粳稻稻米品质性状的遗传规律和改良方法研究

【摘要】： 本研究采用稻米品质性状差异较大的宁67A、76-27A、秀水04A、辽粳326A等4个粳型不育系和相应的保持系以及K1722、制7、沪161、湘晴、T1027、2674、中优123、培C312、辽418等9个粳型恢复系作亲本，按不完全双列杂交方式(4×9)配组，测定了两个环境条件下亲本、F_1和F_2种子的糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比、垩白率、垩白度、透明度、糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量和胶稠度等稻米品质性状，考查了亲本和F_1的株高、剑叶长、剑叶宽、穗长、单株穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等植株农艺性状。采用包括基因型×环境互作效应的种子遗传模型和统计分析方法以及可估算不等矩阵成对性状间协方差分量的遗传模型和统计分析方法，研究了在不同环境条件下粳稻稻米品质数量性状受种子、细胞质、母体植株遗传效应以及基因型×环境互作效应影响时的遗传规律、稻米品质性状间以及品质性状与植株农艺性状间的相关性，同时探讨粳稻稻米外观品质性状的改良方法。主要研究结果如下： 1．粳稻稻米品质性状除了受种子、细胞质和母体植株等遗传主效应控制外，还明显受到基因型×环境互作效应的影响。其中糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比、糙米率、直链淀粉含量和胶稠度性状以遗传主效应为主，透明度、精米率和整精米率性状以基因型×环境互作效应为主，而垩白率和垩白度性状的基因型×环境互作效应与遗传主效应相近。说明糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比、糙米率、直链淀粉含量和胶稠度性状的基因表达在不同环境条件下比较稳定，而透明度、精米率和整精米率性状的基因表达更易受到环境条件的影响。 2．糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比性状以母体遗传效应为主，整精米率、直链淀粉含量和胶稠度性状则以种子遗传效应为主，而垩白率、垩白度、糙米率和精米率等性状受种子遗传效应与母体遗传效应的影响差异不大。所有品质性状都是以基因的加性效应为主，其中糙米长宽比、糙米长厚比、垩白率和直链淀粉含量性状的表现还明显受到细胞质效应的影响。基因型×环境互作效应的进一步分析还表明，控制糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比、垩白率、整精米率和胶稠度性状的母体加性效应，垩白度、透明度和精米率性状的种子加性效应以及糙米率和直链淀粉含量性状的细胞质效应表达容易受到环境条件的影响。 3．多数稻米品质性状的狭义遗传率较高，其中糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比、垩白率、垩白度、糙米率和直链淀粉含量性状是以普通狭义遗传率为主，而透明度、精米率、整精米率和胶稠度性状则以互作狭义遗传率为主。 4．粳稻稻米品质性状间的相关分析表明，糙米长与糙米长宽比、糙米长厚比性状间，糙米长宽比与糙米长厚比、透明度性状间，精米率与糙米率、整精米率 性状间，透明度与精米率、整精米率性状间的基因型协方差正值达到极显著水平； 糙米长宽比与圣白率、奎白度性状间，直链淀粉含量与胶稠度性状间，圣白率与 糙米率、精米率性状间以及圣白度与精米率、整精米率性状间的基因型协方差负 值达到极显著水平。以上这些品质性状之间的相关性有助于成对稻米品质性状间 的间接选择或同步改良。 5．粳稻稻米品质性状与植株农艺性状间的相关性分析表明，糙米长、糙米长 宽比、糙米长厚比、透明度、胶稠度与株高、穗长等性状间以及糙米率、精米率、 整精米率与株高、单株穗数等性状间的基因型协方差表现为极显著的正值，圣白 率、圣白度与单株穗数性状间以及直链淀粉含量与每穗粒数、剑叶长、株高、穗 长等性状间的基因型协方差为极显著的负值。因此在育种改良过程中，通过对这 些植株农艺性状的正向选择，可同步改良粳稻稻米的外观品质、碾磨品质和蒸煮 品质性状。 6．稻米品质性状的遗传效应预测值表明，2674和辽 418等亲本可以明显增 加杂种后代的糙米长、糙米长宽比和糙米长厚比，沪161和湘晴等亲本可以明显 降低杂种后代的垒白率、奎白度，沪161、76－27A等亲本可以明显增加杂种后代 的糙米率，沪161、湘晴、T1027、2674等亲本可以明显增加杂种后代的精米率， 辽粳326A、K1722、沪161、湘晴等亲本表现为降低粳稻稻米的直链淀粉含量， 辽粳326A、制7、沪161等亲本可增加稻米的胶稠度。因此，这些亲本在粳型杂 交稻稻米品质育种中的利用效果可能会好于其它亲本，在今后的品质改良中可加 以利用。 7．粳稻稻米品质性状的杂种优势分析表明，在所研究的11个品质性状中， 都不同程度地存在着杂种优势，但在杂种优势的表现程度和方向上，不同性状间 有着较大的差异。其中糙米长、糙米长宽比、糙米长厚比、糙米率、直链淀粉含 量和胶稠度性状以遗传主效应显性作用方向为主，圣白率、罢白度、透明度、精 米率和整精米率性状的环境互作效应显性作用方向较大。从总体上来看，粳稻稻 米品质性状的杂种优势是以种于显性效应为主，说明种于核基因对粳稻稻米品质 性状的杂种优势所起的作用较明显。对36个粳型杂交稻组合稻米品质性状的杂 种优势分析表明，杂种优势的作用可以增加粳型杂交稻的糙米长、整精米率和胶 稠度，同时也会增加