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2022年, 第36卷, 第6期
刊出日期：2022-11-10 上一期    下一期
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综述与专论
研究报告
实验技术


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综述与专论

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水稻耐盐分子机制与育种研究进展 巫明明, 曾维, 翟荣荣, 叶靖, 朱国富, 俞法明, 张小明, 叶胜海 2022, 36(6): 551-561.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211111 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(414KB) ( )   盐碱土壤对水稻不同生长发育时期均形成盐胁迫，进而导致水稻产量降低。耐盐水稻选育是提高水稻产量的有效途径。本文分析了盐胁迫对水稻不同发育时期农艺性状的影响，并从渗透调节、离子应答、激素调控和活性氧清除四个方面综述了近年来水稻耐盐分子机制的研究进展。最后，本文总结了水稻耐盐育种现状，并对耐盐水稻新品种的选育和推广进行了展望。

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OsNramp5基因变异影响水稻重要农艺性状的研究进展 李小秀, 吕启明, 袁定阳 2022, 36(6): 562-571.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220316 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(425KB) ( )   筛选和培育镉(Cd)低积累水稻品种是解决稻米镉污染问题最经济、有效的办法。现有研究表明OsNramp5是介导水稻Cd吸收最重要的基因，其功能缺失后，水稻籽粒Cd含量极显著下降，但同时会影响水稻必需元素锰(Mn)的吸收，而在前人关于OsNramp5变异影响水稻生长发育的研究中，结论并不一致。系统了解OsNramp5基因变异对水稻重要农艺性状的影响有助于推动低Cd优质水稻新品种的培育。本文重点对OsNramp5基因变异对水稻中金属离子的含量，水稻的生长发育、产量性状及米质的影响进行了综述，以期为利用OsNramp5基因突变选育低Cd积累水稻品种提供参考。

研究报告

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利用CRISPR/Cas9技术创制Rc基因恢复红稻 张元野, 尹丽颖, 李荣田, 何明良, 刘欣欣, 潘婷婷, 田晓杰, 卜庆云, 李秀峰 2022, 36(6): 572-578.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211205 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2487KB) ( )   【目的】将栽培稻品种恢复为米质优、抗逆性强的红稻具有较大的研究价值。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，编辑原花青素转录调节因子Rc基因，恢复红种皮特性，以改良水稻米质，提升抗逆性。【方法】利用CRISPR/Cas9技术，以Rc为靶基因，构建突变载体pYLCRISPR/Cas9-Rc-gRNA，以空育180、上育453为材料，转化获得转基因植株，通过测序手段和表型观察验证成果。【结果】分子水平检测获得Rc突变材料2种，其中KY-1在1414―1417 bp缺失4个碱基，终止子突变为苯丙氨酸；SY-1在1411 bp处缺失1个碱基，终止子突变为天冬氨酸。2种编辑材料均恢复为红米表型，且具有一定耐盐碱能力。【结论】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功获得恢复红种皮表型的纯合株系，为红米改良提供基础材料。

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水稻直链淀粉合成调控新基因Wx410的功能与效应分析 毛慧, 彭彦, 毛毕刚, 韶也, 郑文杰, 胡黎明, 周凯, 赵炳然 2022, 36(6): 579-585.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220103 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(754KB) ( )   【目的】挖掘Wx新等位变异，明确Wx410新等位基因对稻米品质性状的影响。【方法】以Wxlv、Wxa和Wxb等位基因为模板，利用PCR进行第10外显子第101位碱基的A-G单点突变，分别构建了不同Wx等位背景下的Wx410定点突变植物表达载体pEGFC-Wxlv410、pEGFC-Wxa410和pEGFC-Wxb410，阳性对照组载体分别为pEGFC-Wxlv、pEGFC-Wxa和pEGFC-Wxb。通过转化糯稻品种苏御糯，分析该位点的变异对稻米品质的遗传效应。【结果】花后7 d和14 d，转基因植株pEGFC-Wxlv410，pEGFC-Wxa410及pEGFC-Wxb410的胚乳Wx基因表达量较各自的阳性对照材料无显著变化，而颗粒结合淀粉合酶活性极显著降低；转基因植株直链淀粉含量较野生型显著降低，而糊化温度无明显变化；pEGFC-Wxa410及pEGFC-Wxb410的胶稠度较各自的阳性对照材料显著升高，而pEGFC-Wxlv410的胶稠度较其阳性对照材料显著降低。【结论】pEGFC-Wx410为水稻淀粉合成的一个新的功能等位基因，控制的直链淀粉含量为4%~6%，刚好弥补了目前所鉴定的复等位基因所调控的直链淀粉含量在这个范围内的空缺，为稻米食味和加工相关品质改良提供更丰富的遗传资源。

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不同氮利用率粳稻品种的碳氮积累与转运特征及其生理机制 任维晨, 常庆霞, 张亚军, 朱宽宇, 王志琴, 杨建昌 2022, 36(6): 586-600.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211203 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(6630KB) ( )   【目的】探明不同氮利用率水稻品种的氮素积累与转运特征及其机制。【方法】2个氮高效品种(武运粳30号和连粳7号)和2个氮低效品种(扬粳4038和宁粳1号)种植于大田，设置2个施氮量：全生育期不施氮(0 N)和全生育期施氮180 kg/hm2 (180N)，比较分析了不同氮利用率粳稻品种干物质生产、氮素积累与转运差异及其机制。【结果】与氮低效品种相比，氮高效品种具有较高的产量、氮肥利用率、总颖花量和结实率，较高的花前干物质转运量和花后干物质积累量，分蘖至穗分化始期和抽穗至成熟期较高的净同化率和作物生长率，抽穗期较高的糖花比，灌浆期较高的籽粒库活性、籽粒中脱落酸与1-氨基环丙烷-1-羧酸含量的比值和茎鞘中较高的非结构性碳水化合物的转运和蔗糖合成相关酶活性以及蔗糖转运蛋白基因的表达量，抽穗后较高的氮转运、氮素吸收量，灌浆期较高的比叶氮含量、叶片中细胞分裂素含量、氮代谢酶活性以及氮素转运相关基因的表达量。【结论】氮高效品种穗分化前和抽穗后较高的物质生产效率以及灌浆期较高的碳氮转运与积累是产量和氮肥利用率协同提高的重要机制。

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不同直链淀粉含量软米品种品质性状的比较 史玉良, 杨勇, 李雪飞, 李钱峰, 黄李春, 张昌泉, 宋学堂, 刘巧泉 2022, 36(6): 601-610.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211212 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2217KB) ( )   【目的】具有较低直链淀粉含量（5%~12%）的优良食味软米在国内市场上广受消费者欢迎，然而不同软米品种间稻米品质表现差异较大，造成这种差异的原因尚未明确。因此，有必要深入研究不同类型软米理化品质的差异及其成因。【方法】选取了江苏地区具有显著品质差异的4个软米品种、2个糯稻品种和2个常规品种（均为粳稻品种）为对象，对其稻米理化品质和淀粉结构进行了系统的比较分析。【结果】测序结果表明，软米品种南粳5055和南粳9108携带Wxmp等位基因，而软米品种香软玉和武香粳113携带跟2个常规粳稻品种相同的Wxb等位基因。品质分析表明，香软玉和武香粳113稻米较另两个软米品种中的直链淀粉含量更低，籽粒胚乳透明度更差；4个软米类稻米胚乳淀粉粒内部存在明显的孔隙，并且稻米胚乳越不透明，孔隙越明显；较低直链淀粉含量的软米食味表现更佳，这可能与低直链淀粉含量稻米具有更低的冷胶黏度、较大的崩解值和较小的消减值有关。淀粉精细结构测定表明，与常规粳稻米相比，软米的直链淀粉组分占比较低，而支链淀粉短链组分占比较高。【结论】目前江苏地区软米品种间存在显著的遗传和理化品质特性的差异，这为新型软米品种的培育和优异基因的克隆与利用提供依据。

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高产粳稻品种南粳晶谷的光合生理特性研究 魏晓东, 张亚东, 宋雪梅, 陈涛, 朱镇, 赵庆勇, 赵凌, 路凯, 梁文化, 赫磊, 黄胜东, 谢寅峰, 王才林 2022, 36(6): 611-622.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220202 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4469KB) ( )   【目的】研究南粳晶谷高产的光合生理特性，总结高产品种的光合优势，为高产水稻品种的选育提供理论依据。【方法】以南粳晶谷及其父母本为材料，研究南粳晶谷及其父母本从孕穗期到开花后42 d植株地上部干物质积累与分配、叶片光合生理特性和叶绿体超微结构。【结果】南粳晶谷的每穗粒数显著多于父母本，单位面积总颖花量比父母本多14%~27%；剑叶面积显著大于父母本，抽穗后地上部分干物质量始终高于父母本，灌浆后期向穗部转运量高；剑叶净光合速率在生育后期显著高于父母本，且高光合速率持续时间长；剑叶电子传递和光合性能指数PSⅡ光能转化性能都显著优于父母本，核心天线蛋白CP43、CP47在强光高温下的稳定性和调整能力优于父母本；叶绿体基粒片层垛叠程度高，叶绿体结构稳定，叶绿体衰败速度慢。【结论】南粳晶谷高产的光合特性是光合面积大，叶绿体结构稳定，高光合性能持续时间长；叶片PSⅡ光化学效率高，光合机构能量分配合理；最终表现为净光合速率高，光合产物多，转运效率高。

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硫藤黄链霉菌St-79对水稻白叶枯病的防效和促生作用 马静静, 潘妍妍, 杨孙玉悦, 王嘉琦, 蒋冬花 2022, 36(6): 623-638.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211102 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(3159KB) ( )   【目的】水稻白叶枯病是水稻的主要细菌性病害之一，严重影响水稻生产。本研究获得一株有效防治水稻白叶枯病的放线菌菌株，探索其对白叶枯病的防效和促进水稻生长的作用，为生防菌的开发利用提供科学依据。【方法】利用梯度稀释涂布法、共培养法和牛津杯法筛选拮抗水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)的放线菌菌株；通过形态特征、生理生化反应、16S rDNA序列和系统发育树分析对其进行分类鉴定；利用共培养法分析目标菌株的抗菌谱；通过96孔板微量稀释法、扫描电子显微镜、微生物粘附碳氢化合物法等探究目标菌株的抑菌作用；通过发酵滤液浸种与菌液喷洒土壤的方法探究其对水稻生长的促进作用；利用盆栽试验探索目标菌株发酵滤液对水稻白叶枯病的防治效果。【结果】从不同生境土壤中分离出140株放线菌菌株，最终筛选得到一株对Xoo具有强拮抗活性的放线菌菌株St-79，其发酵滤液抑菌圈直径为64 mm，并鉴定其为硫藤黄链霉菌(Streptomyces thioluteus)。菌株St-79对水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola)、大豆细菌性斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines)、油菜黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv. campestris)和番茄细菌性叶斑病菌(Pseudomonas syringae pv. tomato)均有拮抗作用。其乙酸乙酯粗提物具有良好的抑制Xoo生长的效果，粗提物对Xoo的最低抑菌浓度为8 μg/mL，最低杀灭浓度为32 μg/mL；扫描电镜观察结果显示，粗提物对Xoo细胞有很强的损伤作用；粗提物还能改变Xoo细胞内膜通透性，降低Xoo细胞的疏水性。促生试验结果显示，菌株St-79发酵滤液能够促进水稻幼苗的生长。盆栽试验结果显示，菌株St-79发酵滤液对水稻白叶枯病有良好的防治效果，在日本晴、甬优15、甬优1540上的相对防效为65.95%~87.23%，病斑抑制率为69.85%~95.8%，且预防效果优于治疗效果。【结论】获得一株有效防治水稻白叶枯病的放线菌，其对水稻白叶枯病菌有明显的抑制作用，并且可以促进水稻种子的萌发与幼苗的生长。

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水稻二化螟病原线虫N-Yz1的分离鉴定及其感染特性 刘琴, 夏杨, 韩光杰, 李传明, 陆玉荣, 黄立鑫, 祁建杭, 徐健 2022, 36(6): 639-646.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211202 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2773KB) ( )   【目的】二化螟是危害水稻的重要害虫，其钻蛀为害，防治困难，严重威胁水稻生产。本研究对感染二化螟昆虫病原线虫的分离筛选和感染特性进行研究，期望为水稻钻蛀害虫危害的防治提供新的途径和方法。【方法】自越冬代二化螟幼虫体内通过组织分离筛选，获得野外感染二化螟的昆虫病原线虫，室内接种实验分析分离昆虫病原线虫对二化螟的感染活性和作用特性。【结果】自然罹死二化螟幼虫体内分离获得野外感染的昆虫病原线虫N-Yz1，接种4龄二化螟幼虫导致感染并死亡，后期虫体内产生大量形态一致的侵染期线虫(IJ)。形态学观察结合rDNA-ITS序列分析，鉴定分离昆虫病原线虫隶属于斯氏线虫属，与已鉴定种小卷蛾斯氏线虫同源性达99.87%。昆虫病原线虫N-Yz1对不同龄期二化螟幼虫都有较高感染致死作用，40头(IJ)的线虫接种剂量，对低龄(2~3龄)二化螟致死速度快、致死率高， 接种2 4 h 就出现感染致死个体，48 h后幼虫全部死亡。高龄幼虫(4~6龄)感染致死速度较慢，死亡高峰发生在接种线虫后的48 h。N-Yz1接种剂量与二化螟死亡率呈显著正相关，剂量超过30 IJs/头时，4龄二化螟感染死亡率达90%以上。N-Yz1对二化螟幼虫具有明显搜索能力，在距离寄主害虫0-30 cm的范围内，通过迁移扩散，感染二化螟并导致其死亡。【结论】分离昆虫病原线虫N-Yz1具有较强的感染致死能力，表现出防治水稻钻蛀害虫二化螟的潜在应用价值。

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外包服务对中老年劳动力参与水稻生产的影响 唐若迪, 陈超 2022, 36(6): 647-655.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220704 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(382KB) ( )   【目的】随着中国社会老龄化的加速，农业劳动者高龄化的趋势进一步凸显。本研究以水稻生产为例，分析并检验农业生产外包服务对中老年劳动力参与生产的影响，为理解和适应农业部门老龄化提供一个新的视角。【方法】从提高老年人自我养老能力的角度，分析外包服务对农业劳动力年龄水平和年龄结构的影响，并将生产外包服务的环节差异纳入分析框架，采用内生转换模型(Endogenous Switch Model，ESM)检验农业生产外包服务对老年劳动力参与生产的影响。【结果】水稻生产外包服务显著提高了低龄老年劳动力生产参与率，对中龄老年劳动力生产参与率则无显著影响。在水稻种植的不同生产环节中，采用耕地、育种和收割环节外包服务对老年人农业参与起到促进作用，而采用移栽和病虫害防治环节外包服务表现出抑制作用。【结论】水稻生产外包服务总体上能放松老年人进行农业生产的约束，有利于老年劳动力参与生产，但仍需加强移栽和病虫害防治环节的生产社会化服务建设。

实验技术

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苗期快速分选水稻人工无融合生殖克隆种子 曹跃炫, 严绘景, 王克剑, 刘朝雷 2022, 36(6): 656-662.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220509 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(4844KB) ( )   【目的】人工无融合生殖系统的建立为水稻杂种优势固定提供了途径。当前人工无融合生殖系统在产生克隆种子的同时会伴随大量的四倍体种子，有必要开发简易高效的分选克隆种子方法。【方法】通过不同温度、盐浓度处理春优84和MiMe（同时突变PAIR1、REC8和OSD1获得的可将减数分裂转化成有丝分裂的材料）种子萌发的幼苗，观察它们形态学上的差异，确定最佳筛选条件。在最佳条件下，处理Fix材料（通过基因编辑技术同时突变PAIR1、REC8、OSD1和MTL基因获得的可固定杂种优势的材料）种子萌发的幼苗，根据形态差异分选克隆种子。利用流式细胞术确定分选的效率。【结果】无融合生殖材料Fix产生4.4%的克隆种子和95.6%的四倍体材料；而MiMe材料的后代全是四倍体。利用滤网在23℃、28℃和32℃水温条件下萌发春优84和MiMe种子48 h，MiMe材料的初生根直径在3种温度处理下均显著大于春优84，以28 ℃处理最优。在28 ℃水温条件下，利用0%、0.05%、0.1%、0.2%和0.5% NaCl溶液培养春优84和MiMe种子7 d，MiMe材料的根长、苗长与春优84无显著性差异，但春优84材料第1片完全叶在0.1%盐浓度下严重萎缩坏死，而MiMe材料受盐害影响较小。以28 ℃水温条件下先处理Fix种子48 h，先通过初生根根直径差异进行初次筛选，再利用0.1% NaCl溶液培养7 d，观察第1片完全叶形态差异再次分选，最后挑选出来的单株利用流式细胞术验证，分选效率达61.1%。将获得的克隆植株和四倍体对照种植田间，至成熟期表现明显的植株形态差异。【结论】在水稻苗期，对无融合生殖材料Fix进行温度及盐处理后，通过初生根、叶片等形态上差异可达到初步分选克隆植株的目标。