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株高是水稻的重要农艺性状之一,半矮秆基因sd-1的广泛利用,引发了全球水稻生产上的一次绿色革命,给水稻生产带来了突破性飞跃。但同一矮源的广泛利用潜藏着遗传脆弱性。因而,发掘、鉴定和利用非sd-1的新矮源已成为当今水稻育种中的重要研究课题。利用传统育种方法获得水稻新矮源的报道已有不少,而利用高新技术——空间诱变的途径获得水稻新矮源的研究还不多。本研究所用的材料,是由籼稻品种特华占经高空气球搭载后在地面种植诱变后代的过程中选育出来的能稳定遗传的特异矮秆突变体CHA-1。该矮秆突变体株高在50-65 cm左右,具有分蘖力较强、天然异交率偏高、谷粒长宽比大、外观品质好等特点。为了更好地利用该突变体,文中对其进行了形态学、细胞学、遗传学、矮秆基因初步定位及其育种价值评价等方面的研究。
1.对CHA-1节间长度分布模型分析的结果表明,CHA-1穗下各节间的长度都比原种特华占明显缩短,但各节节间长度比例正常,属于dn型的水稻矮秆突变体;穗颈维管束数目观察发现CHA-1的大、小维管束数目都比特华占明显减少;节间细胞的切片观察发现CHA-1的节间细胞长度比其原种特华占更长,推断矮秆突变体CHA-1的节间缩短是由节间细胞数目减少所致。
2.对杂交组合CHA-1/惠阳珍珠早的F2代进行株高遗传分析,结果表明CHA-1经空间诱变产生的新矮生基因h为隐性主效基因,与sd-1基因之间存在互补作用,并且表现为一定程度的连锁关系。两对矮生基因共同控制着CHA-1的株高性状,其基因型为hhsd-1sd-1。
3.利用227对均匀分布在水稻12条染色体上的SSR引物对原种特华占和矮秆突变体CHA-1进行微卫星多态性检测,结果表明CHA-1与特华占之间存在着较高的多态性,且多态性主要表现为扩增片段长度的变化,说明空间诱变确实能引起CHA-1的DNA发生多位点突变或多个区段内发生重复或缺失等结构性变异。
4.用组合CHA-1/02428的F2代群体构建基因定位的群体,采用分离群体分析法和隐性群体分析法,用SSR标记将CHA-1的矮生基因办定位在水稻第1染色体的长臂上,与RM302之间的遗传距离为5.1 cM,与sd-1之间的遗传距离为6.3 cM。
5.CHA-1与一系列不同品种杂交,其F1代在主要农艺和产量性状上均表现出明显的杂种优势,尤其是在单株穗重和穗实粒数性状上表现更为明显。在所组配的组合中,存在着一批优良的杂交组合,因此,CHA-1可作为一个良好的亲本材料在杂交育种中尤其是培育大穗型品种方面加以利用。通过空间诱变获得的特异矮秆新种质CHA-1,除具有sd-1基因之外,还具有非sd-1的新矮生基因,说明空间诱变是创制和发掘新矮源的有效途径之一,对其进行遗传特性研究、矮生突变基因定位和育种价值评价研究,为CHA-1这一特异矮秆新种质的进一步利用打下基础和提供一定的理论指导。