论文部分内容阅读
籼粳亚种种间杂种优势利用是进一步提高水稻单产的重要途径之一,然而由于生殖隔离导致的籼粳杂种不育,严重限制了籼粳杂交稻的培育。广亲和基因和特异亲和基因的发现为克服籼粳杂种不育、提高籼粳杂交稻结实率提供了契机。本研究以‘93116/Dular’后代的聚合系PL-(S5-n+f5-n),‘93113/Dular’回交后代BC2F2中间材料(携带pf12-j),‘9311/Nipponbare’回交后代近等基因系CSSL-(Sc-j)为研究材料,通过杂交聚合育种策略,结合前景选择和背景选择,创建遗传背景与轮回亲本相似的近等基因系和聚合系,评价单个亲和基因和多基因聚合的遗传效应,明确不同亲和基因组合对籼粳育性恢复的效果,为籼粳杂种优势利用的分子育种提供参考依据。主要研究结果如下:1、以典型粳稻品种Nipponbare和广亲和品种Dular为供体,籼稻9311为轮回亲本,通过回交育种策略、分子标记辅助选择以及全基因组育种芯片技术的利用(RICE6K,GSR40K),创建了2个近等基因系NIL-(Sc-j)和NIL-(pf12-j),背景回复率分别为97.73%和95.40%,并获得2个三亲和基因聚合系PL-(S5-n+f5-n+Sc-j)和PL-(S5-n+f5-n+pf12-j),背景回复率分别为97.27%和97.10%,其中S5-n、f5-n为广亲和基因,Sc-j、pf12-j为特异亲和基因,Sc-j的导入片段为8.41 Mb,pf12-j的导入片段为2.86 Mb。2、对育成的相关株系进行了主要农艺性状的考察。PL-(S5-n+f5-n)与轮回亲本9311无任何农艺性状差异;新育成的4个株系NIL-(Sc-j)、NIL-(pf12-j)、PL-(S5-n+f5-n+Sc-j)和PL-(S5-n+f5-n+pf12-j)与9311具有相同的生育期、每穗颖花数、结实率和产量。2个聚合系PL-(S5-n+f5-n+Sc-j)、PL-(S5-n+f5-n+pf12-j)较9311的千粒重分别表现出极显著和显著性降低。另外,PL-(S5-n+f5-n+Sc-j)较9311的株高有显著性降低,PL-(S5-n+f5-n+pf12-j)较9311的有效穗数有显著性降低。近等基因系NIL-(Sc-j)较9311平均穗长显著降低,而NIL-(pf12-j)较9311的千粒重有极显著降低。3、将PL-(S5-n+f5-n)、4个新育成株系、9311分别与粳型测验种日本晴、Balilla和Laoguangtou83以及籼型测验种南京11和IR64进行了测交,用于分析了单个亲和基因和多亲和基因在籼粳杂合背景下的育性效应。结果显示,单个等位基因pf12-j在籼粳测交F1中,提高花粉育性25.8%-33.6%,提高胚囊育性17.4%-39.7%,提高小穗育性15.7%-26.0%;三个亲和基因S5-n、f5-n、pf12-j后聚合后,提高了花粉育性51.4%-61.2%,提高了胚囊育性30.8%-40.6%,提高了小穗育性44.2%-59.7%。单个Sc-j在籼粳测交F1中,平均降低花粉育性12.0%,平均提高小穗育性6.6%;三个亲和基因S5-n、f5-n、Sc-j后聚合后,提高了花粉育性36.4%-57.1%,提高了胚囊育性33.0%-36.7%,提高了小穗育性33.6%-49.3%。与9311一样,所有育成株系与籼稻测验种的测交F1都表现正常育性,表明导入亲和基因的9311仍然表现出籼稻亲和性。