水稻花期高温胁迫研究进展与展望
植物抗旱机理研究进展
植物抗旱机理研究进展 水资源短缺以及土壤盐渍化是目前制约农业生产的一个全球性问题，全球约有20％的耕地受到盐害威胁，43％的耕地为干旱、半干旱地区。干旱与盐害严重影响植物的生长发育，造成作物减产，并使生态环境日益恶化。在我国，仅2001年华北、西北和东北地区的466.7万hm2稻的种植面积就因为缺水而减少了53.3万hm2。在自然条件下，由于环境胁迫而严重影响了作物生长发育，其遗传潜力难以发挥，干旱、盐渍不仅影响了作物的产量，而且限制了植物的广泛分布，因此，提高作物的抗旱、耐盐能力已经成为现代植物研究工作中急需解决的关键问题之一。现将植物特殊生理结构功能综述如下。 1植物形态结构特征对其耐旱机制的影响 1.1根系 植物根系是植物直接吸收水分的重要器官，它对植物的耐旱功能具有至关重要的作用。纵深发达的根系系统可使植物充分吸收利用贮存在土壤中的水分，使植物度过干旱期。对高粱的根系解剖学研究发现，高粱根系吸水每天以3.4 cm的稳定速率下伸，直到开花后约10 d，在有限水分条件下，吸水的多少由根系深度决定，深层吸水差是由于根长不够所致。此外，根水势能也能反映根系的吸收功能。根水势低，吸水能力强。据报道，高粱根水势一般为-1.22～1.52 Mbar，而玉米仅为-1.01～1.11 Mbar，高粱的吸水能力约是玉米的2倍(Cnyxau，1974)，对干旱的耐受能力也强于玉米。一般认为抗旱性强的植物，根水势低，利于水分吸收。 1.2叶片 作为同化和蒸腾器官的叶片，在长期干旱胁迫下，叶片的形态结构会发生变化，其形态结构的改变与植物的耐旱性有着密切的关系。主要表现在：叶片表皮外壁有发达的角质层，角质层是一种类质膜，其主要功能是减少水分向大气散失，是植物水分蒸发的屏障。厚的角质层可提高植物的能量反射与降低蒸腾，从而增强植物的抗旱性；具有表皮毛，可以保护植物避免强光照射，减少蒸腾；具有大的栅栏组织/海绵组织比和小的表面积/体积比，发达的
玉米制种花期预测与调节
玉米制种花期预测与调节 如何把好玉米制种花期相遇这一关，首先要做好花期预测，现介绍几种预测的办法： 了解法了解法是对所制玉米种子双亲具体情况的了解，只要充分掌握双亲的生理特性、生物特性，也就不难预测玉米制种的花期。 标叶调查法在制种田里，根据双亲的花叶片数，选择有代表性的父、母本各3~5个观察点，每个点各选取10株做典型株，定期标叶调查父、母本的叶片数。具体方法是每隔5片叶做一次叶标（在整个生育期内做三次叶标即可），根据双亲叶片出现的多少预测其发育快慢，观察双亲是否协调。通常情况下，如母本已出现的叶片数比父本多两片叶左右，表明双亲能够相遇。 剥叶检查法在双亲拔节后，选有代表性的植株剥开叶心，观察其未出叶片数，根据未出叶片数来计算生育天数，预测花期相遇时间。若母本未出叶片数比父本未出叶片数少1.5~2片，表明花期相遇良好。超过则可能相遇不好。 幼穗分化检查法拔节孕穗期，在玉米制种田选择有代表性的点，每点取有代表性的父、母本植株3~5株，剥去叶片，检查幼穗大小，分析花期相遇的时间。如果母本的幼穗分化早于父本一个时期，即表
明花期相遇良好。相反则可能不遇。 根据前述办法对花期的预测，对花期可能不遇的情况采取相应措施进行调节，实现花期正常相遇的具体方法有： 坚持“母等”父的制种法即母本宁可早一点也不要父本早开花。 中耕断根法如果在制种田发现父本比母本发育快很可能造成父本早花，这时要采取母加肥、父断根的调控法，来抑制父本生长，加强母本发育，达到花期相遇的目的。 快速促进法当母本发育不良、生长缓慢时，应尽快通过叶面喷肥（生长调节剂/肥料）加强对母本的管理，促进加快母体发育，追赶父本，达到花期相遇。 超前抽雄法在母本基本发育正常情况下，由于母本的生育期过长，雌穗生长缓慢未能赶上父本开花的，可采取提前抽掉母本雄穗的办法，也就是未等母本的雄穗露头或鼓肚时进行抽雄，切断生长点，激发雌穗快速发育，达到花期相遇。 剪苞叶法在母本与父本生长过程中，双亲虽然发育正常，但由于母本的雌穗苞叶较紧而吐丝困难，同样影响花粉相遇不好。这时需要
水稻制种技术
杂交水稻高产制种技术 杂交水稻制种，就是将雄性不育系（母本）和雄性不育系恢复系（父本）通过人工栽培措施，实现异花授粉结实的大田生产过程。生产的杂交种子从而恢复了雄性不育，而且子一代表现植株生长整齐，适应性、抗病性和丰产性明显优于两个亲本，这就是杂种优势，目前广泛应用于水稻大面积生产—杂交水稻新品种推广。多年来，为提升粮食单产地位立下了汗马功劳。 杂交水稻种，正常情况下，低产组合（汕优、冈优系列）平均亩产175—200㎏最高可达250㎏以上；最高可达225—250㎏；高产组合（Ⅱ优系列）平均亩产250—275㎏；最高可达300㎏以上，非正常情况下，最低产量只有25—50㎏；甚至无收。与杂交中稻比，产量起波幅很大，好的时候，经济效益比杂交中稻高出一倍，稍不注意就得不偿失。制种生产与杂交中稻相比，关键是提高异交结实率，提高异交结实率又主要是确保父、母本花期相遇，花期能否相遇又直接受父母本的播差期、栽培条件、施肥水平和气候因子等诸多因素的影响。所以，要夺取杂交水稻制种优质高产，必须抓住三个关键生产环节： 一、合理部局，抓好制种基地建设 根据水稻三系的开花习性观察，开花当时穗部气温28℃—32℃，相对湿度70-85%，昼夜温差达8-9℃，且光照充足的条件下开花正常，利于异交结实，制种产量高，低于27℃和高于35℃都容易影响授精结实率。所以，选择制种基地，要选择在海拔500—700M的中山地区才能获得高产，沿江气温过高，后山气温太低，异交结实率普遍下降，难于实现制种高产。另外，制种基地的选择，还应考虑土壤肥力好；交通方便；有水源保证；光照充足；劳力充裕；比较成片集中等优越条件，才能发挥最大的制种生产潜力。 二、认真落实六大关键技术措施 （一）、准确确定父母本播差期 1、播差期的确定方法。
中国杂交水稻研究进展
中国杂交水稻研究进展 作者：** 指导老师：*** 摘要：中国是世界上第一个利用水稻杂种优势的国家，1984年杂交水稻的种植面积达820万公顷, 占全国水稻总面积的四分之一。中国在生产上成功推广杂交水稻之后，才引起全世界的足够重视。目前我国应用的杂交水稻生产方法有两种：三系法和两系法。本文综述了近年来这两种方法的发展现状，并对当前存在的问题提出了一些建议。 关键词：杂交水稻；三系法；两系法 Advances in hybrid rice in China Author:** Tutor:*** Abstract：China is the first country in the world to exploit heterosis in rice commereially.In 1984 cultivation area of hybrid rice reached 8.2 million hectares, accounting for one fourth of the total area of rice. Heterosis caused enough attention around the world only after the successful promotion of hybrid rice production in China.There are two ways to produce hybrid rice in China at present: three-line method and two-line method. This paper reviews the development status of these two methods, and put forward some suggestions for current problems. Key words：hybrid rice；three-line method；two-line method 中国自袁隆平于1964年从洞庭早籼、胜利籼等品种中发现雄性不育株后开始杂交稻的选育研究。1970年，李必湖从海南崖县普通野生稻群落中，找到花粉败育株（简称野败）[1]。1972年利用野败这一材料育成珍籼97A、二九南1号A等不育系[1]。1973年测得IR244、IR661、泰引1号等恢复系，从而实现三系配套[1]。后石明松、张自国等人均发现了光（温）敏感核不育水稻[1]。在低温或长日照处理下表现不育，高温短日照处理又能正常结实。从而做到一系两用，省去了三系法中的保持系。育种工作者成功育成了N5088S(农垦58S/农虎26)、7001S（农垦58S/917）、培矮64S(农垦58S/培矮64)等一批光温敏不育系[1]。两系法因此而诞生，并开始普及使用。本文介绍了三系法和两系法各自的优缺点，以及它们的发展中的机遇和挑战。 1 三系法 三系法制种所指的三系是：不育系、保持系、恢复系。水稻的雄性生殖器官花粉发生退化或败坏,甚至引起花药的退化、猥琐、畸形和丧失开裂能力等,使水稻不能自花授粉、结实,具有这一不育性能的叫水稻雄性不育系（简称不育系）。将其花粉授给雄性不育系,使不育系能结实,并能保持雄性不育的父本就是这个雄性不育系的保持系。通过授粉杂交,使不育系雄性器官能恢复生育能力的父本材料,叫恢复系。袁隆平早在1964年就发现了水稻雄性不育株，但是直到1973年才成功地实现了三系配套[2]。三系法制备杂交种的思路是：不育系与保持系杂交，不育系植株上收到的种子是不育系，保持系植株上收到的种子仍然是保持系，这一环节称为不育系的繁殖。不育系与恢复系杂交，不育系植株上所结种子作为生产田的杂交种，恢复系植株上收到的种子仍是恢复系[3]。 1.1 三系法育种几个阶段 我国三系杂交稻以其强大的生命力普及全国,走向世界, 一直居国际领先地位[4]。在类型上一直以杂交中籼为主。从应用面积最大的杂交籼稻育种看, 22年来进行了三次较大的组合更新。第一次是当家组合筛选阶段。1973-1980年, 以二九南1号A、二九矮4号A、珍汕97A、V20A、71-72A 这5个不育系。这是我国利用野败株育成的第一批野败细胞质不育系[5]。同时,育种工作者于1973年育成一批恢复系品种,如IR661、泰引1号、IR24等强恢复系[3],1974年育成IR26[6]。1976-1980 年。以二九矮4号A、珍汕97A、V20A等不育系和IR24等恢复系为主配组十多个组合,1980年曾推广到46.66多万hm2,这是我国选配的第一批杂交稻组合。由于有的组合丰而不抗或丰而不稳(不耐高低温) , 其中南优、四优、矮优2、3号及其不育系逐步被淘汰,至1981年后形成以汕优、威优2、6号及其不育系珍
水稻低磷胁迫研究进展
收稿日期:20060615 作者简介:戴高兴(1975),男,理学硕士,助理研究员,主要研究方向为植物逆境生理。 水稻低磷胁迫研究进展 戴高兴, 邓国富, 周 萌 (广西农科院水稻研究所, 南宁 53007) 摘要:缺磷是农业生产中限制水稻产量的一个重要因子。通过对磷在土壤中的存在形式,低磷胁迫对水稻根系、光合作用、磷亲和力的影响,以及水稻耐低磷基因型的筛选和耐低磷基因分子定位的进展进行综述,并对今后水稻低磷胁迫的研究趋势作出预测,以期为水稻耐低磷研究及磷高效水稻品种改良提供新的思路和理论依据。 关键词:水稻;低磷胁迫;根系;耐低磷中图分类号:S 511.01 文献标识码:A 文章编号:1002—8161(2006)06-0671-05 Advances i n low phosphorus stress on r ice DA I Gao 2x ing ,D EN G Guo 2fu ,ZHOU M eng (R ice R esearch Institu te ,Guang x i A cad e m y of A g ricu ltu ral S ciences ,N anning 53007,Ch ina ) Abstract :T he lack of pho spho rus in rice is one of the m aj o r constraints to rice yield in agricultural p roduc 2ti on .T he p rogresses on the existed fo r m s of pho spho rus in so il ,and the effects of low pho spho rus stress on rice roo t ,pho to synthesis and affinity of pho spho rus w ere summ arized ,as w ell as the screening of rice geno type to ler 2ance to low pho spho rus and its gene mo lecular m app ing .M o reover ,the future research trend on low pho spho rous stress on rice w ere p redicted and it w ould offer a new idea and reference fo r studying rice to lerance to low pho spho 2rous and i m p roving rice varieties w ith h igh efficiency of pho spho rus . Key words :rice ;low pho spho rus stress ;roo t ;to lerance to low pho spho rus 水稻是世界一半以上人口的主要食物来源[1],水稻栽培环境多种多样,从坡地到低洼地,从富氧的土壤环境到淹水环境,从温带到赤道都有种植。由于水稻对土壤中磷的利用率较低,所以施入土壤中的磷肥大部分转变为无效态而进入土壤磷库。此外,水稻是对缺磷很敏感的作物,磷(P )是水稻生长发育的必需元素,因此缺磷就成为限制水稻产量的一个重要因子。如何解决水稻磷素营养、既保持水稻高产又保护环境并提高资源利用率,成为国内外众多学者研究的焦点之一。随着生物技术的迅速发展,人们对水稻磷素代谢的本质有了较清楚的了解,特别是在作物耐低磷资源筛选及品种选育上已取得了一定的成效;同时在水稻吸收利用土壤磷的基因型差异的机制方面也进行了广泛的研究,认为水稻在磷亏缺条件下会在形态、生理、生化等方面发生适应性改变,包括根构型、碳代谢、膜结构的调整,低分子量有机酸、质子和酶的分泌以及提高低磷响应基因的表 达等。本文主要对近年来水稻低磷胁迫的研究进展 做一简要回顾。 1 磷在土壤中的存在形式 磷是作物生长的必需营养元素,不仅是植物体的组成成分,也是植物体内能量载体的主要组分和提供者。磷在植物的光合作用、呼吸作用和生理生化调节过程中起着重要作用[2]。一般土壤中全磷含量都比较充足,但植物可吸收的有效磷却很低,只有110Λm o l L 左右,明显低于许多微量元素的含量水 平,这就是所谓的“遗传学缺乏”[3],而非“土壤学缺磷”。磷在土壤中的移动性较差,主要借助扩散方式迁移到根表,其扩散距离只有1～2mm ,且磷在土壤中的扩散系数很小(约为3×10～14m o l c m ?s )。植 物一般仅能吸收距根表面1～4mm 根际土壤中的 磷。土壤中的磷主要以PO 3-3、H PO 2-3和H 2PO -3 等无机可溶态形式被吸收,而绝大部分的磷是以难溶 ? 176?广西农业科学 2006年第37卷第6期
我国水稻育种的现状与展望
２００７年第１期专题论述 中国种业 水稻是我国最主要的粮食作物之一，我国有６０％以上人口以稻米为主食，是世界上最大的稻米生产国和消费国。水稻年播种面积３０００万ｈｍ２，占世界的２０％；产量１．８５亿ｔ，占世界的近１／３；单位面积产量６．３５ｔ／ｈｍ２，比全球平均产量３．８５ｔ／ｈｍ２高６５％［１］。水稻在我国谷物产量中始终保持在总量的４０％左右，占据了近半壁江山。我国的水稻育种在２０世纪经历了矮化育种和杂交水稻三系配套两次革命后，继续保持其优势地位。因此，研究选育水稻优质和超高产品种，对保证我国粮食安全和人民生活水平的提高，都具有重要意义。 １我国水稻育种的回顾 新中国成立以后，我国政府十分重视育种对发展水稻粮食生产的作用，使水稻育种取得了举世瞩目的成就。 １．１地方品种的搜集和应用解放初至２０世纪５０年代中后期，在全国范围内搜集３．４万余份地方品种资源，经整理、鉴定、筛选出１６０余个优良品种推广应用，如早籼的南特号、早籼５０３、陆财号和广场１３等；中籼的万利籼、胜利籼和中农４号等；晚籼的塘埔矮和浙场３号等。中、晚粳的桂花球和黄壳早甘日等；晚粳的１０５０９和老来青等的推广应用，改变了生产上品种多、杂、乱的现象。其中广西的矮仔占成为以后我国水稻矮化育种中的重要资源。 １．２矮化育种１９５６年矮脚南特、１９５７年台中在来１号和１９５９年广场矮的相继育成，标志着我国进入矮化育种阶段，这是我国水稻育种的第一次重大变革。２０世纪６０年代中期和７０年代初期，南方各省区先后基本实现品种矮秆化，当时著名的推广良种有早籼矮脚南特、矮南早１号、广解９号、６０４４、二九青、广场矮４号、先锋１号等。迟熟早籼或中籼有广场矮、珍株矮、广选８号、窄叶青、成都矮８号、泸成１７和泸双１０１１等。与此同时，北方稻区则利用日本粳稻品种农垦５８等育成了一批中矮秆品种，如松辽２号、辽丰５号、京育１号等。 矮秆化品种的成功育成，不仅比原高秆易倒伏的品种增产３０％～５０％，甚至出现了大面积平均单产达 ５００ｋｇ的高产典型，导致了亚洲国家的水稻绿色革命。１．３杂种优势利用和常规稻更新１９６４年袁隆平最先开展水稻杂种优势利用研究工作，１９７３年我国实现籼型三系配套，１９７５年基本建立了强优势杂交稻种子生产体系，成为世界上第一个将杂种优势应用于水稻生产的国家。２０世纪７０年代以来推广了南优、汕优、威优和四优四大系列组合，单产比常规品种稻增加１０％～１５％。与此同时，粳型杂交稻也实现了三系配套，筛选出了中粳组合黎优５７、秀优５７等在生产上大面积推广。在杂交稻育种期间，水稻常规育种也有了进一步的发展，育成了一批高产、抗病等品种，如原丰早、桂朝２号、吉粳６０、京越１号、武农早等；通过籼粳杂交育成了粳稻品种矮粳２３、南粳２５、辽粳５号等。１９６１－１９８４年，我国水稻播种面积年均增长率０．９８％，单产年均增长率４．１１％，总产年均增长率５．１３％；１９８４－２００３年，我国水稻播种面积年均下降０．４６％，单产年均增长率０．５３％，总产年均减产０．７７％，进入徘徊发展阶段［２］。 ２我国水稻育种的现状 ２０世纪８０年代以来，围绕高产、多抗、优质综合育种目标，以及相应采用诱变育种、花培育种、航天育种等手段，常规稻和杂交稻选育又取得了显著进展。但在１９９４－２００３年，大米市场上呈现出优质米畅销、劣质大米滞销的状况，全国不同程度先后进入调整粮食结构、优化品种结构阶段。９０年代以来，水稻单产一直在６ｔ／ｈｍ２左右，杂交水稻产量开始出现了徘徊的局面，新的组合在熟期、米质、抗性等方面虽有改进，但在产量上未能获得新的突破。因此，进一步提高水稻单位面积的产量，已成为国内外所关注的重要课题。 迄今为止我国水稻育种已有两次突破，袁隆平院士认为我国水稻育种正在酝酿着第三次突破，即利用水稻亚种间杂种优势［３］。１９９７年，中国开始超级稻选育研究，从农业部“新世纪曙光计划”进入国家农业科技“跨越计划”，中国超级杂交稻研究则连续两次获得总理大额资助，成为水稻育种界亮点。２００１年，中国科学家成功地完成公布了世界上第一个水稻全基因组芯片的研制及水稻全基因组表达谱绘制，建成了包含７万 我国水稻育种的现状与展望 李初军１刘建萍１贾丽颖２吴放斌１ （１江西省萍乡市农业科学研究所，萍乡３３７００１；２萍乡市湘东区湘东镇中学，３３７０１６） １１
水稻抗旱基因调控机制及其分子育种利用_王莉
分子植物育种，2014年，第12卷，第5期，第1027-1033页 Molecular Plant Breeding,2014,Vol.12,No.5,1027-1033 评述与展望 Review and Progress 水稻抗旱基因调控机制及其分子育种利用 王莉1,2钱前1*张光恒1* 1中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室,杭州,310006;2中国农科院研究生院,北京,100081 *通讯作者,qianqian188@https://www.sodocs.net/doc/bc2251385.html,;zhangguangheng@https://www.sodocs.net/doc/bc2251385.html, 摘要稻米是中国最主要的粮食作物之一，多途径提高水稻单产和稻米总量，对解决我国粮食安全上具有十分重要的意义。而如何解决日益增长的水稻总产需求和干旱缺水环境之间的矛盾是中国21世纪将面临的最严重的粮食问题之一。本文从水稻抗旱种质资源及耐旱基因的功能角度出发，对抗旱育种的种质资源，耐(抗)旱基因调控机理及其分子育种应用等研究进展进行综述。综合分析认为，水稻抗旱特性调控基因主要包括功能基因和调节基因两大类：功能基因的调控作用主要表现在蛋白酶的调节、糖类物质积累、渗透调节、有毒物质降解和水稻细胞机构调节等五个方面；而调节基因则主要参与编码信号转导相关的信号因子和响应胁迫的转录因子家族。这些基因的克隆为水稻抗旱性研究和抗旱育种奠定了理论基础。此外，中国抗旱分子育种还处于起始阶段，受种植区域、生产成本、稻米品质及病虫害抗性等方面影响，旱稻推广面积偏小。在中国转基因水稻尚未全面放开背景下，目前转基因旱稻品种选育和技术研究还处于技术储备层面。在现阶段抗旱育种实践重点是提高旱稻育种效率和选育技术创新，同时兼顾高产、抗病虫害农艺特性，结合分子技术聚合或导入外源抗旱基因，选育高产、耐旱、优质旱稻品种，充分挖掘旱稻增产潜力。这将为我国缓和粮食生产与淡水资源缺乏之间的矛盾提供新思路，为确保我国粮食安全、调整优化农业结构、促进节水农业持续发展开辟一条新途径。 关键词水稻,抗旱基因,调控机理,分子育种 Regulation Mechanism of Drought-resistance Genes and its Molecular Breeding Utilization in Rice(Oryza sativa L.) Wang Li1,2Qian Qian1*Zhang Guangheng1* 1State Key Laboratory of Rice Biology,China National Rice Research Institute,Hangzhou,310006;2Graduate School of Chinese Academy of Agri-cultural Sciences,Beijing,100081 *Corresponding authors,qianqian188@https://www.sodocs.net/doc/bc2251385.html,;zhangguangheng@https://www.sodocs.net/doc/bc2251385.html, DOI:10.13271/j.mpb.012.001027 Abstract Rice is one of the main food crops in our country,and it is very important to improve rice yield and total rice product by multiple pathways for food security.But how to solve the contradiction between the require-ment of increasing total amount of rice and the environment of water shortage is the most serious problem we will face in the21st century.The paper expounds the advance in germplasm resources in drought-resistance breeding, regulation mechanism of drought-resistance genes and its molecular breeding application from the point of the drought-resistance germplasm resources and the functions of drought-tolerance genes in rice.The comprehensive analysis comes to the conclusion that drought resistance regulation mechanism mainly consist of functional genes and regulatory genes.The regulating effects of functional genes mainly reflect in protease adjustment, carbohydrate accumulation,osmotic adjustment,toxic material degradation and rice cell machinery regulation; regulatory genes are primarily participate in coding signal factors related to transduction and transcription factors 收稿日期：2014-01-07接受日期：2013-03-27网络出版日期：2014-07-15 URL:https://www.sodocs.net/doc/bc2251385.html,/index.php/mpbopa/article/view/1983 基金项目：本研究由国家自然科学基金重大研究计划培育项目(91335105)和国家自然科学基金面上项目(31171531)共同资助
杂交稻制种花期预测和调节技术
杂交稻制种花期预测与调整技术 合理错期是花期相遇的基础，但错期安排并不等于花期相遇。在异交栽培过程中，总会因天气、肥力、水份、病虫害、田管等因素影响父母本平衡生长，造成花期不遇。这就要求在栽培过程中做好系统记载，及时掌握分析父母本生育进度差异，为预测花期及采取调控措施提供依据。一般花期预测原则是：以叶龄差为基础，双方长势为辅助，剥查幼穗来验证。花期预测是制种不可缺少的一个环节，预测的目的在于制定好相应的调整措施，达到花期相遇，夺取制种高产。 第一节花期预测 何为花期相遇？不同地区、不同组合标准不一致。制种田花遇标准主要取决于各组合双亲抽穗扬花特征特性。以明恢63等长生育期恢复系配组制种，父本单株分蘖多，群体开花较分散，以父本早2天始穗为理想花期。生育期中等的二晚早中熟组合制种，父母本同时抽穗为理想花期，而大多数早杂组合及部分抽穗集中的早熟准主要取决于各组合双亲抽穗扬花特征特性。以明恢63等长生育期恢复系制种，或抽穗扬花较分散的母本制种，母本早2-3天始穗为理想花期。必须注意到：由于父母本生育期差异较大，它们的幼穗分化历程也有较大差异，一般长生育期恢复系(如明恢63)较短生育期不育系(如金23A)幼穗分化历期长5-7天，所以，不同组合在幼穗分化的不同阶段所要求的生育期差异不一致。拿二晚中熟组合如中优253、金优桂99制种来说，幼穗分化前期父本早2-3天，中期双亲基本同期，后期母本早1-2天为理想花期。一般来说，双亲花期差异在此标准上差异1-2天属基本相遇，相差3天以上为花期不遇，必须加以调节。 预测花期相遇与否的方法较多，有生育期预测法、利用回归公式预测法、水稻叶龄（指数、余数）预测法、幼穗剥查法等。通过多年制种实践证明，幼穗分化进期以前以叶龄法较可靠，幼穗发育进期后用剥查法，预测花期准确可靠，方法简便，标准易于掌握，是预测花期最普遍采用的方法。 一、叶龄回归预测法
水稻基因组进化的研究进展
水稻基因组进化的研究进展 水稻是世界上重要的粮食作物之一，养活着全世界近一半的人口。同时南于水稻基冈组较小、易于转化及与其他禾本科植物基因组的同线性和共线性等特点，一直被作为禾本科植物基因组研究的模式作物。水稻是第一个被全基因组测序的作物，目前栽培稻2个亚种全基因组测序工作已经完成：粳稻品种日本晴(Nipponbare)通过全基因组鸟枪法和逐步克隆法被测序，籼稻品种扬稻6号(9311)通过全基因组鸟枪法被测序。除核基因组外，水稻叶绿体和线粒体基因组也于1989年和2002年分别被测序。水稻2个亚种的全基因组测序完成，一方面开启了植物比较基因组学的大门，另一方面为人们在基冈组水平上鉴定出所有水稻基因并分析其功能奠定了基础，同时也使得人们对植物进化的认识，尤其是对禾本科植物进化的了解，逐步从系统分类和分子标记水平进入到了基因组序列水平。许多研究者通过对水稻基因组序列的分析，利用生物信息学工具，对水稻在基因组水平上的进化进行了大量研究。 1 水稻及其他禾本科植物基因组的古多倍体化过程 水稻是典型的二倍体植物，其核基因组中共有12条染色体。在水稻基因组被完整测序之前，人们就已经采用分子标记、DNA重复元件等方法探究水稻基因组的古多倍体化(polyploidization)过程，并发现了一些重复的染色体片段。随着水稻基因组测序计划的完成，越来越多的证据表明水稻基因组曾发生过全基因组复制(whole genome duplication)，即古多倍体化过程。 Golf等利用鸟枪法完成了粳稻品种日本晴全基因组的测序工作，并利用同义替换率分布方法(Ks- based age distribution)提出水稻基因组可能发生过一次全基因组复制过程。此后多家研究机构和一些研究者对水稻基因组中的重复片段进行了研究，虽然得出的结论不尽相同，但均发现水稻基因组中存在大量的重复片段。根据所采用方法和参数的不同，这些重复片段占整个水稻基因组的15％～62％。Yu 等在水稻基因组中发现了18对大的重复片段，大约占整个基因组的65．7％。其中17对重复片段形成的时间很相近，发生在禾本科物种分化之前；最近的一次片段复制事件发生在水稻11和12号染色体之间，在禾本科物种分化之后。 水稻基因组被测序之后，许多科研机构对基因组数据进行了详尽的注释。其中应用比较广泛的是美国基因组研究院(the institute for genome research，TIGR)和日本农业生物科学研究所(national in- stitute of agrobiological sciences，NIAS)的水稻基因组注释信息。TIGR根据其注释的结果和基因相似性矩阵(gene homology matrix，GHM)方法，检测到大量染色体间的重复片段，这些重复片段几乎覆盖了整个水稻基因组。TIGR水稻基因组注释数据库从第4版开始便增加了对片段重复的注释，该分析是利用DAGChainer程序进行的，重复片段采用100 kb和500 kb 2种参数模型进行了染色体片段的基因共线性分析(图1)，这是全基因组复制的有力证据。根据复制片段上同源基因的分子进化分析，估计全基因组复制发生在大约7 000万年前，在禾本科物种分化之前。此外，Zhang等利用TIGR更新的数据进行分析，采用同义替换率分布方法检测到另一次更古老的(单、双子叶植物分化前)基因组复制事件，说明水稻基因组至少经历了2次全基因组复制过程。 全基因组复制或多倍体化是植物尤其是禾本科作物物种形成和进化过程中非常重要的事件，大部分开花植物在进化过程中均经历了多倍体化过程。基因组加倍后，再经历所谓的二倍体化过程(diploidization)，进化成当代的二倍体物种，并造成大量重复片段中基因的重排和丢失。Salse等研究发现基因组复制事件对禾本科植物的物种形成和演变具有重要作用。他们认为禾本科植物的祖先物种是一个基因组内包含5条染色体的物种，在进化过程中，首先在距今5 000～7 000万年前经基因组复制产生了10条染色体；此后，在基因组内发生了2次染色体置换和融合而形成了12条中间态染色体。以这12条中间态染色体为基础，逐渐分化出水稻、小麦、玉米和高粱的基因组，其中水稻基因组保留了原有的12条中间态染色体，而小麦、玉米和高粱均又发生了染色体丢失和融合才形成了现有的基因组。水稻全基因组复制片段是至今为止在动、植物基因组中发现的最为清晰、完整的基因组复制的遗迹。水稻之所以保存这么完整，一方面是水稻基因组保持了12条中间态染色体的基本形态，另一方面可能与水稻基因组相对较稳定有关。 2水稻籼粳2个亚种的分化 水稻是世界上最重要的粮食作物之一，在其11 500多年的栽培历史中，因适应不同的农业生态环境而产生了丰富的遗传多样性和明显的遗传分化。长期以来，基于形态性状、同工酶以及对一些化合物不同反应的研究，把亚洲栽培稻(Oryza sativa L．)分为籼稻(indica)和粳稻(japonica)2个亚种。其中籼亚种耐湿耐热，主要适应于热带和亚热带等低纬度地区，而粳亚种则耐寒耐弱光，适应于高纬度和高海拔地区种植。这2个亚种间不仅产生了生殖隔离的基因库，还在形态特征、农艺性状和生理生化反应等方面存在明显的差异。近期群体
水稻基因组学的的研究进展
基因组学课程论文 所在学院生命科学技术学院 专业14级生物技术（植物方向） 姓名金祥栋 学号2014193012
水稻基因组学的研究进展 摘要：随着模式植物——拟南芥和水稻基因组测序的完成，近年来关于植物基因组学的研究越来越多。水稻是世界上重要的粮食作物之一，养活着全世界近一半的人口。同时南于水稻基冈组较小、易于转化及与其他禾本科植物基因组的同线性和共线性等特点，一直被作为禾本科植物基因组研究的模式作物。水稻基因组测序的完成及种质资源的基因组重测序，为水稻功能基因组研究奠定了基础。现综述我国水稻基因组测序和功能基因组研究历史，重点介绍了近年来在水稻基因组序列分析中获得的几项最新的研究结果。 关键词：水稻；基因组测序；功能基因组；研究历史；基因组学；研究进展 The recent progress in rice genomics research Abstract: With the completion of genome sequencing ofthe model plant-- Arabidopsis and rice，more and more researches on plant genomics emerge in recent years. Rice i s one of the most important crops in the world, raised nearly half of the world popul ation. At the same time in south rice Keegan group is smaller, with linear and linear features such as easy transformation and other gramineous plant genome, has been use d as a model crop for plant genome research of Gramineae. Genome sequencing and germplasm resources the rice genome sequencing completed laid the foundation for ric e functional genomics research. This article reviews the history and function of our ge nome sequencing of rice genome research, introduces several latest research results in recent years in the analysis of rice genome sequences. 前言 基因组是1924年提出用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念，是研究生物基因结构与功能的学科，是在遗传学的基础上发展起来的一门现代生物技术前沿科学，也是现代分子生物学和遗传工程技术所必要学科，是当今生物学研究领域最热门、最有生命力、发展最快的前沿科学之一。基因组学的主要任务是研究探索生物基因结构与功能，生物遗传和物理图谱构建，建立和发展生物信息技术，为生物遗传改良及遗传病的防治提供相关技术依据。 进入21 世纪，随着全球化、市场化农业产业发展和全球贸易一体化格局的逐步形成，我国种业正面临前所未有的严峻挑战，主要表现在：依靠传统育种技术难以大幅度提高粮食单产；土地资源短缺，农业环境污染日益突出；种质资源发掘、基因组育种技术亟需创新等。水稻不仅是重要的粮食作物，由于其基因组较小且与其他禾本科作物基因组存在共线性，以及具有成熟高效的遗传转化体系，已成为作物功能基因组研究的模式植物。因此，水稻基因组研究对发展现代农作物育种技术、提升种业国际竞争力和保障粮食有效供给具有重大战略意义。 基因组研究主要包括三个层次:①结构基因组学，以全序列测序为目标，构建高分辨率的以染色体重组交换为基础的遗传图谱和以DNA 的核苷酸序列为基础的物理图谱。②功能
国内外水稻育种研究现状
水稻育种研究现状 摘要：进入九十年代，世界育种事业突飞猛进，伴随着经济全球化的旋律跨入了新世纪，走进了历史发展的新阶段，世界种业发展的历程，已经向人们再次地揭示了种子是生命之源，是人类生存的物质基础，是世界第三次农业革命成功的内在动力，种子不仅解决了人类所需求的食物问题，而且有力地推动了社会进步与科技发展。 关键词：育种；种子；科技 面对日益严峻的世界粮食安全问题，继20世纪80年代日本、国际水稻研究所实施水稻超高产育种即超级稻育种计划以后，1996年中国也正式启动了水稻超高产育种项目[1]。我国水稻超高产育种起步稍晚，但无论是应用基础研究还是育种实践都取得重要进展，处于国际领先水平[2]。本研究简要介绍国内外水稻研究现状及其水稻育种的发展趋势。 一、国外水稻研究现状 进入新世纪，由于跨国垄断资本的输出和生物工程技术应用与市场经济的飞速发展，育种业全球化的步伐不断加快，发达国家育种业面临全球化、产业化、高技术化。转基因技术(基因工程)在育种上的应用目前世界上基本由美国主宰，特别是转基因玉米和大豆育种最引人注目，美国在玉米育种上，已经打破了传统的育种方法，基本上实现了高品质、特用专用、高产量、多用途的转基因育种，实现了目标育种和定向育种。国外水稻超新育种，日本的“7、5、3”计划，即超高产育种计划。1981年日本开始历时15年的大型合作研究项目——超高产水稻开发及栽培技术的确立简称“超高产计划”，其主攻方向是培育、选育产量潜力高的品种为主，辅之相应的栽培技术，以及选育抗寒、抗倒伏早熟高产的品种。【3】虽育出的品种产量高，但品质较差，品种的商品价值较低，日本终止了高产育种计划，重新回到了实用性品种的选育上。国际水稻研究“(IRRI)的新株型育种”计划。进入20世纪80年代后期，国际水稻所的育种、生理、栽培等学科的科学家合作研究联合攻关，根据水稻形态、生理、物质生产等与产量的关系的研究结果，提出了培育“超级稻”后又称新株型的超高产育种计划，经过努力主攻目标是这种新株型分蘖少(一般一株4—6个)，适宜直播可以移栽，具备发达的根系，能更有效地从土壤中吸收养分，株高90-100cm，生育期100—130天，茎
镉胁迫对水稻的生理影响分析研究
镉胁迫对水稻的生理影响分析研究 镉（Cadmium，Cd）是毒性最强的重金属元素之一，在土壤中易被植物所吸收。而水稻种植于镉含量超标的环境中，生长发育及产量品质均会受到恶劣影响。谷粒中含有大量的镉，再通过食物链富集，人类就会面临慢性中毒的风险。为了减小镉摄入对于人体健康的影响，必须从水稻着手。所以镉胁迫对水稻的生理影响分析研究引起了研究者的高度重视。本文对此项研究进程进行综述，旨在对培育低镉水稻品种提供参考。 标签：水稻；镉；生理影响 1.镉胁迫对于水稻生长和营养代谢的影响 1.1镉对水稻生长的影响 Cd作为一种毒性很强的重金属元素，被水稻吸收后固然会对其生长发育造成影响。有研究表明，Cd对作物生长的抑制作用随浓度的增加愈加显著[l]。Cd 对水稻生长发育的抑制主要是在生长发育的前中期，后期抑制作用减弱。水稻生育前期对环境中Cd的适应能力较差，生长发育容易受到抑制，随着水稻的生长，适应Cd的能力逐渐增强，从而减弱了Cd的毒害作用[2]。有研究表明，Cd主要通过与植物体内蛋白质结合改变蛋白质性质，从而影响植物的正常生长[3]。水稻生育前期对含氮化合物的需求量较大，Cd通过与这些含氮化合物特别是蛋白质结合改变其化学性质，從而抑制水稻生长，而水稻生育后期主要以碳代谢或碳水化合物的积累为主，Cd对水稻生长发育的影响减弱。此外，Cd对水稻生育后期毒害作用的减弱也可能与土壤中Cd的生物有效性降低有关[4]。 1.2镉对水稻矿质营养元素吸收的影响 矿质营养元素在作物体内的物质组成和代谢过程都有重要作用，Cd胁迫影响作物对矿质营养元素的吸收，从而影响作物的正常生长和发育。研究表明，镉胁迫显著影响籽粒中一些矿质元素的含量，按镉对籽粒元素含量的效应可将所涉及的8种元素划分为二类，一类呈现为抑制效应，包括K、P、Mg、Mn和Zn 等5种；另一类呈现为促进效应，包括Fe、Cu和Ca等3种[5]。细胞膜上的离子转运蛋白可以转运矿质元素，Cd胁迫导致Cd与一些矿质元素离子竞争膜上的蛋白载体的结合位点，从而减少了这些矿质营养元素的吸收和运输[6]。 2.水稻镉胁迫的生理响应 2.1镉胁迫抑制水稻的光合作用 研究结果说明，镉是通过损害光合途径的组成成分和酶，来抑制水稻的光合作用。镉胁迫下，水稻叶片中核酮糖-l，5-二磷酸羧化酶/加氧酶激酶、NADP-苹果酸酶、放氧复合物蛋白l和FtsH2均上调表达，这些蛋白质的增强表达有利
超级杂交水稻育种研究的进展
专论与综述 袁隆平 （国家杂交水稻工程技术研究中心，湖南长沙４１０１２５） 收稿日期：２００７－１１－２２ 超级杂交水稻育种研究的进展 摘 要：本文回顾了我国超级杂交水稻育种研究取得的成绩和进展，总结提出了形态改良、提高杂种优势水平、 借助分子技术等提高水稻产量的技术路线，并对超级稻的发展应用前景进行了展望。 关键词：超级稻；研究进展；技术路线；应用前景 （ｋｇ／６６７ｍ２） 杂交水稻 阶段 １９９６年水平第一阶段１９９６～２０００第二阶段２００１～２００５ 早季 ５００６５０７５０ 晚季 ５００６５０７５０ 单季 ５５０７００８００ 增长率 （％） ０＞２０＞４０ 表１中国超级杂交水稻产量指标 注：连续两年在两个示范点，每点面积６．６７ｈｍ２（１００亩）的平均单 产。 １前言 目前中国人口有１３亿，人均可耕地仅９３４ｍ２ ，预计２０３０年人口将增至１６亿，人均可耕地会减少到 ６６７ｍ２左右，面对人口增长压力和耕地减少的严峻形势，为在２１世纪让所有中国人吃饱吃好，中国农业部 １９９６年立项了超级水稻育种计划，其中超级杂交稻的产量指标见表１。 ２超级稻育种研究取得的成绩与进展 通过形态改良及利用籼粳亚种间杂种优势，至 ２０００年，已育成几个超级杂交稻先锋组合，并达到了第一阶段单季水稻产量指标。其中，以两优培九（Ｐ６４Ｓ／ ９３１１）表现最好，２０００年有２０多个示范点，每点６．６７ ｈｍ２（１００亩）或６６．６７ｈｍ２ （１０００亩），其平均产量超过 ７００ｋｇ／６６７ｍ２。该组合近几年的推广面积在１２０～２００万ｈｍ２左右，平均每６６７ｍ２产量达５５０ｋｇ，而同期全国水稻的平均产量是４２０ｋｇ／６６７ｍ２ ，杂交稻为４７０ｋｇ／ ６６７ｍ２。 １９９９年在云南永胜县的实验田 （７２０ｍ２），苗头组合Ｐ６４Ｓ／Ｅ３２的产量达１１３９ｋｇ／６６７ｍ２，创造了当时的水稻超高产纪录。 从２００１年起开展了第二阶段的超级杂交水稻选育工作，并取得了突破，且提前１年实现了第二阶段超级杂交水稻的产量目标。 根据２００１年的进展，２００２年在多个示范点 （每点１００～１２０亩）安排了一些有希望的新组合示范，其中最好的是Ｐ８８Ｓ／０２９３，２００２年在湖南龙山县平均产量达８２０ｋｇ／６６７ｍ２；２００３年该组合在海南省三亚市、澄迈县和湖南省汝城、隆回、中方、湘潭四县共６个百亩示范片，平均单产超过８００ｋｇ／６６７ｍ２。２００４年在湖南、安徽和贵州有２个组合共１２个点，单产在８００ｋｇ／６６７ｍ２以上，其中湖南的汝城、隆回、中方三县的百亩片是连 续两年达标，即提前１年实现了第二阶段超级杂交稻的产量指标。２００５年，在湖南溆浦县更有一个千亩（１２４０亩）示范片单产超过８００ｋｇ／６６７ｍ２。同时，在选育超级杂交晚稻上也有重大进展，一新育成生长期短的三系杂交稻组合金２３Ａ／Ｑ６１１，作双季晚稻栽培， ２００３年在浏阳市、２００４年在洪江市分别安排一个百亩示范片，其平均产量在６６０ｋｇ／６６７ｍ２左右，比对照Ｖ优６号增产近３０％，达到了双季晚稻第一阶段的产量指标。２００６年该组合在桂阳县的百亩片，平均单产高达７１２ｋｇ／６６７ｍ２。 ３技术路线 育种实践表明，迄今为止，通过育种提高作物产 量，只有两条有效途径：一是形态改良，二是杂种优势利用。单纯的形态改良，潜力有限；杂种优势不与形态改良结合，效果必差。其它育种途径和技术，包括基因工程在内的高技术，最终都必须落实到优良的形态和强大的杂种优势上，否则，就不会对提高产量有贡献。但是，另一方面，育种要进一步向更高层次的发展，又必须依靠生物技术的进步。 ３．１形态改良 优良株型是高产的基础。自从１９６８年ＤｒＤｏｎａｌｄ 提出理想株型概念后，很多水稻育种家特别注意这一 ２００８年第１期 １??