水稻種質資源回交后代耐鹽基因的鑒定與篩選研究
2008-01-01 00:00:00牛景孫海波鄒美智王景余李艷萍周維
天津農業科學 2008年4期
摘要：以超優一號為輪回親本，以其與36個供體的不同回交后代(BC2F2、BC2F3)群體為材料，進行耐鹽鑒定與篩選研究。結果表明，雖然這些親本本身對鹽堿不具備很好的耐性，但所有回交后代均出現耐鹽的超親分離，說明這些供體均帶有耐鹽基因，且這種有利“隱蔽基因”供體之間的差異很大。從總體上看，BC2F2耐鹽性選擇效率顯著高于BC2F3，不同供體之間也存在著明顯的差異。
關鍵詞：種質資源；耐鹽基因；粳稻
中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1006－6500(2008)04－0004－03
水稻在我國糧食生產中占有的比重最大，是對作物增產貢獻最大的優良品種，貢獻率約為35％。培育高產、穩產、優質、抗逆的水稻新品種是水稻生產可持續發展的最佳途徑。矮化育種與雜交稻育種堪稱水稻育種的兩個里程碑，促進了水稻生產的兩個跨越。然而，由于此后育種家多采用綜合性狀好，但親緣關系較近的材料作育種親本，導致育成品種的遺傳基礎單一，對病蟲害或逆境因素抵抗能力弱。因此，近些年來新育成的品種的產量潛力徘徊不前。據統計，僅病蟲害每年導致農作物減產25％。而鹽堿、淹水、干旱等逆境脅迫是限制水稻產量的另一重要因素。我國有2700萬hm2鹽堿地，其中700萬hm2分布在農田。在沿海和廣大的干旱或半干旱地區，日益嚴重的土壤或灌溉水鹽漬化趨勢已成為包括水稻在內的農作物生產的主要障礙。有關研究說明，水稻雖然屬于中等感鹽作物，但許多水稻資源中隱藏著品種遺傳改良的各種有利基因。高效發掘種質資源的有利基因是實現育種突破的前提。徐建龍等選擇秈稻IR64、特青和新株型(NPT)為輪回親本與13個供體的不同回交世代(BC2F2-BCF3)群體為材料，進行耐鹽、耐澇和褐飛虱抗性鑒定與篩選，結果表明，盡管多數親本本身對這些逆境不具備很好的抗性和耐性，但絕大多數回交后代中均出現耐鹽、耐澇和抗褐稻飛虱超親分離，說明這些供體均帶有對這些性狀有利的基因。
IRRI為大規模發掘種質資源的有利基因，于1998年組織各主要水稻生產國參與全球水稻分子育種計劃(IRMBP)，將搜集到的203份優異種質資源發給各國作為供體，各參與單位選擇所在生態區最優良的品種作輪回親本，采用回交育種方法創建分子育種的基礎材料，即回交導人群體。目前已有部分導人群體進行了抗旱、耐鹽、耐澇、耐低氧萌發、耐冷等非生物抗(耐)性及抗白葉枯病、褐稻飛虱和紋枯病等生物抗性的鑒定篩選。本試驗選用了來自不同國家36個供體品種，以粳稻超優一號為背景的回交導入群體為材料，進行了耐鹽鑒定與篩選試驗，研究水稻種質耐鹽基因變異情況。
1 材料和方法
1.1材料
以綜合性狀好、廣適應性的粳稻品種超優一號為輪回親本，以來自中國、菲律賓、印度、日本、印尼、越南、泰國的36個品種為供體親本。
1.2方法
以超優一號為輪回親本與36個供體親本配組36個雜交F1以輪回親本為父本，F1為母本回交產生BC1F1，從每個BC1F1后代中隨機選取25個單株，繼續與輪回親本回交產生25個BC2F1家系，10個組合自交加代至BC2F2，27個組合至BC2F3，同時以超優一號和金株一號為對照，進行耐鹽性鑒定和篩選。
每個材料取10g種子，用菌蟲清浸種3d，預防惡苗病及干尖線蟲病，5月12日播種，6月26日插秧，行距20cm，株距13.3cm，重復2次。試驗設在水泥池中，利用該地區地下水位較高，且不同深度水的含鹽量有所不同的特點，在水泥池旁打兩眼井，一眼(6m)含鹽量0.22％，另一眼為咸水井(33m)，含鹽1.62％，以NaCl為主。在試驗過程中，按照試驗設計調節灌水鹽分濃度：苗期和返青期(6月26日－7月3日)0.22％-0.3％；分蘗期(7月4日－7月24日)0.68％；拔節孕穗期(7月25日－8月20日)1.12％；出穗灌漿期(8月21日－10月10日)1.5％。觀察在鹽脅迫下試驗材料各生育期的反應。在黃熟期選綜合性狀較好的耐鹽植株作為研究材料。
2 結果與分析
2.1各生育期的反應表現
2.1.1秧苗期表現水稻的耐鹽力較弱，尤其在離乳期(3葉)對鹽堿最為敏感，先是下部葉片變黃，逐漸向上發展，一些生長較弱的個體開始死亡。
2.1.2返青期表現含鹽0.22％-0.3％的灌溉水使部分稻苗返青延遲。
2.1.3分蘗期表現含鹽0.68％的灌溉水對水稻的分蘗有抑制作用，分蘗減少，下部葉變黃，并有少數個體枯死，同時有部分個體生長正常。
2.1.4拔節孕穗期表現隨著灌水，全鹽含量達到1.12％，大部分材料不僅下部黃葉增加、綠葉減少，而且有少數植株出現青枯。
2.1.5抽穗灌漿期表現全鹽含量達到1.5％時，青枯死亡的植株明顯增多，9月20日對照品種超優一號及金株一號全部枯死，大部分供試群體80％-90％的植株枯死，有少部分植株耐鹽力很強，仍保持2-3片綠葉，能正常灌漿成熟，但結實率普遍降低到70％左右，且組合之間差異很大。
2.2耐鹽材料的篩選結果
耐鹽鑒定結果表明，BC2F2比BC2F3耐鹽性強(表1、表2)，在10個BC2F2群體中有5個表現耐鹽性強，占50％；中等3個，占30％；弱的2個，占20％。27個BC2F3中強耐鹽的5個，占18.5％；中等10個，占37.0％；弱的12個，占44.4％。耐鹽植株入選率BC2F2為12.5％，BC2F3為7.7％，盡管BC2F2或BC2F3的所有群體都有耐鹽植株入選，即都有耐鹽基因表現出來，但不同的組群之間有著明顯差異，如BC2F2中入選耐鹽植株最少的“超優一號／谷梅2號”為2.63％，而最多的“超優一號／CS94”為25.79％，相差近10倍。BC2F3的情況與BC2F2相似，當選最少的“超優一號／ChoRoFA”為2.96％，最多的“超優一號／濃農265”為28.95％，入選率最高與最低群體相差10倍之多。再如“超優一號／1759279”在BC2F3入選率為11.99％，而在BC2F2入選率為23.68％，自交世代不同相差1倍。
3 討論
(1)采用的36個供體來源于全球水稻分子育種計劃(IRMBP)的203個供體材料，這些材料具有廣泛的遺傳多樣性。本研究以耐鹽為選擇性狀，主要是考慮本生態區土壤鹽漬化較為嚴重，地下水礦化程度較高，便于鹽脅迫及耐鹽植株篩選。本試驗結果表明，36個供體品種的回交后代對于耐鹽具有廣泛的遺傳變異，所有組合回交后代都出現超親個體，說明這些供體品種都帶有耐鹽“隱蔽基因”。
(2)研究結果還表明，BC2F2的耐鹽個體明顯高于BC2F3，可能是因為前者群體中的雜合體比后者多，而許多試驗也證明雜交稻比常規品種耐鹽性強。
(3)水稻的耐鹽能力除與品種有關外，與土壤的肥力、秧苗壯弱、灌水深淺等都有密切關系，即肥沃的稻田、壯苗、適當增加灌水深度等都有助于提高水稻的耐鹽能力，因此，在實際應用中應予綜合考慮。
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