杂交糯稻育种技术体系的建立及其遗传评价

摘要

用剂量分别为250Gy和350Gy的60C0γ射线直接辐射诱变杂交稻亲本(保持系、光温敏核不育系和恢复系)干种子约0.5kg，于M2带胚糙米群体获得一批不同遗传背景的胚乳糯质突变体，进而分别育成糯稻不育系和恢复系，并建立起杂交糯稻育种技术体系。对诱变糯质突变基因的遗传、等位性、基因的剂量效应以及基因的回复突变进行了研究；研究了糯稻亲本及杂交糯稻的主要生物学特性；并对杂交糯稻的主要营养成份和品质作了分析。研究的主要结果如下： 1.杂交稻亲本诱变胚乳糯质突变频率为0～12.81×10-4，平均为3.18×10-4。在适宜的剂量范围内，大剂量(350Gy)的诱变频率高于小剂量(250Gy)，且品种间有差异。诱变糯质突变体采用救胚成苗的生物技术，可有效提高成苗率，成苗率为50.00％～86.21％，平均为74.80％。遗传分析表明，新获得的糯质突变基因与已知的wx基因等位，胚乳糯质受一对隐性基因wxwx控制，非糯(Wx)对糯(wx)显性。wx基因存在明显的剂量效应，直链淀粉含量随wx基因个数的增加而降低。发现糯质突变(wx)会回复突变为非糯质(Wx)野生型，回复突变频率为0～6.34×10-5，平均为3.74×10-5。 2.应用该育种技术体系育成了一批糯稻不育系、恢复系和杂交糯稻组合，其中通过技术鉴定的7个不育系是龙特浦wxA，冈46wxA，Ⅱ-32wxA，D62wxA，金23wxA，中9wxA和SE21wxS；育成的糯稻恢复系是明恢77wxR，明恢63wxR，明恢86wxR，南恢175wxR，蜀恢527wxR，辐恢838wxR，湘恢288wxR，402wxR；育成并通过审定的杂交糯稻组合是Twx63(龙特浦wxA/明恢63wxR)。 3.生物学特性研究表明，(1)糯与非糯不育系等基因系具有相同的生育期，十分相似的农艺性状、穗部性状、花器性状、花粉不育特性，光温敏核不育系还具有相同的育性转换特性。(2)糯与非糯保持系、恢复系及杂交稻等基因系各时期的分蘖力总体差异不显著。除D62wxB外，糯与非糯保持系、恢复系以及杂交稻等基因系在剑叶长、倒2叶长、倒1节长、倒2节长、倒3节长、倒4节长、生育期诸性状上差异均不显著。(3)糯与非糯保持系、恢复系和杂交稻在有效穗、穗粒数上差异不显著，但糯稻穗粒数均比非糯稻多，而有效穗的变化没有规律，有的糯稻多，有的则相反；除明恢86wxR外，糯稻结实率均比相应的非糯稻高，其中Ⅱ-32wxB、蜀恢527wxR、Dwx86和Dwx527与相应的非糯稻差异达显著水平；糯稻千粒谷重、千粒糙米重无一例外的比相应的非糯稻小，而且差异均达显著水平。(4)糯稻保持系、恢复系和杂交稻实际产量均比相应的非糯稻低，有的糯稻亲本差异达显著水平，但杂交糯稻差异不显著。(5)除D62wxB和明恢86wxR在谷粒宽上与相应的非糯稻差异显著外，糯与非糯保持系、恢复系以及杂交稻等基因系在谷粒(糙米)长、谷粒(糙米)宽、谷粒(糙米)厚以及长/宽诸性状上差异不显著。(6)非糯杂交稻构成产量的四因素对产量的直接效应值大小，依次为千粒重＞穗粒数＞有效穗＞结实率；而杂交糯稻则依次为千粒重＞结实率＞有效穗＞穗粒数，杂交糯稻改变了四因素对产量直接效应的顺序，结实率的直接效应值变大。(7)杂交糯稻在起始灌浆潜势(R0)、平均灌浆速率(Gmean)、最大灌浆速率(Gmax)上比相应的非糯稻低，尽管在灌浆持续时间t(99％)上比非糯稻略长，结果仍导致杂交糯稻籽粒千粒重显著降低。 4.配合力分析表明，在所考察的株高、穗长、穗粒数、剑叶长、倒2叶长、倒1节长、倒2节长、倒3节长、倒4节长、一次支梗、二次支梗、着粒密度、粒长、谷宽、粒厚、结实率、千粒重、容重、有效穗和产量20个性状中，不育系一般配合力方差除倒2叶长、倒1节长、倒2节长、谷粒厚、有效穗等5性状上不显著外，其余15个性状差异均达显著或极显著水平。恢复系一般配合力方差除穗粒数、剑叶长、倒2叶长、倒4节长、二次支梗等5性状上差异不显著外，其余15个性状差异均达显著或极显著水平。特殊配合力方差除在株高、一次支梗、谷粒宽、结实率、千粒重、容重等6个性状上差异达显著或极显著水平外，其余14个性状差异均不显著。从总体看，糯稻不育系和恢复系能保持原不育系和恢复系的配合力，差异不显著。 5.营养成份分析及稻米品质测定结果表明，(1)杂交糯稻粗蛋白含量比相应的非糯稻均略有提高，增幅为2.62％～7.69％，杂交糯稻粗蛋白含量平均为10.41％，比对照平均增加4.94％。(2)糯与非糯杂交稻等基因系各种氨基酸含量及氨基酸总量略有不同。从平均值看，杂交糯稻各种氨基酸含量(包括必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸)和氨基酸总量均高于相应的非糯稻。(3)杂交糯稻钙、铜、铁含量均比相应的非糯稻高，而镁含量均比相应的非糯稻低；钠和锰含量变化没有规律，有的杂交糯稻略高，有的则相反。(4)杂交糯稻饱和脂肪酸含量，无论是绝对含量还是相对含量，均比相应的非糯稻高；除Ⅱwx86外，杂交糯稻不饱和脂肪酸绝对含量均比相应的非糯稻高。(5)杂交糯稻稻米品质各项指标都与常规糯稻鄂荆糯6号很接近，其中阴糯米率为0，白度为1级，胶稠度都在100mm以上；碱消值变幅4.0～6.0级；直链淀粉含量因组合不同，变幅2.0％～2.2％；蛋白质含量较高，变幅11.1％～12.5％。 本研究建立了以辐射诱变、M2糙米选择为核心的杂交糯稻育种技术体系，育成一批同现有杂交稻同一产量和遗传多样性水平的杂交糯稻，明确了杂交糯稻的生物学特性，指出糯质基因的隐性遗传及可发生回复突变是杂交糯稻种子生产的理论基础。

目录

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摘要

文中缩写

引言

第一章文献综述

第二章杂交稻亲本胚乳糯质基因的诱变获得及遗传研究

第三章杂交糯稻育种技术体系的建立

第四章糯稻生物学特性研究

第五章杂交糯稻主要营养成份及品质研究

第六章讨论与结论

参考文献

在学期间发表的论文、获得的成果及主持的项目

致谢