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2024年, 第38卷, 第2期
刊出日期：2024-03-10 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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水稻开花期高温热害响应机理及其调控技术研究进展 许用强, 姜宁, 奉保华, 肖晶晶, 陶龙兴, 符冠富 2024, 38(2): 111-126.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230601 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(498KB) ( )   近年来，频繁发生的极端高温天气严重影响了水稻的生长发育、产量及稻米品质形成。水稻开花期对高温最为敏感，研究花期高温诱导小穗败育机理及其调控措施对减缓水稻高温热害，保障我国粮食安全生产具有重要意义。本文综述了高温下水稻颖花开放、花药开裂及散粉、柱头花粉粒萌发及花粉管伸长的特征及其作用机制，探究水稻花期耐热性调控机制以及减缓水稻花期高温热害的栽培调控措施，不仅为水稻花期高温热害机理及防控技术研究提供新的研究思路，还对今后的研究方向进行了展望。

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稻田福寿螺的发生、危害及其防控技术研究进展 吕海涛, 李建忠, 鲁艳辉, 徐红星, 郑许松, 吕仲贤 2024, 38(2): 127-139.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230807 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(379KB) ( )   水稻是我国乃至全世界重要的粮食作物之一，全球一半以上的人口以稻米为主要食物来源。福寿螺作为一种外来入侵生物对水稻构成的巨大威胁已经受到了国内的广泛关注。水稻从播种至搁田前都会受福寿螺啮食，播种时啮食稻种的芽胚，苗期啮食幼苗整株，导致水稻缺苗和有效分蘖减少，特别是在直播稻种植面积不断增加的情况下，水稻产量受到严重影响。本文综述了福寿螺的种类、生物学特性、稻田为害规律、田间防控技术及资源化利用等，并在此基础上对福寿螺防控及其可持续利用进行展望，旨在为进一步防控稻田福寿螺，保障水稻的产量与质量，降低农户经济损失提供依据。

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水稻D1基因新等位突变体的鉴定与功能分析 高郡茹, 权弘羽, 袁刘珍, 李钦颖, 乔磊, 李文强 2024, 38(2): 140-149.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230502 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5304KB) ( )   【目的】株高是作物重要的农艺性状，挖掘株高控制基因并解析其分子功能，可为作物高产育种提供更多有用的基因资源。【方法】利用EMS诱变水稻日本晴获得的矮化突变体d1-11为材料，进行表型和细胞学观察，通过图位克隆的方法鉴定d1-11基因并对基因表达、激素含量和抗旱性进行了分析。【结果】d1-11突变体表现出植株矮化、叶片变短变宽和籽粒形态变圆表型；d1-11突变体叶片中脉萎缩，大脉和小脉数量和面积减少，导致叶片形态变异。d1-11基因被定位到水稻5号染色体R5M15.2和R5M15.8两个分子标记之间；图位克隆结果表明d1-11突变体中D1基因第11外显子和内含子交界处单碱基替换导致基因功能缺失。D1基因在苗期各组织中表达量较高，从分蘖期开始表达量降低；外源脱落酸(ABA)处理24 h后诱导D1基因表达，外源赤霉素(GA)处理抑制D1基因表达，盐胁迫处理24 h诱导D1基因剧烈上调表达。d1-11突变体植株GA、油菜素内酯(BR)和生长素(IAA)等激素含量均上升，叶片相对含水量上升、叶片失水速率降低，植株对干旱胁迫抗性显著增强。【结论】鉴定到水稻D1基因新等位突变d1-11，发现d1-11突变体多种内源激素水平上升、叶片含水量增加、植株对干旱胁迫抗性增强。本研究进一步丰富了水稻矮化基因资源并揭示D1基因新的生物学功能。

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成熟期水稻种子脱水速率全基因组关联分析 刘忠奇, 张海清, 贺记外, 桂金鑫 2024, 38(2): 150-159.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230305 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5646KB) ( )   【目的】籽粒脱水速率直接影响种子的安全收获和快速干燥。选育成熟期籽粒含水量低、脱水速率快的品种，可保障种子质量，降低生产成本。【方法】采用来自82个不同国家和地区的165份水稻核心种质作为试验材料，将成熟期种子脱水速率表型与基因型相结合进行GWAS分析，挖掘调控种子脱水的关键基因，为培育和创制脱水快速品种奠定基础。【结果】1）对165份水稻核心种质群体脱水速率性状进行描述性统计分析，结果显示2年脱水速率性状均呈连续性偏正态分布，2年快速脱水的脱水速率性状在年际间具有显著相关性。不同亚群之间快速脱水与慢速脱水速率正相关。2）GWAS关联分析共获得与脱水速率显著关联的SNP 170个，QTL 36个。通过LD分析定位到6个与脱水速率密切相关的QTL，分别为qGDR2.3、qGDR4.1、qGDR4.2、qGDR6.1、qGDR6.4、qGDR10.1。【结论】这些QTL区间内主要候选基因OsPIP1;1、OsTIFY9、OsbZIP48、OsATG8b、OsDREB1C、OsSCP46与水分转运活性、信号转导、转录调控、抗氧化防御密切相关，推测它们与成熟期水稻种子脱水速率相关，可作为候选基因。

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水稻小粒不育系新组合卓两优1126的高产特征 刘慧敏, 周杰强, 胡远艺, 田妍, 雷斌, 李建武, 魏中伟, 唐文帮 2024, 38(2): 160-171.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230307 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5560KB) ( )   【目的】挖掘杂交水稻产量潜力，培育超高产品种，既是一道科学难题，也是“藏粮于技”安全战略。本研究旨在解析小粒不育系卓201S配组的杂交稻卓两优1126高产形成规律，为优质高效超级杂交稻培育提供理论支撑。【方法】2022年选用小粒不育系新组合卓两优1126和对照品种超级稻两优培九、Y两优900和湘两优900为试验材料，在湖南省隆回县统一高产栽培，系统比较卓两优1126与其他3个超级杂交稻产量及其产量构成、干物质积累、根系发育和抗倒性，探究小粒不育系新组合卓两优1126高产特征。【结果】卓两优1126产量极显著高于对照，较超级杂交稻第1期代表品种两优培九增产35.07%，较超级杂交稻第4期代表品种Y两优900增产17.84%，较超级杂交稻新代表品种湘两优900增产14.52%。卓两优1126产量的提高主要原因是在保持稳定千粒重和结实率基础上，通过平衡有效穗数与每穗粒数使群体总颖花数显著提升。与对照相比，卓两优1126单茎地上部干质量、根干质量和根冠比均极显著高于对照，表明卓两优1126根系具有显著的生长优势，能够很好地协调植株地下和地上部分的生长，有助于超高产的形成。卓两优1126株高适中，基部3节间总长和穗下节间长度都极显著高于对照，但基部第2节间的弯曲力矩和抗折力与湘两优900的差异未达到显著水平，卓两优1126在增加株高的同时保持了较强的抗倒性。卓两优1126耐低氮，稻米品质综合评级为部标优质2级，极端高温下较对照Y两优1928增产5.53%。【结论】卓两优1126在保持稳定的千粒重和结实率基础上，通过平衡有效穗数与每穗粒数使群体总颖花数显著提升，从而实现超高产。卓两优1126亲本间粒型存在显著差异，可以实现父母本混播混收的全程机械化制种，降低种子生产成本。另外，小粒型不育系千粒重仅为常规不育系的1/2，在制种产量保持不变的前提下，单位制种面积的杂交稻种子粒数比普通不育系多1倍，大幅降低杂交稻的用种成本。因此，以卓两优1126为代表的“小粒种 高产稻”模式，能为解决杂交水稻当前困境提供新思路，是新的发展方向。

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淹水胁迫下水稻种子和胚芽葡萄糖供应差异与胚芽存活的关系 郑广杰, 叶昌, 朱均林, 陶怡, 肖德顺, 徐亚楠, 褚光, 徐春梅, 王丹英 2024, 38(2): 172-184.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230902 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(5463KB) ( )   【目的】为了探明淹水逆境下水稻种子向胚芽供应葡萄糖能力的品种间差异及其与胚芽存活的关系，从而解析水稻芽苗期耐淹机理。【方法】以4个淹水耐性不同的品种为试验材料，设置长期淹水和湿润播种(对照)两个处理，分析种子和胚芽组织的非结构性碳水化合物含量，种子α-淀粉酶活性、胚芽抗氧化酶活性随时间的动态变化，及其与胚芽存活率的相关性。【结果】淹水胁迫下，淹水敏感材料中嘉8号(S1)和中嘉早17(S2)胚芽的葡萄糖含量、SOD、POD酶比蛋白活性在淹水72h后显著下降，表型上表现为胚芽生长停滞并出现死亡症状；而耐淹材料日本晴(T1)、耘两优玖48(T2)的胚芽中葡萄糖含量、SOD、POD的酶比蛋白活性在淹水96 h内保持稳定，胚芽持续伸长。对种子α-淀粉酶活性的分析表明，虽然短期淹水(0－48 h)能够增强所有4个材料的种子α-淀粉酶活性，但随淹水时间的延长(72－96h)，仅耐淹的T1、T2保持α-淀粉酶高活性，其种子内的淀粉含量持续下降而葡萄糖含量不断增加，胚芽葡萄糖含量相对稳定；而淹水敏感材料S1、S2种子内的α-淀粉酶活性则分别在淹水72 h和48 h后下降，种子内淀粉含量相对稳定，但种子和胚芽的葡萄糖含量大幅度下降。相关分析表明，胚芽的存活率与胚芽和种子的葡萄糖含量、胚芽的过氧化物酶(POD)活性极显著正相关，但与种子淀粉含量极显著负相关。【结论】淹水胁迫下胚芽组织消耗大量的葡萄糖维持其生理代谢平衡，种子向胚芽供应葡萄糖的能力直接关系到其存活，种子α-淀粉酶活性变化对胚芽葡萄糖的供应有决定性作用，是种子在淹水条件下存活出苗的关键。

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品种和播种量互作对机械旱直播水稻与杂草养分竞争的影响 杨永刚, 袁晓娟, 曹云, 陈雪芳, 尹慧来, 王志强, 文艳芳, 杨志远, 孙园园, 贾现文, 马均, 孙永健 2024, 38(2): 185-197.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230803 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2037KB) ( )   【目的】明确机械旱直播水稻品种和播种量对抑制杂草生长的效果，为实现机直播稻优质高产绿色高效栽培提供理论依据。【方法】以三系杂交稻川康优6308(C1)和两系杂交稻晶两优534(C2)为试材，设15 kg/hm2(S1)、22.5 kg/hm2(S2)、37.5 kg/hm2(S3)三个播种量，研究其对稻田主要杂草与水稻关键生育时期干物质累积、养分累积及转运的影响，并探讨品种和播种量互作下水稻与杂草养分竞争的关系。【结果】1) 直播后29 d时，稻田杂草密度较水稻显著增加39.29%~47.16%，且杂草与水稻群体干质量比及养分累积比均高于1∶1，据此进行了一次必要性除草。2) 除草前，品种C1较C2杂草密度显著降低91.34%~96.54%，水稻干物质累积量增加19.21%~30.24%，氮、磷、钾累积提高7.17%~34.59%；同一品种提高播种量，杂草量显著降低，相对S1，S2和S3处理杂草量显著降低21.95%~109.69%，水稻干物质累积量增加39.78%~94.52%，氮、磷、钾累积量提高10.11%~50.79%。3) 除草后，直播43 d，杂草数量显著降低，品种C1较C2干物质累积量增加54.12%~66.97%，氮、磷、钾养分提高15.56%~47.45%；同一品种下，S2和S3较S1处理水稻密度显著提高14.94%~32.34%，干物质累积量增加24.45%~85.07%，氮、磷、钾养分提高21.62%~98.34%；但随播种量的增加，结实期氮、磷、钾养分转运量与转运率，以及稻谷产量均呈先增加后降低趋势，以S2处理最高。【结论】综合抑制杂草生长和稻谷产量，机械旱直播水稻以选用川康优6308配套22.5 kg/hm2播种量，并依据稻田杂草总密度高于水稻且杂草与水稻群体干质量比及养分比1∶1时为最佳除草时机，可发挥水稻品种与播种量互作的优势控制杂草生长，减少除草剂使用，提高产量。

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不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响 彭显龙, 董强, 张辰, 李鹏飞, 李博琳, 刘智蕾, 于彩莲 2024, 38(2): 198-210.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230404 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(11197KB) ( )   【目的】在不同土壤上研究水稻秸秆还田后还原性物质的形成及其与水稻生长的关系。【方法】在砂壤土（S1）和粉壤土（S2）上进行2年盆栽试验，模拟低（RL）中（RM）高（RH）产量下秸秆全量还田，以秸秆不还田（R0）为对照，测定土壤还原性物质总量、Eh、亚铁离子、锰离子和铵态氮含量，分析水稻分蘖、根系干质量、根系活力和水稻产量等指标。【结果】秸秆还田后生育前期土壤Eh显著降低，还原性物质数量增加，S2的还原性物质高于砂壤土。与对照相比，2021年在移栽后56 d之前秸秆还田处理还原性物质总量、铁和锰离子含量分别提高了8.36%~199.64%、1.43%~160.03%和8.43%~57.68%。2022年在移栽后45 d前对应增加了2.95%~163.61%、0.77%~19.74%和3.28%~64.96%。随着秸秆还田量增加，还原性物质总量、铁和锰含量有增加趋势。在移栽后56 d前（2021年）和35 d前（2022年）秸秆还田显著增加了土壤铵态氮含量11.28%~50.67%和10.79%~351.53%。秸秆还田使水稻分蘖期和拔节期的根系干质量降低15.06%~45.80%，秸秆还田显著降低了砂壤土上水稻分蘖期和拔节期的根系活力，在S2土壤上RL和RM增加了拔节期根系活力，RH降低了根系活力。秸秆还田后水稻分蘖数在水稻生育期降低了7.23%~48.44%，干物质积累量降低了3.59%~43.57%。RL和RM处理第二年水稻产量降低不明显，RH处理2年均显著减产。砂壤土中氧化还原电位高于S2，S2还原性物质总量、锰离子含量、铵态氮含量、根系干质量、根系活力、分蘖数、干物质积累量和产量均高于砂壤土。【结论】在本研究条件下，秸秆还田显著增加还原性物质总量，抑制水稻早期生长。黏重土壤上秸秆全量还田引起减产，砂壤土上中低产量下秸秆全量还田不会造成穗数显著降低，因促进大穗形成不会造成显著减产。采取有效措施减少秸秆还田下还原性物质危害是秸秆还田技术优化的重点。

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水分调控下绿肥种植和石灰施用对双季稻稻米镉含量的影响 唐志伟, 朱相成, 张俊, 邓艾兴, 张卫建 2024, 38(2): 211-222.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231005 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1150KB) ( )   【目的】农田镉(Cd)污染是当前我国水稻产业高质量发展面临的主要环境问题之一，严重影响稻米商品价值和人民健康。本研究采用田间大区试验，探究水分调控下绿肥种植、石灰施用对稻米Cd含量及水稻产量的影响，以期为水稻安全生产提供技术参考。【方法】试验用早、晚稻品种分别为湘早籼24号和华润2号，试验地在湖南省益阳市，设置常规栽培(CK)、水分调控(W)、绿肥+水分调控(GW)、石灰+水分调控(LW)、绿肥+石灰+水分调控(GLW)共5个处理。【结果】与CK处理相比，W、GW和LW处理早晚稻平均糙米镉含量分别显著降低34.5%、83.5%和83.3%，稻谷镉含量分别显著降低26.3%、82.5%和83.4%；GLW处理仅晚稻的糙米镉含量显著降低43.7%，稻谷镉含量显著降低40.8%。相比CK处理，GW和LW处理早晚稻平均稻壳镉含量分别显著降低71.3%和74.2%，茎叶镉含量显著下降85.3%和79.1%；GLW处理仅晚稻的稻壳镉含量显著降低38.5%，茎叶镉含量显著降低51.9%。相比CK处理，W、GW和LW处理早晚稻平均灌浆期土壤pH值分别显著提高6.2%、23.7%和20.0%，GW处理早晚稻灌浆期土壤有效镉含量显著降低20.0%~22.6%。相比CK处理，GW和LW处理可显著降低早稻稻壳中的Cd向糙米转运；除W处理早稻稻壳和晚稻茎叶较CK处理差异不显著外，其余各处理均可显著降低土壤中的Cd向茎叶、糙米和稻壳富集。各处理间水稻产量差异不显著。【结论】在水稻孕穗后淹水灌溉基础上，配套冬季豆科绿肥种植或春季石灰施用，可实现轻度镉污染稻田水稻安全生产，不影响水稻丰产。