科研产出
基于NCⅡ遗传交配设计的籼稻抽穗期全基因组关联分析
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：抽穗期受光温资源和基因网络的共同调控,影响作物产量和品种的地域适应性,通过关联分析鉴定与抽穗期性状相关的显著位点和基因,对解析抽穗期的遗传基础具有重要意义。本研究按照双因素交叉式遗传设计（North Carolina design Ⅱ, NCⅡ）将115份籼稻品种作为父本, 5份不育系作为母本,进行测交,得到了575个F1代的测交群体。对亲本和F1代抽穗期的表型值、亲本品种群体的一般配合力、F1代群体的特殊配合力和超亲优势值进行全基因组关联分析,（1）共定位到104个关联位点,分布在12条染色体上。其中,第4条染色体上检测到的显著位点最多,为16个。在亲本的抽穗期表型、一般配合力、F1代的抽穗期表型、特殊配合力、超亲优势值5个数据集中分别检测到6、5、15、57和21个。对这5个数据集中的显著关联位点进行表型变异分析,发现在亲本抽穗期表型、一般配合力、F1代抽穗期表型、特殊配合力和超亲优势值这5个数据集中的显著关联位点对表型变异的总贡献率（phenotypicvariation explained, PVE）分别为79.57%、10.51%、33.35%、56.42%和54.86%。其中, 25个位点在多个数据集中被检测到,可能为抽穗期相关的热点区域。（2）通过关联分析得到的显著位点与日本晴参考基因组注释信息比对,共检测到5个已克隆抽穗期基因,其中3个基因与显著关联位点的基因组距离小于200 kb,对这3个基因中的单倍型组合与单个基因的优异单倍型进行比较发现,亲本品种群体中单倍型组合SDG724 （Hap.A）＿Hd17 （Hap. E）＿Ghd7 （Hap. A）的对应的水稻单株籽粒产量较高,抽穗期较长,该组合中各基因的单倍型对应于单个克隆基因的优异单倍型,表明优异单倍型的聚合的常规稻,具有更高的产量和更长的抽穗期。测交子代未见此情形,测交子代群体中SDG724（Hap.I）＿Hd17（Hap.K）＿Ghd7（Hap.I）的单倍型组合形式的水稻有适中的抽穗期和较高的产量,说明测交子代的抽穗期遗传机制较父本（常规水稻品种）复杂。全基因组关联分析和单倍型分析相结合,能利用到多个SNP提供的连锁不平衡信息,提高了基因检测效率,对培育高产的水稻品种具有重要的指导意义。
关键词： 水稻 抽穗期 全基因组关联分析 单倍型 NCⅡ遗传设计
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灌浆期田间自然低温对稻米蒸煮食味品质的影响
《中国农业科技导报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为研究灌浆期田间自然低温对不同水稻品种淀粉理化指标和稻米蒸煮食味品质的影响,选取7个高产优质水稻品种,分别加工成精米和米粉,测定在常温和低温下淀粉相关理化指标和米饭黏度、硬度及食味值.结果表明,水稻灌浆期遭遇低温会使稻米直链淀粉含量、消减值、峰值时间、糊化温度和米饭硬度显著升高,直链淀粉含量最大变幅达到47.4%;胶稠度、峰值黏度、崩解值和米饭黏度显著降低,其中胶稠度均降至30~50 mm,最终导致稻米的蒸煮食味品质变差.利用食味值和淀粉理化指标对7个水稻品种进行低温耐受程度的综合评价,发现'Y两优911'的稻米品质耐低温能力最强,'Y两优1928'的稻米品质耐低温能力最弱.研究结果显示,在水稻灌浆期需采取适当的栽培措施应对低温对稻米品质造成的影响,为筛选培育耐低温优质稻提供了新思路.
关键词： 水稻 灌浆期 田间自然低温 理化特性 蒸煮食味品质
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栽培稻芽期耐低温全基因组关联分析
《中国农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]水稻是重要的粮食作物,芽期是水稻生长发育过程中最脆弱的时期,直播稻遭遇冷害时发芽率大幅降低,减产严重.深入了解耐冷性的遗传机制,为培育芽期强耐受性水稻品种奠定基础.[方法]以世界范围内14个国家代表性的238份水稻种质资源为试验材料,于2021和2022年在沈阳开展表型鉴定试验,统计不同水稻品种在人工气候培养箱15℃低温条件下第1—10天的发芽率和相对发芽率,利用R语言绘制5—10 d的频率直方图,通过表型丰富度Hill值选择宜作关联分析的天数,将发芽率和相对发芽率表型数据与重测序数据相结合,进行基于混合线性模型MLM(QK)的全基因组关联分析,并对所获得的SNP位点进行耐冷候选基因的预测.[结果]发芽率频数分布直方图和表型丰富度计算结果显示第8天发芽率多态性最好,其Hill值为0.84,高于其他几天发芽率(0.48—0.83),可用于全基因组关联分析;主成分分析结果显示,这些水稻品种可以分为indica、aus、temperate japonica、tropical japonica和aromatic 5个亚群;2个指标进行的GWAS分析检测到3个相同的显著性SNP位点,均位于第4染色体,解释表型的11.9%—25.4%;在上下游各50 kb进行基因搜索,共发现24个相关候选基因,进一步开展LD和单倍型分析,发现LOC_Os04g24840和LOC_Os04g25140的不同单倍型耐冷性之间存在极显著差异.LOC_Os04g24840被编码区SNP分为5个单倍型,且Hap_3的耐冷性显著强于Hap_1;LOC_Os04g25140被编码区SNP分为18个单倍型,且77 bp处的氨基酸变异(S>L)存在籼粳差异.结果表明,编码糖基转移酶的基因LOC_Os04g24840和编码F-box蛋白基因LOC_Os04g25140可能与水稻芽期耐冷性密切相关.[结论]在238份水稻种质资源中共检测到3个与芽期耐冷性显著关联的SNP位点,筛选出2个与水稻芽期耐冷性相关的候选基因.
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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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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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水稻资源芽期和苗期耐盐碱性综合评价及耐盐基因分析
《生物工程学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：培育耐盐碱水稻品种是应对全球人口日益增长的重要途径之一。文中以21份耐盐碱性不同的水稻品种(系)为材料,在芽期和苗期设置6个不同盐碱浓度处理,测定了发芽势、发芽率、芽长、根长、根数、芽鲜重和苗鲜总重等指标,以各指标盐害率的平均值作为耐盐碱性的综合评价标准。结果表明随着盐碱浓度的提升,对种子萌发和生长的抑制越明显。在1%NaCl加0.25%NaHCO3溶液处理下,发芽率盐害率变异最大,为0%–89.80%。在所有浓度处理下,各性状指标的盐害率都具有相似的变化趋势。筛选到4份综合耐盐碱能力强(大酒谷、日本晴、魔王谷和02428)和7份弱的种质资源。比较了4份耐盐碱强和3份耐盐碱弱的资源耐盐基因序列:OsHAL3和OsRR22基因在7份材料中没有差异,SKC1和DST基因在耐盐碱强和耐盐碱弱的品种之间有明显的变异。研究结果为进一步挖掘水稻耐盐碱基因和培育耐盐碱水稻新品种提供了种质资源和理论基础。
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基于BCF的砷低积累水稻品种筛选
《湖南生态科学学报 》 2022
摘要：【目的】筛选出适合张家界市推广种植的砷低积累水稻品种，为该区域砷污染稻田的安全利用提供品种支撑，并建立砷低积累水稻品种筛选评价方法提供参考。【方法】采用田间小区试验，比较分析2019—2021年不同水稻品种砷吸收积累、转运及富集系数的差异。【结果】水稻稻米及茎叶砷含量均存在显著的品种间和年份间差异，水稻砷转运系数TFAs（糙米砷含量/稻草砷含量）和富集系数BCFAs-T（稻米砷含量/土壤总砷含量）也均存在显著的品种间和年份间差异，而富集系数BCFAs-A（稻米砷含量/土壤有效态砷含量）仅存在显著的品种间差异；稻米砷含量受环境影响明显，以富集系数BCFAs-A作为筛选指标可有效降低环境因素引起的误差。【结论】基于BCF的BCFAs-A是砷低积累水稻品种的较优筛选指标，通过该指标筛选出P5、P14、P21、P24、P26、P28、P35和P38共8个砷低积累水稻品种。
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耐黄腐酸水稻品种筛选及其生理响应
《杂交水稻 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：前期研究发现,在淹水条件下黄腐酸能显著抑制稗草生长,具有防控水田稗草的潜力,而评估黄腐酸对水稻的安全性是利用其进行稻田稗草防治的重要前提,因此,对水稻安全性进行系统测评具有重要意义。本研究在模拟田间淹水条件下加入0.8 g/L黄腐酸溶液处理24个水稻品种幼苗,测定其株高、根长和株鲜重的抑制率,筛选出耐黄腐酸水稻品种并对其进行酶活力的测定,进一步通过稻—稗共生实验进行初步验证。结果表明,0.8 g/L黄腐酸对创两优669、隆晶优534、隆优丝苗、金谷优3301等4个水稻品种幼苗的株高、根长、株鲜重无抑制作用,而对其他供试水稻品种均具有抑制作用;同时通过茎叶酶活力的测定,发现耐黄腐酸水稻品种的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽巯基转移酶(GST)活力均升高;后期稻—稗共生试验验证0.8 g/L黄腐酸能显著抑制稗草的生长,而对耐黄腐酸水稻品种生长无显著影响。研究结果为稻田稗草生态防控提供了新的思路。
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籼型水稻中稻瘟病抗性基因分布及抗性研究
《杂交水稻 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：稻瘟病严重威胁着水稻的安全生产。目前,培育抗性品种是控制稻瘟病危害最经济有效的途径之一。本研究利用11个主效稻瘟病抗性(R)基因(Pi2、Piz-t、Pi9、Pi54、Pik-m、Pid3、Pib、Pit、Pi5、Ptr和Pita)的分子标记对48个常规稻、15个不育系和129个杂交稻进行了检测。结果表明,在常规稻中,Ptr和Pi5的分布频率均为35.42%,Pib、Pi2、Piz-t、Pit的分布频率介于20.0%～30.0%之间,其余均在15%以下;在不育系中,Pita的分布频率为40.0%,其余均在20%以下;杂交稻中,Pita、Pib、Pi54、Ptr和Pi5的分布频率在40.31%～55.04%之间,其余均在20%以下;Pita在各个品系中均广泛存在,频率介于35.42%～51.16%。田间抗性评价表明,R基因较多的品种具有较高的抗性。综上所述,在参试的水稻材料中,不育系中存在抗性基因较少,所有类型材料中广谱抗性基因分布较少,抗性基因聚合可以有效提高稻瘟病田间抗性。
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