新型四倍體水稻華多1號細胞遺傳及基因組變異.pdf

1、同源四倍體水稻是由二倍體水稻經(jīng)過染色體加倍獲得的種質。秈、粳型同源四倍體水稻雜交F1具有明顯的生物學優(yōu)勢，蘊含巨大的增產(chǎn)潛力。然而，其雜交F1育性普遍偏低，產(chǎn)量優(yōu)勢難以發(fā)揮，無法在生產(chǎn)上直接應用。本室經(jīng)過多年努力，成功獲得育性正常的同源四倍體水稻新種質，這一類新種質目前暫稱為“新型四倍體水稻”（Neo-tetraploidrice），其中有2份材料，即華多1號和華多2號已獲得國家植物新品種權。為了加快利用該材料，本研究利用華多1號作為研

2、究材料，從形態(tài)學、細胞學和基因組學等方面，對其主要農(nóng)藝性狀和雜種優(yōu)勢表現(xiàn)、花粉母細胞減數(shù)分裂特征和基因組變異特征等進行系統(tǒng)研究。主要研究結果如下：
　　（1）華多1號具有優(yōu)良的主要農(nóng)藝性狀，并表現(xiàn)明顯的雜種優(yōu)勢。華多1號成熟花粉育性為95.62％，極顯著高于親本T45和T44。與雙親相比，華多1號結實率顯著提高，平均達到了76.46%以上。華多1號株高為104cm，有效分蘗數(shù)為6.6個，千粒重35.44g，穗總粒數(shù)87粒。利用華多

3、1號與不同類型的同源四倍體水稻雜交，F(xiàn)1與同源四倍體水稻相比，實粒數(shù)、總粒數(shù)和結實率等極顯著的提高，且部分雜種F1表現(xiàn)出超親優(yōu)勢，表明華多1號可以克服F1的不育性。
　?。?）華多1號花粉母細胞減數(shù)分裂過程異常染色體行為明顯比其親本低。華多1號花粉母細胞減數(shù)分裂過程及特點與二倍體基本一致。華多1號減數(shù)分裂期間的染色體異常率明顯低于雙親，前者的異常率為8.80%，而雙親的平均達25.06%。雙親的異常主要包括染色體拖曳、染色體橋、落

4、后染色體等。華多1號除后期II出現(xiàn)染色體不同步分離，其他時期出現(xiàn)的異常染色體頻率均較低。華多1號終變期染色體平均構型為：2n=48=(0.06±0.02)I+(10.17±0.31)II+(6.87±0.15)IV+(0.02±0.01)VI；親本T45的平均構型為：2n=48=(0.55±0.10)I+(7.93±0.27)II+(0.07±0.02)III+(7.16±0.14)IV+(0.03±0.01)V+(0.27±0.05)

5、VI+(0.12±0.03)VIII；親本T44的平均構型為：2n=48=(0.34±0.09)I+(5.55±0.40)II+(0.04±0.02)III+(8.68±0.19)IV+(0.22±0.05)VI+(0.05±0.03)VIII。
　?。?）華多1號全基因組與親本比較，出現(xiàn)豐富的變異特征。華多1號通過基因組重測序共獲得25.15G高質量的堿基，其GC含量為45.41%，Q30達到85.06%，測序深度為57×。通過

6、與雙親基因組對比，華多1號基因型與父本T44較接近。在華多1號中共檢測到26243個非同義SNP、896個的移碼突變InDel、991個SV和36個CNV。與雙親比較，華多1號共篩選出9041個變異基因。通過與育性相關的關鍵詞，在其中篩選出390個可能與育性有關的變異基因。基因富集分析表明，390個基因主要涉及細胞、催化活性、細胞過程等功能。通過進一步的GO注釋和基因網(wǎng)絡關聯(lián)分析，篩選出16個與育性相關的主效基因，已知功能注釋表明，它們