旱稻及其突变体抗旱性与水稻杂种优势遗传聚合效应初析

发布时间：2020-05-22 11:27

【摘要】：本文以本研究室培育和创制的系列旱稻品种(系)及其突变体与生产上广泛应用的水稻不育系(三系、两系)、保持系和恢复系为研究对象,研究了旱稻突变体idrl-1和297-28与其野生型IAPAR9、旱稻297的抗旱性变异,探测了系列旱稻及矮秆突变体idrl-1与水稻不育系(保持系)、恢复系间杂种F1的育性、农艺性状配合力与杂种优势及其遗传效应和抗旱相关生理机理;分析了idrl-l分别与两系不育系H14S、三系保持系天丰B及恢复系93-11间杂交后代有关性状的遗传规律,评价了经旱稻及idrl-1改良的后代矮秆抗旱株系与恢复系配置的杂种的抗旱性和产量潜力,得到如下主要结果:1.形态发育、农艺性状及水分与光合等生理性状的综合对比观测表明,idrl-1是高秆旱稻品种IAPAR9的抗旱显著增强型矮秆突变体,而297-28属于抗旱优良品种HD297的对干旱高度敏感型突变体,其部分性状的抗旱性甚至弱于典型水稻沈农265。2.在水作环境下,旱稻与三系的保持系杂种F1在各个农艺性状上均表现明显的杂种优势,其父、母本效应及父、母组合之间互作效应均达到显著水平以上,且广义遗传率较高,而狭义遗传率以茎基粗较高。矮秆的旱稻品系LB-66F5-10和idrl-1以及水稻保持系中九B、K17B、珍汕97B等亲本具有较高的一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)。旱稻与恢复系间杂种F1除育性外所有性状存在中亲杂种优势,其中单株谷重普遍高达中亲值的近2倍。除抽穗期和分蘖之外,各性状旱稻、水稻亲本的加性效应极显著,而其组合间显性效应多不显著。加性效应值较大的母本是idrl-1、IRAT109,父本是93-11、光辉207,其相互组合的显性效应值也相对较大。3.在旱作环境下,旱稻与两系不育系杂种F1基因型效应因不同父本或母本差异极显著,在抗旱相关性状等有明显优势。多数性状以GCA方差为主且遗传率较大。旱稻父本idrl-l、IRAT109和水稻不育系母本深08S、H14S具有较大的GCA和SCA。在水作环境下,各性状基因型效应达到极显著水平,多数以广义遗传率为主,母本培矮64-2S、H14S和父本idrl-1、IRAT109、旱稻180等亲本GCA和SCA相对效应较大。单株谷重与各性状显著相关,其他性状之间的相关性也较为紧密,单株地上部干重、抽穗期、分蘖和结实率对单株谷重的影响依次减小。40个杂种F1可划分为4个类型,父本为idrl-1、IRAT109,母本为培矮64-2S、H14S、广占63S等的组合表现突出。4.两个杂种F1抗旱性高于双亲,机理在于其拥有较高的POD、SOD活性,能及时清理有害物质,细胞内脯氨酸等渗透调节物质大量合成,维持着植物体内水分环境,叶片水势较高,细胞膜和叶绿素相对稳定,光合作用未受抑制,即使得杂种的生活力不会因干旱胁迫而受到抑制。5.各分离世代各农艺性表现多呈多峰分布,少数呈单峰或双峰分布。多数性状遗传模型为2对主基因加多基因的遗传模型,少数仅含有单基因或多基因效应。各世代主基因遗传率均较高,且一般主基因遗传率高于多基因遗传率;B1、B2和F2分离世代主基因遗传率大致相同。6.水稻三系不育系经旱稻及idr1-1转育的后代矮秆抗旱株系与恢复系测配F1的抗旱性得到了显著或极显著改良,强于对照IRAT109、旱优3号、9311lidr1-1,略低于idr1-1,产量潜力均高于对照。表明idr1-1的强抗旱性能在其与水稻不育系的杂交后代中得到保留,并能与水稻杂种优势有效聚合甚至进一步提高。
【图文】：

土壤水分含量

图２－１邋土壤水分含量逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｓｏｉｌ邋ｗａｔｅｒ邋ｍｏｉｓｔｕｒｅ邋ｃｏｎｔｅｎｔ．邋ＤＳ，邋ｄｒｏｕｇｈｔ－ｓｔｒｅｓｓ．逡逑从图２－１中可以看出，２0１２年因降雨量较丰富，土壤水分含量较高，但在９５？１１５ＤＡＳ抽穗逡逑灌浆期，有个无雨空档期，土壤表层体积含水量下降到２５邋％邋（轻度干旱）￣１５邋％邋（中度干旱），逡逑并在低值１５邋％持续１０邋ｄ左右，总体达到轻度至中度干旱水平。２０１３年从８０？１２０邋ＤＡＳ的４０多天逡逑的孕穗至灌i}期内，因无有效降水，土壤表层体积含水量一直在１５邋％邋（中度干旱）以下，且多在逡逑１０％邋（重度干旱）波动，总体达到重度干旱水平，为本研究提供了良好的自然干旱环境条件。下逡逑文又称２０１２年为“轻旱”，２０１３年为“重旱”。逡逑２．２．２突变体农艺性状分析逡逑旱作与水作处理效应联合方差分析结果见表２－１，干旱与水作处理间差异显著性检验表明，逡逑所有性状旱作比水作差异在２０１３年都达到极显著或显著水平，表现为地上部干重、株高和结实逡逑率极显著降低、叶片抗衰度极显著下降和抽穗期显著延迟

曲线,叶片水势,胁迫处理,细线

时间（ｈ）逡逑Ｔｉｍｅ逡逑图２－２光强和温度日变化曲线逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｄａｉｌｙ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｉｎ邋ｌｉｇｈｔ邋ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ邋ａｎｄ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．邋ＰＰＦＤ，，邋ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ邋ｐｈｏｔｏｎ邋ｆｌｕｘ邋ｄｅｎｓｉｔｙ．逡逑０．０邋１逡逑ｉ／逦＾ＤＳ－ＨＤ２９７逡逑－０．８邋－逦？ＷＸ逦略邋ｊ邋Ｔ逦—Ｂ—ＤＳ－２９７－２８逡逑ｆ逦Ｉ逦—０—ＤＳ－ＩＲＡＴ１０９逡逑ｉｒ°－邋ｍ，邋ｉ逡逑一逦ｍ邋ｌｆｌｎ逦／邋０逦—Ｍ—ＤＳ－ＩＡＰＡＲ９逡逑护邋｜邋１２逦／／逦逦ＤＳ－ＳＮ２６５逡逑ｔ邋？邋－１．４邋－逦ＷＷ－ＨＤ２９７逡逑／逦－＾－ＷＷ－２９７－２８逡逑＿１６逦＾逦＇＾５邋／逦／逦－－ｅ—ＷＷ－ＩＲＡＴ１０９逡逑／逦／逦…Ａ—邋ＷＷ－ｉｄｒｌ－ｌ逡逑＼逦＾逦／逦…ＸＷＷ－ＩＡＰＡＲ９逡逑９ｎ邋．逦＼逦／逦逦ＷＷ－ＳＮ２６５逡逑ｖ逡逑－２．２邋－逦□逡逑？２．４邋■逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逡逑７：００－８：００逦９：００＾１０：００逦１４：００－１５：００逦１７：００－１８：００逡逑时间（ｈ）逡逑Ｔｉｍｅ逡逑图２－３叶片水势曰变化逡逑水作测定时间为２０１３－８－２２，旱作测定时间为２０１３－８－２３。实、粗线为旱作胁迫处理，虚、细线为水作对照处理。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｄａｉｌｙ邋ｃｈａｎｇｅｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｌｅａｆ邋ｗａｔｅｒ邋ｐｏｔｅｎｔｉａｌ邋（ＬＷＰ）．邋Ｔｈｅ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｄａｙ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｗｅｌｌ－ｗａｔｅｒｅｄ邋（ＷＷ）邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑ｗａｓ邋０８－２２－２０１３
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511

【参考文献】