籼粳交重组自交系的亚种属性与稻米品质性状的关系

2006—2007年以典型籼稻七山占和典型粳稻秋光构建的重组自交系(RILs)F8的92个株系和F9的142个株系为试材,分别以程氏指数(ChI)和籼粳特异SSR标记(Dj)为群体形态分化与遗传分化的指标,同时测定11项主要稻米品质性状,分析群体稻米品质性状类型间差异及籼粳属性与稻米品质性状的相关性。结果表明,两世代RILs群体形态分化均表现为接近正态的连续分布,籼型和粳型株系数接近,遗传分化则均表现为明显偏粳的连续分布;根据ChI将RILs群体划分为籼型和粳型,除F9粒宽外两世代品质性状类型间差异均未达到显著水平;根据Dj将RILs群体划分为偏粳型和粳型,两世代粳型糙米率、整精米率、粒宽显著或极显著高于偏粳型,长宽比极显著低于偏粳型;两世代RILs群体ChI与所有品质性状的相关性均未达到显著水平;Dj与糙米率、整精米率和粒宽呈显著或极显著正相关,而与长宽比呈显著或极显著负相关。形态分化与北方粳稻品质性状没有直接关系,而遗传分化中粳稻血缘比例增加可能通过粒形间接改善碾磨品质。     

播期及灌浆期温度对豫南粳稻稻米品质的影响

利用6个粳稻品种,在自然条件下分期播种,对不同播期的稻米品质变化进行分析。结果表明,播种期不同,齐穗后的温度也不同,稻米品质性状随之发生变化,变异系数从大到小依次为:垩白度>垩白粒率>整精米率>胶稠度>直链淀粉含量>精米率>碱消值>糙米率;糙米率、精米率和整精米率随着播期推迟而提高,6月9日播种的处理最高;垩白粒率和垩白度随着播种期推迟而减小,相比4月25日播种的处理,5月10日播种的处理垩白度和垩白粒率显著减少;直链淀粉含量和碱消值随着播期推迟而增大,胶稠度随着播期推迟而变短。齐穗后10 d日均气温对碾米品质影响较大,高温不利于碾米品质提高,稻米外观品质受齐穗后20 d日平均气温影响明显。典型相关分析结果表明,齐穗后10 d和20 d日平均温度与垩白粒率、垩白度、精米率和直链淀粉含量密切相关。结合近35年气候条件和本研究结果,将豫南粳稻齐穗期安排8月20日—30日,有利于提高豫南粳稻的稻米品质。     

利用染色体片段置换系群体定位和分析水稻粒重和粒型QTL

[目的]挖掘水稻粒重和粒型相关性状QTL,对于解析水稻籽粒遗传机理具有重要作用.[方法]本研究以籼稻9311为受体、粳稻日本晴为供体构建的染色体片段置换系(Chromosome Segment Substitution Lines,CSSLs)群体为材料,在4个环境下对控制稻谷与糙米的粒重和粒型QTL进行了定位分析.[...     

开花期水分胁迫对水稻生长及稻米品质的影响

以水稻品种准两优527和Ⅱ优162为材料,研究了开花期水分胁迫对其生长和稻米品质的影响。结果表明,水分胁迫下,千粒重和结实率显著下降,导致单株产量降低,同时株高降低、叶面积减小、叶绿素含量降低;水分胁迫后,稻米的整精米率降低,垩白度和垩白粒率上升,蛋白质含量增加,直链淀粉含量下降,其中,整精米率受到的影响最大。因此,水稻开花期田间保持适宜的水分极其重要。     

结实期动态高温和干旱对软米粳稻产量和品质的影响

以软米粳稻扬农香28为试验材料，设置结实期动态高温（HT）、干旱（D）和动态高温干旱（HTD）3个处理，并以常温湿润作为对照（CK），研究结实期动态高温和干旱对软米粳稻产量和稻米品质的影响。结果表明，与CK相比，HT处理的千粒重、结实率和产量显著增加，D处理的千粒重、结实率和产量下降，HTD处理的结实率和产量差异不显著。与CK相比，3种处理均降低了扬农香28的精米率、整精米率、直链淀粉含量和崩解值，提高了垩白粒率、垩白度、蛋白质含量、糊化温度和消减值，其中，精米率、整精米率、垩白粒率和垩白度的差异达显著水平。结实期高温和干旱均影响稻米品质，高温干旱复合处理较单一处理影响更大。     

中国主要稻米的粒型及其品质特性

利用近3年全国各地的籼、粳稻稻谷样品5331份(其中籼稻谷3810份,粳稻谷1521份)的米质数据,对我国目前稻米的粒型及其相关品质进行了研究。结果表明,目前生产上应用的籼稻品种的粒长主要有长粒和中粒两种,粒形则以中粒形为主,细粒形为辅;绝大多数粳稻品种的米粒属短、粗类型。籼稻的粒长、粒形均与其整精米率、垩白度、透明度、直链淀粉含量呈极显著负相关,而与胶稠度呈极显著正相关。粳稻的粒长、粒形与其主要品质指标的相关性相对较弱,且其性质也与籼稻的不尽相同。不同粒长组的平均整精米率也不同,其高低顺序是极短、短、中、长、极长,其中粳稻的极短粒与短粒两个类型间的整精米率无明显差别,但两者的整精米率与中粒的差异极显著;籼稻米各粒长组间整精米率的差异均达极显著水平。对各类稻米的品质进行评价的结果显示,粳稻米总体的品质优于籼稻米,有近半数粳稻品种的米质达到了优质米标准,而籼稻仅有1/4达到优质米标准;籼稻米中,极长粒形及长粒形品种中达优质米标准的比率高于中粒形及短粒形的品种。     

不同类型水稻品质性状变异特性及差异性分析

对来自全国各地的8 390份稻米样品按籼型常规稻、籼型杂交稻、粳型常规稻和粳型杂交稻进行分类,并对其品质性状做了比较分析。结果表明：（1）常规稻品质性状的变异系数略高于杂交稻。糙米率、精米率、粒长和长宽比的变异系数较小,垩白米率、透明度和垩白度的变异系数较大。（2）粳稻的品质优于籼稻。垩白、整精米率和直链淀粉含量是籼稻品质改良的重点,垩白和整精米率是粳稻品质改良的重点。（3）籼型杂交稻的稻米品质得到明显改善,除垩白外,其他品质性状达到优质米一、二级标准的比率均较高。（4）籼型常规稻的垩白和直链淀粉含量呈两极分布,籼型常规稻中米质较优和较差的样品比例均较高。     

江苏省半糯型粳稻蒸煮食味品质性状的差异分析

[目的]近两年江苏省选育了大量的半糯型粳稻品种.不同半糯型粳稻品种间的食味品质及稻米理化特性仍存在较大差异.探究影响半糯粳稻食味品质形成的原因,将为优良食味水稻育种提供理论依据.[方法]以2019年参加江苏省优良食味稻米评比的39个半糯型粳稻品种为试验材料,通过对蒸煮食味、外观、理化、RVA谱特征值等24个品质相关指标...     

施氮量对机插稻主要米质性状的影响

以粳型超级稻宁粳3号和常规粳稻镇稻11号为材料,在机械插秧条件下,研究施氮量(0、90、180、270、360 kg/hm2)对粳型超级稻主要米质性状及淀粉粘滞谱(RVA谱)特征的影响。结果表明:施氮量对两个品种的稻米加工品质、营养品质、蒸煮食味品质及淀粉RVA谱3个曲线峰值的影响达到显著或极显著水平,对淀粉RVA谱其他特征参数的影响因不同品种而异;增加施氮量使两品种外观品质变差。随施氮量的增加,两个品种的糙米率、精米率、整精米、精米蛋白质含量呈增加趋势,而稻米的直链淀粉含量、食味值和淀粉RVA谱曲线峰值(峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度)呈现下降趋势。表明增施氮肥在提高粳型超级稻和常规粳稻加工和营养品质的同时,降低了稻米食味品质,并使稻米淀粉粘性变劣。     

施硅量对粳稻品种武育粳3号产量和品质的影响

以迟熟中粳稻武育粳3号为材料,研究了不同硅肥水平对粳稻产量和稻米品质的影响。结果表明,大田基施硅肥0~450 kg/hm2范围内,随着施硅量的增加,穗数、每穗粒数、千粒重、产量先增后降,精米率、回复值有增加的趋势,整精米率显著增加,RVA谱曲线降低,直链淀粉含量、峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、到达峰值黏度时间呈下降的趋势,消减值则先下降然后上升。施硅对出糙率、透明度无明显影响。适量施硅可以降低垩白米率、垩白大小和垩白度,改善稻米的外观品质。施硅能提高稻米胶稠度、崩解值,有提高稻米蛋白质含量的趋势。综合产量和品质性状,以施硅肥225 kg/hm2的处理较好。     

水稻粒重粒形QTL的定位及qTGW1.2/qGL1.2的验证

[目的]粒重粒形对水稻的产量和品质均有重要的影响.本研究通过开展水稻粒重粒形QTL的初步定位,并对新鉴定的第1染色体长臂qTGW1.2/qGL1.2区间进行验证,旨在进一步揭示水稻粒重粒形的遗传调控机制.[方法]以大粒的FM9为父本,小粒的EFT为母本,配组衍生遗传群体,先后获得包含277个株系的F2:3群体和211个...     

姊妹系间杂交快速培育优良食味半糯粳稻新品种的育种效果

[目的]优良食味半糯粳稻由于食味品质优良,在长三角地区受到广大农户和消费者的青睐,已成为该地区优质稻米品牌打造的主力品种.为了加快新品种培育速度,我们尝试通过生育期不同的优良食味半糯粳稻姊妹系间杂交的方法培育半糯粳稻新品种.[方法]以来源于武香粳14/关东194的中熟晚粳稻南粳46(全生育期165～170 d)与迟熟中...     

水稻苗期耐热种质资源筛选及QTL定位

[目的]鉴定和筛选水稻极端耐热种质或基因,为培育耐高温水稻新品种提供技术支撑.[方法]以耐热等级和幼苗存活率为指标对不同类型水稻苗期耐热性进行鉴定评价,以筛选和鉴定耐热种质资源及主效QTL.[结果]不同类型水稻品种苗期耐热性存在明显差异,籼稻品种耐热性明显强于粳稻品种,籼稻和粳稻品种均存在极端耐热和极端敏感种质资源;共...     

水稻回交群体剑叶性状综合评价及QTL定位

【目的】通过对水稻剑叶性状的综合评价,明确剑叶相关性状间及与6个农艺性状的关系。检测剑叶相关性状的QTL,为优良株型品种选育,剑叶性状基因的精细定位和克隆奠定基础。【方法】以日本优质粳稻品种越光和葡萄牙粳稻地方种Bertone构建的回交群体两个世代为实验材料,利用BC₃F₁群体基因型构建遗传连锁图谱;测定亲本和BC₃F₂群体各株系剑叶SPAD、剑叶长、剑叶宽,计算剑叶长宽比、剑叶面积;利用隶属函数和标准差系数赋予权重法获得剑叶性状综合评价值(D值),分析其与6个农艺性状间的关系。分别利用单标记分析(SPA)和区间作图(IM)检测水稻剑叶相关性状QTL。【结果】在抽穗灌浆期,两亲本剑叶SPAD值呈现先升高后降低的动态变化。BC₃F₂群体的5个剑叶相关性状变异丰富,总体表现趋向轮回亲本越光。4个剑叶形态性状间相关性均达到极显著水平,与剑叶SPAD的相关性不显著。主成分和逐步线性回归分析表明剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长、剑叶面积是影响剑叶综合评价值(D值)的主要因子。高D值株系的株高、穗长、茎基粗和单株产量均极显著高于低D值株系,两者的分蘖数和有效穗数差异不显著。共检测到18个控制剑叶性状的QTL,分布在水稻第1、4、7和8染色体上,贡献率分布范围为4.00%~28.00%(SPA)和3.41%~27.00%(IM),除qFLSPAD1之外的17个QTL增效基因均来自Bertone。在第8染色体上的RM22720-RM404区间发现1个QTL簇,含6个主效QTL,分别为qFLL8.1、qFLL8.2、qFLA8.1、qFLA8.2、qD8.1和qD8.2。【结论】获得了剑叶宽、剑叶SPAD、剑叶长和剑叶面积4个评价剑叶性状的关键指标;明确了剑叶性状与单株产量之间的正相关关系;检测到18个剑叶相关性状QTL,位于第8染色体RM22720-RM404区间的QTL簇,是影响剑叶性状的1个重要染色体区域。     

利用CRISPR/Cas9技术高效创制长粒香型水稻

【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术已成为水稻分子育种的重要手段。为了促进水稻育种的发展,本研究以非香型粳稻品种龙粳11为试验材料,对GS3、GS9和Badh2基因进行编辑,以期获得能稳定遗传的长粒香水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,以GS3、GS9和Badh2为靶基因,构建敲除载体pYLCRISPR/Cas9-GS3/ GS9/Badh2-gRNA,通过农杆菌介导法,在龙粳11的GS3、GS9和Badh2基因中引入了特定的突变。【结果】T₂代无转基因的gs3/gs9/badh2纯合突变体与野生型龙粳11相比,粒长增加26.43%~27.01%,单株产量增加10.82%~12.11%,千粒重增加18.34%~41.36%,稻米变香,高效地将圆粒水稻变成长粒香型水稻。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得能够稳定遗传并具有长粒香品质的纯合突变株系,为组合多个品质性状提供了一种方便有效的方法,从育种角度加快了新品系创制过程。     

地点和播期对半糯粳稻食味品质的影响

[目的]明确新育成半糯粳稻的蒸煮食味品质特性及其对环境条件的响应.[方法]以生产上大面积种植的优良食味粳稻品种南粳46和南粳9108及其杂交育成的38个半糯粳稻品系为材料,通过两个地点两个播期的品系比较试验,分析了供试品系的淀粉理化指标、RVA谱特征值和食味品质.[结果]测定的12个蒸煮食味品质性状在品系间的差异均极显...     

水稻叶片衰老基因LPS1的克隆与功能研究

【目的】早衰突变体是研究早衰机制的良好载体,对于探究早衰的遗传机理与作用机制及提高水稻的产量和品质具有重要作用。【方法】本研究利用EMS诱变获得了一个早衰突变体lps1,并对该突变体及其野生型进行表型观察、细胞学及组织化学分析、生理生化分析、遗传分析、基因定位和激素处理。【结果】lps1的叶片从3叶期开始发黄,成熟期株高、有效分蘖数、结实率、千粒重等极显著降低。电镜观察发现lps1叶表面光滑,硅质化突起和叶绿体数目减少、片层结构紊乱。生理生化分析表明lps1中有大量的活性氧积累,同时伴有蛋白质的降解、细胞膜的损伤以及大规模的细胞死亡。遗传分析表明该早衰表型受单隐性核基因控制,并且其在第5染色体上编码了一个泛素结合酶。亚细胞定位结果证明LPS1蛋白在细胞质与核中均有表达。外源激素处理发现,lps1对外源激素的处理更为敏感,且LPS1突变促进了ABA合成相关基因的表达。【结论】LPS1 突变使水稻ABA合成信号途径异常,进而引发H₂O₂等一系列与衰老相关生理指标的异常变动,导致lps1过早衰老,最终造成水稻产量严重降低。     

孕穗期冷水胁迫下施用外源物质对寒地粳稻氮光合效率及产量的影响

【目的】制定减灾保产化控栽培技术,有效抵御寒地粳稻孕穗期低温冷害。【方法】采用裂区试验设计和中心组合试验设计,基于产量相关指标隶属函数值,筛选出寒地粳稻孕穗期冷水胁迫下氯化钙(CaCl₂)、谷氨酸(Glu)、γ-氨基丁酸(GABA)三种外源物质最适施用浓度及其最适浓度配比,并研究孕穗期冷水胁迫下施用最适浓度配比三种外源物质(CGG)对寒地粳稻氮光合效率及产量形成的影响。【结果】1)孕穗期冷水胁迫下施用CGG最适浓度配比为1.87 mmol/L CaCl₂、2.76 mg/LGlu、4.40 mmol/L GABA,隶属函数平均值最大(0.932)。2)与正常灌溉相比,孕穗期低温胁迫下寒地粳稻氮光合效率下降;与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG可显著提高东农428齐穗期叶面积指数(5.37%)及氮光合效率(4.53%);可显著提高松粳10齐穗期单位面积叶片干物质量(2.56%)和叶面积指数(3.39%)。3)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG可提高寒地粳稻抽穗至成熟期干物质积累量,但其积累量仍低于正常灌溉水平,且在品种和处理间存在差异。4)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG寒地粳稻产量及产量构成因素均有所上升,但仍低于正常灌溉水平,且对冷敏感的品种影响更为显著。5)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度CGG东农428和松粳10温度生产效率平均增幅分别为5.55%和23.72%。外源CGG对于温度生产效率差异的贡献率为8.99%。【结论】孕穗期冷水胁迫下施用最适浓度配比CGG可通过促进齐穗期叶片生长,进而提高群体氮光合效率,有利于抽穗后干物质积累及产量形成,减轻孕穗期冷水胁迫对寒地粳稻产量造成的损失,提高寒地粳稻温度生产效率。     

长江下游不同生态区双季优质晚稻生长特性和温光利用差异

【目的】研究在机插条件下长江下游不同生态区各类型优质晚稻产量、生长特性和温光利用的差异,为选择适宜在该地区作为双季种植的优质晚稻品种提供参考依据。【方法】以2016年和2017年筛选适合长江下游机插的双季优质晚稻为材料(常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻和常优杂粳共20个品种),比较在机插条件下浙江富阳(30.05°N, 119.95°E,海拔17.9 m)与安徽庐江(31.15ºN, 117.16ºE,海拔14 m)两个生态区在产量、生育期、干物质积累以及温光利用方面的差异。【结果】各类型晚稻产量高纬度试点均高于低纬度试验点。与浙江富阳点相比,安徽庐江点种植的常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻、常优杂粳稻产量分别高11.1%、12.9%、6.6%和12.4%。同一试点种植时,常优杂粳产量最高,常规籼稻最低。高纬度点种植时,生育期延长,干物质积累量增加。高纬度点生育期延长杂交籼稻最长(10.4 d),干物质积累量高纬度点增幅常规粳稻最大(齐穗期和成熟期分别增加11.93%和9.44%)。同一试点种植时,干物质积累量杂交稻大于常规稻。籼稻灌浆期和全生育期累积的有效积温两个纬度点差异不明显,但日照时数和太阳辐射及其利用率均是高纬度点显著高;粳稻灌浆期和全生育期累积的有效积温高纬度点明显较低,累积日照时数高纬度点变化不明显,而累积太阳辐射则显著增加;温光资源利用率的变化趋势与此一致;同一试点种植时,生育期、干物质积累量以及温光资源利用率均是粳稻大于籼稻。【结论】晚籼稻在安徽庐江点种植时能充分利用温光资源从而提高产量,晚粳稻对温光资源利用率差异不明显,安徽庐江点产量增加的原因是生育期延长和干物质增加。     

生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性

【目的】水稻粒形为多基因控制的复杂数量性状,同时影响稻谷产量和稻米外观及碾磨品质,挖掘粒形相关基因并解析其遗传机制,对于水稻高产和优质品种选育具有重要意义。【方法】以前期利用大粒籼稻品种特大籼(TDX)为供体亲本、小粒粳稻品种日本晴(Nipponbare,NPB)为轮回亲本获得的一个大粒近等基因系,在水稻第2染色体上初定位粒形调控基因GS2.2(grain size 2.2)的基础上,对GS2.2基因进行了精细定位和候选功能基因的克隆鉴定。【结果】利用BC₄F₂群体中2887份极小粒单株及该群体中70份基因型杂合的大粒单株自交获得的BC₄F₃群体,将GS2.2基因精细定位在2M-7-1与2M-9之间的160.6 kb的区间内。该区间编码18个基因开放阅读框(ORF1-18)。测序发现ORF18基因在大粒近等基因系与小粒日本晴等位基因间存在5个SNP差异,ORF18编码生长素调控因子蛋白OsGRF4。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术对大粒近等基因系中ORF18进行敲除,发现ORF18敲除株系粒长变短,证实ORF18是GS2.2的功能基因。进一步对ORF18大粒近等基因系和基因编辑敲除株系进行稻瘟菌室内离体和病圃接种鉴定,发现ORF18大粒近等基因系稻瘟病抗性增强,而基因编辑敲除株系稻瘟病抗性减弱,表明ORF18正调控水稻稻瘟病抗性。【结论】本研究发现的生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性,为协调水稻高产和抗性育种提供了重要的基因资源。