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水稻氮高效有关性状QTLs定位及不同基因型氮素利用效率差异分析

李培德  
【摘要】: 氮是水稻生长发育所必需的大量元素,我国目前水稻氮肥的平均利用效率仅为30%-40%之间。其余的60%-70%氮肥损失,严重引起环境污染和资源浪费。因此,保证粮食总产在不断提高的基础上,提高氮肥的利用效率,减少氮肥施用量将是农业生产和研究部门首要解决的课题。为了探讨不同水稻品种在氮素吸收利用上的差异及其控制机制,2004-2005年度选用南方各稻区具有代表性10个粳稻品种及用氮素利用效率高的水稻品种多产稻和氮素利用效率低的水稻品种TR22183为杂交亲本构建的重组自交系群体为供试材料,在大田栽培条件下系统地研究了不同水稻品种间氮素吸收利用的差异及氮素吸收利用与农艺性状的关系,并对水稻重要氮素营养性状进行了QTLs定位及遗传效应分析。主要研究结果如下: 1.在重组自交系群体中,所考察的农艺性状和氮素利用效率有关性状均表现为连续分布,说明这些性状均为数量性状。 2.在重组自交系群体中,稻谷产量与氮素积累总量、干物质生产效率、氮素籽粒生产效率、氮收获指数、收获指数在三种氮素水平下都呈极显著正相关,与稻草氮含量和稻谷氮含量在三种氮素水平条件下呈极显著负相关。氮素籽粒生产效率与氮收获指数、收获指数,干物质生产效率在三种施氮水平下呈极显著正相关,与稻草氮含量和稻谷氮含量呈极显著负相关。干物质生产效率与稻草氮含量和稻谷氮含量呈极显著负相关。不同氮素处理水平条件下,同一性状间呈极显著正相关。 3.在三种氮素处理水平条件下,共检测到15个与农艺性状相关的QTLs,分别位于第1、2、3、5、8、10染色体上。其中影响株高位于第8染色体的qPH-8与影响穗长位于第5染色体的qPL-5在三个氮素处理水平条件下皆被检测出,可以看成是比较稳定的QTLs,它们相应的区间分别为RM25-RM72、RM249-RM289。 4.在三种氮素处理水平条件下,共检测到13个与氮素利用效率相关的QTLs。它们分别是在N0条件检测到的与稻草氮含量有关的QTLs2个,分别位于第4、8染色体上,相应的区段分别为: RM25-RM72、RM184-RM228,对表型变异解释率分别为18.50%、11.68%;在N10条件检测到的与稻谷氮含量有关的QTLs2个,分别位于第8、9染色体上,相应的区段分别为:RM25-RM72、RM105-RM288,对表型变异解释率分别为6.68%、4.16%,在N20条件检测到的与稻谷氮含量有关的QTLs2个,位于第7、8染色体上,相应的区段分别为: RM82-RM248、RM25-RM72,对表型变异解释率分别为43.32%、7.2%;在N0条件检测到的与氮素干物质生产效率有关的QTL1个,位于第8染色体上,相应的区段为: RM25-RM72,对表型变异解释率为7.08%;在N0处理条件下检测到的与1收获指数有关的QTL1个,位于第2染色体上,相应的区段为:RM327-RM341,对表型变异解释率为10.81%;在N0处理条件下检测的与稻谷产量有关的QTL11个,位于第11染色体上,相应的区段分别为RM187-RM206,对表型变异解释率分别为11.16%;在N10处理条件下检测的与稻谷产量有关的QTL1个,位于第8染色体上,相应的区段为RM25-RM72,对表型变异解释率分别为7.13%;在N20处理条件下检测的与稻谷产量有关的QTL2个,分别位于第5、9染色体上,相应的区段分别为: RM413-RM593、RM316-RM219,对表型变异解释率分别为8.75%、12.00%。可解释的变异范围为8.75%-12.00%,共同解释的表型变异率为20.75%。 5.在施氮和未施氮三种氮素处理下,水稻品种间氮素积累总量、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数有着显著差异;在未施氮条件下氮素籽粒生产效率显著高于施氮的;在施氮和未施氮三种条件下,稻谷产量与穗数、结实率呈显著正相关;氮素籽粒生产效率与穗数、结实率和收获指数呈显著的正相关。 6.孕穗期氮素吸收量在水稻不同基因型间有着显著差异,并随着施氮量的增加,磷、钾的积累量也在不断的增加。


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