杂交水稻苗期杂种优势及基因表达与产量的关系分析

摘要

植物在发育早期就呈现出明显的杂种优势,苗期是水稻(Oryza sativa)株型形态建成和产量形成的重要时期.为了解苗期杂种优势及基因表达与产量杂种优势的相关性、探索通过水稻苗期表现预测杂交稻产量潜力的可能性,本研究选取杂交水稻有代表性亲本18份,配制45个不完全双列杂交组合,系统考查杂交组合苗期根和苗的杂种优势、基因表达及其与单株产量之间的关系.研究结果表明,同一时期根和苗的性状间、同一组织不同时期性状间都有相关性,苗期性状间有12对性状相关性显著(P<0.05),有2个苗期性状与田间单株产量呈正相关(P<0.05);杂交稻组合在萌发早期(发芽第3天,3 d after sowing,3DAS)杂种优势最高;6个苗期性状的中亲优势(middle parent heterosis,MPH)有13对性状正相关(P<0.01),根长-3DAS,根长-14DAS,株高-3DAS的MPH和单株产量MPH正相关(P<0.05);分析了4个根系发育相关基因在杂交稻组合和亲本间播种后第17天的表达模式,有3个基因与第17天植株的根干重和苗干重相关,4个基因的表达水平均与田间单株产量呈显著相关(P<0.05).杂交水稻组合在种子萌发早期就表现出极强的杂种优势,苗期根和苗各性状间的杂种优势普遍具有相关性.部分性状的杂种优势以及与性状相关的基因表达水平与成熟期单株产量显著相关.本研究为利用水稻早期性状预测产量杂种优势模型的建立和杂交水稻新品种选育提供了理论基础.