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本试验采用四个转抗真菌蛋白基因恢复系和两个非转化亲本(其中EF29的受体亲本为E32,E10、EF38和EF84的受体亲本为七丝软占),五个不育系(培矮64S、310S、珍汕97A、华农A和湛A),按5×6NCⅡ遗传设计杂交配制30个杂交稻组合。在2003年晚季和2004年早季对全部杂种F1的农艺及品质性状进行相关性、配合力和杂种优势分析以及两年试验结果比较,同时对转基因恢复系及其非转化亲本的纹枯病抗性、农艺性状和品质性状进行测定。在此基础上评价了转基因恢复系和其他亲本的利用价值,并对转基因杂交稻主要经济性状的遗传规律进行了探讨,以期为转基因技术在杂交稻选育工作中的应用提供参考依据,本研究的主要结果如下:
1.纹枯病抗性鉴定结果表明,无论是E32还是七丝软占的转基因后代,其纹枯病病斑长度皆明显低于其非转化亲本;接菌诱导前后,转基因杂交稻恢复系的几丁质酶酶活性分别高出非转化对照9.5~17.9倍和3.4~5.6倍。
2.与非转化亲本E32相比,EF29整体稻米品质显著变好,尤其在整精米率和垩白性状上,但其农艺性状整体表现差于E32。转基因后代E10、EF38和EF84在株高、剑叶宽、穗长、千粒重和单株粒重等性状上极显著优于非转化亲本七丝软占,在单株穗数、着粒密度以及整精米率、胶稠度、糊化温度、外观品质等性状上不如非转化亲本。
3.转基因杂交稻的单株粒重与各产量构成因素(单株穗数、穗实粒数和千粒重)皆呈极显著正相关,产量构成因素间互为极显著负相关,不同的环境对单株粒重与各产量构成因素的相关关系均产生影响。整精米率与糙米率、精米率间,垩白度与垩白粒率、垩白面积间都呈显著正相关,整精米率、垩白粒率、垩白度、胶稠度与整精米长(或整精米长宽比)呈显著负相关。
4.农艺性状与品质性状间关系最密切的是着粒密度、单株粒重、穗实粒数、整精米长和整精米长宽比,其它性状间的典型相关关系相对较小;各性状中以整精米长宽比的相关载荷量最高,且与其他农艺性状多为正效应;糙米率、精米率、整精米率、胶稠度和糊化温度等与单株粒重典型相关不密切。
5.转基因杂交稻除穗实粒数、穗总粒数、结实率、着粒密度、垩白度和糊化温度6个性状外,其余农艺及品质性状一般配合力的作用明显大于特殊配合力的作用,表明转基因杂交稻多数农艺和品质性状的遗传是以加性效应为主。穗长、单株穗数、穗实粒数、千粒重、着粒密度、单株粒重、糙米率、精米率、整精米率、整精米长、整精米宽、整精米长宽比、垩白粒率、垩白度等14个性状受不育系的影响比受恢复系的影响更大。
6.转基因恢复系中.EF29大部分品质性状的一般配合力效应值表现好于其非转化亲本,而在多数农艺性状上则低于非转化亲本。E10、EF38和EF84在米形、加工品质和绝大多数农艺性状上一般配合力效应值比非转化亲本高,在食味和蒸煮品质、垩白性状上一般配合力表现则不如非转化亲本。
7.转基因杂交稻多数农艺、品质性状的遗传率较大。其中,株高、剑叶长、穗长、单株粒重、糙米率、精米率、整精米长、整精米长宽比和垩白粒率等9个性状的狭义遗传率高于或接近于60%。而结实率、着粒密度、整精米率、垩白面积和胶稠度等性状的遗传率较低,宜在较高世代严格测交筛选。
8.转基因杂交稻单株穗数、着粒密度、单株粒重、整精米长、整精米宽和胶稠度的正向超父优势最强,垩白面积和糊化温度的负向超父优势最高。另外,竞争优势的分析结果表明,两年试验都比生产对照增产的转基因杂交稻组合数占组合总数的26.7%,说明通过转基因技术选配出具高产特性的杂交稻组合的几率并不比常规育种方法低。