科研产出
抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]开展抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定,为育成持久、广谱抗病优质杂交水稻新品种提供优异的遗传资源和技术参考.[方法]利用分子标记辅助选择和回交育种技术,将持久、广谱的抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm导入恢复系桂R1703,获得了单基因、双基因和三基因导入系,并对其进行稻瘟病鉴定和农艺性状调查,分析不同抗稻瘟病基因间的抗性效应及抗性基因导入对受体亲本农艺性状的影响.[结果]通过对杂交后代和回交群体的Pi1、Pi2和Pigm基因相关分子标记检测,发现抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm已成功导入到桂R1703中,筛选获得7个携带有抗稻瘟病基因且抗性和农艺性状综合表现优良的导入株系,表现出较强的稻瘟病抗性.单基因导入系中,抗稻瘟病基因的抗性效应排序为为Pigm>Pi2>Pi1;双基因和三基因导入系的稻瘟病抗性均强于单基因导入系,尤其以三基因导入系抗性最强,不同基因聚合的抗性效应排序为Pi1+Pi2+Pigm>Pi2+Pigm>Pi1+Pigm>Pi1+Pi2.7个瘟病抗性基因导入株系与桂R1703在穗长和千粒重方面无显著差异(P>0.05,下同),有2个瘟病抗性基因导入系的株高显著高于桂R1703(P<0.05,下同);有1个瘟病抗性基因导入系的单株有效穗显著高于桂R1703;有3个瘟病抗性基因导入系的单穗总粒数显著高于桂R1703;有5个瘟病抗性基因导入系结实率显著低于桂R1703;有2个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著低于桂R1703;有4个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著高于桂R1703.[结论]通过分子标记辅助选育可有效聚合多基因(Pi1、Pi2和Pigm基因),使恢复系桂R1703的稻瘟病抗性得到明显提升,获得一系列抗稻瘟病且与亲本其他性状相近的遗传材料,可作为亲本材料用于选育抗病优质的杂交稻.
关键词： 水稻 恢复系 稻瘟病 抗性基因 分子标记辅助育种 抗性评价
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利用CRISPR-Cas9技术编辑OsBADH2基因改良优质恢复系桂恢852的香味品质
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】利用CRISPR-Cas9技术编辑桂恢852的甜菜碱醛脱氢酶基因（OsBADH2），以期快速改良广西优质恢复系桂恢852的香味品质，为广西香稻新种质的创制提供亲本资源及技术参考。【方法】以广西优质非香型水稻桂恢852为材料，对其OsBADH2蛋白的序列特征、保守结构域、保守基序、系统发育进化等进行分析，再根据CRISPR-GE网站信息挑选合适的靶位点，分别构建OsBADH2基因第1、2外显子的双突载体pLM62和第7外显子的单突载体pLM63。利用CRISPR-Cas9技术和水稻遗传转化技术靶向敲除桂恢852的OsBADH2基因，获取不同类型的osbadh2突变体。以桂恢852为对照，通过咀嚼法鉴定突变体osbadh2是否具有香味。最后，通过农艺性状测定和单因素方差分析，判断OsBADH2基因突变是否影响农艺性状。【结果】OsBADH2基因序列全长为6268 bp，包含15个外显子和14个内含子，其编码区（CDS）为1512 bp，编码503个氨基酸残基，具有1个典型的Aldedh结构域（第16～485位氨基酸），属于醛脱氢酶，其蛋白序列与结构相对保守。通过OsBADH2氨基酸序列的BLAST比对分析，分别获得水稻的3个高相似性蛋白和拟南芥的4个高相似性蛋白，其中水稻OsBADH1、OsBADH2、OsALDH2B2、OsALDH2C1及拟南芥BADH1、BADH2、AL2C4均属于ALDH-SF(Aldehydedehydrogenasesuperfamily)超家族成员。OsBADH2与OsBADH1为旁系同源基因，与拟南芥中BADH1和BADH2为直系同源基因。在桂恢852的遗传背景下成功获得4种突变类型且不含T-DNA的纯合突变体株系（osbadh2-1～osbadh2-4）。这4种突变类型均会使OsBADH2基因发生移码突变，导致翻译过程提前终止，破坏OsBADH2蛋白的原有结构和功能，导致4个osbadh2突变体株系的稻米产生香气。4个osbadh2突变体株系的株高、有效穗数、穗长、结实率、千粒重、长宽比与桂恢852野生型间无显著差异（P>0.05），但osbadh2-2突变体与osbadh2-4突变体的结实率存在极显著差异（P<0.01）。【结论】桂恢852的4个osbadh2突变体株系均具有香味品质，且综合农艺性状与野生型无显著差异，表明利用CRISPR-Cas9基因编辑技术能快速定向改变水稻品种的目标性状，极大缩短了育种年限。
关键词： 水稻 恢复系 香味 OsBADH2 CRISPR-Cas9
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2014-2023年广西桂南稻作区晚籼稻审定品种产量及品质分析
《杂交水稻 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：华南双季稻作区是我国水稻生产的重要生态区域之一，广西作为华南双季稻作区的重要组成部分，其稻谷产量占全国总产量的近10%。广西桂南稻作区生态条件适宜，是广西主要的双季稻区，其中晚籼稻区是广西主要优质稻米产区，故分析其近年来审定的晚籼稻品种产量及品质特点，以期为广西未来晚籼稻育种提供科学、精准的指导。对近10 a桂南稻作区晚籼稻组通过审定的品种产量特征和品质特征进行系统分析研究并总结，结果表明，2014—2023年桂南稻作区晚籼稻组共审定了386个品种，审定品种年度间平均产量处于7 338.60～7 948.65 kg/hm2之间，相较于对照品种总体平均增幅在5%左右，产量特征上年度间无明显提升。感温品种逐渐增多，感光品种逐渐减少，且感光品种中约70.50%为弱感光品种。稻米品质逐年提高，2023年达到部标或国标优质稻米的品种比例提升至90.91%。外观品质上，与2014年相比，2023年的垩白度降幅达57.5%，长宽比增幅为19.11%。食味品质上，胶稠度略有下降，直链淀粉含量基本稳定，碱消值稳步提高，整体上呈现更为软化、适口性更好的趋势。总的来说，广西桂南稻作区晚籼稻审定新品种数量呈“爆发式”增长，感温型品种成为主导，在产量保持稳定的情况下，大幅地提高了稻米品质，为丰富稻米市场、保障国家粮食安全做出了重要贡献。
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31个水稻主效抗瘟基因对广西稻瘟病菌群体的抗性分析
《南方农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]鉴定评价31个已知主效抗瘟基因对广西稻瘟病菌的抗性,明确其在广西水稻育种中的利用价值,为水稻抗瘟新品种的选育、有效聚合抗瘟基因及抗瘟品种合理布局提供理论支撑.[方法]以25个抗瘟单基因系、6个抗稻瘟病近等基因系以及桂R106、红脚占、砦糖3个广西地方抗源品种和感病品种CO39、丽江新团黑谷为供试水稻材料,利用2018-2021年来自广西不同生态稻作区的328个稻瘟病菌单孢菌株对供试31个水稻主效抗瘟单基因进行室内人工喷雾接种抗性评价,并利用稻瘟病区自然诱发病圃对其进行田间抗性鉴定,评价供试水稻材料的抗病性,分析任意2个抗瘟基因的联合抗性频率,进行抗瘟基因与测试菌株的亲和性聚类分析.[结果]31个主效抗瘟基因对测试稻瘟病菌单孢菌株的抗性频率介于0~84.5%,多数基因抗性频率较低,在病区病圃表现高度感病.抗性频率较高的抗瘟基因依次为Pi-k、Pi-km、Pi-9、Pi-1和Pi-z5,分别为84.5%、82.9%、80.5%、77.4%和68.9%,这些抗瘟基因在病区病圃也表现出较好的田间抗病性;对任意2个抗瘟基因联合抗性频率分析发现,不同抗瘟基因间组合的联合抗性频率比单个抗瘟基因的抗性频率均有不同程度提高,其中Pi-km×Pi-9的联合抗性频率最高,达97.9%;根据抗瘟基因与测试菌株的亲和性结果进行聚类分析,供试31个主效抗瘟基因可划分为两大组,第I组包括Pi-a(1)等24个抗性较弱的抗瘟基因,抗性频率在0~57.0%,第Ⅱ组包括Pi-9等7个抗性较强的抗瘟基因,抗性频率在41.5%~84.5%.[结论]抗瘟基因Pi-k、Pi-km、Pi-9、Pi-1和Pi-z5对广西稻瘟病菌具有较高的抗性频率,在病圃表现出较好的田间抗性,在广西仍可因地制宜加以利用.基因聚合有望选育出抗谱较广的抗瘟水稻品种.
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田间条件下不同钝化剂对水稻镉吸收累积的影响及其时效性
《农业环境科学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为明确田间条件下不同钝化材料及其复配组合处理对水稻Cd吸收累积的影响及其时效性差异，采用大田试验，研究了桑树枝杆生物炭、贝壳粉、膨润土、蚕沙4种钝化材料及其3个复配组合处理对土壤pH、土壤有效态Cd含量和水稻植株各部位Cd含量的影响，并分析了不同钝化剂的作用时效性。结果表明：钝化剂处理提升了土壤pH，其中贝壳粉（O）处理升幅最大；土壤有效态Cd含量显著（P＜0.05）降低，4种材料中贝壳粉效果最好，不同钝化剂处理中桑树枝杆生物炭配合贝壳粉和蚕沙组合（MOS）处理降幅最大，3季分别降低了38.25%、34.24%和14.60%；水稻根、秸秆、谷壳、糙米中的Cd含量明显降低，其中，MOS处理糙米Cd含量显著低于其他处理，3季分别降低了49.04%、54.31%和25.22%，但仍未达到国家食品安全Cd含量在0.2 mg·kg-1以下的标准要求；水稻根、秸秆、谷壳、糙米的Cd富集系数明显降低；Cd由根到秸秆的转运系数(TF秸秆/根)和由谷壳到糙米的转运系数(TF糙米/谷壳)明显降低，其中MOS处理降低效果最佳；随着钝化剂施用时间推移到第三季，糙米Cd含量降低幅度明显减少，其中膨润土（B）、蚕沙（S）和MOS处理减幅相对较小；相关分析显示，糙米Cd含量与土壤pH呈极显著负相关（P＜0.01），与土壤有效态Cd含量、TF秸秆/根、TF糙米/谷壳及水稻各部位Cd含量整体呈极显著正相关（P＜0.01）。研究表明，MOS处理降Cd效果及时效性整体相对较好，在生产实践中可优先推荐，但在土壤全Cd含量为1.5 mg·kg-1重度污染条件下，需配合其他修复技术才能确保糙米Cd含量符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2017）的要求，同时在第二季后需及时补充钝化剂才能确保其钝化效果。
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氮、磷、钾对广西高寒山区水稻产量及肥料利用效率的影响
《农业研究与应用 》 2023
摘要：为解决广西高寒山区水稻合理施肥问题,研究了氮、磷、钾肥配施对水稻产量、养分吸收和肥料利用效率的影响.研究于2022年在广西金秀瑶族自治县进行田间试验,设置缺氮区、缺磷区、缺钾区和全肥区处理,于水稻成熟期测定稻谷产量、稻草生物量、稻谷以及植株的氮、磷、钾含量.结果表明,全肥区处理的产量最高(7108 kg/hm2),缺氮区的产量最低(5050 kg/hm2),除缺磷区(6164 kg/hm2)与缺钾区(5858 kg/hm2)相比差异不显著外,其余各处理间的水稻产量差异均达显著水平.施用氮、磷、钾肥后,水稻养分总吸收量和每100 kg籽粒需N、P2O5量显著增加,而氮素和磷素稻谷生产效率、钾素收获指数显著下降.水稻对磷肥的吸收利用率(Recovery efficiency,RE)最低,仅为27.8%,但对磷肥的生理利用率最高;对氮肥、磷肥和钾肥的农学利用率差异不显著.广西高寒山区稻区合理配施氮、磷、钾肥可显著提高水稻产量、养分积累以及肥料利用效率,实现水稻高产与环境保护的统一协调.
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