武育粳3號重要農(nóng)藝和品質(zhì)性狀突變體的創(chuàng)制與研究.pdf

1、水稻是禾本科作物研究的模式植物。水稻全基因組測序已經(jīng)完成，其基因的功能研究已經(jīng)成為后基因組時代重點內(nèi)容之一。創(chuàng)制水稻突變體是功能基因組學研究最為直接和有效的方法?；瘜W誘變具有技術(shù)簡單，突變頻率高，能夠在短時間內(nèi)創(chuàng)制出具有大量突變的突變?nèi)后w，是水稻突變體創(chuàng)制的重要方法之一。武育粳3號適口性好、米飯光澤白亮和涼后不硬，且優(yōu)良米質(zhì)在不同地區(qū)、稻作方式和施肥水平下能保持相對穩(wěn)定。但武育粳3號在農(nóng)藝和品質(zhì)性狀上存在一定不足，突出表現(xiàn)在堊白粒率高、

2、豐產(chǎn)性狀較差及不抗紋枯病等。本研究利用化學誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)處理武育粳3號種子，通過4年的篩選和鑒定，總共獲得了七大類236份性狀穩(wěn)定的突變體。這些突變體的獲得，不僅為優(yōu)質(zhì)食味品種武育粳3號農(nóng)藝、品質(zhì)性狀改良提供了重要的育種中間材料，也為水稻產(chǎn)量、品質(zhì)形成的遺傳、生理機制與環(huán)境調(diào)控機理研究提供了新材料。
　　 本研究主要結(jié)果如下:
　　 (1)獲得了51份葉突變體，其中葉色突變體14份、類病斑突變體25份、葉形

3、突變體4份、葉片長度與寬度突變體3份、葉序突變體3份和葉傾角突變體1份。依照葉鞘是否著生病斑，可將類病斑突變體分為葉鞘著生病斑和葉鞘無病斑等類型。依據(jù)葉片的著生位置，可以將葉序突變分為3種類型，包括上3片葉同側(cè)、上部4片葉同側(cè)和上部5片葉全部同側(cè)等。
　　 (2)獲得了8份莖稈突變體，其中矮稈突變體2份、高稈突變體1份、多分蘗突變體2份和脆稈突變體3份。矮稈突變體主要性狀包括株型較散、株高較矮(49.7 cm)、分蘗數(shù)較多（31

4、.17蘗/株）、籽粒長寬比較大(1.83)、千粒重較小(20.8 g)和堊白粒率很低(4％)。
　　 (3)獲得了54份生殖器官突變體，其中長芒突變體14份、短芒突變體3份、裂穎突變體5份、長護穎突變體7份、雙米粒突變體7份、包穗突變體7份、早熟突變體2份、遲熟突變體6份、褐色穗突變體2份和穗頂部退化突變體1份等突變體。野生型無芒，長芒突變體的平均芒長為4.8 mm。長護穎突變體的護穎顯著地增長包在內(nèi)穎和外穎外面，形似雙層穎殼。

5、
　　 (4)研究了236份突變體材料在生化組分上的變異。結(jié)果表明，直鏈淀粉變異范圍為15.7％～21.7％，清蛋白的變化范圍為0.54％～0.65％，球蛋白的變化范圍為0.44％～0.58％，醇溶蛋白的變異范圍為0.66％～0.82％，谷蛋白的變化范圍為4.66％～7.66％。銅含量最低值為3.49μg/g，較野生型降低了19.27％;最高值為5.54μg/g，較野生型增加了28.22％。鐵含量最低值為8.10μg/g，較野生

6、型降低了15.33％;最高值為14.86μg/g,較野生型增加了55.43％。錳含量最低值為18.27μg/g，較野生型降低了19.29％;最高值為37.95μg/g，較野生型增加了37.52％。鋅含量最低值為17.92μg/g，較野生型降低了10.99％;最高值為23.29μg/g，較野生型增加了15.69％。
　　 (5)獲得了31份外觀品質(zhì)突變體，其中褐色米突變體1份、長粒形米突變體1份（5.80 mm/粒）、短粒形米突變

7、體3份（3.77 mm/粒）、堊白粒率高于70％的突變體16份、堊白粒率低于10％的突變體4份及乳白米突變體1份。特別是獲得了僅有腹白的高腹白突變體2份，僅有心白的高心白1份。本研究所獲的突變體材料涵蓋低堊白、高心白和高腹白等三種堊白代表性類型，且堊白類型單一，基本未見同時具備腹白和心白的混合型堊白。因此，利用這套堊白相關(guān)突變體材料，能有效克服現(xiàn)有研究在材料上多利用主栽品種而很難排除遺傳背景干擾的局限，又能進行低堊白和高堊白突變體之間以

8、及高腹白和高心白突變體之間的比較，借以揭示腹白和心白在形成機制上的異同。
　　 (6)獲得了產(chǎn)量結(jié)構(gòu)相關(guān)突變體9份，包括類野生型、多穗型、大穗型和穗粒兼顧型等4種類型。野生型親本在2011年田間種植條件下產(chǎn)量結(jié)構(gòu)為穗數(shù)300.60萬/hm2、每穗粒數(shù)105.83、結(jié)實率93.73％、千粒重為24.75 g和理論產(chǎn)量7380 kg/hm2。多穩(wěn)型突變體M31的穗數(shù)382.05萬/hm2，千粒重18.83 g，堊白粒率7.5％，理論

9、產(chǎn)量7961.70 kg/hm2;在外觀上有很大改善，產(chǎn)量顯著提高。穩(wěn)粒兼顧型突變體M38的穗數(shù)350.70萬/hm2，每穗粒數(shù)125.1，理論畝產(chǎn)10593.60 kg/hm2，堊白粒率40.5％。大穗型突變體M26的穗數(shù)261.00萬/hm2，每穗粒數(shù)171.60，理論產(chǎn)量11822.71 kg/hm2，堊白粒率45.0％;大穗型突變體M76穗數(shù)270.00萬/hm2，每穗粒數(shù)196.67，理論產(chǎn)量13873.80 kg/hm2，堊

10、白粒率50.5‰這兩份材料的產(chǎn)量潛力很大，莖稈彈性好，但外觀品質(zhì)較差。綜上，大穗型突變體M26和M76可以作為高產(chǎn)育種的中間材料，多穗型突變體M31可以作為武育粳3號外觀品質(zhì)改良的中間材料。
　　 (7)獲得了24份穗型突變體，包括密穗型、中間穗型、散開型（包括雞爪穗）等3種類型。這套材料涵蓋了密穗型、中間型及散開型等3種主要穗型，且每種穩(wěn)型內(nèi)有不同穗子大?。ㄋ肓?shù)）的材料，這樣就為不同穗型品種產(chǎn)量、品質(zhì)形成和調(diào)控機制研究提供了

11、成套材料。以這24份突變體為材料，比較了這3種穩(wěn)型在二次枝梗數(shù)、單位穗長著生籽粒數(shù)和單位枝梗長度著生籽粒數(shù)等的差異。研究結(jié)果表明，二次枝梗數(shù)最多的為散開型（20.97個/穗），其次是密穗型（17.88個/穗），最少的是中間型（16.17個/穗）。單位穗長著生籽粒數(shù)最大的是密穗型（8.53粒/cm），其次是散開型（7.86粒/cm），最小的為中間型（7.68粒/cm）;但三種穗型之間并無顯著差異。在單位枝梗長度著生籽粒數(shù)最大上，三種穗型之