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选育优质、高产、多抗的水稻新品种是当前水稻育种的重要目标,运用转基因技术是实现此育种目标的有效途径之一。本试验选用转4个抗真菌基因(RCH10、RAC22、β-1,3-Glu、B-RIP)水稻T0代不同再生次数的种子以及这些再生种子的自交后代T1~T5及受体品种E32为试验材料,先经潮霉素筛选转基因水稻后代株系,选出转基因水稻34个抗性株系进行抗纹枯病田间鉴定试验,在此基础上研究该转基因材料后代非目标农艺性状的遗传变异规律,分析了非目标农艺性状之间的相互关系。主要研究结果如下:
1.外源标记基因hpt在转化植株中能正确表达。在浸种催芽阶段,50mg/L浓度的潮霉素是水稻转基因种子筛选的适宜浓度。用潮霉素处理可快速有效地筛选转基因水稻植株。转基因水稻后代种子对潮霉素的敏感性存在一定的差异。在不同世代不同株系间抗性分离的比例有所不同,随着世代的增加所有的株系对潮霉素的抗性比例有所增加。
2.外源目的基因在转基因水稻中能稳定表达,所有转基因水稻后代株系的纹枯病抗性表现为高抗,比亲本E32(中抗)有显著提高。多数株系随自交代数的增加,株系间的差异增加;株系内愈来愈纯合,其变异也越来越小。转基因水稻自交后代纹枯病5个抗性指标(病斑长度、扩展程度、病秆率、病级、病情指数)的遗传力较高,平均遗传力都在73%以上,在育种中均可作为衡量水稻纹枯病抗性强弱的指标。
3.与对照E32相比,其转基因后代有17个非目标农艺性状发生了不同程度的变异。不同世代不同株系间以及株系内不同单株间变异的方向和幅度并不一致。随着自交世代的增加,大多数株系间农艺性状变异的幅度增大,变异的植株增多,可供选择的范围变大,而各自交世代农艺性状的平均值趋近于亲本,但也有部分株系的农艺性状变异与亲本差异较显著;随着自交世代的增加,群体中纯合植株个体增多,转基因水稻自交后代株系内变异变小。转基因水稻自交后代株系中,大多数株系较对照E32的株高、结实率、千粒重降低,穗粒数、穗数减少,只有少数株系较对照表现优。转基因水稻T1~T5代株系中出现一些单株农艺性状较好的植株,少数株系的谷粒长、谷粒宽、穗数、着粒密度等性状出现超亲现象,而且在后代中遗传较稳定。
4.对42个水稻材料的非目标农艺性状进行系统聚类分析(卡方距离、离差平方和法),可将其分成4类,其中第3类的8个株系的综合性状较好,在育种上有较大的应用价值。在转基因水稻后代农艺性状中,对单株产量贡献大小顺序依次是千粒重、穗数、穗实粒数,其他性状贡献均较小。在现有转基因水稻性状水平的基础上,开展转基因水稻的高产育种,应当把增加单株穗数、穗实粒数、千粒重作为主要研究方向。