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水稻产量和品质性状的遗传与相关研究、耐热QTL定位及直链淀粉含量分子标记辅助选择

蒋开锋  
【摘要】: 培育高产稳产、对环境钝感的优质杂交稻新组合已成为当前水稻育种的最重要的目标;近年高温造成水稻结实率显著下降而导致产量的严重损失,水稻耐热性的改良也日益迫切。本文用我省育成的5个代表性优质不育系组配的24个不完全双列杂交组合,通过四川有生态代表性的四个试点试验,在消除以往同类研究存在的环境效应和基因与环境互作效应影响的基础上,系统地研究了杂交稻产量性状、品质性状及其稳定性的遗传与相关性,其中:品质性状的稳定性与其他性状的相关性研究结果为首次报道,并探讨了我省培育高产稳产、对环境钝感的优质杂交稻组合的可能技术途径。用中优早8号/丰锦杂交后代的168个籼粳交重组自交系群体和157个SSR分子标记构建的遗传连锁图谱,以自然常温和高温结实率的差值作为耐热指数,采用复合区间作图法,对抽穗扬花期的耐热性进行了QTL分析,在第2、3、5连锁群上检测到3个新的耐热QTLs。根据Wx~a和Wx~b的序列差异,建立了两个新的STS标记,开展了不育系直链淀粉含量分子标记辅助育种研究,育成的一个优质不育系通过省级鉴定,并组配出3个组合参加各级区试。旨在为我省高产稳产、对环境钝感的优质杂交稻新组合选育、耐热性遗传改良提供理论参考和奠定技术基础。 主要研究结果如下: 1.杂交稻产量和品质性状的遗传和相关研究 1.1供试组合比汕优63增产的组合数(30.43%)较少、增幅不大(0.66~4.05%),主要原因在于不育系的配合力较低、杂交稻组合的结实率低;垩白粒率高、垩白度大和整精米率较低是杂交稻品质存在的主要问题。 1.2产量和粒长、粒宽、长宽比、垩白粒率、垩白度、糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量、胶稠度和碱消值的基因型效应、试点效应均达到1%显著水平,除碱消值外的其余性状,基因型与试点的互作效应也达到1%显著水平。表明产量和品质性状的遗传改良和稳定性评价都很重要。 1.3双亲配合力改良和组合的选配,对杂交稻的产量提高和除碱消值外的品质改善都有显著效果。产量以恢复系改良的作用最大(相对重要性62%,下同),依次是不育系配合力改良(24%)和组合的评价筛选(14%);品质以不育系改良的作用最大,但不同指标各部分的相对重要性不同,改良的策略也应不同。 1.4品质性状中垩白粒率、垩白度的稳定性最差,整精米率、胶稠度和直链淀粉含量的稳定性较差,长宽比和糙米率等稳定性高;宜宾点对垩白粒率和垩白度、南充点对直链淀粉含量、作物所点对整精米率和胶稠度的鉴别力最强。 1.5品质性状间的相关分析表明,所有品质指标完美结合有一定难度。外观、加工和食味品质内的品质指标间,都存在有利于彼此促进、共同协调改良的显著或极显著相关性;增大粒长和长宽比有利于外观和食味品质改善,但不利于整精米率提高;直链淀粉含量提高有利于提高整精米率。 1.6产量性状与品质性状的相关分析表明,优质与高产结合有一定难度,主要表现在高产需增加单穗重,单穗重提高不利于外观品质改良、而有利于整精米率提高;穗数型的产量性状构成对整精米率提高不利,而有利于其它品质性状的改良。 1.7品质性状与其稳定性相关分析表明,单一品质性状的稳定性参数与其表型值之间的相关均未达显著水平,培育对环境钝感的优质稻是可能的;各品质指标间,垩白度大的糙米率和精米率的稳定性差,增加垩白粒率和垩白度的稳定性有利于提高整精米率,增强低垩白粒率和小垩白度稳定性的间接选择,对改善外观品质和加工品质都有重要作用。 1.8丰产性与稳产性之间的相关,丰产性和稳产性分别与各品质性状稳定性之间的相关,各品质性状稳定性之间的相关,均不显著,表明丰产性、稳产性和综合稻米品质的稳定性可能较好的结合。 2.水稻抽穗期耐热性的QTL分析 2.1检测到qhts-2、qhts-3、qhts-5 3个加性效应显著的耐热性QTLs,分别位于第2、3、5连锁群上。单变异的贡献率为6.59%~10.72%,联合贡献率为28.01%;位于第3染色体的qhts-3的效应最大,贡献率达10.72%,基因作用方式为加性;位于第5染色体的qhts-5的效应次之,贡献率为10.70%,基因作用方式主要为超显性;位于第2染色体的qhts-2的效应最小,贡献率为6.59%,基因作用方式主要为超显性。其中,qhts-2和qhts-5是首次在第2和第5连锁群上检测到的两个耐热QTLs;qhts-3与已报道的第3连锁群位于RZ892和RG100区间的唯一1个耐热QTL,位置不同,是一个新的耐热QTL。 1.2程式指数与常温结实率、高温结实率及耐热指数的相关均不显著,表明该RIL群体的偏粳分离对耐热性指数不存在影响;常温结实率与高温结实率和耐热指数呈极显著正相关,高温结实率与耐热指数呈极显著负相关,表明常温条件高结实率的材料,在高温条件下通常结实率也较高,耐热性选择应在常温和高温条件下对高结实率性状同时进行。 3.直链淀粉含量的分子标记辅助选择 3.1建立了两个STS显性标记Wi10-1和Wi10-2,分别特异性识别非糯稻Wx等位基因Wx~b和Wx~a。 3.2两个标记与直链淀粉含量的相关系数高达0.905,能准确识别Wx~bWx~b和Wx~aWx~a。 3.3应用建立的新标记,对不育系选育过程中的低世代不育株和保持系单株进行辅助选择,育成的优质不育系泸香618A通过了四川省技术鉴定,并组配出3个优质杂交稻组合参加各级区试。


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