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随着我国种植业结构的调整和消费观念的改变,水稻生产已由数量型向质量型转化,但是目前大面积种植的大多数杂交水稻组合的米质不够理想。近年来,华南籼稻通过品种审定且达到国标优质稻标准的水稻新品种(组合)还很少,蒸煮品质差尤其是直链淀粉含量过高已成为制约优质稻发展的关键因素。要改良水稻直链淀粉含量,除了传统的育种手段外,优异种质资源的发掘、创新和利用相当重要。诱变是产生新种质资源的一个有效方法,由于和地面诱变条件的极大不同,空间诱变展现了广阔的应用前景,但是空间诱变品质性状的相关研究还比较少见。为弄清空间诱变稻米农艺性状与品质性状的相关关系、空间诱变对稻米品质性状的诱变规律以及经空间诱变筛选出的低直链淀粉含量突变体MLA-1的遗传特性及分子生物学特性,本研究从多个方面入手进行了一系列研究,主要结果如下:
1.主要农艺和品质性状相关性的考察表明:经过空间诱变后,诱变SP<,2>代单株大部分主要农艺性状和SP<,3>代品质性状均表现明显的变异;农艺性状与品质性状表现出大小不等的正负相关性,结果显示决定水稻品质性状的重要指标-直链淀粉含量与有效穗数、穗长和剑叶长都达到显著负相关,要在SP<,3>代筛选出低直链淀粉含量株系,可以在SP<,2>单株世代结合选择有效穗数较多、穗长较长和剑叶长较长来达到间接筛选低直链淀粉含量材料的目的,从而提高选择效率,加快育种进程。
2.空间诱变后代品质性状遗传力分析结果表明:从美香占诱变SP<,2>代单株与SP<,3>代株系直链淀粉含量的变异情况及SP<,2>代与SP<,3>代品质性状的相关遗传力来看,SP<,2>代和SP<,3>代直链淀粉含量曲线波动趋势大致相同,相关遗传力达到极显著水平(0.813)。结果表明,经过空间诱变后的SP<,2>单株世代直链淀粉含量已经基本稳定,并且可以稳定的遗传到SP<,3>代。因此一方面可以从SP<,2>单株世代开始进行低直链淀粉含量的选育以便提高选择效率,另一方面,说明低直链淀粉含量作为一个可以稳定遗传的突变性状,对其进行遗传分析也是可行的。然而胶稠度遗传力分析的结果显示,在SP<,2>单株世代胶稠度仍然处于分离状态,对其不宜进行早世代选择。
3.突变体MLA-1低直链淀粉特性遗传模式的研究发现:MLA-1与高直链淀粉含量材料“华航一号”杂交的F<,1>代直链淀粉含量偏向高值亲本,说明高直链淀粉含量对低直链淀粉含量表现不完全显性;MLA-1与“华航一号”杂交的F<,2>籽粒群体直链淀粉含量呈现一对等位基因3:1分离模式,且低直链淀粉籽粒均表现为半透明胚乳性状,F<,2>代植株中低直链淀粉含量植株、中等直链淀粉含量植株及高直链淀粉含量植株的分离比例为1:2:1;而MLA-1与糯稻“荆香糯”杂交的F<,2>籽粒群体直链淀粉含量呈现正态分布,但F<,2>代单株自交穗出现糯粒穗、杂合(糯粒和半透明粒)穗及半透明籽粒穗三种类型,比例为1:2:1。根据以上结果,推测MLA-1的低直链淀粉含量突变基因为一隐性突变,该突变位点不但与Wx基因紧密连锁,而且与Wx基因共同控制MLA-1低直链淀粉含量和半透明胚乳特性。
4.突变体MLA-1与原亲本的SSR多态性比较研究的结果表明,MLA-1和原亲本“美香占”在DNA水平上表现出明显的不同,选用180对微卫星引物对MLA-1和原亲本进行SSR分析,有22.8%的扩增产物在两个材料间表现出了多态性,说明空间诱变后发生多位点的突变。另外发现,第6号染色体上与Wx基因紧密连锁引物RM190的附近有连续3对引物(RM587、RM510、RM584)均表现出多态性,这可能正是MLA-1直链淀粉含量降低的原因所在;并且由遗传图谱中查找所得,RM190与RM587、RM510、RM584均分布在水稻第6染色体短臂上,排序依次是RM190-RM587-RM510-RM584,位置依次是7.4cM,10.7 cM,20.8 cM,26.2 cM。
本研究结果表明,空间诱变不但可以创造出新的品质变异类型,而且诱变出的一些变异性状可以在早世代稳定遗传给后代,显示了空间诱变在水稻品质改良及创造新的种质资源方面的重要作用。