水稻脆莖突變體cef2的鑒定及生物學(xué)特性研究.pdf

1、水稻脆莖突變是指水稻莖稈脆性增加的突變，是水稻突變類型中常見的一種。水稻脆莖突變體具有易于田間鑒別的性狀、秸稈易粉碎和轉(zhuǎn)基因出苗率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)發(fā)展成為一種重要的種質(zhì)資源。莖稈機(jī)械強(qiáng)度的改變是水稻發(fā)生脆性突變的主要原因，而這也直接影響作物后期的抗倒伏特性。如今，利用物理誘變技術(shù)創(chuàng)建選育脆莖突變體是一個方便而有效的方法。本文圍繞利用重離子輻照誘變創(chuàng)建7種莖稈發(fā)生不同程度脆性改變的突變體材料，比較研究了不同脆莖突變體細(xì)胞壁主要成分變化與莖稈

2、抗折力之間的相關(guān)性，并從中鑒定出一莖稈脆性性狀隨發(fā)育成熟度增加而逐漸表現(xiàn)的水稻脆莖突變體，暫命名為cef2。水稻脆莖突變體cef2是通過重離子輻照粳稻品種揚(yáng)粳113(yj113)獲得的，對cef2分別進(jìn)行農(nóng)藝特征分析，不同生長發(fā)育階段抗折力分析、倒伏特性分析、細(xì)胞壁主要化學(xué)組分分析、不同時期莖稈中可溶性糖含量分析、水稻秸稈降解效率分析、突變基因遺傳分析以及突變性狀的控制基因的初步定位研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴水稻脆性性狀的

3、表現(xiàn)，成熟期較生長和灌漿前期更加明顯，在田間易于用手折即斷的方法進(jìn)行鑒別，后期鑒定更加準(zhǔn)確；⑵不同脆性程度的突變體，莖稈的抗折力大小不同，細(xì)胞壁主要組分含量有差異，抗折相差越大則組分含量差異越大；⑶莖稈抗折力與細(xì)胞壁各組分相關(guān)性分析顯示，影響水稻莖稈脆性顯現(xiàn)主要是纖維素的含量，水稻莖稈細(xì)胞壁組分中纖維素含量越高，莖稈的抗折力越大，柔韌性越強(qiáng)，纖維素含量與莖稈抗折力呈顯著相關(guān)R=0.937(P＜0.01);莖稈中半纖維素和木質(zhì)素含量與抗折

4、力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.86和-0.21；⑷在所有7種突變體中鑒定出一個成熟期表現(xiàn)脆性的水稻突變體cef2，該突變體脆性性狀呈現(xiàn)時間特異性表達(dá)的特點(diǎn):生長發(fā)育階段前期不脆，后期變脆。其在實(shí)際收獲中產(chǎn)量高、抗倒伏、秸稈易粉碎；⑸脆莖突變體cef2脆性性狀的田間鑒定:cef2突變體脆莖特征并非全生育期表達(dá)，脆性性狀的發(fā)生在抽穗后兩周(15days)左右，隨著水稻成熟度的增加脆性特征的表現(xiàn)更加明顯。在田間用手折斷的方式判斷水稻莖稈

5、脆性性狀，可找到脆性變化的時間節(jié)點(diǎn)，cef2突變體表現(xiàn)出“前期不脆，后期變脆”的脆性性狀時間表達(dá)特異性；⑹脆莖突變體cef2的農(nóng)藝特征:cef2突變體的株高、穗長、穗粒數(shù)以及千粒重與野生型品種相比并未表現(xiàn)出明顯差異，但分蘗數(shù)與結(jié)實(shí)率有所提高，這兩者是產(chǎn)量構(gòu)成的重要性狀，暗示cef2具有更好的產(chǎn)量潛能；⑺脆莖突變體cef2不同時期的抗折力:對水稻不同生育時期（拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期）莖稈基部第二節(jié)間抗折力進(jìn)行測定，抽穗期后，cef

6、2突變體的抗折力明顯小于野生型，并且隨著成熟度的增加，兩者的差距也在不斷加大，差距由抽穗期的1.15N到成熟期的2.36N，突變體的脆性特征逐步顯現(xiàn)，這也與田間實(shí)地觀察鑒別的結(jié)果保持一致；⑻化脆莖突變體cef2細(xì)胞壁主要組分含量:cef2突變體不同時期（拔節(jié)期、抽穗期和成熟期）莖稈細(xì)胞壁主要組分含量變無明顯差異;其中成熟期莖稈中木質(zhì)素、無機(jī)鹽、纖維素和半纖維素的含量，突變體cef2的分別為8.65％、8.79％、23.21％和26.51

7、％，野生型jy113的分別為8.88％、8.34％、30.62％和21.49％;與野生型相比，脆莖突變體cef2纖維素含量顯著降低，半纖維素含量顯著增加，木質(zhì)素及無機(jī)鹽含量差異不明顯；⑼脆莖突變體cef2不同時期莖稈中可溶性糖含量分析:cef2突變體莖稈中可溶性糖的含量隨著生育進(jìn)程的發(fā)展表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，與野生型jy113的差值在抽穗期后不斷加大，成熟期含量比野生型降低了33.6％；⑽脆莖突變體cef2倒伏特性:以倒伏指數(shù)為指標(biāo)

8、綜合評價脆莖突變體cef2和其野生型品種jy113可能的倒伏風(fēng)險，倒伏指數(shù)的臨界值200為標(biāo)準(zhǔn)，突變體的倒伏指數(shù)小于臨界值，證明其倒伏風(fēng)險較小，能實(shí)現(xiàn)脆而不倒；⑾脆莖突變體cef2的遺傳分析及基因定位:遺傳分析表明，cef2突變體的脆莖特征受單隱形基因控制;以cef2/華粳秈74組合的F2分離群體作為基因定位群體，利用分子生物學(xué)方法將cef2基因定位于水稻第三條染色體的SSR標(biāo)記RM3586和RM487之間，遺傳連鎖距離分別為5.6cM