水稻耐盐碱性生理和遗传研究进展

水稻是对盐碱中度敏感的作物,其耐盐碱性因品种、生育阶段、器官、土壤盐碱类型等而存在差异。盐碱胁迫对水稻的伤害主要表现为延迟种子发芽时间、降低发芽率、抑制生育进程、阻碍幼穗分化、推迟分蘖时间、减少分蘖数、降低产量和品质。本文论述了近年来在水稻耐盐碱生理机理、转运蛋白、遗传和数量性状位点的分子检测、分子信号传导以及基因克隆转化方面的研究进展,并对今后的研究工作提出了建议。

碱胁迫下粳稻幼苗前期耐碱性的数量性状基因座检测

以粳粳交"高产106/长白9号"F2:3代200个家系为作图群体,在0.15%Na2CO3溶液的碱性胁迫下,进行了水稻耐碱性鉴定,并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对水稻幼苗前期的根数、根长和苗高及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTLs)的检测。结果表明,上述性状在F3家系群中均表现为具有1～2个峰的连续分布,认为由主效基因和微效基因共同控制的数量性状。共检测到与碱胁迫下幼苗前期根数、根长和苗高及其相对碱害率相关的QTL26个,分布于第1、5、6、7、8、9和11染色体上。其中,碱胁迫下与根数相关的QTL4个,qRN6-1和qRN11对表型变异的解释率较大,分别为29.91%和13.42%;与根数相对碱害率相关的QTL5个,qRRN11-2对表型变异的解释率较大,为23.86%;与根长相关的QTL6个,qRRL11-2对表型变异的解释率较大,为21.06%;与根长相对碱害率相关的QTL2个,但对表型变异的解释率均较低;与苗高相关的QTL5个,qSH1和qSH11-2对表型变异的解释率较大,分别为15.81%和16.53%;与苗高相对碱害率相关的QTL4个,qRSH5和qRSH6-2对表型变异的解释率分别为29.89%和34.63%。而这些解释率较大的QTL所处的标记区间距离,除qRN6-1相对较小(19.0cM)外,其余QTL的标记区间距离均大于26.3cM,需作进一步的精细定位。在所检测到的QTL中,13个QTL的增效等位基因均来自耐碱亲本长白9号,而其余QTL的增效等位基因来自敏碱亲本高产106;基因的主要作用方式为超显性或部分显性。

粳稻发芽期耐碱性的QTL检测

以粳粳交高产106/长白9号的200个F2:3株系为作图群体,在0.15%Na2CO3溶液碱胁迫下,进行了水稻发芽率及其相对碱害率的鉴定评价,并以SSR标记构建的分子连锁图谱为基础,对水稻发芽率及其相对碱害率进行了数量性状基因座(QTL)检测。结果表明,在F3株系群中水稻发芽率及其相对碱害率均呈单峰接近正态的连续分布。共检测到碱胁迫下与水稻发芽率相关的QTL 7个,对表型变异的贡献率范围为4.05%～12.61%,其中位于第6染色体RM225-RM204区间的qGC-6和位于第9染色体RM219-RM3700区间的qGC-9对表型变异的贡献率分别为12.61%和10.85%。共检测到与水稻发芽率相对碱害率相关的QTL 6个,对表型变异的贡献率为4.82%～28.07%,其中位于第2染色体RM29-RM221区间的qRGC-2、位于第6染色体RM225-RM204区间的qRGC-6-1、位于第9染色体RM219-RM3700区间的qRGC-9和位于第12染色体RM260-RM3226区间的qRGC-12对表型变异的贡献率较大,分别为28.07%、15.35%、15.61%和18.91%,为主效QTL,但其相应的区间距离均较远,需要进一步深入研究。所检测的QTL增效等位基因主要表现为部分显性和超显性。