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水稻品种DUS测试标准品种多样性和测试性状稳定性分析

唐浩  
【摘要】:利用水稻DUS测试指南中选定的49个标准品种和59个测试形态性状进行表型多样性和性状稳定性及重要性进行分析;采用农业行业标准(NY/1433-2077)推荐的24对水稻SSR引物对49个标准品种和949份申请保护水稻测试材料进行DNA指纹图谱多样性研究;利用表型和基因型多样性参数对标准品种和测试品种进行聚类分析。旨在评价当前水稻DUS测试中标准品种、形态测试性状及SSR标记选择的合理性,为DUS测试指南(标准)的改进提供参考依据。主要结论如下: (1)以DUS测试指南中选定的49个水稻标准品种为材料,根据2008年在杭州田间试验对59个形态性状的调查数据,利用PopGen32软件计算了等位变异数、有效等位变异数和Shannon's多样性信息指数,对标准品种的形态性状多样性进行了评价;并根据其多样性参数采用NTSYS软件对标准品种进行了聚类分析。结果表明,59个形态性状在19份籼稻和30份粳稻品种中分别检测到201和262个等位变异,平均每个性状可以检测到3.4068(籼稻)和4.4407(粳稻)个等位变异,籼、粳稻类群中59个性状的平均Shannon's多样性指数分别为0.8318(0-1.7674)和0.9828(0-1.8547)。聚类分析结果表明,籼、粳稻群体内品种间的形态性状相似系数分别介于0.45-0.81和0.36-0.76,取相似系数0.70为阈值,可将19份籼稻和30份粳稻品种分别分为16和27类。多样性分析表明本研究的49个品种形态性状多样性丰富,具有性状描述的示例和校正作用。 (2)以DUS测试指南中选定的49个水稻标准品种为材料,采用农业行业标准(NY/1433-2077)中推荐的24对水稻SSR引物进行DNA指纹图谱构建和遗传多样性分析。结果表明,24对SSR引物在19份籼稻和30份粳稻品种中分别检测到141和156个等位变异,平均每对引物可以检测到5.88(籼稻)和6.50(粳稻)个等位变异,籼、粳稻类群中24对SSR引物的平均Shannon's多样性指数分别为1.5141(1.0460-1.9959)和1.4389(0.4677-2.4503)。聚类分析结果表明,籼、粳稻群体内品种间的形态性状相似系数分别介于0.13-0.80和0.15-0.75,取相似系数0.65为阈值,可将19份籼稻和30份粳稻品种分别分为17和27类。分析表明,本研究的49个品种形态性状和DNA指纹图谱多样性丰富,结合形态性状和基因型聚类分析结果,可将现有的49个水稻DUS测试标准品种减少到46个 (3)对水稻测试品种进行DNA指纹图谱多样性研究结果表明,24对SSR引物在949份水稻测试材料中共检测到227个等位变异,平均每对引物可以检测到9.46个等位变异;949份水稻材料中24对SSR引物的平均Shannon's多样性指数为1.4783,变幅介于0.8872-2.084。大部分标记都适合应用于DUS测试,极少部分标记如RM274和RM85的多样性相对较差,建议开发新的多样性好的SSR标记。聚类分析结果表明,相似系数在0.3处可大体将949份测试品种分为籼稻和粳稻两个大的类群,且这一分类结果与品种来源信息基本吻合。测试品种间大部分遗传相似系数都大于0.7,表明多数品种显示出较近的遗传距离,共有126组测试品种的基因型相似系数在0.8以上,部分品种间的相似系数高达0.95以上,说明当前水稻育种主要采用少数骨干亲本,遗传基础较狭窄。测试中4组的基因型相似系数为100%,且其DUS测试的形态性状也未表现出明显差异,可视为同一品种。 (4)应用AMMI模型对DUS测试指南中列出的49份水稻品种DUS测试性状进行稳定性分析,并采用随机森林算法对测试性状的重要性进行评价。结果显示35个目测性状的稳定性相对较高,但性状间也有一定变化,Di值介于0.028-0.886。其中,护颖长度、剑叶卷曲等15个性状稳定性很高,Di值都在0.1以下,而叶茸毛和茎节包露二性状的稳定性相对较低,在不同的环境中表现出较大的变异性。量测性状的稳定性总体上较目测性状差,其中结实率、茎杆长度、抽穗期、每穗粒数和成熟期等性状的稳定性相对较低,稳定性参数Di都在0.5以上。测试性状的重要性分析表明,以量测方式观测的性状的重要性参数较大,而以目测方式观测的性状重要性参数相对较小 (5)对不同施氮水平51个测试性状表达状态的研究结果表明,氮素施用量对目测性状和量测性状均有不同程度影响。其中,38个目测性状中,抽穗期、叶片绿色深浅与茎节花青甙显色对氮素的反应较明显,其他性状稳定性相对较好;13个量测性状中,最长芒长度稳定性较好,其他性状在不同氮素施用水平下均发生显著变化。


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