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。     

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。     

武育粳3号/爱知106 F_2群体稻米外观品质与农艺性状的相关分析

［目的］对F2群体外观品质和农艺性状的相关关系进行分析。［方法］以武育粳3号为母本,带有籼稻血缘的日本优质粳稻爱知106为父本,配组建立了由284个单株组成的F2群体,对群体进行外观品质性状和农艺性状进行考查,并分析了各性状间的相关关系。［结果］对F2群体外观品质性状进行相关分析发现,精米粒形性状间、垩白性状间以及粒形和垩白性状间均存在不同程度的相关性。外观品质性状与形态性状间的相关分析表明,株型的形态构成对稻米外观品质的形成有一定作用。外观品质性状与产量构成性状间的相关分析则表明,多个产量相关性状与精米粒长和粒宽呈极显著正相关,但与垩白性状相关性较低。［结论］利用此分离群体解析了优良粳稻品种间杂交后代外观品质性状和农艺性状在群体中的分布特征和相互联系,为高产优质型粳稻新品种选育提供了参考依据。     

水稻粒形性状的QTL分析

为了促进水稻粒形性状分子标记辅助选择育种研究,以籼稻二九南和粳稻龙稻5号杂交衍生的重组自交系群体为材料,对粒长、粒宽和粒厚3个粒形性状进行数量性状基因定位(Quantitative trait loci,QTL)分析。结果表明:采用完备区间作图法(ICIM),共检测到7个控制粒形性状的QTL,包括3个粒宽QTL,4个粒厚QTL,它们分布于第2、3、5、11和12号染色体上,其中4个主效QTL包括1个控制粒宽的qGW5a和3个控制粒厚的qGT2a、qGT11a以及qGT12a,但未检测到控制粒长的QTL位点。进一步分析表明,3个控制粒宽性状的QTL能解释28.44%的表型贡献率,单个表型贡献率为6.61%~13.81%;而4个控制粒厚性状的QTL能解释17.53%的表型贡献率,单个表型贡献率为7.32%~15.30%。     

杂交籼稻品质性状的基因型与环境效应

以８个杂交籼稻为试验材料，比较分析了５项稻米品质性状的基因型与环境变异．结果表明：杂交稻米中直链淀粉含量等５项品质性状在３个地点、２个季节下的变异均达显著；粒形、粒长、垩白度３项外观品质性状存在显著的基因型差异；在地点、季节、基因型３个因素中，季节变异占总变异的分量最大，平均达８４．０６％，特别是碱解值、直链淀粉含量和垩白度３项品质性状表现突出；地点与季节对各项品质性状的影响无主次之分．遗传力分析进一步表明，粒形、粒长两个性状具有较强的遗传传递力，而垩白度为受环境影响最大的性状．本文还讨论了５个品质性状间的遗传相关性．     

水稻植株农艺性状与稻米碾磨品质的遗传相关性分析

以４５个籼稻组合为材料，研究了一些属于不同遗传类型性状间的相关性。结果表明，控制植株农艺性状的遗传效应与影响稻米碾磨品质性状的遗传效应间，存在较强的相关性。其中以加性效应间的相关性尤为明显。有效穗数、剑叶长宽比和谷粒宽等性状与稻米碾磨品质性状间，存在着明显的正相关，而株高、剑叶长、穗长、每穗粒数、谷粒长和谷粒长宽比等性状与稻米碾磨品质性状间，则表现为负相关。有效穗数与糙米率等成对性状间的显性效应相     

北方杂交粳稻产量性状与品质性状相关性分析

[目的]研究杂交粳稻产量性状与品质性状之间的相关关系,为北方杂交粳稻组合选育及应用提供参考。[方法]对106个杂交粳稻组合产量性状与品质性状相关性进行分析,分析产量性状之间、品质性状之间及产量性状与品质性状之间的相关关系。[结果]杂交粳稻单株产量与穗粒数、结实率呈极显著正相关;食味值与蛋白质含量呈极显著的负相关,与直链淀粉含量呈极显著正相关;单株产量与品质性状之间均无明显的相关关系。[结论]育种上,可通过遗传改良来提高组合产量的同时改善其品质。     

江淮地区稻米品质性状典型相关分析及其与气象因子关系的研究

在江淮地区适宜种植的3种类型水稻品种中,分别随机抽取25个（共75）品种为研究材料,运用典型相关和灰色关联分析方法,探讨了各类型品种的外观品质,加工品质,食用品质和蛋白质含量间的相互关系,以及对其影响较大的气象因子。主要结果是：早籼稻和常规粳稻的外观品质与加工品质性状间相关性最高,而中籼稻的加工品质与食用品质间相关性最高,水稻抽穗后15－30d的日平均太阳辐照度对稻米品质影响最大,其次为日平均相对湿度和气温。     

水稻植株农艺性状与稻米碾磨品质的遗传相关性分析

以４５个籼稻组合为材料，研究了一些属于不同遗传类型性状间的相关性．结果表明，控制植株农艺性状的遗传效应与影响稻米碾磨品质性状的遗传效应间，存在较强的相关性．其中以加性效应间的相关性尤为明显．有效穗数、剑叶长宽比和谷粒宽等性状与稻米碾磨品质性状间，存在着明显的正相关，而株高、剑叶长、穗长、每穗粒数、谷粒长和谷粒长宽比等性状与稻米碾磨品质性状间，则表现为负相关．有效穗数与糙米率等成对性状间的显性效应相关性，有助于同时改良杂交稻组合的这些性状     

不同基因型水稻的抗性淀粉含量与稻米品质性状的相关性及差异性

对不同基因型水稻的米质和抗性淀粉含量进行相关性分析,同时根据各基因型水稻的米质进行了聚类和主成分分析。结果表明,粳稻米质优于籼稻;抗性淀粉含量与直链淀粉含量、垩白粒率有显著的相关性,籼稻中的抗性淀粉含量与品质性状有着更宽范围的相关性;聚类分析以欧式距离24.55为标准,将37份水稻材料分为6类,且具有明显的米质优劣划分;主成分因子对稻米品质的影响程度为:外观品质因子蒸煮品质因子碾磨品质因子,而抗性淀粉可归类到蒸煮品质因子中,对米质影响的贡献率达到19.48%。     

利用水稻籼粳重组自交系群体研究粒型性状与千粒重的相关性

以240个株系组成的TD70(粳稻)/Kasalath(籼稻)F7重组自交系群体为材料,对其千粒重按≤25.0g、25.1～30.0 g、30.1～35.0 g、35.1～40.0 g、≥40.1 g进行分组,并对各组进行粒型性状间的相关分析。结果表明:整个RIL群体中,粒长、粒宽、粒厚和千粒重4个性状之间都存在极显著的正相关,在不同的千粒重范围内,粒型性状对千粒重作用的大小顺序不同。当千粒重≤25.0 g时,粒重的增加主要是靠增加粒长和粒厚,随着粒重的增加,粒长对粒重的作用逐渐变小,而粒宽和粒厚的作用逐渐增大,尤其当千粒重在35.1 g以上时,粒重的增加主要依靠粒宽和粒厚的增大。     

云南稻核心种质F2主要形态性状遗传表现及相关分析

以548份云南稻核心种质和云南主栽籼稻品种滇屯502、粳稻品种合系35配制的杂种F2(498份)为材料,在昆明地区生态条件下,对杂种F2世代的主要形态性状的遗传参数和相关性进行分析。结果表明:①该群体的穗颈长、每穗实粒数、秕粒数和结实率的遗传力最高,且均表现出较高的遗传变异,选择潜力较大。②该群体各形态性状的遗传变异度不同。利用本群体进行新品种选育时,除应考虑各形态性状的表现特点和遗传潜力大小外,还应考虑籼粳的遗传差异和特点。③形态性状间存在一定的相关性,且粳稻性状间的相关性明显高于籼稻,对F2粳稻进行早期世代间接选择的效果强于籼稻。     

水稻粒长遗传及其功能基因研究进展

随着人民生活水平的提高,稻米需求呈现多样化趋势,在产量仍作为重要指标的同时,稻米品质也越来越受到重视。提高产量、改良稻米品质是现代水稻育种的两个主要目标,而水稻粒长不仅是影响水稻产量的重要农艺性状,还与外观品质性状密切相关,细长粒稻米通常表现较好的外观品质,且世界上的大多数地区的消费者更偏爱于长粒型的稻米。因此,改良水稻粒长成为重要的育种目标。水稻粒长是数量性状,遗传机理较为复杂,分析其遗传特点并鉴定水稻籽粒大小相关数量性状位点(QTL)对揭示其遗传机制具有重要意义。随着新一代测序技术和功能基因组学的迅猛发展,有关水稻粒长的研究取得了较大进展,目前已经定位的与水稻粒长相关的QTLs有120多个,并克隆了一些控制粒长的相关基因。就水稻粒长的影响因素、粒长与其他相关性状的关系、QTL定位、重要粒长基因的克隆与功能分析以及粒长基因在分子育种上的应用等方面进行综述,以期为提高水稻产量和改善稻米品质提供参考。     

水稻RIL群体高密度遗传图谱构建及粒型QTL定位

【目的】水稻粒型是与产量直接相关的重要农艺性状,影响稻米的外观品质和商品价值。挖掘新的水稻粒型相关基因,对揭示水稻粒型调控的遗传机理研究有重要意义,同时可为水稻粒型分子育种提供新的基因资源。【方法】以极端粒型差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath,以及杂交构建的186个家系的重组自交系群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL株系进行深度测序。统计186个RIL基因型数据,利用滑动窗法（SNP/InDel数目为15）,将窗口内SNP/InDel信息转换成窗口的基因型,预测染色体上的重组断点构建RIL群体的BinMap遗传图谱,结合2年的粒长、粒宽、粒厚和千粒重的表型数据,运用QTL IciMapping软件,采用复合区间作图法对RIL群体的4个性状进行QTL定位。【结果】构建了一张包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱,该图谱各染色体Bin标记数为763—1 367个,标记间平均物理距离为30.26 kb。粒长、粒宽、粒厚和千粒重4个性状在RIL群体中呈近正态连续分布,且2年间的变化趋势相似,符合QTL作图要求。2018年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,共检测到40个粒型QTL,其中,粒长12个,粒宽9个,粒厚8个,千粒重11个,2019年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,检测到56个籽粒相关的QTL,粒长15个,粒宽11个,粒厚13个,千粒重17个。分析定位到的96个粒型QTL位点,连续2年都能检测到的QTL位点有11个,其中7个为已克隆的粒型基因位点,4个为未知的新位点,分别分布于第1、3、4、5染色体上,分别为粒长qGL-1-2和qGL5-2、粒厚qGT-3-2、粒宽qGW-4-1。【结论】构建了一张包含12 328个Bin标记的分子遗传连锁图谱,解析大粒粳稻资源的粒型基因,获得了qGW-4-1、qGL5-2、qGT-3-2、qGL-1-2等4个新的粒型QTL,可用于后续粒型调控基因的精细定位及克隆研究。     

灌浆结实期短日照对稻米品质的影响

选用奶皇后(粳稻)、星丰(籼稻)为材料,通过人为控制短日照长度,设置13 h、12 h、11 h日长,探讨灌浆期短日照对稻米品质的影响.结果表明:灌浆期短日照条件下,籽粒直链淀粉含量达最大值的天数明显缩短,直链淀粉积累速率增加,直链淀粉含量最大值降低,稻米直链淀粉含量、胶稠度显著降低,垩白率、垩白度、蛋白质含量显著增加,粒型无显著变化.相关分析显示:日照长度与精米率呈显著正相关(r=0.744 4),与垩白率、垩白度、蛋白质含量呈显著或极显著负相关(r依次为 -0.913 8、-0.927 6和 -0.733 5).灌浆期短日照使稻米外观、加工、食味品质下降,营养品质提高.     

籼型三系杂交早稻粒形及产量性状的加性相关和显性相关分析

以6个籼稻不育系为母本和5个早籼恢复系为父本进行不完全双列杂交.采用加性-显性遗传模型,对籼型三系杂交早稻粒形及产量性状进行多种相关分析.结果表明各性状间的加性相关比显性相关更为重要,并且多数性状间存在着一定的相关性,特别是产量性状间的相关最为密切,其次为谷粒性状.在产量与粒形性状间的相关性上,少量性状间具有较高的相关系数,利用加性相关为主的性状进行间接选择可取得较好的育种效果.     

粳稻粒形对其产量及主要农艺性状的影响

对29份宁夏粳稻品种(系)粒形与产量及主要农艺性状间关系进行分析。结果表明,自2000年后,宁夏水稻品种的粒形(长宽比)有增加趋势,而水稻籽粒随长宽比的增加,产量呈下降趋势。相关性分析表明,米粒长宽比和单株产量呈极显著负相关。以米粒长宽比2.0为临界值进行t测验,参试材料长宽比<2.0的平均单株产量显著高于长宽比≥2.0的,表明粒形对宁夏水稻产量影响较大。ANOVA分析表明,稻米长宽比大于2.4后,产量显著降低,说明在试验条件下,宁夏稻米长宽比对水稻产量具显著降低的阈值为2.4。     

巨胚稻胚重与糙米粒形的关系

分别选取57个粒形差异较大的籼型巨胚稻品系和籼型非巨胚品系,对其糙米的绝对胚重和相对胚重与粒长、粒宽、粒厚、长宽比、粒重诸粒形性状进行相关和通径分析.结果表明:巨胚稻相对胚重与粒长、粒宽、粒厚和粒重有显著关系,选择粒重较小、粒长较短而粒厚适中的粒形可提高巨胚稻胚的相对重量;对非巨胚稻的相对胚重起显著作用的是粒长、粒宽、粒厚和长宽比.对巨胚稻,粒重的作用极显著,长宽比的作用不显著;而对非巨胚稻,粒重的作用则不显著,长宽比的作用极显著.本文还就巨胚稻及小胚稻的遗传改良及育种应用作了讨论.     

云南稻核心种质回交后代稻谷粒形性状的遗传变异

以云南稻核心种质和云南主栽籼稻品种滇屯502、粳稻品种合系35配制的杂种BC3F5和BC4F4(172份)为材料,在云南新平相同栽培条件下种植,研究供体亲本及其回交后代稻谷粒形性状的遗传变异.结果表明:1)供体亲本及其后代的谷粒长和谷粒宽遗传力较高,且均表现出较高的遗传变异,选择潜力较大.2)谷粒长、谷粒宽和谷粒长宽比3个谷粒性状的遗传变异度不同.利用供体亲本及其后代进行粒形新品种选育时,除应考虑各谷粒性状的表现特点和遗传潜力大小外,还应考虑籼粳、稻谷粒形、供体亲本与其后代的遗传差异和特点.3)籼粳间、稻谷粒形间的3个谷粒性状多样性指数均较高,表现出显著的粒形多样性.遗传改良可使粒形多样性明显降低,表现为籼稻大于粳稻,阔卵形大于椭圆形和中长形.