秈型雜交水稻品質性狀的遺傳效應及分子預測研究.pdf

1、水稻是世界上最重要的禾谷類作物之一，全球約有一半以上人口以稻米為主食，其中亞洲地區(qū)對稻米的依賴性最強。隨著農業(yè)生產的發(fā)展，人地矛盾日益突出，同時受自然災害的影響，致使糧食生產的任務仍然非常艱巨。其次是隨著社會經濟的發(fā)展、人民生活水平的提高對優(yōu)質大米的需求增加，稻米品質日益引起人們的關注，稻米品質的改良已成為水稻育種家們的一個主要育種目標。然而稻米品質屬胚乳性狀，遺傳基礎復雜，對其進行遺傳研究相對于農藝性狀較為困難。因此，對稻米品質性狀的

2、遺傳規(guī)律進行研究和利用分子標記進行早期有效預測對稻米品質改良具有十分重要的意義。 本研究采用我國生產上廣泛應用的13個不育系和19個恢復系共32個秈型水稻骨干親本，按NCⅡ設計配制兩套不完全雙列雜交組合，第1套材料(7×10)以珍汕97A、縉2A、川香21A、縉香1A、縉香2A、Q2A和綿香5A等7個不育系為母本，以N45、縉恢10、縉恢34、縉恢33、R21、R27、縉恢13、縉恢12、縉恢35、R2727等10個恢復系為父本

3、配組了70個組合；第2套材料(9×9)以II-32A、G46A、K17A、金23A、綿5A、D62A、珍汕97A、縉2A和川香21A等9個不育系為母本，以綿恢725、蜀恢527、泰引1號、IR661、IR26、明恢63、測64、鹽恢559、瀘恢17等9個恢復系為父本配組了81個組合。測定了兩個環(huán)境條件下親本、F1和F2種子的谷粒長、谷粒寬、谷粒厚、糙米長、糙米寬、糙米厚、整精米長、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、糙米率、精米率、整精

4、米率、直鏈淀粉含量和蛋白質含量等稻米品質性狀。采用包括基因型×環(huán)境互作效應的種子遺傳模型和統計分析方法，研究了在不同環(huán)境條件下秈稻稻米品質數量性狀受種子、細胞質、母體植株遺傳效應以及基因型×環(huán)境互作效應影響時的遺傳規(guī)律；采用二組法和三組法對稻米品質性狀進行了環(huán)境間預測、套間預測和套內預測(固定不育系預測，固定恢復系預測)，并用三組法對秈稻稻米品質建立了相應的預測模型： 主要研究結果如下： 1.秈稻稻米品質性狀除了受種子、

5、細胞質和母體植株等遺傳主效應控制外，還明顯受到基因型×環(huán)境互作效應的影響。其中谷粒長、谷粒寬、糙米長、糙米寬、整精米長、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、整精米率和直鏈淀粉含量等11個品質性狀主要受遺傳主效應的影響，谷粒厚、糙米厚和糙米率等性狀主要受基因型×環(huán)境互作效應的影響，精米率及蛋白質含量2個性狀的基因型×環(huán)境互作效應與遺傳主效應相近。說明谷粒長、谷粒寬、糙米長、糙米寬、整精米長、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、整精米率和直

6、鏈淀粉含量性狀的基因表達在不同環(huán)境條件下比較穩(wěn)定，而谷粒厚、糙米厚和糙米率等性狀的基因表達容易受到環(huán)境條件的影響。 2.谷粒長、谷粒寬、谷粒厚、糙米長、糙米寬、整精米長、整精米寬、堊白率、堊白度、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和蛋白質含量等13個性狀的遺傳主效應中，主要以種子效應為主，而糙米厚、整精米厚和糙米率在遺傳主效應中，則以母體效應為主。所有品質性狀都是以基因的加性效應為主，其中精米率所受細胞質效應的影響最大。基因型×環(huán)境

7、互作效應的進一步分析還表明，控制谷粒長、谷粒厚、糙米厚、整精米厚、糙米率和直鏈淀粉含量的母體加性效應，糙米長、糙米寬、整精米長、整精米寬、堊白率、堊白度、精米率、整精米率和蛋白質含量的種子加性效應以及谷粒寬的種子顯性效應表達容易受到環(huán)境條件的影響。 3.多數稻米品質性狀的普通遺傳率較高，其中谷粒長、谷粒寬、糙米長、糙米寬、整精米長、整精米寬、整精米厚、堊白率、堊白度、整精米率、直鏈淀粉含量等11個性狀以普通遺傳率為主，其值分別為

8、(兩套材料平均)68.81％、63.37％、90.01％、82.29％、80.39％、50.52％、12.22％、75.33％、47.77、55.68％和79.47％，而谷粒厚、糙米厚、糙米率、精米率及蛋白質含量等5個性狀所受互作遺傳率的影響較大，其值分別為(兩套材料平均)52.15％、49.77％、58.91％、35.89％和48.05％。 4.增效位點的親本遺傳距離與相應F1品質性狀的相關系數明顯高于陽性位點的相關系數。如在

9、二組法預測中，重慶點基于陽性位點的遺傳距離與F1品質性狀值的相關系數在-0.570—0.635之間，平均-0.062，而基于增效位點的遺傳距離與F1品質性狀值的相關系數在0.153—0.833之間，平均0.598，同樣瀘州點陽性位點的遺傳距離與F1品質性狀值的相關系數在-0.575—0.717之間，平均0.005，而增效位點的遺傳距離與F1品質性狀值的相關系數在0.428—0.857之間，平均0.695。 5.增效位點的預測效果

10、明顯優(yōu)于陽性位點，在二組法預測中所有品質性狀的陽性位點預測平均值在-0.432—0.440之間，平均為-0.003，增效位點預測平均值在0.183—0.674之間，平均為0.433。 6.因材料和性狀的不同其預測效果存在一定的差異，兩種方法的增效預測效果均以環(huán)境間預測好于套內預測好于套間預測。環(huán)境間預測、固定恢復系預測、固定不育系預測和套間預測在各性狀間的預測平均值分別為0.566、0.401、0.481和0.289；套內預測效

11、果又因性狀不同而存在差異，谷粒長、糙米長、整精米長、堊白率、堊白度、直鏈淀粉含量和蛋白質含量以固定恢復系預測效果好于固定不育系預測效果，其余性狀以固定不育系預測效果好于固定恢復系預測效果。 7.二組法和三組法的預測結果表明，無論是在環(huán)境間預測還是套間預測，或者是套內預測，兩種方法的增效預測效果差異均不明顯，但以二組法預測效果略好于三組法。用二組法進行環(huán)境間、套間、固定恢復系和固定不育系的預測相關系數(所有品質性狀的平均值)分別為

12、0.570、0.302、0.407和0.482，平均為0.439，而相應的三組法預測則分別為0.563、0.277、0.396和0.479，平均為0.429。 8.部分性狀在環(huán)境間(除糙米率外的所有性狀)、套間(谷粒寬、糙米長、糙米寬和整精米長)和固定恢復系(谷粒長、糙米長、整精米長、整精米寬、堊白率和直鏈淀粉含量)和固定不育系(谷粒寬、糙米長、糙米寬、整精米寬、整精米率和直鏈淀粉含量)達到可預測水平，其預測相關系數均在0.5以