水稻粒形遗传的研究进展

水稻籽粒性状是水稻产量构成的重要因子。反映籽粒形状的指标主要有粒长、粒宽、粒厚及长宽比,而尤以粒长最能反映籽粒形状,籽粒大小则多以千粒重计量。其中水稻粒长遗传复杂,研究结果因材料选择的不同而不同,选择籽粒粒形性状差异大的特殊材料进行研究,结论多趋向于质量性状控制,选择籽粒粒形性状差异小的材料进行研究,结论趋向于数量性状控制。关于粒宽的研究,多数研究结果表明,粒宽由多基因所控制,也有研究认为,个别品种的粒宽受单基因或主效基因所控制,显性方向因组合而不同,且存在细胞质效应。长宽比是决定稻米外观品质的重要指标之一,众多研究表明,谷粒长宽比在F1中基本上表现为正态分布。长宽比性状中加性和非加性基因效应都很显著,以加性效应为主。关于粒厚遗传的研究结论相差不大,多数研究表明粒厚受多基因控制。大部分研究认为,粒重在F2代基本上呈正态分布,是由多基因加性效应所控制的数量性状。也有研究认为,粒重的遗传受许多非等位基因的相互作用,存在细胞质效应。在遗传环境中,一般认为粒重是受多基因的加性效应所控制。笔者认为,粒重的遗传不能简单的看作数量性状遗传,粒重的遗传研究结果与研究过程中选择材料的不同而不同。有些特殊材料的粒重遗传就表现为质量性状。随着水稻粒形研究的深入,近年来,越来越多的学者开始研究粒形各性状间的遗传关系。多数研究认为,粒长与长宽比、千粒重以及粒宽与粒厚、千粒重均呈正相关;粒宽与长宽比呈负相关,与粒厚呈正相关;粒厚与千粒重呈正相关。经过多年的遗传研究探索,水稻粒形遗传研究取得了较大的进展,但在某些方面仍有待加强。在水稻粒形遗传中,需拓宽粒形研究面、加强粒形遗传机制研究和对特色资源粒形遗传及潜在价值研究等。     

水稻粒形遗传的研究进展(英文)

水稻籽粒性状是水稻产量构成的重要因子。反映籽粒形状的指标主要有粒长、粒宽、粒厚及长宽比,而尤以粒长最能反映籽粒形状,籽粒大小则多以千粒重计量。其中水稻粒长遗传复杂,研究结果因材料选择的不同而不同,选择籽粒粒形性状差异大的特殊材料进行研究,结论多趋向于质量性状控制,选择籽粒粒形性状差异小的材料进行研究,结论趋向于数量性状控制。关于粒宽的研究,多数研究结果表明,粒宽由多基因所控制,也有研究认为,个别品种的粒宽受单基因或主效基因所控制,显性方向因组合而不同,且存在细胞质效应。长宽比是决定稻米外观品质的重要指标之一,众多研究表明,谷粒长宽比在F2中基本上表现为正态分布。长宽比性状中加性和非加性基因效应都很显著,以加性效应为主。关于粒厚遗传的研究结论相差不大,多数研究表明粒厚受多基因控制。大部分研究认为,粒重在F2代基本上呈正态分布,是由多基因加性效应所控制的数量性状。也有研究认为,粒重的遗传受许多非等位基因的相互作用,存在细胞质效应。在遗传环境中,一般认为粒重是受多基因的加性效应所控制。笔者认为,粒重的遗传不能简单的看作数量性状遗传,粒重的遗传研究结果与研究过程中选择材料的不同而不同。有些特殊材料的粒重遗传就表现为质量性状。随着水稻粒形研究的深入,近年来,越来越多的学者开始研究粒形各性状间的遗传关系。多数研究认为,粒长与长宽比、千粒重以及粒宽与粒厚、千粒重均呈正相关;粒宽与长宽比呈负相关,与粒厚呈正相关;粒厚与千粒重呈正相关。经过多年的遗传研究探索,水稻粒形遗传研究取得了较大的进展,但在某些方面仍有待加强。在水稻粒形遗传中,需拓宽粒形研究面、加强粒形遗传机制研究和对特色资源粒形遗传及潜在价值研究等。     

江西水稻保持系不同品种粒形性状比较

以珍汕97B为对照,测定江西后期选育的3个保持系99B、新露B和146B粒长、粒宽、千粒重和粒重/粒长性状.结果显示,后期选育的3个保持系粒长较对照珍汕97B显著提高,而千粒重、粒宽和粒重/粒长都有不同程度的降低,表明江西在后期保持系选育中较重视水稻粒形的选择,细长型稻米是选择的重点,而粒重与对照珍汕97B存在差距.相关性分析显示粒重/粒长与粒宽呈极显著正相关,粒长与粒宽呈极显著负相关,其他性状的负相关关系均不显著,这表明粒重的提高和粒形的改良是相关性状综合改良的结果,粒宽在粒形形成中发挥着重要作用.     

三系杂交水稻谷粒性状的遗传及相关分析

[目的]研究三系杂交稻谷的遗传动态,探索不育系和恢复系各自对杂交稻谷粒性状的影响。[方法]利用华中地区常用的4个三系不育系与27个恢复系（品种）为供试材料,组成4×27NCⅡ交配设计,对三系杂交稻谷粒性状进行了遗传及相关分析。[结果]谷粒长、粒宽、千粒重和长宽比等4个性状均为加性基因效应起主导作用;谷粒长、粒宽、千粒重和长宽比同时受到父母本的影响,但受父本的影响比受母本的影响大。谷粒长、粒宽、千粒重和长宽比都有很高的广义遗传力,分别为99.65％、98.31％、95.27％和98.81％。相关分析表明,粒长与千粒重和长宽比均达极显著正相关;千粒重与粒长和长宽比均达极显著正相关,与粒宽未达显著相关;粒宽与粒长和长宽比达极显著负相关。通径分析表明,粒长、粒宽和千粒重对长宽比的直接通径系数分别为0.6246、-0.5559和-0.0158。[结论]该研究系统分析了不育系和恢复系对杂交稻谷粒性状的影响,为杂交水稻高产、优质育种提供了理论基础。     

苦荞重组自交系群体果壳率及产量相关性状变异分析

为选育薄壳高产苦荞品种，探究苦荞果壳率和产量相关性状遗传变异，筛选低果壳率高产苦荞株系，利用“翅米荞×晋荞麦2号”衍生的重组自交系（CJ-RILs）群体，开展株高、主茎分枝数、千粒重、果仁重、果壳重、果壳率及产量等7个性状变异、相关性、方差和聚类分析。结果表明，“晋荞麦2号”千粒重、果壳重和果壳率均极显著高于“翅米荞”。CJ-RILs群体各调查性状均表现为连续变异，存在明显双向超亲分离现象，其中产量变异系数最大（41.98%），其次是果壳重（33.82%），再者是果壳率（22.95%），株高变异系数最小（11.18%）。产量与株高呈显著正相关，与主茎分枝数呈极显著负相关；果壳率、千粒重、果仁重、果壳重4个性状两两之间呈极显著正相关。非米荞型株系果壳率、千粒重、果仁重、果壳重均显著高于米荞型株系；米荞带翅型株系果仁重显著高于米荞无翅型株系。在欧氏距离为16.43～18.84处，185个株系和亲本被划分为5个类群，其中C4类群包含50个米荞型株系，果壳率均值显著低于其他类型，产量也较高，可作为高产且低果壳率苦荞品种选育的推荐材料。     

水稻重组自交系F7千粒重与外观品质性状的相关性

为探明水稻千粒重与外观品质性状的相关性,进而为水稻大粒品种的选育提供理论参考,对鄂晚10号和大粒王组配的F7代242个群体进行千粒重及外观品质性状的考察,运用SPSS 17.0软件,进行相关性及通径分析。结果表明:千粒重与粒长、粒宽、粒厚及垩白粒率呈极显著正相关,粒长与长宽比、粒厚、垩白粒率呈极显著正相关,粒宽与长宽比呈极显著负相关,与粒厚、垩白粒率呈极显著正相关,长宽比与粒厚、垩白粒率呈极显著负相关,粒厚与垩白粒率呈极显著正相关。通径分析表明,粒宽对千粒重的作用最大,粒长次之。     

苦荞重组自交系群体籽粒性状遗传变异分析

为了研究苦荞遗传群体籽粒性状的遗传变异，探索影响苦荞籽粒产量的主要因素，筛选综合性状优良的株系，为苦荞育种提供理论依据和新材料。以小米荞与晋荞2号杂交获得的重组自交系群体为材料，对籽粒产量、千粒重、籽粒长宽比、籽粒面积、籽粒周长、籽粒直径、籽粒圆度等7个性状进行了相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果表明：各性状变异系数为5.16%～25.45%，均存在双向超亲分离现象。籽粒产量与千粒重、籽粒直径、籽粒面积、籽粒周长呈极显著正相关。主成分分析将7个籽粒性状综合为2个主因子，前2个主成分累计贡献率达86.71%。基于籽粒性状的表型值，聚类分析将苦荞重组自交系（RILs）群体划分为7个不同的类群，其中C5和C7类群籽粒产量显著高于其他类群。千粒重、籽粒直径、籽粒面积、籽粒周长是影响籽粒产量的主要因素；结合籽粒性状主成分综合评价及聚类分析结果，C7类群的株系R166、R188、R78、R46、R112、R151籽粒性状较好，具有高产特性可作为高产苦荞的推荐材料。     

水稻籽粒大小相关性状QTL定位

【目的】水稻籽粒大小是影响产量和品质的数量性状,籽粒大小相关QTLs的定位是进一步克隆、功能研究以及分子育种的基础。【方法】用1个大粒水稻ZD05321和斯里兰卡的极小粒Suwandel为亲本,创建了1个246个单株的F2群体,用48个SSR标记对控制粒长、粒宽、千粒重和长宽比进行QTLs定位分析。【结果】F2群体粒长、粒宽、千粒重等性状呈现连续分布的数量性状遗传特点,多数植株的表型偏向大粒亲本。粒长、粒宽与千粒重都存在极显著的正相关;随着粒重的增加,粒长对粒重的作用逐渐变小。在第1、4、6、7、8和9号染色体上,共检测到15个与籽粒大小相关的QTL,单个性状QTL为3~5个,可分别解释1.02%~16.52%的相应性状变异。在第9染色体上检测到同时控制粒长、粒宽、千粒重和长宽比等4个性状的4个QTL,它们位于该染色体的RM3609~RM7586和RM6543~RM566区段上。【结论】大粒亲本ZD05321中可能存在控制籽粒大小的效应值较大的QTLs,第9染色体上存在同时控制多个粒形性状区域,为下一步精细定位这些新的粒形相关QTL奠定了基础。     

小麦微核心种质株高及籽粒性状遗传分析

以262份小麦微核心种质为材料,在2年2点4个环境型下对株高、籽粒性状(千粒重、粒长、粒宽、粒厚)进行了调查和分析。结果表明,各农艺性状均存在丰富的遗传变异,变异幅度分别为43.04～141.66 cm、15.17～52.93 g、5.29～8.48 mm、2.13～3.89 mm、1.99～3.62 mm。粒厚的广义遗传力最高,为89.70%,其余性状的广义遗传力由高到低依次为粒长、株高、千粒重、粒宽、长宽比;相关分析表明,株高与粒长、粒宽、千粒重均呈显著负相关,与籽粒长宽比和粒厚均无显著相关性;千粒重与粒长、粒宽、粒厚间呈显著正相关,与长宽比无显著相关性;长宽比与粒宽、粒厚呈显著负相关。该研究为进一步利用微核心种质进行株高、千粒重、籽粒形态性状相关基因的遗传效应研究提供数据支撑,为小麦产量等重要农艺性状的分子育种奠定基础。     

粳稻穗角与谷粒性状及品质性状相关性分析

测定了粳稻直立穗品种丙8979与弯曲穗品种C堡杂交的重组自交系349个株系的穗角和7个谷粒性状及12个稻米品质性状,分析了穗角与谷粒性状和稻米品质性状间的相关性。结果表明,穗角与千粒重、谷粒长、谷粒宽、谷粒长宽比、谷粒长厚比、粒长和长宽比均呈极显著正相关,穗角不是决定产量和品质的主要因素。千粒重与谷粒长、谷粒宽、谷粒厚、糙米率、精米率、粒长、粒宽和直链淀粉含量均呈极显著正相关,与谷粒长厚比和谷粒宽厚比呈极显著负相关,千粒重主要由谷粒宽和谷粒厚决定。直链淀粉与谷粒长,垩白粒率与谷粒宽,粒宽与糊化温度之间均呈极显著正相关。垩白粒率与谷粒长宽比、长宽比、糙米率和精米率,垩白度与糙米率、精米率和整精米率以及长宽比与垩白度和糊化温度之间均呈极显著负相关。     

小麦主要库、流、源器官对产量和品质影响的初步评价

为研究小麦主要库、流、源器官与产量和品质的关系,分析评价其对产量和品质的影响,为小麦优质高产育种提供参考,首先分析旗叶、穗下节和籽粒与产量性状和品质特性间的相关性,然后以旗叶、穗下节和籽粒为自变量,以产量性状和品质特性为因变量进行多元回归分析。结果表明:(1)较大的旗叶面积是保证小麦产量和品质的前提;旗叶的长、宽和面积对产量均有促进作用,且旗叶宽较旗叶长对产量的影响更明显;旗叶宽与沉降值、面团稳定时间、面团形成时间和拉伸面积呈显著或极显著负相关,且较旗叶长对品质的影响更明显。(2)高秆品种,穗下第一节长/穗下第二节长与产量呈负相关,与品质呈正相关;矮秆品种,穗下第一节长/穗下第二节长与产量呈正相关,与品质呈负相关。无论是高秆还是矮秆,穗下第一节直径均与产量呈正相关,且在矮秆中的作用更显著;穗下第一节直径与籽粒蛋白质含量,湿面筋含量呈正相关,与沉降值、面团稳定时间和面团形成时间呈负相关。(3)粒厚对产量的作用最大,粒宽与粒长次之;粒长、粒宽和粒厚与小穗数、穗粒质量和千粒质量均为正相关;粒宽、粒厚与穗长和穗粒数呈负相关,且粒厚的负作用更大;粒长与籽粒容重呈极显著负相关,较粒宽和粒厚对籽粒容重的影响更明显;粒宽与籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、面团稳定时间和面团形成时间呈显著或极显著负相关,较粒厚对品质的负作用更大;粒长与除容重外的其他品质特性均呈显著正相关。小麦主要库、流、源器官与产量和品质间存在较为复杂的关系,通过协调各因素间的关系,可以达到源足、库大和流畅的要求,从而实现优质高产的育种目标。     

弱筋小麦农艺性状与籽粒蛋白质含量的相关性分析

2004~2005年在河南农业大学科教园区,以豫麦50、太空5号、宁麦9号、安98005、郑麦004为材料,研究了不同弱筋小麦农艺性状与籽粒蛋白质含量的相关性。结果表明,穗粒数对籽粒蛋白质含量影响最大,直接通径系数为-0.936;其次为穗长、穗下节长、每穗小穗数、株粒重,而且直接通径系数都是负值;除百粒重,其他农艺性状对籽粒醇溶蛋白含量的相关性都在0.05水平相关;株高、有效分蘖、每穗小穗数、百粒重与籽粒谷蛋白含量在0.05水平相关,百粒重直接影响最大,为正影响,而株高、有效分蘖、每穗小穗数均为负影响。     

环境对大麦籽粒啤用品质性状的影响

为了解环境对大麦籽粒啤用品质的影响,研究了10个大麦品系在6个试点中籽粒的长、宽、厚、千粒重和蛋白质含量等5个与啤用品质相关的性状,分析了不同性状在品系、试点间的差异性及各性状间的相关性。结果表明:参试品系的籽粒长度、宽度、厚度、千粒重在不同品系间、试点间的差异均达极显著水平;籽粒蛋白质含量在不同试点间的差异达极显著,而品系间的差异不显著。     

Effects of zinc fertilizer and short-term high temperature stress on wheat grain production and wheat flour proteins

Content of wheat flour proteins affects the quality of wheat flour.Zinc nutrition in wheat can change the protein content of the flour.The inconsistency and instability of wheat grain quality during grain filling while under high temperature stress(HTS)are major problems in the production of high quality wheat.At present,there is a lack of studies on zinc fertilizer and HTS effects on wheat flour protein and the content of its components.For this study,treatment combinations of four levels of zinc fertilizers and exposure to a short-term HTS,at 20 d after flowering(D20),were tested on two wheat cultivars with different gluten levels.Individuals of a strong gluten wheat,Gaoyou 2018(GY2018),and a medium gluten wheat,Zhongmai 8(ZM8),were grown in pots at the Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing in 2015–2017.We measured grain yield and weight and the activities of two enzymes(nitrate reductase and glutamine synthetase)from the flag leaves,collected at D10 and D20.Total protein content,protein yield,and content of four protein components(albumin,gliadin,glutenin,and globulin)were measured from flour produced from the pot-grown plants.HTS significantly increased the contents of total protein,albumin,gliadin,and glutenin in wheat grains,and reduced the grain yield,grain weight,protein yield,globulin content,and flag leaf nitrate reductase(NR)and glutamine synthetase(GS)activities.The results showed that HTS and zinc fertilizer had greater impacts on the strong gluten cultivar compared to the medium gluten cultivar.Under HTS,grain yield decreased by 13 and 8% in GY2018 and ZM8,respectively;protein yield decreased by 7 and 8% in GY2018 and ZM8,respectively.Zinc fertilizer increased:grain and protein yields;grain weight;total protein,albumin,gliadin,and glutenin contents;protein yield;and NR and GS activities.In contrast,zinc fertilizer reduced the content of globulin.The addition of 15 mg Znsoil had the strongest effect on grain yield and quality as compared to the other three treatments(additions of 0,30,and 45 mg Znsoil).Zinc fertilizer also reduced the negative effects of HTS on protein yield,content,and components’content.Therefore,wheat grown with additional zinc in the soil can improve the quality of the flour.     

Analysis on Main Traits of Spring Wheat Landraces in Tibet

In this study, 9 main traits of 774 spring wheat landraces in Tibet were investigated and analyzed. The results show that spring wheat landraces in Tibet have high plant height (with an average of 126.1 cm) and long growth period (with an average of 135.2 d), with an average spike length of 9.5 cm, average effective tiller number per plant of 5.9, average spikelet number per spike of 19.9, average kernel number per spikelet of 3.5, average spikelet number per spike of 51.8, average kernel weight per spike of 2.0 g, and average 1 000-grain weight of 38.1 g. Specifically, kernel number per spikelet of 2 landraces is larger than 6.0, spikelet number per spike of 2 landraces is larger than 100, kernel weight per spike of 2 landraces is larger than 4.0 g, 1 000-grain weight of 11 landraces is larger than 50 g. There is abundant genetic diversity in those traits except in growth period, and the coefficient variation of 9 traits is in a decreasing order of effective tiller number per plant > kernel weight per spike > kernel number per spike > spike length > kernel number per spikelet > 1 000-grain weight > plant height > spikelet number per spike > growth period. There is different relevance among different traits. Growth period is extremely significantly positively related to yield traits; grain number traits are extremely significantly positively relative to plant height and spike length, but extremely significantly negatively relative to effective tiller number per plant; kernel number per spike is extremely significantly positively relative to kernel weight per spike, but extremely significantly negatively related to 1 000-grain weight; 1 000-grain weight is extremely significantly positively related to kernel weight per spike. Based on principal component analysis, these 9 traits could be included by 5 principal components (grain number, grain weight, spike length, tiller number and growth period). According to the comprehensive evaluation values of these five principal components, 50 landraces including ZM019573, ZM019849, ZM019730, ZM018745, ZM019657, ZM019891, ZM020533, ZM018508, ZM019074 and ZM020026 have good performance.     

小麦子粒蛋白质及其组分含量的遗传分析——Ⅱ 遗传模型和性状相关

以6个小麦亲本及其双列杂交组合为试验材料,研究了小麦子粒蛋白质及其组分含量的遗传模型,分析了各性状间的相关关系。结果表明,子粒蛋白质含量、醇溶蛋白和麦谷蛋白绝对含量、醇溶蛋白和球蛋白相对含量的遗传符合加性—显性模型;清蛋白相对含量的遗传符合加性模型;醇溶蛋白和麦谷蛋白绝对含量、球蛋白相对含量为部分显性到完全显性。子粒蛋白质含量表现为部分显性,醇溶蛋白相对含量表现为完全显性到超显性;醇溶蛋白和麦谷蛋白绝对含量、球蛋白相对含量的遗传表现出高值为隐性、低值为显性的趋势。子粒蛋白质含量、醇溶蛋白相对含量表现出高值为显性,低值为隐性的趋势;相关分析的结果表明,两组蛋白质组分间(清蛋白、球蛋白归为一组;醇溶蛋白、麦谷蛋白归为另一组)存在着相互拮抗作用,而各组内的两性状间存在着相互促进作用。此外,本文还对各亲本中控制各性状遗传的显隐性基因的比例进行了分析。     

春小麦旗叶性状与产量性状的相关与回归分析

以14个春小麦品种为试材,对旗叶性状与产量及产量性状作了相关与多元回归分析。结果表明,测试小麦旗叶长、旗叶宽、叶面积、旗叶与茎秆的夹角与穗粒数、千粒重、株穗数和产量等性状间的相关系数分别达显著或极显著,建立了旗叶性状与产量及产量因素的最优多元回归方程。     

粳稻谷粒性状遗传效应分析

以489A等6个不育系和94FR 30等6个恢复系配制不完全双列杂交组合,采用数量性状加性-显性遗传模型(AD),对粳稻谷粒性状进行了遗传分析。结果表明,粳稻谷粒的粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比等性状主要受基因的显性效应控制;显性方差比率(VD/Vp)约为加性方差比率(VA/Vp)的2倍,宽厚比和千粒重主要受基因的加性效应控制;在谷粒性状F1代的超亲优势(Hpb)预测中,各性状都有正向超亲优势的群体出现。     

多环境下水稻产量及品质性状的遗传相关分析

研究了直链淀粉含量、胶稠度、碱消值、蛋白质含是、粒长、粒宽、长宽比和千粒重等8个品质性之间的遗传相关，以及直甸淀粉含量、胶稠度、碱消值和蛋白质含量等4个品质性状与单株穗数、穗实粒数、千粒重和单产量等4个产量性状之间的遗传相关。结果表明任两个品质性状之间及品质性状与产量性状之间均存在某种遗传相关，其中有的性状之间表现为较复杂的遗传相关，存在两种以上的遗传相关分量，而另一些性状之间的遗传相关较为简单，仅存一、二种遗传相关分量。     

野生二粒小麦籽粒蛋白质含量和库容性状的遗传多样性与可利用性研究

为了从近缘物种中寻找高蛋白质含量和大库容特性的遗传种质,为高产、优质,以及二者并重型小麦新品种培育提供基因资源,本研究对110份引自以色列的野生二粒小麦籽粒蛋白质含量、千粒重、库容等性状进行了分析。结果表明,野生二粒小麦的蛋白质含量、千粒重、籽粒长度、宽度、厚度及粒积均具有较丰富的遗传多样性。其中,蛋白质含量变幅为13.17%~27.20%,平均19.89%;千粒重变幅为7.95~33.02g,平均20.20g;籽粒长度变幅为6.59~10.16 mm,平均8.60 mm;籽粒宽度变幅为1.21~2.77 mm,平均2.11 mm;籽粒厚度变幅为1.67~2.83 mm,平均2.33 mm;籽粒粒积变幅为16.16~71.21 mm3,平均43.78 mm3。相关分析表明,110份野生二粒小麦的蛋白质含量与千粒重整体上呈显著负相关性(r=-0.254,P<0.01),而粒长、粒宽、粒厚、粒积各库容性状之间,以及各库容性状与千粒重之间均在0.001水平上显著正相关。但蛋白质含量与千粒重之间相关性的具体表现因材料而存在差异。比较分析发现,一些材料具有蛋白含量、千粒重和粒积均高的特性。与普通小麦相比,野生二粒小麦中蕴藏着丰富的高蛋白质含量和大库容性的特异基因资源。