利用弯穗型品种丰锦和直穗型品种辽粳5杂交高世代(F14)中分离的一对直立穗型和弯穗型近等基因系(ZF14和WF14)研究了粳稻直立穗型基因对农艺性状的影响。结果发现,直立穗基因(EP)除了使穗型直立外,还具有使植株矮化、穗长变短、叶型直立、叶片变短变宽等作用。它能使一次枝梗上的二次枝梗数增加,从而增加二次枝梗颖花数和着粒密度,达到增加产量的目的。直立穗基因(EP)可能从幼苗开始生长阶段(播种后10 d)就有表达效应,使得幼苗在株高、叶形态和干物质重上表现出差异。内源激素含量上的差异是使近等基因系在形态性状上表现出差异的内在生理原因。

【目的】培育抗倒能力强的水稻品种是实现水稻高产优质所面对的重要课题。本研究旨在探讨北方直立穗型粳稻抗倒性,为提高北方粳稻抗倒性,实现水稻高产优质提供一定的理论依据。【方法】以12个不同穗颈弯曲度的北方粳稻品种为试材,于齐穗后30d,研究了直立穗型与弯曲穗型粳稻地上部分各节间抗倒伏能力的差异,并通过对茎秆抗折力与茎秆形态性状、茎秆解剖结构和茎秆化学成分进行相关分析,研究了直立穗型粳稻抗倒的茎秆形态特点与生理基础。【结果】直立穗型粳稻穗下第1节间(N1)、第2节间(N2)、第3节间(N3)和第4节间(N4)的弯曲力矩与弯曲穗型品种差异不显著,但N1、N2、N3的抗折力却显著提高,从而使N1、N2、...

选用直立穗型近等基因系作为材料,研究了粳稻直立穗型基因对米质性状的影响。结果表明,直立穗型基因对碾米品质和外观品质有负面影响,它使整精米率明显下降,垩白粒率和垩白度明显增加,外观品质变劣;但直立穗型基因对蒸煮食味品质有正面影响,虽然一定程度上降低了直链淀粉含量和胶稠度,但却显著增加了食味值;对营养品质的影响主要表现在显著降低了总蛋白和谷蛋白含量,增加了清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量;对淀粉RVA谱特征值的影响不大,只是使冷胶黏度和消减值有所增加,峰值黏度、热浆黏度和崩解值变化不大。整精米率、直链淀粉含量、谷蛋白含量、总蛋白含量和淀粉冷胶黏度等米质指标在直立穗型内不同粒位间变异较大,而垩白粒率、垩...

中国北方直立穗型水稻品种具有与国际水稻研究所(IRRI)的新株型稻相似的株型和较高的单产,但与传统弯穗型品种相比,存在子粒充实不良现象。但粒位间子粒充实差异及其改善潜力如何,未有明确结论。为此,比较研究了直、弯两类品种不同穗位子粒的充实差异,并通过自上而下的梯度减库处理来改变源库关系,进而研究直立穗型品种下部弱势粒粒重形成差异。结果表明:整体而言,直立穗品种子粒密度≥1.06的粒数百分比显著低于弯穗品种,并且,直立穗品种的顶端穗位子粒充实度(93.81±4.39)显著高于弯穗品种(85.95±3.06),而下部穗位子粒充实度(62.65±3.23)显著低于弯穗品种(78.68±3.89);直立...

以直立大穗型粳稻为试材,经自上而下梯度剪除稻穗枝梗的梯度减库处理,比较稻穗上、中、下部位的1次枝梗(强势粒)和2次枝梗(弱势粒)子粒胚乳细胞发育差别。并以Logistic方程模拟不同粒位子粒的胚乳细胞增殖过程,研究细胞数与粒重在发育过程上的相关性。结果表明:梯度减库后,中下部强势粒总细胞数明显提高,与未减库的对照顶端强势粒水平相近,但下部弱势粒细胞数目始终不及强势粒,与顶端强势粒相差最大;不同穗粒位子粒细胞增殖起始势(R0)呈现上部<中部弱势粒的趋势,而细胞有效增殖期(D)表现为上部>中部>下部,强势粒>弱势粒的趋势,减库处理相应粒位的R0降低,D增加;下部强势粒和弱势粒的粒重...

为探讨低温预处理和激素浓度及其配比对直立穗型超高产粳稻幼穗组织培养的影响,以沈农265和盐丰47幼穗为试材,比较研究了外植体经5～8℃不同持续时间低温预处理,以及诱导阶段添加不同浓度的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和6-苄基腺嘌呤(6-BA),分化阶段添加不同浓度的激动素等几种培养条件下的培养效果。结果表明:经24h低温预处理的幼穗出愈率显著提高,各处理均达89%;诱导过程中2,4-D浓度为3mg·L-1时,2个品种出愈率均处较高水平,分别达到86%以上;分化过程中激动素(KT)与萘乙酸(NAA)浓度配比为2mg·L-1/0.05mg·L-1时,是2个品种愈伤出苗的适宜浓度。因此,低温预处...

利用与辽粳5号直立穗型基因(EP)紧密连锁的SSR标记RM5833-11、RM5686-23及RM1189分析了64份辽宁省水稻种质,分别检测到93.48%、95.65%和100%直立、半直立穗型种质,其中55.56%,66.67%和83.33%的弯曲穗型种质与辽粳5号具有相同的等位变异。这些品种(系)经系谱分析表明,有43份直立、半直立穗型和10份弯曲穗型种质与辽粳5号亲缘关系密切。因此推测辽宁地区可能是辽粳5号直立穗型基因的主要来源地。

直立穗型基因是水稻中与株型相关的有重要利用价值的基因。通过对直立穗型的性状遗传、籼稻直立穗型与弯穗型品系的性状比较、基因的分子标记开发和杂交后代的标记辅助选择进行分析研究,结果表明,直立穗无论在粳稻还是在籼稻遗传背景中均表现为单基因不完全显性遗传,显性度达到73.3%~93.7%。直立穗型基因与第9染色体上的SSR标记RM566、RM24423和RM7048紧密连锁,图距分别为5.8、0.43和0.85 cM,用这3个标记对杂交后代辅助育种选择的准确率在66.7%~100%之间,其中RM24423辅助选择的准确率为100%。与弯穗型杂交后代育种品系比较,籼稻直立穗型品系株高和穗长略短、穗数略少...

在简要介绍国内外水稻株型研究概况基础上,从直立穗型基因遗传及精确定位、穗型与群体结构和物质生产及产量的关系、穗型与籽粒灌浆和品质的关系、北方水稻穗部性状比较研究、理想穗型设计原理与参数、北方粳稻穗型改良技术等方面介绍了本研究主要成果,并通过与国内外同类研究比较论证了本研究的特色与创新。指出今后需要进一步发掘利用新的直立穗型遗传资源,丰富遗传基础;利用分子标记聚合穗颈维管束发达,一次枝梗数及其着生粒数多,二次枝梗偏向穗轴上部分布、食味好等有利基因,使产量和品质在更高水平上达到新的平衡;同时,明确迄今直立穗型品种仍然局限于粳稻的遗传和生理生态机制,探索在籼稻特别是杂交籼稻的利用价值。

采用聚类分析、回归分析等方法对辽宁省近年来32个水稻品种穴品系熏以后简称品种雪品质性状和穗部性状进行分析。结果表明:弯穗型品种品质指标优于半直立穗型品种,半直立穗型品种品质指标优于直立穗型品种。依品质性状参试材料可聚类为6类,第1类辽盐40组品质特点是垩白率、垩白度较高;第2类是辽粳294组,品质指标普遍很好;第3类辽粳5号组,垩白率、垩白度偏高;第4类沈农654组,直链淀粉含量较高,垩白率、垩白度较高,胶稠度较小。黎明、辽粳326各成一类,垩白率、垩白度很高。直立穗型品种成粒率、谷粒长对品质影响很大;半直立穗型品种一次枝梗、成粒率、谷粒长宽比对品质影响很大;弯穗型品种穗长、二次枝梗/一次枝梗...

以直立穗型和弯曲穗型水稻品种为材料,研究了稻谷粒形在穗上不同部位和不同粒位籽粒间的分布及其差异。结果表明:弯曲穗型品种整穗籽粒的粒长、粒宽、长宽比以及长厚比均高于直立穗型品种,其中粒长差异达到显著水平。在稻穗的同一部位,两种穗型品种一次枝梗籽粒的粒长、粒宽、长宽比、长厚比均高于二次枝梗;且在一个枝梗上稻米的粒长、长厚比与开花早晚有一定联系,但又不严格按照开花的顺序,而会因品种和栽培条件的不同发生变化。粒宽、长宽比则与颖花的开花时间无必然的联系。穗型对不同部位、不同粒位籽粒粒长、粒宽、长宽比以及长厚比在整穗上的分布与排序并没有明显的影响。因此可以通过选择来改良直立穗型品种的籽粒的外观品质。

【目的】克隆水稻直立短穗基因Erect and Short Panicle(ESP),分析其参与的基因调控途径,解析ESP控制株型、穗长等农艺性状的分子机理。【方法】以直立短穗突变体esp及其野生型为材料,成熟期进行株高、穗长、粒长等表型测定;构建籼粳杂交F2定位群体,挑选与突变表型一致的F2单株,利用与突变性状连锁的分子标记对目的基因进行定位;对野生型和突变体进行基因组测序,结合定位结果,找到突变位点,克隆ESP;利用生物信息学软件进行进化树和基因表达分析;提取野生型和突变体幼穗中的RNA并建库,GO(gene ontology)聚类分析表达差异基因,同时根据KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库,分析野生型和突变体中植物激素信号转导和内质网蛋白加工相关基因的表达变化,并通过qRT-PCR验证。【结果】通过表型观察和农艺性状调查,与野生型相比,直立短穗突变体esp株高降低,穗长变短,穗型由弯曲变为直立,每穗粒数减少,粒长变短,粒宽和千粒重增加;有效穗数无显著差异。利用突变体esp与PA64构建籼粳F2定位群体,将目的基因定位于水稻第7染色体长臂标记C7-11和C7-14之间7.58 Mb区间内,基因组测序发现LOC_Os07g42410第6内含子与第7外显子连接位点由碱基G变异为A,导致第6内含子不能被剪切,蛋白翻译提前终止;该基因与已报道的OsDEP2/OsEP2为等位基因。进化分析显示该基因广泛存在于单子叶和双子叶植物中;表达分析表明ESP在茎秆、花序、雌蕊、内外稃和子房中高度表达,其表达水平随着子房变大而逐渐降低。利用转录组分析突变体和野生型幼穗中的基因表达,结果表明,与野生型相比,esp突变体中表达差异显著(差异>1.5倍)的基因630个,其中235个表达上调,395个表达下调。GO分析显示植物激素信号转导和内质网蛋白加工相关基因受到不同程度地调控,利用qRT-PCR进行验证,结果与转录组数据一致。【结论】直立短穗基因ESP与已报道的直立穗基因OsDEP2/OsEP2为等位基因,其突变导致株高降低、穗长变短等多个表型;ESP可能通过调节植物激素信号转导、内质网蛋白加工过程中的基因表达,进而影响植株的发育。

在粳稻中花11的组培后代中发现1个突变体ep7,其稻穗直立,且株高、有效穗、粒长和千粒质量等均显著降低;利用该突变体与籼稻华粳籼74构建F2分离群体对突变体进行遗传分析,结果表明,该突变表型由1对核隐性基因控制,并用分子标记将该基因定位于第7染色体长臂上,命名为EP7,其与InDel标记ID5198-2和ID4309-1的遗传距离分别为0.7 cM和0.5 cM;生物信息学和序列多态性分析表明,可能是大片段的DNA插入造成候选基因功能缺失,导致该突变表型的产生。

提高杂交粳稻竞争优势的关键是选育具有高配合力的大穗型杂交粳稻恢复系。为使配合力改良更有效,选用115对SSR引物扩增6个粳稻BT型不育系和12个恢复系的标记基因型,并按NCⅡ(North CarolinaⅡ)遗传交配设计配制72个F1组合,分析18个亲本的一次枝梗数、二次枝梗数和穗长3个穗部性状的配合力,结合亲本SSR分子标记数据和性状配合力数据筛选3个穗部性状优异配合力的标记基因型。结果发现:23个标记基因型与亲本3个穗部性状配合力显著相关。其中1个标记基因型与亲本3个性状配合力都相关;7个标记基因型与亲本2个性状配合力都相关;15个标记基因型与亲本单个性状配合力相关。标记基因型RM8254...

利用3个直立穗型和3个弯曲穗型粳稻品种研究了两种不同穗型水稻穗上不同部位籽粒蛋白质组分的差异。结果表明:穗型特征与品种间的清蛋白含量、球蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷蛋白含量高低、穗内不同部位间的变异及粒位顺序无直接必然的联系。同一稻穗内不同粒位间的可溶性蛋白含量高低与其颖花在穗上的开花顺序有一定联系,2种穗型(直立和弯曲)品种都是二次枝梗上籽粒的清蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷蛋白含量高于一次枝梗上籽粒,球蛋白含量则相反。穗下部籽粒的球蛋白含量、醇溶蛋白含量和谷蛋白含量高于穗中部的,穗中部高于穗上部的,而清蛋白含量则相反。品种的一次和二次枝梗与上部、中部和下部枝梗这两类粒位之间的互作对可溶性蛋白含量...