海拔差异对水稻雌配子体基因型选择及其后代表型遗传分化的影响

【目的】分析海拔环境差异对水稻雌配子体基因型选择及其对后代表型遗传分化的影响,为研究植物表型对海拔环境的遗传响应及利用海拔差异进行雌配子体选择育种的方法提供理论参考。【方法】利用2个滇1型细胞质雄性不育系与耐寒粳稻地方老品种杂交,在4个具有明显海拔背景差异的试验点构建并种植了7个水稻F₁雌配子体基因型选择群体及其28个F₂遗传分离群体,通过估算这些世代群体的形态性状差异来检测不同海拔条件对雌配子体基因型频率变化和后代表型遗传分化的影响。【结果】对F₁雌配子体基因型选择群体的形态性状分析发现,在4个不同海拔点都检测到8个性状发生了偏分离,说明海拔背景差异对F₁雌配子体基因型具有选择作用,且在2 200和400 m两种海拔环境的影响都大于海拔1 860和1 250 m;产生于海拔1 860 m群体的形态性状多样性指数最大,据此随产生海拔的升高和降低,其多样性指数均减小;差异性比较显示产生于2 200 m高海拔的群体几乎与其他3个海拔产生的群体在所有性状上的差异都达显著水平。对种植于不同海拔环境的28个F₂遗传分离群体的形态性状分析,结果显示海拔差异导致的雌配子体基因型选择影响其F₂群体的表型遗传分化,且产生海拔差异越大,其后代表型分化就越明显。经2 200和400 m选择过的分离群体,在7个性状上检测出21处差异达显著水平;经1 860和1 250 m 选择过的分离群体,仅在3个性状上检测出6处差异达显著水平。总体变化趋势是,经高海拔2 200 m选择的群体,种植在不同海拔表现结实率高、整体生长势较差,而经低海拔400 m选择的群体的性状表现与高海拔的相反,经中海拔1 860和1 250 m选择过的群体表现多居于高、低海拔之间,但群体形态性状多样性指数较大。【结论】海拔环境差异对水稻F₁雌配子体基因型具有选择作用,进而影响其后代的表型遗传分化,形成对不同海拔环境条件的生态适应性,这意味着利用海拔背景差异进行雌配子体选择育种的方法是可行的。     

关中灌区冬小麦混种的产量及农田土壤水分利用效率

为探明不同冬小麦品种混种对产量和水分利用效率的影响。选用冬小麦西农979、小偃22、矮抗58和西农889,于2013—2014和2014—2015两年在西北农林科技大学斗口试验站开展田间试验,设置4个水平:单播(1L)、2个品种混种(2L)、3个品种混种(3L)和4个品种混种(4L),系统测定并比较不同混种水平群体生物量、子粒产量和农田土壤水分利用效率等。结果表明,灌浆期的混种群体光截获率、旗叶SPAD值、净光合速率和瞬时水分利用效率均显著大于单作群体。混种群体子粒产量和地上生物量均高于单作群体,子粒产量增幅随混种品种数量的增加逐渐降低,两年平均增幅为7.92%(2L)、7.15%(3L)和2.73%(4L),其中2L和3L达显著水平,地上生物量增幅随混种品种数量的增加逐渐升高,两年平均增幅为1.08%(2L)、4.78%(3L)和7.24%(4L),3L和4L达显著水平,通径分析表明混播下子粒产量的增加得益于单位面积穗数和穗粒数增加。混种增加了群体浅层土壤含水量和深层土壤中的根系分布,显著降低群体耗水量,并显著提高群体水分利用效率(WUE),子粒WUE两年平均提高11.93%(2L)、12.39%(3L)和8.72%(4L),地上干物质WUE两年平均提高3.3%(2L)、8.66%(3L)和11.75%(4L)。不同品种冬小麦混种可以提高水分利用效率,增加子粒产量。     

干旱胁迫对不同抗旱性小麦种子萌发及幼苗根芽生物量分配的影响

为探讨冬小麦种子萌发期抗旱性与幼苗生物量分配的关系,以小麦抗旱型品种长旱58和干旱敏感型品种漯麦18为材料,采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫的方法,测定和分析了干旱胁迫后小麦种子发芽率、幼苗根冠比、叶绿素含量等16个指标的变化。结果表明,干旱胁迫后,长旱58种子发芽率无明显变化,漯麦18种子发芽率显著下降。干旱胁迫下长旱58种子发芽势、发芽指数、活力指数和干物质转移量显著大于漯麦18,平均发芽时间显著小于漯麦18,长旱58幼苗根、芽的长度和干重及总干重均显著高于漯麦18。干旱胁迫显著增加漯麦18幼苗根冠比,对长旱58萌发第五和第七天的幼苗根冠比无显著影响。干旱胁迫显著降低漯麦18幼苗叶绿素含量,对长旱58无显著影响。由于小麦萌发期幼苗干物质累积取决于种子中营养物质的转移和呼吸消耗,因此推测种子营养物质的快速转移和低呼吸消耗有助于提高小麦萌发期的抗旱能力,促进干旱胁迫下种子萌发和幼苗生长。     

海拔及细胞质背景对水稻分离群体Rf-1位点基因型频率的影响

水稻的演化及水稻细胞质雄性不育育性恢复基因的种质分布与地理分布关系密切。Rf-1是水稻克隆唯一的育性恢复基因。为研究海拔和籼粳细胞质因素对水稻分离群体的Rf-1位点基因型频率的效应,本研究用两个云南高海拔地方粳稻品种与具籼稻细胞质和恢复基因的偏粳品系南34正反交,在4个海拔点种植F1与育性稳定的不育系测交获得测交群体,并自交产生F2群体;同时在室内将经17℃和14℃温度处理正处于开花期的F1稻穗与不育系授粉获得测交群体。然后对分离群体用位于Rf-1位点的PCR标记M45461进行基因型频率分析。结果显示:在总的25分离群体中,有11个具有由南34提供籼稻细胞质,14具有由云南高海拔粳稻提供的粳稻细胞质;在所有分离群体中,14个发生遗传偏分离。在14个以粳稻细胞质为背景分离群体中仅有4个发生遗传偏分离,但在11个具有由南34提供的籼稻细胞质背景的分离群体中有10个发生遗传偏离,而且都偏向南34,偏向南34基因型的频率基本是随海拔的升高而增加。结果说明海拔、温度和细胞质背景均对分离群体Rf-1位点的基因型频率具有影响,而且达到显著或极显著水平;细胞质背景对雄配子在Rf-1位点的基因型具极大的选择效应。本研究可为探讨水稻恢复基因与水稻生态适应性的关系及恢复基因与水稻的分化关系提供理论参考。     

一个位于水稻Rf-1基因的InDel标记遗传分离对海拔和细胞质的响应

水稻细胞质雄性不育育性恢复基因仪存在于适于热带亚热带气候条件的野生稻和籼稻中,不存在适于气候冷凉广泛生长在温带气候条件的粳稻种质资源中.为研究恢复基因与温度适应性的关系,选用来自云南2650 m高海拔的地方粳稻老品种小麻谷(基因型为 rf/rf)与具有籼稻细胞质背景的杂交粳稻恢复系南34(基因型为Rf/Rf)进行正反交...