再生稻高产栽培特性与相关性状的基因定位研究

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再生稻生产省工、节本、增产、高效,对提高粮食产量、农民增收具有重要意义。本研究选用国内新近育成的具有强再生力的杂交组合为材料,在福建省尤溪县建立了再生稻高产示范片,调查观测了高产田的栽培气候生态、库源结构、根系形态与机能和N素吸收积累特性。同时,应用籼稻品种明恢86和佳辐占为亲本建立的F2群体及相应的SSR(Simple sequence repeats)分子标记连锁图,用区间定位法的Free和Additive两种模型分别对控制再生稻高产的主要性状进行相关分析和QTL定位分析。主要研究结果如下: 1.1998~2003年在福建省尤溪县建立再生稻高产示范片,累计面积1364hm2,头季平均产量为11158kg·hm-2,再生季为6560kg·hm-2,双季合计17718kg·hm-2。其中6.7 hm2中心示范片2000~2003年头季和再生季平均产量分别达12533 kg·hm-2和7434 kg·hm-2,并有一批田块头季产量超13 t·hm-2、再生季产量超过8 t·hm-2,再生季最高产量达8742 kg·hm-2。 2.再生稻提前播种(调整到3月上旬),能延长头季本田营养生长期,增加头季和再生季的积温、日照时数和太阳总辐射量,从而显著提高光合效率,增加干物质积累,大幅度提高稻谷产量和光能利用率。同时,提前播种还可以避过“稻瘿蚊”(头季)和“秋寒”(再生季)的危害。 3.高产再生稻的库特征是具有较大的库容量。库容量对稻谷产量的贡献大于结实率;每m2总粒数对库容量的贡献大于粒重;对每m2总粒数的贡献,头季是每穗粒数大于每m2穗数,再生季是每m2穗数大于每穗粒数。因此,头季高产应通过稳定穗数,培育大穗,形成巨大的库容量;再生季高产应通过培育比头季多一倍的穗数,形成巨大的库容量。 4.高产再生稻的源特征是必须积累高额的生物产量。干物质总量对稻谷产量的贡献大于收获指数;以中、后期的干物质净积累量对干物质总量的贡献较大;群体生长率对各时期干物质净积累量的贡献大于日数;叶面积对群体生长率的贡献大于净同化率。因此,头季注重培育中后期较大而姿态直立的叶面积,提高中后期的群体生长率,增加中、后期的干物质净积累;再生季依靠萌发更多的再生分蘖来扩大群体叶面积,大幅增加干物质积累量。 5.再生稻产量与根系干物质量及根系活力密切相关,头季产量排序与根系干物质量及齐穗期根系活力的排序趋势一致。再生季产量与头季成熟期福建农林大学博士学位论文和再生季齐穗期的伤流量密切相关,其中以与头季成熟期伤流量的相关最密切。促芽促苗N肥施用量与头季成熟期和再生季齐穗期的伤流量呈显著的抛物线形相关。适时适量施用促芽促苗N肥,可以有效维持根系高而持久的机能,促进再生分莫的萌发和生长,显著提高再生季产量。 6.再生稻的N素吸收积累动态呈Logistic曲线,且以头季幼穗发育期的吸N速率最高,次为分集末期和头季齐穗一再生季齐穗期。稻株吸N量、化肥N吸收量、干物质积累量和稻谷产量均与施N量呈抛物线形相关。头季稻株吸收的促芽促苗N肥,有30伙卜40%残留于稻桩,头季收割后即源源转移到再生分莫,其中以在再生季齐穗前转移最多,表观转变率达30%一50%,对再生分集的萌发和生长起了重大作用。再生分集茎叶贮积的N素,在齐穗后也大量转移到穗部,加上稻桩转移的N素,表观转变率达58%76%,显示营养器官的转移N是籽粒N素积累的主要来源。 7.运用区间定位法Free模型共定位到10个控制再生稻主要性状的QTL。其中,分别控制再生力(再生穗数)、再生季结实率和再生单株产量的3个QTL,均位于第7号染色体的RM18RkI234区间,其贡献率均较小,属微效基因;分别控制头季生育期、株高、每穗粒数、穗长和穗着粒密度的5个QTL均位于第1号染色体的RMIRM283区间,穗部性状的3个QTL的贡献率较大;另外还检测到2个影响头季结实率和千粒重的QTL分别位于第7号染色体的R五1180Rk巴14和第2号染色体的RM279RM154区间。运用区间定位法Additive模型共定位到7个控制再生稻主要性状的QTL,其中控制头季生育期、株高、每穗粒数、穗长、穗着粒密度的QTL位置和效应大小与Free模型基本相同;另外还定位到2个控制再生季每穗粒数和结实率的QTL分别位于第1号染色体的RMIRM283和第7号染色体的R玉江18Rk[234区间。在第1、7号染色体上的相同或相邻位置基因成簇分布。
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