中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (21): 36-42.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0504
常汇琳(), 高世伟, 刘晴, 刘宇强, 马成, 沙汉景, 王婧泽, 聂守军(
)
收稿日期:
2025-06-09
修回日期:
2025-07-15
出版日期:
2025-07-25
发布日期:
2025-08-05
通讯作者:
作者简介:
常汇琳,女,1991年出生,黑龙江绥化人,助理研究员,博士,研究方向:水稻遗传育种。通信地址:152000 黑龙江省绥化市北林区工农西路420号,Tel:0455-8398542,E-mail:forestC0915@haas.cn。
基金资助:
CHANG Huilin(), GAO Shiwei, LIU Qing, LIU Yuqiang, MA Cheng, SHA Hanjing, WANG Jingze, NIE Shoujun(
)
Received:
2025-06-09
Revised:
2025-07-15
Published:
2025-07-25
Online:
2025-08-05
摘要:
本研究聚焦于水稻茎秆强度的遗传机制,旨在为抗倒伏分子育种提供坚实的理论依据。通过对学术文献以及研究报告进行系统的综述与深入的分析,阐述了茎秆强度、茎秆化学组成、激素调节以及株型相关基因的调控机制及其抗倒伏分子机理。分析结果显示,水稻茎秆强度受到形态结构(例如基部节间直径、壁厚)和化学成分(纤维素、半纤维素和木质素含量)的共同影响,其中下部节间的力学特性是决定水稻抗倒伏能力的关键因素。从基因层面来看,SCM3(OsTB1等位基因)借助独脚金内酯信号通路增强茎秆强度;WAK10对次生细胞壁纤维素的合成起到调控作用;OsTCP19促进木质素-纤维素的平衡;IPA1突变体则通过优化株型实现抗倒伏与高产的协同效应(减少无效分蘖、增加茎秆粗度,实现抗倒伏与穗粒数增加的平衡)。在育种应用方面,采用分子标记辅助选择的方法对相关QTL(quantitative trait loci)位点(如prl5、lrt5)进行筛选;利用基因编辑技术(CRISPR/Cas9)对茎秆强度关键基因进行定向改良;通过回交改良构建近等基因系聚合多个强秆基因(如SCM1-4)(NIL-SCM1、NIL-SCM2、NIL-SCM3和NIL-SCM4,以及双、三聚合体),成功培育出抗倒伏新品种‘Sakura prince’和‘Monster Rice 1’。本研究提出,未来应在以下几个方面开展工作:挖掘新型抗倒伏基因(如STRONG2模块),解析多基因协同效应;建立茎秆强度与穗重、穗数的遗传平衡模型;结合全基因组关联分析优化基因聚合策略;探究环境因子(台风、密植)对茎秆强度的影响规律等,以期实现水稻抗倒伏性与产量的同步提高。
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