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根是水稻的重要器官,但其研究相对滞后。根系研究不仅有重要的理论意义,而且有很大的实际应用价值。本研究在探索水稻成型根系特征的基础上,重点对其进行遗传分析,目的是揭示其规律,阐明其遗传特性,为今后对水稻根系进行遗传改良提供理论参考。 1.利用水稻水面无土栽培新方法进行试验群体材料的培育,不仅能使培育的水稻取得与传统水田栽培相同的生物量与产量,而且使根系的取样研究更方便、快捷,工作量小,根系的损伤小。 2.通过研究揭示了齐穗期成型水稻根系的形态分布特征:按根粗对根长、根表面积、根体积和根尖数进行分区分析表明,不同的根性状具有不同的分布特性。根长分布的最大值在0.0<D≤0.2mm根粗分区,其中0.8<D≤1.0mm分区有一个小的峰值。根表面积的分区分布曲线是一个多峰曲线,小高峰在0.8<D≤1.0m分区,最大值也在0<D≤0.2mm分区。根体积分布曲线基本上是一个连续的单峰曲线,从粗到细,根体积逐渐增加,至0.8<D≤1.0mm分区达到最高值,之后又逐渐下降。根尖数的分区分布特征与根长相类似,但在0.2<D≤0.4mm分区到0.0<D≤0.2mm区曲线陡峭,几乎呈垂直状态。群体根尖数量在0.0<D≤0.2mm区间占总数的97%以上。 3.对齐穗期水稻根长、根粗、根表面积、根体积和根尖数量五个形态性状的QTLs分析,共检测到主效QTLs37个,分布在所有12条染色体上。其中7个根长主效QTLs,6个根表面积主效QTLs,5个根体积主效QTLs,根平均直径和根尖数量的主效QTLs分别为10个和9个。5个根性状共检测到11对上位性QTLs。其中根体积和平均根直径各检测到4对和5对上位性数量基因座,而根长、根表面积和根尖数量都分别只检测到一对上位性基因位点。 4.水稻不定根的穿鞘生长影响叶片的衰老与死亡。水稻齐穗期的绿叶数与未发根节的数量呈极显著正相关关系。这是水稻根生长的基本规律。对水稻无根节的QTLs分析,共检测到12个影响无根节数量的主效QTLs和5对上位性QTLs,累计贡献率分别是19.51%和15.35%。加性效应与环境互作及加加上位性与环境互作的累计遗传率分别是26.49%和25.97%。 5.水稻根生理性状QTLs及其上位性分析共检测到5个根过氧化物酶主效QTLs,分别在第1、2、7、8和第10号染色体上,累积贡献率为26.94%。没有检测到与根过氧化物酶相关的上位性QTLs。根呼吸强度检测到6个主效QTLs和3对上位性互作QTLs。累计贡献率分别为24.67%和23.83%。而根伤流量检测到9个加性QTLs,3对上位性互作QTLs,累计贡献率分别为31.84%%和20.7%。 6.提出了未来水稻根系育种的一个方向,既适当控制根系的数量,增加根的平均长度,加深根在土壤中的分布,扩大根系的面积以及提高单位根量的根功能。