栽培稻(O.sativaL.)滲入系抗旱性評(píng)價(jià)及相關(guān)QTL定位

1、栽培稻(O.sativaL.)滲入系抗旱性評(píng)價(jià)及相關(guān)QTL定位本研究以中國(guó)云南地方旱稻品種毫格勞作供體和中國(guó)遼寧超級(jí)稻品種沈農(nóng)265為輪回親本連續(xù)回交構(gòu)建的后代滲入系群體經(jīng)連續(xù)多代田間干旱下的選育獲得的幾個(gè)改良回交滲入系純系D123D29D121等為研究材料，以其雙親為對(duì)照,抗旱品種IRAT109和本實(shí)驗(yàn)室典型敏旱品系297-28為參照,研究了干旱脅迫對(duì)其產(chǎn)量、根系、葉片水勢(shì)和光合作用等的影響,評(píng)估這些改良滲入系的綜合抗旱性；同時(shí)，以強(qiáng)抗旱滲入系D123為供體親本，與沈農(nóng)265繼續(xù)回交構(gòu)建作圖群體評(píng)價(jià)了群體苗期、成熟期抗旱性，進(jìn)而利用SSFfe記對(duì)重要抗旱相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行QTL定位。主要結(jié)果如

2、下:1.所有改良滲入系產(chǎn)量水作環(huán)境下均高于或者顯著高于沈農(nóng)265,其他農(nóng)藝性狀與之接近或者略高,而干旱脅迫下多數(shù)滲入系葉片抗衰度、產(chǎn)量及最長(zhǎng)根長(zhǎng)、粗根數(shù)與總根數(shù)比值表現(xiàn)顯著優(yōu)于沈農(nóng)265,尤其是滲入系D29在重度干旱下產(chǎn)量不僅遠(yuǎn)超沈農(nóng)265，而且達(dá)到IRAT109相近水平,同時(shí)其根最長(zhǎng),且顯著高于其他所有參試基因型,包括IRAT109和毫格勞。這表明連續(xù)回交及抗旱性綜合選育的育種策略不僅可以使輪回親本的產(chǎn)量潛力得到保持或略有提高,同時(shí)可以有效改良其抗旱性。2.植株水勢(shì)日變化水作每個(gè)測(cè)量時(shí)間段所有基因型水勢(shì)值均相互接近,旱作環(huán)境下各基因型水勢(shì)各日點(diǎn)均低于水作環(huán)境,在14:00-15:00時(shí)差別達(dá)

3、到最大。D123與毫格勞和IRAT109各日點(diǎn)相互接近，兩年水旱作問(wèn)14:00-15:00水勢(shì)差別均不顯著，與毫格勞和IRAT109同屬早稻水勢(shì)類型；D121水旱作下雖水勢(shì)值都相對(duì)較低,但重旱下幾乎與水作相等,對(duì)干旱高度不敏感;D29在該日點(diǎn)旱作比水作雖兩年都下降顯著,但其水勢(shì)值水旱作下都位于全部基因型最高值之列,顯示其生理抗旱性也很突出,這兩個(gè)滲入系也屬于抗或耐旱水勢(shì)類型,但二者可能有不同的抗旱機(jī)制。3.抽穗灌漿期光合速率日變化監(jiān)測(cè)表明,干旱處理改變了所有基因型水作下的日變化曲線,使9:00-10:00時(shí)的光合速率峰消失。旱作環(huán)境下，2012年滲入系D123,D121光合速率顯著高于沈農(nóng)26

4、5，尤其D123與高值毫格勞和IRAT109相當(dāng),2013年除D78外，其他滲入系均顯著高于沈農(nóng)265。兩年結(jié)果表明,改良滲入系光合速率明顯優(yōu)于沈農(nóng)265,尤其重旱年份表現(xiàn)更加優(yōu)異。4.相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),旱作環(huán)境下籽粒單產(chǎn)與生物量、結(jié)實(shí)率、千粒重極顯著正相關(guān),與光合速率顯著正相關(guān);生物量與水勢(shì)、光合速率極顯著正相關(guān);水勢(shì)又與光合速率、氣孔導(dǎo)度、最粗根粗極顯著或顯著正相關(guān);光合速率與最粗根粗顯著正相關(guān),而這些相關(guān)性在水作下都不顯著。單位面積基本苗、總莖蘗數(shù)、有效穗數(shù)與籽粒單產(chǎn)都無(wú)直接的顯著相關(guān)。這一方面顯示干旱脅迫下生長(zhǎng)前期群體大小通過(guò)影響生物量一定程度間接影響到籽粒單產(chǎn),不同基因型間的籽粒單產(chǎn)高

5、低主要決定于生長(zhǎng)后期抗旱相關(guān)性狀的差異。同時(shí)進(jìn)一步表明,干旱脅迫下的生物量的積累與植體內(nèi)水分代謝、光合生理過(guò)程是相互正向影響的,并最終顯著影響籽粒產(chǎn)量。植株體內(nèi)水勢(shì)是通過(guò)直接影響光合生理而間接影響到籽粒產(chǎn)量,更粗的根有利于根系在干旱脅迫下增強(qiáng)吸收和傳輸水分的能力,使其植株體地上部獲得并保持旺盛的水分代謝和高光合效能,是抗旱基因型根系的重要特征之一。5.從強(qiáng)抗旱滲入系D123與其輪回親本沈農(nóng)265的回交后代約7000個(gè)株系中依據(jù)葉片抗衰度選擇到核心作圖群體A和B,分別獲得178個(gè)和314個(gè)株系。從中進(jìn)一步分別篩選出49個(gè)和58個(gè)表現(xiàn)穩(wěn)定的株系,同時(shí)選擇出株高,產(chǎn)量,抗倒性,葉片抗衰度等綜合性狀優(yōu)

6、良的株系15個(gè),為進(jìn)一步抗旱性研究和育種利用提供了優(yōu)良遺傳材料。對(duì)群體抗旱性鑒定發(fā)現(xiàn)不同性狀對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)敏感性不同,敏感性排序?yàn)榻Y(jié)實(shí)率>穗高>葉高>分蘗數(shù)>穗長(zhǎng)。連續(xù)多年目測(cè)葉片抗衰度評(píng)級(jí)分析發(fā)現(xiàn),目測(cè)抗衰度評(píng)級(jí)可靠,穩(wěn)定性好。6.旱作環(huán)境下共定位到主效QTL4個(gè)（PVE15%）。第12號(hào)染色體RM270KRM345升段附近富集了控制穗長(zhǎng)、抽穗期延遲和葉片抗衰度共計(jì)5個(gè)QTL&控制葉片抗衰度的QTL-qan-lsl-4位于第4號(hào)染色體RM255KRM115吆間，該片段為來(lái)自毫格勞的RM255-RM2799段,D123與沈農(nóng)265回交后該片段發(fā)生重組交換。位于第11號(hào)染色體RM1761-RM2間的QTL-qsp-11控制結(jié)實(shí)率，但是該片段在回交后并沒(méi)有發(fā)生重組交換,未來(lái)需要更大規(guī)模的回交才可能使該片段重組進(jìn)而縮小該片段。位于第12號(hào)染色體上來(lái)自毫格勞的RM3455-RM2529段聚合了能提高干旱脅迫下葉片抗衰度的QTL-qan-lsl-12-2和穗長(zhǎng)的QTL