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非洲栽培稻基因渗入系与籼型雄性不育系的部分种间杂交稻研究

阿们(Adedze Yawo Mawunyo Nevame)  
【摘要】:远缘杂种优势利用是克服杂交稻产量瓶颈的重要手段。本研究对籼型雄性不育系和非洲栽培稻基因渗入系组配的部分种间杂交种与籼型杂交稻的杂种优势进行了比较分析。以8个籼型雄性不育系(6个细胞质雄性不育系和2个光温敏核不育系)与8个父本(4个籼型恢复系和4个非洲栽培稻基因渗入系)按不完全双列杂交方式组配,田间实验考察64个杂种组合的农艺性状表现及其杂种优势。用3个个籼型雄性不育系(包括2个光温敏核不育系和1个细胞质雄性不育系)与14个非洲栽培稻基因渗入系组配42个部分种间杂交组合,用SSR标记估算了基因渗入系中非洲栽培稻基因的比例和亲本遗传多样性。并对部分种间杂交种的杂种优势表现与亲本的遗传多样性的相关性进行分析。主要研究结果如下: 一、普通栽培稻和非洲栽培稻两个栽培稻种之间存在产量性状的种间杂种优势 对部分双列杂交组合的64个杂种及其父本的农艺性状考察表明,所有农艺性状表现都存在显著差异,且分别达到0.05和0.01显著水平。18个杂交种由于父本缺少恢复基因而出现育性问题,其中12个杂交种是部分种间杂交稻。只有10个部分种间杂交稻可育,结实率达70%以上。20个杂交组合的单穗产量表现正向超亲优势(超父本优势),其中9个的超亲优势达25%以上。各产量性状的最大超亲优势以单穗实粒数最高(101.48%),其后依次是单穗总粒数(73.33%)、单穗产量(61.71%)、千粒重(46.00%)、结实率(33.50%)、穗长(28.80%)、株高(27.74%)和播始历期(16.00%)。依据产量性状及其超亲优势表现初步选出9个杂交种苗头组合。具有较高产量潜力的苗头组合的亲本具有较高的一般配合力。表现最高单穗产量的两个杂交组合AF-zhong9A/RL1和Ⅱ-32A/RL1均为部分种间杂交种,其共同父本RL1依照系谱计算具有约12.5%的非洲栽培稻核基因。本研究初步揭示出两个栽培稻之间存在产量性状的种间杂种优势。 二、非洲栽培稻基因渗入系遗传差异与部分种间杂交稻杂种优势的相关性 以3个籼型不育系与14个基因渗入系配组的42个部分种间杂交组合,其杂种各农艺性状的田间表现均存在显著差异。筛选出75个在两个基因渗入系原始亲本RAM3和Jin23B间表现多态性的SSR标记,其中16个SSR标记可用于特异检测基因渗入系中的非洲栽培稻核基因。基因渗入系中非洲栽培稻核基因比例的变幅为3.31%-40.69%,双亲遗传差异为1.73%-3.74%。分析表明,非洲稻基因渗入系核基因比例与杂交组合双亲间的遗传差异呈显著正相关(r=0.79*to0.96*)。在一定范围内,随着非洲稻核基因比例的增加,部分种间杂交种的穗数和穗粒数超亲优势呈上升趋势。筛选出21个产量超亲优势较高和14个产量较高的部分种间杂交种,其中12个部分种间杂交种的产量及其杂种优势均较高,有进一步研究利用价值。相关性分析显示,21个产量超亲优势较高的部分种间杂交种中,穗粒数杂种优势与其非洲稻核基因比例呈显著相关(r=0.59*)。5个基因渗入系父本所组配的部分种间杂交种始终表现最高的产量和超亲优势,其非洲栽培稻核基因比例在15%至30%之间,表明这个幅度的非洲栽培稻核基因比例更适合选育部分种间杂交种。非洲稻基因渗入系中非洲稻核基因比例低于15%时,所配组部分种间杂交种的穗数和穗粒数杂种优势较低,当非洲稻基因比例高于30%时,所配组部分种间杂交种的每穗实粒数和结实率杂种优势表现较低。表明基因渗入系中的非洲栽培稻核基因比例过低会降低了其每穗总粒数的杂种优势表现,而比例过高则导致部分种间杂交种结实率下降。因此,选育高产的部分种间杂交稻和利用栽培稻种间杂种优势,基因渗入系中的非洲栽培稻核基因比例不宜过低也不能过高。探讨基因渗入系中非洲栽培稻核基因的适宜比例对于选育强优势部分种间杂交稻和开发利用两个栽培稻的种间杂种优势是至关重要的。


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