云南香精软米11个品质性状遗传分析

云南香精软米11个品质性状遗传分析

现代水稻育种实践表明，突出的成就是基于优质资源的开发和有效利用。要成功选育出品质优异的杂交水稻品种,应注重和积极挖掘地方优异稻种资源,以创建特优质水稻亲本。云南具有独特的地理和生态环境条件,拥有集香味和软米两个品质性状为一体的香型软米水稻资源。然而,这些资源尤其是地方香型软米水稻资源的品质性状究竟有何遗传特点,如何有效利用其转育成新的优质水稻亲本,目前报道较少。为了提高优质高产香型软米水稻育种效率,文章在实施云南香型软米水稻杂种优势利用研究过程中,开展了香型软米水稻资源品质性状遗传效应研究。现将研究结果进行报道,旨在为云南香型软米育种中亲本选配的准确性,后代选择的预见性、有效性等提供理论参考依据。1材料和方法1.1地方u2004水稻品种资源以不同生态类型的云南地方香型软米水稻种质资源和香型软米保持系为材料,共计11份。其中地方香型软米水稻品种资源5份,即:八宝谷、缅甸黄版所、豪木西、豪木吕、豪木允;保持系6份,即:文19B、文香24B、文香25B、文香28B、文264B、文香281B,均为云南省文山州农业科学研究所自主选育的香型软米保持系。1.2不同杂交组合2008年7月在云南省文山州农科所网室,以地方香型软米水稻品种资源为母本,以保持系为父本,按5×6不完全双列杂交设计(NCⅡ)配制成30个组合。2009年在文山州农科所试验基地种植30个杂交组合及其11个亲本,随机区组排列,3次重复,每小区种植4行,每行12株,共48株,单本移栽,株行距13.3cm×20cm,田间管理与一般大田相同。成熟时,每小区去除边行混收晒干,放置3个月后依据“NY147-88米质测定方法”测定出糙率、精米率、整精米率、粒长、粒宽、长宽比、垩白米率、垩白大小、碱消值、胶稠度、直链淀粉含量等11个品质性状。1.3遗传效应值测量采用朱军提出的禾谷类作物种子数量性状的遗传模型和统计分析方法,对世代平均数进行估算和分析。用MINQUE(0/1)法估算性状的种子加性方差(VA)、种子显性方差(VD)、细胞质方差(VC)、母体加性方差(VAm)、母体显性方差(VDm)。采用Jackknife数值抽样技术对世代平均数进行抽样,计算各方差分量、遗传效应值和总遗传效应值的标准误。用调整无偏预测法(adjustedunbiasedprediction,AUP)预测各项遗传效应值和总遗传效应值,然后根据预测值的大小和方向,评判亲本的育种价值和组合的遗传效应,试验数据采用朱军教授编写的统计软件QGAStation1.0进行分析运算。2结果与分析2.1种子直接加性效应的检测品质性状遗传效应方差分析表明(表1),出糙率的种子直接加性方差、种子直接显性方差达1%显著水平,细胞质方差、母体加性方差、母体显性方差达10%的显著水平,说明出糙率同时受种子直接加性效应、种子直接显性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显性效应的共同控制。精米率的种子直接加性方差、种子直接显性方差、细胞质方差、母体加性方差、母体显性方差均达1%的显著水平,说明精米率同时受种子直接加性效应、种子直接显性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显性效应共同控制,其中,种子直接加性方差占遗传总方差(VA+VD+VC+VAm+VDm)的72.9%,表明精米率主要受种子直接加性效应的控制。整精米率的种子直接加性方差达10%的显著水平,种子直接显性方差达1%的显著水平,说明整精米率同时受种子直接加性效应、种子直接显性效应的控制,其中种子直接显性方差占总遗传方差的55.8%,说明整精米率主要受种子直接显性的控制。粒长、粒宽、长宽比、垩白米率的种子直接加性方差、种子直接显性方差均达1%的显著水平,说明粒长、粒宽、长宽比、垩白米率主要受种子直接加性效应、种子直接显性效应的控制。垩白度的种子直接加性方差达1%的显著水平,其它遗传方差均不显著,说明垩白度主要受种子直接加性效应的影响。碱消值的种子直接加性方差、种子直接显性方差、细胞质方差、母体加性方差、母体显性方差均达1%或5%的显著水平,说明碱消值同时受种子直接加性效应、种子直接显性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显性效应的共同控制,其中种子直接显性方差占总遗传方差61.8%。说明碱消值主要受种子直接显性效应的控制。胶稠度、直链淀粉含量的种子直接加性方差、种子直接显性方差达均达1%显著水平,其它遗传效应不显著,说明胶稠度、直链淀粉含量同时受种子直接加性效应、种子直接显性效应的控制,其中胶稠度的种子直接加性方差占总遗传方差的70.1%,直链淀粉含量的种子直接加性方差占总遗传方差的87.7%,说明胶稠度和直链淀粉含量主要受种子直接加性效应的控制。另外,除粒长和碱消值外,其它9个性状的剩余方差均达1%或5%的显著水平,说明环境机误对这9个性状也存在显著的影响。2.2受试物的遗传品质性状的遗传率分析(表2)表明,出糙率以细胞质遗传和母体遗传为主。整精米率的遗传受种子直接遗传、细胞质遗传和母体遗传等三套遗传体系的控制,且达极显著水平。精米率、粒长、粒宽、长宽比、胶稠度、直链淀粉的种子直接遗传率达极显著水平,说明精米率、粒长、粒宽、长宽比、胶稠度、直链淀粉的遗传主要受种子直接遗传控制。2.3不同亲本品质性状的遗传效应对遗传方差分量达显著水平的性状进行亲本的遗传效应预测和分析(表3)表明,在出糙率中,豪木西和文264B的种子加性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显现效应均达正向极显著水平。精米率中,豪木吕、八宝谷、文香24B的种子加性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显现效应均达正向极显著水平,豪木西、豪木允、文19B、文264B、文香281B多数遗传效应达负向极显著水平。整精米率中,黄版所、豪木吕、八宝谷、文香281B的种子加性效应达正向极显著水平,文香25B的种子加性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显现效应均达正向极显著水平。粒长中文19B、文香25B、文香281B的种子加性效应达正向极显著水平。粒宽中,黄版所、豪木允、文264B的种子加性效应达正向极显著水平。长宽比中,所有亲本均未达显著水平。垩白米率中,豪木允、八宝谷、文264B种子直接加性效应达负向极显著水平,黄版所、豪木吕、文19B、文香24B、文香28B的种子直接加性效应达正向极显著水平。垩白度中,所有亲本均未达显著水平。碱消值中,黄版所、豪木西的种子加性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显现效应均达正向极显著水平,其它亲本的多数遗传效应负向显著水平。在胶稠度中,豪木允、文19B、文香24B、文香25B、文香28B的种子直接加性效应达正向极显著水平,其它亲本的种子直接加性效应达负向极显著水平。直链淀粉中豪木允、文19B、文264B的种子直接加性效应达正向极显著水平,其它亲本的种子直接加性效应达负向极显著水平。综上分析表明,云南香型软米多数亲本品质性状的遗传主要受种子加性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显现效应的共同影响,不同亲本品质性状遗传效应的程度和作用方式有较大的差异,云南香型软米品质性状的改良既可以通过选择加以固定也可以杂种优势利用实现。黄版所、豪木西、豪木吕、文香25B、文香28B、文264B等亲本对稻米碾磨品质的改良较好,黄版所、豪木吕、文19B,文香24B、文香28B等亲本对稻米外观品质的改良较好。黄版所、豪木西、豪木吕、八宝谷、文香24B、文香25B、文香28B、文香281B等亲本对稻米理化品质的改良较好。2.4优势预测值及显著性因子分析F1植株上的F2代种子品质性状的平均杂种优势遗传效应分析(表4)表明,各组合不同性状的平均杂种优势差异较大。出糙率的平均杂种优势预测值在-0.3283～0.5452,达正向显著或极显著水平的组合共8个,表明这些组合可以明显提高出糙率,其中,黄版所×文19B的预测值最大,为0.5452,其效果最显著。精米率的平均杂种优势预测值在-0.5222～0.6286,达正向显著或极显著水平的组合共6个,表明这些组合可以明显提高精米率,其中,黄版所×文香281B的预测值最大,为0.5756,其效果最显著。整精米率的平均杂种优势预测值在-0.1905～2.2076,达正向显著或极显著水平的组合共11个,表明这些组合可以明显提高整精米率,其中,豪木允×文香281B的预测值最大,为2.2076,其效果最显著。粒长的平均杂种优势预测值在-0.1978～0.1721,豪木西×文264B等11个组合的粒长显著或极显著缩短,八宝谷×文19B等14个组合的粒长显著和极显著增加。粒宽的平均杂种优势预测值在-0.0449～0.0743,八宝谷×文19B等14个组合的粒宽显著或极显著缩小,豪木吕×文264B等13个组合的粒宽显著或极显著增加。长宽比的平均杂种优势预测值在-0.1151～0.0703,豪木吕×文264B等14个组合的长宽比显著或极显著缩小,黄版所×文19B等12个组合的长宽比显著或极显著增加。垩白米率的平均杂种优势预测值在-13.8757～15.5377,豪木西×文香28B等11个组合的垩白米率显著或极显著减少,黄版所×文264B等10个组合的垩白米率显著或极显著增加。垩白度的平均杂种优势预测值在-7.5884～13.6761,豪木吕×文香24B等11个组合的垩白度显著或极显著减少,豪木吕×文香25B等10个组合的垩白度显著或极显著增加。碱消值的平均杂种优势预测值在-0.9832～1.2727,豪木西×文264B等3个组合的碱消值显著或极显著降低,豪木允×文香28B等13个组合的碱消值显著和极显著增加。胶稠度的平均杂种优势预测值在-9.4583～7.9723,豪木允×文264B等9个组合的胶稠度显著或极显著降低,豪木西×文19B等20个组合的胶稠度显著和极显著增加。直链淀粉含量的平均杂种优势预测值在-1.0386～2.3448,豪木西×文香28B等8个组合的直链淀粉含量显著或极显著降低,豪木吕×文264B等10个组合的直链淀粉含量显著和极显著增加。3最佳配方的确定和确定水稻品质性状的形成涉及众多基因的调控和相互作用,其表现会同时受到三倍体胚乳、细胞质和二倍体母体植株等多套遗传体系基因效应的影响。水稻种子由母体植物提供营养物质,因此种子可能会同时受到种子核基因和母体植株核基因2套遗传体系的控制。另外,细胞质基因也可能控制叶绿体(或线粒体)的合成而影响植株的光合(或呼吸)作用,从而间接控制种子性状的表现。莫惠栋认为稻米的一些性状表达可能受制于母体植株基因型。石春海等证实杂交籼稻的垩白度、胶稠度、蛋白质含量有明显的母体效应,而直链淀粉含量和糊化温度主要受制于种子直接显性效应。本研究表明,云南香型软米碾磨品质主要受直接加性效应、种子直接显性效应、细胞质效应、母体加性效应、母体显性效应的共同控制,理化品质和外观品质主要受种子直接加性效应、种子直接显性效应的控制。香型软米是云南特有的一种籼型优质米,米质介于糯米和粘米之间,其特点是稻米的直链淀粉含量低,约16%左右,饭粒晶莹,有香味,软而可口,冷不回生,冷热均可食用,不易变馊。同时,云南是举世瞩目的亚洲栽培稻的遗传多样性中心和起源中心之一,也是中国稻种优异种质的富集中心,品质优异的香型软米稻种资源丰富。世界闻名的泰国米源自云南香型软米稻种资源,国内许多学者利用云南香软米资源,创建了品质优异的杂交水稻亲本,育成国优一级的杂交水稻组合和常规稻品种,为优化稻米结构,满足市场需求发挥了积极的作用。寻求利用新的优异稻种资源,创建新的品质优异的水稻亲本,实现水稻优质育种的突破,已成为水稻科学界共同关注的课题。因此,发掘和利用云南香型软米稻种资源,培育出品质优异的香型软米水稻亲本,倍受水稻育