不同遗传背景下杂交籼稻功能叶与产量构成因素的相关

为明确水稻功能叶与产量构成因素间的相关性,以不同遗传背景下籼稻的10个不育系和16个恢复系为亲本,按照NCII设计配制两套双列杂交组合,对水稻12个功能叶性状与8个产量性状构成因素进行了相关分析,结果表明：3片功能叶叶长与叶面积、剑叶宽、倒2叶宽等性状之间均存在极显著正相关,功能叶夹角之间也存在极显著正相关,但不同遗传背景对夹角性状与9个形态性状之间的相关性则存在明显差异,在第一套组合中,其相关系数均为负值,且相关均不显著;而第二套组合则相反。8个产量构成因素中,单株穗数与平均穗长、着粒密度、穗实粒数以及穗着粒数之间存在极显著负相关,平均穗长与穗着粒数、结实率与单株产量呈显著或极显著正相关,遗传背景对产量组成上有较大影响,在第一套组合中单株产量主要由结实率、单株穗数以及穗实粒数等性状决定,而在第二套中则主要由穗实粒数和结实率等性状决定。在功能叶与产量构成因素的相关中,功能叶叶长、叶面积、剑叶宽、倒2叶宽与着粒密度、穗实粒数以及穗着粒数等3个性状之间存在显著或极显著正相关。12个水稻功能叶性状与8个产量构成因素之间的主成分分析表明,在不同的遗传背景下,产量构成因素均主要受叶面积和叶夹角影响,两种不同遗传背景中其累积贡献率分别为69.8%和84.0%。     

不同水稻品种库源的特征变化

为探讨不同年代水稻(Oryza sativa)品种间库、源及库/源的变化,用吉林省1958–2005年间育成的33个水稻品种为材料,对库、源及库/源的特征进行了研究。结果表明,吉林省47年来在水稻品种遗传改良过程中库和源性状均得到了改善。其中,单株穗重和单株粒数分别增长了62.93%和37.65%,平均年增长率分别为1.34%和0.80%,与育成年代均呈极显著正相关;单株叶面积、单株光合能力和剑叶净光合速率(Pn)分别增长了13.75%、24.80%和12.60%,年增长率分别为0.29%、0.53%和0.27%,与育成年代均呈显著正相关。不同年代育成水稻品种穗重/单株光合能力、粒数/单株光合能力无明显变化,但穗重/叶面积和粒数/叶面积与育成年代呈显著正相关,相关系数分别为0.441 0(P0.05)和0.401 7(P0.05);穗重/Pn和粒数/Pn与育成年代呈极显著正相关,相关系数分别为0.509 3(P0.01)和0.483 2(P0.01)。以上结果说明,吉林省水稻品种产量的增加是由于库和源共同作用的结果,但单位叶面积光合能力的改善远远落后于其它库源性状的增长。进一步提高叶片Pn并改善叶片的光合能力应作为高产水稻品种选育的新目标。     

太湖流域粳稻地方品种遗传多样性研究

太湖流域稻作历史悠久,是我国粳稻高产地区之一。但育成品种的遗传基础日趋狭窄,将会给农业生产带来潜在风险。为了有效利用地方水稻资源以扩大改良品种的遗传基础,作者通过调查19个农艺性状,对823个太湖流域粳稻地方品种的遗传多样性进行了研究。结果表明:15个数量性状的变异系数(CV)范围在4.6%(结实率)和33.7%(单株产量)之间。颖壳色、稃尖色、芒型和粒型4个质量性状分别有10、6、5、4种表现型。19个农艺性状的多样性指数(H′)变化范围在0.757(粒型)和1.930(每穗实粒数)之间,平均为1.540。9月10日以后抽穗的品种比9月10日及其以前抽穗的品种具有更丰富的表型变异。主成分分析表明,株高、单株有效穗、每穗总粒数、每穗实粒数、着粒密度、千粒重、单株产量和穗颈长等8个性状是解释太湖流域粳稻地方品种多样性的重要性状。     

水稻轮回选择群体XTBG-HP1表型遗传多样性分析

该研究基于4个陆稻群体及172个水稻品种或杂交组合,构建了水稻多亲本隐性核不育轮回选择群体XTBG-HP1,并经过4次轮回重组,采用16个表型性状对其进行了遗传多样性分析。结果表明:(1)该群体14个数量性状符合正态分布,各表型均存在极端性状个体。(2)数量性状变异系数范围为0.08～0.41,均值为0.20; Shannon-Wiener多样性指数范围为0.72～1.92,均值为1.50。(3)群体在株型与产量构成因子性状方面有显著的相关性,对株型的选择可以实现产量性状的改良。(4)剑叶长、每穗粒总数、千粒重、穗长、粒长、一次枝梗数、有效穗数、剑叶宽、二次枝梗数、抽穗期10个性状可作为群体综合评价指标。(5)剑叶长、二次枝梗数、每穗粒总数3个表型性状具有较高的遗传变异、丰富的遗传多样性及与综合得分F值相关系数较高。综合以上结果发现,后期群体进行基因挖掘、品种改良以及优良育种材料的选育可以基于剑叶长、二次枝梗数及每穗粒总数3个表型性状,同时要充分利用群体株型与产量构成因子性状间的显著相关性。此外,该研究群体中极端单性状或综合得分F值较高的个体,可进一步用于品种选育。     

二棱大麦数量性状相关遗传力和选择指数的分析

以15个二棱大麦品种(系)材料,用相关遗传力研究大麦数量性状的相关遗传,并计算分析籽粒产量和产量构成性状所组合的各种选择指数。结果表明:各性状与单株粒重的相关遗传力均低于单株粒重的遗传力,故仅利用一个性状作间接选择的效率比对单株粒重作直接选择的效率低;在构成大麦产量的三要素中,着重提高单株穗数对产量的选择效率最大; 高产育种同时考虑与产量显著相关的性状比单纯对产量选择的效果好,其中以单株穗数、每穗粒数和籽粒产量结合起来选择的效果最佳。本文并对相关遗传力在相关遗传变异分析中的应用进行了讨论。     

高原粳稻骨干亲本及其衍生品种的主要农艺性状比较分析

对2个高原粳稻骨干亲本滇榆1号和轰早生及其衍生品种的农艺性状进行主成分及聚类分析。结果表明:(1)2个亲本的穗长、剑叶角度、宽度和结实率差异不显著,其余性状差异显著。(2)2个亲本衍生品种的剑叶角度、单株穗数、穗实粒数、结实率和千粒重存在较大差异,其余性状差异较小。(3)滇榆1号和轰早生衍生品种的前5个主因子累积贡献率分别为85.5%和85.3%,第1主成分因子分别是株型和粒数,其贡献率分别为39.9%和41.1%。(4)74个品种聚为6类,其中85%的品种分布在第Ⅰ类和第Ⅲ类,这些品种的主要特征是株高90~100 cm,剑叶长25~34 cm、宽1.5~1.7 cm,穗长20 cm左右,每穗91~138粒,每株7穗,结实率和千粒重分别为85%和27 g。     

利用SSR标记分析水稻亲本间遗传距离与杂种优势的关系

利用5个光温敏核不育系与40个恢复系（品种）配制了200个组合,应用SSR标记估算了这5个不育系与40个恢复系之间的遗传距离,分析了遗传距离与杂种优势的关系。结果表明：（1）不同材料、不同遗传距离范围之间,遗传距离与单株产量以及有效穗数、穗长、每穗粒敷、着粒密度、结实率、千粒重、单株产量7个性状超亲优势的相关性有很大差别,表现出很复杂的关系。（2）田丰S与父本遗传距离在0．6286～2．5257之间时,F1单株产量及其超亲优势与遗传距离极显著相关;培矮64S与父本遗传距离在0．8247～1．5315之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关。（3）所有两系组合亲本间遗传距离在0．5333～1．5之间时,F1单株产量超亲优势与遗传距离显著相关;遗传距离在0．5333～1．0之间时,F1单株产量与遗传距离显著相关,遗传距离分别在1．0～1．5、0．5333～1．5和0．5333～2．5257之间时极显著相关。（4）另外,F1单株产量与遗传距离的相关程度普遍高于其超亲优势与遗传距离的相关程度。     

东乡野生稻BILs群体耐低氮性表型性状指标筛选及其综合评价

为了鉴定东乡野生稻及其后代群体的耐低氮性,研究低氮和正常氮2种处理下“协青早B//东乡野生稻/协青早B”BC₁-F₁₂回交重组自交系株高、抽穗期、穗长、有效穗数、穗实粒数、穗总粒数、着粒密度、结实率、千粒重和单株产量等10个表型性状,利用主成分分析和模糊隶属函数对BILs群体的耐低氮性进行综合评价.结果表明： 株系116、143和157的耐低氮性强,可作为东乡野生稻耐低氮性遗传研究和水稻耐低氮性育种的中间材料.采用逐步回归分析法建立了耐低氮性最优回归方程,筛选到株高、穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量等5个性状相对值可作为水稻全生育期耐低氮性的综合评价指标.因此,在水稻耐低氮性遗传改良中,应注重对这5个性状,尤其是穗总粒数和单株产量相对值的选择.
     

培矮64S/爪哇稻F1农艺性状表现和对照优势分析

本文报道了利用原始爪哇稻资源与光温敏雄性不育系培矮64S配制的27个籼爪交组合在长沙的农艺性状和杂种优势表现.从总体上来看,籼爪交组合与对照相比在每穗实粒数和理论产量上无显著差异,在其它性状上均有极显著的差异;籼爪交组合在秆高、穗长、每穗总粒数、每穗实粒数和千粒重方面有正向对照优势,在播始历期、有效分蘖数、结实率、理论产量和实际产量上存在负向对照优势.从个体上来看,籼爪交组合理论产量对照优势＞40%的比例为11.1%.实际产量对照优势＞40%的机率为3.7%,说明爪哇稻资源在籼爪交杂种优势利用中具有利用价值.本文还对爪哇稻资源在籼爪杂种优势利用中的一些问题进行了讨论.     

河北省冬小麦丰产抗旱性表型鉴定指标分析

以河北省审定的85个冬小麦品种为材料,采用防雨棚春季干旱和露地灌溉2个处理,分别于开花期、成熟期调查株高等27个表型性状,分析了各表型性状与单株子粒产量的相关性。结果表明,单株成穗数等12个性状与单株子粒产量抗旱系数或抗旱指数呈显著或极显著相关;结合表型性状变异系数,明确了提高单株成穗数、穗粒数、灌溉条件下较长的旗叶长度和干旱条件下较短的旗叶长度是培育丰产抗旱小麦新品种的主攻方向;子粒比重、子粒长度及干旱条件下的结实率和每穗小穗数可作为河北省小麦种质资源丰产抗旱性的鉴定依据;河北省小麦品种丰产性高,而抗旱性尚需进一步改善。     

转拟南芥NPR1基因桂99 T3代植株的抗病性及农艺性状表现

以转拟南芥AtNPR1基因的恢复系品种桂99T3代纯合株系为材料,考查其农艺性状及其抗病性,并比较转基因植株与桂99侵染水稻白叶枯病菌后的农艺性状。结果表明:转基因植株表现出对水稻白叶枯病的抗性显著增强77%以上;穗长、剑叶长、有效穗数、一次枝梗数、每穗实粒数、单株产量和谷粒宽等农艺性状与未转基因桂99无显著差别。在受到水稻白叶枯病菌侵染后,转基因植株的一次枝梗数、每穗粒数、每穗实粒数和单株产量等方面均比对照桂99高出13%～78%。说明AtNPR1基因增强了水稻的抗病能力,从而降低了病害引起的产量损失。转基因植株的恢复力不受影响,稻米品质比桂99更加优良。本工作为转基因水稻抗病育种的研究奠定了基础。     

水稻SL基因调控水稻的粒形

水稻产量和稻米品质的提高是水稻研究的中心问题。水稻产量主要取决于单株穗数、每穗粒数和粒重;粒重作为一个非常重要的产量性状,由粒长、粒宽和粒厚所决定。影响粒重和粒形的基因多为数量性状基因,精细定位并克隆到的较少。本研究中,我们克隆到一个影响粒形的基因SL,超表达（SL-OE）转基因植株表现出粒长增加、粒宽减小、叶宽减小的表型;同时,SL-RNAi的转基因植株呈现出粒长缩短、叶宽增加的表型。颖壳表面细胞在超表达转基因植株中伸长,而在RNAi转基因植株中缩短。叶片横向细胞数目在转基因植株中发生变化,推测乩基因可能与细胞分裂相关。SL-OE转基因植株中G嗽因被明显上调,说明盟基因可能通过调节GW2的表达对水稻粒宽造成影响。另外,观基因影响稻米的品质。     

水稻剑叶部分形态生理特性QTL分析以及它们与产量、产量性状的关系

光合产物是水稻产量的主要来源,因此对水稻后期功能叶片尤其是剑叶形态生理性状的遗传分析对水稻高产育种很重要。利用来源于籼／粳交后代的重组自交系群体为材料对水稻剑叶形态（叶片长、宽、面积）和生理性状（叶绿度、持绿性）进行了QTL定位,并对这些性状与产量、产量性状的相关性进行了分析。两年分别定位了17、6和14个与剑叶形态性状、叶绿度和持绿性有关的QTL,其中10个QTL在两年中共同检测到。相关分析表明,较大的剑叶可以增加穗粒数并显著增加产量,然而叶绿度和持绿性与产量、产量性状无关或呈显著负相关。叶绿度与剑叶大小呈显著负相关以及籼／粳交群体后代半不育是叶绿度和持绿性与产量、产量性状无关或呈显著负相关的可能原因。染色体4上的RM255-RM349区域同时控制3个剑叶形态性状并且解释的变异也较大,该区域可用于遗传改良以提高水稻产量。染色体3上的RM422-RM565区域重叠了3个与持绿性有关的QTL,它们对产量的贡献有待于通过构建近等基因系进行深入研究。     

云南香型软米水稻资源农艺性状遗传效应研究

选取5份云南地方香型软米水稻种质资源和6份自育香型软米保持系按5×6不完全双列杂交设计(NCⅡ)配制成30个组合,采用加性-显性-上位性遗传模型,分析云南香型软米11个农艺性状的遗传效应。结果表明,云南香型软米多数农艺性状的遗传主要受加×加上位性效应、加性×环境效应、显性×环境效应的影响,还存在不同程度的加性效应和显性效应,单株产量受基因加性效应、显性效应、加×加上位性效应、加性×环境效应、显性×环境效应的影响;株高、有效穗的遗传率以普通狭义遗传率为主,其他性状的普通狭义遗传率和互作狭义遗传率均达极显著水平;产量构成性状之间存在不同类型和不同程度的遗传相关,多数性状之间以加×加上位性、加性×环境和显性×环境互作效应显著。     

水稻产量数量性状的遗传调控机制研究进展

粒重、每穗粒数和每株穗数是决定水稻产量的三大要素,也是水稻育种改良的重点．这些性状都是遗传复杂的数量性状．近十年来,水稻数量性状遗传学领域取得了突破性的进展,成功克隆了一批控制水稻产量性状的数量性状位点（QTL）．本文将简要介绍产量性状相关QTL的功能与作用机制．这些研究成果不仅有助于揭示产量性状形成的遗传基础,也将有力推动水稻分子设计育种的进程．     

Over-expression of the rice LRK1 gene improves quantitative yield components

In rice ( Oryza sativa L.), the number of panicles, spikelets per panicle and grain weight are important components of grain yield. These characteristics are controlled by quantitative trait loci (QTLs) and are derived from variation inherent in crops. As a result of the complex genetic basis of these traits, only a few genes involved in their control have been cloned and characterized. We have previously map-cloned a gene cluster including eight leucine-rich repeat receptor-like kinase ( LRK ) genes in Dongxiang wild rice ( Oryza rufipogon Griff.), which increased the grain yield by 16%. In the present study, we characterized the LRK1 gene, which was contained in the donor parent (Dongxiang wild rice) genome and absent from the recurrent parent genome (Guichao2, Oryza sativa L. ssp. indica ). Our data showed that rice LRK1 is a plasma membrane protein expressed constitutively in leaves, young panicles, roots and culms. The over-expression of rice LRK1 results in increased panicles, spikelets per panicle, weight per grain and enhanced cellular proliferation, leading to a 27.09% increase in total grain yield per plant. The increased number of panicles and spikelets per panicle are associated with increased branch number. Our data suggest that rice LRK1 regulates rice branch number by enhancing cellular proliferation. The functional characterization of rice LRK1 facilitates an understanding of the mechanisms involved in cereal crop yield, and may have utility in improving grain yield in cereal crops.     

Studies on some genetic parameters of rice (Oryza sativa L.)

Summary In order to utilize the available useful variation in breeding rice to improve yield and quality of grain, the performance of a wide range of rice germ plasm comprising 30 varieties was evaluated in northern India, a major rice growing belt. Plant performance revealed high genetic divergence and phenotypic variability in the crop, with the maximum range of variation being for grain number per panicle and the minimum for grain dimensions. There were also significant differences among varietal means for ten phenotypic traits. Genotypic and phenotypic variance contributed profoundly to the variance of the phenotypic traits studied, but, since genetic variability in the traits related to yield was considerable, there is scope for further improvement in yielding ability. Grain number per panicle, number of effective tillers per plant and culm length exhibit high heritability, and genotypic coefficient of variation and therefore a high genetic advance. Thus, selection for these traits would be effective in crop improvement. Moreover, grain number per panicle shows a significant positive correlation with yield, and this trait could profitably form a reliable index for the yielding capacity of this crop.     

QTL Analysis for Flag Leaf Characteristics and Their Relationships with Yield and Yield Traits in Rice

Photosynthesis of carbohydrate is the primary source of grain yield in rice (Oryza sativa L.). It is important to genetically analyze the morphological and the physiological characteristics of functional leaves, especially flag leaf, in rice improvement. In this study, a recombinant inbred population derived from a cross between an indica (O. sativa L. ssp. indica) cultivar and a japonica (O. sativa L. ssp. japonica) cultivar was employed to map quantitative traits loci (QTLs) for the morphological (i.e., leaf length, width, and area) and physiological (i.e., leaf color rating and stay-green) characteristics of flag leaf and their relationships with yield and yield traits in 2003 and 2004. A total of 17 QTLs for morphological traits (flag leaf length, width, and area), 6 QTLs for degree of greenness and 14 QTLs for stay-green-related traits (retention-degrees of greenness, relative retention of greenness, and retention of the green area) were resolved, and 10 QTLs were commonly detected in both the years. Correlation analysis revealed that flag leaf area increased grain yield by increasing spikelet number per panicle. However, the physiological traits including degree of greenness and stay-green traits were not or negatively correlated to grain yield and yield traits, which may arise from the negative relation between degree of greenness and flag leaf size and the partial sterility occurred in a fraction of the lines in this population. The region RM255-RM349 on chromosome 4 controlled the three leaf morphological traits simultaneously and explained a large part of variation, which was very useful for genetic improvement of grain yield. The region RM422-RM565 on chromosome 3 was associated with the three stay-green traits simultaneously, and the use of this region in genetic improvement of grain yield needs to be assessed by constructing near-isogenic lines.