论文部分内容阅读
在应用籼粳稻杂交创制优良粳稻的育种实践中,由于籼稻血缘的渗入导致育成粳稻垩白显著增加的情况经常发生。为了明确籼稻血缘影响粳米垩白性状的遗传基础,本研究应用低垩白优质粳稻品系K1240为背景,丰产性好的高垩白籼稻TN013为供体片段的染色体片段代换系(CSSL)的40个家系为试验材料(KT)开展遗传定位分析与环境互作分析。分别在海南、北京和沈阳种植KT家系与亲本,以受体亲本为对照找到不同生态环境下,垩白率显著高于背景亲本K1240的家系,来判定影响垩白性状的染色体片段。同时对不同环境下垩白粒率相关染色体片段遗传效应的稳定性进行调查,区分环境敏感型与环境顿感型片段。而后针对筛选出的稳定高垩白家系分析影响垩白产生的因素,包括籽粒长宽比、灌浆过程中淀粉合成酶关键基因的表达量、成熟后期的淀粉粒空间排布,进而综合分析影响其垩白产生的因素。结果发现:1.本研究采用的片段代换系KT群体在海南、北京、沈阳三个不同的生态环境下,均发现了显著高于对照背景亲本K1240的家系。海南显著的高垩白家系有5个,渗入片段分布在8、9、10、11、12号染色体上。北京显著的高垩白家系有7个,渗入片段分布在1、2、5、9、10、11、12号染色体上。沈阳显著的高垩白家系有7个,渗入片段分布在2、5、8、9、10、11、12号染色体上。其中kt37在三个环境下均稳定显著高于其他家系及粳稻亲本K1240。认为kt37家系的12号染色体籼稻渗入片段具有控制垩白形成的主效基因,将该QTL命名为qKT12。2.通过对该CSSL群体在海南、北京、沈阳三个不同的生态环境下籽粒粒型的测定,并对相同地区稻米的垩白率值进行相关性分析,结果发现,此CSSL群体的籽粒粒型与垩白率值并无相关性,认为该CSSL群体中垩白率值并未受籽粒长宽比的影响,由其他遗传因素影响造成。3.对kt37家系材料,在乳熟、腊熟及黄熟三个灌浆时期取样,调查淀粉合成酶相关基因的表达量,结果发现,蜡熟期淀粉合成酶相关基因的高表达对于垩白形成有着重要作用。其影响同时体现在淀粉前体形成的腺苷二磷酸葡萄糖合成代谢与直链淀粉和支链淀粉的合成代谢中。Wx(GBSSI)在双亲中具有相同的基因型都为Wx~b型,但表达水平差异巨大。以上结果进一步暗示qKT12经由淀粉合成路径通过调控淀粉的大量生物合成,进而促进了垩白的形成。4.对筛选出的kt37家系材料及受体亲本K1240的米粒横截面进行超微结构观察发现,高垩白材料kt37与受体亲本的淀粉粒形状、大小、空间排列有较大的差异。说明该染色体区间的籼稻目标功能基因通过调控胚乳淀粉结构而形成垩白。