论文部分内容阅读
苗期低温是影响我国东北水稻生产的逆境因子,培育苗期耐低温的水稻品种是解决这一问题最有效的途径之一。如何利用更为丰富的水稻种质资源并将遗传研究结果应用于育种实践,进而创造水稻耐冷性强且具有高产潜力的育种材料是育种家关心的问题。为了探讨耐冷性弱的材料能否用于耐冷育种,更好的解决耐冷QTL研究与育种实践脱节的问题,本文利用定向选择的回交导入系群体作为研究材料进行了苗期耐冷性改良及QTL分析。主要的试验结果有以下两方面:
1.以粳型恢复系C418为轮回亲本与7个来自不同地域的供体杂交和回交培育BC2F2群体,利用沈阳春季田间自然低温进行耐冷筛选,并对入选的177个苗期耐冷导入系后代在自然和人工气候室两种不同强度的低温胁迫条件下的苗期表现进行评价。结果表明,虽然供体亲本均为苗期耐冷性弱的品种,但在全部回交后代中均出现耐冷的超亲分离,表明这些供体亲本均携带对耐冷性有利的“隐蔽基因”,不过组合间的耐冷性选择效率存在较大差异。以人工气候室低温胁迫后的存活率为耐冷性鉴定指标,导入系之间出现广泛分离,田间筛选入选比例高的BG300和中413导入系群体中出现存活率高的导入系后代比例较其它群体高,说明在同一轮回亲本遗传背景下回交后代的耐冷水平取决于供体。在室内严格低温条件下表现为幼苗存活率高的强耐冷性导入系在相对温和的自然低温胁迫下表现为苗高、苗干重较非胁迫条件生长抑制不明显,且能够促进根系生长。耐冷性强的导入系后代与C418进行主要农艺性状的比较,株高、结实率和有效穗数性状上来自不同群体的耐冷性强的导入系与C418间存在差异,但这种差异可能与组合有关,而单株产量、千粒重、每穗实粒数、每穗总粒数和穗长性状都没有体现出明显变化的趋势,这些穗部性状并没有成为回交群体耐冷选择的连锁累赘。结果表明,大量的耐冷有利基因以“隐蔽”的形式存于水稻种质资源中。通过利用来源广泛的种质资源作为供体进行回交育种,对回交后代进行严格耐冷筛选,可有效选育高产耐冷水稻品种和有价值的育种材料。对耐冷导入系后代的苗期耐盐性鉴定结果表明强耐盐性导入系相应的苗期耐冷性并不突出,没有出现强耐冷和强耐盐的双抗极端导入系,普遍的现象是与轮回亲本C418相比较耐冷性在一定程度得到改良的导入系,在苗期耐盐性上也获得了优于C418的表现。
2.为探讨水稻苗期耐冷性复杂的遗传基础,以轮回亲本C418(粳稻)与供体BG300(籼稻)构建的回交苗期耐冷选择导入系后代BC<,2>F<,6>群体共81个株系为供试材料,以5℃低温处理7天恢复后的幼苗存活率为导入系苗期耐冷性重复鉴定的指标。在双亲之间表现多态性的195个SSR标记中,挑选了较均匀分布于12条染色体的100个SSR标记对选择导入系群体进行基因型鉴定。采用了基于遗传搭车效应的卡方测验和均值差检验两种定位方法,分别利用供体基因导入频率的卡方测验和单因素方差分析对水稻苗期耐冷性数量性状位点(QTLs)进行分析。结果表明,方差分析共定位了14个QTLs,分布于除第4、7染色体外10条染色体,它们全部包含在基于遗传搭车效应的卡方测验检测到的22个供体基因导入频率显著偏离期望频率的位点之内,这表明利用回交导入系群体进行QTL定位时卡方测验方法的定位效率更高。在人工气候室低温胁迫后幼苗存活率高的亚群体(17个导入系)中进行的耐冷QTLs之间的连锁不平衡分析结果表明,低温筛选不是只针对单个QTL进行,而是针对由具有正效应的耐冷QTLs构成的关联环进行选择的。不同的关联环可能与一些背景QTLs构成了与苗期耐冷性相关的遗传网络。结果表明,回交导入系群体可以在育种实践过程中进行QTL分析,遗传研究结果可以快速的用于指导育种,使分子标记辅助选择应用于较为复杂的性状成为可能。