中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (1): 1-9.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.001
收稿日期:
2024-05-16
接受日期:
2024-06-07
出版日期:
2025-01-01
发布日期:
2025-01-07
通信作者:
联系方式:
吕树伟,E-mail:lvshuwei0724@163.com。
基金资助:
LÜ ShuWei(), TANG Xuan*(
), LI Chen*(
)
Received:
2024-05-16
Accepted:
2024-06-07
Published:
2025-01-01
Online:
2025-01-07
摘要:
落粒性是限制水稻产量的重要因素之一,培育落粒性适中的水稻新品种是全球水稻育种面临的重要挑战。水稻作为我国最重要的粮食作物之一,为国家粮食安全提供了重要保障。落粒性是水稻驯化过程中最重要的性状之一,离层是控制水稻落粒性的重要部位。与野生稻相比,栽培稻的离层发育不完整,导致其落粒性降低。落粒性不仅会影响粮食产量,同时也影响其对机械化收割的适应性。因此,培育落粒性适中的水稻新品种成为解决这一问题的主要方法。在生产上,为了培育落粒性适中的水稻品种,需要对重要落粒基因进行挖掘与利用,并将其导入优良水稻品种中进行遗传改良,从而获得适应于机械化收割的水稻新品种。前人通过图位克隆等方法克隆了多个落粒基因,如SH4/SHA1、qSH1、OsSh1/ObSH3等,并对其功能机制进行了解析。同时,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术、γ射线诱变技术和基因导入等方法,成功创制了一批落粒性适中的水稻新材料。落粒性对粮食产量和水稻的收获方式有重要影响。本文从水稻落粒性的鉴定方法、生理基础、落粒性基因的克隆,以及落粒性遗传调控网络等方面进行了综述,同时,提出通过在优异的水稻种质资源中对落粒基因进行利用,为探索水稻落粒性的遗传机制和选育适用于水稻机械化收获的水稻新品种提供参考。
吕树伟, 唐璇, 李晨. 水稻落粒性研究进展[J]. 中国农业科学, 2025, 58(1): 1-9.
LÜ ShuWei, TANG Xuan, LI Chen. Research Progress on Seed Shattering of Rice[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(1): 1-9.
表1
已克隆的落粒性基因"
基因 Gene | 基因号 Genomic Locus | 编码蛋白 Functional protein | 染色体 Chr. | 参考文献 References |
---|---|---|---|---|
SHA1/SH4/GL4 | LOC_Os04g57530 | Myb3转录因子Myb3 transcription factor | 4 | [ |
qSH1 | LOC_Os01g62920 | BEL1型同源异型蛋白BEL1-type homeobox | 1 | [ |
CPL1/sh-h | LOC_Os07g10690 | CTD磷酸化酶CTD phosphatase | 7 | [ |
SHAT1 | LOC_Os04g55560 | AP2转录因子AP2 transcription factor | 4 | [ |
OsSh1/ObSH3 | LOC_Os03g44710 | YABBY转录因子YABBY transcription factor | 3 | [ |
SH5 | LOC_Os05g38120 | BEL1型同源异型蛋白BEL1-type homeobox | 5 | [ |
OSH15 | LOC_Os07g03770 | KNOX家族Ⅰ类同源异型蛋白KNOX family class 1 homeobox | 7 | [ |
SNB/SSH1 | LOC_Os07g13170 | AP2转录因子AP2 transcription factor | 7 | [ |
OgSH11 | XM_052280091 | Myb转录因子Myb transcription factor | 11 | [ |
NPC1 | LOC_Os03g61130 | 磷脂酶C1 Phospholipase C1 | 3 | [ |
GRF4/PT2 | LOC_Os02g47280 | 生长调控因子Growth-regulating factor | 2 | [ |
LG1 | LOC_Os04g56170 | SQUAMOSA启动子结合蛋白SQUAMOSA promoter-binding protein | 4 | [ |
[2] |
pmid: 15449756 |
[3] |
胡培松, 翟虎渠, 万建民. 中国水稻生产新特点与稻米品质改良. 中国农业科技导报, 2002, 4(4): 33-39.
|
|
|
[4] |
doi: 10.1016/j.cell.2006.12.006 pmid: 17190597 |
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
doi: 10.1007/s10709-017-9958-x pmid: 28238052 |
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
蒋丽芸. 水稻落粒性调控基因SSH1的克隆与功能分析[D]. 北京: 中国农业大学, 2019.
|
|
|
[13] |
吕树伟. 非洲野生稻落粒基因SH3的克隆及其分子演化[D]. 北京: 中国农业大学, 2018.
|
|
|
[14] |
沈圣泉, 庄杰云, 王淑珍, 包劲松, 郑康乐, 舒庆尧, 夏英武. 籼稻落粒性QTL定位与环境互作效应检测. 分子植物育种, 2004, 2(5): 627-632.
|
|
|
[15] |
王穆穆, 何艳芳, 郑永胜, 王晖, 王丽媛, 王东建, 张晗, 李汝玉. 水稻落粒基因SH8的精细定位与克隆. 作物学报, 2022, 48(8): 1948-1956.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2022.12049 |
|
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
doi: 10.1126/science.1123604 pmid: 16527928 |
[19] |
doi: 10.1126/science.1126410 pmid: 16614172 |
[20] |
|
[21] |
|
[25] |
|
[26] |
李仕贵, 马玉清, 何平, 黎汉云, 陈英, 周开达, 朱立煌. 水稻籼粳杂交落粒性的遗传分析和基因定位. 西南农业学报, 1999, 12(S2): 77-80.
|
|
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
doi: 10.1038/nplants.2017.64 pmid: 28481332 |
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
doi: 10.1038/s41477-018-0164-3 pmid: 29872176 |
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
doi: 10.1105/tpc.18.00304 pmid: 30626621 |
[42] |
|
[43] |
doi: 10.1111/tpj.13165 pmid: 26991499 |
[44] |
|
[45] |
|
[46] |
|
[47] |
doi: 10.1104/pp.17.00298 pmid: 28351912 |
[48] |
doi: 10.1038/nplants.2017.83 pmid: 28585552 |
[49] |
doi: 10.1016/bs.ctdb.2016.02.002 pmid: 27282024 |
[50] |
|
[51] |
叶兴锋, 徐林峰, 施聪, 童川, 沈圣泉. 中等落粒性的改良型超级稻‘协青早A/M9308’应用价值评价. 中国农学通报, 2012, 28(21): 131-134.
|
|
|
[52] |
doi: S0958-1669(14)00194-3 pmid: 25437637 |
[53] |
doi: 10.1016/j.rsci.2019.08.001 |
[54] |
|
[24] |
|
[23] |
|
[22] |
doi: 10.1016/j.cell.2015.07.002 pmid: 26232223 |
[1] |
doi: 10.1016/s1369-5266(99)00047-3 pmid: 10712951 |
[55] |
|
[56] |
区树俊, 汪鸿儒, 储成才. 亚洲栽培稻主要驯化性状研究进展. 遗传, 2012, 34(11): 1379-1389.
|
|
|
[57] |
|
[58] |
|
[59] |
doi: S1674-2052(17)30308-8 pmid: 29079543 |
[60] |
doi: 10.1093/aob/mcm048 pmid: 17495986 |
[61] |
|
[62] |
|
[1] | 陈鸽, 谷雨, 文炯, 傅岳峰, 何兮, 李薇, 周峻宇, 刘琼峰, 吴海勇. 冬闲杂草还田对水稻光合物质生产和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 647-659. |
[2] | 苏明, 李翻过, 洪自强, 周甜, 柳强娟, 班文慧, 吴宏亮, 康建宏. 施氮缓解旱地马铃薯花后高温早衰的抗氧化特性研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 660-675. |
[3] | 王少骅, 沈年桥, 储天然, 吴永汉, 李康宁, 石延霞, 谢学文, 李磊, 范腾飞, 李宝聚, 柴阿丽. 浙江苍南番茄-水稻轮作对连作土壤理化性质和微生物群落的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 692-703. |
[4] | 史帆, 李文广, 易树生, 杨娜, 陈玉萌, 郑伟, 张雪辰, 李紫燕, 翟丙年. 有机无机肥配施下旱地麦田土壤有机碳组分含量的变化特征[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 719-732. |
[5] | 李璐, 谢庄, 谢可盈, 张瀚, 赵卓文, 向奥妮, 李巧龙, 凌英华, 何光华, 赵芳明. 水稻CSSL-Z492单、双片段代换系构建及粒型QTL的遗传解析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 401-415. |
[6] | 罗一诺, 李艳霏, 李文虎, 张思琦, 牟文燕, 黄宁, 孙蕊卿, 丁玉兰, 佘文婷, 宋文斌, 李小涵, 石美, 王朝辉. 我国新育成小麦品种(系)籽粒不同部位铁含量及影响因素[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 416-430. |
[7] | 仇海龙, 李盼, 张殿凯, 樊志龙, 胡发龙, 陈桂平, 范虹, 何蔚, 殷文, 赵连豪. 西北绿洲灌区麦后复种绿肥对减量施氮春小麦生长及产量的补偿效应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 443-459. |
[8] | 王佳芯, 胡静一, 张巍, 魏骞, 王涛, 王小林, 张雄, 张盼盼. 覆膜方式对间作玉米光合物质生产及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 460-477. |
[9] | 张方方, 宋启龙, 高娜, 白炬, 李阳, 岳善超, 李世清. 长期覆盖对黄土高原春玉米产量、土壤碳氮组分和碳氮库相关指数的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 507-519. |
[10] | 王荣荣, 徐宁璐, 黄修利, 赵凯男, 黄明, 王贺正, 付国占, 吴金芝, 李友军. 一次灌溉和氮肥运筹对旱地小麦籽粒产量和品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(1): 43-57. |
[11] | 范虹, 殷文, 胡发龙, 樊志龙, 赵财, 于爱忠, 何蔚, 孙亚丽, 王凤, 柴强. 绿洲灌区密植对氮肥减量玉米产量的补偿潜力[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1709-1721. |
[12] | 韩潇杰, 任志杰, 李双静, 田培培, 卢素豪, 马耕, 王丽芳, 马冬云, 赵亚南, 王晨阳. 不同施氮量对土壤团聚体碳氮含量及小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1766-1778. |
[13] | 何永强, 张金盔, 徐劲松, 丁晓雨, 程勇, 许本波, 张学昆. 14-羟基芸苔素甾醇生长调节剂对油菜生长和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1444-1454. |
[14] | 李永飞, 李战魁, 张战胜, 陈永伟, 康建宏, 吴宏亮. 氮肥后移对高温胁迫下春小麦旗叶生理特性和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1455-1468. |
[15] | 许娜, 唐颖, 徐正进, 孙健, 徐铨. 籼粳杂种不育的遗传分析和候选基因鉴定[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1417-1429. |
|