超级稻宜优673遗传构成与籼粳属性分析

【目的】研究超级稻宜优673的遗传构成和籼粳属性,为其所携带有利基因的进一步利用提供基础,并为在水稻育种中确定合适的籼粳配比提供参考。【方法】选用明恢63、明恢86和福恢673这同一个衍生系统中不同辈序的骨干材料,以及以福恢673为父本配组育成的超级稻品种宜优673及相应母本宜香A,应用13个重要基因的17个标记和15个籼粳特异性SSR标记,分析其等位基因变化。【结果】受测材料在8个基因区间呈现差异,包括控制抽穗期和产量性状的基因2个、米质关键基因2个、抗稻瘟病基因4个。其中,在对稻米直链淀粉含量和胶稠度具有关键作用的Wx上,明恢63中的优质等位基因经明恢86传递到福恢673;在对稻米糊化温度具有关键作用的ALK及控制水稻稻瘟病抗性的Pib和Pita上,宜优673的父本福恢673和母本宜香A呈现出良好的互补性。在籼粳属性上,明恢63、明恢86和福恢673均为中间偏籼型,其中,明恢86和福恢673的粳型成分均为40.0%,高于明恢63的33.3%。【结论】来源于明恢63和其它亲本的有利等位基因在福恢673中聚合,并进一步在宜优673中与宜香A有利等位基因形成互补。     

利用单片段代换系定位水稻粒形QTL

 【目的】水稻谷粒形状（粒长、粒宽和长宽比）是衡量稻米外观品质的重要指标之一，为更好地开展粒形分子育种，对水稻粒形QTL进行分子定位。【方法】以单片段代换系（SSSL）为材料构建分离群体，利用微卫星标记对控制水稻谷粒长和谷粒宽的2个粒形QTL进行分子定位。【结果】粒宽QTL Gw-8被定位于第8染色体长臂末端微卫星标记RM502与RM447之间, 遗传距离均为0.3 cM。在此基础上构建了覆盖Gw-8的物理图谱，RM502与RM447位于同一克隆AP005529，两者之间的物理距离为55.0 kb。粒长QTL gl-3被定位于第3染色体着丝粒附近的微卫星标记RM6146和PSM377之间，遗传距离分别为1.5 cM和11.0 cM。【结论】利用单片段代换系能准确地定位水稻粒形QTL，这两个粒形QTL的定位为其克隆及稻米外观品质的分子育种奠定了基础。     

杂交水稻骨干亲本Wx基因第一内含子+1位碱基多态性分析

【目的】直链淀粉含量是影响稻米品质的重要因素,而编码颗粒结合型淀粉合成酶(granule-bound starch synthetase,GBSS)的蜡质基因(Wx)是影响直链淀粉含量的主效基因。本研究拟分析120份杂交水稻亲本的Wx基因第一内含子+1位碱基的多态性,以期研究其对内含子的剪接效率及Wx的表达的影响,为亲本育种筛选提供理论参考。【方法】选取120份水稻亲本材料,采用CTAB法提取基因组DNA,并以此为模版PCR扩增Wx基因片段;采用限制性内切酶Acc I对PCR产物进行酶切分析,根据琼脂糖电泳结果分析Wx基因第一内含子+1位碱基类型;同时测定其中19份亲本的直链淀粉含量、胶稠度和碱消值。【结果】PCR扩增结果显示所有材料中均可扩增出清晰且单一的目的条带;PCR产物的Acc I酶切分析结果显示,其中81份亲本的Wx基因第一内含子+1位碱基是T,即为T型,占总数的67.5%,38份亲本为G型,占总数的31.67%,而仅有1份亲本为杂合型,即GT型,占总数的0.83%。19份亲本的直链淀粉含量测定结果表明,7份G型亲本的直链淀粉含量比12份T型亲本的高,且其中6个G型亲本的直链淀粉含量平均值均超过20%。另外,测定结果表明T型亲本和G型亲本的胶稠度和碱消值差别不明显。【结论】120份杂交水稻骨干亲本的Wx基因第一内含子+1位碱基类型测定结果表明,与T型亲本相比,G型亲本的直链淀粉含量明显较高,而胶稠度和碱消值没有明显差别。     

早籼杂交稻粒形和产量性状的遗传效应与杂种优势分析

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,对早籼杂交稻粒形与产量性状进行遗传效应与杂种优势分析.结果表明:(1)谷粒长、谷粒宽、谷粒长宽比、谷粒长厚比、穗实粒数、穗空粒数、结实率和千粒重等性状同时受加性效应和显性效应控制,谷粒宽厚比、穗数、单株产量主要受显性基因控制,穗总粒数主要受加性效应影响.(2)穗空粒数与谷粒长、谷粒长厚比,穗总粒数与谷粒厚,结实率与谷粒长、谷粒宽厚比、谷粒长厚比,千粒重与谷粒厚间的表型相关和遗传相关正值或负值已达显著或极显著水平,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.(3)各个性状群体平均优势和群体超亲优势有的显著有的不显著,其中水稻F1单株产量的群体平均优势为24.5%,达极显著水平,群体超亲优势不显著.     

籼型杂交水稻恢复系粒长及粒重的分子改良

【目的】通过分子标记辅助选择培育长粒型新恢复系,为杂交水稻长粒型育种提供新的种质资源。【方法】利用常规回交育种、分子标记辅助选择和抗病鉴定,结合粒型和低垩白等形态性状选择,将长粒型基因gs3导入短粒型优良恢复系中间材料R33947中。【结果】培育出了4个新的长粒、低垩白和产量较高的改良系。他们的基因位点没有差异,但粒形和产量性状有明显不同。其中,RGL3株系配合力较好,后定名为成恢637。利用该恢复系与优质香稻不育系川康606A配制的杂交水稻新组合"川康优637"在长江上游区域试验中比对照F优498增产4.7%,米质优良。【结论】通过常规的回交选育、分子标记辅助选择和抗病鉴定,结合优良形态选择的方法,筛选获得4份gs3纯合的优质抗病改良系,为选育新的优质水稻恢复系提供种质资源。育成优良恢复系成恢637,其与优质香稻不育系川康606A配制的新组合"川康优637"具有品质优良、丰产性好、抗病性强等特点。     

杂交水稻重要亲本农艺性状配合力遗传力分析

【目的】分析杂交水稻常用的4个优质骨干不育系和5个骨干恢复系在农艺性状上的配合力和遗传力。【方法】选用生产上常用的骨干不育系、恢复系配制不完全双列杂交组合,对后代的产量性状和粒形性状进行统计并进行遗传力和配合力分析。【结果】杂交水稻产量的狭义遗传力小于50%且与广义遗传力的差值较大,受非加性效应影响较大,易受环境因素影响;穗着粒数和有效穗数对产量影响较大,如宜香1A产量GCA效应值为8.02、穗着粒数GCA效应值为1.47,西科恢4761产量GCA效应值为8.37、有效穗数GCA效应值为8.74;粒形受加性效应影响较大,且恢复系影响大于不育系,其中长宽比和粒长的恢复系亲本方差贡献率分别为89.68%、63.75%,不育系和恢复系亲本对粒宽的方差贡献率皆为40.68%,粒长和长宽比大的组合其粒形更长。【结论】配置长粒形的杂交组合可选择粒长和长宽比一般遗传力高的亲本尤其是恢复系,改善产量可选择在穗着粒数和有效穗数上一般遗传力高的亲本。研究获得了一个在水稻粒形上的Ⅰ类亲本雅恢2115,可用于配粒形大而饱满的组合;验证了一个粒形大而饱满的杂交组合宜香1A/雅恢2115,一个高产量的杂交组合宜香1A/蜀恢498。     

利用MAS技术培育水稻多抗、优质强恢复系桂恢663

【目的】培育新的兼抗稻瘟病、白叶枯病和细菌性条斑病,且米质较优的水稻强恢复系,为选育抗病、高产、优质的杂交稻组合提供良好的亲本材料。【方法】以抗稻瘟病品种合丰占为母本,与抗白叶枯病品系粤泰占杂交,通过分子标记辅助选择(MAS),获得多个抗病基因聚合的优良单株,再经过多代自交选育,并进行田间抗性及米质鉴定、农艺性状考察及恢复力测试。【结果】培育出聚合了抗稻瘟病基因Pi-ta、Pib、Pi54和抗白叶枯病兼抗细条病基因xa5的多抗、优质强恢复系桂恢663。桂恢663对白叶枯Ⅳ型菌和强毒Ⅴ型菌表现为抗,对广西细条病优势菌株JZ-8表现为抗,对14个稻瘟病菌株,有12个达到1级抗性。桂恢663除直链淀粉含量偏低外,其余6个主要米质指标均达到国标2级标准,其与丰田1A所配抗病、高产、优质组合丰田优663通过广西品种审定。桂恢663和丰田优663谷粒具有香味。【结论】桂恢663兼抗稻瘟病、白叶枯病和细条病,且恢复力强、米质较优具有香味,是组配抗病、高产、优质杂交组合的优良亲本,同时为水稻提供重要遗传基础材料。     

水稻谷粒考种参数自动提取装置及试验

【目的】传统考种方法测量精度和效率难以满足现代水稻育种研究的需求,设计一种水稻谷粒图像与质量信息同步采集装置,实现水稻谷粒考种参数的自动提取。【方法】采用掩膜法自动提取稻谷区域图像,根据稻谷投影面积、数量规律获取稻谷总粒数;根据空粒、实粒颖壳轮廓差异识别空粒;基于角点间距均值标定法,结合轮廓最小外接矩形法获取粒长、粒宽,结合链码法获取粒周长;采用正方形面积均值标定法结合像素累加法获取粒面积。分析摄像头高度、谷粒数量、谷粒种类、规则图形类型对谷粒性状参数提取精度的影响。【结果】摄像头高度对稻谷总数、空粒数、长、宽测量精度有明显影响,稻谷种类对宽度测量精度有明显影响,规则图形类型对周长和面积测量精度有明显影响。采用本文提出方法测量总粒数、空粒数、粒长、粒宽、粒周长、粒面积的决定系数(R²)分别为0.998 30、0.987 80、0.996 10、0.782 90、0.995 10和0.999 98,测量的平均精度分别为99.47%、87.17%、96.55%、96.36%、98.00%和95.86%,测量效率为16.52粒/s。【结论】本文所采用的稻谷谷粒考种参数自...     

粳稻粒形性状的数量性状基因座检测

 【目的】通过对粳稻粒形性状的QTL检测,为粳稻粒形性状相关QTL的精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论依据。【方法】利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的F2代200个个体为作图群体,在北京进行稻谷粒长、粒宽、粒厚、长宽比、千粒重等粒形性状的鉴定。采用复合区间作图法,利用SSR标记对上述粒形性状进行数量性状基因座检测。【结果】上述粒形性状在F2群体均呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。共检测到与粒形性状相关的QTL 16个,分布于第2、3、5和12染色体上。其中qGL3a、qGW2、qGW5、qGT2、qRLW2、qRLW3、qGWT2和qGWT3对表型变异的贡献率分别为15.42%、40.89%、13.54%、33.43%、13.82%、13.61%、12.51%和10.1%,为主效QTL。其中,qGW2、qGT2、qRLW2和qGWT2均位于第2染色体上的RM12776－RM324 区间。在所检测到的16个QTL中,4个QTL的增效等位基因来源于小粒亲本XL005,而其余QTL的增效等位基因均来源于大粒亲本DL115。基因作用方式主要表现为加性或部分显性。【结论】粳稻粒形性状是由多基因控制的数量性状。第2染色体RM12776－RM324区间是分别与粒宽、粒厚、长宽比和千粒重相关的4个主效QTL的共同标记区间,与其相邻的2个标记（RM12776和RM324）应在分子标记辅助选择育种中探讨其利用价值。大粒亲本对稻谷粒长、粒宽、粒厚和千粒重等性状的增效作用显著。     

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。     

杂交水稻恢复系的选育措施

在水稻育种工作实践中,总结了选育恢复系的经验与体会,简述了杂交水稻恢复系育种的过程,在采用杂交选育恢复系时应注意测恢从低代进行,测恢要与多抗性以及米质鉴定同步进行,选用具备异交结实率高和可恢复性差两大特征的不育系。     

籼型杂交水稻恢复系明恢77的应用

明恢77是我国通过人工制恢育成的推广面积较大的早熟恢复系,改变了我国杂交水稻早熟恢复系较为单一的局面,在我国早熟恢复系应用历史上起着更新换代的作用,为发展我国早熟杂交水稻和粮食增产发挥了巨大的作用。至2010年,全国以明恢77为父本配组育成了11个组合通过省级以上品种审定,其中3个组合通过国家品种审定。从1991～2010年,用明恢77配组的所有组合累计推广面积达744.67万hm2,累计增产粮食36.0亿kg。明恢77还是选育早熟恢复系的重要骨干亲本。至2011年,全国各育种单位以明恢77为亲本选育的新恢复系有24个,这些新恢复系配组了34个组合通过省级以上品种审定。2005～2010年,这些恢复系配组的组合累计推广面积达50.4万hm2,累计增产粮食10 731.95万kg。最后,还讨论了明恢77在生产上能够大面积应用的原因。明恢77恢复力强,恢复谱广,配合力好,配组的组合杂种优势强、产量高、适应性好,对稻瘟病抗性强,米质较优,这是明恢77能够在生产上大面积推广的原因所在。     

籼稻骨干亲本产量相关性状遗传效应

【目的】研究水稻产量相关性状的遗传效应、遗传率和遗传相关,旨在加深理解水稻产量相关性状遗传体系。【方法】以几个重要的恢复系和不育系为材料,采用加性-显性-母体效应遗传模型(ADM模型)和统计分析方法研究水稻产量相关性状遗传效应、遗传率和遗传相关。【结果】研究表明水稻产量相关性状同时受加性效应、显性效应和母体效应的控制,穗总粒数、单株总粒数、千粒重和单株重以加性效应占主导,株高和单株有效穗则由显性效应和母体效应共同控制;狭义遗传率以千粒重的表现最高,单株重次之;不育系中粤泰A能增加单株有效穗,Y58S和中9A能增加单株总粒数;恢复系中绵恢725能增加穗总粒数、单株粒数、单株重和千粒重;此外,遗传相关研究表明通过增加穗总粒数和单株总粒数可以达到增加单株重的目的,而要选到穗总粒数较多的材料有效穗不能太多。【结论】在水稻产量相关性状育种实践中,应根据水稻产量相关性状的遗传方式不同采用不同的选育方法。穗总粒数、单株总粒数、千粒重、单株重和播始历期可在常规聚合育种上通过世代综合选择,使加性效应得以稳定遗传,而株高和单株有效穗在杂种优势利用上有一定的潜力。千粒重和单株重早期世代选择效果较好,株高和单株有效穗高代选择比较适宜。     

聚合回交法选育抗褐飞虱水稻恢复系

【目的】挖掘和利用稻飞虱抗性基因,选育抗褐飞虱水稻恢复系。【方法】利用高抗褐飞虱的抗源材料HS204作抗源供体,以恢复系明恢65作轮回亲本,通过回交,进行苗期群体鉴定和成株期农艺性状选择。【结果】抗褐飞虱材料HS204的抗性基因为显性。经聚合回交选育,抗褐飞虱显性基因被成功转育到轮回亲本中,从11个回交组合后代中选择获得4份配合力高、高抗褐飞虱纯合恢复系,其中M204-8-2-3-6-5、M204-8-8-14-9-9均来源于M204-8株系,其新配的7个组合抗性都在3级以上,并具有较强的恢复力。【结论】采用聚合回交法,通过抗性筛选,用抗性纯合的株系与轮回亲本回交,可加快选育目标性状纯合株系。     

不同环境条件下籼型杂交水稻粒形遗传效应的研究

采用包括基因型×环境互作效应的种子遗传模型, 对不同环境条件下的双列杂交组合粒形性状(谷粒粒形、糙米粒形和整精米粒形)的长、宽、厚及长宽比等性状进行研究. 结果表明, 籼型杂交水稻粒形除谷粒厚和糙米厚外的粒形性状主要受遗传主效应控制, 其中以种子直接加性效应起决定作用, 其次是母体基因效应; 谷粒厚和糙米厚两性状主要受基因型×环境互作效应的影响, 以母体加性×环境互作效应为主. 除谷粒厚和糙米厚外的所有粒形性状以普通遗传率为主, 谷粒厚和糙米厚以互作遗传率为主; 整精米粒形性状受环境的影响相对于谷粒和糙米要小. 遗传效应预测值结果表明, 缙香1A、缙香2A、缙2A、 N45和缙恢34等对改良粒性状有较好的效果, 其中以缙香1A对谷粒、糙米和整精米粒形性状改良效果较好, 且受环境的影响较小.     

水稻重要恢复系和不育系功能叶的遗传效应研究

【目的】研究水稻功能叶性状的遗传效应、遗传率和遗传相关性,加深理解水稻功能叶性状的遗传体系。【方法】以绵恢725、成恢047、R150、泰引1号、辐恢838、蜀恢527、R7582、明恢63等重要恢复系和粤泰A、Y58S、双8S、中9A、广占63S等重要不育系及由其配制成的29个F₁杂交组合为材料,采用加性显性遗传模型（AD模型）和统计分析方法,研究水稻功能叶（剑叶、倒2叶）性状（长度、宽度和叶面积）的遗传效应、遗传率和遗传相关性。【结果】水稻功能叶性状同时受加性效应和显性效应的控制,剑叶长、剑叶宽、剑叶面积、倒2叶宽和倒2叶面积性状以加性效应控制为主,倒2叶长则以显性效应控制为主。狭义遗传率以倒2叶宽最高,倒2叶面积次之。不育系中,中9A和双8S能增大剑叶面积和剑叶长,且能减小剑叶宽;恢复系中,绵恢725、R7582、成恢047和R150能增大剑叶面积。剑叶长和宽与其他功能叶存在密切的遗传相关性,可通过增加剑叶长和宽达到增大倒2叶长、宽和剑叶面积的目的。【结论】在水稻功能叶育种实践中,应根据功能叶遗传方式的不同采用不同的选育方法。剑叶长、剑叶宽、倒2叶宽、剑叶面积和倒2叶面积可在常规聚合育种上通过世代综合选择,使加性效应得以稳定遗传;倒2叶长在杂种优势利用上有较大潜力。倒2叶宽和倒2叶面积在早期世代中进行选择效果较好;倒2叶长则以高代选择比较适宜。     

陕西省水稻种质资源的香味基因检测

【目的】明确陕西省主要水稻种质资源中香味基因的存在状况,为香型水稻育种提供依据。【方法】利用针对香味基因fgr开发的四引物扩增受阻突变体系PCR技术,对陕西省164份水稻种质资源的香味基因fgr进行检测。【结果】在164份供试水稻材料中,127份为非香材料,2份为香型纯合体,35份为杂合体。【结论】本试验检测结果真实可靠,所用四引物扩增变阻突变体系PCR可以作为香型水稻检测认定的有效方法;陕西省水稻种质资源中香味基因占有一定比例。     

7种水稻育种亲本对福建省稻瘟病菌的抗病性分析

【目的】评价12S、M76A、闽香A、明兴A、延源A、福丰5A和福香1A7种水稻育种亲本对福建省稻瘟病的抗病性,为水稻抗病育种及抗病品种合理布局提供参考。【方法】采用田间自然诱发的方法,测定7种供试水稻育种亲本对水稻叶瘟和穗颈瘟的抗病性;并采用室内人工接种法,测定7种供试水稻育种亲本对水稻苗瘟的抗病性及对福建省稻瘟病菌4个主要致病型的抗性频率。【结果】M76A、明兴A、延源A、福丰5A及福香1A对苗瘟的抗性频率均大于75%,其中M76A、福丰5A、福香1A对叶瘟、穗颈瘟也均表现出较高的抗病性,而明兴A、延源A较感叶瘟和穗颈瘟,12S、闽香A较感苗瘟、叶瘟和穗颈瘟;明兴A、延源A、福丰5A对福建省稻瘟病菌4个主要致病型I34.1、I24.1、I36.1和I35.1菌株的抗性频率均较高,而M76A、福香1A分别对I24.1和I36.1菌株的抗性频率较低,12S对I34.1和I36.1 2个致病型菌株的抗性频率均较低,闽香A对I34.1、I36.1和I35.1 3个致病型菌株的抗性频率均较低。【结论】M76A、福丰5A和福香1A对福建省稻瘟病的抗病性较强,可作为抗瘟育种的候选亲本;明兴A、延源A、12S和闽香A则应与抗病性较强的恢复系杂交育种。     

面向水稻穗上谷粒原位计数与遮挡还原的轻量级I2I深度学习方法

【目的】为解决传统水稻考种机谷粒表型分析算法在功能和效率上的局限性，针对穗上谷粒原位计数和被遮挡谷粒几何特征还原设计一种基于深度学习的轻量级通用算法框架。【方法】将穗上谷粒原位计数与被遮挡谷粒还原这2个复杂任务分别拆解为2个阶段，将其核心阶段建模为I2I问题。基于MobileNet V3设计1种能够解决I2I问题的轻量级网络架构，并针对2个任务的特点分别设计了数据集图像制作方法，选择合适的优化策略和超参数对其进行训练。训练结束后，使用TensorFlow Lite runtime解释器将模型部署在考种机的树莓派4B开发板上，并进行测试。【结果】该算法在穗上谷粒计数任务中具有良好的准确性、快速性，且具有一定的泛化性能。在被遮挡谷粒的形状还原任务中，该算法所还原的谷粒图像在面积、周长、长度、宽度和颜色分数评价指标中准确率均达到97%以上。【结论】该算法能够有效地完成穗上谷粒计数和被遮挡谷粒的还原任务，且具有轻量级的优点。     

农杆菌介导法获得转可溶性淀粉合成酶基因籼稻

采用农杆菌介导法将胚乳特异性表达谷蛋白1(Glutelinl，Gtl)基因控制下的可溶性淀粉合成酶基因sss导入籼稻恢复系明恢86，共获得53个独立转化再生植株。PCR检测表明，sss基因已整合进水稻的基因组中。直链淀粉含量测定结果表明，转基因植株后代直链淀粉含量较对照有较大幅度的下降。