常规早籼稻骨干亲本遗传基础的研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dsclq
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双季早籼稻作为我国水稻的主要生态类型之一,在华南稻区和长江中下游双季稻区广泛种植,是我国水稻生产的重要组成部分。常规早稻品种不仅仅在生产上占有重要地位,也是杂交早稻恢复系和不育系的主要来源。自“矮化育种”以来,长江中下游双季稻区的常规早稻育种取得了长足的进步,产量由不足4.5吨/公顷增加到现在的6吨/公顷,随着中早22、中嘉早17、中早35等超级稻的育成和推广应用,部分地区产量已达到6.75吨/公顷以上。但2000年以后,特别是2009年前后,随着中嘉早17、中早35和中早39等超级常规早稻品种的审定应用和作为区试对照后,新育成的常规早稻品系在综合性状上极难超越这些品种,新审定的品种稀少。育种工作者发现配组的育种组合通常来自于极少数几个骨干亲本,亲本组合相似,分离世代性状分离小,选择困难;育成的新品系与亲本高度相似;通过审定的新品种仅来自于极少数几个骨干亲本;常规早稻育种过程中,异地异季加代仅凭经验,无系统的科学性的选种指标等等问题,影响了常规育种的效率。因此,本研究利用长江中下游流域的主要常规双季早稻品种,探究其遗传系谱关系,分析其遗传多样性;对育种上常用的骨干亲本中早35和中早39为配组的常规早稻育种组合后代进行分子标记检测,考察新育成品系与中早35和中早39的品种特异性,探明传统的经验育种是否具有可重复性;利用高通量测序技术对现有生产上推广品种主要来源的骨干亲本嘉育253的遗传机制进行了初步研究;并以2000年后育成的部分品种为例,通过异季种植,考察农艺性状差别,探讨常规早稻不同季节选择的主要指标。主要结果如下:1.以2000年以来长江中下游双季稻区通过省级以上审定的62份常规早稻品种为材料,利用50对多态性高,稳定性好,且均匀分布于水稻12条染色体的SSR引物,建立常规早稻的SSR指纹图谱。并利用NTSYS PC Version 2.10e软件、UPGMA法对其进行聚类分析。50对引物共检测到多态性位点154个,每对引物检测到的等位基因数在2-6个之间,平均3.08个;引物多态信息含量(PIC)值介于0.03-0.75之间,平均值为0.36。62份材料的遗传相似系数变化范围为0.66-1,并且在相似系数为0.73处可分为浙江省内品种及省外品种两大类,结合系谱关系发现本研究中所用早稻品种的遗传背景较为狭窄。2.以中早35、中早39这2个高产品种作为骨干亲本,与其他亲本配组,按照常规杂交育种选择方法经过异地异季多代选育获得稳定株系。发现其中部分稳定株系与中早35或中早39在表型上很难区分,连续两年对获得的稳定株系利用SSR分子标记进行特异性检测以期育成具有一致性、特异性和遗传稳定性的早稻新品系。在F7世代稳定株系中与中早35、中早39等亲本表型农艺性状无明显差异的株系,利用96对SSR标记进行检测。结果表明:两年分别检测23和44个组合,77和166个稳定株系,其中有2个和7个组合、11和25个株系与亲本完全没有差异,分别占比8.7-15.9%和14.3-15.1%。说明育种家在根据自己的经验进行选择时,由于选择指标和偏好的一致性,具有一定程度的可重复性。3.以常规早稻骨干亲本嘉育253为材料进行de novo测序,24份早稻材料(包括嘉育253的11个直系衍生品种、中选181及其衍生品种和一些同时代应用的高产品种)及一份祖先品种IR8分别进行30×以上的重测序,来研究常规早稻骨干亲本的遗传机制。嘉育253 de novo测序共得到总数据量为75.8Gbp,基因组大小为383.9Mbp测序深度为188.1×,注释基因40031个,其中98.07%的基因可以被预测出功能;与其他种或亚种和水稻品种进行基因家族分析,发现嘉育253特有基因家族有32个。25个水稻样品重测序总数据量为382.2Gbp,整个群体共检测到原始的SNP位点1678566个。系统进化树结果与基于系谱关系和分子标记的聚类谱图大致吻合但不完全一致。连锁不平衡分析发现三个群体的连锁程度都较高,可能是由于在育种过程中强烈的人工选择导致的。在嘉育253及其衍生群体中,共检测到一致性片段676个,不均匀分布于各条染色体上。骨干亲本特有基因的生物学功能尚在进一步分析中。4.利用24份常规早稻品种在杭州(早季、翻秋)、海南两地五季分别种植,考察株高、结实率、千粒重、剑叶长宽比、有效穗数等主要农艺性状。并对异地异季间的结果进行比较性分析,总结异地异季各个性状的变化规律,为制定异地异季选择指标提供理论依据和参考。即在正常气候条件下,正季选择要选产量性状突出的品系,在翻秋选择时,对剑叶偏大的品种可以适当放宽要求;在海南加代时应当提高对抽穗整齐度的要求,对于株高等性状可以基本不予考虑。对于其他性状可以根据具体生长环境及育种家的育种目标而定。
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