水稻選擇導入系產量和抗倒伏性狀改良及QTL定位.pdf

1、本研究選用生產上大面積推廣應用的秈型水稻恢復系明恢86和蜀恢527為輪回親本,以桂99、R2004、lemont、云恢72四個品種為供體親本,構建了8個BC2F4回交導入系群體,經過田間目測對產量性狀和莖稈形態(tài)學性狀進行鑒定、并結合測力計測定莖稈抗折力進行產量性狀和抗倒伏性狀的雙重篩選,構建了8個高產、抗倒伏能力強的選擇回交導入系BC2F4群體。于2008年和2009年在合肥進行產量性狀和抗倒伏相關性狀的表型鑒定,在2009年在中國農科

2、院作物科學研究所重大工程樓進行基因型鑒定,進而對實粒數(shù)、總粒數(shù)、結實率、千粒重、理論產量等5個產量性狀和莖稈粗、壁厚、基部第二節(jié)間抗折力、基部第三節(jié)間抗折力、倒伏指數(shù)等5個抗倒伏性狀進行了表型和基因型分析。分析內容包括:產量和抗倒伏能力的選擇效果分析、產量和抗倒伏性狀的相關性分析、產量性狀和抗倒伏性狀的QTL定位和效應分析、產量性狀與抗倒伏性狀的遺傳重疊分析。研究結果對于高產、抗倒伏水稻育種中有利基因/QTL的利用、后代材料的直接和間接

3、利用、高產和抗倒伏性狀的同步協(xié)同改良有重要參考價值。主要研究結果如下:
　　1、高產、抗倒伏選擇回交導入的選擇效果
　　以蜀恢527和明恢86為輪回親本的8個回交導入系群體在BC2F4代進行產量和抗倒伏相關性狀的鑒定選擇,入選的190個選擇回交導入系于2008年和2009年進行了表型鑒定。兩年分別有150個、154個株系的單株產量高于輪回親本,占入選株系數(shù)的78.9％和81.1%,在兩年中均比對照增產的株系有143個,占75

4、.3%。兩年均穩(wěn)定增產達到10%以上的株系有101株,占53.2%,比例較高,可見入選優(yōu)良株系以基因型決定為主,選擇效果良好。產量選擇的效果在不同輪回親本的組合間表現(xiàn)有一定差異,以蜀恢527為輪回親本的四個組合產量選擇效果相對較好。
　　2008年和2009年中分別有128個、131個株系的倒伏指數(shù)低于輪回親本,分別占67.4%和68.9%。兩年中均比輪回親本倒伏指數(shù)小的株系數(shù)有108個,占56.8%。兩年倒伏指數(shù)均比輪回親本降低

5、5%以上的株系有63株,占33.2%。兩年中株系倒伏指數(shù)表現(xiàn)趨勢總體上一致,以基因型決定為主,選擇效果良好。不同組合的選擇效果略有差異,其中527-99、527-72入選株系倒伏指數(shù)低于輪回親本的比率在兩年中均較高,表現(xiàn)好且穩(wěn)定。
　　兩年中比輪回親本增產、倒伏指數(shù)降低的株系數(shù)有82個,占43.2%。從結果看把產量性狀和抗倒伏性狀同步進行選擇改良是可行的,高產和抗倒伏能夠得到協(xié)同改良。采用選擇回交導入系對產量和抗倒伏能力結合起來同

6、步進行改良方法可行、效果良好。
　　從選擇導入系的表現(xiàn)看,桂99作為供體親本對改良輪回親本的產量性狀有很好效果,R2004作為供體對改良輪回親本的抗倒伏能力的效果很好,在實踐育種中可加強利用。
　　從兩年在產量性狀和抗倒伏兩方面穩(wěn)定表現(xiàn)優(yōu)良的株系產量因子看,要做到既高產又抗倒,需要一個理想的穗粒結構,一般總粒數(shù)在200粒左右,實粒數(shù)在160-180粒為宜。
　　2、產量和抗倒伏相關性狀的相關性
　　高產育種重點要

7、從提高分蘗力和結實率、確保一定的實粒數(shù)和保持較高的千粒重幾個方面著手,不可以追求長穗和特大穗。保持足夠穗數(shù)和較大穗的基礎上主攻結實率是關鍵,特別是把高產、抗倒伏兩方面作為育種目標時,應從有效穗、實粒數(shù)、結實率上下功夫,保持較高的粒重,不能追求大穗、長穗。
　　提高水稻的抗倒伏能力,首先要從增加莖稈粗和壁厚、增加節(jié)數(shù)入手,改良水稻的稈型指數(shù),進而提高抗倒伏能力。
　　在選育中矮稈、高產、抗倒伏品種時,對品系抗倒伏能力的評價可以

8、直觀地把節(jié)數(shù)、莖稈粗和壁厚作為重要指標,結合測定莖稈抗折力或抗推力,對水稻的抗倒伏能力進行科學準確的評價。
　　3、主效QTL及其利用
　　定位到了多個P值小于0.01、貢獻率在30%以上、加性效應較大、且在兩年都穩(wěn)定表達的主效QTL位點,這些位點可以作為產量性狀和抗倒伏性狀改良的重點。如控制實粒數(shù)的qGN10.1、qGN7.1、qGN1.2、qGN1.3、qGN11.4、qGN2.1,控制總粒數(shù)的qSN2.1、qSN1.3

9、、qSN1.4、qSN1.5、qSN2.4,控制結實率的qSF10.1、qSF5.1、qSF1.1、qSF3.4、qSF4.1、qSF5.3、qSF6.2、qSF1.3、qSF1.4,控制千粒重的qGW2.1、qGW7.1、qGW12.1、qGW1.5、qGW1.6、qGW6.4、qGW7.5,控制理論產量的qGY3.1,控制莖稈粗的qSD2.2、qSD1.1、qSD1.6、qSD1.3、qSD1.4、qSD2.8、qSD1.9,控制壁

10、厚的qCT2.2、qCT2.1、qCT7.3、qCT1.3、qCT1.4,控制基部第二節(jié)間抗折力的qCS7.1、qCS9.1、qCS1.3、qCS1.4、qCS1.5,控制基部第三節(jié)間抗折力的qCSⅢ7.1、qCSⅢ9.1、qCSⅢ12.4、qCSⅢ1.2、qCSⅢ1.3、qCSⅢ1.4、qCSⅢ2.1,控制倒伏指數(shù)的qLI1.2、qLI7.2。
　　有的QTL中供體基因的導入可以使某個產量指標或抗倒伏指標得到大幅度改良,但導致另

11、外主要產量因子的下降,所以有利基因/QTL的利用要考慮到主要性狀之間的相關性。
　　4、產量和抗倒伏相關性狀的遺傳重疊
　　在群體內產量性狀間、抗倒伏性狀間、產量和抗倒伏性狀間、相同背景不同供體間都有較多的遺傳重疊,這些遺傳重疊為產量性狀和抗倒伏性狀的同步改良創(chuàng)造了條件。如在527-72群體中檢測到在第1染色體上的三個相鄰的主效位點qGN1.2(qSN1.3、qCS1.3、qCSIII1.2)、qGN1.3(qSN1.4、q

12、CS1.4、qCSIII1.3)、qGN1.4(qSN1.5、qCS1.5、qCSIII1.4),對實粒數(shù)、總粒數(shù)、基部第二和第三節(jié)間抗折力都表現(xiàn)為較大的負向加性效應,增效作用來自于供體云恢72,在這幾個位點導入供體親本基因能較好地提高實粒數(shù)、總粒數(shù)和第二、第三節(jié)間抗折力,可利用分子標記輔助選擇在這些位點上表現(xiàn)為供體基因型的個體,對蜀恢527從高產、抗倒伏兩大目標進行改良和后代選擇具有重要意義。
　　有的一因多效QTL對不同性狀的