科研产出
水稻积累及耐受镉和砷的分子机制与育种实践
《植物遗传资源学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：近些年来，我国农田镉、砷污染日益严重，导致稻米镉、砷超标事件时有发生。稻米是全球约一半人口的主粮，也是人体从食物中摄入镉和砷的主要来源，土壤中的镉和砷被水稻吸收后，通过食物链的富集作用在人体内积累，进而危害人体健康。因此，减少镉、砷在稻米中的积累成为保障我国粮食质量安全和促进水稻产业发展亟待解决的重要问题。研究水稻对镉和砷的累积机制，在此基础上培育镉、砷低积累水稻品种，是解决稻米镉和砷超标最经济的方法，对实现污染农田的稻米安全生产具有重要意义。本研究主要综述了农田镉和砷的存在形态及生物有效性，阐述了水稻吸收、转运镉和砷的分子机制，以及镉、砷耐受机制，概述了镉、砷低积累水稻育种进展，并对未来的发展方向进行了展望，旨在为减少水稻籽粒镉、砷含量的研究提供一些参考。
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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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利用CRISPR/Cas9技术创制镉低积累香型水稻
《杂交水稻 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：尝试利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对镉吸收转运基因OsNramp5和香味基因OsBadh2同时进行编辑,培育出后代性状稳定的优质低镉水稻品种。选用华南地区推广面积较大的常规稻华航31为受体材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5和OsBadh2双基因敲除植株,在镉污染土壤中种植并测定野生型和双基因敲除植株糙米的镉、锰、铁元素含量以及香味物质2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）的含量,并考察野生型与双基因敲除植株的农艺性状。成功获得了5种类型的华航31双基因敲除植株。与野生型华航31相比,大部分双基因敲除植株的镉和锰含量显著下降,铁含量有一定程度的升高;所有双基因敲除植株中的香味物质2-AP含量均显著提高;大部分双基因敲除植株的株高、每穗实粒数显著下降;全部双基因敲除植株的单株有效穗数、每穗总粒数、结实率均无显著变化。通过CRISPR/Cas9技术可快速创制具有镉低积累和香味的水稻种质,有利于加快优质、安全水稻品种的育种进程。
关键词： 水稻 镉 香味 基因编辑 CRISPR/Cas9技术 育种
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超级杂交稻研究进展
《农学学报 》 2018
摘要：为满足全国人民21世纪的粮食需求,农业部于1996年立项超级杂交稻育种计划。该计划共分四期。第一期:1996—2000年,10.5 t/hm~2;第二期:2001—2005年,12 t/hm~2;第三期:2006—2015年,13.5 t/hm~2;第四期:2016—2020年,15 t/hm~2。2000年,育成了几个超级杂交稻先锋组合,其产量达到了农业部制定的"中国超级稻"计划第一期10.5 t/hm~2的指标。21世纪初,以‘两优培九’为主要品种的第一期超级稻最大年推广面积约100万hm~2,平均产量在8.3 t/hm~2左右。第二期超级杂交稻12 t/hm~2的指标于2004年实现,比原计划提前一年,从2006年开始推广。2014年第二期超级稻种植面积接近100万hm~2,平均单产为9 t/hm~2左右。大面积示范目标产量为13.5 t/hm~2的第三期超级杂交稻于2011年实现。第四期超级杂交稻攻关于2014年取得突破,经农业部组织专家组验收,在湖南溆浦县百亩片单产达15.4 t/hm~2。基于上述已取得的成绩和进展,以及水稻在理论上的产量潜力,启动了第五期超级杂交稻育种攻关,产量指标为16 t/hm~2。
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超级杂交稻研究进展
《科学通报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：1996年农业部正式立项中国超级稻育种计划,以期为满足我国日益增长的粮食需求目标服务.其中,一季中稻相继设置了4期产量目标:10.5,12.0,13.5和15.0 t/hm~2.1997年,袁隆平提出"形态改良与杂种优势利用相结合"的杂交水稻超高产育种技术路线,成为中国超级杂交稻育种的灵魂思想.在该技术路线指引下,各个时期的超级杂交稻育种目标陆续实现.其中,先锋品种两优培九于2000年实现第1期超级杂交稻产量目标,累计推广超过700万公顷;第2期超级杂交稻产量目标于2004年实现,其代表品种Y两优1号自2010年以来即成为我国年推广面积最大的杂交水稻品种,累计推广已达400万公顷;2011年,Y两优2号百亩连片平均亩产达926.6 kg(13.9 t/hm~2),实现了第3期超级杂交稻单产13.5 t/hm~2的目标;2014年,第4期超级杂交稻代表品种Y两优900创造百亩连片平均亩产1026.7 kg(15.4 t/hm~2)的高产新纪录,两倍于中国水稻的平均产量.迄今为止,国家农业部已认定了125个超级稻品种,累计推广面积达7000万公顷.然而,随着人口不断增加、耕地面积显著减少以及环境的持续恶化,进一步提高水稻产量潜力以及在不同生态环境下的多抗性和适应性仍然是超级杂交稻育种的主要挑战.我们认为,形态改良与杂种优势利用相结合并辅以分子设计育种技术,将是下一阶段超级杂交稻育种寻求突破的最有效途径.
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