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2020年, 第34卷, 第2期
刊出日期：2020-03-10 上一期    下一期
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综述与专论
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综述与专论

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杂交水稻机械化制种的技术探索与实践 唐文帮, 张桂莲, 邓化冰 2020, 34(2): 95-103.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9130 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(920KB) ( )   居高不下的杂交水稻制种成本已经成为制约杂交稻推广应用的主要因素之一。本文详细地分析了国内外杂交水稻机械化制种的现状,总结机械化制种存在的困难和问题,针对我国当前形势和耕作制度的特点,结合多年育种实践,提出了通过培育小粒型不育系,利用不育系与恢复系种子粒型（主要是粒厚）的显著差异,实现父母本混播混收、收获后机械分离获得杂交种子的全程机械化制种设想。提出了适合机械化制种的小粒不育系应具备的性状特征。按此设想,笔者团队选育出了综合性状优良的小粒型不育系卓201S、南3502S、展998S等,并配组了系列高产、优质的杂交稻组合卓两优581、卓两优141、南两优1998等,成功实现这些杂交稻的高效机械化制种。卓201S等小粒型不育系及其系列杂交组合的育成,是杂交水稻机械化制种品种选育的重大突破。

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水稻叶片早衰突变体的农艺与生理性状研究进展 李可, 禹晴, 徐云姬, 杨建昌 2020, 34(2): 104-114.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9078 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1075KB) ( )   叶片早衰严重影响水稻产量与品质。研究水稻叶片早衰突变体的农艺及生理性状,有助于了解水稻叶片衰老进程和机理。本文简述了叶片衰老特征和衰老机制,重点综述了水稻叶片早衰突变体的类型、农艺与生理性状研究进展及延缓水稻叶片衰老的栽培调控途径。可为水稻抗衰老品种选育及栽培调控提供理论依据。

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水稻花器官发育基因DPS2的鉴定和精细定位 王昌健, 陈龙, 代丽萍, 路雪丽, 贺金立, 杨龙, 胡江, 朱丽, 董国军, 张光恒, 高振宇, 任德勇, 陈光, 沈兰, 张强, 郭龙彪, 钱前, 曾大力 2020, 34(2): 115-124.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9122 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(864KB) ( )   【目的】鉴定和克隆花器官发育相关基因,为进一步研究水稻花发育的分子机制奠定基础。【方法】在大田常规种植条件下比较了突变体dps2 (Defective pistil and stamens 2)和野生型春江06的主要农艺性状及花器官形态特征差异;扫描电镜及石蜡切片观察花药结构并用染色法观察花粉和胚囊的育性;利用图位克隆方法进行基因精细定位;qRT-PCR分析了花发育相关基因在野生型和突变体中的表达水平。【结果】dps2突变体抽穗期变长,不能正常扬花,雄蕊和雌蕊皱缩且花药和柱头数目增多;进一步研究发现,dps2突变体花药腔室塌陷,内无可见小孢子,即使部分花药形成腔室,花粉粒也无淀粉积累呈干瘪状。此外,突变体胚囊育性也受到影响;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制,该基因位于第4染色体短臂上91.2 kb的区间内,区间内未见花器官发育相关基因的报道。qRT-PCR检测发现,水稻ABCDE模型中的B类、C类和E类基因的表达在突变体中显著升高。【结论】dps2突变体的雄蕊及雌蕊均发育异常,最终导致完全不育,推测DPS2可能在水稻第3轮雄蕊发育和第4轮雌蕊发育调控中发挥重要作用。

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利用剩余杂合体衍生的近等基因系精细定位水稻粒长微效QTL qGL1.1 李盼盼, 朱玉君, 郭梁, 庄杰云, 樊叶杨 2020, 34(2): 125-134.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9125 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1562KB) ( )   【目的】本研究旨在对前期在水稻第1染色体长臂521.8 kb的区间内定位到的qTGW1.1b进行精细定位。【方法】从qTGW1.1和qTGW1.2所在区间分别呈杂合的2个BC2F9单株配组衍生的F4群体中,筛选到Wn28826- RM1231区间内杂合片段呈梯系排列的3个单株,构建了3套F5:6近等基因系。2017年种植于浙江杭州,考查千粒重、粒长和粒宽。利用SAS软件的GLM程序进行双因素方差分析,对qTGW1.1b的效应进行了验证。在此基础上,筛选出杂合片段更小且呈交迭排列的6个剩余杂合体,发展了6套F8:9近等基因系,2018年种植于海南陵水。对每套近等基因系中双亲基因型株系的表型差异进行双因素方差分析。【结果】qTGW1.1b在2个试验中对粒长和千粒重均呈极显著差异,效应方向一致且大小稳定。密阳46等位基因能分别增加粒长0.027 mm和提高千粒重0.17 g,贡献率分别达到27.12%和19.09%。【结论】鉴于qTGW1.1b在前后试验中对粒长影响最为显著,而对粒宽作用不显著,故将qTGW1.1b重新命名为qGL1.1。通过比较各套近等基因系的分离区间的基因组位置,最终将qGL1.1定位于Wn29077和Wn29154之间约76.8 kb的区间内。

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非洲栽培稻垩白粒率耐热性QTL的定位 曹志斌, 李瑶, 曾博虹, 毛凌华, 蔡耀辉, 吴晓峰, 袁林峰 2020, 34(2): 135-142.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9086 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(620KB) ( )   【目的】本研究旨在定位一个稻米垩白粒率高温耐性QTL,为外观品质育种及解析垩白粒率高温耐性的遗传机制提供依据。【方法】以非洲栽培稻耐热品种IRGC102309(Oryza glaberrima Steud.)和籼稻品种R9311(O. sativa L. subsp. indica Kato.)为亲本构建的栽培稻种间染色体片段导入系CSIL05-23为材料构建次级分离群体,结合人工气候室模拟灌浆期高温胁迫处理,采用垩白粒率高温钝感值为评价指标,对非洲栽培稻垩白粒率高温耐性 QTL 进行检测。【结果】 在BC6F2分离群体,利用单标记分析,发现第5染色体上的SSR标记RM1200与垩白粒率耐热性状极显著正相关（P=0.0005）。进一步利用BC6F3和BC6F4分离群体,采用QTL Cartographer 2.5软件和复合区间作图法在水稻第5染色体上的SSR标记RM1200-RM5796区间重复检测到一个灌浆期垩白粒率耐热性QTL, 命名为qHTCGR5,分别解释11.4%和17.5%表型变异。根据BC6F4分离群体的纯合重组体表型分组,利用置换作图方法将目标QTL同样定位在SSR标记RM1200-RM5796之间,遗传图距为1.3 cM,物理图距约为333.4 kb。【结论】 控制垩白粒率耐热性的qHTCGR5是一个能够用于稻米外观品质育种的新QTL。

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黑龙江省稻瘟病菌无毒基因AVR-Pita及其同源基因的检测与分析 孟峰, 张亚玲, 靳学慧 2020, 34(2): 143-149.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9085 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(926KB) ( )   【目的】为了检测黑龙江省稻瘟病菌无毒基因AVR-Pita及其同源基因分布情况与变异机制,了解其变异类型的致病表型。【方法】采用3个无毒基因AVR-Pita1、AVR-Pita2和AVR-Pita3的特异性引物,对202个采自黑龙江省各稻区的稻瘟病菌单孢分离菌株的DNA进行PCR扩增,通过琼脂糖凝胶电泳检测分析,挑选不同带型和不同地区代表菌株的PCR产物进行测序。测序结果与相应无毒基因序列进行碱基与氨基酸序列的比较分析,并利用水稻抗性单基因系,对不同变异类型的稻瘟病菌株进行功能验证。【结果】AVR-Pita1的出现频率为36.14％,AVR-Pita3出现频率为59.41％。AVR-Pita2在黑龙江省202个菌株DNA中未扩增出目的条带。对AVR-Pita1和AVR-Pita3的部分PCR产物进行序列分析,检测出AVR-Pita1有5种变异类型,它们是AVR-Pita1-1、AVR-Pita1-A、AVR-Pita1-B、AVR-Pita1-C和AVR-Pita1-D。经功能验证,AVR-Pita1-1、AVR-Pita1-A、AVR-Pita1-B和AVR-Pita1-D无毒功能丧失。而无毒基因AVR-Pita3未检测出变异菌株。【结论】AVR-Pita1变异能力较强,导致大多数菌株无毒功能丧失,需与其他抗性基因搭配使用。在黑龙江省稻瘟病菌生理小种中未发现AVR-Pita2基因。AVR-Pita3基因序列在菌株中比较稳定。

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苗期不同浓度多效唑对南方晚粳稻秧苗素质、茎蘖动态及产量的影响 成臣, 雷凯, 程慧煌, 王盛亮, 朱博, 卢占军, 高冰可, 王斌强, 石庆华, 曾勇军 2020, 34(2): 150-158.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9064 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(789KB) ( )   【目的】通过喷施多效唑来达到高产所需的足穗,解决南方晚粳稻有效穗数不足的问题。【方法】设计以品种为主区、多效唑浓度为副区的裂区试验。以镇稻11和甬优2640为晚粳稻材料,以晚籼稻H优518为对照;多效唑浓度(以有效成分计)分别设A1(0 mg/L)、A2(84 mg/L)、A3(120 mg/L)、A4(156 mg/L)和A5(192 mg/L)共5种施用水平。2014—2015年评估了不同浓度多效唑对南方晚粳稻秧苗素质、茎蘖动态及产量的影响。【结果】随多效唑浓度增加,2年各品种秧苗苗高均逐渐降低;H优518及甬优2640秧苗叶龄及SPAD值逐渐增加,而镇稻11却先增后降;三品种秧苗单株根长、根数、分蘖数以及有效穗数、结实率、籽粒充实度和产量均随苗期喷施多效唑浓度的增加呈现先增后降趋势,其中H优518及甬优2640两品种的上述指标均在A4时最高,镇稻11在A3表现最佳。【结论】喷施适宜浓度多效唑可显著提高水稻秧苗素质、有效穗数及产量。其中,H优518及甬优2640以A4(156 mg/L)时产量表现最好,而镇稻11却在A3(120 mg/L)时产量达到最高。

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生物可降解膜覆盖对机插水稻生长和稻米品质的影响 胡国辉, 宋顺奇, 向镜, 朱德峰, 陈惠哲, 张义凯, 王亚梁, 徐一成, 易子豪, 王军可, 张玉屏 2020, 34(2): 159-170.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9081 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1171KB) ( )   【目的】研究并明确不同生态区生物可降解膜覆盖对机插水稻生长和稻米品质的影响,为实现水稻生态种植提供方法。【方法】以生产上大面积应用的五优稻4号、鄂早18及甬优538为试验材料,在北方单季稻、南方早稻及单季稻三种种植类型中设置生物可降解膜覆盖处理及不覆膜处理,研究不同生态区水稻生物可降解膜覆盖机插对土壤温度、水稻生长和稻米品质的影响。【结果】1)增温效果：北方覆膜水稻增温效果更好,增温效应主要集中在生育前期,特别是在移栽到穗分化期这段时间。与对照相比,土壤日平均增温2.76℃;2)生育期变化：南北方覆膜水稻均缩短了水稻生育期,北方覆膜水稻提前7 d成熟,南方两种种植方式覆膜处理均提前3 d;3)叶龄：无论南北方覆膜均能促进水稻叶片生长,增加出叶速率,在生育前期北方覆膜水稻的出叶数比对照多0.6~0.9叶;4)株高：南北方覆膜水稻均降低水稻株高,北方覆膜水稻显著降低了5.7cm;5)茎蘖数:北方单季稻覆膜处理促进了水稻分蘖的早发快长,与对照相比,显著提高有效茎蘖数35.7万个/hm2;6)干物质积累量：北方覆膜水稻在穗分化期、齐穗期及成熟期干物质积累量均显著大于对照,南方覆膜早稻在成熟期的干物质积累显著大于对照;南方单季稻在齐穗期的干物质积累显著小于对照;7)增产效果：南北方覆膜水稻都有显著增产效果,北方增产效果更好,增产达到了8.7%,南方早稻增产7.9%,南方单季稻增产4.1%;8)稻米品质：北方覆膜水稻显著提高了糙米率、精米率及蛋白质含量;南方单季稻覆膜处理显著提高了整精米率,南方早稻也得到相同结果,但未达到显著水平。【结论】生物可降解膜覆盖机插种植模式在两个生态区均能促进水稻的生长发育,提高水稻产量;对于稻米品质,北方覆膜水稻提高了稻米加工品质,而食味品质下降,南方覆膜水稻提高了加工品质,而外观品质变劣;将南北覆膜水稻进行比较发现,生物可降解膜覆盖机插种植模式对北方水稻有更好的促进生长作用及增产效果,并且降低了水稻覆膜生产中塑料薄膜对环境的污染,为水稻绿色优质生产提供新的途径。

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减氮后中日粳稻品种杂交后代株型、产量和米质的变化及其相互关系 杜志敏, 刘晓琳, 邵丹蕾, 张楠, 王祎玮, 王镜博, 伍晓康, 胡涛, 夏原野, 徐海 2020, 34(2): 171-180.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9051 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(966KB) ( )   【目的】研究氮肥减施后中日粳稻品种杂交构建的重组自交系(RIL)群体株型、产量和米质性状的变化规律及其相互关系。【方法】以中国东北地区典型的直立穗型水稻辽粳5号与日本的优质米水稻秋田小町（弯曲穗型）杂交构建的RIL群体为试材,在高氮和低氮两种施肥模式下,调查株型、产量及米质性状,分析三者间的关系,探讨高产、稳产、高食味值类型株系的共同特征。【结果】氮肥减施后RIL群体齐穗期提前,株高降低,剑叶、倒2叶、倒3叶叶片变窄变短,剑叶基角变小,倒3叶基角变大,结实率、千粒重、经济系数增大,单株穗数减少,产量下降,糙米率和精米率提高,食味值提高。在两种施肥模式下,高产高食味值类型株系与低产低食味类型株系的显著区别是植株较高,叶片长,穗子长,一次枝梗结实率高,着粒密度较小;高产稳产类型株系的共同特征是剑叶较窄、剑叶基角较大;高产稳产高食味值类型株系的共同特征是剑叶和倒2叶较窄。【结论】株型特征可以用来间接选择高产、稳产、高食味值的水稻品种。

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芸薹素内酯对稻草基质育秧水稻秧苗生理特性及栽后生长的影响 廖莎, 谭雪明, 李木英, 胡凯, 潘晓华, 石庆华 2020, 34(2): 181-190.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2020.9089 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1313KB) ( )   【目的】筛选出机插水稻基质育秧芸薹素内酯(BR)适宜的施用方法及最佳用量。【方法】以中早39为供试材料,采用稻草基质旱育秧方式,探究BR不同处理方式和浓度对机插早稻秧苗生理特性及栽后生长的影响。【结果】施用BR可以提高秧苗的抗氧化保护酶活性,降低丙二醛含量,增加可溶性蛋白含量、总糖含量及C/N,秧苗根系活力提高了13.24%~48.31%,利于形成抗性强的健壮秧苗;喷施方式对提高秧苗超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性效果最佳,基施方式对降低秧苗丙二醛含量效果最好。施用适量BR也可促进秧苗机插后长出新叶、新根及返青,喷施方式效果最好;浸种、喷施方式还能增强秧苗机插后20~30 d的单株分蘖力。【结论】播种前和出苗后进行两次适量的BR处理,有利形成壮苗和栽后活棵返青及分蘖,以播前0.15 mg/L浸种和秧苗1叶1心期0.10 mg/L喷施效果为好。