水稻雨養(yǎng)低地條件下的產(chǎn)量、耐旱性和黃斑病抗性的同步改良及其遺傳解析.pdf

1、通過(guò)育種改良多重性狀是雨養(yǎng)低地生態(tài)系統(tǒng)(Lowland)下持續(xù)提高水稻產(chǎn)量最為可行的選擇之一。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻分子育種與分子遺傳實(shí)驗(yàn)室與國(guó)際水稻研究所聯(lián)合開(kāi)展穿梭育種項(xiàng)目培育新的廣適性材料，希望打破目前雨養(yǎng)低地生態(tài)系統(tǒng)下的水稻產(chǎn)量瓶頸。這個(gè)計(jì)劃利用多個(gè)供體親本和大規(guī)模回交導(dǎo)入的方法將新基因?qū)雰?yōu)異骨干品種，可以得到大量具備產(chǎn)量潛力的育種群體，用于評(píng)價(jià)多種生物和非生物脅迫抗性。
　　本研究對(duì)5個(gè)抗草稻1號(hào)(WTR1)的BC1F3導(dǎo)

2、入系群體評(píng)價(jià)了其在雨養(yǎng)低地生態(tài)系統(tǒng)下的適應(yīng)性。主要目標(biāo)性狀是高產(chǎn)、耐旱和黃斑病毒(RYMV)抗性;在灌溉和脅迫條件下均以籽粒產(chǎn)量作為選擇的重要指標(biāo)。通過(guò)大田間的干旱脅迫和灌溉條件，共篩選到65個(gè)入選株系表現(xiàn)抗RYMV并且比輪回親本表現(xiàn)高產(chǎn)，其中包括干旱條件下34個(gè)，灌溉條件下31個(gè)。入選株系的后代測(cè)驗(yàn)在巴加莫約（BM，坦桑尼亞）、北京（BJ，旱棚）和海南（HN，雨養(yǎng)低地）三個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行:其中，在BM的RYMV抗性后代鑒定采用苗期人工接種致

3、病性最強(qiáng)的S4菌株來(lái)進(jìn)行;在BM、BJ和HN都考察了大田灌溉和干旱脅迫條件下的產(chǎn)量組分?？紤]到環(huán)境因素，研究采用相對(duì)嚴(yán)格的選擇標(biāo)準(zhǔn)，即超過(guò)輪回親本（而不是產(chǎn)量相對(duì)較低的當(dāng)?shù)貙?duì)照）3％來(lái)作為篩選閾值。研究還對(duì)這些WTR1選擇導(dǎo)入系中所包含的在多種脅迫下控制黃斑病抗性、耐旱性和高產(chǎn)的基因/QTL進(jìn)行了遺傳解析。
　　在65個(gè)導(dǎo)入系中，共有35個(gè)(53.8％)的株系在人工接種試驗(yàn)中表現(xiàn)抗（12個(gè)株系）或者中抗（23個(gè)株系）。通過(guò)特異的分

4、子標(biāo)記檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)入系群體中的抗性和中抗的株系里面各有20％和12.5％與已知的rymv1-2抗黃斑病等位基因相關(guān)。本研究在1號(hào)染色體長(zhǎng)臂遠(yuǎn)端(36380096-40051014bp)之間，檢測(cè)到一個(gè)主效位點(diǎn)qDfs1-5，該位點(diǎn)與抗黃斑病QTL和已知來(lái)自非洲栽培稻并已經(jīng)喪失抗性的主基因RYMV2定位在同一個(gè)區(qū)間，是一個(gè)來(lái)自亞洲栽培稻的新等位基因。此外，還定位到一個(gè)新的位點(diǎn)qDfs1-4。
　　在產(chǎn)量性狀方面，兩種處理?xiàng)l件下共篩選

5、到29個(gè)導(dǎo)入系比輪回親本增產(chǎn)，其中7個(gè)株系的三個(gè)目標(biāo)性狀（高產(chǎn)、耐旱和黃斑病抗性）均得到改良，14個(gè)株系提高了其中兩個(gè)目標(biāo)性狀，包括:耐旱和高產(chǎn)5個(gè)，高產(chǎn)和RYMV抗性6個(gè)，耐旱和RYMV抗性3個(gè)，另外，各有4個(gè)株系只高產(chǎn)、4個(gè)株系只耐旱。除干旱脅迫下的分蘗數(shù)外，WTR1導(dǎo)入系群體的產(chǎn)量構(gòu)成性狀在各種處理?xiàng)l件下的變異非常大。這種變異主要來(lái)自環(huán)境和基因型差異，以及環(huán)境和基因型之間的互作。全基因組關(guān)聯(lián)分析表明在各種處理、環(huán)境和季節(jié)下一些重要

6、的SNP位點(diǎn)都與產(chǎn)量構(gòu)成性狀顯著相關(guān);其中，有24個(gè)重要SNP在多個(gè)環(huán)境下檢測(cè)到與2個(gè)或更多產(chǎn)量構(gòu)成因子具有顯著相關(guān)。RYMV抗性與產(chǎn)量性狀間檢測(cè)到比較明顯的遺傳重疊(GO)。主效QTL qDfs1-5附近有不少控制水稻產(chǎn)量組分的QTL。本研究我們還檢測(cè)到9個(gè)GO區(qū)段，其中包含了黃斑病抗性和高產(chǎn)的QTL，其中4個(gè)GO區(qū)段包含干旱條件下的產(chǎn)量QTL。本研究WTR1導(dǎo)入系的產(chǎn)量構(gòu)成性狀具有顯著的變異，可以用于進(jìn)一步的育種利用;所定位到底控制