水稻種子發(fā)育過程中種子活力QTL動態(tài)分析與耐脫水生理研究.pdf

1、水稻是全世界最重要的糧食作物之一，種子質(zhì)量高低直接影響水稻生產(chǎn)。種子活力是衡量種子質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要指標，培育高活力水稻品種，提高水稻種子活力對于我國水稻生產(chǎn)和種業(yè)健康發(fā)展都具有重要意義。本論文對水稻種子發(fā)育過程中種子活力相關(guān)QTL及種子耐脫水生理等進行了研究，主要結(jié)果如下:
　　1、利用種子活力有顯著差異的秈稻IR26、粳稻韭菜青和以其為親本雜交構(gòu)建的一個由150個家系組成的重組自交系(RIL)群體(F2∶10)為材料，對抽穗后

2、第4（早）、5（中）和6（晚）周三個發(fā)育階段收獲的種子進行活力評價，包括發(fā)芽勢(GP)、發(fā)芽率(GR)、發(fā)芽指數(shù)(GI)以及發(fā)芽至50％所需時間(T50)四個指標，并進行相關(guān)QTL動態(tài)分析。試驗結(jié)果表明，韭菜青種子在發(fā)育早期具有較高活力，而IR26種子在中、后期具有較高活力;RIL家系間種子活力存在顯著差異。2012年，利用單一發(fā)育階段種子活力相關(guān)指標的表型，共檢測到24個具有加性效應(yīng)QTLs;分別在種子發(fā)育早、中和晚期檢測到16、4和

3、8個QTLs，有6、7、8和7個QTLs分別控制GP、GR、GI和T50，2個QTLs qGP4.1和qT503.2在兩個發(fā)育階段同時被檢測到，1個QTLqGI7在三個發(fā)育階段同時被檢測到。對三個發(fā)育階段種子活力進行聯(lián)合分析，共檢測到9對上位性QTL，其中各有3對控制GR、GI和T50。種子發(fā)育過程中種子活力形成同時受QTL加性、上位性以及QTL與發(fā)育階段互作效應(yīng)的影響，其分別能解釋5.86％～40.67％、4.64％～11.28％和0

4、.01％～1.17％的表型變異。2013年，進一步利用組群分離混池法(BSA)驗證加性效應(yīng)QTL定位的結(jié)果，共檢測到32個與種子活力性狀緊密連鎖的SSR分子標記;其中分別在種子發(fā)育早、中和晚期檢測到11、10和13個與種子活力緊密連鎖的SSR標記，SSR標記RM3555和RM3362在兩個發(fā)育階段同時被檢測到。比較兩年QTL定位結(jié)果，共有20個加性效應(yīng)QTLs穩(wěn)定表達，可能對水稻種子活力形成具有重要作用;其中15個QTLs位置與以往報道

5、的控制水稻籽粒大小、低溫萌發(fā)和種子休眠等QTL或基因位置一致，5個QTLs可能是新的基因位點。結(jié)合種子活力表型值和QTL定位結(jié)果，篩選出4個優(yōu)異RILs，預(yù)測了3個最佳雜交組合，每個雜交后代能聚合19個控制水稻種子活力的優(yōu)異等位基因，為今后利用分子標記輔助選擇技術(shù)培育高活力水稻優(yōu)良品種提供基礎(chǔ)。
　　2、利用武運粳7號和韭菜青兩個粳稻品種為試驗材料，在抽穗后第18～42 d期間，每隔4d收種一次，共收種7次。測定各批次干燥種子的G

6、P、GR、GI和成苗率(SP)四個性狀，以評價種子耐脫水性;同時，測定不同發(fā)育階段種子粒重(GW)、含水量(MC)、電導(dǎo)率(EC)、過氧化氫(H2O2)、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽還原酶(GR)活性。結(jié)果表明，種子在發(fā)育過程中逐步獲得種子耐脫水性，在抽穗后38d達到最高水平。種子中的MC和EC呈逐步下降趨勢，而GW則逐步增加。在種子發(fā)育早期（抽穗后18～30 d），新鮮種子、干燥種子與

7、吸脹種子中MDA和H2O2含量，以及新鮮種子與吸脹種子中SOD、CAT和GR活性都表現(xiàn)出快速下降趨勢，在種子發(fā)育后期（抽穗后30～42 d）其變化逐漸趨于平穩(wěn)?；貧w分析結(jié)果表明，新鮮種子中H2O2含量和吸脹種子中SOD的活性對種子耐脫水性影響最為重要;新鮮種子中H2O2含量分別與GP、GR、GI和SP呈負相關(guān)，而吸脹種子中SOD活性分別與GP、GI和SP呈正相關(guān)，這兩個指標可以較好地應(yīng)用于水稻種子耐脫水性評價。通過建立的回歸方程，利用生

8、理指標可以對水稻發(fā)育過程中種子耐脫水性進行有效的預(yù)測。
　　3、利用不同濃度敵草快(Diquat)、百草枯(Paraquat)和乙烯利(Ethephon)配制的脫水劑，對抽穗后第4周的雜交秈稻鹽兩優(yōu)88和抽穗后第6周的常規(guī)粳稻武運粳7號分別進行噴施，測定種子MC、GW、 GR、 GI和SP等指標。2013年試驗結(jié)果表明，噴施12種不同脫水劑2d和4d后，種子MC顯著降低;脫水劑處理后未顯著影響種子GW、GR和GI，顯著降低了種子S

9、P。隨著脫水劑濃度的增加以及處理到收獲時間的延長，種子脫水效果有所提升。與單獨噴施敵草快、百草枯相比，添加乙烯利后在短時間內(nèi)未能顯著提高敵草快、百草枯對種子脫水的效果。與對照相比，經(jīng)不同脫水劑處理后，種子MC、GR和SP分別下降了0～6.4％、0～3.3％和13.3％～100％。2014年對上一年表現(xiàn)較好的120 g/ha的敵草快處理進行驗證，處理后水稻種子MC降低明顯，但GW、GR和GI變化不顯著。結(jié)合2013和2014年試驗結(jié)果，噴