基于标记辅助选择(MAS)改良粒长的水稻优异种质创制研究

摘要

水稻作为人类最重要的粮食作物之一，优质稻的发展已成为消费者和水稻育种工作者共同关注的焦点问题之一。提高产量、改良稻米品质是水稻育种的两个主要目标，而水稻粒型同时又与产量和外观品质性状密切相关。水稻粒型包括粒长、粒宽和长宽比等。由于世界上的大多数地区的消费者更偏爱于长粒型的稻米，因此，改良水稻粒长成为一个非常重要的育种目标。本单位通过多亲本导入系相互杂交和抗旱、养分高效等筛选，获得优良株系SAGC-4，经比尔及梅琳达盖茨基金会“绿色超级稻”国际合作项目在多个国家试种表现突出，但由于籽粒不够细长影响其在这些国家的审定和推广，本课题利用标记辅助选择技术定向改良其粒长性状。
　　选择已克隆的水稻粒型基因中效应较大的GS3，对一套参试水稻材料和受体亲本利用一个CAPs标记 SF28进行基因型检测，筛选出与受体亲本基因型不同，且在粒长性状上表现优异的供体亲本。供体亲本与SAGC-4配制杂交组合并连续回交两次，利用相同标记对人工杂种 F1进行真伪鉴定，依据田间植株生长情况以及标记检测结果，最终获得5个回交组合的共65个BC2F1单株的自交种子，在海南试验基地种植BC2F2群体。田间考察粒长、株高、穗型、株叶型、稻瘟病和目测判断丰产性进行优良单株选择。对粒长分离显著的回交组合收获 BC2F2种子，室内利用图像分析系统检测粒型分离情况。主要结果如下：
　　1、利用CAPs标记SF28对240份参试亲本和受体亲本进行PCR扩增，PstⅠ酶切和电泳检测，结果表明SF28在入选的42份供体亲本和受体亲本间存在明显的多态性。在杂交后代和回交后代中能检测到两种电泳带型，即SAGC-4的带型（C）和杂合带型（H）。
　　2、对5个回交组合的不同分离小区进行BC2F2粒长分离分析显示，三粒寸/SAGC-4、毫补卡/SAGC-4和IAC1246/SAGC-4的不同小区粒长分离情况相似，粒长频率分布图总体表现出典型的双峰分布，基本符合孟德尔分离比3:1，表明在回交群体背景下GS3表现出单个主效基因的效应；而JAPPENITUNGKUNGO/SAGC-4和MIGA/SAGC-4的不同小区粒长分离情况与前者不同，粒长频率分布总体表现出正态分布趋势，表明粒长性状除了受到GS3基因的主效控制，还受到背景遗传效应的影响。
　　3、回交后代分离群体之间，存在株高上的明显差异，生育期虽有差异，但大多数群体的成熟期比较接近。来自SAGC-4与不同供体亲本回交后代的综合农艺性状普遍比较优良。
　　4、对全部65个分离小区进行田间实地观察，淘汰粒长分离不明显、全部为高杆单株、发生稻瘟病或者综合农艺性状不佳的小区后，从35个分离小区中选出109个优良单株。入选的单株中，株高变幅为80-117cm，最少有效穗数4个，最大有效穗数23个，平均每穗颖花数变幅为49.1-222.7，每穗实粒数变幅为41.4-174.7。
　　5、优选的长粒单株中，粒长从原始受体亲本的8.8mm增加到10.1mm左右。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 文献综述

1.1 稻米外观品质概述

1.2 水稻粒型的遗传特点

1.3 水稻重要粒型基因的克隆

1.4 利用MAS改良水稻粒型的研究进展

1.5 水稻品种SAGC-4的应用特性

1.6 本研究的目的意义和主要内容

第二章 材料和方法

2.1 试验材料

2.2 试验设计

2.3 CAPs标记分析

2.4 主要农艺性状考察及统计分析方法

第三章 结果与分析

3.1 SF28在亲本及后代群体间的多态性分析

3.2 长粒亲本、BC1F1和BC2F1的筛选

3.3 BC2F2分离群体的粒长分析

3.4 田间单株选种和入选单株基本性状调查

第四章 讨论

4.1 运用SF28标记辅助选择改良稻米粒型外观品质

4.2 改良系水稻的粒型表现

4.3 对水稻粒型分子育种的展望

4.4 优选单株问题及后续工作

参考文献

致谢