水稻籽粒快速灌浆的资源挖掘与特性分析开题报告

 2023-02-15 10:10:05

1. 研究目的与意义

本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等(列出主要参考文献)

水稻(oryza sativa l)是世界上最重要的粮食作物之一,养活世界50%的人口。中国作为水稻种植和消费大国,平均年种植面积3300万公顷,超过65%的人口以稻米为主食[1]。世界耕地面积和淡水资源的减少,提高水稻产量具有重要意义。水稻籽粒灌浆饱满度对种子产量有重要影响,籽粒灌浆不足,充实度不好,不仅达不到已有颖花数,且使整精米率下降,不能充分实现品种的增产潜力和商品价值[2][3]。深入解析水稻籽粒灌浆速率调控的生理生化分子机理,可为改良并培育优质水稻提供基础。因此,挖掘水稻快速籽粒灌浆品种,探讨其生理机制是实现高产的关键。

水稻是典型的穗状花序。研究表明,根据颖花所处位置不同,灌浆特性存在一定差异。根据开花时间和灌浆速率的不同,可将稻穗不同部位的籽粒分为强势粒和弱势粒。通常穗上部一次枝梗着生的籽粒多为强势粒,表现开花早、灌浆速度快、粒重较大;穗下部二次枝梗上着生的籽粒多为弱势粒,表现灌浆速度慢、成熟迟、粒重较小[4][5]。不同水稻品种本身的遗传特性并不完全相同,品种间籽粒灌浆的强弱势粒存在着一定差异。例如,杂交稻和常规稻的灌浆就存在着极显著差异。王建林等[6]研究则认为造成杂交稻和常规稻灌浆差异主要因素是灌浆时间的差异。朱庆森等[7]指出异步灌浆型主要表现在一些大穗型杂交稻品种上,而同步灌浆型主要集中在一些多穗型常规稻品种上。目前,影响水稻灌浆充实的生理因素包括三个方面。(1)库源关系,通过疏花、剪叶和增施co2等处理研究水稻源库关系发现[8],水稻源和库对其强、弱势粒灌浆结实存在影响,根据水稻灌浆特性可以划分为源限制型、库限制型和源库互作型3种。(2)同化物代谢相关酶活性,如蔗糖合酶、adpg-焦磷酸酶、淀粉合酶和淀粉分支酶等。(3)植物激素和其他生长调节物,植物激素往往通过调节酶活性或物质运输影响水稻灌浆充实,如脱落酸(aba)和乙烯(ethylene, eth)在抑制发芽和促进籽粒成熟中发挥作用[9]。然而,具体的生理机制尚不清楚,有待进一步研究。

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2. 研究内容和预期目标

研究的目标、内容和拟解决的关键问题

使用从世界各地收集分离鉴定的400份稳定纯合体的水稻的自然群体,来自美国康奈尔大学Susan McCouch教授课题组,在环境可控的条件下,通过籽粒灌浆速率表型鉴定,快速挖掘水稻籽粒快速灌浆的资源。同时,测定该群体的千粒重,分析灌浆速率的特性及其与千粒重的相关性。这有利于挖掘快速灌浆的种质资源,也为后续开展GWAS分析鉴定种子灌浆速率相关基因奠定基础。

3. 研究的方法与步骤

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

研究方法方案

(1)材料与种植

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4. 参考文献

特色或创新之处

籽粒快速灌浆的水稻品种,充实快,产量高,成熟度一致,适合现代机械化种子生产。本研究使用的美国康奈尔大学Susan McCouch教授提供的400份水稻种质资源,分布广泛,变异性大,具有高度的多样性,是个非常优异的种质群体。通过对群体的灌浆速率和千粒重的统计,可以有效地分析该种质资源的分布特点,并可快速的挖掘水稻籽粒快速灌浆资源,这将为后期开展关联分析和克隆快速灌浆相关基因奠定了基础。

5. 计划与进度安排

研究计划及预期进展

2022年08月-2022年11月 400份种质资源籽粒灌浆速率统计。

2022年12月-2022年03月 400份种质资源千粒重统计。

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