万建民课题组在水稻株型改良分子基础研究中取得重大进展

粮油与饲料科技2022年第2期科技动态

稻花香型高粱产品研究获进展香味是食品的一种重要品质性状，相较于普通大米，香米因具有诱人的香味而更受消费者的青睐，进而产生更高的经济价值。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline，2-AP）是香米产生香味的重要挥发物，水稻甜菜碱醛脱氢酶（BETA⁃INEALDEHYDEDEHYDROGENASE2,BADH2）

的不同突变类型均可以导致2-AP积累，产生香味（Okpalaetal.,2019）。科学家发现这一机制在水稻、玉米、高粱、大豆、黄瓜等作物中均是保守的。目前，利用基因编辑技术已获得香稻品种（Tangetal.,2021）和香型玉米材料（Wangetal.,2021）。

创制香型高粱材料，培育稻花香型高粱品种，将引领高粱作为高粱膳食纤维食品、酿酒、酿醋、饲料等产业的高品质发展。中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究组利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在高粱中首次敲除了高粱SbBADH2基因，创制了新型香高粱。相比于野生型，sbbadh2突变体的种子和叶片均散发出独特的茉莉花香味，通过LC-MS检测到突变体籽粒和叶中2-AP含量的显著积累。在突变体干种子中，2-AP含量达0.177mg/kg，在突变体植株嫩叶中2-AP含量高达0.801mg/kg。全株高粱是青贮饲料的第二大来源，因此，研究开展了草食动物的喂食试验。研究将野生型和sbbadh2突变植株叶子烘干磨成粉，分别均匀混

入饲料中进行标准的兔子饲喂实验。结果表明，相比于野生型对照，添加sbbadh2香高粱植株干粉的饲料，对兔子更具有吸引力，显著提高了兔子的采食量。该研究证实了香型高粱的秸秆提高了食草动物的采食量，将对畜牧业的健康发展起到一定的促进作用。相关研究成果在线发表在JournalofIntegra⁃tivePlantBiology（DOI:10.1111/jipb.13232）上。

遗传发育所等在水稻分蘖发育调控研究中取得进展自然界中，禾本科作物通常存在两种分枝策略：单秆或少分蘖的强顶端优势，如玉米、高粱等；主茎与分蘖无显著差别的弱顶端优势，如小麦、水稻等。

两种分枝类型都是影响作物产量的重要因素。

研究表明，TCP转录因子TB1（TEO⁃SINTE BRANCHED1）是决定栽培玉米强顶端优势的重要因子。

然而，决定水稻等弱顶端优势的因子尚不清楚。

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员陈凡研究团队与中国水稻研究所研究员朱旭东研究组合作，发现OsWUS在水稻弱顶端优势中发挥重要功能。

OsWUS，也称MOC3/TAB1/ SRT1（MONOCULM3/TILLERS ABSENT1/STER⁃ILE AND REDUCED TILLERING1），是拟南芥分生组织干细胞维持关键基因WUS（WUSCHEL）在水稻中的同源基因，对水稻分蘖芽的形成和生长有重要作用。

研究团队在前期分离得到一个Os⁃WUS功能缺失突变体dc1（decreased culm number 1），表型分析发现dc1表现出分蘖数目减少、穗部小花畸形和雌不育的表型；同时，dc1分蘖芽生长受主茎抑制，表现出生长素响应和顶端优势增强的表型；分蘖期去除dc1主茎顶端或敲除生长素作用相关基因ASP1（ABERRANT SPIKELET AND PANICLE1）能够解除主茎对分蘖芽的抑制，从而促进分蘖芽的生长；通过对野生型和dc1去顶前后转录组比较分析发现，去顶对dc1突变体转录调控的影响显著高于野生型；转录调控网络预测发现，去顶会显著影响dc1突变体中分生组织关键因子OSH1（ORYZA SATIVA HOMEO⁃BOX1）下游靶转录因子的表达，暗示OsWUS与OSH1转录调控网络存在未知的分子连接。

该研究揭示OsWUS通过影响顶端优势促进分蘖芽生长的分子机制，提高人们对水稻分蘖发育机理的认识。

相关研究成果在线发表在The Plant Journal上（DOI:10.1111/tpj.15026），遗传发育所副研究员方晓华为论文通讯作者，遗传发育所已毕业博士夏天雨和中国水稻研究所研究员陈红旗为论文共同第一作者。

实验一水稻杂交育种程序参观一目的要求了解水稻育种的程序及各阶段的主要工作。

二材料和用具本院水稻育种科研试验田全部材料，笔记本，铅笔。

三内容说明水稻育种方法很多，主要参观杂交育种程序。

（一）原始材料圃种植水稻育种原始材料的地段叫原始材料圃，主要是种植国内外搜集来的原始材料。

每年不断地引入新种持，丰富基因库。

通过系统观察、细致研究，筛选符合育种目标要求的具有单一的或综合的优良性状的亲本。

种植的方法按类型（高杆矮杆、粳稻、灿稻）种植。

每份种20-30株，重点材料应每年种植，严防机械混杂，严格保纯，一般材料一室内贮藏能保持其发芽力的情况下，每年分批轮流种植。

每年从原始材料圃选出若干材料作亲本的种于新本圃。

亲本圃应根据需要分期播种调节花期，加大行距，便于操作。

（二）选种圃种植杂种后代的地段为选种辅圃1．杂交一代（F1）（1）F1的播种：由于杂交所得种子数量少，加之又是米粒，故杂交种子发芽不好，易腐烂。

所以杂交种子最好播在塘瓷盘中育苗，然后载于试验田。

每一组合栽成一区，一般F1种10-20株左右，复合杂交则F1应有100株以上。

在每一个杂交种附近应种亲本和对照品种，均有单本植。

（2）观察记载：记载各重要性状，特殊性状以及有无及杂种优势。

（3）去假杂种：在生长期中，着重去假杂种，去杂假种根据父本的指示性状进行。

（4）收获脱粒：一般按组合分虽收获脱粒，但如假杂种的真伪尚不能准确鉴定时，要分株收获脱粒。

2．杂交二代（F2）（1）F2的种植规模：由于F2是变异范围最大的一代，一般每个组合种植2000-10000株，以组合为单位种植。

行长5尺，行距8-10寸。

种植行数依组合要求总株数而定。

每20或50行加入两个亲本或对照品种。

种扦一行作为比较的标淮，一律采用单本植。

（2）观察记载：F2的分离现象是必然存在的，如某一组合没有出现分离现象则可能是假杂种应淘汰。

对株型，生育期，穗部性状，抗病性等重要性状的分离进行描述和评价，作为组合取舍和个体选择的依据。

实验一水稻杂交育种程序参观一目的要求了解水稻育种的程序及各阶段的主要工作。

二材料和用具本院水稻育种科研试验田全部材料，笔记本，铅笔。

三内容说明水稻育种方法很多，主要参观杂交育种程序。

（一）原始材料圃种植水稻育种原始材料的地段叫原始材料圃，主要是种植国内外搜集来的原始材料。

每年不断地引入新种持，丰富基因库。

通过系统观察、细致研究，筛选符合育种目标要求的具有单一的或综合的优良性状的亲本。

种植的方法按类型（高杆矮杆、粳稻、灿稻）种植。

每份种20-30 株，重点材料应每年种植，严防机械混杂，严格保纯，一般材料一室内贮藏能保持其发芽力的情况下，每年分批轮流种植。

每年从原始材料圃选出若干材料作亲本的种于新本圃。

亲本圃应根据需要分期播种调节花期，加大行距，便于操作。

（二）选种圃种植杂种后代的地段为选种辅圃1．杂交一代（F1）（1）F1 的播种：由于杂交所得种子数量少，加之又是米粒，故杂交种子发芽不好，易腐烂。

所以杂交种子最好播在塘瓷盘中育苗，然后载于试验田。

每一组合栽成一区，一般F i种10-20株左右，复合杂交则F i应有100株以上。

在每一个杂交种附近应种亲本和对照品种，均有单本植。

（2）观察记载：记载各重要性状，特殊性状以及有无及杂种优势。

（3）去假杂种：在生长期中，着重去假杂种，去杂假种根据父本的指示性状进行。

（4）收获脱粒：一般按组合分虽收获脱粒，但如假杂种的真伪尚不能准确鉴定时，要分株收获脱粒。

2．杂交二代（F2）（1）F2 的种植规模：由于F2 是变异范围最大的一代，一般每个组合种植2000-10000株，以组合为单位种植。

行长5 尺，行距8-10 寸。

种植行数依组合要求总株数而定。

每20 或50 行加入两个亲本或对照品种。

种扦一行作为比较的标淮，一律采用单本植。

（2）观察记载：F2 的分离现象是必然存在的，如某一组合没有出现分离现象则可能是假杂种应淘汰。

对株型，生育期，穗部性状，抗病性等重要性状的分离进行描述和评价，作为组合取舍和个体选择的依据。

中国水稻科学(Chin J Rice Sci), 2022, 36(6): 562－571 562 DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.20220316 OsNramp5基因变异影响水稻重要农艺性状的研究进展李小秀1吕启明1, 2袁定阳1, 2, *(1湖南大学研究生院隆平分院, 长沙 410125; 2湖南杂交水稻研究中心/杂交水稻国家重点实验室, 长沙 410125; *通信联系人, email: *********************.cn)Research Progress on the Effects of OsNramp5 Mutation on Important Agronomic Traits in RiceLI Xiaoxiu1, LÜ Qiming1, 2, YUAN Dingyang1, 2, *(1 Longping Branch of Graduate School, Hunan University, Changsha 410125,China; 2Hunan Hybrid Rice Research Center / State Key Laboratory of Hybrid Rice, Changsha 410125, China; *Correspondingauthor,email:*********************.cn)Abstract: Developing low-cadmium (Cd) rice cultivars is the most economical and effective way to solve the problem of “Cadmium Rice”. Previous studies have shown that OsNramp5 is the major transport gene for Cd uptake in rice. The functional deficiency of OsNramp5 leads to a significant decrease in the content of Cd in rice grains, and the uptake of manganese (Mn) is also affected. However, in previous studies on the effect of OsNramp5 variation on rice growth and development, the conclusions were inconsistent. The systematic understanding of the effects of OsNramp5 mutation on important agronomic traits in rice will promote the development of new rice cultivars with low-Cd and high-quality. This manuscript focuses on the effects of OsNramp5 mutation on the content of metal ions, growth and development, yield and quality of rice, so as to provide scientific guidance for the breeding of new rice cultivars with low Cd accumulation by OsNramp5 mutation.Key words: rice; OsNramp5; cadmium; manganese; agronomic trait摘要：筛选和培育镉(Cd)低积累水稻品种是解决稻米镉污染问题最经济、有效的办法。

基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展作者：李萌姜恭好段海燕来源：《南方农业·上旬》2021年第12期摘要基因编辑是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。

总结了近年基因编辑技术在提升水稻育种速度和效率、实现水稻的生长发育调节、载体构建和突变体创制、水稻抗病目标改变、水稻品质提升等遗传改良方面的应用进展。

简要介绍了一代ZFNs基因编辑技术、二代TALENs基因编辑技术和三代CRISPR/Cas9基因编辑技术，重点介绍了CRISPR/Cas9的工作原理、优缺点、类型和相关技术。

最后对基因编辑技术在水稻遗传改良方面的发展方向进行了展望。

关键词基因编辑;CRISPR/Cas9;水稻;遗传改良;应用进展中图分类号：Q789 文献标志码：A DOI：10.19415/ki.1673-890x.2021.34.002基因编辑，又称基因组编辑或基因组工程，是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。

基因编辑技术通过插入和敲除基因、定点突变和碱基替换等对基因组靶位点进行一系列的人工修饰，以获得新的功能或表型，甚至创造新的物种，在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力，尤其是在植物遗传改良和新品种培育方面应用十分广泛。

1 基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展1.1 提升水稻育种速度和效率近年将基于CRISPR/Cas9系统的基因组定点编辑技术不断应用于水稻，用来深入研究水稻基因功能和精准培育水稻品种，而传统基因组编辑技术只可对水稻基因片段随机删除或插入，精准插入效率不高。

Yuming Lu等用硫代修饰和磷酸化修饰供体片段，成功提升敲入靶向的效率，对约1 400株植株进行编辑，成功效率平均值为25%，高者可达47%;此方法还能够在4个位点进行靶向敲入，改进该方法得到重复片段介导的同源重组方法，能够精准有效融合原位标签蛋白并实现片段的替换，该效率约为11%[1]。

5、供发芽试验使用的送检样品应装入密闭防湿的容器。

(×) 7、在病害流行上起重要作用的稻叶瘟病斑类型是（D、急性型病斑）。

1、水稻品种分蘖角度是品种固有特性，在该品种的分蘖期、抽穗期、成熟期，其分蘖角度是不变的。

(×)4、水稻开花后3－5天即开始灌浆( )√5、水稻的产量高低主要取决于光合作用状况的优劣。

( )√6、生产中，防止僵苗是夺取水稻高产的重要措施之一。

( )√10、水稻本田期的追肥方式有土施和叶面施两种。

( )√4、水稻产量包括三个概念，一是光合产量，二是生物产量，三是经济产量。

三者之间的关系是（C、光合产量＞生物产量＞经济产量）。

7、二化螟多以（ D、4-6 ）龄幼虫于稻桩、稻草及田边杂草中滞育越冬，未成熟的幼虫春季还可取食田间及周边绿肥、油菜、麦类等作物。

13、三化螟属鳞翅目螟蛾科，俗称蛀心虫、钻心虫等，属于（B、完全变态）昆虫，是我国南方水稻主要害虫之一。

5、我国水稻主产区主要是东北地区、长江流域，珠江流域。

(√)7、根外追肥是叶面肥，是土壤施肥的一种辅助手段。

（）√8、亲代传递给子代的遗传物质称种质，携带各类物质的材料就称为种质资源。

( )√9、二化螟属鳞翅目，螟蛾科，是我国水稻生产上危害最为严重的常发性害虫之一。

( )√3、水稻的生产条件中，( )是基本要素，（C、土、肥、种水、温、光）是必要条件。

10、水稻白叶枯病是一种细菌性病害，主要为害叶片，病菌主要从叶片（ B、水孔）侵入，病害大多从叶尖或叶缘开始。

8、利用水稻主茎总叶片数划分水稻品种的生育期，一般来说，早熟品种的主茎叶片数为：( B、10-13片)3、水稻的光合作用就是指水稻叶片的光合作用，即水稻叶片制造光合产物并释放氧气的过程，因此水稻叶鞘没有光合作用。

(×) 8、二化螟在国内各稻区均有分布，三化螟和大螟在东北稻区不发生危害。

(√)2、某水稻田施氮肥区1公顷的植物产量为6000千克，无氮肥区1公顷的植物产量为4500千克。

农业工程技术·综合版 2024年1月刊3“三 农” 论 坛做强农业芯片，筑牢广西粮食安全基础周小河，黄培冬，罗永端，佘恺聪，谢 剑（广西农业干部学校，南宁 530200）摘要:种业是粮食安全的关键，广西自治区有着丰富的种育资源，该文介绍了当地水稻种业发展现状，分析了水稻种业发展困境，提出加强种质资源的收集与精准鉴评、加强创新、加强海水稻品种培育等建议，以期推动广西水稻种业高质量创新发展。

关键词:农业芯片；种质资源；粮食安全；水稻；育种；基因；海水稻；广西周小河，黄培冬，罗永端，等. 做强农业芯片，筑牢广西粮食安全基础[J]. 农业工程技术，2024，44(1):3～4+7.种子是农业的“芯片”，是粮食安全的关键。

习近平总书记多次强调“种子是我国粮食安全的关键，只有用自己的手攥紧中国种子，才能端稳中国饭碗，才能实现粮食安全”。

广西是农业大省，不仅是国内有名的“糖罐子”“菜篮子”和“果盘子”，还是国家水稻的重要产区，是国内重要的水稻种子繁育以及生产基地之一，历年稻谷产量占广西自治区全区粮食产量的73%以上。

“十四五”期间，广西种业在种质资源保护、品种创新、良种攻关、基地建设等方面都取得了突破。

2021年以来，广西审定农作物新品种881个，其中水稻564个，位居全国前例[1]。

广西种业的发展，对稳固广西粮食安全作出了重要贡献。

1 广西水稻种业发展现状1.1 本土育种与种质资源收集1.1.1育种据国家水稻数据中心统计数据，1970—2022年底，广西历年审定水稻品种1798个。

其中，2016—2022年，广西共审定水稻品种1077个，占比59.9%[2]。

自2019年来，广西每年审定的水稻品种都在200个左右，广西水稻农业育种取得长足进步。

通过审定品种中，区内培育（含区内外合作育种）的水稻品种占比61.75%。

其中，由广西农业科学院水稻研究所选育的“丰田优553”不仅抗病虫好，而且米质优、高产，2014年入选广西十大优质米品种，2015年入选农业主推品种，2016年通过超级稻认定，2019年被认定为绿色超级稻。

1《喜看稻菽千重浪》作业检测（含答案）统编版高中语文必修上册4.1《喜看稻菽千重浪》作业检测一、实用类文本阅读阅读下文，完成各题。

①前些年一家有影响的报纸在头版刊登了一篇贬斥杂交稻的文章，说杂交稻是“三不稻"——“米不养人，糠不养猪，草不养牛”。

这种不顾事实的说法给农业科研人员和广大农民心头蒙上了阴影。

袁隆平写了一封信寄给了《人民日报》社，凭着他杰出的学识和无与伦比的实践，用事实说明“杂交稻既能高产又能优质"。

1992年6月18日，《人民日报》在第二版刊登了袁隆平的来信。

②信中，袁隆平用平和的语、无可辩驳的事实说，最近社会上流传杂交稻米质太差，有人贬杂交稻为“三不稻”，说什么“米不养人，糠不养猪，草不养牛"。

果真是这样吗？我想用事实来回答：我国是世界上第一个在生产上利用水稻杂种优势的国家，杂交稻比一般水稻每亩增产100千克左右。

1976年—1991年全国累计种植杂交稻19亿多亩，增产粮食近2000亿千克。

由此可见，杂交水稻的推广，对解决我国11亿人口的温饱问题发挥了极其重要的作用。

目前，全国种植面积最大、产量最高的一个水稻良种“汕优63”是杂交稻。

近几年的年种植面积都超过1亿亩，平均亩产稳定在500千克左右，不仅产量高而且品质好，被评为全国优质籼稻米。

的确，在我国南方生产的稻谷中，有相当一部分米质较差，这主要是双季早稻。

目前积压的稻谷以及历年来粮店出售的大米，大多数为这种早籼稻。

他写道，双季晚稻和一季中稻一般品质较好，粮店偶尔出售这种稻米时，就会出现排长队争购的现象。

而杂交稻则占双季晚稻和一季中稻面积的80％左右，产量占90％以上。

因此，说杂交稻属劣质米与事实不符。

③袁隆平进而写道，其实，杂交稻、常规稻与任何其他农作物一样，品种不同，产量和品质是有差别的，有的甚至相差悬殊。

一般地说，大多数杂交稻品种的米质属于中等，其中也有个别杂交稻品种的米质较差，但绝不能以个别品种的优劣来概括一般。