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随着种植业结构的调整和消费观念的改变,我国的水稻生产已由数量型向质量型转化,但是目前我国大多数籼稻品种的米质仍然不够理想,蒸煮品质差尤其是直链淀粉含量(AC)过高已成为制约优质籼稻发展的关键因素。低AC基因的利用是改良稻米品质的重要基因资源,目前生产上利用的低AC基因主要集中在Wx的复等位基因,并且以粳稻为主,有关籼稻的低AC基因的研究报道较少。考虑到目前检测到的Wx等位基因的数目有限,且Wx复等位基因在品质育种中应用难度较大,有必要开展与Wx非等位的籼稻低AC基因的相关研究。空间诱变是产生新种质资源的有效途径之一,但空间诱变品质性状变异的相关报道还比较少见。本研究对籼稻品种“航恢七号”、“籼小占”空间诱变后代直链淀粉变异进行了系统的分析,并对其中部分低直链淀粉突变体进行了遗传学和分子生物学研究。主要结果如下:
⑴航恢七号空间诱变二代表现出了丰富的直链淀粉含量变异,变异程度与对照相比达到极显著水平的变异单株占8.04%,并以低直链淀粉突变为主。从诱变群体中筛选出27个低直链淀粉突变体,有可能作为种质资源应用到品质改良实践中。
⑵对27个低直链淀粉突变体SP2代单株、SP4代株系直链淀粉含量分析表明:SP2代与SP4代两者基本成对应关系,相关系数达0.61,且SP4代株系中各单株已趋于一致,说明低直链淀粉含量属于遗传力较高的品质性状,空间诱变水稻的低直链淀粉突变特性是能够稳定遗传的,并在早世代就可以针对这一特性进行定向选择。
⑶利用微卫星特异性引物“484/485”对航恢七号及籼小占低直链淀粉突变体与原种、糯稻间的(CT)n多态性分析结果表明:在27个航恢七号低直链淀粉突变体中,30%的突变体其(CT)n多态性与原种一致,说明其低直链淀粉突变可能是由于与Wx非等位的基因发生突变而导致其直链淀粉含量降低的,从中可筛选出非Wx新低AC基因资源。籼小占低直链淀粉突变体XLA—1、XLA—2的(CT)n多态性与糯稻一致,但其直链淀粉含量分别为14.42%、11.58%,远高于糯稻的直链淀粉含量,说明XLA—1、XLA—2中还有其它糯性基因以外的影响直链淀粉含量的遗传因素。
⑷对两个稳定纯合的低直链淀粉突变体XLA—1、XLA—2进行遗传分析,结果表明:XLA—1与高直链淀粉亲本杂交F2代群体直链淀粉含量呈双峰分离,中高与低的分离比例约为2:1,处于3:1与9:7之间;XLA—1与糯稻杂交F2代发生糯与非糯的分离,且非糯与糯性的分离比例为3:1,说明XLA—1的低直链淀粉遗传特性受2对隐性互补基因控制,其中一对可能为Wx的复等位基因,而另一对可能与Wx不等位,任何1对基因隐性纯合都将导致直链淀粉含量降低。而XLA—2与高直链淀粉亲本杂交F2代群体直链淀粉含量呈双峰分离,中高与低的分离比例约为3:1,与糯稻杂交F2代非糯与糯性的分离比例为3:1,说明XLA—2低直链淀粉遗传特性受1对隐性主效基因控制,该基因可能为Wx的复等位基因,同时受微效基因的修饰。
⑸为了验证遗传分析结果,利用“484/485”对XLA—1、XLA—2与华航一号杂交F2代群体进行了连锁分析,结果表明:XLA—1含有一个与Wx非等位的低AC基因,该基因与Wx是连锁的;控制XLA—2的低直链淀粉突变基因与Wx共分离,该基因确实Wx的复等位基因。这与遗传分析结果相符。
⑹本研究表明,空间诱变不但可以创造出新低AC种质资源,而且诱变出的低直链淀粉突变特性可以在早世代稳定遗传给后代,显示了空间诱变可作为创造低直链淀粉含量突变体的一种有效方法;遗传学和分子生物学分析表明,空间诱变产生的低直链淀粉突变体中存在非Wx基因资源,可为品质改良提供新种质。本研究结果对于进一步了解空间诱变直链淀粉性状变异规律及直链淀粉性状遗传机理具有一定的理论意义,并可为水稻品质改良提供一定的新种质资源,具有较好的实践意义。