特大穗恢复系R1126重要农艺性状及遗传基础研究

【摘要】面对人增地减的严峻形势,提高单产成为保障我国粮食安全的现实选择。国内外研究表明,品种对粮食增产的贡献超过三分之一。近四十年来,水稻品种不断更新换代、产量成倍增加的历史经验表明,特异种质的创制、发掘及高效利用是水稻育种取得突破的前提条件。R1126为近年来湖南杂交水稻研究中心通过远缘复合杂交创制的特大穗恢复系,每穗平均总粒数超过300粒,个别主穗达500粒以上,且结实率超过85%,灌浆速度快,米质优良,秆粗叶阔,是进行新品种选育、有利基因挖掘和理论研究的理想材料。本研究对R1126的特征特性进行了研究,并利用相关研究结果指导育种实践。在R1126的改造过程中,获得大粒基因GS2的近等基因系,对GS2基因进行了精细定位。另外,利用全基因组重测序结果及构建初级定位群体(黄华占／巨穗稻的F2群体)对控制R1126农艺性状的重要功能基因和QTL进行了分析和定位。主要结果如下：1.R1126穗大粒多,抗倒伏,单穗灌浆速度快,叶片抗早衰能力强,是一种后期功能型水稻育种新材料；但分蘖力弱,秆粗叶阔。R1126的配组或改造应遵循改善株叶形态、增强分蘖能力(可适当减少每穗粒数)、增加千粒重、保持叶片具有较强抗早衰能力的原则进行。2.分析了24个R1126的重要功能基因。与生育期相关的6个,与穗粒数相关的2个,与千粒重相关的5个,与落粒性有关的3个,与株叶形相关的8个。其中,有17个初步确定了基因类型,其余7个还有待进一步研究。如在与灌浆有关的GIF1基因位点上,R1126同日本晴存在差异,R1126具有强大的灌浆能力是否与GIF1基因位点的变异有关,值得进一步研究。3.通过复合区间作图分析,检测到21个控制株叶形的QTL,分布在第3、4、6、8、9和12染色体的6个区间；检测到12个控制穗部性状的QTL,分别位于第3、4、8、10和12染色体的6个位点。第4号染色体上的RM303-RM6748区间和第8号染色体的RM80-RM447区间是两个主效、多效位点,来自R1126的QTL均起增效作用：第4号染色体上的RM303-RM6748区间可影响剑叶宽、倒2叶宽、倒3叶宽、倒3叶重、茎粗、倒2节长、秆重、穗粒数和二次枝梗数。其中,对剑叶宽、倒2叶宽、倒3叶重的贡献率分别达23.8%、31.56%和19.25%,对倒2节长、秆重和二次枝梗数的贡献率也都在10%以上；第8号染色体的RM80-RM447区间可影响剑叶宽、倒2叶长、倒2叶宽、倒2叶重、倒3叶长、倒3叶重、茎粗、秆重、穗粒数、穗长、一次枝梗数、二次枝梗数。其中,对倒2叶重、茎粗、穗长、一次枝梗数的贡献率分别达36.41%、36.53%、49.89%和56.67%,对倒2叶长、倒3叶长、倒3叶重、二次枝梗数的贡献率也都在10%-20%之间。4.中等偏高肥力水平下,R1126的大粒改良株系R642-2所配组合在海南的库容量均超过15t/hm2,实测产量较对照Y两优1号增加10%以上。提出“大粒、重穗、冠层叶片抗早衰”的长江中下游地区水稻理想株型新模式：株叶形遵循袁隆平院士提出的理想株型模式；增加千粒重(30-35g),协调好穗数、粒数、千粒重三者的关系,使单株及群体库容量优化并最大化；功能叶片抗早衰能力强,籽粒不易脱落且抗穗发芽,延长水稻灌浆时间。5.GS2是新发现的控制粒形主效基因位点,可增加粒长3mm、粒宽0.3mm以上,且具有显性效应。目前已将其精细定位在第2染色体的33.2kb区间内(SSR标记RM3212附近)。综合精细定位、基因注释与半定量结果,推测LOC_Os02g47280就是候选基因GS2。细胞学观察结果表明,细胞体积增大可能是粒长、粒宽增加的主要原因。显性大粒基因GS2一般可增加粒长约3mm、千粒重增加18g左右。本研究结果为“大粒、重穗、冠层叶片抗早衰”水稻理想株型模式提供了关键的大粒基因资源,将极大促进大粒超高产新品种的选育。
【作者】张武汉；
【导师】袁隆平；邓华凤；
【作者基本信息】中南大学，生物学，2013，博士
【关键词】稻；特大穗恢复系；重要农艺性状；遗传基础；显性大粒基因；精细定位；

【参考文献】
[1]王文.几种新型纳米复合酶膜的安培生物传感研究[D].湖南师范大学,分析化学,2014,硕士.
[2]陈红萍,刘广环,梁英华,赵新强.制备条件对氧化铁催化合成碳酸二甲酯反应性能的影响[J].天然气化工(C1化学与化工),2015,01:48-55.
[3]李海波,肖克强,刘亚群.地震荷载作用下顺层岩质边坡安全系数分析[J].岩石力学与工程学报,2007,12:2385-2394.
[4]麻玉璞.用于矿井提升机的1250kW可控硅供电装置[J].冶金自动化,1986,02:62.
[5]刘晓东.冠状动脉支架术后血小板高反应性患者的优选抗血小板治疗研究[D].大连医科大学,心血管内科学,2012,硕士.
[6]冯刚.YBFD总厂绩效管理体系研究与设计[D].四川大学,工商管理,2003,硕士.
[7]刘溪,伍晓明,任天令.显微拉曼光谱术在微纳电子学研究中的应用[J].光散射学报,2011,01:1-9.
[8]王柏斌.信息内容对微博营销效果影响的实证研究[D].江苏科技大学,工业工程（专业学位）,2014,硕士.
[9]刘雅静.寿光市蔬菜产业化发展现状及其对策研究[D].西北农林科技大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[10]周涛明.面向客户的产品定制设计平台研究及实践[D].浙江工业大学,机械电子工程,2004,硕士.
[11]马迪.中药马勃促大鼠皮肤成纤维细胞增殖及胶原合成的作用研究[D].吉林大学,制药工程,2013,硕士.
[12]姚玮.直接转矩控制系统中两种新技术的应用研究——无速度传感器和离散电压矢量调制技术[D].浙江工业大学,2002.
[13]庞丽,张一,周志春,丰忠平,储德裕.模拟氮沉降对低磷胁迫下马尾松不同家系根系分泌和磷效率的影响[J].植物生态学报,2014,01:27-35.
[14]何璐.多层双聚合物修饰的稀土上转换发光纳米材料用于多模态成像及血清存在下提高转染效率的研究[D].苏州大学,影像医学与核医学,2014,硕士.
[15]张卫丰,徐宝文,周晓宇,许蕾,李东.Web搜索引擎综述[J].计算机科学,2001,09:24-28.
[16]邹燕俪.К.С.Мельниκοв与俄罗斯20世纪20-30年代建筑艺术[D].浙江大学,俄语语言文学,2013,硕士.
[17]秦本琛.美国煤矿的现状及其剖析[J].煤炭科学技术.1985(06)
[18]李洋.城市社区公共安全管理问题及对策研究[D].长安大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[19]陈志成.基于刀具轨迹的五轴插补器的研究与开发[D].哈尔滨工程大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[20]曹晓姣.民族地区的财政转移支付政策研究[D].华中师范大学,地方政府学,2012,硕士.
[21]厉娜.海东供电公司客户关系管理信息系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[22]方刚.青海省兴海县什多龙铅锌矿床地质特征及找矿前景分析[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.
[23]葛蓓芳,王芙亭.陵墓神道中石象的雕刻艺术[J].艺术科技,2013,09:113.
[24]唐华.PPH术配合穴位注射治疗直肠前突型便秘的临床观察[D].湖南中医药大学,中医外科学,2013,硕士.
[25]单真.毛泽东廉政教育思想及其当代价值研究[D].湖北大学,思想政治教育,2011,硕士.
[26]孙海雄.变压器经济运行装置的研究与实现[D].华北电力大学（北京）,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[27]陈圣义.空地导弹景象匹配制导关键技术研究[D].国防科学技术大学,航空宇航科学与技术,2012,硕士.
[28]陈乐.掺硼富硅氧化硅薄膜光电性能的研究[D].浙江大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[29]徐维华.经外膜缓释伊马替尼对大鼠颈动脉内膜切除术后血管平滑肌细胞增殖和凋亡的影响[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[30]周良.d_(15)模式压电悬臂梁俘能器性能的模拟[D].湘潭大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[31]李妍.浮世绘风格的插画创作浅析[D].吉林大学,艺术设计,2014,硕士.
[32]江奇.德国职业教育校企合作机制研究[D].陕西师范大学,教育学原理,2014,博士.
[33]张浙丽.中国汽车品牌标识设计研究[D].景德镇陶瓷学院,设计艺术学,2014,硕士.
[34]林旭.浙江省风景名胜区资源特色及发展策略研究[D].浙江大学,风景园林（专业学位）,2012,硕士.
[35]刘智慧.南平铝厂万吨氧化生产线计算机控制系统[J].冶金自动化,2000,04:26-29.
[36]施履楷.林机标准化工作的回顾与展望[J].林业机械.1984(02)
[37]陈根华.基于表面等离子体激元的纳米结构产生和光刻技术[D].苏州大学,光学工程,2013,硕士.
[38]王俊霞.“学校发展计划”的实施及其效果研究[D].西北师范大学,2005.
[39]沈良雄.基于改进粒子群算法的电力负荷模型参数辨识研究[D].大连海事大学,电气工程,2013,硕士.
[40]林娟.空心面加工技术的研究[D].陕西科技大学,食品科学,2013,硕士.
[41]胡晓凡.粉质材料在水彩绘画中的运用以及在当代国内的发展[D].河北师范大学,美术学,2012,硕士.
[42]周亮.基于贝叶斯网络的工程项目进度风险管理研究[D].青岛大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[43]薛英杰.《魂之南》和《拱桥与蝶楼》中的死亡现象研究[D].北京外国语大学,阿拉伯语语言文学,2014,硕士.
[44]姜隽婷.吡啶及吡啶并[3，2-h]喹唑啉取代的磷酸（酯）类化合物的合成[D].吉林大学,药物化学,2013,硕士.
[45]张怡.基于WWW的信息查询服务方式研究[D].华东师范大学,情报学,2001,硕士.
[46]徐芬.新一代多普勒天气雷达基数据数据库系统设计与实现[D].南京气象学院,大气物理学与大气环境,2004,硕士.
[47]丁雷.SAMHD1突变体在病毒感染的肝细胞癌中的作用机制[D].吉林大学,外科学,2014,硕士.
[48]苏小龙.中国高碳能源向低碳能源转型问题研究[D].浙江理工大学,区域经济学,2013,硕士.
[49]张武.CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系烧结产物物相形成及其溶出规律研究[D].东北大学,化学工程,2011,硕士.
[50]徐蔷薇.城市轨道交通枢纽乘客个体出行行为分析及建模[D].北京交通大学,2008.