水稻耐低氮脅迫相關QTL定位和耐低氮特性數量性狀分析
——評《水稻綠色高產高效技術》

《水稻綠色高產高效技術》作者：張羽、胡志剛出版社：中國農業科學技術出版社ISBN：9787511647801

作為全球人口總數最多的國家，保障全體人民糧食充足及其質量安全對中國社會穩定發展至關重要。水稻是世界人口食用率最高的糧食作物，它不僅是大眾日常主食，還能作為飼料、燃料等有用材料，具有極高的農業價值，因此，優化水稻品種、增加水稻產量、保持水稻生產穩定性成為中國農業創新發展的重要目標之一。氮素是農作物維持生命活動和促進生長發育中不可或缺的關鍵元素，它對農作物的生長速率、植株產量、有效穗數等農業性狀都具有重要影響，隨著農業生產對水稻等農作物產量需求的日益增長，含氮肥料的重要性也明顯提高，但與此同時，氮素對環境所造成的嚴重污染問題不容忽視，如何提高氮肥利用率并培育耐低氮高產品種，是農業科研發展過程中面臨的重要課題。筆者在參與遵義師范學院博士啟動基金項目（遵師BS[2018]18）、遵義市科技計劃項目（遵市科合HZ 字 276 號）、貴州省教育廳青年科技人才成長項目（黔教合KY 字[2020]110）、學術新苗培養及創新探索專項項目培育項目（黔科合平臺人才[2017年]5727-16號）等項目活動過程中，以《水稻綠色高產高效技術》一書作為理論參考讀本，深入了解水稻高產相關技術理論，并針對水稻的耐低氮脅迫相關QTL 定位以及耐低氮特性數量性狀問題展開進一步分析與研究。

由張羽、胡志剛主編，中國農業科學技術出版社2020年出版發行的《水稻綠色高產高效技術》，是一部高素質農民培訓專業教材。該書重點介紹了水稻生產基礎理論、科學施肥技術、綠色高產高效栽培技術、病蟲草害防控技術、中低產水稻田種植技術以及常見災害與預防等內容，旨在推動水稻綠色高產高效建設，全面施行節約資源、生態環保和高產高效技術模式，幫助水稻種植產業實現規模化種植和標準化生產，從而提高綠色優質農作物產量，助力我國現代化農業的轉型發展。通讀全書來看，該書理論研究性強、邏輯結構清晰，適合廣大水稻種植研究者或農業相關工作人員閱讀學習。

氮素對水稻作物的重要作用

氮素是保障植物正常生長發育的一種礦質營養元素，也是影響農作物生長狀態和產量的關鍵因素，植物體內的多種物質元素如氨基酸、蛋白質、核酸、酶等，其組成成分都離不開氮元素，這也使得植物生長發育過程中的各項生理活動，如呼吸作用、光合作用以及代謝作用等都與氮脅迫作用緊密相關。當水稻作物在生長過程中面臨缺氮時，其細胞合成將嚴重受阻，生長發育速率也會持續減慢甚至可能停止生長，呈現于水稻外部的直觀表現一般為綠色葉片逐漸變黃，葉片較小，花芽數少，還會使植株成熟期過早，果實不夠飽滿，進而影響幼穗質量和作物生長。但是氮素含量對水稻作物而言也并不是越多越好，氮素肥料施用過多會造成水稻晚熟，空殼穗增多，抗病性下降，從而易于引發紋枯病、稻瘟病等多種病害問題，導致水稻作物產量嚴重下降。針對如何提高水稻作物的品質與產量，增強低氮條件下的氮素利用效率是解決問題的關鍵途徑，因此，研究及培養耐低氮性水稻品種有著十分重要的發展創新意義。

水稻耐低氮脅迫相關QTL 定位

QTL 定位是以數量性狀特定值及標記之間的關系結構分析，來明確染色體上各個數量性狀的具體位置、相關效應及作用，進而分析基因復雜性狀遺傳的有效方法。由于氮素利用效率在水稻作物中受到多種基因控制，一般為數量遺傳且結構復雜，導致水稻作物在不同環境狀態下，氮素利用效率這一性狀表現長期不太穩定。在耐低氮脅迫條件下，采用QTL 定位手段對水稻染色體進行標記研究，并且以穗粒數、結實率、單株產量、穗長等產量性狀作為對比參數和篩選優質品種的指標，可以深入了解水稻作物的各項生理特性功能以及不同基因表達與農業性狀變化之間的關聯性，進而有助于明確水稻作物中含氮代謝速率較高的遺傳基因，為進一步培育耐低氮高產水稻品種打下穩定的研究基礎。

水稻耐低氮特性數量性狀分析

水稻耐低氮特性數量性狀分析的主要操作流程為，首先選擇合適且優質的水稻材料作為親本來構建完善的重組自交系群體并進行分別標記，進而將這些水稻材料進行試驗種植，在其他外界環境（如溫度、濕度、陽光等）保持一致的條件下，通過改變氮素肥料含量構成對照試驗。其次，以穗粒數、結實率、單株產量、穗長等性狀作為參考標準對成熟水稻進行相關數據記錄、處理與分析，對比在不同氮素含量處理下水稻親本與重組自交系群體的產量相關性狀情況，以此來衡量試驗水稻材料對于低濃度氮素含量的耐受度。緊接著通過重組自交系構建水稻作物材料遺傳圖譜，并進行QTL 定位標記且嚴格控制標間位點之間的距離，使其盡可能覆蓋更多水稻基因的同時保證一定的標記效率。最后，采用基于混合線性模型的QTL 分析軟件完成水稻遺傳基因性狀分析，并判斷水稻作物的耐低氮特性基因，從而篩選出氮素利用效率和吸收效率都頗高的優質品種來進行培育，這樣不僅有助于提高水稻作物產量水平，還能夠利用該品種的遺傳優勢保障水稻作物長期、穩定的高效生產，推動我國農業產業獲得良好發展。