两个强优势多倍体籼粳亚种杂交稻生长习性研究

【目的】利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻是水稻育种的新战略。在获得一批多倍体籼粳亚种杂交稻株系的基础上，为了更大规模地展示这种杂种优势和更全面地研究多倍体籼粳亚种杂交稻的特点。【方法】以PSR073和PSR120为材料，对其叶龄、分蘖、开花习性及外部形态等进行观察统计，研究其生长习性。【结果】PSR073、PSR120在株高、穗长、粒长、粒宽、千粒重等农艺性状上均表现出明显的多倍体优势，并且具有高达83%以上的结实率；叶龄、分蘖及开花习性等方面表现出与二倍体水稻相似的特点。【结论】这两个多倍体水稻杂种的特点与以前报道的多倍体水稻的情况明显不同，远缘杂交和多倍体化并没有对其生长习性产生不利影响，相反具有强大的杂种优势，这为其应用于生产提供了理论和实践依据。     

强优势多倍体杂交水稻亲本的生长特性和开花习性

 【目的】利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻是水稻育种的新战略，在解决了多倍体水稻育种结实率低的瓶颈问题和选育出一批多倍体籼粳亚种杂交品系的基础上，重点研究多倍体水稻不育系和恢复系的生长特性和开花匀性，为实现多倍体杂交稻生产打下良好基础。【方法】从分期播种以及倍性水平上对强优势多倍体水稻亲本恢复系Sg99012、HN2026，不育系PA64S以及对照品种9311、HD9802S的叶龄、分蘖等生长特性进行比较研究。【结果】分期播种对品系的总叶龄数有一定的影响，但对出叶动态变化趋势的影响不大。四倍体的主茎叶龄总数与其对应二倍体相比有减少的趋势，出叶速率受环境因子的影响比倍性影响更大。对总分蘖数也有一定的影响，四倍体的分蘖数比其对应二倍体少。加倍品系较其二倍体的单个颖花开放持续时间明显延长；恢复系9311、HN2026的颖花日开放时间更趋集中，但单穗开花历期及其高峰期不一致；特别是具有多倍体减数分裂稳定性和高结实特性的PMeS品系HN2026-4X，具有开花期和花时都相对集中，且不易受播期和气温影响的特点，可作为优良多倍体恢复系加以利用。【结论】染色体加倍对试验品系的各种性状存在一定的影响，但不影响杂交水稻选育中所利用的不育系和恢复系的主要特点。多倍体不育系的不育稳定性和多倍体恢复系的花期花时相对集中等特性更有利于杂交选育。     

高结实率多倍体水稻杂种F_2代分子标记的分离分析

[目的]为多倍体水稻的育种提供理论基础。[方法]测定高结实水稻杂交组合PSR120 F2代群体的结实率,利用SSR分子标记分析其遗传多样性。按结实率和分子标记基因型对PSR120 F2单株进行动态聚类,研究结实率与标记基因型的关系,并探索标记的杂合度与结实率的相关性。[结果]PSR120的F2代结实率的变异范围较大,而F1代的结实率变异范围不大,这表明与结实率有关的基因在F2代发生了分离。结实率的分布不对称,结实率较高的单株所占比例较大。根据结实率,可将PSR120 F2单株分为高结实率组和低结实组。水稻植株的杂合度越高,平均结实率就高。在低结实率组中,杂合度与结实率呈线性正相关,而在高结实率组中二者呈负相关。[结论]PSR120 F2代具有较强的杂种优势。     

四倍体水稻花器和花粉性状研究

 【目的】许多农作物在其起源和进化过程中，均向多倍体方向发展，作物多倍体化后产量都得到了较大的提高。水稻的多倍体化往往带来营养体和种子“巨大性”的改变。水稻种子生产中，要求恢复系的花药大、花粉量多。但人们常有的疑虑是多倍体水稻花器的增大可能仅仅是细胞体积的增大。为此笔者课题组研究了四倍体水稻的花器和花粉性状。【方法】从分期播种以及倍性水平上对水稻Sg99012、HN2026及对照品种9311、HD9802S和PA64S的花器和花粉性状进行了比较研究。【结果】分期播种对各品系的花器性状影响不大，染色体加倍则对花器性状影响较大，表现出巨大性。相关性分析中一般都表现出：颖花长与颖花宽、花药长相关性显著，颖花宽与花药宽相关性显著，分期播种以及加倍都使得各花器性状间的相关性发生了一定的变化。分期播种对HN2026-4X和Sg99012-4X的花粉直径及其育性影响不大；而染色体加倍对各品系花粉粒都有显著的增大作用，对恢复系PMeS（Polyploid Meiosis Stability）品系HN2026-4X和基因图谱品系9311-4X同时具有增加花粉粒数量的作用，而对不育系的花粉数量影响不大。同时多倍化对于花粉育性有较明显的影响，差异表现在9311-4X的可育花粉数明显减少，而在PMeS品系HN2026-4X和不育系PA64S-4X中则没多大变化。【结论】四倍体恢复系同时具备花粉量多、花粉粒大的特点，而四倍体不育系具有花粉粒大、花粉量变化小、花粉不育性稳定的特点，这说明从二系法上利用多倍体水稻优势在生殖生物学上是可行的。