科研产出
水稻不育系稻粒黑粉病抗性QTL的定位
《生物技术通报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了定位稻粒黑粉病抗性基因，建立水稻抗稻粒黑粉病分子育种技术体系。以对稻粒黑粉病抗性较强的光温敏不育系W9593S和易感稻粒黑粉病、与W9593S不育基因等位的光温敏不育系培矮64S为亲本，通过杂交和多年自交，构建了由183个高世代稳定不育系组成的重组自交系遗传群体。以这个重组自交系遗传群体为材料，利用200个多态性SNP分子标记，通过复合区间作图对稻粒黑粉病抗性QTL进行定位。结果定位到5个稻粒黑粉病抗性QTL，分布在4条染色体上，表型贡献率为7.26%-13.64%，其中，qRRKS-11和qRRKS-8的表型贡献率较大，分别为13.64%和12.07%，定位区间的遗传距离分别为0.9和1.4 cM。水稻对稻粒黑粉病的抗性表现为数量性状遗传，通过精细定位和克隆主效QTL，可以实现抗稻粒黑粉病不育系的分子标记辅助育种。
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不同种植方式对双季稻生育期及产量的影响
《华北农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为解决农村年轻劳动力迁移减少和人口老年化所导致的对粮食作物生产积极性大幅度降低的问题，探究投入劳动力更少的水稻种植方式和与之相配套的高产品种的种植模式已迫在眉睫。通过2017—2019年的大田试验比较了当前常见且易于推广的2种种植方式，以及筛选了便于购买的早稻品种14个和晚稻品种12个，其种植方式为模拟机插秧和机直播，研究不同种植方式对不同早晚稻品种的生育期、产量、干物质积累量的影响。结果表明，直播能够比移栽缩短生育期，其中早稻直播平均生育期较移栽缩短7 d,晚稻平均缩短8 d,且直播的生育期比移栽的波动范围更小，表现更为稳定；每年全年年均产量均表现为直播显著高于移栽，其中2017年高出29.71%,2018年高出12.37%,2019年高出7.15%,并发现产量和不同时期的干物质积累量会受品种、种植方式和年度的极显著影响；通过线性回归协方差检验可知，产量与干物质积累量均存在正相关性，表现为产量随着干物质积累量增加而增加，其直播方式的线性回归的决定系数（R~2）均高于移栽方式。综合比较得出，早晚稻种植方式中均以直播方式表现更佳，筛选出了与直播方式配套的稳定高产（3 a大田产量表现均较高）早稻品种株两优829（产量为6.02～10.90 t/hm~2）、煜两优4156（6.49～10.22 t/hm~2）和稳定高产晚稻品种五优308（10.43～12.65 t/hm~2）,筛选出的早晚稻品种生育期长短适中，能有效衔接实现早晚稻高产种植。
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长期不同施肥模式对南方双季稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的影响
《应用生态学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：施肥措施与稻田生态系统净碳汇效应、经济收益的关系密切.本研究以长期(35年)定位施肥试验田为平台,分析了单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)4种不同施肥模式对我国南方双季稻田耕层土壤固碳速率、碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响.研究表明:不同施肥处理双季稻田耕层土壤碳库变化范围为216.02~866.74 kg·hm-2·a-1,OM处理土壤碳年变化量显著高于MF、RF和CK处理;双季稻田土壤固碳速率为51.5~650.7 kg·hm-2·a-1,表土碳密度为55.64~78.42 t·hm-2,各施肥处理高低顺序均为OM>RF>MF>CK.各施肥处理双季稻田生态系统水稻的碳吸收为4.42~9.32 t C·hm-2·a-1,其高低顺序为OM>RF>MF>CK;与MF处理相比,OM和RF处理稻田土壤净碳汇量分别提高了 27.6%和13.6%.各施肥处理双季稻田生态系统的碳成本物质投入变化范围为1.49~2.17 t C·hm-2·a-1,年经济收益变化范围为1.30×103~7.83×103元·hm-2·a-1,其高低顺序为RF>OM>MF>CK;OM、RF和MF处理双季稻田生态系统经济效益的净收益均显著高于CK处理.总之,长期施用有机肥、秸秆还田配施化肥措施均有利于增加双季稻田土壤固碳速率、碳汇效应和经济收益,是提高南方双季稻田土壤有机碳贮量的施肥模式.
关键词： 水稻 双季稻田 施肥模式 生态系统 碳汇 经济收益
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水稻半矮杆突变体'双辐矮糯'的农艺性状与遗传分析
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：倒伏是影响水稻(Oryza sativa L.)生产的重要因素,半矮杆是协调高产和抗倒性的理想资源.前期通过辐射诱变'湘辐糯1号'获得了半矮杆突变体'双辐矮糯'.本研究分析了'双辐矮糯'的茎节配置特点、基本农艺性状及其遗传规律.结果表明:'双辐矮糯'株高较'湘辐糯1号'(133.13 cm)降低了24.88 cm,穗、第1节和第2节长度显著缩短,降幅分别达到18.10%、23.06%和19.13%,而第3、4、5节长度缩短程度不明显,表明其株高突变基因主要控制穗和高位茎节的伸长.'双辐矮糯'的单株有效穗为10.4个,是'湘辐糯1号'(5.2个)的2.04倍,其强分蘖能力确保了在每穗总粒数下降20.24%和千粒重下降7.51%情况下单株产量仍表现出25.26%的增长.品质分析发现,'双辐矮糯'的粒长、粒宽、长宽比等外观品质指标及直链淀粉含量、胶稠度等食味品质指标与'湘辐糯1号'无显著差异,说明'双辐矮糯'株高的下降未对外观品质与食味品质产生不利影响.遗传分析发现,48对SSR标记在'双辐矮糯'与'湘辐糯1号'间扩增出了完全一致的基因型,二者遗传背景相似度达到了100.00%,证实了'双辐矮糯'是源于'湘辐糯1号'的真实变异.利用'双辐矮糯'与'湘辐糯1号'构建了2个正反交F2群体,分析发现群体中半矮杆植株与野生型植株理论分离比符合1:3,表明半矮杆性状受一个隐性细胞核基因控制.本研究明确了'双辐矮糯'的株高表型和遗传特点,为深入挖掘其育种价值奠定基础.
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灌浆期不同时段高温对稻米淀粉理化特性的影响
《中国水稻科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究灌浆期不同时段高温对稻米淀粉组成、结构和理化特性的影响,揭示高温对稻米淀粉理化特性影响的时段效应,阐明高温、结构和功能之间的关系.[方法]以耐热水稻品种黄华占和热敏感的9311近等位基因系为实验材料,利用人工气候箱设置高温[38℃(昼)/30℃(夜)]和对照[28℃(昼)/22℃(夜)],研究灌浆前期(齐穗期后1-15 d)和后期(齐穗期后16 d至成熟)高温对稻米的加工品质、外观品质、淀粉组成、支链淀粉链长分布、粒度分布、胶稠度、黏度特性、糊化特性、结晶特性和颗粒形态的影响.[结果]灌浆期高温使糙米率、精米率、整精米率显著下降,使垩白粒率和垩白度显著升高,导致加工品质和外观品质变差.灌浆期高温使总淀粉含量、直链淀粉含量、短支链淀粉含量、大淀粉粒占比、直/支链淀粉比显著下降,而中等支链淀粉含量、小中淀粉粒占比、糊化温度和糊化焓显著上升,黏度特性显著改变,结晶类型不变但结晶度显著改变,淀粉颗粒表面出现小孔,表面变得凹凸不平,导致淀粉颗粒更加碎片化和蒸煮食味品质变劣.灌浆期不同时段高温对稻米品质的影响不同,灌浆前期高温对稻米淀粉的影响大于灌浆后期,耐热品种受影响小于热敏感品种.灌浆前期高温处理下供试材料具有较高的消减值和较低的崩解值,黏度特性变差;灌浆后期高温处理下供试材料具有较低的消减值和较高的崩解值,黏度特性变好.[结论]灌浆前期高温对淀粉理化特性的影响最大,进而导致稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质变劣,灌浆后期高温提升了黏度特性.
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稻作生产中水、肥、药高效利用及对水稻的影响研究进展
《河南农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：水稻是我国主要粮食作物之一,其产量和品质受水、肥、药的影响,但我国水、肥、药的利用率较低,造成资源浪费和环境污染.因此,研究水、肥、药高效利用技术及其对水稻产量、品质的影响具有重要的现实意义.综述了水分高效利用技术(干湿交替灌溉、覆盖旱种、强化栽培体系)、氮肥高效利用技术(改进施肥方法、改变肥料形态、氮肥的最佳施用量和施用时期)、农药高效利用技术(改进喷药方式、生物农药)和水、肥、药协同高效利用技术(水肥互作、减肥减药技术)及对水稻产量、品质的影响,并指出了该领域存在的问题及未来研究方向.
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长期不同施肥措施对双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的影响
《应用生态学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：施肥是改善土壤质量、提高土壤肥力和影响土壤微生物多样性的关键措施。为了探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的变化特征,本研究以34年大田定位试验为平台,设置化肥（MF）、秸秆还田+化肥（RF）、30%有机肥+70%化肥（OM）3个处理,并以无肥处理为对照（CK）,分析了长期不同施肥处理下双季稻田土壤有机碳含量、活性有机碳组分、有机碳水解酶活性及其相关性。结果表明:MF、RF和OM处理增加了稻田土壤有机碳含量,分别比CK增加4.5%、22.4%和53.5%。与MF和CK处理相比,RF和OM处理均有利于增加土壤各活性有机碳组分[累积碳矿化（Cmin）、高锰酸钾可氧化碳（KMnO4-C）、颗粒有机碳（POC）、溶解性有机碳（DOC）、轻组有机碳（LFOC）和微生物生物量碳（MBC）]和各活性有机碳组分占总有机碳的比例。OM处理土壤Cmin、KMnO4-C、POC、DOC、LFOC和MBC含量分别比CK增加3.5、3.1、3.7、1.9、1.2和1.9倍;RF和OM处理土壤各活性有机碳组分占总有机碳的比例均显著高于CK。各施肥处理土壤水解酶活性（α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、木糖苷酶、纤维二糖水解酶和N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶）的大小顺序均为:OM>RF>MF>CK,其中OM处理的各土壤水解酶活性分别比CK增加111.8%、14.1%、127.3%、285.6%和91.4%。RF和OM处理有利于增加土壤过氧化物酶活性,MF处理有利于增加土壤多酚氧化酶活性。土壤水解酶与土壤有机碳含量及其活性有机碳组分均呈显著正相关。综上,有机肥和秸秆还田与化肥配合施用是提高南方双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的有效措施。
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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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水稻镉吸收与转运机理的研究进展
《土壤 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：长期食用高含镉（Cd）的大米会严重危害人体健康,引起一系列的疾病,因此控制稻米Cd含量对粮食安全具有重要意义。本文从根部Cd吸收、根向茎叶的转运和茎叶向籽粒转运3个角度系统总结,从生理角度综述了这3个重要过程涉及的生理机制,从分子生物学角度总结了相关基因的分子调控机制,归纳并讨论了一些存在争议的问题。深度探讨了调控吸收、转运和籽粒积累这3个过程来降低稻米Cd含量的有效措施,分析其原理及实用价值。提出了选育Cd低积累品种为最根本最有力的Cd污染治理措施,为明确水稻Cd污染治理方向提供重要的参考。
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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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