[目的]为改良高产粳稻品种淮119株高偏高及易感稻瘟病等不利性状,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对淮 119 中SD1基因进行定向敲除,为淮 119 后代品种改良奠定基础.[方法]利用CRISPR/Cas9 系统,以SD1基因为靶基因,构建基因敲除载体,以农杆菌介导转化淮 119,获得无转基因插入的纯合突变株,进一步对纯合突变株株高、农艺性状、稻瘟病抗性及氮素吸收利用能力等进行综合分析.[结果]利用农杆菌转化淮119,鉴定获得1株无转基因载体序列插入的纯合突变株.大田种植发现,野生型淮119 出现60％面积以上的倒伏,而sd1纯合突变株群体由于株高变矮,从而有效避免了生育后期的倒伏.此外,用不同浓度的GA(0.01～1.00 μmol/L)处理,野生型苗高均显著高于突变株,表明sd1突变导致对外源GA敏感性降低.稻瘟病抗性鉴定结果表明,sd1基因突变不仅有效降低株高,同时增强了对稻瘟病的抗性水平.不利因素是,SD1基因的敲除降低了淮119的氮素吸收利用效率.[结论]淮119中SD1基因定向敲除获得的无转基因插入纯合突变株,不仅株高显著下降,且稻瘟病抗性得到增强.
[目的]近年来极端高温天气频发,严重抑制水稻产量品质形成,优化植株营养状态,改善能量代谢可减缓高温热害,但高温下不同施肥量对籽粒能量代谢的影响及其与产量、品质及耐热性形成的影响仍未见报道,其作用机制的阐明可为水稻耐热性抗风险栽培技术研发提供重要理论依据.[方法]以浙江省推广大面积较大的单季杂交籼稻品种中浙优8号为材料,采用人工气候室盆栽的试验方法开展研究.设置不施肥(0-NPK)、1/2肥料(1/2-NPK)和正常施肥(1-NPK)三个肥料用量处理,开花当天移至人工气候室高温处理15d(高温处理设置昼/夜分别为36/28℃,常温对照设置昼/夜分别为28/25℃).[结果]无论常温或高温下,在供试肥料水平下随着施肥量增加,中浙优8号产量、结实率及千粒重均呈逐渐增加的趋势;高温下,结实率、千粒重的下降幅度随施肥量增加而下降.然而,整精米率随施肥量增加而下降,垩白度则呈增加的趋势.高温处理后籽粒可溶性糖、MDA、H2O2、腺苷三磷酸酶(ATPase)及PARP[poly(ADP-ribose)polymerase]含量高于常温对照处理,淀粉、非结构性碳水化合物、抗氧化酶活性及ATP含量则低于常温对照.无论常温或高温下非结构性碳水化合物、抗氧化酶活性、ATP及ATPase均随着施肥量的增加而提高,而MDA、H2O2及PARP含量则呈下降趋势.常温下,能量感受器基因SnRK1A及SnRK1B相对表达量随施肥量增加而下降,而TOR则呈增长趋势.与常温对照相比,高温处理后SnRK1A上调表达,而TOR相对表达量随施肥量增加而上调.[结论]增施肥料能有效缓解花期高温对水稻结实率及千粒重的影响,但外观品质与加工品质存在变劣的趋势.常温下,增施肥料品质变劣可能与籽粒灌浆速率加快有关,而高温导致品质下降主要在于能量不足,难以满足产量及品质形成的需求.
[目的]糠稷已成为我国局部水稻田主要恶性杂草之一.明确糠稷的种子萌发和出苗特性,探索化学防除技术具有重要意义.[方法]通过室内及温室试验,测定了温度、光照、盐和渗透胁迫、水层深度、土层深度对糠稷种子萌发及出苗的影响,并评估了水稻田常用苗前封闭和苗后茎叶除草剂对糠稷的防效.[结果]1)糠稷种子在20/10℃(昼/夜)～35/25℃温度范围萌发率均大于95％,且光照/黑暗交替处理的萌发率大于持续黑暗处理.糠稷萌发率随水势降低而下降,?0.35 MPa的水势对其种子萌发的抑制率达50％.250 mmol/L NaCl处理后糠稷萌发率大于50％,表明其耐盐胁迫能力较强.2)糠稷仅能在0～0.5 cm土层深度萌发出苗,播种深度大于0.5 cm时未见其出苗.水层大于2 cm时糠稷幼苗无法长出水面.3)在田间推荐剂量下,丙草胺、丁草胺、噁草酮、丙炔噁草酮和双唑草腈苗前土壤喷雾对糠稷防效100％,氯氟吡啶酯、五氟磺草胺、双草醚、氰氟草酯、噁唑酰草胺和精噁唑禾草灵可防除95％以上2～4叶期糠稷,在糠稷6叶期时选用噁唑酰草胺和精噁唑禾草灵,防治效果亦可达到90％以上.[结论]明确了环境因子对糠稷种子萌发和出苗的影响及稻田除草剂对该杂草防除效果,表明通过耕作将糠稷种子带入深土层,在幼苗早期保持水层,根据其不同叶龄选择适宜除草剂,可有效治理水稻田糠稷.
[目的]合理的氮肥用量和运筹能够有效提高水稻产量和氮肥利用率.明确氮肥用量和运筹对水稻产量及其构成因子的影响可为水稻高产高效生产提供理论指导.[方法]基于119篇已发表的有关稻田氮肥管理的论文,采用整合分析(Meta-analysis)的方法量化了不同施氮量、基肥+分蘖肥、穗肥、种植区域和土壤性质等条件下氮肥管理对水稻产量及其构成因子的影响,并探究了我国各水稻主产区提高产量构成因子以获得高产的适宜措施.[结果]与不施氮肥相比,施用氮肥能够显著提高水稻实际产量(+42.2％)和理论产量(+43.1％),有效穗数和每穗粒数分别增加了33.2％和13.5％,而结实率和千粒重分别下降了4.2％和1.6％.在不同施氮量和氮肥运筹下,水稻产量及其构成因子存在显著差异.水稻实际和理论产量在施氮量为150～200 kg/hm2时增幅最大,有效穗数和每穗粒数在施氮量为250～300 kg/hm2时增幅最大.另外,随着施氮量的增加,水稻的结实率和千粒重显著下降.基肥+分蘖肥的氮比例(基肥+分蘖肥占总施氮量的比例)为30％～50％和穗肥氮比例为10％～30％时,水稻增产幅度最大;基肥+分蘖肥氮比例(≤70％)增加,水稻有效穗数的提升幅度呈上升趋势,而每穗粒数和结实率的提升幅度呈下降趋势;穗肥氮比例(穗肥占总施氮量的比例)增加(≤30％),每穗粒数和结实率的提升幅度呈上升趋势.对于不同稻区而言,水稻产量及其构成因子的提升幅度存在显著差异,主要表现为东北单季稻区产量增幅最大,长江流域单双季稻区次之,南方单双季稻区和云贵川湘高原单季稻区最小.所有稻区均通过增加有效穗数和穗粒数以获得高产.水稻实际和理论产量的增幅受SOM(土壤有机质)影响较小,各SOM水平间的增幅差异不超过4.39％和2.26％,而受土壤TN(总氮)、AN(有效氮)、AP(有效磷)、AK(速效钾)的含量变化影响较大,但亚组间没有显著差异.[结论]我国水稻的推荐施氮量不宜超过250 kg/hm2,推荐基肥+分蘖肥比例不要超过总施氮量的70％,穗肥比例10％～30％时更有利于水稻增产.在保证水稻有效穗数和穗粒数前提下,提高结实率是所有稻区未来增产的关键,需通过化学调控、适宜的栽培密度和优良品种等综合管理措施来实现.
[目的]探究印度梨形孢(Piriformospora indica)PI-020对盐胁迫下水稻幼苗生长、抗氧化相关酶活性及基因表达水平的影响.[方法]以不同浓度的PI-020菌丝体悬液接种南粳9108水培苗,显微镜观察及qPCR技术分析PI-020在水稻秧苗根系的定殖能力,并测定水稻叶片丙二醛(MDA)含量,分析水稻秧苗的表型参数、光合色素含量、抗氧化相关酶活性及基因表达的变化.[结果]与对照相比,盐胁迫条件下(100 mmol/L NaCl),PI-020定殖后,水稻叶片MDA含量显著降低.200倍菌丝体稀释液处理的效果最好,MDA含量减少了67.2％.PI-020定殖后,水稻株高、根长、叶面积、鲜质量和干质量分别增加了34.67％、23.62％、58.04％、59.53％和67.25％,与对照相比均差异显著;同时PI-020定殖还显著提高了叶片光合色素含量,抗氧化酶CAT、APX、POD活性及抗氧化相关基因OsCAT、OsAPX2、OsSOD的表达水平.[结论]印度梨形孢PI-020通过提高水稻幼苗抗氧化能力减少盐胁迫引起的氧化损伤,从而降低MDA含量,同时缓解光合色素的降解,保护了水稻光合系统,进而提高水稻耐盐性.
[目的]探讨不同稻草还田技术措施对土壤特性的影响及根际微生物修复和改良土壤的内在机制,探索适合福建烟-稻轮作区的稻草高效还田技术,以期为烟-稻轮作区作物优质高效栽培提供依据.[方法]以烤烟"云烟 87"和晚稻"甬优 1540"为材料,通过不同的稻草还田配施技术处理,进行了 2 年的田间定位试验,分析比较了烟-稻轮作系统耕层土壤养分、根际微生物和作物产量的变化规律以及根际微生物与土壤环境因子间的内在关系.[结果]产量分析表明,连续 2 年稻草还田后,各处理产量均比对照显著增加,其中配施石灰和尿素的 T2处理最显著,其烟草和水稻产量分别比对照提高 25.67%、11.49%;其次是配施腐秆灵和尿素的T3处理,纯稻草T1还田处理效果最差;T1处理第1年稻草还田后烟草产量与对照差异不显著,第2 年烟草和水稻产量分别比对照提高 3.77%和 5.90%.耕层土壤养分特性分析表明,经连续 2 年的稻草还田处理后,耕层土壤养分与有机碳含量均显著增加,其中T2处理效果最好,其次是T3处理.T2处理碱解氮、有效磷、速效钾、有机碳和可溶性有机碳含量分别比对照提高了 7.09%、5.97%、3.01%、11.32%和 5.47%.根际微生物群落分析表明,与对照相比,T2、T3处理下碳源代谢相关的HSB_OF53-F07、自毒物质降解有关的节杆菌属(Arthrobacter)和纤维素分解有关的假散囊菌属(Pseudeurotium)丰度均显著上升,而与发病相关的腐质霉属(Humicola)和青霉菌属(Penicillium)相对丰度则显著下降.相关分析表明,根际有益菌丰度与土壤养分因子多为正相关,而致病菌的丰度则与土壤养分因子负相关.[结论]稻草还田配施石灰或腐秆灵和适量速效氮肥,有利于提高耕层养分含量,促进固氮等有益微生物生长,抑制病原菌,为烟-稻轮作提供良好的土壤环境,进而提高作物产量.
[目的]研究不同株行距配置对超高产田水稻产量的影响,明确增密栽培模式增产的机理.[方法]于2020-2021年以辽粳419为试材,以农户习惯栽培(LFM)、常规增密配置(CHMD)、窄行增密(NHDM)和两种宽窄行配置(WNHDM1 和WNHDM2)共计 5 种模式为处理,以水稻根系形态和生理特性及产量为主要研究内容,探究株行距配置对超高产田水稻产量及根系形态生理特性的影响,阐明增密模式水稻根系分布与产量构成因素的关系,揭示水稻超高产田增密模式水稻增产的机理.[结果]同 LFM 相比,WNHDM1 和 WNHDM2 分别提高有效分蘖数19.24%和18.16%,单穗成粒数、结实率等保持稳定;WNHDM1和WNHDM2行内(窄行)区域根系指标较其他模式并未降低,而行外(宽行)区域差异较大,总根长、总根径、总根表面积、总根体积及总根干质量在两个生长季平均增加21.07%和26.76%、10.71%和9.18%、21.13%和26.77%、21.15%和27.62%及23.48%和29.71%;齐穗期和灌浆期水稻根系形态指标与有效穗数和产量正相关.[结论]优化株行距配置增密模式,为水稻提供了根系行内、行外不对称生长空间,形成了根部边际效应,提高了水稻群体根干质量、根系表面积和根体积并保持了较强的根系氧化力,促进有效穗的形成,达到增产的目的.
[目的]明确二化螟对甲氧虫酰肼的抗性风险、交互抗性及亚致死效应.[方法]分别采用饲料混药法和稻苗浸渍法建立了二化螟初孵和 2 龄幼虫对甲氧虫酰肼的敏感基线,采用饲料混药法评估了二化螟对甲氧虫酰肼的抗性风险;采用稻苗浸渍法测定了抗甲氧虫酰肼二化螟田间种群 2 龄幼虫对抑食肼、虫酰肼和呋喃虫酰肼的交互抗性以及亚致死浓度抑食肼和甲氧虫酰肼对二化螟生长发育与繁殖的影响.[结果]当抗性现实遗传力(h2)为 0.402,斜率为 2.451,平均选择压力分别为 50%、60%、70%、80%和 90%时,二化螟对甲氧虫酰肼的抗性上升 10 倍分别需要 7.7、6.3、5.2、4.4 和 3.5 代;2019 年采自余姚的二化螟田间种群(YY-19)对甲氧虫酰肼处于中等水平抗性(RR = 73.4倍),对呋喃虫酰肼(RR = 24.7倍)和虫酰肼(RR = 26.1倍)同样存在中等水平的交互抗性,对抑食肼(RR=2.9 倍)有低水平交互抗性;采用亚致死浓度(LC25)抑食肼和甲氧虫酰肼处理二化螟 2 龄幼虫后,幼虫历期显著增加,化蛹率和 F0代雌蛹重均显著降低.此外,F0和 F1代的羽化率和单雌产卵量在经亚致死浓度甲氧虫酰肼处理后显著降低.[结论]二化螟对甲氧虫酰肼具有较高的抗性风险.对甲氧虫酰肼产生抗性的田间二化螟种群与其他双酰肼类杀虫剂之间存在交互抗性.亚致死剂量甲氧虫酰肼处理二化螟具有显著的适合度代价.
碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)是一类重要的转录调控因子,广泛存在于真核生物中,因含有高度保守的 bZIP结构域而得名.bZIP结构域由紧密相邻的碱性区域和亮氨酸拉链区域两部分组成.粳稻基因组中注释有 89 个 bZIP基因,其中 45 个已得到功能验证,它们参与调节水稻生长发育、生物与非生物胁迫应答,包括种子休眠和萌发、成花转变、光形态建成,以及胁迫和激素信号通路等.
[目的]探究水稻减数分裂期高温如何影响苯丙烷类代谢,并分析其与水稻耐热性的关系.[方法]以N22、广陆矮 15、SDWG005、全两优 681、Y两优 900、Y两优 1 号、两优培九和绵恢 101(MH101)等 8 种耐热和不耐热水稻品种为试验材料,设置常温和高温处理,分析减数分裂期高温胁迫对水稻的花粉活力与苯丙烷类代谢关键酶活性、木质素、总黄酮及总酚等主要代谢产物含量之间的相关性;并进一步选择极端耐高温的SDWG005和极端不耐高温的 MH101 为材料分析苯丙烷类代谢、碳水化合物代谢和抗氧化系统对水稻耐热性的影响.[结果]1)与对照相比,高温显著降低水稻花粉活力和颖花受精率,不同的水稻品种受高温影响后,花粉活力和颖花受精率的降幅不同.2)高温显著增加颖花中肉桂酸-4-羟化酶和 4-香豆酸辅酶A连接酶活性以及木质素、总黄酮和总酚的含量,且耐热品种增幅高于敏感品种.3)高温下花粉活力与肉桂酸-4-羟化酶活性、木质素含量显著相关,颖花受精率与木质素含量以及木质素含量与类黄酮含量极显著相关.4)与MH101 相比,SDWG005 小穗颖壳中木质素受高温显著诱导积累,且高温下能够维持较高细胞壁过氧化物酶活性.5)与MH101相比,SDWG005颖花在高温下能够维持较高过氧化物酶、超氧化物歧化酶和抗坏血酸氧化酶活性,进而减少颖花中过氧化氢和丙二醛的积累.高温下SDWG005颖花中淀粉含量更高,酸性转化酶、蔗糖合酶及ATPase基因的表达量显著增加.[结论]减数分裂期高温促进颖花中苯丙烷类代谢关键酶活性的上升和代谢产物含量的增加,耐热品种高温下能够积累较多的木质素和类黄酮,具有较高抗氧化酶活性,同时蔗糖代谢和能量产生效率较高,从而具有较强的耐热性.
[目的]考查转cry2A*/bar基因水稻T2A-1与杂草稻的杂交后代苗期特性,为评估T2A-1 抗性基因向杂草稻漂移可能引起的生态风险提供参考.[方法]在水培条件下,以T2A-1、受体水稻明恢63(MH63)、来源于江苏泰州、广东茂名、湖南益阳的3种杂草稻(分别命名为WRTZ,WRMM,WRYY)及其杂交F1～F4为试验材料(以T2A-1为父本或母本的携带转基因的为抗性杂交后代,以受体水稻为父本或母本的为非抗性杂交后代),测定供试材料种子发芽力,幼苗在正常氮(40 mg/L)和低氮(20 mg/L)下的株高、整株干物质量以及根长、不定根数、平均直径等8个根系指标,计算根系总体发育指标,评价T2A-1与杂草稻抗性杂交后代的苗期生长特性.[结果]抗性杂交后代的发芽力与非抗性杂交后代相当,但较杂草稻弱.在正常氮条件下,T2A-1与MH63以及抗性杂交后代与非抗性杂交后代的苗期生长指标相当;抗性杂交后代与相应杂草稻相比,WRMM杂交后代的株高显著低于WRMM,但整株干物质量与根系总体发育指标相当;WRYY杂交后代各苗期生长指标均与WRYY相当;WRTZ杂交后代株高显著高于WRTZ,但整株干物质量及根系指标均显著低于WRTZ.在低氮环境下,抗性杂交后代各苗期生长指标均显著低于或相当于非抗性杂交后代;抗性和非抗性杂交后代的相对根系发育指标均显著低于相应的杂草稻.[结论]T2A-1与杂草稻的抗性杂交后代的苗期生长特性在正常氮条件下相当于或低于亲本杂草稻,但在低氮条件下,总体上均显著弱于杂草稻.
[目的]研究头季氮素穗肥和促芽肥运筹对再生稻再生芽生长、干物质积累及产量形成的影响及可能途径.[方法]采用裂裂区设计,品种为主区(丰两优香 1 号和两优 6326),2 个头季穗肥为副区(N1,30 kg/hm2;N2,60 kg/hm2),3个再生季促芽肥为副副区(T1、T2和T3分别为0、50和 100 kg/hm2),考查在不同氮肥运筹下两品种再生芽生长状况、干物质积累与分配、产量及产量构成因子.[结果]头季高氮素穗肥对丰两优香 1 号头季产量无显著影响,显著提高两优 6326 头季产量,对两品种再生力和再生季产量无显著影响.增施促芽肥显著降低两品种头季齐穗前茎鞘干物质转运量和收获指数,提高不同节位再生芽芽长、活芽数和再生力,促进再生季齐穗后干物质积累,提高了再生季产量.此外,头季氮素穗肥和促芽肥对再生季产量具有显著交互作用.丰两优香 1 号在 N1T3 处理下周年产量最高(14.46 t/hm2),两优 6326 在 N2T2 处理下周年产量最高(14.44 t/hm2).单茎再生芽长、活芽数和芽生长速率与头季齐穗后干物质积累量呈显著正相关,与头季收获指数和头季齐穗前干物质转运量呈显著负相关,与再生力和再生季产量呈显著正相关.[结论]头季高氮素穗肥对丰两优香 1 号和两优 6326 再生季产量没有显著影响,促芽肥施用可促进两品种再生芽生长,提高再生力和再生季产量,但过高施用量并没有进一步提高产量.头季穗肥和促芽肥互作显著影响再生季产量.施用促芽肥可通过增加头季茎鞘干物质积累来促进再生芽生长、再生季干物质积累与成穗,从而提高再生力和再生季产量.再生稻生产中应合理运筹穗肥和促芽肥以实现较高的再生季和周年产量.低头季穗肥和高促芽肥、高穗肥高促芽肥可分别实现丰两优香1号、两优6326周年高产.
[目的]明确外源海藻糖对大穗型粳稻籽粒灌浆结实的影响.[方法]以大穗型粳稻品系W1844为试验材料,在孕穗末期叶面喷施浓度分别为0、15、30、50、70、100 mmol/L的海藻糖,分别标记为T0、T15、T30、T50、T70、T100.研究不同浓度海藻糖对大穗型粳稻W1844光合特性、茎鞘物质积累与转运、籽粒灌浆特性和产量的影响.[结果]1)喷施不同浓度海藻糖均能提高水稻产量,以T50处理的水稻产量最高.与T0相比,T50处理下的产量平均增加7.71％,强势粒的结实率与千粒重分别提高4.36％和5.92％,弱势粒的结实率与千粒重分别提高 11.98％和 10.01％.由此可见,海藻糖对弱势粒灌浆结实的改善效果更好.2)海藻糖处理改变了籽粒灌浆特性.与T0相比,T50处理下强、弱势粒达到最大灌浆速率的时间分别缩短了3.70 d与3.93 d;灌浆前期强、弱势粒的平均灌浆速率分别提高了16.57％、28.03％;灌浆中期强、弱势粒平均灌浆速率分别提高了20.74％、24.54％.此外,T50 处理下,强、弱势粒达到最大灌浆速率时的粒重分别比 T0 增加了 6.74％和 7.36％.3)海藻糖处理显著提高水稻剑叶的光合特性.T50 处理下水稻叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别比 T0 平均提高了31.08％、42.58％和 10.42％.4)海藻糖处理促进了抽穗期茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)的积累与转运.与 T0处理相比,T50处理下抽穗期茎鞘NSC含量平均增加11.63％,茎鞘物质转运量平均提升28.52％,且对籽粒贡献率增加18.18％.这可能是由于茎鞘蔗糖转运基因OsSUT2、OsSUT4和OsSUT5上调表达,促进了茎鞘的物质转运.[结论]外源海藻糖可有效地改善大穗型粳稻的灌浆结实,这可能是由于海藻糖处理能提高剑叶净光合速率,上调蔗糖转运基因的表达,促进茎鞘NSC的积累与转运,从而加快了强、弱势粒的灌浆,提高了其结实率和粒重.在本研究条件下,50 mmol/L海藻糖处理对大穗型水稻W1844籽粒灌浆结实的改善效果最好.
【Objective】Moderate leaf rolling can enhance photosynthetic efficiency and improve rice yield. Identification of rice leaf rolling mutants will help to elucidate the molecular mechanism of rice leaf formation. 【Methods】In this study， 60 Co-γ ray irradiation was used to mutagenize indica rice variety Yuzhenxiang and an outcurved leaf mutant was isolated， tentatively named ocl1 （outcurved leaf 1）. The phenotypic characteristics and agronomic traits of the mutant were investigated. The F 2 population of a cross between ocl1 and 02428 was used for mapping of the OCL1 gene. Additionally， the expression of leaf-rolling related genes was analyzed by quantitative PCR. 【Result】Compared with the wild-type， the leaves of the mutant showed outcurved and drooping from tillering to mature stage. The yield component traits including the seed setting rate， 1000-grain weight and yield per plant were obviously decreased in ocl1 mutant. Cross-section observation of leaves revealed that the bulliform cells between adjacent vascular bundles of ocl1 mutant were larger than the wild-type. Genetic analysis implied that these phenotypes of mutant were controlled by a pair of recessive nuclear gene. The OCL1 gene was fine-mapped to a 127 kb interval between markers RM19575 and ID02612 on the chromosome 6. Sequencing analysis indicated that one of the genes （LOC＿Os06g10600） has a single-base mutation at the intron-exon junction， which leads to abnormal splicing and changes in amino acid sequence. The gene encodes a homologous domain-leucine zipper protein， which is allele to the leaf rolling related gene ROC8 （URL1）. Correspondingly， the expression of ROC5 and LAC17 genes related to bulliform cell development was down-regulated in ocl1 mutant， while that of XTH11 was up-regulated in ocl.【Conclusion】 The mutation of OCL1 gene results in outcurved leaf by affecting the development of bulliform cell， which in turn leads to a yield reduction.
[目的]为突破传统杂交转育方法对水稻两系不育系选育的限制,利用CRISPR/Cas9技术对籼型恢复系台恢31的温敏雄性核不育基因TMS5进行编辑,以获得全新水稻温敏雄性不育系.[方法]选择水稻温敏不育基因TMS5第1外显子的2段序列作为靶点,构建双靶点pHUE411-TMS5-gRNA载体,通过农杆菌侵染获得116株T0代转基因植株.[结果]经鉴定获得3种类型纯合突变体tms5-1、tms5-2和tms5-3,每一种突变均导致TMS5氨基酸序列的缺失.分期播种试验结果显示,幼穗分化敏感期温度为27℃时,tms5-1和tms5-3自交结实率分别为0.56％、0.03％,表现为高度不育,而tms5-2则完全不育.与野生型台恢31相比,不育系TB52S(即tms5-2)单株穗数增多,穗长变短,株高及每穗总粒数相较WT均下降25％,花药发白瘦小,无花粉粒充实,柱头、颖壳没有显著差异.TB52S幼穗分化4期时进行温度处理,确认TB52S的育性转换温度为26℃.TB52S分别与籼、粳型恢复系配组,F1的结实率超过90％.[结论]利用CRISPR/Cas9技术对籼型恢复系台恢31的温敏雄性核不育基因TMS5进行编辑,获得能够稳定遗传的水稻广亲和温敏雄性不育系TB52S,为两系不育系选育提供新的技术支撑.
[目的]通过研究高温对水稻产量形成的影响,构建水稻高温热害模型,旨在提高水稻高温热害的防御和灾损评估水平.[方法]选用福建省种植的4个代表性品种,分别于早稻开花期和灌浆期、中稻减数分裂期和开花期,设置不同温度水平T1(35℃)、T2(41℃)和高温胁迫持续天数D1(3 d)、D2(7 d),以适宜环境条件为对照(CK),分析不同处理下水稻产量及其构成因素的变化,并据此构建高温热害对水稻产量影响的综合模型.根据近20年气象资料,利用模型对福建省四个水稻种植样点的产量进行灾损评估.[结果]早稻在开花期T2D2高温处理时,单株产量降幅最大,为60.8％;两个品种的结实率降幅在T2D2处理下可达60％.灌浆期高温对早稻单株产量影响较小,T2D2处理下为17.8％,两个品种结实率和千粒重降幅最大值分别为11.6％和9.0％.中稻两个品种受减数分裂期高温影响后,在T2D2处理下的单株产量降幅最大可达43.6％,每穗粒数下降为17.4％,结实率所受影响明显大于千粒重,降幅分别为30.8％和9.8％.中稻开花期T2D2高温处理对产量影响最大,单株产量降幅可达42.1％,结实率和千粒重受高温影响后降幅最大分别为37.0％和5.7％.根据项目组研发的水稻发育期模型和本研究结果确定了4个供试品种的遗传参数,构建了水稻关键发育期的高温累积度时和高温处理后灾损率之间的定量关系,进而分别构建了早稻和中稻的高温热害模型.对4个水稻种植样点进行灾损模拟,发现各地损失率和气象产量的时间变化规律正好相反,且中稻较早稻遭受高温危害更为严重.[结论]早稻开花期高温热害对水稻产量的影响大于灌浆期,中稻减数分裂期高温热害的影响比开花期严重.通过本研究确定的4个供试品种的遗传参数在代表性样点对生育期的模拟效果较好.构建的早稻和中稻高温热害模型对四个代表性样点的灾损模拟效果较理想.
【Objective】In order to compare the effects of silicon and zinc fertilizer and their application methods on rice yield and quality characteristics of Nanjing 46，【Method】taking Nanjing 46， a good eating japonica rice variety， as materials， the methods of soil topdressing at the top 4th leaves stage and spraying silicon and zinc fertilizer on the leaves at booting stage （5～7 days before heading） were adopted， and the soil topdressing silicon fertilizer （Si-B）， soil topdressing zinc fertilizer （Zn-B） and Soil top dressing silicon fertilizer + foliar spraying silicon fertilizer （Si-B + Si-L）， soil top dressing zinc fertilizer + foliar spraying zinc fertilizer （Zn-B + Zn-L）， soil top dressing silicon fertilizer + soil top dressing zinc fertilizer （Si-B + Zn-B）， foliar spraying silicon fertilizer （Si-L）， foliar spraying zinc fertilizer （Zn-L）， foliar spraying silicon fertilizer + foliar spraying zinc fertilizer （Si-L + Zn-L） 8 treatments， with no silicon zinc fertilizer （CK） as the control， investigate and analyze the effects of different treatments on the grain yield and its components of Nanjing 46 processing quality， appearance quality， eating quality and the 2-acetyl-1-pyrroline （2-AP） content.【Result】The application of silicon zinc fertilizer had obvious yield increasing effect on Nanjing 46， with the yield increasing range of 0.8% ～ 11.9%. The main reason for yield increasing was the increase of 1000 grain weight and the number of grains per panicle. The application of silicon fertilizer decreased the rate of brown rice and milled rice， while the application of zinc fertilizer increased the rate of brown rice and milled rice. The application of silicon fertilizer and zinc fertilizer can improve the head rice rate. The effect of zinc fertilizer on improving the head rice rate is more obvious than that of silicon fertilizer. The effects of silicon and zinc fertilizer on amylose content and RVA characteristic value varied with different treatments， but the application of silicon zinc fertilizer can increase the breakdown viscosity， reduce the setback viscosity， significantly increase the gel consistency， improve the taste value， increase the 2-AP content of rice， and significantly thicken the flavor. 【Conclusion】The combination of soil topdressing silicon fertilizer and foliar spraying zinc fertilizer can not only increase the yield of Nanjing 46， but also improve the head rice rate， eating quality and flavor.
【Objective】Scientific fertilization is one of the effective means to improve rice quality， and the relationship between different nutrients and rice quality is integrated to provide a theoretical basis for improving the quality of rice. 【Method】In this study， N， P， K， Ca， Mg， S， Zn， Fe， Si， rice and quality were used as the main keywords to search the published literature from 2001 to 2021 on "China National Knowledge Infrastructure" and "web of Science". A total of 94 articles and 4277 data sets were selected to meet the analysis criteria. The rice quality in the literature was classified into nutritional quality， cooking and eating quality， appearance quality and milling quality， and the effect of different nutrient applications on rice quality indexes was integrated and analyzed by Meta-analysis using without fertilizer of a certain nutrient as the control. 【Result】Compared with no fertilizer application of a certain nutrient， the application of nitrogen， potassium and iron fertilizer could improve the protein content of grain with an average increase of 17.03%， 6.10% and 5.61%， respectively， and the application of zinc and iron fertilizer increased the zinc content （28.20%） and iron content （21.81%） of rice， respectively， all of which were beneficial to improving the nutritional quality. The application of nitrogen fertilizer reduced the gel consistency （3.33% ）， amylose content （6.01%）， peak viscosity （8.05%） and breakdown （9.98%）， which are not conducive to the improvement of rice steaming and eating quality. Application of potassium， magnesium， sulfur and silicon fertilizer can reduce the chalkiness rate with an average reduction of 15.09%， 6.50%， 24.07% and 23.22%， respectively， while application of potassium， zinc and silicon can also reduce the chalkiness degree and help improve the appearance quality. For milling quality indexes， the application of nitrogen， potassium and zinc fertilizer could significantly improve the head rice rate with an average growth rate of 10.29%， 2.92% and 3.76%， respectively， which was conducive to the improvement of milling quality. 【Conclusion】The application of different nutrients has a certain effect on the nutrition， cooking and eating， appearance and milling quality of rice， but the quality indexes affected are different. In actual production， the effects of different nutrients on rice quality should be coordinated according to the target quality requirements in order to optimize rice quality.
【Objective】The normal development of rice floral organs is very important for the successful reproduction and yield of rice. Genetic mapping of genes related to floret organ development can improve and enrich the regulatory network of rice floret growth， and has certain theoretical significance and application prospect for dependable crop of rice. 【Method】A mutant blg1 with abnormal palea and lemma development was isolated and identified from breeding materials. The floret morphology of blg1 mutant and control strain was observed. The mutant was hybridized with Dular to construct an F 2 population， and then genetic analysis， fine mapping and candidate gene analysis were carried out. 【Result】Phenotypic observation showed that the palea and lemma in blg1 mutant could not closed normally and curved severely with smaller grain. Genetic analysis showed that the mutant phenotype of blg1 was controlled by a pair of recessive nuclear genes. Through fine mapping， the objective gene was located between markers InD3 and InD5 at the end of the long arm on chromosome 5， with a physical distance of 50kb， including 8 Open Reading Frames. By candidate gene analysis， LOC＿Os05g48760 may be a candidate gene for BLG1 gene. 【Conclusion】According to the results of this study， it can be inferred that BLG1 is a new gene controlling the development of palea and lemma in rice.
[目的]稻米留胚能够提高稻米营养品质,但稻米留胚特性与胚性状、胚乳成分的关系等相关生物学机制并不明确.因此,有必要深入研究不同类型稻米品种留胚率差异及其影响因素.[方法]选取粳稻中软米型和普通型两类典型留胚材料及非留胚材料为试材,首先切片观察两类品种籽粒胚发育特点,继而对比表观直链淀粉含量(apparent amylose content,AAC)和离层果胶含量,最后以外源细胞分裂素(cytokinin,CTK)调控,比较胚性状、胚乳组成及留胚率差异.[结果]与非留胚材料相比,软米型和普通型留胚材料具有胚内幅和外幅较大,胚发育速度快,胚体积较大的特点;籽粒充实度好,粒形更宽、厚;同时离层果胶含量也较高.外施CTK后,软米型留胚材料中后期胚发育速度加快,普通型材料胚发育减缓;两类材料的AAC、果胶含量、胚比重及留胚率均提高.[结论]除胚性状对两类品种留胚率均有明显影响外,胚乳组成主要影响软米型材料留胚特性,而粒形是影响普通型材料留胚特性的重要因素.CTK则通过影响籽粒不同性状对不同类型材料留胚率进行调控.这为后续高留胚水稻品种的培育和栽培调控提供了理论依据和指导方向.
