论文部分内容阅读
水稻产量的提高是保障粮食安全生产及需求的重要战略问题,高产是水稻育种的主要目标之一。籼稻和粳稻是亚洲栽培稻的两个亚种,籼粳亚种间巨大的遗传差异导致籼粳杂交种产生强大的杂种优势。利用籼粳亚种间的杂种优势,是目前进一步提高水稻单产的重要策略。本研究通过构建来源于籼稻珍汕97B和粳稻日本晴的染色体片段代换系（代换系）,分析粳稻染色体片段在籼稻背景下对产量及其相关性状的遗传效应。同时,利用代换系与明恢63配制的杂交组合剖析粳稻染色体片段的杂种优势效应。主要结果如下:1、通过籼稻珍汕97B和粳稻日本晴连续回交,结合分子标记辅助选择,构建了148份染色体片段代换系。代换系的背景回复率为92.0%～99.9%,平均为97.8%。其中,78份单片段代换系,51份导入两个片段,每份代换系平均携带1.6个导入片段。目标片段平均长度为23.1 cM,总长度为3396.8cM,相当于水稻基因组的2.3倍。除第6染色体RM314、RM527,第8染色体末端和12染色体RM6396外,导入片段重叠覆盖日本晴全基因组。2、连续3年考察了代换系群体抽穗期、株高、单株有效穗数、一次枝梗数、二次枝梗数、穗长、单穗重、每穗实粒数、每穗颖花数、结实率、千粒重和单株产量,研究导入片段的遗传效应。结果显示,所有考察性状均出现超亲现象,日本晴染色体片段的导入能影响珍汕97B重要农艺性状的表现。采用特定（具体）检测方法,3年共检测到131个影响不同性状的染色体片段或位点效应,其中,71个位点上的日本晴（NP）等位基因表现为增效,其它位点上的NP等位基因表现为减效。3、不同导入片段位点的遗传效应不同,分别表现为加性、显性和超显性效应。针对所有性状,加性、显性和超显性位点分别占总体的43%、13%和44%,说明导入片段位点的加性和超显性效应对表型起重要作用。4、以148份染色体片段代换系为母本,明恢63为父本,配制代换系/明恢63（CSSLs/MH63）杂交种（组合）,连续2年考察杂交组合的抽穗期、株高、单株产量等12项性状指标,研究导入粳稻染色体片段的杂种优势效应。针对所有考查性状,平均有22.6%的杂交组合与对照呈显著差异（相差一个标准差或以上）,10.1%的杂交组合与对照相差两个标准差。2007年分别有7.9%、5.7%、14.3%和5.0%的杂交组合在单株产量、千粒重、每穗实粒数和单株有效穗数上与汕优63具有极显著差异（相差2个标准差或以上）。2006年杂交组合群体分布表现同2007年相似的趋势。两年共检测到86个超标优势位点(HLCK),其中,49个（57.0%）位点表现增效,即NP染色体片段的导入增强杂种优势表现;37个（43.0%）位点表现减效。5、以代换系/明恢63（CSSLs/MH63）杂交组合的中亲优势值鉴定中亲优势位点,两年共检测到118个中亲优势位点(HLMP),其中,67个（56.8%）表现正向效应,即位点上日本晴/明恢63杂合子效应值高于双亲纯合子的平均值;51个（43.2%）表现为减效,即位点上日本晴/明恢63杂合子效应值低于双亲纯合子的平均值。6、将86个超标优势位点与性状位点比较,有16.3%（14个）HLCK在性状位点中重复检测到,83.7%的HLCK与性状位点不同,说明多数超标优势位点与性状位点不同。杂交组合表现与代换系相关系数分析显示,杂交组合在单株有效穗数、一次枝梗数、二次枝梗数、千粒重和单株产量等性状上与代换系相关性不显著。结果表明,不能用代换系预测杂交组合的表现,尤其是针对单株产量。代换系需进行测配以确定其杂种优势的影响。比较中亲优势位点和超标优势位点,发现77.1%的位点为中亲优势或超标优势位点所特有。推测不同等位基因互作会改变杂种优势的效应,而且杂种优势位点与遗传背景间存在一定的互作。7、118个中亲优势位点中,有23个与利用ZS97/MH63群体检测的优势位点相同,其余的可能为新位点。相同杂种优势位点在CSSLs/MH63和ZS97/MH63群体间效应存在2种类型:1)CSSLs/MH63和ZS97B/MH63群体内效应方向相同。2)CSSLs/MH63和ZS97B/MH63群体内效应方向相反。8、部分（23个）正向中亲优势位点与超标优势位点能重复检测到,15个分别增加CSSLs/MH63杂交组合的单株有效穗数、一次枝梗数、穗长、单穗重、每穗实粒数、每穗颖花数、结实率或单株产量。研究结果为提高杂种优势潜力以及进一步研究杂种优势的分子机理奠定了重要的实践基础。