新质源杂交稻主要产量和品质性状的遗传及杂种优势研究-硕士论文

分类号：$ 5 1 1 0 3 密级： 福建农林大学硕士学位论文 单位代码：1 0 3 8 9 学号：S 1 0 7 0 2 0 3 新质源杂交稻主要产量和品质性状的遗传及杂种优势研究 学科门类： 一级学科名称： 二级学科门类： 研究方向： 研究生： 指导教师： 农学 作物学 作物遗传育种 水稻遗传育种 周卫营 王乃元研究员 完成时间：二O o 年四月 T h e s i sf o rM a s t e r SD e g r e e F u j i a nA g r i c u l t u r ea n dF o r e s t r yU n i v e r s i t y S t u d i e so nG e n e t i ca n dH e t e r o s i so fm a i nY i e l da n d Q u a l i t y C h a r a c t e r si nH y b r i dR i c ew i t ht h eN e wR e s o u r c e so f C y t o p l a s mM a l eS t e r i l e D i s c i p l i n eA g r o n o m y S u b j e c t ：C r o pS c i e n c e S p e c i a l t y ：C r o pg e n e t i ca n db r e e d i n g R e s e a r c hf i e l d ：R i c eG e n e t i c sa n d b r e e d i n g P o s t g r a d u a t e ：Z h o uW e i y i n g S u p e r v i s o r ：P r o f W a n gN a i y u a n S u b m i t t e dd a t e ： A p r ，2 0 10 C o l l e g eo fC r o pS c i e n c e ，V u j i a nA g r i c u l t u r ea n dF o r e s t r yU n i v e r s i t y F u z h o u , F u j i a n ，3 5 0 0 0 2 ，P R C h i n a ，l 一一 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完成的 研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作了答谢的 地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本研究做出贡献 的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行 为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：f 司卫髫日期：1 矽二矿9 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学校有 权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 口 不保密，本论文属于不保密。 口 学位( 毕业) 论文储亲笔签名I 圉Z 髫 指导教师亲笔签名： 7 I 乡弧刎 7 日期： 日期： 目录 摘要1 引言5 第一章文献综述7 1 水稻细胞质雄性不育研究进展7 1 1 细胞质雄性不育研究7 1 2 新质源( F A ) 雄性不育研究7 2 杂交水稻主要产量性状的遗传研究进展8 2 1 生育期8 2 2 株型性状9 2 3 产量性状1 0 3 杂交水稻稻米主要品质性状遗传研究进展1 2 3 1 外观品质1 2 3 2 碾磨品质1 3 3 3 蒸煮品质1 3 3 4 营养品质1 4 4 杂交稻品质性状与产量性状间相关性研究进展1 4 第二章新质源杂交稻主要产量和品质性状的遗传及杂种优势研究1 5 1 材料与方法1 5 1 1 试验材料1 5 1 2 试验方法1 6 1 3 统计分析1 6 2 结果与分析1 6 2 1 新质源杂交稻主要产量和品质性状的表型值分析1 6 2 1 1 新质源杂交稻主要产最性状的表型值分析1 6 2 1 2 新质源杂交稻稻米主要品质性状的表型值分析1 8 2 2 新质源杂交稻主要产量和品质性状的遗传效应分析2 0 2 2 1 新质源杂交稻主要产量性状的遗传效应分析2 0 2 2 1 新质源杂交稻稻米主要品质性状的遗传效应分析2 7 2 3 新质源杂交稻主要产量和品质性状的杂种优势分析3 3 2 3 1 新质源杂交稻主要产量性状的杂种优势分析3 3 2 3 2 新质源杂交稻稻米主要品质性状的杂种优势分析3 7 2 4 新质源杂交稻主要产量和品质性状问的遗传相关分析4 0 2 4 1 新质源杂交稻主要产量性状问的遗传相关分析4 0 2 4 2 新质源杂交稻稻米主要品质性状间的遗传相关分析4 l 2 4 3 新质源杂交稻主要产量和品质性状间的遗传相关分析4 3 3 讨论4 4 3 1 应用数量性状遗传模型分析新质源杂交稻主要产量和品质性状的重要性4 4 3 2 新质源杂交稻主要产量和品质性状的遗传特点4 4 3 3 新质源杂交稻主要产量和品质性状的杂种优势4 5 3 4 新质源杂交稻主要产量和品质性状的遗传关联性4 6 3 5 今后的研究方向4 7 参考文献4 8 致谢5 5 福建农林大学硕士学位论文 摘要 发掘和利用新细胞质源是三系杂交稻稳步发展的重要途径之一。福建农林大学育成的新细胞 质源( C M S F A ) 杂交稻是一个全新的遗传系统，其细胞质类型、保持系来源和恢保关系与野败 型、印水型、红莲型等不同细胞质源的三系法和两系法杂交稻不同，深入探讨该新质源杂交稻主 要产量和品质性状的遗传及杂种优势，是新质源杂交稻研究的主要内容之一。本研究以新质源杂 交稻( C M S - F A ) 遗传系统的5 个不育系和5 个恢复系，按不完全双列杂交设计( 5 5 ) 组配成一 套包括亲本和杂种一代2 个世代的遗传群体为研究材料。采用近年来新发展的植物数量性状的加 性显性遗传模型( A D 模型) 和统计分析方法，系统分析了2 2 个主要产量和品质性状的遗传效 应、杂种优势及遗传相关性，为有效利用新质源( C M S - F A ) 杂交稻提供科学依据。主要结果如 下： l 、新质源杂交稻主要产量和品质性状平均值分析结果表明，F ，代单株产量、株高、穗长、 穗颈长、穗总粒数、穗实粒数和结实率等7 个性状的平均值均大于不育系和恢复系，其他性状居 于不育系和恢复系之间；F 。代单株产量、穗颈长、穗总粒数、穗实粒数和剑叶长等5 个性状的变 异系数小于不育系和恢复系，而单株有效穗数的变异系数大于不育系和恢复系。F 。代糙米率、精 米率、垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量等5 个性状的平均值大于不育系和恢复系，其他性状均 居中；糙米率和精米长的变异系数均大于不育系和恢复系。垩白粒率、垩白度和精米宽等3 个性 状均小于不育系和恢复系，其他性状居中。 2 、新质源杂交稻主要产量和品质性状遗传效应分析结果表明，除单株产量和穗长外，其他 性状的加性方差和显性方差占表型总方差的比率均达显著或极显著水平，主要受加性效应和显性 效应共同控制；单株产量、株高、穗长、穗颈长、穗总粒数和穗实粒数等6 个性状以显性效应为 主；单株有效穗数、结实率、千粒重、剑叶长和生育期等5 个性状以加性效应为主，狭义遗传率 幅度为5 0 O 哆扣8 6 0 。整精米率、垩白粒率、垩白度、精米长、透明度、碱消值和直链淀粉含量 等7 个性状的加性方差和显性方差占表型总方差的比率均达显著水平，主要受加性效应和显性效 应共同控制；垩白粒率、垩白度、精米长、碱消值和直链淀粉含量等5 个性状以加性效应为主， 狭义遗传率幅度为5 6 0 、一8 3 9 ，其他性状以显性效应为主。 3 、新质源杂交水稻主要产量和品质性状杂种优势分析结果表明，除单株有效穗数、结实率 1 福建农林大学硕士学位论丈 和剑叶长外，其他性状的群体平均优势达正向显著或极显著水甲；穗颈长的群体s F 均优势最大， 为4 2 5 ，结实率最低，仅1 6 ；除穗实粒数和结实率外，其他性状的群体超亲优势达正向或负 向显著水平；表现正向超亲优势的性状大小依次为穗颈长( 2 5 8 ) 、单株产量( 1 7 5 ) 、株高( 7 8 ) 、 穗总粒数( 6 2 ) 、穗实粒数( 4 6 ) 和穗长( 4 5 ) ，表现负向超亲优势的性状大小依次为千粒重 ( 1 4 9 ) 、单株有效穗( 1 4 3 ) 、剑叶长( 8 4 ) 、结实率( - 2 3 ) 和生育期( 一1 7 ) 。精米率、垩白粒 率、垩白度、精米长和直链淀粉含量等5 个性状均表现正向显著或极显著水平的群体平均优势， 垩白度的群体平均优势最大，达3 9 3 ，精米长最小，仅1 5 ；碱消值表现负向极显著水平的群 体平均优势，为2 3 4 ；除了糙米率、精米率、精米宽和直链淀粉含量的群体超亲优势不显著外， 其余7 个性状均表现负向显著或极显著水平的群体超亲优势，其大小依次为碱消值( - 7 0 4 ) 、 透明度( 2 6 8 ) 、垩白度( 1 2 2 ) 、垩白粒率( 1 0 9 ) 、整精米率( 1 0 5 ) 、精米长( - 6 8 ) 和精米长宽比( _ 4 9 ) 。 4 、新质源杂交稻主要产量和品质性状性状间的遗传相关性分析结果表明，加性和显性相关 均达显著或极显著水平，且相关方向一致的两两性状有单株产量与结实率，株高与穗总粒数、穗 实粒数和生育期，穗总粒数与穗实粒数和生育期，单株有效穗数与生育期，穗实粒数与结实率和 生育期，千粒重与生育期；加性相关和显性相关均达显著水平，且相关方向不一致的两两性状有 穗颈长与单株产量、株高、穗实粒数和千粒重，单株有效穗数与千粒重。加性相关和显性相关达 显著或极显著水平，且相关方向一致的两两性状有垩白粒率与精米率、垩自度、碱消值和直链淀 粉含量，垩白度与碱消值和直链淀粉含量；加性相关和显性相关均达显著或极显著水平，且相关 方向不一致的两两性状有精米宽与整精米率、精米长、精米长宽比和透明度，精米长宽比与碱消 值和直链淀粉含量，整精米率与直链淀粉含量；单株产量与直链淀粉含量和精米率的加性和显性 相关均达显著水平，与精米宽和透明度的加性相关达显著水平，与糙米率、垩白粒率、垩白度和 碱消值的显性相关达显著水平。 关键词：新质源杂交稻；产量性状；品质性状；遗传效应；遗传相关：杂种优势 2 福建农林大学硕士学位论丈 A b s t r a c t D i s e n t o m b i n ga n du t i l i z i n gh y b r i df l e ew i t hn e wr e s o u l e so fC M Si so n ei m p o r t a n tw a yf o rt h e s t e a d yd e v e l o p m e n to f t h r e e - l i n eh y b r i dr i c e C y t o p l a s mr e s o u r c eo fh y b r i dr i c e ( C M S F A ) t h a tb r e db y F u j i a nA g r i c u l t u r ea n dF o r e s t r yU n i v e r s i t yi san e wg e n c t i es y s t e m , c y t o p l a s mt y p e ，m a i n t a i n e r s o u r c e ， r e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e s t o r e ra n dm a i n t a i n e ra r ed i f f e r e n tf r o mt h r e e - l i n eh y b r i dr i c eW A ， I n d i a nW a t e r - t y p ea n dH L ，a n da l s od i f f e r e n tf r o mt h et w o - l i n eh y b r i dr i c er e s p e c t i v e l y D e e p l y S t u d y i n gg e n e t i ca n dh c t e r o s i sm e c h a n i s mo ft h i sn e wh y b r i dr i c ei so n eo ft h em a i nc o n t e n t sa b o u t u t i l i z i n gh y b r i dr i c ew i t ht h en e wr e s o u r c eo f C M S W i t hi n c o m p l e t ed i a l l e lc r o s s ( 5 5 ) 5C M S sa n d 5r e s t o r e r sw e r es e l e c t e df r o mC M S F Ag e n e t i c s y s t e m G e n e t i ce f f e c t s ，h e t e r o s i sa n dg e n e t i c c o r r e l a t i o n so f 2 2m a i ny i e l d i n ga n dq u a l i t yc h a r a c t e r sw e r ea n a l y z e ds y s t e m a t i c a l l yw i t hn e wa d d i t i v e d o m i n a n tg e n e t i cm o d e l ( A Dm o d e l ) a n ds t a t i s t i ca n a l y s i sm e t h o d ，a i m st oe f f e c t i v eu s eC M S F Aa n d p r o v i d es c i e n t i f i cp r o o ff o rh y b r i dr i c eb r e e d i n g T h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 T h er e s u l t so fp h e n o t y p i ca n a l y s i so fm a i nY i e l da n dQ u a l i t yC h a r a c t e r si nH y b r i dR i c ew i t ht h e N e wR e s o u r c e so f C y t o p l a s mM a l eS t e r i l es h o w e dt h a t ：T h ea v e r a g eo f G W P ，P H ，P L ，S N L ，S P ， F S Pa n dS S Rf o rF tg e n e r a t i o nw e r eh i g h e rt h a nt h ea c c o r d i n gv a l u eo fm a l es t e r i l el i n ea n dr e s t o r e r l i n e ，a n do t h e rc h a r a c t e r sl o c a t e db e t w e e nm a l es t e r i l el i n e sa n dt h er e s t o r e rl i n e s ； F lg e n e r a t i o no f G W P ，S N L ，S P ，F S Pa n dF L Lc h a r a c t e r sa tt h ec o e f f i c i e n to f v a r i a t i o nw e r el e s st h a nm a l es t e r i l el i n e s a n dr e s t o r e rl i n e s ，b u tt h eP Pw a sh i g h e rt h a nt h ec o e f f i c i e n to fv a r i a t i o nC M Sa n dt h er e s t o r e r F l g e n e r a t i o no f t h eB B R ，M R R ，G G R , C H Da n dA C5c h a r a c t e r sa tt h ea v e r a g ew e r eh i g h e rt h a nt h o s eo f m a l es t e r i l el i n e sa n dr e s t o r e rl i n e s ，t h ea v e r a g eo fo t h e rc h a r a c t e r sw e r ei n t e r m e d i a t et y p e ；T h eB R R a n dG Lo fF Ig e n e r a t i o nw e r eh i g h e rt h a nt h o s eo f m a l es t e r i l el i n e sa n dr e s t o r e rl i n e s ，c o e f f i c i e n to f v a r i a t i o no fC G R , C H Da n dG W3c h a r a c t e r sw e r el e s st h a nm a l es t e r i l el i n e sa n dr e s t o r e rl i n e s O t h e r c h a r a c t e r sw e r et h ei n t e r m e d i a t et y p e 2 T h er e s u l t so fg e n e t i ce f f e c t sa n a l y s i so fm a i nY i e l da n dQ u a l i t yC h a r a c t e r so ft h eh y b r i dr i c e w i t hn e wr e s o u r c e ss h o w e dt h a t ： A d d i t i v ev a r i a n c ea n dd o m i n a n c ev a r i a n c ea c c o u n t e df o rt o t a l p h e n o t y p i cv a r i a n c er a t i oo fa l lt r a i t se x c e p tG W Pa n dP L ，w h i c hw e r es i g n i f i c a n to rh i g h l ys i g n i f i c a n t ， j o i n t l yc o n t r o l l e db ya d d i t i v ea n dd o m i n a n te f f e c t ； G W P ，P H ，P L ，S N L ，S Pa n dF S P6C h a r a c t e r s w e r em a i n l yc o n t r o l l e db yd o m i n a n c ee f f e c t s ，n a r r o ws e n s eh e r i t a b i l i t yr a n g e df r o m5 0 t o8 6 0 T h e a d d i t i v ev a r i a n c ea n dd o m i n a n c ev a r i a n c ea c c o u n t e df o rt h ep h e n o t y p i cv a r i a n c er a t i oo f H M R R ，C G R ， C H D ，G L ，R T ，A S Va n dA C7C h a r a c t e r sr e a c h e das i g n i f i c a n tl e v e l ，m a i n l yc o n t r o l l e db ya d d i t i v e e f f e c t sa n dd o m i n a n te f f e c t s ；g e n e t i cv a r i a n c ea n dn a r r o ws e n s eh e r i t a b i l i t yo fp e r c e n t a g eo f C G R ， C H D ，G L ，A S Va n dA C5C h a r a c t e r sw e r em a i n l yc o n t r o l l e db ya d d i t i v ee f f e c t s ，n a r r o ws e n s e 3 福建农林大学硕士学位论文 h e r i t a b i l i t yr a n g e sf r o m5 0 t o8 6 0 ：T h er e m a i n i n gC h a r a c t e r sw e r ec o n t r o l l e db yd o m i n a n t e f f e c t s 3 T h er e s u l t so f h e t e r o s i sa n a l y s i st h eh y b d dr i c ew i t hn e wr e s o u r c e ss h o w e dt h a t ：T h em i d p a r e n t v a l u eo fa l lc h a r a c t e r sr e a c h e ds i g n i f i c a n to rh i g h l ys i g n i f i c a n te x c e p tP P ，S S Ra n dF L L ：T h e m i d - p a r e n tv a l u eo fS N L w a st h eh i g h e s t ，t o4 2 5 ，S S Ri st h el o w e s t ，o n l y1 6 ；t h eb e t t e r - p a r e n t v a l u eo fa l lc h a r a c t e r sr e a c h e da p o s i t i v eo rn e g a t i v es i g n i f i c a n te x c e p tF S Pa n dS S R ：T h e s ec h a r a c t e r s s h o w i n gp o s i t i v eb e t t e r - p a r e n tv a l u ew e r e 勰f o l l o w ：S N L ( 2 5 8 ) ，G W P ( 1 7 5 ) ，P H ( 7 8 ) ， S P ( 6 2 ) ，F S P ( 4 6 ) a n dP L ( 4 5 ) ；T h e s ec h a r a c t e r ss h o w i n gn e g a t i v eb e R e t - p a r e n tv a l u ew e r ea s f o l l o w ：T G W ( 一1 4 9 ) ，P P ( - 1 4 3 ) ，F L L ( - 8 4 ) ，S S R ( 一2 3 ) a n dG D ( I 7 ) T h em i d p a r e n tv a l u eo f M R R , C G R , C H D ，G La n dA C5c h a r a c t e r sr e a c h e ds i g n i f i c a n to rh i g h l ys i g n i f i c a n t T h em i d - p a r e n t v a l u eo fC H DW a st h eh i g h e s t ，t o3 9 3 ，G Li st h el o w e s t ，o n l y1 5 ：T h em i d - p a r e n tv a l u eo f A S V r e a c h e dn e g a t i v es i g n i f i c a n t ，- 2 3 4 ：A d d i t i o nt oB R R ，M R R ，G Wa n dA Cw a sn o ts i g n i f i c a n t ， T h eb e t t e r - p a r e n tv a l u eo f t h eo t h e rs e v e nc h a r a c t e r sr e a c h e dn e g a t i v es i g n i f i c a n to rh i g h l ys i g n i f i c a n t ， w h i c hw e r ea Sf o l l o w ：A S V ( 一7 0 4 ) ，T R ( - 2 6 8 ) ，C H D ( - 1 2 2 ) ，C G R ( - 1 0 9 ) ，H M R R ( - 1 0 5 ) ， G L ( - 6 8 ) ，L W ( 4 9 ) 4 T h er e s u l t so fg e n e t i cc o r r e l a t i o n so fm a i ny i e l da n dq u a l i t yc h a r a c t e r so ft h eh y b r i dr i c ew i t h n e wr e s o u r c e ss h o w e dt h a t ：T h ec h a r a c t e r sw h i c hr e a c h e da d d i t i v ea n dd o m i n a l i c ec o r r e l a t i o n sw e r e s i g n i f i c a n to rh i g h l ys i g n i f i c a n t , a n dt h et w og e n d e r - r e l a t e di nt h es a m ed i r e c t i o nw e r ef o l l o wa sG W P w i t hS S R ，P Hw i t hS P ，F S Pa n dG D ，S Pw i t hF S Pa n dG D ，P Pw i t hG D ，F S Pw i t hS S Ra n dG D ， T G Ww i t hG D n ec h a r a c t e r sw h i c hr e a c h e da d d i t i v ea n dd o m i n a n c ec o r r e l a t i o n sw e r es i g n i f i c a n to r h i 曲l ys i g n i f i c a n ta n dt h et w og e n d e r - r e l a t e di nt h e d i f f e r e n t d i r e c t i o nw e r ef o l l o w 舔S N Lw i t h G W P , P H 。F S Pa n dT G W ，P Pw i t hT G W T h ec h a r a c t e r sw h i c hr e a c h e da d d i t i v ea n dd o m i n a n c e c o r r e l a t i o n sw g r es i g n i f i c a n to rh i g h l ys i g n i f i c a n t , a n dt h et w O g e n d e r - r e l a t e di nt h es a m ed i r e c t i o nw e r e f o l l o wa sC G Rw i t hM R R ，C H D ，A S Va n dA C ，C H Dw i t hA S Va n dA C T h ec h a r a c t e r sw h i e hr e a c h e d a d d i t i v ea n dd o m i n a n c ec o r r e l a t i o n sw e r es i g n i f i c a n to rh i g h l ys i g n i f i c a n ta n dt h et w og e n d e r - r e l a t e di n t h ed i f f e r e n td i r e c t i o nw e r ef o l l o w 雏G Ww i t hH M R R ，G L ，L ，Wa n dT R ，L Ww i t hA S Va n dA C ， H N 喇w i t hA C T h ea d d i t i v ea n dd o m i n a n c ec o r r e l a t i o n so fG r W Pw i t hA Ca n dM R Rr e a c h e d s i g n i f i c a n t ，t h ea d d i t i v ec o r r e l a t i o n so f G Ww i 曲A S V r e a c h e ds i g n i f i c a n t ，t h ed o m i n a n c ec o r r e l a t i o n so f G Ww i t hB R R ，C G R ，C H Da n dA S Vr e a c h e ds i g n i f i c a n t K e yw o r d s ：C M S - F A ；Y i e l dT r a i t ；Q u a l i t yT r a i t s ；H e r e d i t yE f f e c t ；G e n e t i cc o r r e l a t i o n s ；H e t e r o s i s 4 福建农林大学硕士学位论文 己l吉 丁I仁1 水稻是我国主要的粮食作物之一，全国有6 5 以上人口以稻米为主食，水稻种植面积仅次于 印度列世界第二，单产高于世界稻谷平均单产近l 倍，2 0 0 6 年，全国稻谷种植面积为4 3 9 亿亩， 约占全国种植种面积的2 8 ，稻谷总产量达到1 8 3 亿吨，约占粮食总产量的3 6 7 t 1 1 。杂种优势 是水稻获得高产的主要途径，我国是世界上首个成功把杂种优势应用于水稻的国家，目前我国杂 交稻研究在世界上处于领先水平。杂交稻的选育成功，是水稻育种史上的一次重大革命，使水稻 产量在矮秆良种的基础上增加2 0 左右【2 】。细胞质雄性不育( c y t o p l a s m i cm a l es t e r i l i t y ，C M S ) 是 指质核互作不育，为母性遗传性状，是农作物杂种优势利用的遗传基础嘲。水稻细胞质雄性不育 是水稻杂种优势利用的最主要类型。目前我国杂交稻生产中应用的细胞质雄性不育类型主要包括 野败型、冈型、K 型、印水型、矮败型、红莲型、包台型、D 型、滇型和马协型，其中以野败型 不育系的利用最广闱。由于我国杂交稻细胞质应用比较单一，必然带来水稻抗性减退、稻米品质 偏劣、杂种优势变弱，具有暴发大规模病虫害的潜在危险【5 1 。因此，发掘和利用新细胞质雄性不 j 、 育种质资源成为突破当前水稻育种瓶颈的迫切需要。 为克服目前水稻雄性不育胞质存在的问题，福建农林大学经过多年努力，通过核置换，从 福建普通野生稻( O r u f i p o g o n ) 中获得一种新型的雄性不育细胞质，命名为C 霹同细胞质嘲。“ C M S - F A 细胞质不育系的选育方法如下【9 】：( 1 ) 选用广保型雄性不育细胞质稻属中的不同种，或者 来源不同的普通野生稻，或者用这些野生稻作母本选育的品种、品系或中间材料作母本；选用栽 培稻品种作父本；( 2 ) 用上述所述的1 个母本与1 个父本杂交，也可再与2 个或2 个以上所述父本杂 交；( 3 ) 选杂交后代中的雄性不育株作母本，然后与同一父本回交；( 4 ) 经多次回交后，可获得 群体性状稳定，不育度( 9 9 以上) 高的细胞质雄性不育系；( 5 ) 用野败型的保持系、恢复系和 红莲型的保持系、恢复系等4 种材料作父本，与上述选育的细胞质雄性不育系测交，种植测交一 代，测交一代育性表现为不育，该不育系即为广保型细胞质雄性不育系。依据上述不育系选育步 骤，福建农林大学选用福建普通野生稻作母本，与野败型恢复系早恢8 9 杂交，选杂交后代中表现 雄性不育的植株作母本，以早恢8 9 作父本，多次回交后育成不育系金农l A ，用所述的测交方法进 行测交，测交后代表现全不育。 深入研究不育系金农l A 发现，野败型和红莲型的保持系和恢复系都可作为金农l A 的保持系， 但他们都不能恢复金农1 A 的育性I s 。为克服C 舔翮细胞质三系应用障碍，福建农林大学又自主 5 福建农林大学硕士学位论文 设计了恢复系的选育方法。C M S - F A 2 , l l 胞质恢复系的选育方法如下【9 】：( 1 ) 选用广保趔雄性不育细 胞质稻属中的不同种，或者来源不同的普通野生稻，或者用这些野生稻作母本育成的品种、品系 或中间材料作母本；选用栽培稻品种作父本；( 2 ) 用上述所述的1 个母本与1 个父本杂交，也可再 与2 个或2 个以上所述父本杂交；( 3 ) 选杂交后代中雄性可育株作母本，然后与同一父本回交：( 4 ) 经多次回交后，获得农艺性状与父本相似的正常可育后代材料；( 5 ) 选取后代材料自交分离出的 雄性可育植株进行连续自交，可得到育性正常，群体性状稳定，农艺性状与父本相似的正常可育 品系，即为水稻广保型细胞质雄性不育恢复系。依据上述恢复系的选育方法，福建农林大学选福 建普通野生稻作母本，与特青6 3 杂交，从杂交后代中选雄性可育株作母本，特青6 3 作父本进行杂 交，选取杂交后代中雄性可育株作母本，连续回交5 次后，选可育株自交，并从自交后代中选可 育株再经多次自交，获得群体完全为雄性可育株的广保型恢复系F R l ，命名为金恢l 掣1 4 1 。恢复系 的选育成功，实现了C M S - F A 细胞质三系的应用，目前已经选育出多个新质源杂交稻组合，其中 金农2 优3 号于2 0 1 0 年通过福建省农作物品种审定委员会审定( 闽审稻2 0 1 0 0 0 5 ) 。 目前，有关对C 珏砑细胞质杂交稻的研究主要包括不育系和恢复系选育5 1 ，产量性状遗传 效应 1 6 , 1 7 ，细胞质效应【1 8 1 等方面，对指导新质源杂交稻的遗传与育种具有重要意义。但在稻米品 质性状的遗传效应及杂种优势方面至今尚未见报道。本研究以新细胞质源杂交稻( C M S - F A ) 遗 传系统的5 个不育系和5 个恢复系，按不完全双列杂交设计( 5 x 5 ) 组配成一套包括亲本和杂种一 代2 个世代的遗传群体为研究材料，采用植物数量性状的加性显性遗传模型( A D 模型) 和统计分 析方法，系统分析了2 2 个主要产量和品质性状的遗传效应、杂种优势及遗传相关性，以期为选育 高产优质的新质源杂交稻提供科学依据。 6 福建农林大学硕士学位论文 第一章文献综述 细胞质雄性不育( c y t o p l a s m i cm a l es t e r i B t y ，C M S ) 是水稻利用杂种优势的主要途径，目前 我国杂交稻生产中应用的细胞质雄性不育类型主要包括野败型、印水型、冈型、D 型、矮败型、 包台型、K 型、红莲型、滇型和马协型等1 0 种刚。我国的杂交稻研究在世界上处于领先水平，杂 交稻的选育成功使水稻产量在矮秆良种的基础上提高2 0 左右1 2 。目前选育高产优质杂交稻是育 种工作者的主要目标。深入了解细胞质雄性不育间的遗传差异，剖析杂交稻主要产量和品质性状 的遗传背景，对杂交稻育种和生产具有重要意义。 l 水稻细胞质雄性不育研究进展 1 1 细胞质雄性不育研究 细胞质雄性不育( c y t o p l a s m i cm a l es t e r i l i t y ，C M S ) 是指细胞质和细胞核互作的不育类型， 高等植物中普遍存在雄性不育现象，细胞质雄性不育遗传表现为母性遗传，是作物杂种优势利用 的遗传基础t 1 9 1 。水稻细胞质雄性不育是水稻杂种优势利用的重要手段，水稻细胞质雄性不育的利 用实现了杂交稻三系配套( 不育系、恢复系、保持系) ，提高了水稻产量，对我国粮食乃至世界 粮食安全具有重要意义。从1 9 7 3 年实现籼型水稻三系配套到1 9 8 6 年，科研工作者相继选育出来 6 0 多种不同细胞质的籼、粳和糯稻型水稻雄性不育系6 0 0 多个 2 0 - 2 3 】。目前，我国杂交稻生产中应 用的细胞质雄性不育类型主要包括野败型、冈型、D 型、印水型、矮败型、红莲型、K 型、包台 型、滇型和马协型等1 0 种H 2 4 】。近几年来，随着科研工作者的不断努力，发现了越来越多的雄性 不育细胞质源，选育出具有新不育细胞质源的雄性不育系。例如，T R B 胞质不育系T R B 3 7 0 A t 2 5 1 ， 夜公胞质不育系Y 华农A t 2 6 1 ，爪哇稻胞质不育系岳4 A 2 7 ，M i z 2 1 胞质不育系K a l a s h r e eA 和 P a d m i n iA t 2 S ，红梅早胞质不育系红矮A 2 9 ，耐冷性K a l i n g a - 1 胞质不育系K d s h n a - A 1 3 们，云南紫 稻无花粉细胞质质源不育系天香A ( 3 1 1 ，东乡野生稻胞质不育系“东B 1 1A ，【3 2 1 ，马尾粘胞质不育系 武金2 A 1 3 3 1 ，普通野生稻( 0 r u f i p o g o n ) 新质源金农1 A t 9 。新型细胞质不育系的选育丰富了杂交 稻细胞质雄性不育细胞质源的遗传多样性，为水稻优良品种的选育奠定了基础。 1 2 新质源( F A ) 雄性不育研究 福建农林大学用普通野生稻( O r u f i p o g o n ) 与金早6 号杂交，杂交后代再与早恢8 9 杂交，在 种植的杂交后代中分离出不育株，用不育株与早恢8 9 连续回交，获得稳定不育系，命名为金农l A ， 早恢8 9 成为金1 A 保持系1 1 2 】。用金农l A 分别与2 个野败型保持系、5 个野败型恢复系和1 个红莲型保 持系测交。测交结果显示，F l 的花粉可染率在0 - 2 7 1 1 之间，自然结实率在0 - 4 1 3 之间，表 7 福建农林大学硕士学位论文 现无育性恢复能力。显然这个细胞质不同于野败型( W A ) 和红莲型( H L ) 细胞质，是一个具有 较广保持系来源的新雄性不育细胞质源【钔。以新质源不育系与国乡 b 2 2 0 个水稻品种的测交组合为 研究材料，对新质源杂交稻的保持系资源利用率研究表明，新质源不育系的保持系占稻种资源的 5 5 5 ，相同试验条件下测得的野败型不育系的保持系占稻种资源2 0 ，新质源不育系保持系资 源利用率与野败型相比有较大幅度提高3 】。 野败型( W A ) 和红莲型( H L ) 等类型的恢复系不能恢复F A 型细胞质的育性M ，据此推测， F A 型细胞质不育系所具有的恢保关系与W A 型、H L 型等不育系不同。F A 型细胞质不育系难以直接 找到恢复系1 4 】，必须采用人工的方法研制恢复系才能解决三系配套和生产应用的难题。福建农林 大学在同质恢复系遗传