不同氮水平下水稻氮素利用率及相關(guān)性狀的遺傳基礎(chǔ)研究.pdf

1、在水稻生產(chǎn)過程中，農(nóng)民往往會施用過量的氮肥，一方面導(dǎo)致大量的氮肥流失，污染環(huán)境；另一方使得氮肥回收率、氮肥利用率降低。因此選用氮高效品種來減少氮肥用量、降低生產(chǎn)成本、減少氮肥污染、提高氮肥效率是水稻生產(chǎn)中迫切需要解決的問題。
　　 本研究目的：1)在不同氮水平下，研究氮素利用效率與產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子等性狀之間的關(guān)系以及QTL定位；2)在不同氮水平下，研究不同時期水稻組織氮濃度性狀與氮素利用效率的關(guān)系以及QTL定位；3)在不同氮水

2、平下，研究氮積累量性狀和氮轉(zhuǎn)運(yùn)性狀與氮素利用效率之間的關(guān)系以及QTL定位；4)在不同年份間，研究耐缺氮能力性狀與氮素利用效率之間的關(guān)系以及QTL定位。期望揭示水稻氮營養(yǎng)遺傳規(guī)律，為分子標(biāo)記輔助選擇氮高效品種和氮營養(yǎng)性狀的遺傳改良、培育氮高效利用的水稻品種等后續(xù)研究提供依據(jù)。本實驗在兩個氮水平(低氮0 kg N hm-2和正常氮130kgN hm-2)，以源于珍汕97B與明恢63的重組自交系為研究材料，分別于2006年和2007年在湖北孝

3、感徐山村(30°56″N，113°54″E)和武穴大金鎮(zhèn)(29°51″N，115°33″E)種植。現(xiàn)已取得的主要研究結(jié)果如下：
　　 1)在兩種氮水平下，籽粒氮素利用效率與產(chǎn)量、結(jié)實率和每穗穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，因而提高產(chǎn)量、結(jié)實率和每穗穎花數(shù)可以改良籽粒氮素利用效率。對籽粒氮素利用效率而言，分別在2006年兩種氮水平下各檢測到2個QTLs，2007年低氮情況下檢測到4個QTLs和正常氮情況下檢測到2個QTLs，這些QTLs分別位

4、于1、2、6、7和11號染色體。對產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子而言，分別在2006年兩種氮水平下各檢測到18個QTLs，2007年低氮情況下檢測到15個QTLs和正常氮情況下檢測到17個QTLs，這些QTLs分別位于1、2、3、4、5、6、7、10和11號染色體。本研究發(fā)現(xiàn)3個QTL基因簇，1號染色體C86-C567區(qū)域、2號染色體RM53-R1738區(qū)域和7號染色體R2471-C1023區(qū)域，在不同環(huán)境下同時影響籽粒氮素利用效率和產(chǎn)量及構(gòu)成因子

5、等性狀。這3個QTL基因簇為籽粒氮素利用效率與產(chǎn)量及構(gòu)成因子之間的相關(guān)性提供了部分遺傳基礎(chǔ)，同時為分子標(biāo)記輔助選擇氮高效品種提供有用的信息。
　　 2)在兩種氮水平下，籽粒氮素利用效率與抽穗期組織氮濃度和成熟期組織氮濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，可以通過降低抽穗期組織氮濃度和成熟期組織氮濃度來改良籽粒氮素利用效率。2006年，低氮條件下檢測到16個組織氮濃度QTLs，正常氮條件下檢測到19個組織氮濃度QTLs，位于染色體1、2、4、6、7、

6、8和10。2007年低氮條件下檢測到13個組織氮濃度QTLs，正常氮條件下檢測到17個組織氮濃度QTLs，位于染色體1、2、3、6、7、10和11。4個QTL基因簇在不同環(huán)境下影響大部分籽粒氮素利用效率和水稻組織氮濃度性狀，包括1號染色體C86-C567區(qū)域、2號染色體RM53-R1843區(qū)域、6號染色體R2749-R1952a區(qū)域和7號染色體R2471-C1023區(qū)域。這4個QTLs基因簇為籽粒氮素利用效率和水稻組織氮濃度性狀之間的相

7、關(guān)性提供了部分遺傳基礎(chǔ)，同時為分子標(biāo)記輔助選擇穩(wěn)定組織氮濃度基因型提供了有用的信息。
　　 3)在多環(huán)境下，籽粒氮素利用率與氮積累量性狀呈顯著負(fù)相關(guān)，而與氮轉(zhuǎn)運(yùn)性狀呈正相關(guān)，暗示著可以通過降低氮積累量和提高氮轉(zhuǎn)運(yùn)效率來改良籽粒氮素利用效率。對氮積累量性狀而言，2006年低氮條件下檢測到9個QTLs和正常氮條件下12個QTLs；2007年低氮條件下檢測到10個QTLs和正常氮條件下8個QTLs；這些氮積累量性狀QTLs分別定位在1

8、、2、3、4、5、6、7、9、10和11號染色體。對氮轉(zhuǎn)運(yùn)效率性狀而言，2006年低氮條件下檢測到9個QTLs和正常氮條件下8個QTLs；2007年低氮條件下檢測到13個QTLs和正常氮條件下8個QTLs；這些氮轉(zhuǎn)運(yùn)性狀QTLs分別定位在1、2、3、4、5、6、7、10、11和12號染色體。本研究還發(fā)現(xiàn)幾個QTLs基因簇：2號染色體R25993-R1738區(qū)域、6號染色體R1962-C1496區(qū)域、7號染色體R2471-C1023區(qū)域，

9、11號染色體G44-RG118區(qū)域和3203-RM20a區(qū)域，在不同氮環(huán)境下同時影響籽粒氮素利用效率與氮積累和轉(zhuǎn)運(yùn)性狀等大部分性狀。這5個QTLs基因簇為籽粒氮素利用效率與氮積累和轉(zhuǎn)運(yùn)性狀之間的相關(guān)性提供了部分遺傳基礎(chǔ)，為分子標(biāo)記輔助選擇穩(wěn)定氮積累和氮轉(zhuǎn)運(yùn)品種提供了有用的信息。
　　 4)耐缺氮能力性狀通常定義為低氮條件下的性狀值與正常氮條件下性狀值的比值，其中包括相對籽粒產(chǎn)量性狀、相對干物質(zhì)產(chǎn)量性狀、相對籽粒氮性狀和相對總氮積

10、累量性狀。氮素利用率性狀包括氮反應(yīng)、籽粒產(chǎn)量反應(yīng)和氮素生理利用效率。在不同的年份間，除氮素生理利用效率與相對總氮積累量外，氮素利用率性狀與耐缺氮能力性狀呈負(fù)相關(guān)。2006年和2007年分別檢測到7個和8個耐缺氮能力性狀QTLs，分別定位在染色體1、2、3、4、7、9、10和11。對氮素利用率性狀而言，2006年檢測到5個QTLs，2007年檢測到6個QTLs，這些氮素利用率性狀QTLs分別位于染色體1、2、3、4、6、7、9、10和11