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不同抗感水稻品种对褐飞虱胁迫的高光谱响应特征

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中国水稻科学 2024年第1期38卷 81-90页

作者：杨奇欣赖凤香何佳春魏琪王渭霞万品俊傅强中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州310006

【目的】探究不同抗感水稻受褐飞虱胁迫的高光谱反射率曲线变化及敏感光谱差异,研究水稻植株不同部位的高光谱变化。在此基础上,采用机器学习技术建立水稻褐飞虱抗性鉴定模型,为下一步开发智能化褐飞虱抗性鉴定技术提供重要基础资料。... 详细信息

【目的】探究不同抗感水稻受褐飞虱胁迫的高光谱反射率曲线变化及敏感光谱差异,研究水稻植株不同部位的高光谱变化。在此基础上,采用机器学习技术建立水稻褐飞虱抗性鉴定模型,为下一步开发智能化褐飞虱抗性鉴定技术提供重要基础资料。【方法】以三个具不同褐飞虱抗感特征的水稻品种(TN1、Mudgo、RHT)为对象,分析其光谱、植被指数差异并建立抗性级别预测的随机森林模型。【结果】研究发现,褐飞虱胁迫天数与光谱反射率显著相关的波段数及差异显著的波段数随着水稻的抗性水平的上升而减少。同时,在680 nm左右,三个品种的光谱反射率与褐飞虫胁迫时间的相关性最好。植被指数分析表明,SIPI、SR605/760和PSNDb与抗性级别的相关系数绝对值要高于680 nm的结果。感虫品种TN1差异最早体现,中抗品种Mudgo其次,高抗品种RHT最后。不同部位的差异首先出现在第1叶叶片和第1叶叶鞘,然后依次为第2叶叶片和第2叶叶鞘以及第3叶叶片和第3叶叶鞘。预测模型的结果表明,全波段作为输入的模型效果比以单一植被指数SIPI构建的随机森林模型更好,模型准确率达到85.9%。【结论】本研究反映了不同抗感水稻品种受褐飞虱危害后的高光谱变化规律与不同抗感品种和不同部位的差异,并证实了机器学习技术对水稻抗性级别的分类能力。

关键词：褐飞虱水稻抗性高光谱植被指数机器学习

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淹水胁迫下水稻种子和胚芽葡萄糖供应差异与胚芽存活的关系

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中国水稻科学 2024年第2期38卷 172-184页

作者：郑广杰叶昌朱均林陶怡肖德顺徐亚楠褚光徐春梅王丹英中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州311400

[目的]为了探明淹水逆境下水稻种子向胚芽供应葡萄糖能力的品种间差异及其与胚芽存活的关系,从而解析水稻芽苗期耐淹机理。[方法]以4个淹水耐性不同的品种为试验材料,设置长期淹水和湿润播种(对照)两个处理,分析种子和胚芽组织的非结构... 详细信息

[目的]为了探明淹水逆境下水稻种子向胚芽供应葡萄糖能力的品种间差异及其与胚芽存活的关系,从而解析水稻芽苗期耐淹机理。[方法]以4个淹水耐性不同的品种为试验材料,设置长期淹水和湿润播种(对照)两个处理,分析种子和胚芽组织的非结构性碳水化合物含量,种子α-淀粉酶活性、胚芽抗氧化酶活性随时间的动态变化,及其与胚芽存活率的相关性。[结果]淹水胁迫下,淹水敏感材料中嘉8号(S1)和中嘉早17(S2)胚芽的葡萄糖含量、SOD、POD酶比蛋白活性在淹水72h后显著下降,表型上表现为胚芽生长停滞并出现死亡症状;而耐淹材料日本晴(T1)、耘两优玖48(T2)的胚芽中葡萄糖含量、SOD、POD的酶比蛋白活性在淹水96 h内保持稳定,胚芽持续伸长。对种子α-淀粉酶活性的分析表明,虽然短期淹水(0-48 h)能够增强所有4个材料的种子α-淀粉酶活性,但随淹水时间的延长(72-96h),仅耐淹的T1、T2保持α-淀粉酶高活性,其种子内的淀粉含量持续下降而葡萄糖含量不断增加,胚芽葡萄糖含量相对稳定;而淹水敏感材料S1、S2种子内的α-淀粉酶活性则分别在淹水72 h和48 h后下降,种子内淀粉含量相对稳定,但种子和胚芽的葡萄糖含量大幅度下降。相关分析表明,胚芽的存活率与胚芽和种子的葡萄糖含量、胚芽的过氧化物酶(POD)活性极显著正相关,但与种子淀粉含量极显著负相关。[结论]淹水胁迫下胚芽组织消耗大量的葡萄糖维持其生理代谢平衡,种子向胚芽供应葡萄糖的能力直接关系到其存活,种子α-淀粉酶活性变化对胚芽葡萄糖的供应有决定性作用,是种子在淹水条件下存活出苗的关键。

关键词：淹水逆境水稻种子胚芽存活率葡萄糖 α-淀粉酶抗氧化酶

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机插种植均匀度对水稻产量构建及品质形成的影响

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作物学报 2024年第10期50卷 2625-2636页

作者：唐承翰陈惠哲叶天承张玉屏向镜张义凯王志刚王亚梁中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室浙江杭州311400

水稻种植均匀度对产量和品质有显著的影响,本试验旨在明确均匀度的提高协同产量和品质提升的机理。试验选用籼粳杂交稻甬优1540,常规粳稻浙禾香2号,杂交籼稻华浙优210为供试品种,设置4种不同种植均匀度处理:T_(1)(条播机插,种植均匀度65... 详细信息

水稻种植均匀度对产量和品质有显著的影响,本试验旨在明确均匀度的提高协同产量和品质提升的机理。试验选用籼粳杂交稻甬优1540,常规粳稻浙禾香2号,杂交籼稻华浙优210为供试品种,设置4种不同种植均匀度处理:T_(1)(条播机插,种植均匀度65%~75%)、T_(2)(撒播机插,种植均匀度45%~55%)、T_(3)(人工模拟机插,种植均匀度100%)、T_(4)(人工模拟机插,种植均匀度50%),比较不同种植均匀度群体的分蘖动态变化、叶面积光合效能、干物质积累与转运、产量形成及稻米品质的变化。结果表明:(1)种植均匀度提高通过促进分蘖增加了群体有效分蘖数,3个品种平均分蘖高峰苗数表现为T_(3)>T_(1)>T_(2)>T_(4),不同品种在处理间变化趋势一致。(2)种植均匀度的提高增加了群体叶面积指数,同时显著提高了抽穗期上三叶高效叶面积指数。而且,增加均匀度显著提高了干物质积累并促进了植株干物质转运,成熟期干物质积累量表现为T_(3)>T_(1)>T_(2)>T_(4),品种间趋势一致,但是T_(2)跟T_(4)差异不明显。均匀度提高对灌浆期茎鞘物质运转有一定促进作用,品种间存在差异,T_(1)、T_(2)和T_(4)间差异不明显。(3)不同均匀度处理下每穗粒数无显著性差异,但高均匀度下一次枝梗和二次枝梗的着粒分布更均匀。(4)高均匀度群体主要通过有效穗数提高产量,品种间趋势一致,T_(3)比T_(1)、T_(2)、T_(4)平均产量分别高8.16%、15.41%、15.61%。(5)提高种植均匀度提高了稻米糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量,降低了稻米垩白米率和垩白度。以上结果表明,提高种植均匀度能够促进群体分蘖,增加群体叶面积指数和干物质积累,提高有效穗数,从而提升了稻谷产量和出米率,并一定程度上改善了稻米品质。试验结果明确生产上采用精准条播育秧机插能够通过提高种植均匀度协同提升稻谷产量和稻米品质。

关键词：水稻种植均匀度播种方式产量稻米品质

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水稻稻瘟病抗性基因挖掘与利用研究进展

中国水稻科学 2024年

作者：杨婕杨长登曾宇翔侯雨萱陈天晓梁燕中国水稻研究所

稻瘟病是一种由子囊菌 Magnaporthe oryzae引起的病害，严重危害水稻的产量和品质。培育和种植抗病品种是控制稻瘟病最经济有效的措施。抗性基因的挖掘与利用是培育抗病品种的基础和关键。本文针对这个科学问题，总结了目前主流的稻瘟... 详细信息

稻瘟病是一种由子囊菌 Magnaporthe oryzae引起的病害，严重危害水稻的产量和品质。培育和种植抗病品种是控制稻瘟病最经济有效的措施。抗性基因的挖掘与利用是培育抗病品种的基础和关键。本文针对这个科学问题，总结了目前主流的稻瘟病抗性基因的挖掘技术，对已克隆的稻瘟病抗性基因及其应用现状进行梳理和分析；并对稻瘟病抗性基因挖掘和利用未来发展方向进行展望。

关键词：稻瘟病抗性基因基因挖掘育种应用

水稻品种对褐飞虱趋向二化螟危害株习性的影响

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中国农业科学 2024年第20期 3998-4006页

作者：蔡玉彪张坤杰王雅宣赖凤香何佳春万品俊傅强中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室

【目的】褐飞虱（Nilaparvata lugens）具有趋向二化螟（Chilo suppressalis）危害水稻的习性，但此现象是否受到褐飞虱虫态以及水稻品种的影响尚不清楚。论文旨在探究水稻品种和褐飞虱虫态对褐飞虱趋向二化螟危害水稻习性的影响，以及... 详细信息

【目的】褐飞虱（Nilaparvata lugens）具有趋向二化螟（Chilo suppressalis）危害水稻的习性，但此现象是否受到褐飞虱虫态以及水稻品种的影响尚不清楚。论文旨在探究水稻品种和褐飞虱虫态对褐飞虱趋向二化螟危害水稻习性的影响，以及植物挥发物如何介导这一行为，从而为制定绿色防控策略提供科学依据。【方法】通过室内选择试验，观察3种虫态（3—4龄若虫、初羽化雌虫和怀卵雌虫）褐飞虱对二化螟危害及未被危害的中浙优8号等9个水稻品种植株的趋向性；在此基础上，针对具有明显趋向性差异的代表性品种，运用RT-qPCR技术检测中浙优8号、9311和明恢63共3个水稻品种在害虫危害后挥发物合成相关基因的表达变化。【结果】在9个水稻品种下，不同虫态褐飞虱均倾向选择二化螟危害的水稻植株，但这种选择性在水稻品种间有所差异，如褐飞虱初羽化雌虫对明恢63的选择率显著高于甬优538。基因表达分析显示，二化螟的取食显著提高了与植物挥发物合成相关的基因OsCAS、OsLIS、OsHPL3和OsRCI-1的表达量。然而，不同虫态的褐飞虱与二化螟共同取食时，这些基因的表达水平与二化螟单独危害时相比，会出现升高或抑制的情况，具体的影响因虫态而异。【结论】褐飞虱趋向二化螟危害株的习性在所测定的9个水稻品种中普遍存在，但不同虫态在不同水稻品种下的趋向程度有明显差异，不同虫态间主要表现在褐飞虱初羽化雌虫对水稻品种甬优538、中浙优8号与明恢63的选择上；二化螟单独取食或与褐飞虱共同取食均可提高OsCAS、OsLIS、OsHPL3和OsRCI-1的表达水平，表明害虫危害水稻可以调控水稻挥发物的合成，进而影响褐飞虱的寄主选择行为。

关键词：水稻品种褐飞虱二化螟寄主选择性挥发物

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稻飞虱适应水稻抗性机制的研究进展

中国水稻科学 2024年

作者：王雅宣王新峰杨后红刘芳肖晶蔡玉彪魏琪傅强万品俊中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室

稻飞虱包括褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱，是全球水稻产量和质量的主要威胁之一。为了抵抗这些害虫，水稻进化出了一系列防御机制，包括抗生性、趋避性或不选择性、耐害性。与此同时，稻飞虱也进化出多种适应机制，如存在复杂的化学感受系... 详细信息

稻飞虱包括褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱，是全球水稻产量和质量的主要威胁之一。为了抵抗这些害虫，水稻进化出了一系列防御机制，包括抗生性、趋避性或不选择性、耐害性。与此同时，稻飞虱也进化出多种适应机制，如存在复杂的化学感受系统识别各类化学物质，分泌的唾液蛋白精细调控植物防御反应，肠道内的解毒酶代谢各类有毒物质，体内的共生菌提高其对生态系统的适应性，翅型分化使其根据寄主营养状况进行生长发育等。本文依据稻飞虱适应水稻抗性机制的最新科学发现，总结了水稻抗稻飞虱基因和稻飞虱致害性机理，重点就稻飞虱与水稻的化学通讯、唾液成分、解毒酶、共生菌和翅型分化方面进行综述。研究表明，稻飞虱的生物型进化和抗性基因品种的推广后易失去抗性问题是当前稻飞虱防控面临的主要挑战。未来研究需要进一步探索稻飞虱适应性变化的分子机制，并开发新型的、更有效的管理策略，以实现稻飞虱防控的长远目标和持续性成果。此外，本文还探讨了如何通过基因组学、转录组学、代谢组学和表观遗传学等现代生物技术，深化对稻飞虱与水稻互作网络的理解，以及如何利用这些知识制定更有效的害虫管理策略。

关键词：稻飞虱水稻抗性唾液蛋白解毒酶共生菌

水稻DMP1-3基因突变体的创制及其单倍体诱导能力鉴定

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中国水稻科学 2024年

作者：胡风越王健王春王克剑刘朝雷中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室

【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力，为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源和在花粉中高表达的水稻DMP家族同源基因作为候选基因；利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术，在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选... 详细信息

【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力，为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源和在花粉中高表达的水稻DMP家族同源基因作为候选基因；利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术，在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选的DMP家族基因和单倍体诱导基因OsMTL创制单基因敲除以及多基因组合敲除突变体；对突变体进行形态学观察和花粉育性鉴定；调查统计转基因T0材料的结实率和单倍体诱导率。【结果】在水稻RAP-DB数据库中共检索到13个玉米单倍体诱导基因ZmDMP的同源基因。OsDMP1和OsDMP2与ZmDMP同源性最高，相似度分别为41.24% 和37.32%；OsDMP1和OsDMP3在花药中表达量最高。因此，选择OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3基因为候选基因。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3的单基因敲除和组合敲除突变体(osdmp1、osdmp2、osdmp3、osdmp1-osdmp2、osdmp1-osdmp3、osdmp1-osdmp2-osdmp3)，OsMTL单基因敲除突变体(osmtl)，以及OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL基因的组合敲除突变体(osmtl-osdmp1、osmtl-osdmp2、osmtl-osdmp3、osmtl- osdmp1-osdmp2、osmtl- osdmp1-osdmp3、osmtl- osdmp1-osdmp2-osdmp3)。表型考察发现，相比较野生型，所有突变体的植株形态和花粉育性均未发生显著变化，而仅在包含osmtl的单基因敲除和多基因组合敲除突变体中结实率发生显著下降。单倍体鉴定结果显示，OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3和OsMTL组合突变的单倍体诱导效率分别为0.4% ± 0.6%、2.6% ± 2.8%、1.4% ± 0.6%、1.5% ±1.3%、2.1% ± 2.4%、2.2% ± 0.6%，与osmtl突变体(1.5% ± 0.5%)无显著差异。然而，当OsDMP家族基因单个突变或多个组合突变时均无单倍体产生。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制了水稻OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3、OsMTL单基因和多基因组合敲除突变体，发现了OsDMP1、OsDMP2和OsDMP3均无独立单倍体诱导能力，也不能提升OsMTL基因的单倍体诱导效率。本研究促进了对水稻中OsDMP同源基因的了解，为后续单倍体诱导基因研究提供参考。

关键词：水稻单倍体诱导 DMP1-3 OsMTL

氮肥与促腐菌肥配施对寒地水稻秸秆还田腐解效果及产量的影响

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作物杂志 2024年

作者：曹正男赵振东胡博于涵宁晓海赵泽强曹立勇中国水稻研究所宝清北方水稻研究中心

采用大田小区试验，在寒地水稻秸秆全量还田条件下，研究了不同比例氮肥配施促腐菌肥对水稻秸秆翻埋还田腐解效果、水稻干物质积累及产量的影响。结果表明，与对照相比，喷施促腐菌肥显著提高了分蘖期根系干物质积累量和根冠比，减缓了... 详细信息

采用大田小区试验，在寒地水稻秸秆全量还田条件下，研究了不同比例氮肥配施促腐菌肥对水稻秸秆翻埋还田腐解效果、水稻干物质积累及产量的影响。结果表明，与对照相比，喷施促腐菌肥显著提高了分蘖期根系干物质积累量和根冠比，减缓了水稻生长初期秸秆还田对根系生长发育的抑制，减氮15%处理较常规施氮处理显著提高成熟期根系干物质积累量；喷施促腐菌肥还显著提高了秸秆腐解率，其中减氮15%处理在120d腐解率最高为72.4%，增加了秸秆养分的释放，有效缓解了氮肥减施对地上部分干物积累量和产量的影响。与常规施氮相比，减氮15%处理显著增加了成熟期干物质积累量，显著增产4.1%；减氮30%处理产量降低不显著。研究表明，配施促腐菌肥可以通过提高地上部分和地下部分干物积累量，优化根冠比，提高秸秆腐解率，释放更多养分满足水稻后期营养生长，促进秸秆高效利用和水稻高产。

关键词：寒地水稻秸秆还田腐解率氮肥产量

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查哈阳农场水稻生产机械化要点与做法

现代化农业 1998年第10期 27-28页

作者：孙志友黄显明姜金董国华柴福波黑龙江省查哈阳农场

介绍了查哈阳农场水稻生产机械的现状、水稻生产机械化的具体做法和要求，以及机械的改造方法。

关键词：水稻生产机械化

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