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2024年, 第38卷, 第6期
刊出日期：2024-11-10 上一期   
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综述与专论
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综述与专论

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水稻稻瘟病抗性基因挖掘与利用研究进展 杨婕, 杨长登, 曾宇翔, 侯雨萱, 陈天晓, 梁燕 2024, 38(6): 591-603.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230911 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(430KB) ( )   稻瘟病是一种由子囊菌(Magnaporthe oryzae)引起的病害，严重危害水稻的产量和品质。培育和种植抗病品种是控制稻瘟病最经济有效的措施。抗性基因的挖掘与利用是培育抗病品种的基础和关键。本文针对这个科学问题，总结了目前主流的稻瘟病抗性基因的挖掘技术，对已克隆的稻瘟病抗性基因及其应用现状进行梳理和分析；并对稻瘟病抗性基因挖掘利用以及未来发展方向进行展望。

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基于低空无人机遥感的水稻产量估测方法研究进展 冯向前, 王爱冬, 洪卫源, 李子秋, 覃金华, 詹丽钏, 陈里鹏, 张运波, 王丹英, 陈松 2024, 38(6): 604-616.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240103 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(991KB) ( )   水稻作为主要的粮食作物之一，其产量估测对国家政策宏观调控、地方农情实时指导以及优良品种的定向培育都起着至关重要的作用。随着作物学科及其交叉学科的不断进步，估产的方法和模式也逐渐多样化。同时，随着遥感技术的发展，尤其是低空无人机的出现及其应用的普及，水稻智能遥感估产方法不断创新，估测精度不断提升，但针对基于无人机遥感的智能稻作产量估测缺乏系统和科学的归纳总结。鉴于此，本文在梳理目前主流水稻估产方法及其优缺点的基础上，聚焦探讨低空智能遥感技术在水稻产量估测中的应用及未来发展方向。围绕当前利用低空遥感技术获取的主要特征信息，探讨实现智能遥感水稻估产的模型开发。此外，还探讨了智能遥感技术在水稻产量估测中面临的挑战和问题，旨在深化并完善对低空遥感水稻的产量估测方法的理解，进而为水稻产量智能估计提供系统全面的参考和指导。

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高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控机制研究进展 叶苗, 毛雨欣, 张德海, 康钰莹, 袁榕, 张祖建 2024, 38(6): 617-626.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.230402 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2481KB) ( )   提高水稻的光合效率被认为是进一步提高水稻产量的有效途径之一。然而，关于高光效水稻品种的生理生态特征还不清楚，无论是在单叶水平还是群体冠层水平上。本文综述了叶片Rubisco酶含量和活性、叶片含氮量、叶片形态解剖结构包括气孔性状、叶脉性状和叶肉解剖结构以及结构性物质与功能性物质之间的平衡对单叶光合作用的影响，冠层结构和冠层光氮匹配对群体冠层光合作用的影响及其受氮素调控的状况，总结了高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控效应。高光效水稻品种叶片Rubisco酶含量和氮含量高，气孔密度和孔径大，细胞间隙比例大，叶绿体覆盖率大，叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积大，细胞壁薄，叶脉密度大，叶脉维管直径大，根系表面积大，根直径大，叶片挺、叶色深，冠层下部叶片多，冠层光氮匹配程度高等；增施氮肥可以增加叶片Rubisco酶含量和活性，提高叶肉层厚度，增加叶绿体覆盖率、叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积，降低细胞壁厚度，提高叶绿素含量，减少细胞壁含量等，从而增强叶片光合作用，但是，过量施氮会降低氮肥利用效率，造成氨挥发、水体富营养化、N2O排放增加等一系列环境问题。

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水稻孤雌生殖诱导基因BBM1序列变异分析 汪晴, 王艳茹, 张秀丽, 吕启明 2024, 38(6): 627-637.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231210 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2276KB) ( )   【目的】在水稻卵细胞中异位表达BBM1能够诱导孤雌生殖，挖掘BBM1优异等位变异和功能类似基因对水稻杂种优势固定具有重要意义。【方法】利用383份水稻核心种质的三代测序数据，对BBM1基因进行结构变异分析、序列多态性分析、单倍型分析，并根据序列相似度以及表达模式相似度筛选BBM1功能类似基因。【结果】BBM1基因在3份种质中存在两个拷贝，在2份野生稻中存在微型颠倒重复转座元件（MITEs）插入变异；具有非常明显的籼粳分化，94.80%的粳稻和3.80%的籼稻中BBM1因单碱基变异造成翻译提前终止，缺少26个氨基酸残基；BBM1编码区序列十分保守，绝大多数材料中具有相同的单倍型；筛选到BBM1序列和表达模式相似基因LOC_Os06g44750，其可能具有BBM1诱导孤雌生殖的功能。【结论】明确了水稻中BBM1基因变异情况，挖掘出重要单倍型和功能类似候选基因，为进一步提高水稻孤雌生殖频率奠定基础。

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水稻IDD基因家族的全基因组鉴定及综合分析 钟智慧, 秦璐, 黎志力, 杨珍, 贺晓鹏, 蔡怡聪 2024, 38(6): 638-652.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240101 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(8036KB) ( )   【目的】明确植物特异转录因子OsIDD基因家族成员特征特性，验证其表达模式，为深入研究水稻IDD基因家族生物学功能奠定基础。【方法】通过Pfam鉴定与明确水稻IDD家族成员，对其核酸与蛋白序列特征、蛋白结构、系统发育与共线性、启动子元件进行综合分析；通过RT-PCR技术验证OsIDD基因在各组织、不同激素处理及不同非生物胁迫下的表达模式。【结果】发现OsIDD家族具有15个成员，为3个亚家族，在染色体上呈不均匀分布，N端均具有核定位信号及高度保守的ID结构域。多重序列比对及motif分析表明其在各个类型中相对保守，与玉米IDD基因家族共线性分析表明两个物种间具有高度同源性。芯片及RT-PCR分析发现OsIDD主要在穗及发育胚乳中表达量较高，其启动子序列均包含激素/胁迫响应顺式元件。【结论】本研究对15个OsIDD成员进行了综合分析，OsIDD结构保守，与ZmIDD共线性强，主要在穗及发育胚乳组织中高表达，可能参与不同激素及多种非生物逆境胁迫响应过程。

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5460个三系杂交稻品种的不育系细胞质来源分析 李伟, 徐霞, 边莹, 张晓波, 范炯炯, 程本义, 杨仕华, 吴建利, 魏鑫, 曾波, 龚俊义 2024, 38(6): 653-664.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231214 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2143KB) ( )   【目的】三系杂交稻育种的50年，也是三系不育系不断创新的50年。厘清三系杂交稻不育系的胞质类型及其主要衍化途径，对于快速确立恢保关系，准确溯源水稻不育系系谱，促进水稻杂种优势的有效利用具有重要作用。【方法】数据来自1974－2023年通过国家和省级审定的三系杂交水稻及其系谱资料。对50年来通过国家或省级审定的三系杂交稻不育胞质进行了系谱梳理，并对主要不育细胞质类型在杂交稻育种中的利用进行了分析。【结果】过去50年来，各级审定的三系杂交稻品种中，不育系胞质信息比较清楚的不育系有966个。根据各自的不育细胞质类型划分成16个类型，分别是野败型、印水型、包台型、D型、K型、冈型、矮败型、红莲型、爪哇稻型、万恢型、东乡野生稻型、广州野生稻型、高州野生稻型、漳浦野生稻型、马协型和Y型。分析结果显示野败型、印水型和包台型不育系数量分列前三位(累计不育系个数占比78.38%，累计选育三系杂交稻品种数占比77.77%)，马协型、东乡野生稻型、Y型和高州野生稻型不育系数量分列最后四位(累计不育系个数占比1.55%，累计选育三系杂交稻品种数占比1.15%)。【结论】随着三系杂交稻育种的发展，不育系胞质源的种类和育种利用程度均得到了显著提升，不仅解决了单一不育胞质可能造成的潜在风险，而且丰富了我国三系杂交稻育种中不育细胞质来源的多样性。

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利用QTL-Seq结合分子标记定位粳稻垩白粒率控制位点qChalk8 杜彦修, 孙文玉, 袁泽科, 张倩倩, 李富豪, 李俊周, 孙红正 2024, 38(6): 665-671.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.231207 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2567KB) ( )   【目的】垩白是影响稻米外观品质的重要性状。本研究旨在利用QTL-Seq和分子标记作图定位粳稻垩白粒率调控相关的QTL。【方法】利用高垩白粒率粳稻材料拉木加和低垩白粒率粳稻品种水晶3号构建F2分离群体，将两份独立的F2群体分别种植于河南原阳和海南三亚，两个群体单株垩白粒率考种后分别选取极端个体混池进行QTL-Seq分析，然后使用分子标记作图对稳定的QTL进行验证。【结果】两个F2群体的QTL-Seq分析发现8号染色体存在一个较为稳定的QTL位点qChalk8。进一步通过分子标记作图将该QTL定位于17.6－18.5 Mb，该QTL位点的LOD值为7.08，表型贡献率为15.9%。【结论】利用QTL-Seq和分子标记作图定位了粳稻垩白粒率相关QTL-qChalk8，为粳稻垩白调控基因进一步的精细定位和基因克隆奠定了基础。

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施氮方式与行距配置对不同穗型粳稻品种产量和氮素利用率的影响 刘俊峰, 牟静怡, 赵红艳, 郭诗梦, 李漪濛, 梁超, 周婵婵, 王术, 黄元财 2024, 38(6): 672-684.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240110 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1198KB) ( )   【目的】研究施氮方式与行距配置对不同穗型粳稻产量和氮素利用率的影响，明确其最佳组合，为辽宁水稻高产高效栽培提供理论依据。【方法】以沈稻9号(穗粒兼顾型)、沈稻505(穗数型)和沈稻527(穗重型)为材料于2019年和2020年在沈阳市进行田间试验，设置N0(不施氮肥)、N1(农户方式)、N2(底氮减施)、N3(底氮减施后移)4种施氮方式和R1(常规行距30 cm)、R2(缩行增密25 cm)、R3(宽窄行40 cm+20 cm) 3种行距配置，分析其对不同穗型粳稻产量及氮素利用率的影响。【结果】施氮方式与行距配置对不同穗型粳稻产量和氮素利用率有极显著影响和互作效应。N3可以通过提高单位面积颖花数、结实率、千粒重、干物质积累量、氮素积累量、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥回收利用率来增加沈稻9号、沈稻505的产量和氮素利用率，但沈稻527却在N1实现高产，在N2实现高效目标。对于行距配置的响应，3个品种表现大致相同，产量、单位面积颖花数、干物质积累量、氮素积累量、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥回收利用率均在R2达到最高。施氮方式与行距配置互作显示，沈稻9号和沈稻505在N3R2产量最高，与N1R1相比，分别增加了18.53%和14.27%的产量，18.38%和22.47%的干物质积累量，37.22%和29.15%的氮素积累量，39.30%和34.25%的氮肥偏生产力，52.59 %和26.73%的氮肥农学利用率，27.65%和17.70%的氮肥回收利用率，降低了15.75%和8.16%的土壤氮依存率。沈稻527产量则在N1R1、N1R2和N2R2处理下较高且差异不显著，但比较3个组合的干物质积累量、氮素积累量以及氮素利用率，N2R2表现优异。【结论】在本试验条件下，沈稻9号、沈稻505的最适组合为底氮减施后移和行距25 cm，沈稻527为底氮减施和行距25 cm，此时3个品种高产且氮肥利用率也较高。

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2,4-表油菜素内酯对生物炭基质育秧水稻秧苗根系生长及生理特性的影响 毋翔, 张义凯, 张鹏, 马昕伶, 陈玉林, 陈惠哲, 张玉屏, 向镜, 王亚梁, 王志刚, 李良涛 2024, 38(6): 685-694.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240503 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2235KB) ( )   【目的】水稻秧苗良好的根系盘结力，利于提高机插效率和质量。探明2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide, EBR)在稻草生物炭育秧基质中对水稻根系生长的影响及作用机制具有重要意义。【方法】采用以300℃下制备的稻草生物炭为主的育秧基质，以甬优538为试验材料，分析了不同浓度EBR(0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mg/kg)对生物炭基质育秧水稻秧苗根系生长及生理特性的影响。【结果】在生物炭基质中加入EBR后水稻秧苗的根系盘结力增强了4.13%~22.46%，根系活力提高了0.93~1.65倍，根冠比增加了2.20%~14.10%，极大促进根系的生长。基质中添加EBR显著提高水稻秧苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化保护酶的活性，降低丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)的含量，增加秧苗的可溶性糖和可溶性蛋白含量。施用EBR后水稻根系和叶片中OsCu/Zn-SOD1和OsCu/Zn-SOD2、OsCAT1和OsCAT2四个基因的表达水平显著高于对照。【结论】生物炭育秧基质中增施EBR能够提高水稻秧苗抗氧化系统酶活性和相关基因表达，降低植株内MDA和H2O2的含量，改善水稻秧苗根系的生长和盘结能力，促进健壮秧苗的形成。基施EBR最适宜的浓度为1.0~1.5 mg/kg。

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侧深施肥对水稻产量、养分吸收及经济效益的影响 曹玉东, 吴朋浩, 戴志刚, 王贵兵, 何帅, 巩细民, 李小坤 2024, 38(6): 695-708.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240109 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1378KB) ( )   【目的】明确侧深施肥技术对水稻产量、产量构成因子、养分吸收、肥料利用率及经济效益的影响，以期为水稻专用肥及侧深施肥技术的大面积推广应用提供科学依据。【方法】分别于2020年在湖北省6个试点县和2021年在湖北省9个试点县进行田间试验，试验设3个处理，分别为不施肥(T1)、常规施肥(T2)和侧深施肥(T3)。研究分析不同施肥处理对水稻产量、产量构成因子、养分吸收量、肥料利用率和经济效益的影响。【结果】1）所有试点县的施肥处理均可显著提高水稻产量，与T1处理相比，T2和T3处理分别平均增产37.42%和51.61%；与T2处理相比，T3处理平均显著增产9.81%。产量构成因子结果显示，侧深施肥可以显著提高水稻平均有效穗数，与T2处理相比，显著增加3.58%。不同试点施肥处理的增产效果存在一定的差异，变异系数为59.54%，这可能与试验点基础土壤理化性质有关，分析表明侧深施肥的增产效果与土壤的有机质含量极显著正相关。2）侧深施肥技术显著提高了水稻的养分吸收量和肥料利用率。与T2处理相比，T3处理水稻氮、磷和钾的养分吸收量分别平均提高了9.65%、7.51%和12.79%；肥料偏生产力、农学效率和生理利用率分别平均提高了10.34%、37.90%和3.28%。3）侧深施肥技术显著提高了种植水稻的经济效益。与T2处理相比，T3处理水稻产投比平均增加7.65%，稻谷收益平均增加2504元/hm2，收益增长的主要来源是产量的提高与人工成本的降低。【结论】侧深施肥技术显著提高了水稻产量和肥料利用率，增加经济效益，实现了增产、增效和节本、增收，并且伴随土壤有机质含量的升高侧深施肥的增产效果愈加显著，因此可在湖北省主要水稻种植区域及高肥力土壤上推广应用。

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江淮稻区不同类型粳稻品种外观及蒸煮食味品质特征比较 姚姝, 陈涛, 赵春芳, 周丽慧, 赵凌, 梁文化, 赫磊, 路凯, 朱镇, 赵庆勇, 管菊, 王才林, 张亚东 2024, 38(6): 709-718.  DOI: 10.16819/j.1001-7216.2024.240310 摘要 ( )   HTML ( )   PDF(430KB) ( )   【目的】研究江淮稻区大面积生产应用和新近育成的优质粳稻外观及食味相关的理化指标特征，以期为该稻区选择适宜品种种植和品种改良提供科学依据。【方法】以近年江淮稻区大面积推广应用的26个粳稻为材料，通过聚类和基因型分析鉴定，分为半糯型粳稻和普通粳稻两大类，比较不同类型粳稻品种外观和食味相关的理化指标，分析稻米各项理化指标与食味品质间的关系。【结果】1）在外观品质方面，两种类型粳稻品种间的垩白粒率、垩白度及透明度差异显著，半糯型粳稻的透明度显著低于普通粳稻。2）在淀粉理化特性方面，半糯型粳稻直链淀粉含量、胶稠度、热浆黏度、冷浆黏度和消减值要显著低于普通粳稻，而崩解值却显著高于普通粳稻。3）在米饭食味值指标方面，半糯型粳稻的米饭外观和普通粳稻无显著差异，但黏度、平衡度、食味值显著高于普通粳稻。4）相关分析表明，稻米外观品质中整精米长宽比，各项理化指标中直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度，米饭食味值参数中的外观、硬度与米饭食味显著相关。【结论】两种不同类型粳稻品种外观和蒸煮食味品质差异显著，普通粳稻外观晶莹剔透，而半糯型粳稻外观相对浑浊。普通粳稻具有较高的直链淀粉含量和糊化温度，较低的胶稠度、崩解值和食味值。半糯型粳稻具有较低的直链淀粉含量和糊化温度，较高的胶稠度、崩解值和食味值。