科研产出
基于M1TDS靶向筛选技术的重离子束诱变定向改良杂交水稻卓两优1126性状的研究
《中国水稻科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：【目的】以两系杂交水稻卓两优1126为“底盘品种”，快速创制具有镉低积累、香味、耐储藏、耐淹、低升糖指数等性状的改良品种。【方法】12C6+碳离子束诱变卓两优1126亲本卓234S和湘农恢1126，利用M1TDS技术从诱变M1群体中鉴定OsNRAMP5、OsBADH2、OsLOX3、OsPAO5、OsSSIIIa和OsBEIIb基因嵌合突变株，通过KASP分型从诱变M2群体中鉴定分离目标基因纯合（杂合）突变株，利用OsN RAMP5突变亲本配制OsN RAMP5突变组合。【结果】从重离子束诱变M1群体中鉴定到13株为5个目标基因突变的嵌合突变株，其中7个M2株系中鉴定到目标基因的纯合或杂合突变；OsN RAMP5纯合突变株镉含量较原始亲本显著降低，OsB ADH2纯合突变株香味特征化合物2-乙酰基吡咯啉（2-AP）含量较原始亲本显著上升；OsN RAMP5基因突变亲本配制的组合，在镉污染土（土壤有效镉含量0.677 mg/kg,pH 5.6）盆栽种植，其籽粒镉含量为0.05 mg/kg，而原始组合为0.91 mg/kg。【结论】利用“重离子束诱变+M1TDS技术”实现了卓两优1126镉低积累等性状的快速改良，为生物传统诱变育种进化到定向诱变育种提拱了成功案例和共性技术参考。
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镉低积累水稻品种选育及应用推广
《粮食科技与经济 》 2025
摘要：水稻（Oryza sativa L.）是我国主要粮食作物之一，“镉大米”问题严重阻碍了南方稻米产业的高质量发展，生产上亟需解决镉中、重度污染区的稻米镉超标问题，以实现粮食安全生产。大量研究表明，选育镉低积累水稻品种是有效解决稻米镉超标问题最直接、最经济、最绿色、最高效的途径。2013年以来，湖南省率先开展镉低积累水稻品种选育攻关，从大规模筛选低镉应急性品种，到采用常规育种、分子标记辅助育种、诱变育种等育种手段，率先构建“不含外源基因的基因编辑镉低积累水稻育种”“染色体片段（Tons）缺失型镉低积累水稻育种”和“理化诱变定向培育镉低积累水稻育种”等技术体系，选育出一批镉低积累水稻品种；为加快品种审定及推广，在农业农村部的支持下，湖南省农业科学院率先承担了国家特殊类型镉低积累水稻品种试验，随后湖南省开通了镉低积累水稻品种试验，实现了湖南省率先在全国实现镉低积累水稻品种早、中、晚不同熟组全覆盖，推广面积累计超过20万hm2，全部实现安全生产，丰产增收。本文综述了水稻镉积累机制研究及品种选育发展历程，系统总结三大来源镉低积累水稻品种的选育及审定情况，为进一步推广镉低积累水稻品种提供理论依据，以期为彻底解决我国南方“镉大米”问题提供技术方案。
关键词： 镉低积累 水稻 品种选育 染色体片段缺失 理化诱变
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镉低积累优质常规稻韶香100的培育及试验示范
《植物遗传资源学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：通过重离子诱变香型优质稻材料44-5，结合M1TDS技术，培育出Os NRAMP5基因突变镉低积累水稻韶香100。2021-2023年韶香100在湖南多地进行了试验示范，并参加国家镉低积累品种自主试验。Os NRAMP5基因突变降镉（Cd）的同时锰（Mn）的积累也显著降低，而Mn是植物生长必须的微量元素。本研究比较了韶香100及其原始品系44-5的籽粒镉积累特性、产量、品质及低温耐受性等。研究结果表明：韶香100在多地试验示范中表现出稳定的稻谷镉低积累特性，植株Mn的积累下降，但产量相比原始品系44-5无显著差异，除株高外，其他主要农艺性状也无明显差异。随着播期推迟，韶香100与原始品系44-5结实率均明显下降，相对耐冷系数和品种耐冷指数分别为0.75和0.75,47.2%和49.2%，孕穗期低温耐受性均为4级（敏冷）。韶香100相比原始品系44-5并未因Os NRAMP5基因突变引起植株Mn积累降低而造成低温耐受性下降，鉴定结果表明两者都是耐冷性一般的品种。鉴于此，韶香100在湖南、江西作为双季晚稻种植时，建议适时早播，避免生长后期因低温胁迫造成产量损失。
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M_1TDS技术及镉低积累杂交水稻亲本创制与组合选育
《杂交水稻 》 2022 北大核心 CSCD
摘要："镉大米"问题是当下中国南方水稻产业发展急需解决的重大问题,培育镉低积累水稻品种是解决该问题最直接、最经济的方法。本研究开发了一项高通量靶向鉴定理化诱变M1代突变及获取突变体的技术(M1generationtargeteddeep sequencingtechnology,M1TDS技术)。利用M1TDS技术,从重离子诱变M1代材料中获得了镉转运蛋白基因OsNramp5嵌合突变体,并在M2代获得了OsNramp5纯合突变不育系莲1S和恢复系R001。用R001与莲1S配制成的杂交稻组合莲两优1号,在有效镉含量0.443mg/kg、pH4.93的污染田进行种植鉴定,莲两优1号籽粒镉含量稳定在0.03mg/kg以下,远低于对照品种臻两优8612(0.38 mg/kg)的籽粒镉含量和国家限量标准值0.20 mg/kg。本研究不仅为解决"镉大米"问题提供了重要的新种质,且突破了理化诱变M1代嵌合突变体难以高通量鉴定的技术瓶颈,为水稻及其他作物提供了一种理化诱变定向改良的共性新技术。
关键词： M_1TDS OsNramp5 嵌合体 杂交水稻 莲两优1号 镉低积累
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水稻籽粒镉低积累资源挖掘及其新材料创制
《杂交水稻 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：稻米镉超标已经成为引起社会广泛关注的食品安全问题,生产上迫切需要选育适宜在镉污染地区种植的低镉积累水稻新品种。通过对国内外275份水稻资源进行筛选,挖掘到在重度镉污染田籽粒镉低积累材料珞红3A和珞红4A。全基因组高通量测序结果表明,在珞红4A的第7号染色体上有一段长度为408 481 bp的片段（Org）缺失,且在该缺失处插入了一段长度为2 980 bp的序列（Tons）。共分离试验发现,Tons与水稻籽粒镉低积累存在紧密关联。本研究建立了Tons分子标记检测体系,进一步利用该体系在珞红4A与IR28杂交的F2群体中获得了低镉新材料Tonys,并提出了一套选育籽粒镉低积累水稻新品种的方法。
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镉低积累水稻资源的镉积累稳定性及遗传相似性分析
《植物遗传资源学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以9311为高镉对照,湘晚籼12号为相邻低镉对照,2014-2017年经田间鉴定筛选出的15份镉低积累水稻资源为参试材料,鉴定精米的相对降镉率并筛选出年度间相对降镉率差异不显著的资源;采用45对SSR引物检测15份资源的遗传多样性,提出遗传距离大且相对降镉率高的育种可用资源.2018年试验结果表明,15份低镉水稻资源的精米镉含量都低于湘晚籼12号,相对降镉率大于50%的有10份,变幅为50.8%~83.5%;小于50%的有5份,变幅为1.9%~49.8%;2019年试验结果表明,7份生育期相近的资源,相对降镉率都大于50%,变幅为60.1%~78.7%;2年试验结果的综合分析表明,4份低镉资源BS82、X211、7W172、7W216的镉积累在年度间无显著性差异,且相对降镉率都在50%以上.15份镉低积累资源总体遗传多样性较为丰富(Na=4.311、Ne=3.257、Ho=0.041、He=0.657、I=1.207、Nei′s=0.639、PIC=0.612);遗传相似系数(GS)的平均值为0.377,BS82和X211、BS82和7W172(7W216)、X211和7W172(7W216)的遗传相似系数分别为0.319、0.447、0.426,表明亲缘关系较远.由上说明BS82、X211、7W172、7W216是镉低积累新品种选育的可利用的宝贵资源.
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混植法鉴定镉低积累水稻品种初探
《湖南农业科学 》 2018
摘要：研究以早、晚稻各4个品种为材料,以区试方法为对照,设计了品种两两混植的单行法和半行法进行验证评价。结果表明:区试鉴定早、晚稻4个品种镉积累特性比较分别为E3>E1>E4>E2、L4>L1>L3>L2,相同品种间数据重复性仅为16.67%;混植法早稻鉴定结果半行法与单行法一致,镉积累特性大小为E2>E1>E3>E4,相同品种间数据重复性仅为20.83%;混植法晚稻鉴定结果半行法与单行法一致,镉积累特性大小为L4>L1>L3>L2,相同品种间数据重复性仅为12.5%;区试结果与混植法结果存在差异。田间微小环境差异严重影响水稻镉积累评价,同一片大田中同一品种不同重复处理检测结果之间重复性差,国家水稻品种区试及生产试验实施方案鉴定镉低积累水稻品种有一定局限,镉积累特性的评价应建立在细化试验单元、加密对照、就近比较的原则上。
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早稻品种米镉对不同镉环境的响应
《湖南农业科学 》 2017
摘要：为探究早稻品种湘早籼32号、湘早籼42号和湘早籼45号对不同镉环境的响应状况,于2014~2016年在湖南省内5个不同镉污染程度和生态条件的试验点进行了多年多点重复试验。研究表明:3个品种在不同年份和地域的不同大气和土壤环境下的镉积累综合变异系数CVY+E:湘早籼32号(61.638%)<湘早籼45号(64.075%)<湘早籼42号(75.125%),即其镉积累年际和地域稳定性:湘早籼32号>湘早籼45号>湘早籼42号;并且各品种各年各点的米镉含量都相对较低,除少数年份或试验点的稻米镉含量超过国家标准0.001~0.157 mg/kg(0.65%~78.67%)之外,其余均低于国家标准,在3 a累计的15个点中的稻米低镉合格率分别为80.0%、80.0%和73.3%,即3个早稻品种表现出了较稳定的较低米镉积累特性。综合多年研究结果,再配套一定的降镉栽培技术,这3个品种在湖南省轻度镉污染地区可以实现达标生产。
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