秈型雜交水稻品質(zhì)性狀的遺傳效應(yīng)及分子預(yù)測(cè)研究.pdf

1、水稻是世界上最重要的禾谷類作物之一，全球約有一半以上人口以稻米為主食，其中亞洲地區(qū)對(duì)稻米的依賴性最強(qiáng)。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，人地矛盾日益突出，同時(shí)受自然災(zāi)害的影響，致使糧食生產(chǎn)的任務(wù)仍然非常艱巨。其次是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高對(duì)優(yōu)質(zhì)大米的需求增加，稻米品質(zhì)日益引起人們的關(guān)注，稻米品質(zhì)的改良已成為水稻育種家們的一個(gè)主要育種目標(biāo)。然而稻米品質(zhì)屬胚乳性狀，遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行遺傳研究相對(duì)于農(nóng)藝性狀較為困難。因此，對(duì)稻米品質(zhì)性狀的

2、遺傳規(guī)律進(jìn)行研究和利用分子標(biāo)記進(jìn)行早期有效預(yù)測(cè)對(duì)稻米品質(zhì)改良具有十分重要的意義。 本研究采用我國(guó)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的13個(gè)不育系和19個(gè)恢復(fù)系共32個(gè)秈型水稻骨干親本，按NCⅡ設(shè)計(jì)配制兩套不完全雙列雜交組合，第1套材料(7×10)以珍汕97A、縉2A、川香21A、縉香1A、縉香2A、Q2A和綿香5A等7個(gè)不育系為母本，以N45、縉恢10、縉恢34、縉恢33、R21、R27、縉恢13、縉恢12、縉恢35、R2727等10個(gè)恢復(fù)系為父本

3、配組了70個(gè)組合；第2套材料(9×9)以II-32A、G46A、K17A、金23A、綿5A、D62A、珍汕97A、縉2A和川香21A等9個(gè)不育系為母本，以綿恢725、蜀恢527、泰引1號(hào)、IR661、IR26、明恢63、測(cè)64、鹽恢559、瀘恢17等9個(gè)恢復(fù)系為父本配組了81個(gè)組合。測(cè)定了兩個(gè)環(huán)境條件下親本、F1和F2種子的谷粒長(zhǎng)、谷粒寬、谷粒厚、糙米長(zhǎng)、糙米寬、糙米厚、整精米長(zhǎng)、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、糙米率、精米率、整精

4、米率、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量等稻米品質(zhì)性狀。采用包括基因型×環(huán)境互作效應(yīng)的種子遺傳模型和統(tǒng)計(jì)分析方法，研究了在不同環(huán)境條件下秈稻稻米品質(zhì)數(shù)量性狀受種子、細(xì)胞質(zhì)、母體植株遺傳效應(yīng)以及基因型×環(huán)境互作效應(yīng)影響時(shí)的遺傳規(guī)律；采用二組法和三組法對(duì)稻米品質(zhì)性狀進(jìn)行了環(huán)境間預(yù)測(cè)、套間預(yù)測(cè)和套內(nèi)預(yù)測(cè)(固定不育系預(yù)測(cè)，固定恢復(fù)系預(yù)測(cè))，并用三組法對(duì)秈稻稻米品質(zhì)建立了相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型： 主要研究結(jié)果如下： 1.秈稻稻米品質(zhì)性狀除了受種子、

5、細(xì)胞質(zhì)和母體植株等遺傳主效應(yīng)控制外，還明顯受到基因型×環(huán)境互作效應(yīng)的影響。其中谷粒長(zhǎng)、谷粒寬、糙米長(zhǎng)、糙米寬、整精米長(zhǎng)、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、整精米率和直鏈淀粉含量等11個(gè)品質(zhì)性狀主要受遺傳主效應(yīng)的影響，谷粒厚、糙米厚和糙米率等性狀主要受基因型×環(huán)境互作效應(yīng)的影響，精米率及蛋白質(zhì)含量2個(gè)性狀的基因型×環(huán)境互作效應(yīng)與遺傳主效應(yīng)相近。說(shuō)明谷粒長(zhǎng)、谷粒寬、糙米長(zhǎng)、糙米寬、整精米長(zhǎng)、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、整精米率和直

6、鏈淀粉含量性狀的基因表達(dá)在不同環(huán)境條件下比較穩(wěn)定，而谷粒厚、糙米厚和糙米率等性狀的基因表達(dá)容易受到環(huán)境條件的影響。 2.谷粒長(zhǎng)、谷粒寬、谷粒厚、糙米長(zhǎng)、糙米寬、整精米長(zhǎng)、整精米寬、堊白率、堊白度、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量等13個(gè)性狀的遺傳主效應(yīng)中，主要以種子效應(yīng)為主，而糙米厚、整精米厚和糙米率在遺傳主效應(yīng)中，則以母體效應(yīng)為主。所有品質(zhì)性狀都是以基因的加性效應(yīng)為主，其中精米率所受細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)的影響最大?；蛐汀镰h(huán)境

7、互作效應(yīng)的進(jìn)一步分析還表明，控制谷粒長(zhǎng)、谷粒厚、糙米厚、整精米厚、糙米率和直鏈淀粉含量的母體加性效應(yīng)，糙米長(zhǎng)、糙米寬、整精米長(zhǎng)、整精米寬、堊白率、堊白度、精米率、整精米率和蛋白質(zhì)含量的種子加性效應(yīng)以及谷粒寬的種子顯性效應(yīng)表達(dá)容易受到環(huán)境條件的影響。 3.多數(shù)稻米品質(zhì)性狀的普通遺傳率較高，其中谷粒長(zhǎng)、谷粒寬、糙米長(zhǎng)、糙米寬、整精米長(zhǎng)、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、整精米率、直鏈淀粉含量等11個(gè)性狀以普通遺傳率為主，其值分別為

8、(兩套材料平均)68.81％、63.37％、90.01％、82.29％、80.39％、50.52％、12.22％、75.33％、47.77、55.68％和79.47％，而谷粒厚、糙米厚、糙米率、精米率及蛋白質(zhì)含量等5個(gè)性狀所受互作遺傳率的影響較大，其值分別為(兩套材料平均)52.15％、49.77％、58.91％、35.89％和48.05％。 4.增效位點(diǎn)的親本遺傳距離與相應(yīng)F1品質(zhì)性狀的相關(guān)系數(shù)明顯高于陽(yáng)性位點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)。如在

9、二組法預(yù)測(cè)中，重慶點(diǎn)基于陽(yáng)性位點(diǎn)的遺傳距離與F1品質(zhì)性狀值的相關(guān)系數(shù)在-0.570—0.635之間，平均-0.062，而基于增效位點(diǎn)的遺傳距離與F1品質(zhì)性狀值的相關(guān)系數(shù)在0.153—0.833之間，平均0.598，同樣瀘州點(diǎn)陽(yáng)性位點(diǎn)的遺傳距離與F1品質(zhì)性狀值的相關(guān)系數(shù)在-0.575—0.717之間，平均0.005，而增效位點(diǎn)的遺傳距離與F1品質(zhì)性狀值的相關(guān)系數(shù)在0.428—0.857之間，平均0.695。 5.增效位點(diǎn)的預(yù)測(cè)效果

10、明顯優(yōu)于陽(yáng)性位點(diǎn)，在二組法預(yù)測(cè)中所有品質(zhì)性狀的陽(yáng)性位點(diǎn)預(yù)測(cè)平均值在-0.432—0.440之間，平均為-0.003，增效位點(diǎn)預(yù)測(cè)平均值在0.183—0.674之間，平均為0.433。 6.因材料和性狀的不同其預(yù)測(cè)效果存在一定的差異，兩種方法的增效預(yù)測(cè)效果均以環(huán)境間預(yù)測(cè)好于套內(nèi)預(yù)測(cè)好于套間預(yù)測(cè)。環(huán)境間預(yù)測(cè)、固定恢復(fù)系預(yù)測(cè)、固定不育系預(yù)測(cè)和套間預(yù)測(cè)在各性狀間的預(yù)測(cè)平均值分別為0.566、0.401、0.481和0.289；套內(nèi)預(yù)測(cè)效

11、果又因性狀不同而存在差異，谷粒長(zhǎng)、糙米長(zhǎng)、整精米長(zhǎng)、堊白率、堊白度、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量以固定恢復(fù)系預(yù)測(cè)效果好于固定不育系預(yù)測(cè)效果，其余性狀以固定不育系預(yù)測(cè)效果好于固定恢復(fù)系預(yù)測(cè)效果。 7.二組法和三組法的預(yù)測(cè)結(jié)果表明，無(wú)論是在環(huán)境間預(yù)測(cè)還是套間預(yù)測(cè)，或者是套內(nèi)預(yù)測(cè)，兩種方法的增效預(yù)測(cè)效果差異均不明顯，但以二組法預(yù)測(cè)效果略好于三組法。用二組法進(jìn)行環(huán)境間、套間、固定恢復(fù)系和固定不育系的預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)(所有品質(zhì)性狀的平均值)分別為

12、0.570、0.302、0.407和0.482，平均為0.439，而相應(yīng)的三組法預(yù)測(cè)則分別為0.563、0.277、0.396和0.479，平均為0.429。 8.部分性狀在環(huán)境間(除糙米率外的所有性狀)、套間(谷粒寬、糙米長(zhǎng)、糙米寬和整精米長(zhǎng))和固定恢復(fù)系(谷粒長(zhǎng)、糙米長(zhǎng)、整精米長(zhǎng)、整精米寬、堊白率和直鏈淀粉含量)和固定不育系(谷粒寬、糙米長(zhǎng)、糙米寬、整精米寬、整精米率和直鏈淀粉含量)達(dá)到可預(yù)測(cè)水平，其預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)均在0.5以