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水稻花药组织培养特性的细胞质效应研究
刘艳涛;赵爽;石鹤飞;李云;王俊侠;耿博;以一套核置换回交超过25代，细胞核均来源于珍汕97B，细胞质分别来源于饶平野生稻、野败、夜公胞质及珍汕97B可育胞质的同核异质水稻不育系及保持系材料，与来自日本的粳稻恢复系Joshu杂交，构建同核异质材料及其杂交种，通过测定水稻材料在N6和SK3培养基条件下花药愈伤组织出现时间、诱导率、再生率、绿苗率和白苗率，分析水稻花药组织培养特性的细胞质效应。结果表明，细胞质对2种培养基条件下的花药愈伤组织出现时间、诱导率及N6培养基条件下的白苗率影响显著或极显著；细胞核与细胞质互作、培养基与细胞质互作效应均对2种培养基条件下的花药愈伤组织出现时间、诱导率影响显著或极显著。在N6和SK3培养基条件下，Joshu均能缩短花药愈伤组织出现时间，并提高花药愈伤组织诱导率、再生率与绿苗率。在2种培养基中，N6培养基能提高Joshu及籼粳杂种F1代的花药愈伤组织诱导率、再生率和绿苗率，而SK3培养基能缩短花药愈伤组织出现时间。综上，细胞质是影响花药培养效率的重要因素之一，通过筛选特定细胞质与核基因型并优化培养基，可为提高水稻花药培养效率及解析相关遗传机制提供依据。
水稻育性转换相关lncRNA(MSTRG.100908.3)及其介导的ceRNA调控网络解析
杨攀;李倩;赵冠环;杨胜标;王颖;金晶;长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是一类长度超过200 nt的调控性非编码RNA，主要通过与特定微小RNA(microRNA, miRNA)结合，起到竞争性内源RNA(competing endogenous RNAs, ceRNA)的作用，进而间接调控靶标基因的表达。前期对水稻光温敏核不育系武香S(WXS)育性转换关键时期的可育系和不育系幼穗进行全转录组测序，筛选到一个在可育系中显著高表达的lncRNA(MSTRG.100908.3)，并预测了lncRNA(MSTRG.100908.3)-miRNA(miR160a)-信使RNA(messager RNA, mRNA)(ARF10/ARF22)互作的ceRNA调控网络。为进一步揭示lncRNA(MSTRG.100908.3)在WXS育性转换中的调控作用，通过表达量分析，发现在WXS可育系幼穗发育的3个不同时期中，MSTRG.100908.3和ARF10(LOC＿Os04g43910)、ARF22(LOC＿Os10g33940)的表达量呈正相关，同时两者的表达量均与miR160a的表达量呈负相关。基于已获得的核心序列，采用cDNA末端快速扩增技术（rapid amplification of cDNA ends,RACE）,5'RACE和3'RACE成功获得MSTRG.100908.3的全长序列，通过生物信息学分析发现，MSTRG.100908.3符合lncRNA特征，推测其全长序列属于lncRNA。然后，将MSTRG.100908.3的核心序列和miR160a的前体序列构建到pCXUN过表达载体上、将ARF10和ARF22的编码序列（coding sequence, CDS）构建到pGreenII0800-LUC荧光素酶报告载体上，随后共转化水稻WXS原生质体进行验证。结果表明，miR160a可以下调ARF10和ARF22的表达，而MSTRG.100908.3可作为ceRNA结合miR160a，从而间接上调ARF10和ARF22的表达。
水稻耐热基因TT2的特异性鉴定标记开发
陈若凡;陆佳雨;许学;吴爽;王沛然;张梦柯;石英尧;汪秀峰;针对水稻耐热基因TT2,开发高效分子鉴定标记,以加速耐高温水稻种质资源的精准筛选与品种选育。基于扩增阻滞突变系统PCR (ARM S-PCR)的基本扩增原理,利用TT2基因单核苷酸多态性(SNP)差异,分别设计了适用于琼脂糖凝胶电泳、毛细管电泳及五引物扩增受阻突变体系(PARMS)技术的3套特异性引物,可准确区分TT2的不同基因型。其中,琼脂糖凝胶电泳鉴定标记通过条带大小区分TT2基因型,准确性高且操作简便;毛细管电泳鉴定标记借助不同荧光片段大小区分TT2基因型,检测通量高且速度快;PARMS标记则通过酶标仪对TT2基因型实现高通量精准分型,且更快、更简便。这3种不同检测方式的分子标记可满足不同实验室的检测需求,实现对TT2优异单倍型的精准鉴定,为水稻耐热基因聚合和耐热新品种选育提供关键技术,推动耐热水稻育种发展。
两系杂交稻组合芽期和苗期耐盐性鉴定及其产量协同分析
方雅格;张武汉;舒服;邓华凤;孙平勇;何强;以54份耐盐性不同的两系杂交稻为供试材料，在芽期和苗期分别设置不同盐浓度处理，测定发芽势、发芽率、芽长、根长、根数、芽鲜重和整株鲜重等指标，并以各指标盐害率的均值作为耐盐性评价依据。结果显示，盐浓度升高对种子萌发和幼苗生长的抑制作用显著增强；各性状的盐害率在不同盐浓度下均呈现相似的变化趋势。盐胁迫处理共筛选出5个耐盐组合，分别为爽两优521、爽两优1143、爽两优182、爽两优138和爽两优132。爽两优521、爽两优182、爽两优138与爽两优132在非盐碱地种植，表现出较高的单株产量，显示出耐盐性与高产的良好协同性。在所有供试材料中，爽两优521的耐盐性表现最优，其苗期盐害率均值在所有材料中最低（22.80%）；在多指标评价体系中，该组合0.8%NaCl处理下的整株鲜重盐害率及1.2%NaCl处理下的苗期盐害率达到极强耐盐水平，盐害率分别为2.29%、20.00%,0.8%NaCl处理下的芽鲜重盐害率，1.0%NaCl处理下的整株鲜重盐害率、根数盐害率和芽鲜重盐害率达到强耐盐水平，盐害率分别为25.10%、27.73%、31.30%和38.89%,1.0%NaCl处理下根长、芽长盐害率表现为中等耐盐，盐害率分别为52.76%、58.19%；同时，该组合的单株产量位列全部参试组合第2位（49.84 g）。该研究为爽两优系列杂交稻组合在非盐碱地与盐碱地的推广布局提供了理论支撑。
水稻PDR基因家族鉴定及盐胁迫下的表达分析
乔士会;孙学武;孙志忠;郭星奇;谭炎宁;吴柳兵;李小秀;陈思扬;刘海;谭勇俊;段美娟;袁定阳;多向耐药性（pleiotropic drug resistance,PDR）蛋白是ATP结合盒（ATP-binding cassette,ABC）转运蛋白超家族中ABCG亚家族的重要成员，在植物逆境胁迫响应过程中发挥关键作用。为研究水稻PDR基因家族对盐胁迫的响应，鉴定了水稻PDR基因家族成员，并对其理化性质、进化关系、结构特点等进行了生物信息学分析，分析了OsPDR基因盐胁迫表达响应情况。结果显示，水稻中共鉴定到16个PDR基因；系统进化分析结果显示OsPDR基因家族与拟南芥亲缘关系较远，与玉米关系更近，且OsPDR基因主要可分为5个类群（Group I～V），同一类群成员具有相似的基因结构和高度保守性；在其启动子区域共鉴定到35种与光响应、激素响应、生长发育响应和逆境胁迫响应相关的顺式作用元件；OsPDR基因转录组数据分析结果显示，在水稻不同组织部位均能检测到OsPDR基因家族成员的表达，且多数OsPDR基因在根中表达量相对更高。进一步检测了水稻苗期在正常与盐胁迫生长条件下16个OsPDR基因的相对表达量，结果显示OsPDR基因明显受盐胁迫调控，不同OsPDR基因可能在盐胁迫响应的不同阶段发挥主要作用。对水稻PDR基因家族成员进行了系统鉴定，初步揭示了其在盐胁迫响应中的潜在功能，为水稻耐盐基因挖掘以及耐盐育种等相关研究提供了参考。
基于MPC算法的水稻培育智能水温控制系统设计及应用
王伍梅;倪大虎;刘银燕;王玉;杜士云;针对两系光温敏核不育系水稻育性不稳定制约杂交水稻推广的核心问题，旨在开发一套低功耗智能控温系统，通过精准维持处理池水温的恒定且在适宜的范围内，为水稻育性稳定性鉴定提供标准化环境。设计了基于低功耗远距离无线电（Long Range, LoRa）的水稻培育智能水池控温系统，采用“单主控节点+多受控节点”架构，以实现对水稻光温敏核不育系培育水池广域温度的监控。系统集成高精度温度传感器实时采集水温数据，并利用模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）方法动态优化控温策略，以克服水池控温系统中制热机存在的惯性与延迟问题，从而实现快速精准的温度调节。通过控制冷热水混合阀门实现水池精准温控，并依托LoRa扩频调制技术与节点间歇休眠机制，在实现1 000 m范围内低功耗数据传输的同时，进一步降低了系统能耗。试验结果表明，该系统能将处理池水温波动控制在目标值±0.2℃范围内，控温上升时间缩短至17.6 s，与传统比例积分微分（Proportional Integral Derivative, PID）算法相比，调节速度提高了145.6%。水稻不育系1892S在该控温系统中，设置长日照恒温22.5℃的环境下培育6d，套袋自交结实率最高为23.61%，而在对照高温自然环境下，1892S套袋自交结实率为0.00。该系统的应用可有效降低功耗，实现水池的精准温控，提高水稻光温敏核不育系的选育效率，为两系杂交水稻的大面积推广应用提供坚实支撑。
不同机收方式对再生稻产量与品质的影响
孙鑫;盖盼盼;陈宏景;熊姣军;何爱春;唐启源;杨德生;为探究不同机收方式对再生稻产量和品质的影响，于2023—2024年开展大田试验，以隆晶优1212（高节位再生型品种）和甬优4949（低节位再生型品种）为供试品种，设置常规水稻收割机收获和再生稻专用收割机收获2种机收方式处理，测定头季机收碾压率、头季和再生季产量及产量构成因素和再生季稻米品质等指标。结果表明，相比于常规水稻收割机，采用再生稻专用收割机收获的，头季机收碾压率从44.3%降至22.7%。在再生稻专用收割机收获方式下，隆晶优1212和甬优4949再生季2 a平均产量分别为3.91、5.26 t/hm2，分别较常规水稻收割机收获方式增产17.4%、10.5%。与常规水稻收割机收获方式相比，头季采用再生稻专用收割机收获的，再生季有效穗数、单位面积颖花数和结实率分别提高10.2%、7.0%和7.1%，而每穗颖花数和千粒重差异不显著。从稻米品质来看，相比于常规水稻收割机收获方式，头季采用再生稻专用收割机收获的，2个品种再生季平均整精米率提高2.4%，平均垩白粒率和垩白度分别降低21.0%、15.2%；在再生稻专用收割机收获方式下，隆晶优1212和甬优4949较常规水稻收割机收获的整精米率分别提高4.1%、1.0%，垩白粒率分别降低19.7%、22.5%，垩白度分别降低19.2%、10.0%。比较碾压行的再生季产量和稻米品质发现，相较于隆晶优1212，甬优4949碾压行的年平均产量提高23.5%，整精米率提高25.2%，垩白粒率和垩白度分别降低12.0%、22.2%。综上，头季采用再生稻专用收割机收获，可显著降低机收碾压率，进而提升再生季产量和稻米品质，对高节位再生型品种的改善效果更佳。
盐胁迫下外源L-苯丙氨酸对水稻幼根生长和茉莉酸合成的影响
黄钰博;黎曼缇;穆凤娇;杨绪磊;许可欣;孙继民;刘桃李;谭炎宁;为明确L-苯丙氨酸（Phe）在水稻盐胁迫中的作用，从表型、细胞学和基因表达层面分析了盐胁迫下外源Phe对水稻幼根生长和茉莉酸（JA）合成的影响。结果表明，在50 mmol/L NaCl胁迫下，0.3 mmol/L Phe处理使水稻胚根长度在第3天显著增加234.9%，根尖分生区面积扩大47.1%，伸长区细胞长度增加45.7%;NaCl+Phe处理后第2天和第3天，根系中的JA含量较NaCl处理分别显著降低43.7%和48.4%。实时荧光定量PCR分析发现，盐胁迫下Phe抑制JA合成途径脂氧合酶基因OsLOX4、OsLOX6、OsLOX7及β-氧化限速酶基因OsACX2、OsACX3等的表达。明确了外源Phe能有效缓解盐胁迫对幼根生长的抑制作用，其生理机理可能与抑制JA合成有关。
基于无人机多光谱遥感数据的水稻叶面积指数反演模型研究
殷琴亮;刘洋;李建武;张玉烛;以3个籼型常规稻为研究对象，在湖南省岳阳市开展试验，采用无人机和人工实测的方式获取移栽后第14、21、35、42、56、73天等6个水稻生育时期的多光谱遥感影像及水稻叶面积指数(LAI)实测数据，使用不同方法构建水稻LAI反演跨期与非跨期预测模型，并检验其预测性能(拟合效果和预测精度)。通过Pearson相关性分析，筛选出5个与水稻LAI密切相关的植被指数，分别为近红外反射植被指数(NDRE)、绿色植被指数(GNDVI)、标准化植被指数(NDVI)、叶片光谱指数(LCI)和优化土壤调整植被指数(OSAVI)。分别采用逐步回归和Lasso回归2种多元回归模型、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)2种机器学习回归模型构建水稻LAI反演跨期与非跨期预测模型，并用决定系数(R2)与均方根误差(RMSE)对各模型的预测性能进行评价。结果表明，在水稻LAI反演跨期预测模型中，SVM模型整体预测性能较优，其验证集在移栽后跨第56天预测精度最高，R2为0.562；跨第14天预测精度最低，R2为0.095；在水稻LAI反演非跨期预测模型中，RF模型整体预测性能较优，其验证集在各生育时期的R2均在0.562及以上，最高达0.856，预测稳定。总体来看，机器学习回归模型较多元回归模型具备更高的预测性能。此外，水稻LAI反演跨期预测模型虽表现出一定的迁移能力，但不同生育时期差异较大，仍需根据时期特征优化建模策略。
施氮量和氮磷钾配比对小粒型杂交稻卓两优0985产量构成及养分吸收利用的影响
潘群肖;卓乐;龙超;殷超;唐文帮;周文新;易镇邪;为探究施氮量和氮磷钾配比对小粒型杂交稻产量构成及养分吸收利用的影响，以小粒型杂交稻卓两优0985为材料，在4个施氮量水平(N1 120 kg/hm2、N2 150 kg/hm2、N3 180 kg/hm2、N4 210 kg/hm2)与3个氮磷钾配比(F11∶0.5∶0.8、F2 1∶0.5∶1、F3 1∶1∶1)条件下开展大田试验。结果表明，随着施氮量增加，卓两优0985的产量呈先增后降趋势，N3处理的实际产量分别比N1、N2处理显著增加5.88%～7.47%、11.05%～17.27%，但N3和N4处理差异不显著；不同氮磷钾配比处理中，F2处理的实际产量略高；互作处理中，N3F1与N3F2处理的实际产量较高。增加施氮量有利于提高卓两优0985的氮、磷、钾素吸收总量，但会降低氮、磷、钾素吸收效率及利用效率，氮、磷、钾肥偏生产力以及氮、钾收获指数。氮磷钾配比主要影响磷、钾吸收总量与磷素吸收效率。相关分析表明，卓两优0985的产量与有效穗数、每穗总粒数呈显著或极显著正相关，与氮、钾素吸收总量呈极显著正相关，与氮素吸收效率呈极显著负相关，与氮、钾收获指数呈显著或极显著负相关。综合考虑产量与养分吸收利用特性，小粒型杂交稻卓两优0985的最佳处理为N3F1处理(施氮量180 kg/hm2，氮磷钾配比1∶0.5∶0.8)。