克螟稻抗虫株系和非抗虫株系的淀粉含量和粘滞性淀粉谱研究

克螟稻抗虫株系和非抗虫株系的淀粉含量和粘滞性淀粉谱研究

自1984年第一例转移植物出现以来，转移植物的面积逐年增加。由于转抗病虫基因的农作物具有减轻病虫危害,降低防治成本,减少环境污染等优点,近几年发展尤为迅速。世界各国对转基因的科研相当重视,我国也不例外,目前Bt抗虫棉花已占我国棉花总面积的一半以上,Bt抗虫水稻正在申请商品化生产的许可。有关转Bt基因水稻后代农艺性状的研究已有相当多的报道。通过生物技术将Bt基因导入的后代农艺性状与亲本无显著差异;但通过常规杂交手段导入Bt基因的后代与双亲相比,部分农艺性状显著改善,而抗虫性不变。同时也有关于粘滞性淀粉谱(RVA谱)等稻米品质的报道。但转Bt基因水稻杂种后代的稻米品质有无变化,还未见报道。本文通过一个抗虫亲本TS5与5个感虫亲本作正反杂交,分析其稳定后代的稻米理化指标,以为抗虫水稻育种和研究提供一些参考。1材料和方法1.1感虫品种的选育由浙江大学核农业科学研究所提供的Bt纯合基因的粳型克螟稻亲本TS51份。台州市农科院选育的感虫亲本5份:广亲和恢复系T42,R1252;籼粳交偏粳型恢复系T26,T762;粳稻恢复系T806。6份亲本于2000年冬在海南省陵水县良种场种植,以TS5为父本或母本,分别与其余5份感虫亲本作正反交配组。1.2测试方法(1)海南、促进形成阶段育种正反交试验得到的10份F1种子于2001年6月初种植于台州市农科院试验田,收获的10份种子于2001年冬开始在海南、台州两地来回穿梭育种,并于F2代开始于孕穗期用GUS检测。成熟时对各组合的抗虫株和非抗虫株分别收取,到2003年秋已至第6代,各杂种后代已稳定,得到10个组合的抗虫株系和非抗虫株系20份,加上6份亲本,共26份,收获的种子在常温条件下储藏,至2004年5月进行米质分析。(2)亚曹测量按农业部部颁标准NY147-88方法操作。(3)va自动分析方法参照AACC标准,准确称取精米粉3.00g、蒸馏水25.0g,由澳大利亚产的RVA自动分析仪测定RVA,测定方法详见文献。结果共测得6个RVA谱特征值:最高粘度(PKV)、热浆粘度(HPV)、冷胶粘度(CPV)、崩解值(BDV,最高粘度—热浆粘度)、消减值(SBV,冷胶粘度—最高粘度)、最粘时间(PT)。(4)胚乳gus基因检测GUS基因是Bt基因的标记,通过GUS检测能间接证明Bt基因的存在。对上述10份F2材料,于大田分蘖期每株各剪取3块小叶片,进行叶片GUS基因检测;F3代开始的20份材料,剪取每份30粒米的少部分胚乳,进行胚乳GUS基因检测。参照文献的方法,用GUS组织化学染色法鉴别GUS基因的表达产物。对GUS基因逐代检测目的是筛选Bt基因纯合的株系。2结果与分析2.1杂种后代的aac克螟稻与5个感虫亲本作正反交配组,所得的20个F6代抗虫和非抗虫株系的直链淀粉含量列于表1。从表1可知,亲本AAC在4.3%～16.8%之间,各杂种后代的AAC在11.8%～17.2%之间。除TS5/T42-2,T806/TS5-2的AAC均为17.2%,略高于高值亲本TS5的16.8%外,其余均介于双亲之间,且多数偏向于高值亲本克螟稻TS5。说明所配组的抗虫杂交后代的AAC符合正常的正态分布规律,也就是说就AAC而言,杂交后代与亲本无明显差异。2.2抗虫杂交前后的rva谱特征值比较由图1,2可见,T806的AAC只有4.3%,其RVA图谱与其他品种的图谱有着明显的区别,T806各RVA谱特征值明显低于其他品种,说明AAC特低的品种,其RVA谱的各特征值也明显的偏低。比较抗虫杂交后代与双亲的关系(图1),各正反交抗虫杂交后代的最高粘度大多数介于其双亲之间,其他各特征值也基本介于其双亲之间。比较正交杂交后代抗虫株系和非抗虫株系与其双亲之间的RVA图谱(图2),发现杂种后代的RVA谱特征值也基本上介于其亲本之间。说明不管是抗虫杂交后代,还是非抗虫杂交后代的RVA谱特征值,与其双亲相比,无明显差异。在RVA谱中,认为崩解值(BDV)在100个RVU以上,消减值(SBV)在25个RVU以下的品种食味品质往往较好。由表1可见,10个抗虫杂交后代组合的崩解值(BDV)有5个超过100个RVU,消减值(SBV)均在26个RVU以下,且多数为负值。而亲本中有3个崩解值超过100个RVU,其中T762的BDV只有53.92个RVU;消减值(SBV)中T762和T26分别为76.42和77.17个RVU,其余为负值。因此,虽然抗虫杂交后代的稻米品质与亲本相比无明显差异,但也有较好的改善。2.3种代次与aac、崩解值的关系从表1可以看出,亲本T806的AAC含量最低,只有4.3%,其达到最高粘度所需的时间即最粘时间也最短,只有4.33min,而随着其他亲本及杂种后代的AAC含量增加,最粘时间也相应增加,两者之间呈极显著正相关,相关系数为0.7929**。AAC与消减值、最高粘度、热浆粘度、冷胶粘度也呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.4727*,0.4669*,0.7268**和0.8438**;AAC与崩解值BDV呈负相关,相关系数为-0.1153,不显著。这与舒庆尧等的研究结果并不一致,可能是选用样品不同,所配亲本多数来自同一课题组的恢复系,遗传背景较一致有关,这有待于进一步研究。3水稻品种对抗虫杂交稳定性的影响目前转Bt基因或转CPTi基因的杂交水稻技术已经成熟,已处于中试阶段,只要取得国家的转基因杂交水稻生产许可证,就可以大面积的推广应用。有关转Bt基因杂交水稻的文章也发表不少,有些认为杂交后代的抗虫性得到很稳定的遗传,表现出高抗水平,但农艺性状与亲本相比,无显著变化;也有些认为部分农艺性状与亲本相比,得到显著改善。但未见有关抗虫杂交水稻后代的稻米品质的报道。笔者通过1个粳型克螟稻与5个粳型或偏粳型感虫亲本作正反交配组,其杂交后代的抗虫性都已得到稳定的表达,农艺性状部分得到显著改良,分蘖动