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2023年, 第37卷, 第2期
刊出日期：2023-03-10 上一期    下一期
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水稻斑马叶突变体zl7的鉴定与基因的精细定位 廉院训, 韦子芸, 张强, 李清, 任德勇, 胡江, 朱丽, 高振宇, 张光恒, 郭龙彪, 曾大力, 钱前, 沈兰 2023, 37(2): 113-124.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220314 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1223KB) ( )   【目的】斑马叶突变体作为水稻叶色突变体的重要种质资源，是研究植物光合作用机制和高光效育种的理想材料，对于解析光合作用机理和提高水稻产量具有重要意义。【方法】用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种春江06建立突变体库，从突变体库中筛选到1份苗期为斑马叶的突变体，该突变体被命名为zl7 (zebra leaf 7)。在常规大田种植条件下分别比较突变体与野生型在苗期、抽穗期和成熟期叶色表型和产量性状差异，通过透射电镜实验分析叶片叶绿体发育情况，利用图位克隆方法克隆候选基因，利用荧光定量PCR 方法分析参与叶绿素合成和叶绿体发育相关基因的表达水平。【结果】从苗期开始，突变体zl7表现出典型的斑马叶，叶绿素含量降低，直到抽穗期，斑马叶表型消失，叶片逐渐复绿，叶绿素含量无明显差异。光合速率测定和电镜观察结果显示，突变体zl7的光合速率、气孔导度下降，叶绿体发育异常。与野生型相比，突变体的株高、分蘖、穗长、一次枝梗、二次枝梗和每穗粒数均显著降低，而粒长、粒宽和千粒重均略有增加。荧光定量PCR结果表明突变体中参与叶绿素降解相关基因的表达量显著升高，而参与叶绿素合成和叶绿体发育相关基因的表达量显著降低。遗传分析表明，该突变体受一对隐性核基因调控。通过图位克隆将该基因定位在第7染色体，测序发现突变体的目标基因ZL7编码区发生单碱基替换，导致一个氨基酸由丝氨酸变为天冬酰胺。【结论】ZL7 (Zebra Leaf 7)突变导致叶绿体发育异常，水稻叶片出现斑马叶表型，该基因在叶绿素合成及叶绿体发育中起重要作用。

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利用抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX改良南粳9108的抗性 王雨, 孙全翌, 杜海波, 许志文, 吴科霆, 尹力, 冯志明, 胡珂鸣, 陈宗祥, 左示敏 2023, 37(2): 125-132.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220413 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1015KB) ( )   【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害，严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术，将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX导入优良食味粳稻品种南粳9108中，构建不同抗性基因/基因组合的株系，并评价这些株系的稻瘟病和纹枯病抗性，考查其主要农艺性状和品质性状。【结果】导入Pigm能显著提高南粳9108对苗瘟和穗颈瘟的抗性；分别导入qSB-9TQ、qSB-11HJX均能提高南粳9108的纹枯病抗性，且两个抗性基因聚合时呈现一定的抗性累加效应。其中，导入Pigm的株系穗长和每穗粒数显著增加，导入qSB-11HJX的株系千粒重显著增加，其他农艺及品质性状与南粳9108无明显差异。【结论】这些抗性基因导入/聚合能在不降低农艺及品质性状的同时，显著提高纹枯病和稻瘟病的抗性水平，为粳稻抗病育种提供新的种质资源。

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基于QTL-Seq的水稻抗细菌性条斑病QTL定位 韦敏益, 马增凤, 黄大辉, 秦媛媛, 刘驰, 卢颖萍, 罗同平, 李振经, 张月雄, 秦钢 2023, 37(2): 133-141.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220607 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1889KB) ( )   【目的】发掘水稻抗细菌性条斑病新基因，丰富抗病基因资源，为水稻抗细菌性条斑病基因克隆及分子育种提供依据。【方法】以抗病材料广西普通野生稻WP1和感病品种9311及其衍生的F8:9代RIL群体为研究材料，利用QTL-Seq初定位与细菌性条斑病抗性相关的区间，之后利用QTL Ici Mapping 4.1进行复合区间作图以验证结果并精细定位。【结果】分别在第4、8、10染色体上鉴定了一个与细菌性条斑病抗性相关的位点，复合区间作图验证了第4染色体抗细菌性条斑病QTL位点qBLS4.1，表型贡献率和LOD值分别为10.65%和5.03，并进一步将qBLS4.1精细定位在521 kb的范围内。抗感亲本序列比对分析发现，在41个基因的编码区共有252个非同义突变，可能与细菌性条斑病抗性相关。【结论】通过QTL-seq分析结合复合区间作图法可以更快速高效地对水稻QTL进行定位，鉴定了一个抗细菌性条斑病性QTL新位点qBLS4.1，为水稻抗细菌性条斑病新基因鉴定与克隆奠定基础。

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钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制 魏倩倩, 徐青山, 潘林, 孔亚丽, 朱练峰, 曹小闯, 田文昊, 刘佳, 金千瑜, 项兴佳, 张均华, 朱春权 2023, 37(2): 142-152.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220603 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1708KB) ( )   【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料，选取0 μmol/L和30 μmol/L AlCl3，0.1 mmol/L 和 0.5 mmol/L CaCl2，0.2 μmol/L NaHS和100 μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸(HP)作为处理浓度，将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系，通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、OsNRAT1和OsFRDL4相对表达量，探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下，相较于0.1 mmol/L CaCl2处理，0.5 mmol/L CaCl2处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量，显著降低了水稻根系的总铝含量，细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下，硫氢化钠预处理后，水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加，水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外体中铝含量和细胞壁中铝含量在两种钙浓度下均显著降低，OsSTAR2和OsFRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高，OsNRAT1相对表达量在两种钙浓度下均显著降低。铝胁迫下，添加HP则呈现相反的结果。【结论】铝胁迫下，钙离子通过增加水稻根系硫化氢的生成，降低水稻根系对铝的吸收和积累，最终缓解铝对水稻根系伸长的抑制作用。

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耐盐性不同水稻品种对盐胁迫的响应及其生理机制 周振玲, 林兵, 周群, 杨波, 刘艳, 周天阳, 王宝祥, 顾骏飞, 徐大勇, 杨建昌 2023, 37(2): 153-165.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221005 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1261KB) ( )   【目的】阐明耐盐性不同水稻品种对盐胁迫的响应差异及其生理机制。【方法】耐盐水稻品种连鉴5号、盐稻16Z38和盐敏感水稻品种华粳5号、连粳17号生长于盆钵，盆栽土设置2个不同盐浓度处理：0 g/kg (对照)；3 g/kg(盐胁迫)。【结果】与对照相比，在盐胁迫下两类品种均有不同程度的减产，耐盐品种减产的幅度明显小于盐敏感品种。耐盐水稻品种具有较高的产量主要在于较高的颖花量和结实率。与盐敏感品种相比，耐盐水稻品种在分蘖中期、拔节期、抽穗期和灌浆中期叶片中超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性较高，拔节期和抽穗期具有较高根系脯氨酸含量、脯氨酸合成酶活性和较高的K+/Na+值，分蘖至拔节以及抽穗至成熟期具有较高的作物生长率，抽穗期具有较高的叶面积指数和叶片SPAD值，抽穗至灌浆中期具有较高的根系氧化力。【结论】在盐胁迫下耐盐水稻品种较高的总颖花量、较强的抗氧化和渗透调节能力、较高的根系氧化力和K+/Na+值是其获得较高产量的重要原因。在盐胁迫下叶片超氧化物歧化酶活性较强和根系氧化力较高可作为评定水稻品种耐盐性的重要生理指标。

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开放式主动增温对双季优质籼稻籽粒淀粉积累及其关键酶活性的影响 陈丽明, 杨陶陶, 熊若愚, 谭雪明, 黄山, 曾勇军, 潘晓华, 石庆华, 张俊, 曾研华 2023, 37(2): 166-177.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220414 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1887KB) ( )   【目的】明确未来气候变暖条件下双季籼稻品质形成的淀粉积累特征。【方法】早稻以湘早籼45号(常规籼稻)和柒两优2012(杂交籼稻)，晚稻以九香粘(常规籼稻)和泰优398(杂交籼稻)为试验材料，利用开放式主动增温系统，设置全生育期增温(早稻增温1.4~1.5 ℃，晚稻增温2.0~2.3 ℃)和不增温2个处理，探明全生育期增温对双季籼稻籽粒淀粉合成及其关键酶活性的影响。【结果】开放式增温条件下，稻米中总淀粉和支链淀粉含量无显著变化，直链淀粉含量和直链淀粉占总淀粉比例降低，其中，柒两优2012和九香粘的直链淀粉含量分别显著降低了4.2%和3.4%。与不增温处理相比，增温提高了灌浆前期(抽穗后7~14 d)籽粒中总淀粉和直链淀粉积累量，但对晚稻籽粒直链淀粉积累量的影响持续时间要大于早稻，主要与淀粉合成关键酶活性不同程度升高有关。增温条件下，早稻灌浆结实期籽粒中二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸化酶(ADGPase)活性呈先升高后降低趋势，而晚稻呈逐渐升高趋势；增温降低了早稻抽穗后14 d和晚稻抽穗后7 d籽粒中结合态淀粉合成酶(GBSS)活性，但显著增加晚稻抽穗后期(抽穗后21、28 d)籽粒中GBSS活性；同时显著提高了柒两优2012和九香粘抽穗后7和14 d 籽粒中可溶性淀粉合成酶(SSS)活性，晚稻籽粒中淀粉分支酶(SBE)活性有升高趋势。总体上，增温对晚稻籽粒中ADGPase、GBSS活性的影响显著大于早稻。【结论】开放式主动增温显著提升双季籼稻灌浆前期(抽穗后7~14 d)籽粒中ADGPase、GBSS和SSS的活性，进而提高双季籼稻灌浆前期籽粒总淀粉及其组分的合成和积累。增温对淀粉合成关键酶的影响因季别和品种而异。

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低谷蛋白半糯型粳稻营养品质与蒸煮食味品质特征分析 姚姝, 赵春芳, 陈涛, 路凯, 周丽慧, 赵凌, 朱镇, 赵庆勇, 梁文化, 赫磊, 王才林, 张亚东 2023, 37(2): 178-188.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220511 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1924KB) ( )   【目的】旨在明确低谷蛋白半糯型粳稻品种（系）与半糯型粳稻和普通粳稻营养和蒸煮食味品质性状的差异及各指标间的关系，为健康优质粳稻的选育提供科学依据。【方法】以低谷蛋白半糯型粳稻品系为材料，半糯型粳稻和普通粳稻品种为对照，在相同环境和栽培条件下种植3种不同类型的粳稻品种共16个，测定并分析稻米总蛋白质及各组分含量的差异，同时分析直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度等淀粉理化特征的差异，并进一步分析稻米营养与蒸煮食味品质的相关性。【结果】低谷蛋白半糯型粳稻的谷蛋白含量显著低于半糯型粳稻与普通粳稻，醇溶蛋白和清蛋白含量显著高于半糯型粳稻和普通粳稻。低谷蛋白半糯型粳稻的崩解值显著低于半糯型粳稻和普通粳稻，半糯型粳稻的胶稠度与峰值黏度显著高于普通粳稻与低谷蛋白粳稻；低谷蛋白半糯型粳稻的外观、黏度、平衡度、食味值和普通粳稻无显著差异，但显著低于半糯型粳稻。相关性分析结果显示，总蛋白和醇溶蛋白含量与峰值黏度、崩解值、外观、黏度、平衡度、食味值显著负相关，与消减值、硬度显著正相关；而谷蛋白含量的规律则刚好与之相反。【结论】3种不同类型粳稻品种在谷蛋白含量、直链淀粉含量和崩解值上存在差异显著，其中低谷蛋白半糯型粳稻品种具有较低的谷蛋白含量，较高的醇溶蛋白；半糯型粳稻品种具有较低的蛋白质含量、直链淀粉含量、消减值和回复值，较高的胶稠度和崩解值。4个蛋白组分中，醇溶蛋白对米饭食味品质的负影响最大，与米饭的外观、黏度和平衡度极显著负相关。

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浙江省水稻生产环节外包进程的时空演变：基于2010－2019年的跟踪调查 关雅琪, 鄂志国, 王磊, 申红芳 2023, 37(2): 189-199.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220610 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2704KB) ( )   【目的】浙江省农业适度规模经营走在中国的前列，其经验对全国的水稻生产环节外包和农业适度规模经营的路径选择及政策制定具有借鉴意义。【方法】基于浙江省2010－2019年的跟踪调查，采用实证研究和比较分析方法，对浙江省生产环节外包的时空变迁和影响因素进行分析。【结果】从时间发展来看，浙江省水稻生产环节外包进程整体呈上升趋势，但2013年以来上升速度放缓；从空间特征来看，与其他省份相比，浙江省生产环节外包起步早、发展快，近年来其他省份农业生产环节外包与浙江省的差距逐渐缩小，浙江省的先发优势减弱，经济欠发达地区的后发优势增强。就影响外包的因素而言，农户年龄、文化程度、水稻种植从业时间等个体特征对浙江省劳动密集型环节外包的影响小于技术密集型环节外包，稻农年龄增长和从业时间延长对浙江省水稻技术密集环节外包有负向影响；水稻种植规模、家庭相对收入对技术密集型环节外包具有显著的正向影响。【结论】受轻简化稻作技术发展趋势影响，技术密集型环节外包结构发生改变；农地流转和生产环节外包作为实现土地适度规模经营的两种方式，两者相互影响，长期并存；农户个体特征对稻农生产环节外包行为决策的影响逐渐削弱，群体效应开始凸显。

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一株兼具防病促生功能的沙阿霉素链霉菌Sz-11 王炫栋, 余俊杰, 高润杰, 兰赫婷, 江樱姿, 齐文杰, 宋振, 蒋冬花 2023, 37(2): 200-212.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220802 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2037KB) ( )   【目的】评估沙阿霉素链霉菌Sz-11的促生能力和对水稻BLS的生防潜力，探究其初步的抑菌机制。【方法】用牛津杯法测定Sz-11对7种植物病原细菌和11种植物病原真菌的抗菌谱。通过浸种和浇灌试验评估Sz-11的促生潜力。SDS-PAGE电泳、琼脂糖凝胶电泳、CLSM、SEM、FTIR分析发酵液中的活性产物对Xooc蛋白质表达、基因组DNA合成、细胞膜通透性、细胞形态、细胞膜表面物质结构和组成的影响。4个水稻品种的盆栽防效试验，初步明确Sz-11对BLS的生防潜力。【结果】Sz-11对番茄叶斑病菌、苦瓜枯萎病菌、西瓜炭疽病菌、烟草赤星病菌等多种植物致病真菌都具有较好的拮抗活性，对水稻黄单胞菌（Xoo和Xooc）具有突出的拮抗作用。Sz-11能够促进水稻种子萌发生长，缩短萌发周期，加速营养生长期水稻有机质的积累和根系的分化。Sz-11能影响Xooc蛋白表达，改变细胞膜透性和膜表面物质组成，使细胞溶胀、变形、死亡，但不影响Xooc基因组DNA合成。盆栽试验显示，Sz-11对4个水稻品种BLS相对防效高达65.63%~84.38%，且提前预防效果优于发病后治理。【结论】Sz-11具有较广的抗菌谱，是一株有益的植物根际促生菌，通过作用于Xooc细胞膜和影响蛋白质合成来抑制病菌的生长繁殖，能有效防治水稻BLS的发生，具有较好的生防应用潜力。

实验技术

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农杆菌介导的籼稻9311和华占遗传转化体系的研究 张佳, 王慧杰, 何正权, 刘文真 2023, 37(2): 213-224.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220305 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2866KB) ( )   【目的】水稻转基因技术是推动水稻分子生物学研究和精准育种的重要工具。农杆菌介导法是水稻遗传转化的主流方法。然而受基因型限制，典型籼稻的转化效率仍然偏低，需提高其转化效率。【方法】以顽拗型籼稻品种9311和华占为受体材料，研究了不同大量元素、微量元素、有机物和碳源的组合，植物激素浓度，侵染培养基，乙酰丁香酮（AS）浓度和光周期对遗传转化效率的影响。【结果】在成熟种子组织培养试验中，MS大量元素、B5微量元素、N6有机物和麦芽糖为9311最优组合，华占最优组合为MS大量元素、MS微量元素、MS有机物和麦芽糖。诱导培养基中添加0.5 mg/L的BAP或1.5 mg/L的KT可显著提高9311和华占的组织培养再生率，可达70.0%以上。在侵染过程中，添加100 μmol/L AS的转化效率高于200 μmol/L AS。光周期实验显示9311和华占宜采用不同的光周期策略，9311在全黑暗条件下进行愈伤诱导和筛选，在全光照条件下进行分化，转化效率最高，达6.0%~6.4%，而华占在12 h光照/12 h黑暗条件下进行诱导、筛选和分化，获得的转化效率最高（5.0%~7.5%）。【结论】本研究优化了顽拗型籼稻9311和华占的组织培养和遗传转化体系，该体系也可以应用于其他相关籼稻基因型的遗传转化。