海拔差异对水稻雌配子体基因型选择及其后代表型遗传分化的影响

【目的】分析海拔环境差异对水稻雌配子体基因型选择及其对后代表型遗传分化的影响,为研究植物表型对海拔环境的遗传响应及利用海拔差异进行雌配子体选择育种的方法提供理论参考。【方法】利用2个滇1型细胞质雄性不育系与耐寒粳稻地方老品种杂交,在4个具有明显海拔背景差异的试验点构建并种植了7个水稻F1雌配子体基因型选择群体及其28个F2遗传分离群体,通过估算这些世代群体的形态性状差异来检测不同海拔条件对雌配子体基因型频率变化和后代表型遗传分化的影响。【结果】对F1雌配子体基因型选择群体的形态性状分析发现,在4个不同海拔点都检测到8个性状发生了偏分离,说明海拔背景差异对F1雌配子体基因型具有选择作用,且在2 200和400 m两种海拔环境的影响都大于海拔1 860和1 250 m;产生于海拔1 860 m群体的形态性状多样性指数最大,据此随产生海拔的升高和降低,其多样性指数均减小;差异性比较显示产生于2 200 m高海拔的群体几乎与其他3个海拔产生的群体在所有性状上的差异都达显著水平。对种植于不同海拔环境的28个F2遗传分离群体的形态性状分析,结果显示海拔差异导致的雌配子体基因型选择影响其F2群体的表型遗传分化,且产生海拔差异越大,其后代表型分化就越明显。经2 200和400 m选择过的分离群体,在7个性状上检测出21处差异达显著水平;经1 860和1 250 m选择过的分离群体,仅在3个性状上检测出6处差异达显著水平。总体变化趋势是,经高海拔2 200 m选择的群体,种植在不同海拔表现结实率高、整体生长势较差,而经低海拔400 m选择的群体的性状表现与高海拔的相反,经中海拔1 860和1 250 m选择过的群体表现多居于高、低海拔之间,但群体形态性状多样性指数较大。【结论】海拔环境差异对水稻F1雌配子体基因型具有选择作用,进而影响其后代的表型遗传分化,形成对不同海拔环境条件的生态适应性,这意味着利用海拔背景差异进行雌配子体选择育种的方法是可行的。

温度对水稻雌配子体基因型选择及其后代表型遗传分离的影响

温度对雌配子体选择较困难,研究报道较少。为探究温度对雌配子体基因型的选择作用,分别用高温和低温处理孕穗期和开花期的杂交组合群体(合系41A/‘小麻谷’、合系42A/‘小花谷’),并授予‘南34’花粉,共产生22个F1雌配子体基因型选择群体及其后代F2分离群体。对种植于3个不同海拔环境的这些群体的6个形态性状进行分析,结果显示:温度差异对水稻F1雌配子体基因型具有选择作用,并影响到F2代表型的遗传分离;高温35℃的选择作用大于低温16℃,开花期选择作用大于孕穗期;低温处理的选择群体,种植在海拔2 200 m和1 860 m的结实率高、但整体长势较差,而高温处理的选择群体长势较强、但结实率低。此外,海拔差异对各世代群体的表型有影响,其中1 860 m海拔的影响最小。本研究结果为利用温差对雌配子体选择育种提供一定的参考。