鄭 靈,謝從簡(jiǎn),杜利芳,余芳碧,沈久淑,肖培村
(內(nèi)江農(nóng)業(yè)科學(xué)院雜交水稻科技開發(fā)中心,四川 內(nèi)江 641000)
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國(guó)外引進(jìn)核心種質(zhì)資源的鑒定及恢保關(guān)系研究
鄭 靈,謝從簡(jiǎn),杜利芳,余芳碧,沈久淑,肖培村*
(內(nèi)江農(nóng)業(yè)科學(xué)院雜交水稻科技開發(fā)中心,四川 內(nèi)江 641000)
本研究對(duì)從美國(guó)農(nóng)業(yè)部戴爾幫佩國(guó)家水稻研究中心引進(jìn)的197份資源在我國(guó)的適應(yīng)性、抗病性,以及對(duì)我國(guó)6種不同胞質(zhì)不育系的恢保關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,引進(jìn)的核心種質(zhì)資源具有廣適性,在我國(guó)兩個(gè)稻作生態(tài)區(qū)能正常種植,但不同生態(tài)條件下,其株高和播抽期的差異較大;通過對(duì)引進(jìn)資源的稻瘟病鑒定,發(fā)現(xiàn)了34份抗稻瘟病的資源,其中3份資源高抗稻瘟??;經(jīng)過核心資源對(duì)6類不育系的恢保關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)不同資源對(duì)同一不育系恢保關(guān)系不同,而且相同資源對(duì)不同胞質(zhì)類型的不育系的恢保關(guān)系差異也很大;通過研究發(fā)現(xiàn)了一批特異資源:對(duì)6種不育系都恢復(fù)的種質(zhì)資源有2份(4015,4024);對(duì)6種不育系為保持的資源材料有22份,適宜秈粳交的資源2份(4142,4195),兩系選育資源1份(4130),光身稻36份,紫稻2份。
水稻;種質(zhì)資源;稻瘟病抗性;農(nóng)藝性狀;胞質(zhì)不育;恢保關(guān)系
水稻(OryzasativaL.)是世界上最古老也是最重要的糧食作物之一,世界上約有一半的人口以稻米為主食。水稻雖然是半水生作物,卻是世界上栽培適應(yīng)性最廣的作物之一,廣泛分布于世界各地[1-3]。一直以來(lái),育種家都希望育成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗的優(yōu)良水稻品種,并取得了巨大的進(jìn)步。種質(zhì)資源在遺傳學(xué)上常被稱為遺傳資源或基因資源,而核心種質(zhì)是指用一定的方法選擇整個(gè)種質(zhì)資源的一部分,以最小的資源數(shù)量和遺傳重復(fù)最大程度地代表整個(gè)遺傳資源的多樣性。核心種質(zhì)具有異質(zhì)性、多樣性、代表性、實(shí)用性、動(dòng)態(tài)性的特征。中國(guó)水稻育種的研究和實(shí)踐證明,國(guó)外水稻種質(zhì)資源在中國(guó)水稻育種中起著非常重要的作用。近年來(lái),中國(guó)水稻育種進(jìn)入新的瓶頸期,遺傳背景狹窄、同質(zhì)化嚴(yán)重、品質(zhì)及抗性不足,難以出現(xiàn)突破性的大品種[4],重要原因之一就是對(duì)稻種資源的引進(jìn)、創(chuàng)新和利用不夠[5]。針對(duì)中國(guó)水稻育種現(xiàn)狀,為了提高水稻育種效率,盡快培育出突破性新品種,最有效的途徑就是引進(jìn)新的稻種資源,并加強(qiáng)對(duì)其鑒定、創(chuàng)制和利用,擴(kuò)大中國(guó)水稻的遺傳背景和遺傳多樣性。
引進(jìn)資源的綜合鑒定對(duì)于資源的合理利用有著非常重大的意義[6]。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)引進(jìn)種質(zhì)資源的基礎(chǔ)研究多為其農(nóng)業(yè)性狀、抗性、適應(yīng)性、多樣性的研究[7-8];如劉剛等對(duì)從美國(guó)農(nóng)業(yè)部引進(jìn)的50份資源進(jìn)項(xiàng)了農(nóng)藝性狀的比較研究[9];胡林標(biāo)等對(duì)美國(guó)農(nóng)業(yè)部引進(jìn)的1579份種質(zhì)資源的表型性狀及遺傳多樣性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)[10];黃瑞等對(duì)非洲引進(jìn)的57份資源進(jìn)行了SSR指紋圖譜構(gòu)建及遺傳多樣性分析[11]。關(guān)于引進(jìn)資源與國(guó)內(nèi)不育系的恢保關(guān)系的研究卻鮮見報(bào)道。眾所周知,研究引進(jìn)資源對(duì)各種類型不育系的恢保關(guān)系,分析恢?;虻膩?lái)源和特性,可以為人工制恢、制保,選育出新的水稻雄性不育系、保持系和恢復(fù)系提供了理論依據(jù)。本研究為鑒定從美國(guó)農(nóng)業(yè)部戴爾幫佩國(guó)家水稻研究中心(Dale Bumpers National Rice Research Center)引進(jìn)的197份水稻核心種質(zhì)對(duì)國(guó)內(nèi)稻作生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性、抗逆性,明確其對(duì)國(guó)內(nèi)幾類主要三系不育系的恢保關(guān)系,進(jìn)一步為利用這批珍貴的稻種資源及水稻品種選育提供依據(jù)。
1.1 供試材料
供試材料為來(lái)自49個(gè)國(guó)家的197份種質(zhì)資源(表1)、國(guó)內(nèi)6種不同胞質(zhì)的不育系(表2)、引進(jìn)資源和這6個(gè)不育系雜交產(chǎn)生的1182份雜交F1代以及對(duì)照品種(明恢63、?;?38和 II優(yōu)838)。種質(zhì)資源是2011年從美國(guó)農(nóng)業(yè)部引進(jìn)的,分了5個(gè)種群,秈稻80份,熱帶粳稻82份,溫帶粳稻12份,AUS稻17份,香稻6份;該資源在五大洲的分布為:亞洲有104份,非洲40份,南美洲35份,北美洲16份,歐洲2份。
表1 引進(jìn)資源的田間編號(hào)、品種名、起源國(guó)及所屬亞種
續(xù)表1 Continued table 1
田間編號(hào)品種名亞種種群起源國(guó)田間編號(hào)品種名亞種種群起源國(guó)40254429-2秈稻中國(guó)4124Bogra秈稻孟加拉40264597秈稻中國(guó)4125S972B-22-1-3-1-1秈稻印度尼西亞40274607秈稻中國(guó)4126Catibos熱帶粳稻菲律賓40284612秈稻中國(guó)412715熱帶粳稻伊朗40294633秈稻中國(guó)4128Mojito熱帶粳稻玻利維亞40304641-1秈稻中國(guó)4129CatetaoDourado熱帶粳稻秘魯40314642秈稻中國(guó)4130NoventaDiasBlanco熱帶粳稻玻利維亞4032JIN-23B秈稻中國(guó)4131PaloMorado熱帶粳稻玻利維亞4033ZHONGBAINo.4秈稻中國(guó)4132SC70熱帶粳稻坦桑尼亞4034IR56450-28-2-2秈稻菲律賓4133PadiAmur熱帶粳稻馬來(lái)西亞4035RD209熱帶粳稻波多黎各4134IGUAPEAGULHA熱帶粳稻巴西4036PR398熱帶粳稻波多黎各4135CA435/B/5/1熱帶粳稻乍得4037PR433熱帶粳稻波多黎各4136PrataoPrecoce熱帶粳稻巴西4038WC747熱帶粳稻圣盧西亞4137Batatais熱帶粳稻巴西4039AgulhaBrancoMedio熱帶粳稻薩爾瓦多4138BaluolaII熱帶粳稻剛果4040AgulhaBranco熱帶粳稻r薩爾瓦多4139ImboloII熱帶粳稻剛果4041SecanodoBrazil熱帶粳稻薩爾瓦多4140OS6/M熱帶粳稻剛果4042CriollodeChirgua3熱帶粳稻委內(nèi)瑞拉4141R98/1熱帶粳稻剛果4043CriollodelaFia熱帶粳稻委內(nèi)瑞拉4142IRAT44熱帶粳稻布基納法索4044CriollodelaVictoria熱帶粳稻委內(nèi)瑞拉4143WAB502-13-4-1熱帶粳稻科特迪瓦4045AP439熱帶粳稻委內(nèi)瑞拉4144WAB501-11-5-1熱帶粳稻科特迪瓦4046ColadeBurro熱帶粳稻玻利維亞4145WC3532熱帶粳稻秘魯4047R75熱帶粳稻塞內(nèi)加爾4146LADYWRIGHT熱帶粳稻美國(guó)404850778熱帶粳稻圭亞那4147EARLYPROLIFIC熱帶粳稻美國(guó)4049E-425熱帶粳稻塞內(nèi)加爾4148WC2656熱帶粳稻剛果4050Agbede熱帶粳稻尼日利亞4149RIKUTOTOUKAIMOCHI27熱帶粳稻日本4051Sika熱帶粳稻喀麥隆4150Sacol2熱帶粳稻智利4052Precocinho熱帶粳稻巴西4151RIKUTONORIN4熱帶粳稻日本4053R89熱帶粳稻剛果4152IR497-81-3-3-2熱帶粳稻菲律賓4054R99/3熱帶粳稻剛果4153KuMunDoNo.84熱帶粳稻韓國(guó)4055R100/2熱帶粳稻剛果4154GOIANA465熱帶粳稻巴西4056M4熱帶粳稻尼日利亞4155TUNGLUYU286熱帶粳稻臺(tái)灣4057IRAT139熱帶粳稻科特迪瓦4156PrianoGuaira熱帶粳稻巴西4058IITA130熱帶粳稻尼日利亞4157BasalaBaatkaS-R熱帶粳稻剛果4059CT7378-2-1-3-1-4-M熱帶粳稻哥倫比亞4158BotikaS/R熱帶粳稻剛果4060114b熱帶粳稻巴西4159R101熱帶粳稻剛果4061GPNO1106熱帶粳稻危地馬拉4160ARABI熱帶粳稻埃及4062Zenith熱帶粳稻波多黎各4161IITA135熱帶粳稻尼日利亞4063Palmira8熱帶粳稻哥斯達(dá)黎加4162Tox782-20-1熱帶粳稻尼日利亞4064Secano熱帶粳稻哥斯達(dá)黎加4163ArrozenGranza106Selection熱帶粳稻危地馬拉4065IR1103-49-4-1-3-3-2熱帶粳稻菲律賓4164ESTRELA熱帶粳稻哥倫比亞4066EEA406熱帶粳稻巴西4165STAR熱帶粳稻意大利4067AGULHAAMARELO熱帶粳稻巴西4166GOTAKGATIK熱帶粳稻印度尼西亞
續(xù)表1 Continued table 1
表2 提供測(cè)交用的不育系類型及代表品種
1.2 田間種植與試驗(yàn)方法
1.2.1 田間種植 試驗(yàn)采用小區(qū)隨機(jī)排列,不設(shè)重復(fù),所有核心種質(zhì)在同一田塊進(jìn)行。由于核心種質(zhì)材料珍貴,種子量少,每個(gè)核心種質(zhì)種植50苗;選用明恢63和?;?38做對(duì)照,每間隔20個(gè)核心種質(zhì)安排一組對(duì)照。所選擇的不育系種植在臨近的田塊里,分3次間隔播種,每次間隔7 d,每個(gè)不育系每次種植80苗。所有材料于2011年在海南三亞陵水南繁基地種植,同時(shí)調(diào)查重要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀,套袋授粉,成熟后收取全部不育系種子,收取相對(duì)應(yīng)的父本單株。
冬繁成功收獲的測(cè)交F1代種和親本可育材料于2012年春季在內(nèi)江農(nóng)業(yè)科學(xué)院雜交水稻開發(fā)中心的試驗(yàn)田內(nèi)種植,雜交種F1與相應(yīng)父本材料成對(duì)相鄰種植,用II優(yōu)838做對(duì)照。
1.2.2 適應(yīng)性觀察 引進(jìn)的微核心種質(zhì)資源分別在海南和四川2個(gè)稻作生態(tài)區(qū)種植,觀察其主要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀(如株葉形態(tài)、株高、生育期、谷色、粒型、芒等)方面的表現(xiàn),對(duì)比分析核心種質(zhì)在這2個(gè)稻作生態(tài)區(qū)的適應(yīng)性,以及地域差異對(duì)各性狀的影響。
1.2.3 稻瘟病抗性鑒定 引進(jìn)資源的稻瘟病苗瘟鑒定試驗(yàn)在內(nèi)江農(nóng)科院雜交水稻開發(fā)中心的大棚水泥池內(nèi)進(jìn)行。鑒定方法和劃分標(biāo)準(zhǔn)按全國(guó)統(tǒng)一的稻瘟病菌生理小種鑒定方法和劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。鑒定材料于2011年9月26日播種,在秧苗3~4葉期時(shí),用當(dāng)?shù)胤蛛x的優(yōu)勢(shì)多孢菌株和多個(gè)流行生理小種在隔離條件下進(jìn)行混合噴霧接種。接種后7~10 d, 待感病對(duì)照品種的病情達(dá)9級(jí)時(shí),進(jìn)行調(diào)查。
1.2.4 恢保關(guān)系研究 對(duì)所有雜交F1代材料成熟后,田間目測(cè)其恢保關(guān)系,并隨機(jī)抽取5株,考察其自然結(jié)實(shí)率,取其平均值。根據(jù)以往的研究結(jié)果,結(jié)合2012年度四川7、8月份持續(xù)高溫干旱的具體情況,定義恢保特性的劃分標(biāo)準(zhǔn):F1代組合結(jié)實(shí)率達(dá)60 %以上,該資源材料對(duì)三系不育系具有恢復(fù)性,其中,大于80 %為強(qiáng)恢復(fù)系類型;F1代組合結(jié)實(shí)率為10 %~59 %,該種質(zhì)資源材料對(duì)該不育系具有半恢半保特性;F1代組合結(jié)實(shí)率為10 %以下,該種質(zhì)資源材料對(duì)該不育系具有保持性[12]。
2.1 引進(jìn)資源在國(guó)內(nèi)稻作生態(tài)區(qū)株高及生育期變化
197份種質(zhì)資源在國(guó)內(nèi)兩地(海南陵水,四川內(nèi)江)進(jìn)行了種植,結(jié)果表明,引進(jìn)的材料均能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳L(zhǎng)環(huán)境,適應(yīng)性廣。在不同稻作生態(tài)區(qū),這些資源品種的農(nóng)藝性狀也產(chǎn)生了較大變化。從表3可以看出,受光照條件和生態(tài)環(huán)境的影響,種質(zhì)資源的株高變化差異非常明顯。尤其是美國(guó)阿肯色地區(qū)和海南陵水地區(qū)的差異幅度大,這充分說(shuō)明株高易受環(huán)境因素的影響。
大部分資源品種的生育期在不同稻作生態(tài)區(qū)變化明顯,表明引進(jìn)的國(guó)外資源品種對(duì)光、溫反應(yīng)存在較大差異。海南陵水生態(tài)條件下,197份水稻微核心資源中,其始穗期和齊穗期的幅度分別在2011年12月29日至2012年3月6日和2012年1月3日至2012年3月12日之間,品種間始穗期和齊穗期的極差分別為68和69 d,主要分布在2012年2月7日至2月27日和2月11日3月15日區(qū)間,多為中熟生態(tài)型品種,占所有核心資源的79.6 %;播種至齊穗天數(shù)主要分布在93~118 d,占所有核心資源的80.7%;從播種至齊穗天數(shù)在90 d以下的有33個(gè)品種,占總數(shù)的16.7 %;90~110 d有149個(gè)品種,占總數(shù)的75.6 %;大于110 d的只有15個(gè)品種,占總數(shù)的7.6 %。
內(nèi)江生態(tài)條件下,197份水稻微核心資源中,其始穗期和齊穗期的幅度分別在2012年7月3日至2012年9月2日和2012年7月10日至2012年9月9日,品種間始穗期和齊穗期的極差皆為61 d,主要分布在2012年7月18日至8月12日和8月19日至7月25日區(qū)間,占所有核心資源的86.8 %;播種至齊穗天數(shù)主要分布在96~112 d,占所有核心資源的87.3 %;從播種至齊穗天數(shù)在90 d以下的有13個(gè)品種,占總數(shù)的6.59%;90~110 d有75個(gè)品種,占總數(shù)的38.08 %;大于110 d的有109個(gè)品種,占總數(shù)的55.33 %。
表3 不同地區(qū)株高分布情況
表4 引進(jìn)資源在不同地區(qū)的播抽期變化
表5 種質(zhì)資源稻瘟病葉瘟鑒定結(jié)果
表6 核心種質(zhì)資源對(duì)6類不育系的恢保關(guān)系情況(單位:份)
從表4可以看出,盡管三地的抽播期變化大,但其趨勢(shì)卻非常統(tǒng)一(播抽期從阿肯色州到陵水再到內(nèi)江呈增長(zhǎng)趨勢(shì)),這和各地的生態(tài)環(huán)境和關(guān)照條件息息相關(guān)。本研究對(duì)引進(jìn)資源的播抽期進(jìn)行觀測(cè),結(jié)果顯示,在美國(guó)稻作生態(tài)區(qū)內(nèi),整體資源的播抽期較短,變幅為58~99;而在國(guó)內(nèi)的兩個(gè)生態(tài)區(qū)內(nèi),播抽期的變幅就變大了,陵水為54~123;內(nèi)江為81~142;秈稻的平均播抽期及中值指標(biāo)居于溫帶粳稻和熱帶粳稻之間,說(shuō)明具有高原系統(tǒng)發(fā)育特性的粳稻材料較為原始,具有一定的弱感光性,引種低海拔地區(qū)種植后其生育期普遍較長(zhǎng)。
2.2 引進(jìn)種質(zhì)資源的苗期稻瘟病鑒定
從表5可以看出,引進(jìn)的核心種質(zhì)資源的抗稻瘟病性弱,僅有34份材料抗,占總資源的17.26%。3份抗稻瘟病的品種都是秈稻,分別為:4030,4031,4096,其中前2份資源原產(chǎn)地為中國(guó),4096來(lái)自于菲律賓;高感的6份資源中,有4份是熱帶粳稻(4035、4038、4039、4128),1份AUS稻(4173),1份來(lái)自緬甸的秈稻(4082);高感的品種全部來(lái)源于美洲,這是因?yàn)榈疚敛【硇》N是代表致病性基因型不同的菌株類群,它們是根據(jù)菌株對(duì)一套具有不同抗病基因品種的致病反應(yīng)型劃分的。而采用的混合接種法,接種的稻瘟病菌主要是來(lái)自于我國(guó)西南地區(qū),來(lái)自美洲的資源對(duì)我國(guó)西南地區(qū)的混合稻瘟病菌過于敏感導(dǎo)致的。
2.3 引進(jìn)資源對(duì)國(guó)內(nèi)6類不育系的恢保關(guān)系測(cè)定
將引進(jìn)資源和供試的6類不育系進(jìn)行雜交,獲得1182份雜交F1,通過對(duì)F1結(jié)實(shí)率的考察,確定了資源對(duì)這6類不育系的恢保關(guān)系(表6)。在1182份雜種F1中,有614份F1結(jié)實(shí)率<10 %,占51.95 %;10 %~60 %的F1有427份,占36.13 %;結(jié)實(shí)率≥60 %的F1有141份,占11.93 %。對(duì)比6類不育系,內(nèi)香5A的配合力最高,197份資源中有31份資源對(duì)其是恢復(fù)的,且強(qiáng)恢的個(gè)數(shù)達(dá)到了14份。
供試的核心種質(zhì)資源中,對(duì)供試的一種或多種不育系是恢復(fù)的資源有47份,這47份資源中僅有3份為粳稻(4142、4158、4195),其余全部為秈稻;同時(shí)對(duì)3種或3種以上不育系恢復(fù)的資源有27份(表7),對(duì)3種及3種不育系是強(qiáng)恢的資源有7份(4013,4016,4022,4023,4114,4122,4142),對(duì)6種不育系都恢復(fù)的資源有2份(4015,4024);上述資源對(duì)供試不育系的恢復(fù)能力強(qiáng),可以作為恢復(fù)系選育的親本。197份資源中,有21份資源對(duì)供試不育系全部為保持關(guān)系,他們分別是:秈稻4份(4012、4087、4098、4113);熱帶粳稻6份(4062、4140、4151、4153、4160、4162);香稻2份(4075、4170);AUS稻4份(4077、4177、4178、4179);溫帶粳稻5份(4187、4189、4190、4191、4196),這21份材料對(duì)這些三系不育系的保持力強(qiáng),且起源背景多元化,可作為保持系的選育親本。
萬(wàn)88胞質(zhì)不育系與紅蓮型(HL)不育系自成一體的恢保關(guān)系,野敗型 (W A )、 印水型 (ID )、 D型、岡型(G )等不育系具有相似的恢保關(guān)系[13-14]。
2.4 特殊稻種的發(fā)掘
通過對(duì)197份核心種植資源的觀察分析,發(fā)現(xiàn)了一批光身稻(36份)。光身稻是一種古老的分布廣泛的重要陸稻品種,葉片和穎殼無(wú)毛,是一種優(yōu)質(zhì)的稻種資源。36份光身稻來(lái)源廣泛,其中32份為熱帶粳稻,1份香稻(4076),1份秈稻(4093),2份溫帶粳稻(4188,4189)。
在這些光身稻中,發(fā)現(xiàn)了一份特殊資源(4130,熱帶粳稻),初步鑒定為以光敏為主的核不育材料。在陵水,該材料于2012年11月15日播種,2月21日抽穗,2月17日齊穗。該材料自交結(jié)實(shí)率極低,直至3月20日,稻樁抽穗開始轉(zhuǎn)可育。4月10日收到種子。在內(nèi)江,將該材料分2次播種,第1次于4月20日播種,7月18日始穗,7月25日齊穗。抽穗期間對(duì)其花藥進(jìn)行鏡檢,鏡檢結(jié)果為花藥幾乎都是圓敗。第2次于5月17日播種,8月21日始穗,8月28日齊穗。期間對(duì)花藥進(jìn)行鏡檢,60 %花藥正常,部分圓敗。9月6后再次鏡檢,90 %為正?;ǚ郏瑔沃杲Y(jié)實(shí)率高,達(dá)89 %。
表7 部分核心種質(zhì)資源與不同不育系雜交結(jié)實(shí)率(%)
197份資源中,有3份紫稻(4172,4177,4179),前兩份種子成熟后谷色為深黃色,而4179種子成熟后谷色為紫黑色且米粒細(xì)長(zhǎng),可以作為特種稻米優(yōu)異親本材料。
水稻生產(chǎn)對(duì)保障糧食安全起著至關(guān)重要的作用,優(yōu)異水稻種質(zhì)資源的研究是提高水稻生產(chǎn)能力最直接、有效、經(jīng)濟(jì)的措施[15]。水稻種質(zhì)資源的廣泛引進(jìn)、深入發(fā)掘及系統(tǒng)研究是創(chuàng)制突破性育種材料的前提,也是培育突破性水稻新品種的基礎(chǔ)[16-17]。通過對(duì)美國(guó)農(nóng)業(yè)部引進(jìn)的197份核心種植資源的株高、播抽期、谷色的觀察和稻瘟病的鑒定,考察其對(duì)我國(guó)6種三系不育系的恢保關(guān)系,明確了引進(jìn)資源的特性,為從這些資源中發(fā)掘有利基因,充分發(fā)揮引進(jìn)稻種資源的更大作用提供了重要依據(jù)。
抽播期是水稻特征性研究的重要內(nèi)容,也是該品種材料與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境適應(yīng)性的重要表現(xiàn),通過對(duì)引進(jìn)資源再種植地的生育期觀察,可以對(duì)資源的熟期進(jìn)行科學(xué)分類,便于按當(dāng)?shù)氐母髦贫群凸鉁貤l件進(jìn)行品種布局和親本選配。本研究對(duì)引進(jìn)資源的播抽期在內(nèi)江和陵水兩個(gè)生態(tài)區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和分析,發(fā)現(xiàn)資源在我國(guó)生態(tài)區(qū)生育期普遍偏長(zhǎng),說(shuō)明該引進(jìn)材料具有一定的感光性,因此在下步作為親本的雜交利用過程中將注意材料的馴化和生育期的改良。
近年來(lái),稻瘟病已經(jīng)成為影響水稻產(chǎn)量穩(wěn)定和糧食安全的一個(gè)重要因素,解決水稻稻瘟病害問題已經(jīng)成為全球水稻生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題。全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心發(fā)布的2012年全國(guó)水稻重大病蟲害發(fā)生趨勢(shì)預(yù)報(bào)中提到,稻瘟病在西南區(qū)域存在偏重流行的可能。對(duì)引進(jìn)材料的稻瘟病進(jìn)行鑒定,結(jié)果表明,僅有34份材料對(duì)稻瘟病具有抗性,而其他資源的稻瘟病抗性都較差。當(dāng)然,品種抗病性的穩(wěn)定性需要連續(xù)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證,如果進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明這34份材料的優(yōu)良抗性能穩(wěn)定遺傳,將對(duì)中國(guó)水稻育種具有較大的利用價(jià)值。
恢保關(guān)系的研究是三系雜交的基礎(chǔ),通過本文研究發(fā)現(xiàn),同一恢復(fù)系對(duì)不同細(xì)胞質(zhì)源不育系的恢復(fù)度不同,首先可能是由不育系的細(xì)胞質(zhì)來(lái)源不同所造成的,試驗(yàn)所選用的6個(gè)不同細(xì)胞質(zhì)源不育系為核質(zhì)互作雄性不育系,不育性狀的表現(xiàn)主要受母本細(xì)胞質(zhì)和父本細(xì)胞核共同控制,不育系的細(xì)胞質(zhì)來(lái)源不同,其雜交后代的育性表現(xiàn)必然存在差異;其次,可能由不育系中細(xì)胞核的不同所引起的,細(xì)胞核的多樣性必然造成雜交后代育性的多樣性,研究中選用的不育細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核都存在很大的差異,這都可能造成6個(gè)不同細(xì)胞質(zhì)源不育系的恢保關(guān)系不同;不同恢復(fù)系對(duì)同一不育系的恢復(fù)度也存在差異,極有可能是不同恢復(fù)系所攜帶的恢復(fù)基因不同而造成的[18]。
通過對(duì)引進(jìn)資源的研究,篩選出了一批優(yōu)異稻種資源并已經(jīng)成功的合理利用。初步篩選出適應(yīng)性較強(qiáng)、農(nóng)藝性狀較優(yōu)良、有特色的苗頭親本30余份,其中:抗稻瘟病親本3份(4030,4031,4096),恢復(fù)系親本9份(4013、4015、4016、4022、,4023、4024、4114、4122、4142),保持系親本21份,其中4107、4112、4113開花習(xí)性好、柱頭活性強(qiáng),已用于配制新不育系的選育。4142和4195是粳稻,在內(nèi)江株葉形態(tài)好,4142對(duì)內(nèi)香5A、II-32A、岡46A為強(qiáng)恢,4195對(duì)D83A、II-32A、岡46A、珍汕97A為恢復(fù)類型,它們可以作為一個(gè)秈粳交的重要資源材料;4029已經(jīng)配制了雜交水稻新組合進(jìn)入海南田間品比試驗(yàn)。而4130是以光敏為主的核不育材料,可以作為重要的兩系資源材料。利用這些不同生態(tài)類型的資源與常用品種雜交,即:恢×恢或恢×保、?!帘?,通過對(duì)親本的嚴(yán)格選擇,可以選育出抗性好、恢復(fù)能力強(qiáng)的各種不育類型的恢復(fù)系,同時(shí)又可以選出抗性好、經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良的不同類型的不育系的保持系。
本研究篩選出的這些材料來(lái)源廣泛,遺傳多樣性豐富,可根據(jù)不同育種目標(biāo)而選擇利用,對(duì)進(jìn)一步選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的新品種具有重要利用價(jià)值。
[1]Negrao S,Oliveira M M,Jena K K.Mackin D Integration of genomic tools to assist breeding in the japonica subspecies ofrice[J].Moi Breed.,2008,22:159-168.
[2]Xu K D,Shen G F.Promoting Chinese rice production through innovative science and technology[A]. In:Mew T W,Brar D S.Peng S.Dawe D.Hardy B, eds.Rice Science:Innovations and Impact for Livelihood[C].Beijing Office of International Rice Research Institute,Chinese Academy of Engineering,and Chinese Academy of Agricultural Sciences,2003:11-18.
[3]Chakravarlhi B K,Naravaneni R.SSR marker based DNA fingerprinting and diversity study in rice (OryzasativaL.) [J]. Afr J Biotechnol,2006(5):684-688.
[4]應(yīng)杰政,施勇峰,莊杰云,等.用微衛(wèi)星標(biāo)記評(píng)估中國(guó)水稻主栽品種的遺傳多樣性[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,40(4):649-654.
[5]Haijar R, Jarvis D I, Gemmill-Herrea B. The utility of crop genetic diversity in maintaining ecosystem services[J]. Agric Ecosyst Environ, 2008,123:261-270.
[6]Yan W G, Rutger J N, Bryant R J, et al. Development and evaluation of a core subset of the USDA rice(OryzasalivaL.)germplasm collection[J].Crop Sci, 2007, 47:869-878.
[7]王鳳梅.世界稻種資源及我國(guó)引種利用概況[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(25):11909-11911.
[8]周 雷,李三和,陳志軍,等. 非洲引進(jìn)水稻種質(zhì)資源的鑒定與評(píng)價(jià)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,54(15):3593-3596.
[9]劉 剛,張 巍,嚴(yán)文貴. 美國(guó)引進(jìn)水稻種質(zhì)資源的主要性狀比較研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,19(3):531-534.
[10]胡林標(biāo),萬(wàn) 勇,李 霞,等. 水稻核心種質(zhì)表型性狀遺傳多樣性分析及綜合評(píng)價(jià)[J].作物學(xué)報(bào),2012,38(5):829-839.
[11]黃 瑞,周 雷,何 衛(wèi),等. 非洲水稻種質(zhì)資源SSR指紋圖譜的構(gòu)建及遺傳多樣性分析[J].分子植物育種,2015,13(8):1476-1486.
[12]謝 戎,周志淑,劉成元,等. 引進(jìn)廣東水稻種質(zhì)的恢保關(guān)系及雜種優(yōu)勢(shì)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(21):147-151.
[13]胡錦國(guó),李澤炳.四種水稻細(xì)胞雄性不育系不育性遺傳的初步研究[J].華中農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),1985,4(1):15-22.
[14]朱英國(guó),梅啟明,余金洪.同類型水稻雄性不育系的恢保關(guān)系研究[J].遺傳,1984,6(5):14-16.
[15]Tanksley S D, McCouch S R. Seed banks and molecular maps: unlocking genetic potential from the wild [J]. Science, 1997,277(5329):1063-1066.
[16]Zhao K Y, Tung C W, Eizenga G C, et al. Gneome-wide association mapping reveals a rich genetic architecture of complex traits inOryzasativa[J]. Nat Commun, 2011(2):1-10.
[17]Glaszmann J C, Kilian B, Upadhyaya H D, et al. Accessing genetic diversity for crop improvement [J]. Curr Opin Plant Biol, 2010,13:1-7.
[18]王先俱,陳亞君,張 城,等. 北方新質(zhì)源粳稻雄性不育系恢保關(guān)系比較研究[J].北方水稻,2010,40(1):6-9.
(責(zé)任編輯 李 潔)
Identification and Evaluation of Restoring or Maintaining Characteristics and Phenotypic Characterization of Rice Germplasm Resources from USDA
ZHENG Ling, XIE Cong-jian, DU Li-fang, YU Fang-bi, SHEN Jiu-shu, XIAO Pei-cun*
(Hybrid Rice Research Center of Neijiang Academy of Agricultural Sciences, Sichuan Neijiang 641000,China)
197 accessions of rice germplasm were introduced from the United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service (USDA-ARS), Dale Bumpers National Rice Research Center since 2012. In this study, the adaptabilities, disease resistances were characterized and the restoring and maintaining relationships among six elite cytoplasmic sterile lines of our country were tested. The results reveal that these mini-core collection varieties exhibited broad adaptability to different ecoregions, while the plant height and heading dates varied relatively greatly. Through artificial and natural disease inoculations of rice blast pathogen, 34 varieties were identified as rice blast resistant, three of which were highly resistant. Restoring and maintaining relationships study found that different varieties show distinctive effect on a certain cytoplasm sterile lines, on the other side, different effects were also observed by specified varieties on six elite cytoplasm sterile lines. In brief, our studies isolated 2 varieties (4015, 4024) restored and 22 varieties maintained all of 6 elite cytoplasm sterile lines tested, two varieties(4142,4195)were exploitable for indica-japonica hybridization breeding, 1 variety (4130) was valuable for two-line hybrid rice breeding. In addition, 36 glabrous and 2 purple rices identified as distinguished germplasms for rice breeding improvement.
Rice; Germplasm resource; Blast resistance;Agricultural traits; Cytoplasm sterile; Restoring and maintaining relationship
1001-4829(2016)11-2505-08
10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.001
2016-03-12
四川省國(guó)際科技合作與交流研究計(jì)劃“國(guó)外優(yōu)質(zhì)多抗水稻種質(zhì)資源的引進(jìn)及利用研究”(2011HH0033)
鄭 靈(1986-),女,四川內(nèi)江人,碩士,農(nóng)藝師,主要從事分子生物輔助育種及優(yōu)質(zhì)多抗恢復(fù)系選育工作,Tel: 13890539812,E-mai: zl86311@163.com,*為通訊作者。
S511.037
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