科研产出
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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ABA处理下抑制抗坏血酸氧化对水稻幼苗生长的影响
《植物科学学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：抗坏血酸（AsA）氧化是调节抗坏血酸稳态的重要生物学过程，但该过程的生物学效应及其是否受脱落酸（ABA）调节尚不清楚。本研究以水稻（Oryza sativa L.）抗坏血酸氧化基因OsAAO4为对象，分析其对ABA的响应特性，及其敲除系在ABA处理下的表型与生理特性。结果显示，OsAAO4具有丰富的ABA响应元件，ABA处理9 h后，其在根和幼叶中的表达量达到峰值。未经ABA处理时，OsAAO4敲除系KO-1、KO-2的株高、存活率与野生型（‘中花11’）均无显著差异；在ABA处理下，两个敲除系的株高分别比野生型降低38.34%和25.72%，存活率下降21.91%和5.48%，幼苗抗坏血酸氧化酶（AAO）活性下降35.31%和31.81%，脱氢抗坏血酸（DHA）含量下降29.72%和26.95%，而AsA含量则分别提高27.17%和16.37%。转录组学分析发现，在ABA处理下，KO-1和野生型的差异表达基因显著富集于氧化还原和氧化应激途径。研究结果表明OsAAO4介导的抗坏血酸氧化是维持逆境胁迫下AsA氧化还原稳态并确保幼苗正常生长的重要生理机制。
关键词： 水稻 抗坏血酸 抗坏血酸氧化酶 OsAAO4 脱落酸
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水稻类病斑突变体及其发生机制研究进展
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：水稻是中国主要的粮食作物之一,生物和非生物胁迫给水稻生产带来巨大的隐患.鉴定和克隆水稻抗病抗逆基因,解析其分子遗传机制,对水稻抗性改良和新品种培育具有重要的理论价值和实践意义.类病斑突变体是一类没有病原菌等外界胁迫下叶片等组织上自发形成不同大小和颜色的坏死斑,具有类似于过敏反应和细胞死亡的材料.因此,类病斑突变体成为挖掘广谱抗病基因、阐释抗性和环境胁迫反应机制的理想材料.近年来,随着越来越多的水稻类病斑基因被定位和克隆,其参与抗性的功能机理也逐步清晰.对水稻类病斑的来源、命名、分类、基因定位与克隆以及其发生机制进行梳理,并对如何利用水稻类病斑突变体培育抗病和抗逆水稻品种进行讨论,为水稻广谱抗病和抗逆育种研究提供理论支持.
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流式细胞术的优化及其在水稻无融合生殖材料鉴定中的应用
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：人工创制水稻无融合生殖体系是杂种优势固定的有效途径，其后代中包含二倍体无性种子和四倍体有性种子，因此准确鉴定两种不同倍性的后代对水稻无融合生殖研究至关重要。利用流式细胞术（flow cytometry,FCM）比较研究了水稻不同发育阶段、不同取材部位对水稻无融合生殖材料倍性检测结果的影响，旨在明确适用于其倍性鉴定的最佳发育阶段和取材部位，并通过表型和根尖染色体制片验证水稻无融合生殖材料后代的倍性。结果表明，幼苗期水稻不同单株的同一部位和同一单株的不同部位间的相对DNA含量波动较大，其中叶鞘的相对DNA含量较稳定；分蘖期水稻节间的相对DNA含量最稳定，可作为FCM检测水稻倍性的最佳材料。研究结果为无融合生殖研究中利用FCM鉴定水稻染色体倍性的材料选择提供科学参考。
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光合细菌沼泽红假单胞菌Atp2蛋白对水稻生长及抗逆的影响
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究光合细菌沼泽红假单胞菌PSB06 Atp2蛋白对水稻生长、防御酶活性及防御相关基因转录水平的影响,为生防菌在水稻上的推广应用提供理论依据.[方法]以水稻品种CO-39为试验材料,用0(蒸馏水,CK)、20和50 μg/mL Atp2蛋白3种处理液对水稻种子和叶片进行处理,对生长14 d的水稻体内叶绿素a/b和过氧化氢(H2O2)含量,以及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱氨肽还原酶(GR)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)等水稻防御酶活性进行检测;运用实时荧光定量PCR检测水稻体内防御相关基因(OsWRKY70、OsLOX1、OsAOS2、OsPR1a、OsCHT1和OsPAL1)的转录水平.[结果]与CK相比,Atp2蛋白处理水稻叶片后,其体内叶绿素a/b显著(P<0.05,下同)或极显著(P<0.01,下同)升高,而处理种子后叶绿素a/b无显著变化(P>0.05);Atp2蛋白处理后水稻体内H2O2含量均升高,其中处理叶片后H2O2含量极显著升高;Atp2蛋白处理后水稻体内POD和CAT活性显著或极显著下降;Atp2蛋白处理后水稻体内SOD、GR和PAL活性均极显著升高;Atp2蛋白处理种子后水稻体内PPO活性显著或极显著升高,而处理叶片后PPO活性显著或极显著下降.Atp2蛋白处理后水稻防御相关基因OsWRKY70、OsLOX1、OsAOS2(50 μg/mL Atp2蛋白处理水稻叶片外)、OsPR1a和OsCHT1表达均上调,其中OsWRKY70、OsLOX1和OsCHT1基因表达显著或极显著上调;Atp2蛋白处理种子后OsPAL1基因表达极显著上调,而处理叶片后OsPAL1基因表达极显著下调.[结论]沼泽红假单胞菌PSB06 Atp2蛋白对水稻有较好的促生抗逆效果,具有推广应用潜力.
关键词： 光合细菌 沼泽红假单胞菌 水稻 Atp2蛋白 防御酶活 防御相关基因
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水稻孤雌生殖诱导基因BBM1序列变异分析
《中国水稻科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】在水稻卵细胞中异位表达BBM1能够诱导孤雌生殖，挖掘BBM1优异等位变异和功能类似基因对水稻杂种优势固定具有重要意义。【方法】利用383份水稻核心种质的三代测序数据，对BBM1基因进行结构变异分析、序列多态性分析、单倍型分析，并根据序列相似度以及表达模式相似度筛选BBM1功能类似基因。【结果】BBM1基因在3份种质中存在两个拷贝，在2份野生稻中存在微型颠倒重复转座元件（MITEs）插入变异；具有非常明显的籼粳分化，94.80%的粳稻和3.80%的籼稻中BBM1因单碱基变异造成翻译提前终止，缺少26个氨基酸残基；BBM1编码区序列十分保守，绝大多数材料中具有相同的单倍型；筛选到BBM1序列和表达模式相似基因LOC＿Os06g44750，其可能具有BBM1诱导孤雌生殖的功能。【结论】明确了水稻中BBM1基因变异情况，挖掘出重要单倍型和功能类似候选基因，为进一步提高水稻孤雌生殖频率奠定基础。
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耐低氧发芽水稻种质资源筛选
《作物研究 》 2024
摘要：为了筛选可用的耐低氧发芽直播稻资源，以248份水稻种质资源为材料，设置干粒与催芽2个处理，对10 cm淹水7 d后种子的发芽指标进行对比分析。结果显示：干粒处理和催芽处理水稻种子的相对成苗率(RSP)分别为0.00～5.17和0.00～19.77,相对苗高(RSH)分别为0.00～0.73和0.00～0.94,相对根长(RRL)分别为0.00～0.68和0.00～4.26,催芽处理的水稻种质资源的RSP、RSH、RRL整体上均显著优于干粒处理；248份水稻种质资源中籼稻和粳稻均有耐低氧发芽潜质的资源，但在耐低氧发芽能力上，干粒处理为粳稻整体优于籼稻，催芽处理则为籼稻整体优于粳稻；干粒处理下H5的RSP、RSH、RRL均显著高于耐淹品种KHO与红麻占，具备较强的耐低氧发芽能力，可在育种上加以利用。
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水稻耐冷基因qCTS-9的核苷酸多样性及单倍型分析
《植物遗传资源学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：qCTS-9是在多种苗期低温条件下稳定发挥作用的水稻耐冷基因，研究其耐冷优异单倍型及适应性进化模式，有利于为水稻耐冷育种提供基因资源和技术支撑。本研究利用116份栽培稻（Oryza sativa L.）和37份普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.），对qCTS-9基因的核苷酸多样性及单倍型进行了分析。结果表明，qCTS-9基因编码区内的14个SNPs组成了8种单倍型，其中的4个非同义SNPs组成3种功能单倍型，这3种功能单倍型之间表现出显著的耐冷性差异，编码区的第1535 bp处SNP可能是qCTS-9基因的关键变异位点。对qCTS-9基因启动子区顺式作用元件进行分析后发现，相比于野生稻和粳稻，低温敏感籼稻Hap4单倍型材料中-1107 bp有一个SNP (G→A)，导致该处的MYB识别位点缺失，这个自然变异可能与籼稻耐冷性下降相关。野生稻包含栽培稻中qCTS-9基因的大部分变异，但在编码区及启动子顺式作用元件中无独有的变异位点；从野生稻向籼粳分化的过程中，耐冷相关等位或突变被固定和扩展，进而增强了其区域适应性。
关键词： 水稻 耐冷性 qCTS-9 核苷酸多样性 单倍型 驯化
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不同县域水稻产量变化的关键土壤肥力因素分析
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤肥力是影响水稻产量的重要因素，研究土壤理化性质和水稻产量的关系有助于优化不同区域水稻生产和科学培肥。该研究基于县域研究尺度，选取了中国东北的方正县、长江中游的宁乡市和长江中下游的进贤县，分析水稻绝对产量、相对产量和可持续产量指数，并探讨不同区域影响水稻产量的关键肥力因素。结果表明：由于稻作模式不同，宁乡市的两季水稻产量（9 414.89 kg/hm2）显著（P<0.05）高于方正县的一季稻产量（8 224.31 kg/hm2）和进贤县的晚稻季产量（5 691.38 kg/hm2），但方正县的水稻相对产量均值（89.88%）显著（P<0.05）高于宁乡市（73.84%）和进贤县（65.67%），且方正县的可持续产量指数也相对较高（0.86），显示出该县域在产量和稳定性方面的优势；依据相对产量划分的低、中、高产水平的分析表明，高产水平下方正县、宁乡市、进贤县的土壤肥力指标和综合肥力指数较高。不同县域影响相对产量的主要肥力因子不同，方正县、宁乡市、进贤县水稻可持续产量指数变化的关键肥力因素分别是土壤有效磷（贡献度为8.68%）、碱解氮（贡献度为12.92%）、有机质（贡献度为15.37%）。在后续的水稻生产中，建议方正县重点关注土壤有效磷的管理，宁乡市和进贤县则应注重提升土壤碱解氮和有机质含量。
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