科研产出
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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不同硒镉摩尔比值下硒对南方镉污染土壤水稻镉迁移转运的影响
《土壤与作物 》 2025
摘要：为探讨不同硒镉摩尔比下硒对水稻生长发育及镉吸收累积的影响，采用盆栽试验，设置不同硒镉摩尔比值1～6（T1～T6），分析不同硒镉摩尔比下水稻植株保护性酶活、叶绿素含量、生物量及不同部位硒镉含量的差异。结果表明，随着硒镉摩尔比值的增加，土壤p H值呈先增后减，在摩尔比为2时达到最大值（5.15）。土壤有效镉含量呈波浪式变化，摩尔比为2和4时降到最低(0.58 mg·kg-1)。对比T1,T2～T6丙二醛（MDA）含量降低幅度达4.31%～16.5%，谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）增加了5.04%～22.6%，过氧化物酶（POD）增加了4.38%～13.5%，超氧化物歧化酶（SOD）增幅达1.75%～14.6%（T5除外），过氧化氢酶（CAT）增加0.59%～18.2%。而T2～T6处理时叶绿素含量、籽粒和秸秆产量与T1均无显著差异。随着硒镉摩尔比值的增加，水稻植株硒含量显著增加，但T2～T6处理根和秸秆镉含量与T1均无显著差异，糙米镉含量则先增后减，T5和T6处理的糙米镉含量低于国家限量标准，分别为0.17 mg·kg-1和0.19 mg·kg-1。相关性分析结果表明，糙米镉含量与秸秆硒含量、TFSe-ros呈显著负相关关系（P<0.05），与秸秆镉含量、叶绿素含量呈显著正相关关系（P<0.05）。施硒提高了水稻植株中保护酶活性，增强了对镉胁迫的抗逆性，抑制地上部秸秆的镉积累，减少镉向糙米中的转运，有效降低了水稻植株糙米中的镉含量。
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分子标记辅助聚合QTL创制水稻芽期耐冷材料
《分子植物育种 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：培育芽期耐冷品种不仅减少水稻(Oryza sativa L.)生产每年因冷害而遭受产量受损，而且适应当前水稻直播栽培需求。前期在对‘湘743’进行芽期耐冷遗传分析并鉴定芽期耐冷相关QTL的基础上，利用分子标记聚合耐冷相关QTL，结合田间农艺性状表现，创制了芽期耐冷，且产量相关性状表现优异的3个株系RIL990、RIL1104和RIL1120。本研究获得的3个株系为培育芽期耐冷品种提供中间材料，为利用标记辅助聚合微效耐冷QTL改良品种耐冷性提供参考。
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"双季同种"水稻新品种松雅7号的选育与思考
《中国稻米 》 2024
摘要：双季同种”是笔者根据湖南早晚稻生产和消费需求提出的育种设想，即在湖南同一个稻区，同一个品种通过早稻、晚稻“双审定”，且两季总生育期不超过220.0 d、两季总产量超过1 000.0 kg/667 m2，早季米质达部标优质3级及以上，晚季米质达部标优质2级及以上。据此育成的水稻新品种松雅7号具有株型紧凑、茎秆粗壮、耐密植、芽期耐低温低氧能力较强等特点，在湖南省作早、晚双季稻种植生育期适宜、米质较好、丰产稳产，适宜机插、直播等轻简栽培。2023年通过湖南省早稻审定，2024年通过湖南省晚稻审定。本文介绍了松雅7号的选育经过和特征特性，及“双季同种”的概念、品种选育思路和具体要求，讨论了“双季同种”生产模式的实际意义。
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水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因OsLCT3的克隆与功能研究
《生物技术通报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】部分稻米镉超标严重影响我国粮食质量安全，本研究旨在鉴定对稻米镉积累有调控作用的基因，为阻控稻米镉积累提供新的基因资源。【方法】通过逆转录PCR和RACE技术，克隆了水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因家族的一个新成员OsLCT3。通过生物信息学方法对OsLCT3的自然变异进行分析，对OsLCT3蛋白的理化性质进行预测；利用实时荧光定量PCR分析其全生育期表达模式及对镉、锰、铁胁迫的响应；采用融合报告基因定位法探究OsLCT3的亚细胞定位。通过苗期镉胁迫水培以及镉污染土壤的成熟期植株各部位的镉及二价矿质金属元素测定，分析敲除OsLCT3对水稻二价阳离子运输的影响。此外，通过酵母细胞的异源功能互补验证OsLCT3对酵母镉耐受性的影响。【结果】OsLCT3仅存在于部分水稻品种中，编码区全长1 263 bp，根据编码区变异其氨基酸序列可划分为5个单倍型，编码的蛋白具有12个跨膜结构域，与小麦、节节麦的LCT亲缘关系较近，与水稻OsLCT2的同源性仅52%，与籼稻、粳稻两个亚种OsLCT1的同源性分别为49%、47%。OsLCT3在生长发育的各时期均在根部高表达，在扬花期的表达最高，且在根部的表达受镉胁迫及过量铁、锰的抑制，蛋白定位于质膜。与野生型相比，oslct3敲除系苗期株高降低，地上部的镉、铁、锌含量降低，根部铁含量升高，其他元素含量不变；根部镉、铁、锌向地上部的转运率降低。大田条件下，oslct3敲除系成熟期的茎叶和糙米镉含量较野生型均显著下降，稻草和糙米锰、铜、铁、锌含量较对照无显著差异。表达OsLCT3导致酵母对镉胁迫更敏感。【结论】OsLCT3参与根部的镉、铁、锌向地上部的运输，正调控稻米镉积累。
关键词： 水稻 OsLCT3 镉转运 铁转运 锌转运 金属转运蛋白
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水稻糖苷水解酶基因OsINV3影响花粉育性的研究
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：花粉育性是水稻生殖发育中的重要性状，直接影响水稻的产量。本研究鉴定到一个包含Glyco＿32核心结构域的糖苷水解酶编码基因OsINV3。通过实时定量PCR对OsINV3的时空表达模式分析发现，该基因在穗发育各阶段均有表达且在幼穗分化第6期具有较高的表达水平。通过亚细胞定位分析，发现OsINV3定位于细胞质。利用CRISPR/Cas9技术获得了粳稻9522和籼稻五山丝苗背景下的功能缺失突变体952201590-1和952201590-2、WSSM01590-1和WSSM01590-2。通过对表型分析及农艺性状统计发现，2种不同背景的突变体材料均表现为株高矮化、花粉育性下降、结实率降低。进一步分析发现，不同背景的突变材料，对育性下降的程度存在差异，在籼稻五山丝苗背景下，OsINV3的功能缺失导致花粉完全败育。通过半薄切片超显微观察发现，OsINV3的功能缺陷导致花药壁和小孢子发育异常。本研究为水稻花药发育提供新的研究思路，为水稻遗传育种提供遗传材料。
关键词： 水稻 花粉育性 OsINV3基因 糖苷水解酶 CRISPR/Cas9
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海水胁迫下外源硅对优质高产杂交稻产量及生理特性的影响
《江苏农业科学 》 2024 北大核心
摘要：盐胁迫是制约水稻生产的主要非生物胁迫因子之一，硅(Si)作为提高植物抗逆性的微量元素之一，在许多作物逆境栽培中报道，但在海水复合盐胁迫下，施用外源硅对水稻耐盐性的影响研究鲜有报道。为探究海水复合盐胁迫下外源硅对优质高产杂交稻产量及生理特性的影响，以优质高产杂交稻Y两优957和晶两优534为研究材料，用天然海水与淡水调配，设置0.0%、0.3%和0.6%3种盐浓度，研究海水胁迫下外源硅对优质高产杂交稻产量及生理特性的影响。结果表明，盐胁迫显著降低了水稻产量、产量构成因子数值、干物质量和钾离子含量，显著提高了钠离子、丙二醛含量和抗氧化物酶活性。外源硅处理能够减缓盐分胁迫，显著提高了0.0%、0.3%浓度海水胁迫下的水稻产量、产量构成因子数值(结实率除外)和除成熟期及晶两优534齐穗期穗、Y两优957孕穗期叶片外的各器官钾离子含量，并降低海水胁迫下钠离子含量，改善海水胁迫下水稻的钾、钠离子分配比例；在0.3%和0.6%浓度的海水胁迫下，外源硅处理显著提高水稻叶片抗氧化物酶活性，显著降低丙二醛含量(Y两优957齐穗期除外)。盐地增施外源硅是缓解水稻盐胁迫、提高产量的一项有效栽培措施。
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水稻耐极端高温育种研究进展
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：厄尔尼诺与拉尼娜现象导致全球极端天气频发,使我国水稻安全生产面临新的挑战.筛选、鉴定、创制耐极端高温水稻种质资源,培育耐热性强的水稻新品种是解决这一问题的可靠途径.对水稻耐高温育种现状进行了综述,分析当前耐高温育种研究所面临的困难与问题,结合多年的育种实践,提出了水稻耐极端高温概念,研创出耐极端高温鉴定育种技术体系;提出了耐高温基因的鉴定需与实际生产相结合,并利用耐高温基因加性效应培育多基因聚合的耐极端高温水稻新品种的策略.运用该策略与技术体系,筛选出耐极端高温且米质优良的恢复系5份(7W1446、5W0373、X233、X155、粤早香)和不育系4份(J2340S、599S、368S、天511S),具有较大育种应用价值.
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竹炭有机肥对水旱作物生长发育及镉积累的影响
《湖南农业科学 》 2024
摘要：为筛选适合镉污染农田水旱作物的有机肥,选择湖南典型镉污染农田土壤,通过室内培养试验研究竹炭有机肥对水稻、小白菜两类作物生长发育和镉积累的影响.结果表明:适量增施竹炭有机肥显著增加水稻、小白菜生物量,施用量为 0.66 g/kg时,水稻生物量相比CK增加97%,同时水稻根系、茎叶中镉含量分别下降38.8%和18.8%,小白菜株高相比CK有所增加,小白菜镉含量下降 34%.竹炭有机肥施用量平均每增加 0.5 g/kg,土壤pH增加 0.1 个单位,同时土壤有效镉含量随有机肥施用量增加呈降低趋势,1.33 g/kg处理下土壤有效镉含量降幅为 9.2%.竹炭有机肥和氧化钙复配处理有效降低水稻镉积累量,在旱地农田的施用方式有待改良.研究表明适量增施竹炭有机肥能提高作物产量,降低镉在土壤—水旱作物系统中的迁移效率,能有效降低作物镉的积累量.
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