论文部分内容阅读
随着经济的快速发展和人口的增加,与此同时耕地却不断减少,如何确保粮食安全成为当前我国面临的巨大挑战。作为主要的粮食作物,水稻在包括我国在内的许多国家和地区广泛种植。在种植栽培过程中,水稻受到多种生物和非生物胁迫因素的影响。其中,稻瘟病和白叶枯病是最具危害性的两大水稻病害。由于“绿色超级稻”品种具有能够克服多种生物和非生物胁迫的优良特性,因此,培育“绿色超级稻”为解决这一难题提供了新的途径。当前,选育具有高产、稳产特性的“绿色超级稻”品种已成为我国许多育种家的主要目标。在过去7年时间里,通过中国农业科学院与国际水稻所（IRRI）的合作,采用新的育种策略,培育了8个BC1世代黄华占导入系群体,共496个株系。培育出的黄华占导入系群体材料具有高产、耐旱、耐淹以及耐盐等多种优良特性。近年来,黄华占导入系一直在亚洲和非洲的许多国家种植,进行表型性状评价。通过由我国政府和“比尔及梅林达·盖茨基金会”联合资助的科研项目“为亚洲和非洲资源贫瘠地区提供绿色超级稻”,已有部分导入系优良株系作为新的“超级稻”品种在多个国家推广应用。而本研究包括两方面内容。第一部分研究内容包括:（1）分析评价黄华占导入系群体在广西南宁的产量表现,以及对当地稻瘟病和白叶枯病优势生理小种的抵抗能力;（2）鉴定筛选对稻瘟病和白叶枯病表现广谱抗性的高产优良株系,为选育适应广西种植的“绿色超级稻”新品种做好材料准备;（3）利用黄华占导入系的全基因组测序数据,通过全基因组关联分析（GWAS）,定位挖掘黄华占导入系中控制产量性状及抗稻瘟病和白叶枯病的基因/QTL。第二部分研究是利用以杂交稻恢复系测253和桂649为轮回亲本的两套导入系群体进行稻瘟病抗性和杂种优势评价,并定位挖掘控制稻瘟病抗性的基因/QTL。研究已获得如下结果:1、方差分析显示,各黄华占导入系群体间以及群体内不同株系间的产量表现存在显著差异。同时,株系与环境间（G×E）的互作对导入系的产量表现也产生明显影响。在南宁下半年晚造种植条件下,黄华占导入系群体HHZ9（IR50）和HHZ17（CDR22）的平均产量最高,而导入系群体HHZ11（IR64）的平均产量则最低;在南宁上半年早造种植条件下,黄华占导入系群体HHZ19（PSBRc28）的平均产量最高,而群体HHZ8（Phalguna）的平均产量最低。在南宁早造和晚造环境条件下,从黄华占导入系群体中分别筛选到产量显著优于轮回亲本的高产株系96和58个。其中,有18个株系在两个环境条件下均表现高产。利用分属A、B和C类群的8个稻瘟病菌株进行苗期抗性鉴定,结果从黄华占导入系群体中鉴定到广谱抗病（≥5个菌株）株系19个。其中,来自HHZ12（Teqing）群体的广谱抗病株系数量最多（11株）,其次为HHZ5（OM1723）群体（7株）。另外,在成株期鉴定评价黄华占导入系对白叶枯病的抗性表现,结果获得高抗2个当地优势菌株的抗病株系11个。最终,共获得黄华占导入系优良株系30个,包括高产、抗稻瘟病优良株系27个,以及高产、抗白叶枯病优良株系3个。2、黄华占导入系的白叶枯病抗性鉴定中,对GXO323菌株,HHZ19（PSBRc28）群体抗性表现最好,平均病斑长度最短,HHZ17（CDR22）群体抗性表现最差;对K74菌株,HHZ8（Phalguna）和HHZ11（IR64）群体的平均病斑长度最短,而HHZ5（OM1723）群体的平均病斑长度最长。3、从黄华占导入系群体中检测到影响产量及相关性状的QTL47个,以及控制稻瘟病抗性的基因/QTL11个,和控制白叶枯病抗性的基因/QTL12个。这些基因/QTL位点分布在水稻所有12条染色体上。4、从测253和桂649回交导入系群体中筛选到穗期抗稻瘟病的株系47个,以及在苗期和穗期均高抗稻瘟病的株系21个。然后,结合导入系杂种优势评价分析,最终获得抗穗颈瘟、具有优良特殊配合力的株系2个,以及兼抗苗瘟和穗颈瘟、并具有优良特殊配合力的株系2个。5、采用导入系选择法,在爷驼崽/桂649导入系群体中检测到5个抗稻瘟病基因/QTL,它们分别分布在1、2、3和9号染色体上。上述研究结果显示,采用回交育种策略,通过严格的性状筛选,结合基因型和表型评价分析,不仅可以有效进行水稻的育种改良而且还能挖掘到控制水稻重要性状的基因/QTL。