水稻高代回交导入系抗旱性改良和QTL定位研究

摘要

干旱已成为限制亚洲雨养地区水稻产量的最重要因素之一。本论文以我国生产上大面积推广应用的籼稻恢复系蜀恢527和明恢86为轮回亲本，辐恢838和旱227为供体亲本，分别构建了四个BC2F2回交导入系群体。对BC2F2混合群体进行严格的干旱筛选，共得到101个抗旱导入系(蜀恢527遗传背景58个，明恢86遗传背景43个)。在国际水稻所对抗旱回交导入系BC2F4家系及其亲本进行抗旱性综合评价。同时，利用分子标记并结合表型分析结果，对抗旱回交导入系进行QTL定位研究。
　　 1.研究结果表明，蜀恢527遗传背景的两个导入系群体在正常灌溉和干旱胁迫条件下的产量表现与轮回亲本并没有明显的差异。而明恢86遗传背景的两个导入系群体在两种条件下的产量表现均优于轮回亲本。产量构成因素中，结实率、每穗实粒数和千粒重受干旱影响较大，最终引起了产量的损失。
　　 2.将4个群体的101个导入系在正常灌溉和干旱两种环境的产量表现和各自的轮回亲本进行比较，我们将其划分为4个类型。其中，在蜀恢527遗传背景获得在正常灌溉和干旱条件均比轮回亲本增产的株系9个(15.5％)，明恢86遗传背景有18个(41.9％)。蜀恢527和明恢86遗传背景分别有13个(22.4％)和6个(14.0％)株系在干旱条件下增产、正常灌溉条件下减产。这两个类型的株系数目占导入系的比例较大，并且从中获得了6个抗旱高产株系，这充分证明了抗旱性选择的有效性。
　　 3.相关性分析结果表明，在正常灌溉条件下，每穗实粒数与单株产量均呈极显著正相关，且相关系数超过0.9。单株有效穗数与单株产量呈显著或极显著正相关。在干旱胁迫条件下，单株产量与每穗实粒数呈极显著正相关，与结实率呈显著或极显著正相关(除了明恢86/辐恢838群体)，与抽穗期呈显著或极显著负相关。单株产量与其他性状之间的相关性在不同群体间和不同处理条件下表现都不尽一致。
　　 4.通径分析结果表明，在干旱胁迫和正常灌溉条件下，每穗实粒数对单株产量的直接效应最大，这与相关系数的分析结果完全一致。千粒重的直接效应次之，但在蜀恢527背景下受到的直接效应明显高于明恢86背景下的直接效应。结实率在不同条件下因受到不同程度的间接效应的影响而表现不同。在多数群体中，干旱胁迫引起了单株有效穗数、每穗实粒数和千粒重的直接效应的降低，并不同程度地提高了它们的间接效应。
　　 5.产量及其相关性状的QTL定位结果显示，4个导入系群体在正常灌溉和干旱条件下一共检测到控制抽穗期的QTL有18个，控制株高的QTL有16个，控制单株有效穗数的QTL有11个，控制穗长的QTL有27个，控制每穗实粒数的QTL有4个，控制结实率的QTL有17个，控制千粒重的QTL有14个，控制单株产量的QTL有13个。并同时检测到一因多效的位点17个。本研究的结果表明，回交导入结合目标性状选择的策略进行水稻抗旱性的改良和有利抗旱基因/QTL的发掘和定位是有效的。