長江中下游雜交粳稻親本產(chǎn)量和品質(zhì)性狀優(yōu)異配合力標(biāo)記基因型篩選與配合力改良研究.pdf

1、全球一半以上的人口以稻米為主食。在耕地面積不斷減少、水資源日益匱乏的大環(huán)境下，要滿足不斷增加的世界人口對(duì)稻米的需求，只有提高單產(chǎn)。過去30多年的實(shí)踐已經(jīng)證明，雜種水稻是提高單產(chǎn)的成功的技術(shù)。中國每年種植1700萬公頃雜交水稻，占水稻種植總面積的50％左右。雜交秈稻種植面積已占秈稻種植總面積的70％左右。雜交粳稻種植面積僅占粳稻種植總面積840萬公頃的3％左右。雜交粳稻還有很大的發(fā)展空間。限制雜交粳稻發(fā)展速度最主要的因子是競爭優(yōu)勢(shì)不夠強(qiáng)。

2、提高雜交粳稻競爭優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵在于改良恢復(fù)系的配合力。本研究在前期工作的基礎(chǔ)上，開展了以下4個(gè)方面的研究工作:一是利用粳稻6個(gè)BT型雄性不育系和12個(gè)恢復(fù)系按NCⅡ遺傳交配設(shè)計(jì)組配72個(gè)F1組合，調(diào)查8個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀表型值，分析18個(gè)親本8個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀的一般配合力效應(yīng)和特殊配合力效應(yīng)方差，結(jié)合18個(gè)親本115對(duì)SSR引物擴(kuò)增的DNA分子標(biāo)記數(shù)據(jù)，篩選18個(gè)親本的單株日產(chǎn)量、單株有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重、一次枝梗數(shù)、二次枝梗

3、數(shù)和穗長等8個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀優(yōu)異配合力的SSR標(biāo)記基因型。二是調(diào)查上述72個(gè)F1組合的谷粒長、谷粒寬、糙米率、精米率、整精米率、堊白米粒率、堊白度、糊化溫度、膠稠度和直鏈淀粉含量等10個(gè)米質(zhì)性狀表型值，分析18個(gè)親本10個(gè)米質(zhì)性狀的一般配合力效應(yīng)和特殊配合力效應(yīng)方差，結(jié)合親本SSR分子標(biāo)記數(shù)據(jù)，篩選18個(gè)親本10個(gè)米質(zhì)性狀優(yōu)異配合力的標(biāo)記基因型。三是通過調(diào)整不育系和恢復(fù)系材料類型和數(shù)量，擴(kuò)大親本群體至不育系7個(gè)，恢復(fù)系13個(gè)，利用同一套S

4、SR引物，擴(kuò)增這20個(gè)親本SSR分子標(biāo)記基因型，結(jié)合91個(gè)組合F1產(chǎn)量性狀表型數(shù)據(jù)，再次鑒定親本產(chǎn)量性狀優(yōu)異配合力的標(biāo)記基因型;并與上述第1項(xiàng)研究結(jié)果比較，分析親本群體擴(kuò)大后各性狀優(yōu)異配合力標(biāo)記基因型的變化情況;以及2年同一套親本同一套標(biāo)記產(chǎn)量相關(guān)性狀配合力的標(biāo)記基因型的異同。四是利用上述第1項(xiàng)和第2項(xiàng)研究篩選出的產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀優(yōu)異配合力標(biāo)記基因型，通過雜交、回交和SSR分子標(biāo)記輔助多代選擇技術(shù)，對(duì)江蘇省審定組合86優(yōu)8號(hào)的父本恢復(fù)

5、系寧恢8號(hào)的單株有效穗數(shù)和膠稠度性狀的配合力、以及優(yōu)質(zhì)恢復(fù)系157TR-68的單株日均產(chǎn)量配合力進(jìn)行實(shí)際改良和效果評(píng)價(jià)。獲得的主要結(jié)果如下。
　　 一、在6個(gè)不育系與12個(gè)恢復(fù)系所配的72個(gè)F1組合中，共篩選出31個(gè)SSR標(biāo)記基因型與親本8個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀配合力顯著相關(guān)。其中2個(gè)標(biāo)記基因型同時(shí)與親本6個(gè)性狀配合力相關(guān);有2個(gè)標(biāo)記基因型同時(shí)與親本5個(gè)性狀配合力相關(guān);有4個(gè)標(biāo)記基因型同時(shí)與親本4個(gè)性狀配合力相關(guān);有5個(gè)標(biāo)記基因型同時(shí)與

6、親本3個(gè)性狀配合力相關(guān);有3個(gè)標(biāo)記基因型同時(shí)與親本2個(gè)性狀配合力相關(guān);有15個(gè)標(biāo)記基因型與親本單個(gè)性狀配合力相關(guān)。與親本4個(gè)性狀配合力相關(guān)的4個(gè)標(biāo)記基因型中，有1個(gè)標(biāo)記基因型RM23～150/160對(duì)4個(gè)性狀的配合力效應(yīng)都是正的，可使F1的每穗總粒數(shù)、單株日產(chǎn)量、穗長和二次枝梗數(shù)4個(gè)性狀值分別增加11.6％、11.2％、10.1％、15.0％。與親本3個(gè)性狀配合力相關(guān)的5個(gè)標(biāo)記基因型中，有3個(gè)標(biāo)記基因型對(duì)親本的配合力效應(yīng)是正值。

7、　　 二、在6個(gè)不育系與12個(gè)恢復(fù)系配制的72個(gè)F1組合中，共鑒定出30個(gè)SSR標(biāo)記基因型與親本10個(gè)米質(zhì)性狀配合力顯著相關(guān)。其中25個(gè)與親本米質(zhì)性狀不良配合力相關(guān)，5個(gè)與優(yōu)異配合力相關(guān)。標(biāo)記基因型RM263-175/180和RM444-230/240可以使F1整精米率分別提高3.2％和2.5％。RM3-120/150可以使F1谷粒長縮短2.4‰RM444-180/240可以使F1谷粒寬增加2.1％。RM428-273/294可以使F

8、1植株上的雜交稻米直鏈淀粉含量減少7.0％。有8個(gè)標(biāo)記基因型同時(shí)也影響產(chǎn)量性狀配合力。RM3-120/150同時(shí)可以使F1的每穗總粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)分別增加15.9％和10.9％。RM1211-150/160可使F1的糙米率和精米率分別減少0.9％和1.1‰同時(shí)使F1的每穗總粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)分別增加21.8.％和20.3％。RM23-150/160可使F1的堊白米粒率和堊白度分別增加44.1％和45.7‰同時(shí)使F1的單株日產(chǎn)量和每穗總粒數(shù)

9、分別增加11.2％和11.6％。這些結(jié)果可用于指導(dǎo)親本米質(zhì)性狀和產(chǎn)量性狀配合力的分子標(biāo)記輔助改良以及未來雜交粳稻組合配置中的親本選配。
　　 三、在7個(gè)不育系與13個(gè)恢復(fù)系配制的91個(gè)F1組合中，共發(fā)現(xiàn)66個(gè)SSR標(biāo)記基因型與親本產(chǎn)量相關(guān)性狀配合力顯著相關(guān)。其中22個(gè)與親本單個(gè)性狀配合力相關(guān);19個(gè)同時(shí)與親本2個(gè)性狀配合力相關(guān);8個(gè)同時(shí)與親本3個(gè)性狀配合力相關(guān);10個(gè)同時(shí)與親本4個(gè)性狀配合力相關(guān);3個(gè)同時(shí)與親本5個(gè)性狀配合力相關(guān)

10、;4個(gè)同時(shí)與親本6個(gè)性狀配合力相關(guān)。比較2年同一套親本同一套標(biāo)記產(chǎn)量相關(guān)性狀配合力的標(biāo)記基因型，發(fā)現(xiàn)2年都與同一性狀配合力顯著相關(guān)的標(biāo)記基因型26個(gè)。其中4個(gè)與單株有效穗數(shù)、8個(gè)與每穗總粒數(shù)、11個(gè)與穗長、3個(gè)與每穗實(shí)粒數(shù)的配合力顯著相關(guān)。
　　 四、運(yùn)用優(yōu)異配合力標(biāo)記基因型RM208-175/180和RM5556-96/96信息，以武育粳3號(hào)R為RM208-180bp和RM5556-96bp條帶的供體親本，改良粳稻恢復(fù)系寧恢8

11、號(hào)單株有效穗數(shù)和精米膠稠度配合力;利用優(yōu)異配合力標(biāo)記基因型RM152-165/170信息，以寧恢8號(hào)為RM152-170bp條帶的供體親本，改良優(yōu)質(zhì)粳稻恢復(fù)系寧恢157單株日產(chǎn)量配合力。通過雜交、回交、自交和測(cè)交，獲得了RM208位點(diǎn)為180bp純合條帶的寧恢8號(hào)遺傳背景的新恢復(fù)系12個(gè)。其中8010-4-24、8010-6-5和8010-6-23與對(duì)應(yīng)不育系武3A配組，F(xiàn)1單株有效穗數(shù)比對(duì)照寧恢8號(hào)與武3A所配組合F1平均提高了45％

12、;8010-4-10、8010-4-14和8012-2-9與不育系863A配組，F(xiàn)1單株有效穗數(shù)比對(duì)照寧恢8號(hào)與863A所配組合F1分別增加了65.5％、56.9％和86.2％。獲得了RM5556位點(diǎn)為96bp純合條帶的寧恢8號(hào)遺傳背景的新恢復(fù)系6個(gè)。其中8009-14-3、8009-14-18、8009-14-29、8013-22-10和8013-22-24與9522A配組，F(xiàn)1植株上所收稻谷的精米膠稠度均顯著低于寧恢8號(hào)與9522A

13、配組。獲得了RM152位點(diǎn)為170bp純合條帶的寧恢157遺傳背景的新恢復(fù)系8個(gè)，其中8014-26-1、8014-26-12、8014-26-21、8014-26-24、8015-7-4和8015-7-17與六千辛A配組，F(xiàn)1單株日產(chǎn)量顯著高于對(duì)照寧恢157與六千辛A配組，6個(gè)F1的單株日產(chǎn)量分別比對(duì)照六優(yōu)157(六千辛A/寧恢157 F1)增加86.81％、43.06％、78.47％、55.56％、90、97％和82.64％。

14、>　　 綜合上述親本配合力標(biāo)記基因型篩選結(jié)果，發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)量相關(guān)性狀配合力相關(guān)的SSR標(biāo)記基因型數(shù)目較多，三分之一標(biāo)記基因型與2個(gè)及以上性狀的配合力同時(shí)相關(guān)。那些與改良目標(biāo)一致的多性狀配合力相關(guān)位點(diǎn)可能有利于親本多個(gè)性狀配合力同時(shí)進(jìn)行改良。年份間重復(fù)檢測(cè)到的與同一性狀配合力顯著相關(guān)的標(biāo)記基因型，對(duì)F1性狀值的效應(yīng)是同向的，增量率是相近的。這些年份間表現(xiàn)穩(wěn)定的優(yōu)異配合力標(biāo)記基因型用于粳稻恢復(fù)系配合力改良預(yù)計(jì)可以收到期望的效果。與親本米質(zhì)性狀

15、配合力相關(guān)的SSR標(biāo)記基因型中，80％的位點(diǎn)處于雜合狀態(tài)時(shí)，對(duì)F1植株上所收稻谷的精米品質(zhì)有不利的影響，這可能與F1植株上所收籽?；蛐桶l(fā)生分離有關(guān)。因此在影響米質(zhì)性狀的位點(diǎn)上，雙親應(yīng)當(dāng)具有相同的等位基因。利用優(yōu)異配合力標(biāo)記基因型信息，通過染色體等位片段置換，改良親本產(chǎn)量相關(guān)性狀配合力的效果大于改良親本米質(zhì)性狀配合力的效果。武3A/8010-4-24和863A/8012-2-9是單株有效穗數(shù)、單株日產(chǎn)量和單株產(chǎn)量增加最多且株高生育期與對(duì)