杂交水稻稻米外观品质性状间相关性及遗传分析_雷东阳.pdf
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1、基金项目:国家公派留学基金项目(编号:20073021);湖南省教育厅项目(编号:09C500);国家“863”计划项目(编号:2006AA100101)。作者简介:雷东阳(1980-),男,湖南邵阳人,博士,主要从事水稻遗传育种及分子生物学研究;通讯作者:陈立云(1949-),湖南华容人,主要从事水稻遗传育种研究。收稿日期:2009-10-26;修回日期:2009-12-15第 31 卷第 2 期2010 年 3 月Vol31 No2Mar 2010农业现代化研究RESEARCH OF AGRICULTURAL MODERNIZATION稻米外观品质性状关系其商品价值的高低。改良稻米外观品质
2、性状是水稻育种的重要目标之一。研究稻米品质性状的遗传规律将有助于提高品质育种的效率。为了改善杂交水稻的品质,我国学者在稻米品质性状的遗传效应方面进行了一些研究,李欣等1采用种子性状双列资料遗传分析的方法研究了粳稻稻米外观品质性状表达的特点,认为粒长、粒宽和垩白率性状的遗传受母株基因型控制;朱军等2运用混合线性模型的原理,先后提出了一系列包括种子(胚、胚乳)核基因、细胞质基因、母体核基因等遗传体系以及基因型环境互作效应在内的广义遗传模型和统计分析方法。林建荣等3对粳型杂交稻稻米外观品质性状进行了遗传研究,发现糙米长、长宽比、长厚比等性状主要受母体加性效应控制,透明度、垩白率、垩白度等性状的母体加
3、性效应和种子加性效应相近。对稻米外观品质性状的遗传虽然已有一些研究,但因材料选择、试验设计、分析方法的不同,所得出的结论也存在一定的分歧,因此有必要进行深入研究。本研究利用朱军等提出的禾谷类作物种子数量性状的遗传模型和分析方法4-8,以 3 个籼稻材料为母本与重组自交系或高代回交导入系中选取的 90 个籼粳成分不同的株系进行不完全双列杂交配制杂交组合,对稻米外观品质性状的遗传特性及性状间的相关性进行了系统的研究,以期为杂交杂交水稻稻米外观品质性状间相关性及遗传分析雷东阳1,2,谢放鸣2,陈立云1(1.湖南农业大学水稻科学研究所,湖南 长沙 410128;2.国际水稻研究所,菲律宾 马尼拉 77
4、77 信箱)摘 要:用 IR75589-31S、IR60、IR70 和 90 个籼粳成分不同的株系进行不完全双列杂交,以获得的 270 个杂交组合为材料,对杂交稻米外观品质遗传及性状间的相关进行了研究。结果表明:垩白度、粒长、粒宽及粒长宽比间的相关系数均达极显著水平,粒长、粒长宽比与垩白度呈显著负相关,粒宽与垩白度显著正相关;粒长、粒宽和粒长宽比对垩白度的直接通径系数分别为-1.9409、2.1738 和 2.7805。杂交稻外观品质性状主要受遗传控制且遗传效应均以加性效应为主。粒长、粒宽和粒长宽比以种子加性效应为主,母体效应也起到一定的作用,垩白度主要受到种子效应和母体效应控制,同时还受到细
5、胞质的影响。粒长、粒宽和粒长宽比三性状的狭义遗传率都在 80%以上,其中以粒宽为最高,达 89.90%,垩白度的遗传率相对较低,为 72.94%。关键词:杂交稻;外观品质性状;遗传;垩白度;粒长;粒宽中图分类号:S331文献标识码:B文章编号:1000-0275(2010)02-0212-04Genetic and Correlation Analysis of Grain Appearance Quality in Hybrid RiceLEI Dong-yang1,2,XIE Fang-ming2,CHEN Li-yun1(1.RiceResearchInstitute,HunanAgri
6、culturalUniversity,Changsha,Hunan410128,China;2.InternationalRiceResearchInstitute,DAPOBox7777,MetroManila,Philippines)Abstract:In this paper,the genetic and correlation of rice grain appearance quality traits of grain length(GL),grain width(GW),grain length/width ratio(LWR)and chalkiness degree(CD)
7、was studied.Three female including IR75589-31S,IR60,IR70 and ninety recombinant inbred lines or advanced backcrossing introgression lines with different indica-japonicadegrees were used to make incomplete diallel crosses.Correlation analyses revealed different relationship among the fourcharacters.C
8、D was significantly and negatively correlated with GL(R=-0.5628*)and LWR(R=-0.7498*),butpositively correlated with GW(R=0.7539*).Path analysis showed that magnitudes of direction from GL,GW and LWRto CD were-1.9409,2.1738 and 2.7805,respectively.The results also indicated that all appearance quality
9、 traits weremainly influenced by directively additive variance(VA)and maternally additive variance((VAm).GL,GW and LWR werecontrolled mainly by directive effects and less by maternally additive effects.On the other hand,CD was mainlycontrolled by direct additive and maternal additive effects.GL,GW a
10、nd LWR had very high narrow sense heritabilityvalues(86.03%,89.90%and 83.78%,respectively)while CD had relatively lower narrow sense heritability(72.94%).The results indicated that the appearance quality traits were mainly influenced byVAandVAm.Key words:hybrid rice;appearance quality;genetic;chalki
11、ness degree;grain length,grain width第 2 期稻米外观品质性状改良提供更为科学的理论依据。1材料与方法1.1 试验材料根据 2007 年旱季在国际水稻研究所种植材料的稻米外观品质性状检测结果,从“Lemont特青”重组自交系(RILs)和以特青为背景的高代回交导入系(ILs)的米粒垩白度偏高和偏低的极端群体中选取长粒型和短粒型共 90 个株系为父本,以垩白度较高的籼型品种 IR70、垩白度较低的籼型品种 IR60 及1 个两系不育系 IR75589-31S 为母本。1.2 田间试验与品质测定以上 3 个母本和 90 个父本材料于 2007 年 9-10 月分
12、期播种,每 10d 播一期,父本共播 2 期,母本共播 4 期,父母本按不完全双列杂交方式配对杂交。亲本连同所配 270 个杂交组合 2008 年旱季种植于国际水稻研究所(IRRI)试验田。菲律宾马尼拉地区(IRRI 所在地)旱季降雨偏少、温度较高,2008 年旱季种植期的日平均光照长度为 8.5h,日平均降雨量为 1.3mm,日平均温度为 28.5。3 月 6 日播种,3 月26 日移栽,随机区组设计,2 次重复,2 行区,每小区20 株,单本种植,株行距 20cm20cm,水、肥按大田常规管理,田间记载抽穗期。成熟后每小区随机取10 穗用于检测稻米外观品质性状,自然干燥下置于室温下至少保存
13、 1 个月后才开始品质测定。每一材料随机取 100 粒整精米用稻米外观检测仪 Cervitec(FOSS)测定粒长、粒宽、粒长宽比和垩白度等性状,每株系各分析 3 样品,以三次测定间的平均值用于统计分析。1.3 数据分析采用禾谷类作物胚乳品质性状的遗传模型9-11,选用三倍体胚乳(3X)-细胞质-二倍体母体(2X)效应遗传模型和统计分析方法(GoCGm(3X),以MINQUE(0/1)法估算各性状的种子加性效应方差(VA)、种子显性效应方差(VD)、细胞质效应效应方差(VC)、母体加性效应方差(VAm)、母体显性效应方差(VDm)、种子加性与母体加性效应协方差(CA.Am)、种子显性与母体显性
14、效应协方差(CD.Dm)、机误方差(Ve)。采用调整无偏预测法(AUP)预测各项遗传效应值,用 Jackknife 重复抽样技术计算各参数估算值和预测值的标准误差。所有统计分析都在 SAS8.0软件上进行。2 结果与分析2.1 杂种 F1外观品质性状表现及其与亲本的关系从表 1 可以看出,不同配组的杂种 F1稻米外观品质性状存在较大差异。从变异系数看,垩白度最高,达 64.34%,其次是粒长宽比,为 10.75%,粒长和粒宽的组合间差异相对较小,变异系数都在 6%左右。从 F1外观品质各性状的测定值看,垩白度为2.3%41.0%,粒长为 5.23mm6.88mm,粒宽为1.89mm2.45mm
15、,粒长宽比为 2.213.38。杂交组合间性状差异较大,说明在杂交稻组合筛选中,应特别注意对组合本身的外观品质性状进行选择。由 F1稻米外观品质性状与其父本、母本及双亲平均值的相关分析结果可以看出(表 1),杂种 F1外观品质性状与双亲的外观品质性状及中亲值均呈极显著正相关,且各性状都表现出与中亲值的相关性最为密切,其次为母本,再次为父本;本研究还表明大部分组合的外观品质性状值介于两亲本之间。因此杂交稻外观品质改良要求不育系与恢复系的改良同步进行,选择外观品质较好的双亲配组,或选择小垩白和长粒形的不育系和恢复系配组,可有效地降低杂种稻米的垩白度,选育出粒形较好的组合,改进杂交稻米外观品质。2.
16、2 杂种 F1外观品质性状间的相关性分析(1)外观品质性状间的关系。对所有 2 7 0 个杂种 F1的稻米外观品质性状的相关分析表明(表 2),稻米外观品质性状间的相关性都达到了极显著水平。其中粒长、粒长宽比与垩白度呈极显著的负相关,粒宽与垩白度呈极显著正相关,说明细长粒的稻米往往垩白含量较低,另外粒长与粒宽呈极显著的负相关,而与粒长宽比呈极显著的正相关。回归分析表明(表 3),垩白度(y)与粒长(x1)、粒宽(x2)、粒长宽比(x3)间的回归系数分别为-39.892、141.389 和-77.341,检验 t 值分别为-5.130、6.241 和4.468,均达到极显著水平。垩白度与粒长、粒
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