云南稻核心种质孕穗期耐冷性状间的相关性与生态差异

以548份云南地方稻核心种质为材料在昆明自然低温平均18℃（冷害）和温室23℃条件下进行了孕穗期耐冷性状间的相关性及其生态差异分析。冷害条件下云南稻核心种质形态性状均与孕穗期耐冷性有关，耐冷指标性状每穗实粒数、穗颈长、每穗秕粒数、穗下节长、花药长及其体积、1～2节长与结实率呈较高的（≥0．549）极显著（n=548，R0．01=0．112）相关；相反，温室条件下仅有每穗实粒数、秕粒数与结实率相关系数较高。冷害条件下云南稻核心种质的每穗实粒数、花药体积、穗下节长、穗颈长与结实率大小在5个稻作区间的变化规律呈现一致性，这种差异既与株高、穗下节长、穗颈长和1～2节长等耐冷性状有关，又与地州或稻区间的气候和生态差异相联系；而温室条件下云南稻核心种质耐冷性状5个稻作区间差异不大，地州间结实率差异是每穗实粒数和秕粒数差异所致，而与耐冷性状关系不大。

玉米种质苗期耐冷性状的遗传分析

早春低温冷害是黑龙江省主要的自然灾害之一,已成为影响玉米产量水平提高的重要因素。选择了不同耐冷玉米种质8份,按GriffingⅡ的设计组配,分析低温逆境下玉米出苗及幼苗期性状的遗传规律。相关分析表明,相对出苗指数、相对出苗率、相对苗干重、相对根干重两两相关,相对出苗率与相对根总长相关,上述性状适合作为玉米幼苗耐冷性鉴定的指标。不同亲本的GCA方差、不同组合的SCA方差在相对出苗率、相对发芽指数、相对苗干重、相对根干重、相对根总长等性状上的差异显著。非加性基因效应在相对出苗率、相对发芽指数、相对苗干重、相对根干重、相对根总长中起到重要作用,且狭义遗传力普遍较低,各性状均低于50%,高低次序为相对发芽指数>相对出苗率>相对根干重>相对苗干重>相对根总长,上述性状选择适宜在中晚代进行选择。

不同生态下云南稻核心种质孕穗期耐冷性状的表型多样性差异

以504份云南地方稻核心种质为材料,在昆明自然低温平均18℃(冷害)和新平27℃(正常)条件下进行孕穗期耐冷性状的表型多样性生态差异分析。结果表明:(1)在3种生态环境下,云南稻核心种质11个耐冷性状的平均值、标准差、变异系数等参数存在一定差异,总趋势呈现籼稻(Indica)不同环境间这3个特征值差异较粳稻(Japonica)明显;弱耐冷系统群差异较强耐冷系统群明显。(2)不同环境间11个耐冷性状Shannon-weaver遗传多样性指数存在明显差异,体现为正常环境高于冷害环境,粳稻(Japonica)高于籼稻(Indica),强耐冷材料高于弱耐冷材料。这种差异主要由剑叶长、穗颈长、穗下节长、1～2节长、穗长、主穗实粒数和结实率等7个耐冷性状差异所致。

昆明小白谷耐冷性近等基因系耐冷性状的相关性及遗传研究

用孕穗期耐冷性极强的昆明小白谷作供体亲本,十和田作轮回亲本配制的孕穗期耐冷性近等基因系(NIL),同时在两种冷害条件下对其耐冷性状进行相关及遗传分析,结果表明:(1)昆明冷害条件下,研究了13个性状,78对性状间的相关性,在群体1中,有51对性状达极显著相关,在群体2中,有47对性状达极显著相关,尤其是主穗结实率与花药长、花药宽、花药体积、实粒数、秕粒数之间达极显著相关;极端冷害的阿子营条件下,研究了13个性状,79对性状间的相关性,其中31对性状达极显著相关,尤其是主穗结实率与花药长、花药宽、花药体积、实粒数、秕粒数之间达极显著相关,揭示了结实率、花药长、花药宽、实粒数、秕粒数可作为耐冷性的评价指标,在培育NIL初期可把穗颈长作为耐冷性间接指标。(2)昆明小白谷孕穗期耐冷性NIL的耐冷基因属于主效基因;花药长可能是受微效多基因控制。 (3)主穗结实率可直接作为孕穗耐冷性的评价指标,花药长、花药体积可间接作为孕穗期耐冷性指标。

云南稻种耐冷性状的杂种优势及配合力分析

用Griffing II等法对5个不同耐冷级别的标准品种及其配制的14个杂交、回交组合F1 进行穗部花药、颖壳和结实率等耐冷性状的细胞质效应、杂种优势和配合力分析表明: (1) 强、弱耐冷性状的影响是母本基因型和细胞质效应在子代的直接表达及母子物质交换效应综合作用的结果。(2) 地理远缘和耐冷性差异较大的品种间的杂交, 后代杂种优势较强, 尤其是丽粳2号、合系4 号与十和田间的杂交组合,无论是花药大小还是结实率均较高;丽粳2号药药大小与结实率性状的GCA明显比十和田、大理早籼高, 丽粳2号可作为云南稻种耐冷性育种的骨干亲本和培育近等基因系(NIL) 较好的遗传材料, (3) 不同组合耐冷性状的SCA差异较大, 昆明小白谷与大理早籼杂交SCA较高,GCA较低的大理早籼、十和田与丽粳2号杂交SCA也较高。(4) 水稻耐冷性强弱不仅与花药大小有关, 还与颖壳长增量有关, 可望提出耐冷性动态鉴定体系。

小白谷×大理早籼重组自交系耐冷性状遗传研究

以云南稻种昆明小白谷与大理早籼配制的杂种培育出的重组自交系 (RILs)为材料进行耐冷性状遗传研究。结果表明 :(1)早籼与晚粳杂交培育出的RILs群体的耐冷性状的遗传多样性突出 ,并呈现广泛的遗传变异。 (2 )耐冷性状的差异既有主效基因也有微效基因 ,在长期的生态驯化过程中微效基因累积到一定程度可变为主效基因。 (3)昆明小白谷耐冷性是受主效基因支配 ,冷驯化是水稻微效耐冷基因累积获得穗期耐冷性的途径之一。

冷水胁迫下不同地理来源粳稻品种的耐冷性差异

利用来源于8个国家和中国7个省份的399份粳稻品种为试验材料,分析了冷水胁迫下不同国家或省份间粳稻品种耐冷性状的表型差异和不同国家或省份间粳稻品种的相似性。研究结果表明,冷水胁迫下纬度相对较高的保加利亚和匈牙利粳稻品种的日生长速度、株高、穗长和结实率的表型值及其冷水反应指数(CRI)较大,表现较强的耐冷性;朝鲜和日本粳稻品种的结实率相对较高,表现较强的孕穗期耐冷性;云南粳稻品种的结实率表型值及其CRI最大,表现最强的孕穗期耐冷性。日生长速度、株高、穗长、有效穗数、穗粒数和结实率的CRI平均值均小于100%,而抽穗天数和分蘖数CRI的平均值大于100%。其中,结实率和日生长速度对冷水的反应最敏感。自然条件与冷水胁迫下,对各国家或各省份粳稻品种的聚类结果有一定的差异,与自然条件下相比较,冷水胁迫下粳稻品种的聚类结果与这些品种的地理来源更密切相关。

应用近等基因系初步定位粳稻孕穗期的耐冷基因

在昆明低温冷害条件下对十和田×(十和田5/昆明小白谷BC4F5)的BC5F2群体进行了耐冷性状的遗传研究。结果显示,穗期耐冷性受贡献率较大的基因控制。用平均分布于12条染色体的164个SSR标记对十和田、昆明小白谷、近等基因系池(NILP)进行筛选,在第5染色体长臂末端有2个SSR标记的扩增产物在十和田与昆明小白谷、NILP间有多态性。用这2个多态性标记对群体进行分子标记定位,单向方差分析表明RM31与耐冷基因连锁。再在RM31附近合成12个SSR标记在轮回亲本(RP)、近等基因系(NIL)间进行多态性筛选,只有RM7452有多态性,单向方差分析表明该标记与耐冷基因连锁。耐冷基因与RM7452、RM31的遗传距离分别为4.8cM和8.0cM,主穗结实率能解释表型变异的10.50%;实粒数能解释表型变异的5.10%。暂将这个耐冷基因定名为Ctb(t)。

不同环境条件下水稻耐冷相关农艺性状的QTL分析

以冷敏感的日本粳稻品种十和田与强耐冷的云南地方粳稻品种昆明小白谷为亲本构建的重组自交系群体(recombinant inbred line,RIL)225个家系为作图群体,构建了含132个SSR标记的分子连锁图谱,采用复合区间作图法对主穗和分蘖穗的特定结实率、单株结实率、穗长和株高在5种不同环境条件下进行QTL比较分析。结果表明,在云南省弥勒县(2012,正常生长环境)、嵩明县(2012,2013,自然低温胁迫环境)、丽江市(2012,2013,自然低温胁迫环境)5种环境条件下,主穗和分蘖穗中共检测到58个QTL,分布于第1~11染色体上,单个QTL对表型的贡献率在2.74%~18.43%之间。其中,仅在主穗中被检测到的QTL有24个,仅在分蘖穗中被检测到的QTL有16个,主穗和分蘖穗中同时被检测到的QTL有18个。在两种及其以上环境能重复检出的QTL 17个,但没有1个QTL在5种环境中均能检测到,表明数量性状基因的表达易受环境的影响。