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本研究借助分子标记辅助育种技术对课题组先前选育的两份改良型保持系珍汕97B(iZB1和 iZB2)作进一步选育,与此同时改良珍汕97A,以期提高我国重要的品种资源珍汕97B和珍汕97A稻米的外观品质。主要研究结果如下:
在iZB1候选群体中利用5号染色体的 RM598-RM169-RM289标记座位作为前景选择标记,进行垩白率性状的单区间分子标记辅助育种,然后进行保持能力检测及背景基因组鉴定。前景选择获得 iZB1个体68个,分子选择效率为42.19％。其中52个个体的基因型同表型相符,符合度为76.47％。入选群体的垩白率为18.88±1.29％,比改良前减少了78.72％,差异达极显著水平(P<0.01)。经过保持性检测、背景基因组鉴定及田间综合表现筛选最终获得8个iZB1个体,背景纯合度平均达99.60％,性状遗传趋于稳定。本研究还发现,该入选群体的粒长、粒宽、长宽比也得到一定程度的改良,说明5号染色体的RM169-RM289-RM598区间是影响稻米外品质多性状的主要区间之一,作为品质育种辅助选择效果显著。深入分析该区间对水稻育种实践有着重要应用价值。
在iZB2候选群体,利用7个QTL的12个SSR分子标记作为前景选择标记。经选择获得21个 iZB2候选株系。候选株系的粒长、粒宽、长宽比和垩白率分别为7.51±0.03mm、2.00±0.02mm、3.77±0.04和2.35±0.64％。与改良前相比,粒长和长宽比分别增加了1.45mm和1.46,粒宽和垩白率分别减少了0.6mm和95.40％,均达到极显著水平(P<0.01)。改良后的新材料粒长为特长型,垩白率达到农业部食用籼米一级标准(NY/T-595-2002),具有广阔的应用前景。上述群体经过保持能力和背景基因组检测,田间综合表现筛选,最终获得8个iZB个体,背景纯合度平均达99.76％,性状遗传趋于稳定。
珍汕97A的改良是以iZB2每一世代的中选个体为优良性状的供体和轮回亲本,前景选择标记与iZB2候选株系改良所用的相同。通过回交育种,在确保雄性不育性质不变的前提下,借助分子标记辅助选择技术筛选带有优良性状基因,与iZB2中选个体具有相同背景基因组的个体。经过一次分子选择的中选个体,与改良前相比其米粒明显变得更细长。
本研究表明,本研究组前面所获得的稻米外观品质性状的 QTL在育种中确实能起到相应的用作,利用分子标记辅助选择技术对粒长、粒宽、长宽比和垩白等多基因控制的复杂数量性状的选育效果显著,能有效减少连锁累赘,提高育种效率。本研究所建立的多性状多区间分子标记辅助选择研究模型对今后微效多基因控制的复杂数量性状的改良研究及促进分子标记辅助选择技术在作物改良上的应用均具有重要意义。