杂交稻米质性状的亲本配合力分子标记鉴定

摘要: 利用水稻微卫星分子标记技术,结合半双列杂交方法,对F1的米粒长宽比、精米千粒重、垩白度、碱消值、胶稠度等5个主要米质性状进行了亲本配合力分子标记研究,结果获得了与这些性状极显著相关的18个亲本微卫星分子标记,其中,米粒长宽比4个,精米千粒重3个、垩白度4个、碱消值4个、胶稠度3个。这些标记可以直接用于杂种米质预测和亲本的分子辅助育种改良。同时,进行了亲本与F1在这些性状上的相关分析。相关分析结果表明在米粒长宽比和精米千粒重两个性状上,恢复系和不育系对F1的相关系数都很接近。然而在垩白度、碱消值和胶稠度上,母本对F1的相关系数显著大于父本,表现出母性遗传特点。     

播期和地点对不同生态类型粳稻稻米品质性状的影响

 以不同生态类型的5个粳稻品种为材料,在江苏省选择5个不同纬度地点,通过分期播种试验研究稻米品质性状的差异,探讨不同地点和不同播期对稻米加工、外观、蒸煮食味和营养品质的影响。结果表明,13个品质性状在地点、播期及品种间的差异均达到了极显著水平,多数性状品种间变异最大,地点次之,播期影响最小。不同品质性状在不同纬度的变化趋势不同,稻米加工品质随纬度的升高呈改善趋势,粒长、粒宽和长宽比在不同纬度间的变化较小,直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度和食味值呈北高南低的趋势,垩白率、垩白度和蛋白质含量则呈现南高北低的趋势,食味品质随纬度的升高有提高趋势。随播期的推迟,加工品质、直链淀粉含量、糊化温度、蛋白质含量均有提高的趋势,粒长和长宽比增加,粒宽减小,胶稠度降低,垩白率和垩白度在不同播期之间存在显著差异,但变幅不大,过早或过迟播种食味值均有降低趋势。不同性状对地点和播期的反应不同,糙米率、粒宽、粒长、长宽比和精米率受影响较小,而垩白率和垩白度受影响较大,整精米率、糊化温度、蛋白质含量、直链淀粉含量、胶稠度和食味值居两者之间。不同品种不同品质性状在地点和播期间的稳定性不同,南粳46的品质性状综合表现最好,但受地点和播期的影响较大。     

籼型杂交稻品质性状与其亲本关系的初步研究

 研究了29个杂交组合米粒外观品质和32个杂交组合的稻米蒸煮食味品质与其相应亲本的关系。一般来说杂交稻稻米的粒长、粒宽和垩白是双亲的中值,粒厚和粒重超双亲中值;糊化温度和胶稠度处于双亲之间,直链淀粉含量则与双亲中值无显著差异,但在不同炎型组合间表现不一致。这为优质杂交稻的选育提供了亲本选择的理论依据。     

粳型杂种稻米品质性状的遗传表达

 应用莫惠栋等新近提出的p+q+2pq交配设计及其分析方法,分析了粳型杂种9个品质性状的遗传表达,试验材料p=4, q=7。结果表明：(1)糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽和垩白率6个性状的遗传受母株基因型控制,它们在F2米粒间(着生在F1植株上)没有发生遗传分离,而糊化温度、直链淀粉含量和胶稠度3个性状在F2米粒间有显著的遗传分离,因此主要受胚乳基因型控制。(2)除直链淀粉含量外,其余8个性状的遗传变异均以加性方差为主。在直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度3个性状中,种子性状分离方差都占有较高比例,进一步证明了F2种子的这3个性状的遗传主要是由胚乳自身的基因型决定的。(3)正反交测验的结果表明,9个品质性状均存在显著的细胞质效应,但细胞质遗传方差仅占遗传总方差的2.49%(糊化温度)～29.3%(精米率),多数性状集中在2%与5%之间,所以品质性状的细胞质遗传效应在总体上是不大的,但在性状间存在差异。     

籼型三系杂交水稻品质性状配合力与遗传力研究

以3个不育系和11个恢复系为材料,采用不完全双列杂交设计研究了水稻12个品质性状配合力和遗传力的表现规律。结果表明：（1）大部分性状特殊配合力方差极显著,即主要受基因非加性效应作用;少部分性状一般配合力和特殊配合力均显著或极显著,即受基因加性效应和非加性效应共同控制,且非加性效应占主导地位。（2）糙米率、粒长和垩白面积等受不育系影响较大,整精米率和糊化温度受恢复系影响较大,精米率、长／宽和垩白粒率等受父母本影响相当。（3）各性状狭义遗传力大小顺序为：蛋白质含量、整精米率、糊化温度、糙米率、垩白面积、粒长、胶稠度、直链淀粉含量、精米率。（4）亲本以星城A和明恢77较为理想,组合以星城A／TO974和金23A／R207较为理想。     

不同生态地点下稻米外观品质性状的QTL定位分析

 利用两个已测序品种93 11和日本晴为亲本,采取单粒传法创建由190个家系组成的重组自交系群体,并构建了包含178个SSR、CAP和STS标记的遗传连锁图谱。采用复合区间作图方法,在3个不同生态地点(陵水、合肥和怀远)对垩白(垩白率、垩白大小、垩白度)、粒形(粒长、粒宽、长宽比)等6个外观品质的数量性状基因座（QTL)进行了定位分析。共定位到39个QTL,单个性状QTL数目在6~7个,说明垩白和粒形是多基因控制的数量性状。8个QTL可在2个以上地点检测到,其中,两个垩白度相关QTL qCD 1、qCD 3(贡献率分别为288%、321%)在3个地点同时检测到;11个QTL具有一因多效性,单个QTL位点控制的性状为2~6个,如第3染色体RM16-RM143区段控制垩白率、垩白大小、垩白度、粒长、粒宽和长宽比等6个性状。比较3个地点的检测结果,发现外观品质性状的QTL定位都受环境影响,但不同性状受影响的程度不同。长宽比和垩白度受环境影响较小,粒宽受环境影响较大。     

粳型杂种稻米品质性状的遗传表达

应用莫惠栋等新近提出的P十ｑ＋2Ｐｑ交配设计及其分析方法,分析了模型杂种９个品质性状的遗传表达,试验材料P＝４,ｑ＝７。结果表明：（１）糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽和垩白率６个性状的遗传受母株基因型控制,它们在Ｆ２米粒间（着生在Ｆ１植株上）没有发生遗传分离,而糊化温度、直链淀粉含量和胶稠度３个性状在民米粒间有显著的遗传分离,因此主要受胚乳基因型控制。（２）除直链淀粉含量外,其余８个性状的遗传变异均以加性方差为主。在直链淀粉含量、糊化温度和胶稠度３个性状中,种子性状分离方差都占有较高比例,进一步证明了Ｆ２种子的这３个性状的遗传主要是由胚乳自身的基因型决定的。（３）正反交测验的结果表明,９个品质性状均存在显著的细胞质效应,但细胞质遗传方差仅占遗传总方差的２．４９％（糊化温度）～２９．３％（精米率）,多数性状集中在２％与５％之间,所以品质性状的细胞质遗传效应在总体上是不大的,但在性状间存在差异。     

粳稻垩白性状的QTL检测

 利用大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的F2群体200个单株为作图群体,采用复合区间作图方法,利用SSR标记对稻米垩白性状进行了数量性状基因座(QTL)检测。研究结果表明,稻米垩白粒率、垩白大小和垩白度在F3株系均呈连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。检测到与稻米垩白性状相关的QTL 8个,分别位于第3（5个）、第5（2个）和第6（1个）染色体上,包括与垩白粒率有关的QTL 3个,与垩白大小相关的QTL 2个,与垩白度有关的QTL 3个。其中位于第3染色体RM6832-RM411、RM15456-RM6832和RM6266-RM15456区间的qPGWC3、qACE3b和qDEC3b,分别解释垩白粒率、垩白大小和垩白度表型变异的43.89%、18.83%和19.57%,为主效QTL。上述3个主效QTL所在染色体上的位置与前人研究结果均不一致,认为是新的QTL。所检测到的8个QTL中,除qPGWC6的增效等位基因来自无垩白亲本XL005外,其他7个QTL的增效等位基因均来自垩白性状值较大的亲本DL115。垩白粒率和垩白大小基因作用表现为部分显性,垩白度基因作用表现为加性。     

优质食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究

 对全国各地选送的78个优质米样品进行了食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究。其中理化指标包括：粒长、长宽比、垩白率、垩白度、透明度、糊化温度、胶稠度、直链淀粉、蛋白质等9项指标。结果表明：（1）籼稻的粒长因子、垩白因子对食味有极显著正线性效应，粒形因子对食味有极显著负线性效应，对食味的重要性顺序为：粒长因子>粒形因子>垩白因子；（2）粳稻的透明度（级）与食味呈显著负相关系。并对农业部部颁“NY122-86”优质食用稻米标准中，籼、粳稻的直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度的Ⅰ、Ⅱ级米的划分标准作了讨论。     

两系亚种间杂交稻及其亲本稻米品质的初步研究

研究了不同类型水稻品种及其杂种的稻米品质，结果表明：５个稻米品质性状（垩 白米率，米粒长，米粒长／宽，直链淀粉含量及糊化温度）主要受亲本（尤其是母本）基因加性 效应的制约，亲本的ＧＣＡ（一般配合力）可决定上述性状总变异的８６．７６～９６．８８％。除糊化温度 外，所有性状的ＧＣＡ都与亲本本身的表现有密切关系。本文对两系法亚种间杂种优势利用中稻米 品质的改良等作了讨论。     

Grain Quality and Genetic Analysis of Hybrids Derived from Different Ecological Types in Japonica Rice （Oryza sativa）

The performance and inheritance of 7 quality traits were studied using F2 rice grain derived from 8×8 diallel crossing made by employing 8 parents of different ecological japonica rice types. Differences in each trait among 8 parents were not obvious, but in F2 generation, transgressive phenomena were found in all the traits studied, indicating that the genes controlling these traits among parents were segregated. The inheritance of grain width, grain weight, chalkiness score (CS), gelatinization temperature (GT) and gel consistency (GC) were suitable to additive-dominant model, and dominant effect contributed mainly for the 5 traits. The inheritance of grain length (GL) and amylose content (AC) did not fit into additive-dominant model, existing epistatic interactions. Dominant genes for grain width and grain weight had the efficiency of decreasing effect, and dominant genes for CS, GT and GC had the efficiency of enhancing effect. Koshihikari contained more recessive genes for gelatinization temperature than other varieties. Zhendao 88 had more dominant genes in grain width and grain weight than other varieties. Xiushui 04 possessed more dominant genes for GL and GC, and more recessive genes for CS than other varieties.     

Genome-Wide Association Analysis and Allelic Mining of Grain Shape-Related Traits in Rice

Excavating single nucleotide polymorphisms(SNPs) significantly associated with rice grain shape and predicting candidate genes through genome-wide association study(GWAS) can provide a theoretical basis for discovery and utilization of excellent genetic resources in rice. Based on 16 352 SNPs, 161 natural indica rice varieties with various grain sizes in southern China were used for GWAS of grain shape-related traits, referring to grain length(GL), grain width(GW), 1000-grain weight(TGW), and grain length/width(GLW). Phenotypic statistics showed that coefficient of variation values for these four traits GL, GW, TGW and GLW were 9.92%, 9.09%, 20.20% and 16.38%, respectively. Each trait showed a normal distribution, and there was a certain correlation between these traits. Through general linear model correlation analysis, a total of 38 significant loci were identified, and a range of 100 kb upstream and downstream of the significant loci was identified as the candidate interval. On chromosome 3, GS3 and q GL3 were found to regulate GL. On chromosome 6, TGW6 and GW6 a were found to regulate TGW. Also, some QTLs related to grain shape were found on chromosomes 5 and 9. Besides that, using sequenced 3 K-germplasm resources, we found that there are 22 overlapped varieties between these two natural populations. Twenty-six SNPs and fourteen haplotypes were identified in five regions of GS3 genes. The detection of multiple candidate genes/QTLs within the candidate interval is beneficial for further excavation of superior rice genetic resources.     

二棱啤酒大麦籽粒大小的差异性及相关性分析

为给二棱啤酒大麦品种籽粒性状的改良和优质啤酒大麦原料适宜生产区的选择提供参考依据,研究了10个二棱大麦品种(系)粒长、粒宽、粒厚及千粒重4个籽粒性状在品种(系)及试点间的差异和各性状间的相关性.结果表明:(1)大麦粒长、粒厚及千粒重在品种(系)及地点间的差异均达显著或极显著水平;粒宽在品种(系)及地点间的差异均不显著;粒厚在地点间的差异(F=25.02**)显著大于品种(系)间的差异(F=3.69**),千粒重在地点间的差异(F=340.74**)亦显著大于品种(系)间的差异(F=26.30**);品种(系)与地点互作对大麦千粒重的影响极显著;千粒重在品种(系)间的显著差异大于其余3个性状.(2)扬州和南通的粒长显著大于连云港点;连云港和南通的粒厚显著大于扬州点;千粒重在3试点间的差异均达到显著水平,以南通最高,连云港次之,扬州最低.(3)除籽粒厚度与千粒重呈极显著正相关(r=0.8011**)外,其余各籽粒大小性状间均呈不显著的正相关或负相关.     

北方杂交粳稻米质分布现状及超亲优势分析

对北方杂交粳稻工程技术中心所配组的100个杂交粳稻进行了13个米质性状的分布分析和超亲优势的分布分析,结果表明:现有的杂交粳稻米质指标中整精米率表现出的差异较大,优质组合数相对较少,长粒品种少,宽粒品种多,长宽比差异不大,低垩白率、垩白度组合较多,大多杂交粳稻组合的食味指标较好,营养指标的差异不大。超亲优势分析表明:杂交粳稻在加工品质、外观品质方面超父本优势所占的组合数比例要好于超母本优势所占的组合数比例,说明现有的杂交粳稻母本的加工品质、外观品质优于父本,而在食味品质与营养品质方面现有的杂交粳稻父本要优于母本,在糙米率、粒宽、食味指标与营养指标中表现为超中亲优势的组合数的比例较高。     

粳稻不同生态类型间F1的杂种优势及其亲本的配合力分析

用8个不同生态类型的粳稻品种配成8×8双列杂交,研究8个重要农艺性状的杂种优势以及亲本的配合力。结果表明,不同生态类型间杂种F1 各性状的优势有正有负。56个F1组合平均, 小区产量性状表现19.5%的高亲优势, F1小区产量超过高亲值的组合占87.5%,其余7个性状的F1值位于中亲值与高亲值之间。 在不同生态类型所构成的总体中,株高、每穗总粒数、每穗实粒数和小区产量4个性状的加性遗传方差和非加性遗传方差同等重要;抽穗期、穗长、单株有效穗3个性状的加性遗传方差更重要;千粒重性状非加性遗传方差更为重要。小区产量和产量构成因素一般配合力效应和特殊配合力效应方差较大的亲本是秀水04和3726;特殊配合力效应大且综合性状优良的组合是越光/秀水04。     

不同分类大麦籽粒大小及粒重的差异分析

为改良大麦籽粒性状,依据棱型、皮裸及选育水平对125份大麦材料按3种不同分类方式进行分组,比较了组别间的粒重、粒长、粒宽及粒厚的差异及各性状间的相关性。结果表明,大麦粒重与棱型相关,与皮、裸无相关性,二棱大麦粒重(46.89mg)显著高于六棱大麦(35.71mg)。就籽粒长而言,皮大麦长于裸大麦,二棱大麦长于六棱大麦,以野生大麦最长,为13.19mm;人工驯化和品种选育使大麦粒长有所变短。二棱大麦的粒宽(3.55mm)显著大于六棱大麦(3.26mm);粒宽在皮、裸大麦间无显著差异。粒厚变异与粒宽类似,野生大麦的粒厚最小(1.69mm)。相关分析表明,大麦粒重主要由粒宽、粒厚决定,且后两者呈极显著正相关。