高育性四倍體水稻主要農(nóng)藝性狀和基因組變異分析.pdf

1、同源四倍體水稻是二倍體水稻通過(guò)染色體加倍獲得的水稻種質(zhì)。利用秈型同源四倍體水稻與粳型同源四倍體水稻雜交組配的雜種一代具有明顯的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)和增產(chǎn)潛力，然而其雜種F1育性偏低，難以在生產(chǎn)上直接利用。本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)多年努力，培育出新型高育性四倍體水稻，新材料不但本身育性正常，且能克服雜種F1的低育性。為了加快利用新材料，本文一是對(duì)3份高育性四倍體水稻的主要農(nóng)藝性狀和雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行調(diào)查分析；二是利用其中已獲得國(guó)家植物新品種權(quán)的高育性四倍體水稻“華多

2、2號(hào)”作為材料，觀察其花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂期間染色體行為；三是通過(guò)重測(cè)序技術(shù)對(duì)華多2號(hào)全基因組變異特征進(jìn)行研究。取得如下主要結(jié)果：
　?。?）高育性四倍體水稻具有優(yōu)良的農(nóng)藝性狀。與雙親比較，3份高育性四倍體水稻在株高、單株實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株實(shí)粒重和千粒重等農(nóng)藝性狀上都得到明顯提高或改善，結(jié)實(shí)率分別達(dá)到了74％以上。其中華多2號(hào)與雙親相比，單株實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株實(shí)粒重和千粒重等產(chǎn)量性狀顯著提高，分別比父本T44提高198.55%、

3、143.78%、242.34%和16.49%，比T45提高了76.10%、84.91%、115.81%和24.47%。3份高育性四倍體水稻與不同類型低育性同源四倍體水稻雜交，雜種F1不僅育性正常，平均結(jié)實(shí)率達(dá)到73%以上，而且表現(xiàn)出明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，其中與華多2號(hào)雜交 F1的單株實(shí)粒數(shù)、單株總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和單株實(shí)粒重上分別產(chǎn)生135.52%、67.47%、57.57%和134.76%的中親優(yōu)勢(shì)，顯示了華多2號(hào)在多倍體水稻育種上具有利用潛力

4、。
　　（2）華多2號(hào)花粉育性正常，花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂期間染色體異常頻率低。華多2號(hào)的花粉育性到達(dá)88%以上，分別比親本 T44和 T45的花粉育性提高62.18%和46.89%。華多2號(hào)花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程與二倍體水稻一致，都經(jīng)歷9個(gè)時(shí)期。與雙親比較，華多2號(hào)花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程異常染色體頻率明顯比雙親低，中期I異常頻率降低了72.77%和69.34%，后期I異常頻率分別降低了72.45%和68.03%。華多2號(hào)較低的染色體

5、行為異常頻率可能是其花粉育性高的重要原因之一。
　　（3）華多2號(hào)基因組具有豐富變異的序列特征。通過(guò)全基因組變異分析，華多2號(hào)和雙親T44、T45分別得到23.36 Gb、21.55 Gb和21.49 Gb堿基數(shù)據(jù)，覆蓋深度達(dá)到53X、48X和49X。與父本T44比較，華多2號(hào)有965679個(gè)SNP、141155個(gè)InDel和1948個(gè)SV；與母本T45比較，華多2號(hào)有766585個(gè)SNP、121286個(gè)InDel和1886個(gè)SV

6、，結(jié)果顯示華多2號(hào)與母本T45遺傳關(guān)系更為接近。華多2號(hào)與親本T44(T45)的SNP和InDel變異主要集中在基因間區(qū)和基因下游（內(nèi)含子），分別合計(jì)為88.14%和86.99%。華多2號(hào)和雙親之間存在118961個(gè)共有SNP、18922共有InDel和972個(gè)共有SV。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，華多2號(hào)共有1647個(gè)基因與雙親間都存在功能性變異，其中12個(gè)基因富集到花粉雌蕊互作過(guò)程中，可能與其育性有關(guān)，值得進(jìn)一步研究。
　　綜合看出，華多