糯小麦回交改良群体中Wx基因的遗传和品质效应

在基因型鉴定的基础上,利用糯小麦杂交后代BC5F2代回交改良群体研究了各基因缺失对降低直链淀粉含量的效果和各基因合成直链淀粉的能力,以及直链淀粉含量与农艺性状、品质性状、淀粉糊化特性等的相关性。研究发现,在Wx基因的所有8种基因型之间,直链淀粉含量差异显著;研究单缺失基因型发现,对直链淀粉含量减少效应最大的是Wx-B1b,减少效应最小的是Wx-A1b,而Wx-B1b和Wx-D1b没有显著差异;研究双缺失基因型发现,Wx基因合成直链淀粉的能力以Wx-B1a最高,Wx-A1a最低,而Wx-B1a和Wx-D1a差异很小.直链淀粉含量与株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重等农艺性状相关不显著,表明淀粉品质育种可以与高产育种实现有机结合.直链淀粉含量与SDS-沉降值呈显著负相关(r=-0.726),说明直链淀粉含量降低在一定程度上有利于提高小麦营养与加工品质.全糯类型的淀粉糊化特性与其他类型显著不同,具有最高的峰值粘度和稀懈值,最低的低谷粘度、最终粘度、反弹值、峰值时间、糊化温度、起始糊化温度,表明糯小麦淀粉在食品和工业上具有特殊用途;稀懈值与直链淀粉含量呈极显著负相关(r=-0.969),其它粘度参数与直链淀粉含量呈显著正相关(最终粘度r=0.797,低谷粘度r=0.910、反弹值r=0.954、峰值时间r=0.970、糊化温度r=0.962、起始糊化温度r=0.932).表5参37     

同源四倍体与二倍体水稻Wx基因位点的遗传差异

测定了中国科学院成都生物所培育出的14种同源四倍体水稻及8种大面积推广的二倍体水稻的直链淀粉含量，并利用微卫星标记484／485，Wxup2／485及PCR—AceⅠ分子标记对同源四倍体及二倍体水稻进行扩增．发现直链淀粉含量发生变化的部分同源四倍体水稻队基因位点发生变异，表明微卫星标记与同源四倍体水稻直链淀粉含量之间存在相关性，并初步探讨了同源四倍体水稻Wx基因位点遗传变异的原因．图2表1参13     

安宁河流域稻米生化品质的气候关系模型

利用粳稻品种“合系39”在安宁河流域无控制的地理分期播种试验稻米,在实验室进行稻米生化品质的化验分析;采用统计分析方法,研究了气候生态因子与稻米生化品质的定量关系,找出影响稻米生化品质各组分的关键时期,建立综合关系模型.研究结果表明: 1)气候生态条件对生化品质不同组分影响的关键因子和关键时期不同,一些组分的关键期在齐穗前,一些在齐穗后,一些则从齐穗前持续到齐穗后; 2)温度是影响稻米生化品质含量的主要气候因素,蛋白质、氨基酸和直链淀粉含量与关键期的温度呈直线负相关,支链淀粉含量与关键期的温度呈抛物线关系; 3)温度日较差、日照时数与蛋白质、氨基酸、直链淀粉呈负相关,与支链淀粉呈正相关. 图4表2参10     

土壤调理剂对稻米中镉含量及其品质的影响

近年来土壤调理剂被大量投入到重金属污染农田治理修复中,大部分产品使用后可以达到农产品质量安全的效果,但对农产品品质影响方面关注较少。选取市面上销量较大的4种(A、B、C、D)土壤调理剂,通过早、晚两造水稻大田验证试验结果来评价调理剂对水稻生长的影响,对指导实际安全生产具有重要的意义。结果表明,施用土壤调理剂可以增加水稻产量,增幅在2%—6%之间;使稻米的镉含量降低18%—48%,调理剂的增产控Cd效果表现为早稻均优于晚稻。稻米中直链淀粉含量有不同程度的增加,晚稻效果更加明显,含量均处于国家优质米直链淀粉含量(14%—20%)之间。各处理稻米蛋白质含量均有提高,晚稻稻米中蛋白质含量整体高于早稻。施用调理剂可以增加稻米矿物质元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn在稻米中的积累,其中调理剂C对提高早稻稻米Ca、Cu、Zn含量效果最好;调理剂B对提高早稻稻米Mg、Fe、Mn含量效果最好,且也有利于提高晚稻稻米Fe含量;调理剂A对提高晚稻Ca、Mg、Zn、Mn效果最好;调理剂D对提高晚稻稻米铜元素含量效果最好。相关性分析结果表明,稻米中6种矿物质元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn均与稻米中Cd含量呈现负相关关系,并达到显著或极显著水平,说明提高稻米中矿物质元素含量能有效抑制镉向稻米中转移。     

高原粳稻在不同海拔条件下品质特性分析

高原粳稻育种基本上以海拔高度开展育种研究,为了明确海拔变化对稻米品质的影响,选用7个不同的品种(Oriza sativa L.)分别种植在6个不同海拔生态条件下,研究了在不同海拔条件下的稻米品质性状的变化规律.利用方差分析法对品质性状在不同海拔间的变异进行差异显著性分析,并对品质性状在海拔间的变异系数进行聚类和主成分综合分析评价.研究结果表明,海拔梯度变化对胶稠度、蛋白质、垩白率等影响较大;其次是整精米率;糙米率、粒长、精米率对海拔变化较迟钝,受海拔影响较小,主要受遗传因子的制约;直链淀粉含量在海拔间差异不显著,主要来自于品种间的差异,性状表现主要受品种遗传因子的制约,受环境影响小;高原立体气候条件下,品种须注意海拔种植范围.     

糯稻和非糯稻蜡质基因的新STS分子标记

通过对前人公布的糯性水稻蜡质基因全序列测定结果的分析,根据糯性水稻与非糯性水稻蜡质基因序列位点的差异,设计了两个基于PCR扩增反应的可特异识别糯性水稻的显性和共显性STS分子标记;同时在前人公布的非糯性水稻蜡质基因的不同类型(Wxa和Wxb)的全序列比对分析的基础上,选取了两种基因型特定的差异位点,设计了两个基于PCR扩增反应用于特异识别这两种Wx基因的显性STS分子标记,并用新建立的标记对相应的水稻基因型进行了检测.图2表2参10     

硅肥和氮肥配施对优质稻植株养分含量、产量和品质的影响

硅和氮是水稻生长发育过程中起重要作用的营养元素,合理施用硅肥和氮肥对于改善稻田养分管理及提高产量、品质具有重要意义。通过田间试验,研究不同氮肥(120、180和240 kg·hm~(-2),分别记作N1、N2和N3)和硅肥(0、225和450 kg·hm~(-2),分别记作Si1、Si2和Si3)配施对桂农占和黄华占2个水稻品种植株的营养元素含量、产量构成因素及品质的影响。结果表明,硅氮处理能够显著增加分蘖期、抽穗期2个水稻品种叶片氮含量,在抽穗期N1-Si3处理桂农占和黄华占叶片氮含量比N1-Si1处理分别增加17.0%和44.4%。硅氮处理能够提高抽穗期黄华占叶片磷含量以及2个品种分蘖期和抽穗期Si含量。随着施氮和施硅水平的提高,产量也呈增加趋势,桂农占和黄华占产量分别以N2-Si1和N3-Si3处理为最高,分别达8 188.5和8 260.5 kg·hm~(-2)。此外,2个水稻品种整精米率均随硅含量增加而升高,而直链淀粉含量呈降低趋势,有助于改善稻米品质。综合研究结果表明,低氮高硅及中氮低硅的配比组合更适合桂农占的生长发育和产量品质的提高。     

水稻杂交后代表观直链淀粉质量分数与蜡质基因(CT)n微卫星多态性的相关性

以来自２ 个水稻杂交组合的后代遗传群体为材料,研究了蜡质基因（ Ｗｘ） 微卫星标记（ＣＴ）ｎ 多态性与稻米表观直链淀粉质量分数（ ｗ（ＡＡ）） 之间的相关性． 第１ 个群体是浙农８０１０ 与嘉育２９３ 的杂交Ｆ６ 代育种品系,双亲均为籼稻,ｗ（ＡＡ） 分别为８ ．７％ 和２５．６ ％ ,Ｗｘ 基因型为分别为（ＣＴ）１８（ＣＴ）１８ 和（ＣＴ）１１（ＣＴ）１１ ．另一群体为ＣＭ１０１ 与ＩＧＲＡ４０９ 杂交Ｆ５ 家系,亲本ＣＭ１０１ 为一个粳型糯稻,Ｗｘ 基因型为（ＣＴ）１８（ＣＴ）１８ ;ＩＧＲＡ４０９ 为籼稻,ｗ（ＡＡ） ＝ ２７．５％ ,Ｗｘ 基因型为（ＣＴ）１１（ＣＴ）１１ ．结果发现,在２ 个杂交组合的后代群体中,高ｗ（ＡＡ） 材料Ｗｘ 基因型均为（ＣＴ）１１（ＣＴ）１１ ,低ｗ（ＡＡ） 及糯稻的均为（ＣＴ）１８（ＣＴ）１８ ,中等ｗ（ＡＡ） 材料的则为（ＣＴ）１８（ＣＴ）１１ 的杂合体．统计分析表明,Ｗｘ 基因型与ｗ（ＡＡ）之间存在显著的相关性,在浙农８０１０×嘉育２９３ 和ＣＭ１０１ ×ＩＧＲＡ４０９ 两个群体中相关系数分别达０ ．９５０９ 和０．９７０４．     

植物生物技术在黑麦草遗传改良中的应用

黑麦草是重要的牧草和草坪草,是畜牧业和草坪业重要的产业支柱.由于高度自交不亲和,传统遗传改良困难而复杂.生物技术尤其是转基因技术为其遗传改良带来希望.本文概述了组织培养技术、基因遗传转化技术、分子标记及数量性状基因定位、分子标记辅助育种等技术在黑麦草遗传改良中的应用及获得的成果;评述了遗传改良的重要意义,以及黑麦草遗传改良的主要目标,如品质改良、提高病害抗性、降低毒性生物碱浓度、控制花粉致敏性、抗除草剂品种的培育、提高抗逆性及其作为生物反应器的潜在应用价值等;并分析了功能基因组学的研究及RNA干扰技术在黑麦草研究中可能的应用前景.     

异地栽培对云南粳稻育成品种品质性状的影响

以15个云南粳稻育成品种(Oryza sativa L.)为试验材料,研究异地栽培对稻米品质性状的影响.结果表明:云南粳稻在温度相对较高的韩国水原种植,其粒长、粒宽、垩白粒率、精米白度、味度值、最高黏度值、崩解值极显著增加,长宽比、糙米率、精米率、整精米率、碱消值、直链淀粉含量、蛋白质含量、消减值和到达最高黏度时间极显著降低,而最低黏度值、最终黏度值和起浆温度不因栽培环境改变而发生明显变化.品质性状对栽培环境的反应不仅与具体的品质性状有关,也与品种密切相关.对环境反应最敏感的品质性状是垩白粒率,环境反应指数变幅为100.3%～2 077.8%,平均值为318.9%,变异系数为204.7%.其次依次是崩解值、消减值和精米白度,环境反应指数分别为202.8%、47.5%和123.1%,对环境反应最迟钝的品质性状是起浆温度和粒长.环境反应指数分别为100.2%和97.3%,其余性状对环境反应较敏感.最低黏度和最终黏度值对环境反应在品种问存在较大差异,有的品种在韩国水原种植这两项特征值增加,有的品种则降低.     

水稻H14早熟性的遗传分析及基因定位

品种生育期是水稻最重要的农艺性状之一,对水稻生育期基因进行定位具有重要意义.水稻籼粳中间型材料H14具有显性早熟特性,它与多个不同类型的中、迟熟品种杂交,F1抽穗期均与早熟亲本H14相近或更早.H14与明恢63和蜀恢881等杂交F2和B1F1抽穗期呈双峰分布,从峰谷处进行分组,早熟植株与迟熟植株分离比经χ2测验分别符合3:1和1:1,表明该早熟特性主要受一对显性基因控制.以H14/明恢63 F2作定位群体,采用微卫星标记将H14所携带的显性早熟基因定位于水稻第6染色体短臂,位于微卫星标记RM314和RM276的一侧,与RM314的遗传距离为8.2 cM.认为该基因是一个新的水稻显性早熟基因,暂命名为Ef-h(t).图3表2参22     

基于GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步低累积水稻品种

种植重金属低累积水稻品种是中国耕地重金属污染稻田安全生产的有效措施,为筛选镉砷同步低累积水稻品种,该研究通过测定盆栽、早稻季、晚稻季3个试验环境中18个水稻品种稻米镉砷含量,利用基因型主效加基因型——环境互作效应(GGE)双标图分析品种稻米镉砷低累积能力、稳定性、环境适应性,进一步通过最佳线性无偏预测(BLUP)法验证和筛选出镉砷同步低累积水稻品种。研究结果表明,3个试验中稻米镉砷含量差异显著,稻米镉含量为0.20—4.21 mg·kg^?1,稻米砷含量为0.03—4.24 mg·kg^?1,稻米镉差异来源主要受品种与环境互作的影响,占总影响的45.4%,稻米砷差异主要受环境和品种与环境互作的影响,分别占总影响的39.8%和33.6%。GGE分析稻米镉、砷低积累能力及稳定性好的品种分别为品种14、15与9和品种9、14与17。根据稻米镉砷含量综合BLUP值筛选出镉砷同步低累积最优品种为品种14(Y两优19),其次是品种9(晶两优华占),和GGE模型评价的结果基本一致。该研究结果表明利用GGE双标图和BLUP分析筛选镉砷同步累积水稻品种是一种可行的新方法。     

高CO_2浓度下水稻高产品种特三矮2号的生长、产量与米质的研究(英)

于1996年晚季，从移栽到收割水稻高产品种特三矮2号种植于高CO2浓度（xco2=600X10-6）与目前大气CO2浓度（xco2=350X10-6）的塑料大棚内.xco2浓度由自动监控系统调节控制在整个生育期内，地上部生物学产量在高xco2下显著增加抽穗前，绿叶面积在高CO2浓度下显著增加；但抽穗后，绿叶面积在高CO2浓度下下降更快高CO2浓度下，谷产量、结实率和千粒重增加，而穗数和每穗谷粒数下降蒸煮品质（包括直链淀粉含量，胶稠度和碱消值）不受CO2浓度影响；而营养品质（蛋白质与氨基酸含量）在高CO2浓度下显著下降.我们认为，为了获得水稻的最大生产力和保持米的营养品质，施氮的数量与时间在高CO2浓度下应该有所调整.     

不同气候生态条件下水稻品种产量、功能性成分含量及稳定性

培育高γ-氨基丁酸和抗性淀粉的水稻品种,并明确其适宜的生态条件是水稻功能性育种和栽培的重要环节之一.选用云南和浙江近期育成的水稻Oryza sativa L.粳籼品种(系)21个,按粳籼品种(系)分组后分别在云南粳籼稻区10个点种植,比较研究不同生态条件其产量、γ-氨基丁酸和抗性淀粉含量变异及稳定性.结果表明:供试11个粳稻品种(系)产量的平均值为8 485.0kg/hm2,变化幅度为4 129.8～10 159.2 kg/hm2,其中以HIPjl最低.10个籼稻品种(系)产量变化范围在380.1～7 995.6 kg/hm2,其中以W229最低.滇农S-1/毫梅、滇农S-1/滇靖8号、功米6号、文稻1号/IR36和RS21属于高产而稳定性较好的品种.粳稻平均GABA的含量在108.7～157.1 mg·kg-1之间,平均值为128.9 mg·kg-1;其抗性淀粉含量在0.48%～0.73%之间,平均值为0.62%.籼稻品种的平均GABA含量在86.1～186.9 mg·kg-1之间,平均值为133.04 mg·kg-1,变异系数范围为2.33%～19.75%;其平均抗性淀粉含量为0.18%～2.52%,平均值为0.85%.其中滇农S-1/毫梅、功米6号、银光、HIPil和文稻2号/IR36属于高GABA而稳定性较好的品种.滇农S-1/毫梅、65-36/云粳136、功米6号、RS21和滇屯502/双籼稻属于高RS而稳定性较好的品种.不同气候生态条件下参试品种的GABA和RS的变异,籼稻大于粳稻.     

云南籼稻核心种质回交后代苗期耐冷性研究

早春低温和连续阴雨是导致籼稻烂秧的主要因素之一,筛选耐冷的种质资源,将耐冷性基因导入高产的籼稻品种之中是防止低温冷害最为经济有效的方法。加强籼籼稻杂交后代的苗期耐冷性研究,可为籼稻耐冷性育种提供条件。以235份云南籼稻核心种质和云南主栽籼稻品种滇屯502(Oryzasatica)配制的杂种F5、BC1F4、BC2F3和BC3F2代为材料,在昆明自然条件下,对亲本及其后代进行苗期(三叶)耐冷性研究。结果表明,(1)不同回交世代与杂种与亲本间的苗期耐冷强弱差异较大,总体趋势为回交供体亲本>F5>BC1F4>BC2F3>BC3F2;揭示了随着回交世代的增加,其回交杂种苗期耐冷性减弱,越来越趋于轮回亲本,在耐冷育种上对回交供体亲本及其早世代材料进行选择更易获得苗期强耐冷材料。(2)同一稻作区,回交供体亲本的苗期耐冷强于杂种后代;稻作区划间,回交供体亲本及杂种F5总趋势相近,滇中一季籼稻粳稻区和滇东北高原粳稻区材料耐冷最强,而BC1F4、BC2F3和BC3F23个回交世代存在一定差异。     

粗山羊草间杂交及抗条锈病新基因遗传分析和分子标记

粗山羊草是小麦野生近缘属种,是D基因组的供体,蕴含大量的抗病资源,是进行小麦遗传改良的重要资源.选取条锈病免疫材料Y206和高度感病材料Y121杂交后代进行遗传分析和抗病性鉴定.从粗山羊草[Aegilops tauschii(Coss.)Schmal]Y206中鉴定出1个显性抗小麦条锈病基因,暂定名为YrY206.并利用SSR分子标记对该抗病基因标记定位,应用分离群体分组法(Bulked segregant analysis,BSA)筛选到Wmc11a、Xgwm71c、Xgwm161和xgwm183标记,与该基因之间的遗传距离分别为4.0 cM、3.3 cM、1.5 cM和9.3 cM.根据连锁标记所在小麦微卫星图谱的位置,YrY206被定位在3DS染色体上,可能是一个新的抗小麦条锈病基因.图2表2参22     

重金属污染高风险农用地水稻安全种植技术研究

在农田土壤污染较为严重的情况下生产安全高品质的稻米是目前农业生产面临的一大挑战。重金属低积累水稻品种,不但能有效降低水稻稻米中重金属的含量,而且有经济成本低、且环境友好等特点,但在重金属高风险污染区仅仅使用低积累品种无法达到安全生产的目的。以重金属污染高风险农田土壤为研究对象,开展重金属低积累水稻品种筛选和化学修复手段结合的农田安全利用技术研究。结果表明:通过对23个不同品种水稻在高风险重金属污染农田土壤中种植重金属含量比较分析,表明不同水稻品种对Cd吸收能力差异较大,五优321、广8优占、丰优428、粤晶丝苗2号、粤金银占、合美占等6个水稻品种对Cd吸收能力较弱,但在该地区土壤重金属含量水平下,Cd质量分数仍高于0.2 mg·kg^-1,Pb和As含量均不超标;在此结果基础上结合土壤污染特点,采取3种污染物控制技术降低稻米中Cd含量,五优321品种与石灰、石灰Se配施等配合施用均有较好的效果,可以作为此类污染区域重点推广品种;喷施Se叶面肥能显著增加稻米中Se含量,提升稻米品质,且Se与石灰配合施用,增Se效果要好于单独施Se肥。采用化学钝化剂联合低累积水稻品种,稻米中Cd含量降低40%-70%。该研究采用大田原位试验,其结果可以对当地污染农田土壤的安全利用更具指导意义。     

施硒肥方式对强筋小麦产量、硒累积分配及籽粒营养品质的影响

采用二因素裂区设计,设置8个处理,研究有机富硒肥施硒量与施硒方式对强筋小麦生长、产量、硒在小麦不同器官中富集状况以及籽粒营养品质的影响.结果显示:与不施有机富硒肥比较,播种前土施有机富硒肥使强筋小麦总生物量、籽粒产量、各器官(根、茎+叶、颖壳+穗轴、籽粒)干物质量分别提高1.0%-14.7%、2.4%-42.4%、1.9%-21.9%、1.5%%-10.6%、1.8%-19.5%和1.3%-18.2%,且在同一土施处理下,叶面喷施硒肥对小麦总生物量、籽粒产量和各器官干物质量无显著影响.不论采用土施、叶面喷施或土施+叶面喷施,小麦地上部硒含量占植株总硒含量的比例最大,而对于根部硒含量占植株总硒含量的比例则表现为土施>土施+叶面喷硒>喷施.此外,施有机富硒肥明显改善了强筋小麦籽粒蛋白质、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉、可溶性糖和蔗糖等营养品质含量(P <0.05),提高幅度分别为0.2%-0.4%、2.9%-10.1%、1.6%-5.1%、1.3%-5.0%、2.1%-7.0%和1.2%-3.5%,且硒肥用量相同的条件下,营养品质含量均表现为土施+叶面喷硒处理高于单一土施硒肥处理,以S30+F(土壤基施30 g/hm²+叶面喷施15 g/hm²)处理达到最高值.因此,综合考虑产量、籽粒硒积累量以及品质等因素,实际生产中建议选用施肥量45 g/hm²(土壤基施30 g/hm²+叶面喷施15g/hm²)较为合适;土施+叶面喷施有机富硒肥可促进强筋小麦生长,提高籽粒产量、硒积累量以及营养品质;结果可为有机富硒肥调控下小麦富硒栽培提供理论参考.(图2表6参46)     

籼爪交后代的花药培养效率

对爪畦稻J15、J21、J20以及J211与不同的籼型杂交稻三系亲本杂交后代不同世代进行了花药培养.结果表明:当同一爪哇稻与三系亲本杂交时,其F1花药培养力高低顺序为:爪哇稻/保持系>爪哇稻/恢复系>爪哇稻/不育系的杂种后代.这种差异可能存在细胞质效应.4个爪哇稻品种中,以J15所配组合的出愈率和培养力为最高,绿苗分化率以J20所配组合最高.低代材料花药在适合籼粳交的SK3培养基上反应较好,高代材料的花药在适合籼稻的M8培养基上反应较好.改良M8和改良SK3培养基的花培效果分别优于M8和SK3培养基.F5、F6代材料的花药在改良M8培养基上出愈率可超过50％.琼脂糖代替琼脂可显著提高出愈率和培养力.高温预培养(30-32℃)24 h其花药培养效率达到最高值.图2表3参15     

成熟小麦种子中残留的α-淀粉酶对小麦馒头品质的影响

α-淀粉酶通过降解淀粉产生发酵糖,并改变淀粉的物化特性,进而影响小麦制品的品质,其影响与α-淀粉酶来源、含量及小麦制品种类有关.成熟小麦籽粒中残留的α-淀粉酶活性存在极大差异,为了解迟熟α-淀粉酶对馒头品质的影响,以重组自交系群体中α-淀粉酶活性极端的小麦品系为材料,比较高低酶活材料制作的馒头品质之间的差异;并依据小麦材料α-淀粉酶活性的分布范围,设定不同的外源α-淀粉酶浓度,研究外源α-淀粉酶对小麦馒头质构、感官品质及微观结构的影响.结果显示,过高的内源α-淀粉酶含量(降落值小于300 s)会导致馒头的高径比及质构参数下降,这种变化趋势与添加过多外源α-淀粉酶的效果类似;α-淀粉酶含量过高,造成淀粉糊化过度,产气过多,馒头内部结构被破坏,持气能力降低,馒头塌陷;降落值不低于300 s的材料制作的馒头品质较好.本研究表明成熟种子中残留的α-淀粉酶对馒头品质有显著影响,优质馒头品种选育时应关注小麦α-淀粉酶活性的差异.(图4表11参35)