武育粳3號重要農藝和品質性狀突變體的創(chuàng)制與研究.pdf

1、水稻是禾本科作物研究的模式植物。水稻全基因組測序已經完成，其基因的功能研究已經成為后基因組時代重點內容之一。創(chuàng)制水稻突變體是功能基因組學研究最為直接和有效的方法?；瘜W誘變具有技術簡單，突變頻率高，能夠在短時間內創(chuàng)制出具有大量突變的突變群體，是水稻突變體創(chuàng)制的重要方法之一。武育粳3號適口性好、米飯光澤白亮和涼后不硬，且優(yōu)良米質在不同地區(qū)、稻作方式和施肥水平下能保持相對穩(wěn)定。但武育粳3號在農藝和品質性狀上存在一定不足，突出表現在堊白粒率高、

2、豐產性狀較差及不抗紋枯病等。本研究利用化學誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)處理武育粳3號種子，通過4年的篩選和鑒定，總共獲得了七大類236份性狀穩(wěn)定的突變體。這些突變體的獲得，不僅為優(yōu)質食味品種武育粳3號農藝、品質性狀改良提供了重要的育種中間材料，也為水稻產量、品質形成的遺傳、生理機制與環(huán)境調控機理研究提供了新材料。
　　 本研究主要結果如下:
　　 (1)獲得了51份葉突變體，其中葉色突變體14份、類病斑突變體25份、葉形

3、突變體4份、葉片長度與寬度突變體3份、葉序突變體3份和葉傾角突變體1份。依照葉鞘是否著生病斑，可將類病斑突變體分為葉鞘著生病斑和葉鞘無病斑等類型。依據葉片的著生位置，可以將葉序突變分為3種類型，包括上3片葉同側、上部4片葉同側和上部5片葉全部同側等。
　　 (2)獲得了8份莖稈突變體，其中矮稈突變體2份、高稈突變體1份、多分蘗突變體2份和脆稈突變體3份。矮稈突變體主要性狀包括株型較散、株高較矮(49.7 cm)、分蘗數較多（31

4、.17蘗/株）、籽粒長寬比較大(1.83)、千粒重較小(20.8 g)和堊白粒率很低(4％)。
　　 (3)獲得了54份生殖器官突變體，其中長芒突變體14份、短芒突變體3份、裂穎突變體5份、長護穎突變體7份、雙米粒突變體7份、包穗突變體7份、早熟突變體2份、遲熟突變體6份、褐色穗突變體2份和穗頂部退化突變體1份等突變體。野生型無芒，長芒突變體的平均芒長為4.8 mm。長護穎突變體的護穎顯著地增長包在內穎和外穎外面，形似雙層穎殼。

5、
　　 (4)研究了236份突變體材料在生化組分上的變異。結果表明，直鏈淀粉變異范圍為15.7％～21.7％，清蛋白的變化范圍為0.54％～0.65％，球蛋白的變化范圍為0.44％～0.58％，醇溶蛋白的變異范圍為0.66％～0.82％，谷蛋白的變化范圍為4.66％～7.66％。銅含量最低值為3.49μg/g，較野生型降低了19.27％;最高值為5.54μg/g，較野生型增加了28.22％。鐵含量最低值為8.10μg/g，較野生

6、型降低了15.33％;最高值為14.86μg/g,較野生型增加了55.43％。錳含量最低值為18.27μg/g，較野生型降低了19.29％;最高值為37.95μg/g，較野生型增加了37.52％。鋅含量最低值為17.92μg/g，較野生型降低了10.99％;最高值為23.29μg/g，較野生型增加了15.69％。
　　 (5)獲得了31份外觀品質突變體，其中褐色米突變體1份、長粒形米突變體1份（5.80 mm/粒）、短粒形米突變

7、體3份（3.77 mm/粒）、堊白粒率高于70％的突變體16份、堊白粒率低于10％的突變體4份及乳白米突變體1份。特別是獲得了僅有腹白的高腹白突變體2份，僅有心白的高心白1份。本研究所獲的突變體材料涵蓋低堊白、高心白和高腹白等三種堊白代表性類型，且堊白類型單一，基本未見同時具備腹白和心白的混合型堊白。因此，利用這套堊白相關突變體材料，能有效克服現有研究在材料上多利用主栽品種而很難排除遺傳背景干擾的局限，又能進行低堊白和高堊白突變體之間以

8、及高腹白和高心白突變體之間的比較，借以揭示腹白和心白在形成機制上的異同。
　　 (6)獲得了產量結構相關突變體9份，包括類野生型、多穗型、大穗型和穗粒兼顧型等4種類型。野生型親本在2011年田間種植條件下產量結構為穗數300.60萬/hm2、每穗粒數105.83、結實率93.73％、千粒重為24.75 g和理論產量7380 kg/hm2。多穩(wěn)型突變體M31的穗數382.05萬/hm2，千粒重18.83 g，堊白粒率7.5％，理論

9、產量7961.70 kg/hm2;在外觀上有很大改善，產量顯著提高。穩(wěn)粒兼顧型突變體M38的穗數350.70萬/hm2，每穗粒數125.1，理論畝產10593.60 kg/hm2，堊白粒率40.5％。大穗型突變體M26的穗數261.00萬/hm2，每穗粒數171.60，理論產量11822.71 kg/hm2，堊白粒率45.0％;大穗型突變體M76穗數270.00萬/hm2，每穗粒數196.67，理論產量13873.80 kg/hm2，堊

10、白粒率50.5‰這兩份材料的產量潛力很大，莖稈彈性好，但外觀品質較差。綜上，大穗型突變體M26和M76可以作為高產育種的中間材料，多穗型突變體M31可以作為武育粳3號外觀品質改良的中間材料。
　　 (7)獲得了24份穗型突變體，包括密穗型、中間穗型、散開型（包括雞爪穗）等3種類型。這套材料涵蓋了密穗型、中間型及散開型等3種主要穗型，且每種穩(wěn)型內有不同穗子大?。ㄋ肓担┑牟牧?，這樣就為不同穗型品種產量、品質形成和調控機制研究提供了

11、成套材料。以這24份突變體為材料，比較了這3種穩(wěn)型在二次枝梗數、單位穗長著生籽粒數和單位枝梗長度著生籽粒數等的差異。研究結果表明，二次枝梗數最多的為散開型（20.97個/穗），其次是密穗型（17.88個/穗），最少的是中間型（16.17個/穗）。單位穗長著生籽粒數最大的是密穗型（8.53粒/cm），其次是散開型（7.86粒/cm），最小的為中間型（7.68粒/cm）;但三種穗型之間并無顯著差異。在單位枝梗長度著生籽粒數最大上，三種穗型之