新质源(CMS-FA)杂交稻产量相关性状的遗传效应与杂种优势分析

【目的】研究水稻新质源(CMS-FA)不育系和恢复系的产量相关性状遗传效应和杂种优势水平,评价新型细胞质源杂交稻亲本的育种潜力。【方法】采用不完全双列杂交设计,以新质源(CMS-FA)杂交稻系统的5个不育系为母本,5个恢复系为父本配制25个杂交组合,种植亲本和F1获得产量相关性状的试验数据。利用加性-显性遗传模型和MINQUE(1)法对10个产量相关性状遗传方差分量比率、遗传率、亲本加性效应和组合显性效应以及杂种优势进行剖析。【结果】新质源杂交稻产量相关性状同时受加性效应和显性效应的控制,单株穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重、剑叶长和生育期等性状以加性效应占主导,单株产量、株高和穗长等性状则以显性效应控制为主;狭义遗传率以千粒重表现最高,生育期次之,单株产量最低;加性效应最好的不育系是金农2A,恢复系是金恢3号和金恢1号;显性效应最强的4个组合为金农2A×金恢5号、金农2A×金恢2号、金农4A×金恢5号和金农5A×金恢5号;单株产量、株高、穗长3个产量相关性状F1具有很强的群体平均优势(7.351%—16.330%)和群体超亲优势(4.233%—10.507%),强优势组合杂种优势可达10.307%—49.462%。【结论】供试不育系以金农2A较好,恢复系以金恢3号和金恢1号最好,金恢5号在配制生育期较短的杂交稻高产组合中是一个很好的亲本。

新质源CMS-FA杂交稻系统的亲本资源筛选

用新质源雄性不育系金农1A(CMS-FA)作母本,分别与来自10个国家和国内13个省份的220个水稻品种组配成杂交种,考察F1代的花粉染色率、套袋结实率和自然结实率。在F1代中,当这3项育性指标均≤10%时,显示父本品种具有雄性不育保持能力,因而将其划分为保持系资源;当3项育性指标均≥80%时,显示父本品种具有雄性不育恢复能力,将其划分为恢复系资源;此外的其他父本品种,即3项育性指标中任何一项指标>10%或<80%,既不能作为保持系,也不能作为恢复系,被划分为非杂交稻亲本资源。在220个水稻品种中,可作为金农1A保持系的有122个,占55.5%;未发现恢复系亲本;非杂交稻亲本品种有98个,占44.5%。CMS-FA型的杂交稻亲本资源利用率为55.5%。对照野败型不育系珍汕97A(CMS-WA)的保持系亲本品种有44个,占20.0%;恢复系亲本品种42个,占19.1%;非杂交稻亲本品种134个,占60.9%。CMS-WA型的杂交稻亲本资源利用率为39.1%。CMS-FA系统比CMS-WA系统的亲本稻种资源利用率高16.4个百分点,尤其是保持系资源利用率高35.5个百分点(近1.8倍)。国外品种的育性普遍低于国内品种。

CMS-FA胞质杂交稻不育细胞质和核质互作的遗传效应分析

利用4个CMS-FA胞质不育系、相应保持系和3个恢复系,研究不育细胞对11个产量相关性状的细胞质效应和核质互作效应.结果表明:CMS-FA胞质杂交稻不育细胞质对千粒重和生育期性状表现出显著正效应,对穗颈长性状表现出显著负效应,其他性状的不育细胞质效应不显著;单株穗数、千粒重、每穗总粒数、结实率、株高,穗长、穗颈长和生育期等性状的核质互作效应均达到了显著或极显著水平;不育胞质与核基因的互作使杂种F1的平均基因型预测值、群体平均优势和群体超亲优势在株高和穗颈长上得到明显增加;CMS-FA胞质杂交稻不育细胞质无不良细胞质效应,不育系可恢复性好,可作为杂交稻育种的优良不育胞质加以利用.

新质源(CMS-FA)杂交稻产量相关性状的相关性分析

以新质源(CMS-FA)杂交稻遗传系统的5个不育系和5个恢复系进行不完全双列杂交,采用加性-显性遗传模型和MINQUE(1)法,对新质源(CMS-FA)杂交稻产量相关性状进行多种相关分析。结果表明,新质源(CMS-FA)杂交稻产量相关性状间的相关性为:株高与结实率,剑叶长与生育期、结实率,生育期与每穗实粒数,结实率与千粒重,千粒重与单株产量等性状之间的遗传相关以基因的加性正相关为主;单株穗数与株高、剑叶长、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率,千粒重与每穗总粒数等性状之间的遗传相关以基因的加性负相关为主。株高与穗长、剑叶长、每穗总粒数、千粒重,穗长与每穗总粒数、每穗实粒数、单株产量等性状之间具有显著或极显著的显性相关。利用加性相关为主的性状进行间接选择可取得较好的育种效果。

CMS-FA胞质不育恢复系金恢3号配制系列杂交稻组合产量结构分析

为了解金恢3号配组杂交稻的增产潜力,选用7个CMS-FA胞质不育系配制成的7个CMS-FA胞质杂交稻组合及对照汕优63为材料,分析金恢3号配制系列杂交稻组合产量与产量构成因素间的关系及各构成因素在产量中的作用。结果表明,金恢3号配制系列杂交稻组合产量水平平均达7 877.8kg·hm-2,多数组合产量显著或极显著高于对照;产量与每穗粒数呈显著的正相关,与有效穗数、结实率和千粒重之间相关不显著;每穗粒数对产量形成起正向直接作用最大,而有效穗数和千粒重对产量起较大的负向直接作用;利用金恢3号测配组合时,以选择具有一定有效穗数,千粒重不宜过大的不育系为宜。

新质源(CMS-FA)杂交稻育种技术探索与研究

依据"植物细胞质-细胞核多育性基因基础上的核质互作雄性不育"遗传学原理,通过系统探索研究,从野生稻中发掘一种与野败(CMS-WA)型、红莲(CMS-HL)型恢保关系不同的新型雄性不育细胞质,称为新质源(CMS-FA)。选育鉴定了系列新质源优质米不育系。育成首个新质源杂交稻金农2优3号参加福建省水稻新品种区域试验,2007-2008两年平均比对照增产9.07%,稻米品质符合三等食用籼稻品种品质规定要求。新质源杂交稻丰富了杂交稻细胞质遗传多样性,提高杂交稻稻米品质和产量潜力,实现杂交稻高产和优质统一,为继续推进杂交稻创新和发展提供了新的动力。