香型杂交水稻的育种研究

香型杂交水稻的育种研究

郑家奎[1]2004年在《香型杂交水稻的育种研究》文中研究表明我国的水稻生产肩负着保证国家粮食安全和满足人们需要的双重任务。因此,水稻产量与品质的结合成为水稻育种将来的主要方向。实践已经证明,杂种优势利用是提高作物产量的有效途径,而香稻是人们喜爱的主食,香型杂交稻育种由此逐渐成为水稻育种的趋势之一。虽然香型杂交稻的育种实践已进行了20年,但除在技术上育成了有限的少数组合外,还无人系统地研究过香型杂交稻育种的最基本的理论问题。本文从资源、杂种优势、遗传、配合力和选育等方面开展了研究,获得如下主要结果:1、香稻资源的评价与遗传多样性研究恢保关系测定和农艺经济性状的评价结果,19份为保持系,12份为恢复系,2份表现半恢复。据此将香稻资源分为保持系和恢复系(半恢划入恢复系)两类。遗传变异分析结果,香稻保持系和恢复系资源的遗传变异系数均大于相应的对照,表明了香稻资源具有丰富的遗传多样性和利用潜力。香稻资源的产量构成有其各自的特点,保持系单株产量与结实率达显着相关,恢复系产量与结实率相关极显着。各性状作用于产量的大小、方式为,保持系以每穗粒数、着粒密度和穗长的直接作用为大,且直接和间接作用均重要,恢复系以结实率和每穗粒数作用较大且以直接作用为主。聚类分析结果,33个香稻材料可分为4类,第一类以穗大粒多为特点,第二类则以高有效穗和高结实率为特色,第叁类则穗粒结构较为协调,综合农艺经济性状较好,第四类则为特大穗,单株穗数少,千粒重小。用SSR引物分析了29个香稻材料的遗传多样性结果表明,213对引物中具多态性的引物24对,染色体7、8、11的SSR多态性较高,染色体9上的SSR多态性最差。24对SSR引物共检测到71个等位位点,其中每一个等位位点等位基因变幅为2—6个,平均每个引物检测到2.96个等位基因。引物多态信息含量(PIC)变幅为0.120—0.672,平均为0.371。等位基因频率变幅为0.034—0.931,平均为0.388;遗传多样性指数(Hs)变幅为0.128—0.704,平均为0.424;平均遗传多样性指数(Ht)变幅为0.774—0.936,平均为0.851,表明所研究材料的遗传多样性丰富。聚类分析结果,全部材料可以分为3类,分类结果与系谱和来源基本一致。表明SSR标记分类能区分品种间的遗传差异。2、香稻与香稻杂交、香稻与非香稻杂交的杂种优势分析及其与遗传距离的相关性杂种优势的表现研究结果,香稻与香稻杂交的单株产量的平均优势和超亲优势的变幅分别为-30.26—89.53%和-33.13—77.32%,平均分别达到51.72%和42.77%。其产量杂种优势明显。香稻与非香稻杂交单株产量的中亲优势和超亲优势变幅分别为-7.51—37.87%和-17.52—30.80%,平均分别为16.21%和平均为7.53%,但变幅大,优势组合也有利用价值。单株产量优势与其它性状优势间的关系研究表明,香稻与香稻杂交超亲优势的每穗粒数与单株产量呈极显着正相关,偏相关和通径分析结果,对产量优势贡献较大的是结实率和每穗粒数的优势,以直接作用为主。香稻与非香稻杂交的生物产量与单株产量的优势间相关性达极显着,偏相关和通径分析结果均表现单株干物重的作用最大,收获指数次之,每穗粒数有重要作用。表明全香型杂交稻育种中,应以保证结实率的基础上提高每穗粒数的优势为主,在自然参合型杂交稻育种中,首要地是提高生物产量的优势,并在此基础上在保证结实率的情况下增加每穗粒数优势。对遗传距离与杂种优势间的相关性分析表明,无论香稻与香稻杂交还是香稻与非香稻杂交,无论是表型遗传距离还是分子遗传距离,其遗传距离与产量杂种优势间均无相关性,本研究结果显示,香型杂交稻育种中,遗传距离不能预测产量杂种优势。3、香味性状的遗传模式研究对14份香稻材料的遗传模式研究结果,其香味基因均受隐性基因控制。不同材料的香味遗传模式分为叁种:泸香90A等9份材料属单隐性基因控制香味;川香29A等3份受两对独立基因控制香味;1378A和香恢9162的香味属双基因互作遗传模式。在两个非香稻遗传背景下,4份香稻材料的遗传模式表现一致,1份材料(泸香90A)的遗传模式不一致,分别表现单隐性基因遗传和两对基因互作遗传模式。根据这一研究结果,结合前人的研究,提出了香味性状受“主效基因+微效基因+剂量效应”遗传系统控制的推测。香味基因的等位性研究结果,泸香恢2号与6个香型不育系的香味基因是等位的。泸香恢1号与2个不育系的香味基因相互等位,但与4份不育系确的香味基因不等位。4、香型杂交稻主要性状的配合力、遗传力与群体遗传变异规律研究研究表明,香型杂交稻性状的形成,除千粒重外,既受一般配合力制约,又受特殊配合力影响,千粒重主要受亲本一般配合力控制。不育系宜香A和1178A、恢复系泸恢H82单株产量的一般配合力相对效应值为较大正值,用其作亲本易获得产量高的强优势组合;泸香恢2号的播抽期的一般配合力表现较大负值,表明有利于选配早熟组合;其它亲本在主要性状上各有特色。播抽期、单株穗数、结实率和千粒重在遗传上加性效应居主导地位;单株产量的Vg值为77.91%;每穗粒数的Vg值和Vs值几乎各占一半。单株产量、播抽期、每穗粒数和结实率等性状恢复系起主要作用;单株穗数和千

周永国[2]2008年在《利用anti-waxy基因降低两系不育系261S水稻及杂交粳稻“闵优香粳”稻米直链淀粉含量》文中认为水稻是世界上最重要的粮食作物之一。全球一半以上的人口以稻米为主要食物来源。我国是世界上第一个在生产上利用水稻杂种优势的国家。近半个世纪以来,我国在水稻科技方面取得了举世瞩目的成就,为我国乃至世界的水稻生产做出了巨大的贡献。本文综述了杂交水稻的发展及水稻性状改良研究进展,这些重要进展给杂交水稻育种在品质改良和抗性提高上奠定了一定的基础,也进一步显现了杂交水稻发展的良好前景。在影响稻米食味品质各项指标中,直链淀粉含量是一项最重要的指标。“闵优香粳”是由上海市闵行区种子公司于2000年用261S与W香99075配组选育而成的高产、抗病、香型两系杂交晚粳新品种,也是目前上海唯一推广的两系杂交稻,但是就直链淀粉含量而言,“闵优香粳”杂交稻的直链淀粉含量为18.5%,未能达到农业部部颁的一级优质米标准。本研究以由本实验室将anti-waxy基因导入两系不育系261S水稻获得的6个共转化子的T1代种子为研究材料,对转基因后代植株进行目的基因PCR检测,筛选纯合转基因后代,经过3代的筛选得到3个转基因纯合株系。采用TAIL-PCR技术,扩增出4个转基因株系T3代植株中T-DNA侧翼序列。分析了5个转基因株系与对照未转基因261S的自交结实率及3个纯合转基因株系与W香99075杂交结实率,结果显示,转基因株系与对照的自交结实率和杂交结实率都没有显着性差异,这说明了anti-waxy基因整合到受体水稻261S后,没有对受体水稻的正常结实产生不利的影响。分析了转基因水稻T4代种子与对照261S水稻的糙米直链淀粉含量及其与原恢复系W香99075杂交F2代种子糙米直链淀粉含量,结果表明,有4个转基因261S株系T4代种子糙米直链淀粉含量,均有不同程度降低,与对照比较呈极显着差异;有2个转基因株系杂交稻F2糙米直链淀粉含量与对照存在极显着差异。由此可见,我们已经获得了稻米直链淀粉含量降低的两系不育系261S水稻,稻米直链淀粉含量降低、食味品质可能已被改良的新型“闵优香粳”杂交稻。本研究中我们还获得了植株矮化且剑叶较短的261S水稻突变体,它是由261S水稻成熟胚在离体组织培养过程中突变获得的。经2代常规种植观察显示,其各种农艺性状已经稳定。我们分别对矮化株系和对照261S水稻株高、穗尖与叶尖之间距离及剑叶长等性状进行记录及差异显着性分析,发现矮化株系与转基因对应编号的非矮化转基因261S株系及未转基因的261S植株都有极显着性差异。在植株高度上,矮化株系比261S对照平均降低约10cm;261S水稻植株穗尖与叶尖之间的距离约为11cm,而矮化株系的穗尖与叶尖之间的距离仅约3cm。在大田种植中,能明显看出矮化株系的上半穗浮于叶片表面,形成“叶上禾”状态。在进行大田杂交制种时,这有利于父本的花粉不受剑叶的遮挡而更容易落到雌蕊的柱头上,从而有可能大大提高杂交授粉率、获得更多的杂交种子。因此,这个矮化及短剑叶突变株系在以后的杂交育种中将有着良好的应用前景。从制种过程分析,两系杂交稻配组自由,普通常规稻都可以作为恢复系进行杂交制种。因此在两系杂交稻育种研究中,母本的培育比父本更重要。尽管人们也可以利用常规杂交育种技术对两系不育系的各种性状进行改良,但是,利用杂交技术改良两系不育系水稻的品质,一是所需的时间较长,同时要求保持原来水稻品种作为不育系所应该具备的特性也是比较困难的。本研究通过基因工程技术和离体组织培养,已成功获得了稻米直链淀粉含量降低和植株矮化及剑叶较短两种不同类型的两系不育系新品系,为今后培育新型两系杂交稻组合研究奠定了重要的基础。

郭军, 吴传勇, 赵琳莉[3]2011年在《香型杂交水稻育种简析》文中研究说明水稻品质与产量的结合是水稻育种发展的重要方向。利用杂种优势能够提高水稻的产量,香型杂交水稻育种日益成为水稻育种的重要趋势之一。文章对香型杂交水稻育种进行探究,并提出一些观点以供参考。

赵国超[4]2010年在《香稻分子育种及香味形成分子机理的初步研究》文中研究表明水稻是我国的主要粮食作物,随着人民生活水平的提高,百姓对稻米品质要求越来越高。香米因其独特的香味,在国际稻米市场上占有重要的地位,价格是一般稻米的2-3倍。国际市场的香米主要来自于印度和泰国。培育优良香稻新品种具有重要的价值和意义。传统育种存在很多不足,分子生物学的飞速发展,使分子育种成为可能。本文综述了香米育种和香味形成机制方面的最新研究进展,并开展了利用分子标记辅助选育适合上海地区种植的香型两系不育系,同时进行了香味形成机理方面的初步研究。本研究首先从香型水稻W香99075和非香型水稻261S中克隆了甜菜碱乙醛脱氢酶2基因(badh2/Badh2),然后利用生物学软件Vector NTI分析,结果表明两者分别在第二内含子,第四内含子,第七外显子存在明显的序列差异。根据这些序列差异设计了一组筛选特异性功能分子标记M7引物。然后利用分子标记辅助常规选育方法培育香型两系不育系。同时我们根据前人的研究报告,针对与水稻香味直接相关的甜菜碱乙醛脱氢酶2基因(badh2/Badh2)的突变情况,又设计了一对筛选功能性分子标记M2引物。M2适用于badh2/Badh2基因第二外显子突变类型香稻基因型分析及其分子标记辅助育种。在此基础上我们利用两个功能性分子标记M7、M2对本实验室收集的主要香型水稻进行基因突变类型的分析,结果表明这些香稻主要分为叁类:(1)第二外显子突变类型;(2)第七外显子突变类型;(3)无编码链突变类型。通过分子生物学方法我们对香型水稻南海318甜菜碱乙醛脱氢酶2基因全序列克隆及序列分析,并与非香稻日本晴甜菜碱乙醛脱氢酶2基因全序列比较。结果发现,南海318甜菜碱乙醛脱氢酶2基因的编码链没有发生突变,而在第二和第四内含子处发生了和上述两种类型(第二和第七外显子突变类型)香稻几乎相同的碱基突变位点。比较南海318和日本晴两种水稻甜菜碱乙醛脱氢酶2基因ATG 5’上游1300bp序列(其中5’UTR序列为147个核苷酸),两者也基本相同。本试验将南海318水稻分别与07-08香稻(第七外显子突变)、苏沪香睛(第二外显子突变)、非香水稻日本睛和中花1 1水稻杂交,通过互补试验验证南海318甜菜碱乙醛脱氢酶2基因在香味形成中的作用。结果显示:07-08香稻和苏沪香睛水稻与南海318水稻的杂交后代F1种子和幼叶都仍然表现出香味,日本睛和中花11水稻与南海318水稻的杂交后代F1种子和幼叶都仍然表现非香味特征,这些结果表明南海318水稻呈现香味特征与甜菜碱乙醛脱氢酶2直接相关,且相对于非香型水稻甜菜碱乙醛脱氢酶2基因南海318水稻甜菜碱乙醛脱氢酶2基因存在部分功能缺失。同时在本研究中,还构建了一个由烟草花叶病毒35S启动子引导的表达载体:pCAMBIA1301-35S-Badh2cDNA-nos。该表达载体的构建,为今后在转基因水平上研究南海318的香味形成机理奠定了基础。

郑家团, 杨德卫, 董炼飞, 游晴如, 郑轶[5]2012年在《香型水稻的遗传和育种现状》文中提出香型水稻在国际稻米贸易市场上占有重要的地位,成为当今科研热门课题之一,而香味是香稻最重要的品质特性。本文概述了香型水稻的遗传机制、香味基因的鉴定及香味基因分子育种利用等方面内容,简要介绍了香型杂交稻不育系和恢复系选育的进展,并分析和阐述香型杂交稻的选育及推广应用方面的进展。最后,针对当前香型水稻存在的问题,就如何深入开展香型水稻相关研究进行展望。

李存龙[6]2005年在《香型软米籼型叁系杂交稻恢复系选育与应用研究》文中研究指明本试验以5个不同水稻胞质雄性不育类型对236个云南不同遗传背景的香、软米水稻资源进行育性恢复鉴定,结果表明,云南香、软米水稻种质资源中,有恢复能力的种质资源占12.0%,保持的占6.3%,而大部分属半恢半保类型。部分鉴定材料如滇陇201等可转育成香型软米杂交稻亲本。有恢复力材料大都市带有IR血缘,有较强恢复力的地方种质材料少。滇屯502品种表现为弱保持,和前人研究认为有恢复力的结果差异很大。 以香型软米良种滇陇201和滇屯502作香软米基因供体,导入已广泛应用、强恢复力、高配合力的明恢63,结果成功育出恢复力强、配合力高、适应性广、米饭香味浓郁、柔软,米质综合指标达国家2级以上优质米标准的恢复系文恢206和文恢23。这表明,选用广泛应用的香型软米常规良种和强优恢复系杂交,聚集双亲优势基因,是能选出聚双亲优势性状为一体的恢复系。 采取优优配、香香配方法,引进香型软米不育系宜香1A和文恢206和文恢23进行测配,结果选育出产量分别比杂交稻汕优63和常规香型软米品种滇屯502增产5%和15%以上的香型软米杂交稻新组合文富7号和文富8号。试验表明,要育成优质杂交稻,配组双亲必须是优质;要育成稻米(F_2)是全香型的杂交稻组合,配组双亲必须有香味。控制水稻香味基因随不同遗传背景品种而不同,有些是由1-2对隐性基因控制,有些是受1对隐性主基因控制,还受微效基因控制。

李存龙, 杨芬, 罗龙, 罗天刚, 杨轻松[7]2007年在《香型软米恢复系文恢206选育与应用研究》文中研究表明以生产上广泛应用的恢复力强、配合力高的明恢63作母本,和云南优质软米水稻良种滇陇201作父本进行杂交,成功选育出有清香味、恢复力强、配合力高、抗病和适应性强的香型软米水稻恢复系文恢206。按照优优配、香香配的方法,以文恢206和香稻不育系宜香1A进行测配试验,成功选育出罕见的米质达到国标一级标准,种子、秧苗均有浓香味,米粒香味浓度远远超过其亲本,产量高,抗性强,适应性广,在蒸煮和食味品质达到"香、软、润"的香型软米杂交水稻新组合文富7号,并在全国许多地区进行试验示范,均表现出品质特优,产量较高特点。此外,讨论利用云南香型软米稻种资源创建品质优异杂交稻亲本和选育优质杂种稻的方法和途径,以及云南稻种资源香味基因遗传表现及其在育种中应用问题。

白德朗, 魏薇, 韦燕萍, 陈英之, 李容柏[8]2008年在《杂交香稻研究现状与展望》文中研究说明长期以来,杂交水稻的米质改良是水稻育种的难点和热点问题之一。1989年,湖南杂交水稻研究中心提出杂交香稻理论与技术,并育成我国首个优质杂交香稻不育系湘香2号A和优质杂交香稻组合香优63。20多年来,我国已育成推广10多个香稻不育系和40多个杂交香稻组合,国外尤其是国际水稻研究所和印度农科院也育成系列杂交香稻组合,在水稻香味性状的遗传表达和分子生物技术育种方面取得重要研究成果。杂交香稻的推广和应用丰富了杂交稻的理论与实践。文章通过对杂交香稻品种的选育、香味性状的遗传表达、生物技术改良等研究进展进行综述概括,以期为今后的深入研究提供参考。

许旭明, 张受刚, 梁康迳[9]2007年在《中国水稻籼型叁系不育系选育的进展与讨论》文中指出从开拓不育系新质源、扩大保持系遗传基础、改进不育系选育方法和转变不育系育种目标等方面综述了近年来中国在水稻籼型叁系不育系选育中取得的进展,提出了水稻籼型叁系不育系育种的主攻方向,认为围绕不育系的综合育种目标,应用常规与生物技术相结合的育种技术,进行种质创新及亲本遗传背景改良是今后水稻籼型叁系不育系育种的关键。

李存龙, 杨芬, 罗龙, 罗天刚, 刘娜[10]2008年在《云南香型软米水稻资源及在水稻育种中的研究利用》文中研究指明结合云南香型软米杂种优势利用研究实践,综述云南香型软米水稻植物学形态、品质特点、分布范围以及在水稻育种中利用研究的现状。在香型软米杂交稻育种中如何利用云南香型软米水稻资源的有关问题进行讨论,提出要成功育成品质优异而产量高的杂交稻,应积极开展云南香型软米杂种优势利用,充分挖掘云南香型软米水稻资源;软米和香味性状是由隐性基因控制,配组双亲必须具有香味和软米性状,控制香味性状的基因必须等位;云南香型软米类型多样,以其创建杂交稻亲本时,须弄清其遗传背景,选择遗传简单,并且等位的单隐性香味基因控制的香型软米水稻资源作香味基因供体。

参考文献:

[1]. 香型杂交水稻的育种研究[D]. 郑家奎. 重庆大学. 2004

[2]. 利用anti-waxy基因降低两系不育系261S水稻及杂交粳稻“闵优香粳”稻米直链淀粉含量[D]. 周永国. 上海师范大学. 2008

[3]. 香型杂交水稻育种简析[J]. 郭军, 吴传勇, 赵琳莉. 吉林农业. 2011

[4]. 香稻分子育种及香味形成分子机理的初步研究[D]. 赵国超. 上海师范大学. 2010

[5]. 香型水稻的遗传和育种现状[J]. 郑家团, 杨德卫, 董炼飞, 游晴如, 郑轶. 福建农业学报. 2012

[6]. 香型软米籼型叁系杂交稻恢复系选育与应用研究[D]. 李存龙. 中国农业大学. 2005

[7]. 香型软米恢复系文恢206选育与应用研究[J]. 李存龙, 杨芬, 罗龙, 罗天刚, 杨轻松. 西南农业学报. 2007

[8]. 杂交香稻研究现状与展望[J]. 白德朗, 魏薇, 韦燕萍, 陈英之, 李容柏. 广西农业科学. 2008

[9]. 中国水稻籼型叁系不育系选育的进展与讨论[J]. 许旭明, 张受刚, 梁康迳. 中国农学通报. 2007

[10]. 云南香型软米水稻资源及在水稻育种中的研究利用[J]. 李存龙, 杨芬, 罗龙, 罗天刚, 刘娜. 西南农业学报. 2008

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香型杂交水稻的育种研究
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