华南双季直播稻耐淹成苗率种质筛选及比较分析

本研究旨在鉴定在华南稻区不同季节下适宜直播的水稻种质材料,以适应该地区自然条件并支持新品种培育。选取华南地区广泛使用的水稻品种及其亲本作为试验对象,分别在早季与晚季进行了大田直播淹水成苗实验(水深6 cm)。结果表明,早季直播淹水成苗率均极显著地高于晚季,且早、晚季的淹水成苗率间相关不显著(R^(2)=-0.1253)。在早季条件下,‘Francis’、‘starbonett99’、‘润丰B’、‘Kasalath’和‘粤抗1614’等5个材料展现出较高的淹水成苗率(65.0%~76.5%),并且聚类分析将这5份材料都同聚在类群I;而在晚季条件下,‘玉晶软占’和‘常规稻5’的淹水成苗率最高,分别仅为42.5%和39.5%,同样被聚在类群I。这一结果说明由于华南稻区早晚季气候特征差异,选育直播稻新品种时应考虑选择适合各自季节的淹水成苗率高的种质材料。

水稻不育系泰丰A创制及其优良品质性状遗传基础研究

针对杂交稻“高产难优质”的瓶颈问题,基于杂种优势群与优势模式,选择华南地区高配合力、高异交率保持系博B和优质丝苗米亲本米31以及长江流域优质抗病早稻浙9248作为育种亲本进行复合杂交,通过穿梭种植生态加压表型鉴定与室内品质鉴定相结合的方法,育成了粒型细长、整精米率高、食味佳的“三高一优”不育系及其保持系泰丰A/B。截至2023年,用泰丰A配组育成泰丰优208、泰优390、泰优1002和泰优398等优质杂交稻共计92个。其中,80.4%的米质达到国(部)标优质3级以上标准,18个品次获得国家或省级优质稻食味鉴评金奖和银奖,2个品种被农业农村部认定为超级稻,较好解决了杂交稻“高产难优质”的“卡脖子”问题。此外,对控制泰丰A/B重要品质性状的QTLs(基因)进行了分析,发现位于第3、5、6和7号染色体上的gs3、GW5TFB、WxTFB和GW7TFB基因或其所在的染色体区段是泰丰A/B品质表现优异的重要遗传基础。

华南晚籼杂交稻叶片SPAD值及其一般配合力和遗传效应的动态变化

本研究旨在揭示华南晚籼杂交稻叶片SPAD值一般配合力及遗传参数的动态变化规律,为华南杂交水稻的高产高效新品种培育提供相关的科学依据。以华南地区生产上广泛应用的3个籼稻不育系和6个籼稻恢复系配置了18个不完全双列杂交组合,分析不同发育阶段叶片SPAD值及其一般配合力及遗传效应的动态变化规律。结果表明:杂种及其亲本叶片SPAD值移栽后呈逐渐下降趋势,于幼穗分化期(栽后43或50 d)达到最低点,始穗期(60 DAT)后快速下降。不同组合以及同一组合在不同发育时期叶片SPAD值存在较大差异。灌浆结实期至蜡熟期,‘荣丰A’、‘五丰A’、‘华占’和‘广恢308’及其相应组合叶片SPAD值下降较快,而‘明恢63’和‘桂99’及其相应杂交组合依然保持相对较高的SPAD值,并与亲本SPAD值一般配合力的动态变化相一致。除分蘖始期叶片SPAD值以特殊配合力为主外,达70.76%,其余发育阶段叶片SPAD值均以一般配合力起主导作用。杂种叶片SPAD值在生殖生长阶段的遗传力(21.90%~63.89%),显著高于其营养生长阶段的遗传力(8.02%~14.79%);其遗传效应以加性效应为主,同时存在显性或/和上位性效应,始穗期至抽穗扬花期的显性或/和上位性效应增大,达18.37%和22.02%。发育前期和中期,叶片SPAD值受环境条件影响较小,后期则较大地受到环境条件影响。

晚籼杂交稻LAI、SPAD和LTR的动态变化及对产量性状的影响

【目的】研究晚籼杂交稻单株穗数、叶面积指数(Leaf area index,LAI)、叶片SPAD和透光率(Light transmittance rate,LTR)等指标的动态变化,进一步明确它们之间的相互关系及其对杂交稻产量和产量性状的影响,为杂交水稻育种和生产实践提供理论指导。【方法】以华南地区广泛应用的5个三系不育系和6个恢复系配置杂交组合,于2021年晚季在广州进行27个杂交组合的随机区组试验,分析杂种光合参数的动态变化规律以及不同发育阶段各光合参数对产量及产量性状的影响及相关性。【结果】杂种茎蘖数自移栽后直线上升,于移栽后25 d达分蘖高峰,始穗期(移栽后60 d)进入平稳期;杂种LAI自移栽后快速上升,于幼穗分化后期(移栽后50 d)后达最高值,之后进入回落期;叶片SPAD自移栽后逐步走低,生长发育前期组合间叶片SPAD差异不明显,进入灌浆结实期后存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异;杂种群体LTR随发育进程呈逐步下降趋势。相关分析表明:分蘖盛期前(移栽后10~20 d)以及始穗期至灌浆期(移栽后60~76 d)的单株茎蘖数与杂种产量呈极显著正相关,增产作用主要通过增加单株实粒数实现;分蘖盛期至幼穗分化后期(移栽后25~50 d)的茎蘖数过多,增加了杂种群体的无效分蘖,造成杂种结实率下降和产量显著降低;分蘖前期(移栽后20 d)和始穗期(移栽后60 d)杂种LAI与产量呈极显著和显著正相关,相关系数分别为0.296和0.255,增产作用主要通过提高单株实粒数和千粒质量实现;灌浆期(移栽后76 d)的LAI与产量呈极显著负相关,相关系数为-0.312;生育前期(移栽后15~50 d)杂种SPAD对产量具有显著或极显著增产效应,而灌浆结实期(移栽后76~90 d)的SPAD则造成极显著减产;杂种群体LTR与产量呈极显著负相关,分蘖前期(移栽后20 d)和幼穗分化前期(移栽后38 d)的LTR与产量的相关系数分别为-0.282和-0.384。【结论】‘天丰A’‘五丰A’‘广恢998’和‘广恢308’组合的前期分蘖力强,茎蘖数多,叶面积系数大,早生快发性好;‘扬泰A’‘广恢998’等组合前期LTR较低、后期较高,有利于植株光合作用和产量提高。在不同生长发育阶段,光合参数通过影响杂种的不同产量性状,实现对杂种产量的影响。通过光合参数与杂种产量回归方程的拟合,能较好地对杂交水稻早期产量进行预测。

利用高密度遗传图谱定位水稻耐低氧萌发QTL

【目的】耐低氧萌发能力是水稻直播适应性的核心性状之一。采用直播型温带粳稻品种Francis和多穗型优质恢复系R998衍生的重组自交系群体开展水稻耐低氧萌发QTL定位研究,旨在为直播稻品种培育提供新的有价值的基因资源,促进直播稻新品种培育和直播稻生产方式的推广。【方法】以28℃淹水10 cm暗培养7 d的水稻胚芽鞘长、芽长和最大根长作为耐低氧萌发能力指标,通过低倍基因组重测序构建含有3106个bin标记的高密度遗传图谱,采用WinQTL Cart 2.5进行QTL扫描。【结果】低氧萌发条件下,Francis的胚芽鞘长度和根长显著高于R998,但是两者芽长差异不显著。构建的遗传图谱总图距为3646.2 cM,其中12号染色体标记数最少,1号染色体标记数最多,分别为174个和389个。遗传图谱的标记平均图距为1.21 cM,各染色体的平均图距范围为0.68~1.84 cM,5 cM以上的Gap比例为0.36%。采用复合区间作图法(CIM),共检测到分布于5条染色体上的6个耐低氧萌发相关QTL。其中,控制胚芽鞘长度、芽长和根长的QTL个数分别为3、1、2个。表型贡献率超过10%的2个QTL是胚芽鞘长度位点qCL9和芽长位点qSL5,二者分别解释群体表型变异的13.39%和10.78%。qCL9与根长QTL qRL2-1的增效等位基因均来自亲本Francis,其余4个QTL的增效等位基因来自亲本R998。6个QTL中有3个暂未见报道,可能是新的QTL。【结论】Francis和R998低氧萌发特性存在显著差异,双亲中均含有耐低氧萌发的增效等位基因。qCL9和qSL5是分别影响胚芽鞘长和芽长的主效QTL,在直播稻分子育种中具有潜在应用价值。

不同粳稻品种和DH群体稻米淀粉RVA谱特征与蒸煮理化指标及相关分析

测定18个日本品种(系)、18个江苏品种(系)及3个DH群体粳稻稻米淀粉RVA谱特征值和蒸煮理化指标并分析了不同测定值间的相关性,结果表明如下:(1)江苏品种(系)峰值黏度(PKV)、热浆黏度(HPV)、冷胶黏度(CPV)、回复值(CSV)和直链淀粉含量(AC)均高于日本品种(系),糊化开始温度(PaT)低于日本品种(系),崩解值(BDV)、消减值(SBV)和胶稠度(GC)则差异不显著。根据RVA谱特征值将品种分为4种类型。(2)3个DH群体的RVA谱特征值和蒸煮理化指标均有广泛变异和超亲现象,其中以SBV变异系数最大。(3)各RVA谱特征值间有较好的相关性,PKV、HPV和CPV之间相互呈极显著正相关,PKV、HPV与BDV分别呈显著或极显著正相关,HPV、CPV、SBV与CSV分别呈极显著正相关,BDV与SBV呈极显著负相关,5个群体表现出比较好的一致性。另外,在3个DH群体中,CPV与BDV也呈现极显著正相关,PaT与PKV、BDV均呈显著或极显著正相关,PaT与SBV呈极显著负相关。(4)3个DH群体的蒸煮理化指标与RVA谱特征值的关系也很密切,AC与SBV呈显著或极显著正相关,与PaT呈显著或极显著负相关;GC与PKV、BDV、PaT呈极显著正相关,与SBV呈极显著负相关。用HPV、CPV、SBV、CSV和PaT 5个特征值能较好反映稻米食味品质的优劣。

RVA谱在稻米蒸煮食用品质评价及遗传育种方面的研究进展

在稻米的品质改良中,利用粘度速测仪测定稻米淀粉粘度特性作为估计稻米食用品质一个很重要指标。这种测定具有测定简单快速和用量小的特点。美、日等发达国家已经广泛水稻品质育种中应用。中国在近些年开始应用。对稻米淀粉RVA谱在稻米蒸煮食用品质评价,稻米淀粉RVA谱遗传及在育种上应用的研究进展进行了总结并提出了一些可能研究利用方向。RVA谱能较好地区分AAC相似的品种的食味。RVA与稻米食味、米饭质地以及其它与米饭食味相关的理化指标均密切相关,已经在杂交育种和诱变育种等育种上应用。RVA谱主要受单基因(Waxy)加性效应控制,可在F4代及其以后种子进行选择。不同地点环境对RVA谱影响很大。

籼型杂交稻亲本米质性状的遗传效应对比分析

选用3个不同米质类型的不育系粤丰A、Y华农A和珍汕97A及其相应的保持系,分别与3个恢复系广恢998、广恢128和广恢96杂交构建27个正、反交F1,并以这些亲本与杂种F1为供试材料,对主要稻米品质性状进行了多重比较分析。结果表明,不育细胞质效应和母体效应均对杂种F1的米粒长宽比、垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量(AC)有显著影响,且因质核互作效应的不同,存在组合的特异性;但对糙米率、整精米率和胶稠度的影响不显著;低垩白米率和低垩白度对高垩白米率和高垩白度具有部分显性作用,利用低垩白米率和低垩白度的不育系/保持系和恢复系(如广恢998)组配,可获得垩白米率和垩白度较低的杂种F1。亲本的整精米率高低直接影响其所配杂种F1的整精米率;低AC与低AC的双亲杂交,其F1的AC与低值亲本相同,高AC与低AC亲本或高AC与中等AC的亲本杂交,其F1的AC往往偏向高值亲本;在胶稠度方面,只有软胶稠度与软胶稠度亲本杂交,才能组配出软胶稠度的杂交稻。

水稻分蘖成穗率遗传育种研究进展与展望

论述了适当提高水稻分蘖成穗率提高水稻群体质量,从而提高水稻产量的理论依据;综述了水稻分蘖成穗率遗传及在育种上应用研究进展;对水稻分蘖成穗率在育种方面应用研究前景进行了展望。

广东省三系杂交稻新组合米质分析

通过对广东省农科院水稻所新选育的杂交籼稻新组合国标规定的品质性状的鉴定,分析品质性状在晚造表现情况以及粒形与其他品质性状的相关关系。结果显示,优质不育系粤丰A所配组合的蒸煮食用品质较好,而广恢998系列组合垩白米率、垩白度相对较低;在现有的材料中,对整精米率、垩白米率和垩白度改良以恢复系效果较好,而对长宽比、直链淀粉含量和胶稠度以不育系效果较好。总体而言,新组合的糙米率、整精米率、直链淀粉含量和长宽比达国标率高,而垩白米率、垩白度和胶稠度的改良有待于进一步提高;对于组合选择以粒长适中、长宽比达到国标标准的粒形有利于垩白米率和垩白度降低以及提高整精米率。

杂交籼稻恢复系稻米淀粉RVA谱特征相关及聚类分析

测定早造种植收获的42个恢复系和7个不同蒸煮及食味对照稻米淀粉RVA谱特征值,对其进行了相关分析和系统聚类分析,研究杂交籼稻恢复系稻米淀粉RVA谱特征值表现及类型,为恢复系及其杂交稻组合蒸煮及食味品质改良提供依据。结果表明如下:(1)恢复系RVA谱特征值变异系数最大是消减值,依次是崩解值、回复值、冷胶粘度、热浆粘度,最小是峰值粘度。(2)各RVA谱特征值表现较好相关性。RVA谱特征值3个基本粘度间,热浆粘度与冷胶粘度表现极显著正相关。峰值粘度与崩解值呈极显著正相关,与消减值和回复值均分别呈极显著负相关;热浆粘度、冷胶粘度与崩解值分别呈显著、极显著负相关,热浆粘度、冷胶粘度分别与消减值和回复值均呈极显著正相关。崩解值与消减值和回复值均分别呈极显著负相关,而消减值和回复值呈极显著正相关。(3)RVA谱特征值可分为3大类型,区分主要依据消减值,Ⅰ类型消减值最高(37.4RVU～156.8RVU),Ⅱ类型消减值最低(-141.2RVU～-86.0RVU),而Ⅲ类型消减值介于两者之间(-83.6RVU～23.7RVU);在两极端类型Ⅰ类型和Ⅱ类型之间区分还可依据崩解值和回复值指标。Ⅰ类型亚类间区分主要依据峰值粘度和冷胶粘度,Ⅱ类型亚类区分依据峰值粘度,Ⅲ类型亚类区分则比较复杂,依据峰值粘度、热浆粘度、崩解值、消减值和回复值指标组合。因此利用RVA谱特征值间接评价稻米蒸煮及食味品质时消减值作为第一和主要鉴定指标。

籼型三系杂交稻产量及其构成因素分析

通过对在华南生产上大面积推广应用或新选育的5个不育系和6个恢复系进行不完全双列杂交产生的杂种,2003年晚造种植杂种和其亲本(保持系和恢复系)并在收获后进行考种,对三系杂交稻亲本与其系列的产量及产量构成因素进行相关分析和对组合产量构成因素与产量进行通径分析。结果表明:保持系的每株穗数、每穗粒数、千粒重与其不育系系列组合对应性状分别呈显著、显著和极显著正呈显著正相关,每穗粒数与其不育系系列组合单株产量呈显著正相关;恢复系每株穗数与其系列组合每株穗数呈极显著正相关,结实率与其系列组合千粒重,千粒重与其系列组合每穗粒数均呈显著负相关。对于杂交稻组合选育,选育高产组合本身首先结实率要高,出于优质考虑千粒重较小,选择穗数适中的大穗型。

杂交籼稻产量及其构成因素的中亲优势研究

通过对在广东省生产上大面积推广应用或新选育的5个不育系和6个恢复系进行不完全双列杂交试验,分析了亲本所配系列组合产量及其构成因素中亲优势的表现,并对中亲优势间的关系、中亲值与中亲优势间的关系,以及中亲优势与组合性状间的关系进行相关分析。结果表明:新选育的广恢998所配系列组合和天A所配系列组合的结实率、千粒重和单株产量的中亲优势强。对亲本(恢复系和保持系)的选择应选每穗粒数多、结实率相对较低的材料,而对测交后代的选择则重点放在提高结实率、千粒重和单株产量的中亲优势上,这样才能选育出杂种优势强且产量高的组合。

优质杂交水稻新组合Ⅱ优290

Ⅱ优290是广东省农业科学院水稻研究所用Ⅱ-32A与自选恢复系广恢290配组育成的感温型杂交籼稻新组合。该组合丰产性好,中抗稻瘟病,米质优,食味品质较好,2006年通过广东省农作物品种审定委员会审定。

弱感光型杂交水稻新组合博优368

博优368是广东省农科院水稻所用博A与自选恢复系广恢368配组育成的弱感光型三系杂交水稻新组合,2004年2月通过广东省农作物品种审定。具有米质较优、中抗稻瘟病和白叶枯病、丰产性较好等特性,适合广东省中南部杂交稻区晚造种植及海南和广西南部晚造种植。

抗稻瘟病杂交籼稻新组合天优382

天优382系广东省农业科学院水稻研究所用该所选育的不育系天丰A与恢复系广恢382配组育成的中熟感温杂交水稻新组合,具有丰产性较好、适应性广、米质较优和抗稻瘟病等特点,2008年6月通过广东省农作物品种审定委员会审定。

利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和Pi-2基因改良两系不育系稻瘟病抗性

以含广谱稻瘟病抗性基因Pi-1和Pi-2的BL122为供体,温敏核不育系GD-7S为受体,通过杂交、回交和自交并结合分子标记辅助选择,将Pi-1、Pi-2基因导入温敏核不育系GD-7S中,获得5个携带两个抗性基因的纯合改良不育株系。利用34个广东代表性稻瘟病菌株接种鉴定,5个改良株系的抗性频率为94.12%-97.06%,而对照GD-7S抗性频率仅为17.65%;自然病圃诱发鉴定5个改良株系的叶瘟和穗颈瘟均为0级,表现高抗。经自然条件和人工气候箱育性鉴定,改良株系与对照均为无或少花粉败育类型,自交结实率为0,说明不育起点温度与对照基本一致。统计分析表明,除剑叶长和每株穗数外,改良株系与对照在其他农艺性状方面均无显著差异。与恢复系L38杂交,改良株系的杂种F1与对照的F1大多农艺性状无显著差异,说明改良株系基本保持了GD-7S的农艺性状和配合力。

一种水稻香味基因功能标记的开发

为了提高水稻香味基因的分子标记辅助选择的准确性,根据水稻隐性香型品种与非香型品种的BAD2基因(即香味基因)序列之间存在8bp碱基缺失,设计出香味基因fgr的InDel功能标记GRFM04。利用该标记对粤丰B(香型)/振丰B(非香型)的F2分离群体和其他16份香稻品种和6份非香稻品种进行检测验证。依据其PCR扩增产物电泳带型,可以准确地区分出香型纯合基因型、非香型纯合基因型和杂合基因型3种带型,且3种带型与其植株或品种相应的香味性状表现完全呈一一对应关系。

利用分子标记辅助选择改良温敏核不育系GD-8S的稻瘟病抗性

以含有广谱稻瘟病抗性基因Pi-1的籼稻材料BL122为供体,优质感病温敏核不育系GD-8S为受体,通过杂交、多次回交和自交结合分子标记辅助选择技术,将Pi-1基因导入GD-8S中。综合目标基因的分子检测、育性镜检、田间农艺性状表现以及遗传背景的回复率,筛选获得5个改良株系RGD8S-1、RGD8S-2、RGD8S-3、RGD8S-4和RGD8S-5。采用广东省具有代表性的33个菌株进行人工接种抗性鉴定,5个改良株系的抗性频率为75.76%～100.00%,而对照仅为9.09%。农艺性状分析表明,除剑叶长和每株穗数外,其余性状改良株系与对照无显著差异。这些改良株系可用于进一步测配选育高抗稻瘟病杂交稻新组合。