡、降低细胞膜损伤过程中发挥重要作用。水稻干尖线虫(Aphelenchoides besseyi)能在高温、渗透及氧化胁迫等多种逆境压力中存活。本研究旨在探究Grx在水稻干尖线虫抗氧化胁迫中的作用。方法 通过cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends, RACE),获得了一个水稻干尖线虫谷氧还蛋白基因AbGrx-1,进行了序列比对和遗传进化分析;通过qRT-PCR检测了AbGrx-1在线虫响应氧化和温度胁迫中的表达差异,通过原核表达获得了AbGrx-1的重组蛋白,并分析了AbGrx-1蛋白浸泡对水稻干尖线虫在氧化和高温胁迫下存活的影响。结果 AbGrx-1基因全长包括90 bp的5＇非翻译区(UTR)、321 bp的编码区和97 bp的3＇UTR,开发阅读框(横跨91至411位)编码106个氨基酸。AbGrx-1蛋白的第24至27位点具有谷氧还蛋白催化残基(CPYC),分别在第69至第72和第83至第86位点存在保守的谷胱甘肽结合位点RSVP和GGDD,归为Ⅰ类谷氧还蛋白。遗传进化树显示AbGrx-1与燕麦真滑刃线虫(Aphelenchus avenae)Grx亲缘关系最近,位于同一进化分支。AbGrx-1在H2O2处理和12℃下时显著上调表达,但在0℃, 4℃, 37℃和45℃极端温度中下调表达。高浓度H2O2和高温导致水稻干尖线虫死亡率增加,AbGrx-1重组蛋白能显著提高暴露于高浓度H2O2中线虫的存活率,但不影响高温下线虫的存活率。结论 AbGrx-1参与调控水稻干尖线虫的抗氧化免疫反应,在抵抗氧化损伤、维持线虫生存方面具有重要功能。