杂交粳稻亲本米质性状优异配合力的标记基因型鉴定

杂交粳稻米质整体水平不如常规粳稻也是限制杂交粳稻广泛种植的原因之一。本研究选用115个SSR引物扩增6个粳稻BT型不育系和12个恢复系的标记基因型,并分析72个F₁组合谷粒长、谷粒宽、糙米率、精米率、整精米率、垩白米率、垩白度、糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量10个米质性状的配合力,结合亲本SSR分子标记数据和性状配合力数据筛选了10个米质性状优异配合力的标记基因型。结果共鉴定出30个SSR标记基因型与亲本10个米质性状配合力显著相关,其中25个与亲本米质性状不良配合力相关,5个与优异配合力相关。标记基因型RM263-175/180和RM444-230/240可以使F₁整精米率分别提高3.2%和2.5%。RM3-120/150可以使F₁谷粒长缩短2.4%,RM444-180/240可以使F₁谷粒宽增加2.1%。RM428-273/294可以使F₁植株上的杂交稻米直链淀粉含量减少7.0%。有8个标记基因型同时也影响产量性状配合力。RM3-120/150同时可以使F₁的每穗总粒数和每穗实粒数分别增加15.9%和10.9%。RM1211-150/160可使F₁的糙米率和精米率分别减少0.9%和1.1%,同时使F₁的每穗总粒数和每穗实粒数分别增加21.8.%和20.4%。RM23-150/160可使F₁的垩白米粒率和垩白度分别增加44.1%和45.7%,同时使F₁的单株日产量和每穗总粒数分别增加11.2%和11.6%。这些结果可用于指导亲本米质性状和产量性状配合力的分子标记辅助改良以及未来杂交粳稻组合配置中的亲本选配。     

江淮稻区杂交粳稻骨干亲本产量性状配合力的SSR标记位点鉴定

鉴定杂交粳稻亲本产量性状配合力的标记位点有助于利用分子标记辅助选择技术改良亲本配合力、提高杂交粳稻竞争优势水平。利用9个粳稻BT型不育系和10个恢复系, 按照北卡罗林那设计II (North Carolina Design II)配制90个F₁组合,在南京和盱眙两个环境下种植,测定了各亲本产量性状的配合力和SSR分子标记基因型;结合二者数据鉴定了6个产量性状配合力的标记位点。结果表明,在两个环境下综合评价配合力较优的不育系是BT-18A和武羌A,恢复系是C418。与亲本单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株日产量性状配合力显著相关的SSR标记位点,南京环境下分别检测到8、13、11、6、6和2个;盱眙环境下分别检测到12、21、8、15、10和7个;2个环境下都检测到的分别有4、11、5、3、5和1个。标记位点杂合基因型显示正向优势的,南京环境下占74% (34/46);盱眙环境下占53% (39/73)。2个环境下都检测到的标记位点中,有3个各自与3个产量性状配合力共相关;另有3个各自与2个产量性状配合力共相关;其余的只与单个产量性状配合力显著相关。数据库检索发现两环境下都检测到的标记位点中,有10个其附近存在控制相应性状的基因/QTL。讨论了利用鉴定出的标记位点改良粳稻恢复系产量性状配合力的策略。     

粳稻单株产量及其构成因素的关联分析

水稻的单株产量由有效穗数、每穗总粒数、结实率和千粒重等因素构成。为了剖析粳稻产量及其构成因素的遗传基础、明确单株产量的改良重点,本研究以226个黑龙江省粳稻品种构成的自然群体为试验材料,调查了2013和2014年各品种的单株产量及其构成因素等性状,并结合153个SSR标记的基因型鉴定结果进行单株产量及其构成因素的关联分析。结果表明,两年共检测到30个与单株产量及其构成因素显著关联的标记,能够解释的表型变异率为2.36%~12.38%;有14个标记在两年中均被检则到,其中RM481,RM1220和RM23083同时稳定控制2个性状。相关分析和关联分析结果表明单株有效穗数的变异对黑龙江省单株产量影响最大。本研究为黑龙江省改良粳稻单株产量提供了理论基础。     

基因型与环境互作下杂交粳稻农艺性状的遗传效应

利用粳型不育系及恢复系配制的不完全双列杂交F1组合及其亲本进行两年试验,应用基因型与环境互作模型分析杂交粳稻8个主要农艺性状的遗传特点。结果表明,穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、每穗秕粒数、千粒重、单株产量等性状的加性与环境互作效应达极显著水平,各参试性状的显性与环境间互作效应均达极显著水平。穗长、每穗总粒数、每稳实粒数、每穗秕粒数、千粒重等性状的互作狭义遗传率也达极显著水平,各参试性状的互作广义遗传率也都达到极显著水平。另外,根据各性状的遗传效应预测值对供试亲本的利用价值作了评价。     

杂交粳稻几个数量性状的配合力分析

利用6个粳型不育系和6个恢复系，采用不完全双列杂交法配制了36个杂交组合，对其8个数量性状的一般配合力及亲本间组合的特殊配合力效应进行了分析。结果表明，株高、穗长、穗总粒数、穗实粒数、稳秕粒数、千粒重这几个性状受亲本一般配合力的影响，单株粒重受特殊配合力的影响，单株稳数的一般配合力和特殊配合力作用相近。其中不育系552A的穗总粒数、稳实粒数、单株粒重等一般配合力的相对效应值较大，恢复系FR796、2002FR24的穗总粒数、穗实粒数、单株粒重的一般配合力的相对效应值较大。     

利用选择导入系QTL聚合设计方法改良水稻产量相关性状

培育和种植高产水稻品种是解决粮食短缺危机最有效的方法之一。利用轮回亲本明恢86和供体亲本ZDZ057、辐恢838和特青构建了3个BC2F4高产选择导入系群体,从中选择5个稳定的高产导入系培育了4个聚合群体WD135/WD190、WD190/WD250、WD208/WD258、WD135/WD258。通过对4个F4聚合群体进行大田表型鉴定,考察产量及其相关性状。选取55个SSR多态性标记对聚合群体进行基因型鉴定,并利用性状-标记间的单项方差分析进行产量及相关性状的QTL检测和根据遗传搭车理论对增产的聚合系基因型的分析结果进行卡方检测。方差分析结果表明,穗长和单株产量在所有4个聚合群体中都存在显著或者极显著基因型差异,抽穗期没有差异,其余性状在不同群体中表现不尽一致。在4个聚合群体中,一共有57个聚合系产量高于轮回亲本,增产幅度从0.36%～72.7%,其中有40个聚合系高于其各自的聚合亲本。与轮回亲本和导入系亲本相比,高产聚合系的单株有效穗数、每穗实粒数和每穗颖花数有了一定程度的提高。高产聚合系增产的主要原因是由于单株有效穗数、每穗实粒数和每穗颖花数得到了改良。利用卡方检验和单项方差分析分别检测到22和20个与产量及相关性状有关的QTLs,其中10个QTL与前人定位的结果一致。聚合亲本携带的QTL在聚合群体的效应与导入系群体估算的不完全一致。说明利用选择回交导入系进行复杂性状聚合改良虽然可以部分消除QTL与遗传背景的互作,但是QTL之间的上位性互作可能仍然起着一定的作用。本研究采取的产量聚合系定位方法可靠性较好,为复杂性状的聚合系定位提供了一个新途径。     

粳型光敏核不育系主要农艺性状的配合力及杂种优势

用４个不同来源的粳型光敏核不育系和８个恢复系组成４×８不完全双列杂交，分析了抽穗期、株高、穗长、每穗总粒数、单株有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重等９个主要农艺性状的一般配合力和特殊配合力效应以及Ｆ１优势表现。结果表明，杂种性状主要受亲本一般配合力的作用，用亲本的一般配合力可预测杂种优势。一般配合力较强的不育系是９１－３２ｓ，恢复系是Ｃ８４２０、９０２２和９２０１６等，单株产量特殊配合力好的组合是９１－３２Ｓ／Ｃ８４２０和９１－３２Ｓ／９２０１６分别比生产上大面积应用冀梗８号增产５６．５７％和５１．８１％。     

7个粳稻SSR和SRAP分子标记遗传距离比较及其与产量性状杂种优势的关系

本研究选用产量性状有显著差异的7个粳稻品种,按照Griffing双列杂交方法Ⅳ配制21个杂交组合,用SSR和SRAP分子标记分析亲本遗传距离及其与粳稻产量性状杂种优势问的关系,并比较分析两种分子标记在估算遗传距离时的差别.结果表明,每对SSR引物产生1～11条多态性带,平均3.8条,而每对SRAP引物组合产生1～15条多态性带,平均5.2条.SRAP引物所扩增的条带数和多态性何点数分别是SSR引物的3.3倍和1.3倍.两种分子标记对遗传相似系数较小的品种进行聚类分析时可获得一致的结果,但对遗传相似系数较大的品种进行聚类分析时所得结果并不一致;粳稻产量性状杂种优势的表现大小因件状和杂交组合不同而异;F_1杂种产量性状的表现与亲本自身的性状特点和互补关系密切,用SSR和SRAP分子标记遗传距离难以预测粳稻杂种后代的产量表现和杂种优势强弱.     

利用DH群体分析水稻产量与蒸煮品质的遗传相关性

以粳稻农垦57和武运粳8号杂交衍生的DH群体为材,分析了各株系产量和蒸煮品质之间的关系。结果表明,在DH群体中有效穗数、每穗粒数、着粒密度、单株产量与PKV、 HPV、BDV、CPV、SBV、CSV显著或极显著相关,而其他产量性状与品质指标间没有显著的相关关系。利用在亲本间表现多态性的60个SSR标记分析了DH群体各株系的基因型,单标记分析和复合区间作图结果显示,第7染色体上RM234~RM505区间内存在同时控制单株产量、PKV、HPV和CPV的QTL,在第6染色体的RM454~RM162同时存在控制着粒密度、BDV、SBV的QTL。没有发现共同控制单株产量和最能反映蒸煮品质的BDV和SBV的相关QTL。总之,水稻产量和蒸煮品质性状确实存在一定程度的相关性,但通过优化产量构成因子的结构,选择合适的品质性状相关基因可以实现优质与高产的重组,从而培育优质、高产水稻新品种。     

水稻不同籼粳分化品系主要农艺性状配合力的比较分析

分析比较了4个籼粳遗传分化程度不同的品系与8个常规籼稻品种配组杂交9个农艺性状的配合力效应。结果表明,一般配合力效应及特殊配合力效应与亲本的籼粳遗传分化程度没有明显的关系,4个不同遗传分化品系在9个性状上的一般配合力表现各异,总体上以偏籼品系G2417－1及偏粳品系G3005－4－1表现较好。122／G2417－1、4480／G2615、IR70／G3005－4－1、双桂35／G2615和明恢63／G2123等组合具有较高的单株产量特殊配合力。从2种配合力对杂种性状的影响程度看,在每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量等性状上,杂种主要受特殊配合力的作用,在抽穗期、株高、单株有效穗数、穗长、每穗总粒数等性状上,杂种主要受一般配合力的作用,但特殊配合力的作用亦不容忽视。抽穗期、单株有效穗数、每穗实粒数、结实率、单株产量等性状的超亲优势与两种配合力显著正相关,而多数性状的一般配合力与亲本表型效应值无显著的相关关系。     

杂交粳稻产量性状与品质性状相关性分析

为了探明杂交粳稻的产量性状与品质性状间的关系,以5个千粒重介于23.5~27.4 g之间的BT型不育系和40个千粒重介于18.7~31.2 g之间的三系粳稻恢复系,采用5×40 NCⅡ设计方式,配制200个杂交组合为试验材料,对产量性状、品质性状及其相互关系进行了分析,主要结果表明：单株谷重与单株有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重均呈极显著正相关（r=0.47**,0.63**,0.53**,0.35**）,与穗长呈显著正相关(r=0.15**);对单株产量贡献最大的是每穗实粒数。垩白粒率和垩白度2个性状是杂交粳稻品质改良的重点,其次是精米率和整精米率;糙米率、精米率、整精米率相互间均呈极显著正相关,糙米率与垩白粒率和垩白度呈极显著正相关（r=0.33**,0.25**）。产量性状对品质性状的影响不大,通过筛选,可以将高产、优质的性状聚合到同一杂交组合中。     

籼型杂交水稻农艺性状的配合力研究

如何有效利用杂种优势已成为水稻增产的关键。本研究按照NCII遗传交配设计,将三系野败型杂交水稻的恢复系和微核心种质构成的115份优异籼稻品种,分别与4个两系不育系及1个三系不育系测交,分析各农艺性状配合力、遗传力及相互关系。结果表明,除单株有效穗数、主穗实粒数外,其他农艺性状一般配合力差异均达到极显著水平;除单株有效穗数外,其他各农艺性状特殊配合力差异也均达到极显著水平。同一组合的不同性状、同一亲本的不同组合所表现出的特殊配合力效应都有所不同,表明亲本的一般配合力水平与特殊配合力间没有固定的联系。在育种实践中,选取一般配合力高的亲本,同时兼具较高特殊配合力是获取高产杂交稻组合的关键。     

转EPSPS基因抗除草剂水稻恢复系的培育及育种评价

为了培育既抗除草剂、综合性状又优良的杂交水稻组合,将3份抗除草剂衍生恢复系（华84EP-1、2、3）与5份不育系（红香2A、Y58S、广占63-4S、华1015S、天源6S）配组,对亲本、杂交组合的除草剂抗性和10个主要农艺性状（单株产量、结实率、千粒重、生育期、株高、有效穗数、着力密度、穗总粒数、穗实粒数、穗长）的配合力效应进行了分析。结果表明,所选育的恢复系的除草剂抗性接近完全(>96%),利用苗期喷施农达可有效地提高杂交品种纯度;恢复系、不育系的一般配合力分别在5个性状（结实率、生育期等）、7个性状（结实率、千粒重等）上达到了显著差异;杂交组合的特殊配合力仅在生育期上达到了显著差异。杂交组合中比对照增产最高的分别是天源6S/华84EP-1、红香2A/华84EP-3和华1015S/华84EP-1。因此,利用抗除草剂恢复系配制水稻杂交组合不仅可以提高品种纯度,也可以培育出强优势组合。     

Combining ability and heterosis over environments for yield and yield components in two-line hybrids involving thermosensitive genic male sterile lines in rice (Oryza sativa L.)

Presence of substantial heterosis and economic hybrid seed production are two most desirable components for success of any commercial hybrid breeding programme. Thermosensitive genic male sterile (TGMS) lines of rice, in this regard, have tremendous potential in realizing further quantum jump in yield and economical hybrid seed cost. Analyses for combining ability and heterosis over optimum (120N : 60P₂O₅ : 40K₂O kg/ha) and high (200N : 90P₂O₅ : 60K₂O kg/ha) fertility environments for six traits were made in 2 years (2001 and 2002) using 120 hybrids of inter‐ and intra‐subspecific nature derived from hybridization of 30 elite indica TGMS lines and four cultivars, viz., ‘Pant Dhan 4’ and ‘Ajaya’ (I = indica), ‘Taichung 65’ (J = japonica) and ‘IR 65598‐112‐2’ (TJ = tropical japonica) in line × tester mating design. Predominance of non‐additive genetic variance suggested good prospects of hybrid breeding. Pooled analysis revealed highly significant variances for lines, general combining ability (GCA), specific combining ability (SCA) and line x tester. TGMS line 365‐8S was the best general combiner for all the six traits including grain yield. Trend of relative mid‐parent heterosis for grain yield, panicle length, grain number per panicle and earliness in flowering was I/TJ > I/J > I/I. For panicle number per plant and 1000‐grain weight, trends were I/TJ > I/I > I/J and I/I > I/TJ > I/J, respectively. Grain yield recorded heterosis of 49.3%, 71.9% and 92.7% for I/I, I/J and I/TJ hybrid groups respectively. Effect of environments on the hybrid performance indicated better response of hybrids at high fertilizer dose. Study suggests greater prospects of combining improved japonica and tropical japonica germplasms having wide compatible gene with indica TGMS lines for exploitation of intersubspecific heterosis.     

Identification of genome-wide SNPs associated with combining ability for grain quality traits in parents of hybrid japonica rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.)

Improving the combining ability for grain quality traits of the parents is the key factor to enhance averaged bulk grain quality of hybrid japonica rice. Eight quality traits including brown rice rate, milled rice rate (MRR), head rice rate (HRR), chalkiness degree (CD), percentage of chalky grain (PCG), alkali spreading value (ASV), gel consistency (GC) and amylose content (AC) of the bulked sample of rough rice harvested from the 81 F₁ hybrid plants were investigated in 2014 and 2015. By combining the phenotypic data of general combining ability (GCA) for the quality traits with genotypic data of single nucleotide polymorphism (SNP) obtained by genotyping by sequencing method, CAScreen1.0 program compiled by MATLAB language was conducted to identify the elite SNP genotype associated with combining ability of quality traits in parents. Totally 35 elite SNP genotypes involving 22 genes (genotypes) were detected associated with GCA of seven quality traits (P?<?0.05) in both 2014 and 2015. Seven and four SNPs were detected associated with combining ability for MRR and HRR, respectively. For PCG and CD, six and ten SNPs were detected associated with combining ability of parents, respectively. Six SNPs involving two genes were detected for combining ability of GC. Only two SNPs were detected which associated with combining ability for ASV. For combining ability of AC, six elite SNPs genotype were detected. Among them, elite SNP genotype of LOC_Os08g25220 (T/C) located on chromosome 8 could significantly reduce AC content in mixed rice samples of hybrid japonica rice.     

苏南地区晚熟粳稻杂种优势及其亲本配合力分析

用7个BT型晚粳不育系和7个粳稻恢复系按NCⅡ交配设计配成49个杂交组合，研究10个重要农艺性状的杂种优势及亲本的配合力。结果表明,各性状的优势有正有负，其中每穗总粒数的优势最为明显，竞争优势和超高亲优势平均值分别为22.6%和8.6%；产量性状的超高亲优势最大，平均值为9.5%，变幅为－38.0%～43.9%，竞争优势平均值变幅为－54.8%～10.3%。在产量性状上配合力较优的不育系有852-77A、后36A和9522A，恢复系有161-10、3402、HP121，优良组合有9522A/161-10、9522A/C166、852-77A/3402。     

粳稻直立穗与弯曲穗3个杂交组合6个世代穗角和每穗颖花数的遗传分析

调查了3个粳稻杂交组合镇稻88×C堡、丙8979×C堡和丙8979×77302-1的P₁、P₂、F₁、B₁、B₂和F₂ 6个世代的穗角和每穗颖花数性状的表型分布。运用主基因+多基因混合遗传模型和6个世代联合分析的方法,对这两个性状进行了遗传分析。结果表明,穗角和每穗颖花数性状均受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因共同控制;穗角性状以加性效应为主,每穗颖花数性状以上位性效应为主;穗角和每穗颖花数都以主基因遗传为主。