1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
水稻是我国第一大粮食作物，是我国60左右居民的主食，水稻增产稳产对我国的粮食安全和社会稳定具有十分重要的战略意义。随着经济的发展和生活水平的日益提高，以及北方“面改米”，南方“籼改粳”的不断推进，国民对优质米的需求日趋旺盛。
水稻籽粒灌浆发育是胚乳淀粉、蛋白质养分积累的过程，是品质形成的关键时期。水稻籽粒在形态学上可分为外周组织、胚乳和胚三部分。在灌浆发育不同的阶段，胚与胚乳经历不同的发育过程，彼此之间在养分和信号等方面发生着不同形式的关联，决定了不同的品质性状形成。
植物激素在植物生长过程发育过程中起重要的调控作用，前人研究表明，植物全生育期都受到植物激素间相互作用、时空分布的控制。在籽粒灌浆发育期间，各激素含量的变化与籽粒灌浆速率有明显的相关性，这证明了内源激素在水稻灌浆发育过程中起着重要的信号调控作用。
2. 研究的基本内容和问题
1.研究目标
本研究以腹切米突变体dy1102和野生型武育粳3号为材料，借助系统思维，旨在阐明胚调控胚乳发育的激素信号机制。
3. 研究的方法与方案
1.研究方法
1.1 试验材料
本课题于2007年对武育粳3号种子进行化学诱变，构建了武育粳3号重要农艺和品质性状突变体库。2011年从中筛选了一个高腹白性状的腹切米突变体DY1102作为本研究的试验材料（图2），武育粳3号作为对照（图3）。DY1102创制及筛选的简要流程如下：2007年在室温条件下，将2000g的武育粳3号置于浓度为5的甲基磺酸乙酯（EMS）中处理16小时。随后使用自来水冲洗24小时并晾干，即为M1代种子。然后进行浸种催芽、播种。在成熟期混收，获得M2代种子。2009年种植M2代种子，并从收获的种子（M3代种子）中筛选出不同垩白性状的突变材料。2011年从M4代材料中鉴定出一个高腹白性状的腹切米突变体，并命名为DY1102。随后进行连续三年的田间种植，发现DY1102的表型基本稳定，腹切线在花后5天左右形成（图4），成熟籽粒腹切米发生率分别为83.36（2011）、73.74（2012）和84.72（2013）。同时，其腹白仅发生在近胚端，且在穗中部一次枝梗上的发生率在80以上（表2），故本试验中所有籽粒样品均取自中部一次枝梗。
图7 腹切米突变体DY1102的表型
注：A为DY1102突变体穗形态；B为DY1102突变体糙米外观；C为透明腹切米；D为近胚端含有腹白的腹切米。
图8武育粳3号的表型
注：A为DY1102突变体穗形态；B为DY1102突变体糙米外观；C为透明腹切米；D为近胚端含有腹白的腹切米。
图9 武育粳3号和腹切米突变体DY1102胚与颖果发育过程
注：图中数字为花后天数。可见腹切线在5天后形成。
表2 DY1102突变体成熟期籽粒腹白发生的粒位特征及年际间差异（2011-2013年）
| 粒位 Grain position | 腹切米/总粒数 Notched-belly grain/total grain () |
| 腹白米/腹切米 White-bellygrain/notched-belly grain () | ||||
| 2011 | 2012 | 2013 |
| 2011 | 2012 | 2013 | |
| TPR | 88.73 | 68.48 | 79.62 |
| 85.66 | 72.22 | 85.60 |
| TSR | 85.82 | 72.38 | 82.43 |
| 62.61 | 76.32 | 65.57 |
| MPR | 84.09 | 68.79 | 87.65 |
| 83.33 | 84.03 | 82.39 |
| MSR | 79.38 | 81.07 | 77.64 |
| 58.01 | 73.72 | 48.80 |
| BPR | 81.00 | 72.49 | 91.19 |
| 69.55 | 82.48 | 53.14 |
| BSR | 82.08 | 84.44 | 86.24 |
| 50.57 | 71.05 | 41.49 |
| TWP | 83.36 | 73.74 | 84.72 |
| 71.19 | 77.05 | 62.86 |
注：TPR为上部一次枝梗，TSR为上部二次枝梗，MPR中部一次枝梗，MSR为中部二次枝梗，BPR为下部一次枝梗，BSR为下部二次枝梗，TWP为整穗。
1.2试验处理
2018年5月20日播种，6月12日移栽。水稻植株营养生长期放置室外。于孕穗期将植株移至温室中生长至成熟，温度设置为（28℃/23℃，12h/12h昼夜循环），光强为700μmol/m2/s。
1.3 种植条件
试验在南京农业大学丹阳试验基地进行。采用土培盆栽以确保试验土壤条件的一致性。盆栽用土壤类型为水稻土，取自丹阳大田试验的土壤，全氮含量1.10 g/kg，速效磷含量13.23 mg/kg，速效钾119.41mg/kg。选取3 叶1 心且长势整齐的秧苗移入桶中，每桶7 穴，每穴2苗。水稻生育期施肥两次，基肥用量为每盆1.0g N、0.5g P2O5和0.8g K2O。穗肥用量为每盆1.0g N、0.5g P2O5和0.8g K2O。孕穗期转入智能温室直至成熟。
1.4 取样方案
（1）选取长势一致的WT、DY1102植株100盆，于开花期进行挂牌标记，连续标记一周，每个材料标记2000穗；
（2）于花后5、10、15、20、25、30、45、60天和成熟期取样，每个时期取200穗，用液氮速冻后置于-80℃超低温冰箱保存。
2.技术路线
3.实验方案
选取适宜的实验材料，根据不同发育时期在田间取样；测定花后不同时期的籽粒胚活性；测定花后籽粒胚和上下胚乳中不同时期碳氮同化物的含量；测定花后籽粒胚和上下胚乳中不同时期不同激素含量的差异。
4.可行性分析
目前所在实验室已经做过相关研究，实验基础良好，预计可达到预期目标。
4. 研究创新点
在我国稻米品质已得到整体改善的基础上，仍存在籼米食味较差，粳米垩白较高等问题；以研究腹切米突变体为切入点，阐明颖果发育时期胚调控胚乳发育的激素信号机制，以及不同发育阶段胚与胚乳互作的形式、特征，探明其对垩白、蒸煮食味及碾米等品质性状的影响或对水稻品质改良有重要意义。
5. 研究计划与进展
1.研究计划
（1）2019年2月：准备各指标样品
（2）2019年3月：测定不同发育时期颖果的发芽率，确定胚从形态建成到成熟的转折点；测定不同发育时期颖果的激素含量，重点是ga和aba含量变化
