栽培稻(O.sativaL.)渗入系抗旱性评价及相关QTL定位

1、栽培稻(O.sativaL.)渗入系抗旱性评价及相关QTL定位本研究以中国云南地方旱稻品种毫格劳作供体和中国辽宁超级稻品种沈农265为轮回亲本连续回交构建的后代渗入系群体经连续多代田间干旱下的选育获得的几个改良回交渗入系纯系D123D29D121等为研究材料，以其双亲为对照,抗旱品种IRAT109和本实验室典型敏旱品系297-28为参照,研究了干旱胁迫对其产量、根系、叶片水势和光合作用等的影响,评估这些改良渗入系的综合抗旱性；同时，以强抗旱渗入系D123为供体亲本，与沈农265继续回交构建作图群体评价了群体苗期、成熟期抗旱性，进而利用SSFfe记对重要抗旱相关农艺性状进行QTL定位。主要结果如

2、下:1.所有改良渗入系产量水作环境下均高于或者显著高于沈农265,其他农艺性状与之接近或者略高,而干旱胁迫下多数渗入系叶片抗衰度、产量及最长根长、粗根数与总根数比值表现显著优于沈农265,尤其是渗入系D29在重度干旱下产量不仅远超沈农265，而且达到IRAT109相近水平,同时其根最长,且显著高于其他所有参试基因型,包括IRAT109和毫格劳。这表明连续回交及抗旱性综合选育的育种策略不仅可以使轮回亲本的产量潜力得到保持或略有提高,同时可以有效改良其抗旱性。2.植株水势日变化水作每个测量时间段所有基因型水势值均相互接近,旱作环境下各基因型水势各日点均低于水作环境,在14:00-15:00时差别达

3、到最大。D123与毫格劳和IRAT109各日点相互接近，两年水旱作问14:00-15:00水势差别均不显著，与毫格劳和IRAT109同属早稻水势类型；D121水旱作下虽水势值都相对较低,但重旱下几乎与水作相等,对干旱高度不敏感;D29在该日点旱作比水作虽两年都下降显著,但其水势值水旱作下都位于全部基因型最高值之列,显示其生理抗旱性也很突出,这两个渗入系也属于抗或耐旱水势类型,但二者可能有不同的抗旱机制。3.抽穗灌浆期光合速率日变化监测表明,干旱处理改变了所有基因型水作下的日变化曲线,使9:00-10:00时的光合速率峰消失。旱作环境下，2012年渗入系D123,D121光合速率显著高于沈农26

4、5，尤其D123与高值毫格劳和IRAT109相当,2013年除D78外，其他渗入系均显著高于沈农265。两年结果表明,改良渗入系光合速率明显优于沈农265,尤其重旱年份表现更加优异。4.相关性分析发现,旱作环境下籽粒单产与生物量、结实率、千粒重极显著正相关,与光合速率显著正相关;生物量与水势、光合速率极显著正相关;水势又与光合速率、气孔导度、最粗根粗极显著或显著正相关;光合速率与最粗根粗显著正相关,而这些相关性在水作下都不显著。单位面积基本苗、总茎蘖数、有效穗数与籽粒单产都无直接的显著相关。这一方面显示干旱胁迫下生长前期群体大小通过影响生物量一定程度间接影响到籽粒单产,不同基因型间的籽粒单产高

5、低主要决定于生长后期抗旱相关性状的差异。同时进一步表明,干旱胁迫下的生物量的积累与植体内水分代谢、光合生理过程是相互正向影响的,并最终显著影响籽粒产量。植株体内水势是通过直接影响光合生理而间接影响到籽粒产量,更粗的根有利于根系在干旱胁迫下增强吸收和传输水分的能力,使其植株体地上部获得并保持旺盛的水分代谢和高光合效能,是抗旱基因型根系的重要特征之一。5.从强抗旱渗入系D123与其轮回亲本沈农265的回交后代约7000个株系中依据叶片抗衰度选择到核心作图群体A和B,分别获得178个和314个株系。从中进一步分别筛选出49个和58个表现稳定的株系,同时选择出株高,产量,抗倒性,叶片抗衰度等综合性状优

6、良的株系15个,为进一步抗旱性研究和育种利用提供了优良遗传材料。对群体抗旱性鉴定发现不同性状对干旱胁迫的响应敏感性不同,敏感性排序为结实率>穗高>叶高>分蘖数>穗长。连续多年目测叶片抗衰度评级分析发现,目测抗衰度评级可靠,稳定性好。6.旱作环境下共定位到主效QTL4个（PVE15%）。第12号染色体RM270KRM345升段附近富集了控制穗长、抽穗期延迟和叶片抗衰度共计5个QTL&控制叶片抗衰度的QTL-qan-lsl-4位于第4号染色体RM255KRM115吆间，该片段为来自毫格劳的RM255-RM2799段,D123与沈农265回交后该片段发生重组交换。位于第11号染色体RM1761-RM2间的QTL-qsp-11控制结实率，但是该片段在回交后并没有发生重组交换,未来需要更大规模的回交才可能使该片段重组进而缩小该片段。位于第12号染色体上来自毫格劳的RM3455-RM2529段聚合了能提高干旱胁迫下叶片抗衰度的QTL-qan-lsl-12-2和穗长的QTL