水稻種子發(fā)育過程中種子活力QTL動(dòng)態(tài)分析與耐脫水生理研究.pdf

1、水稻是全世界最重要的糧食作物之一，種子質(zhì)量高低直接影響水稻生產(chǎn)。種子活力是衡量種子質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，培育高活力水稻品種，提高水稻種子活力對(duì)于我國(guó)水稻生產(chǎn)和種業(yè)健康發(fā)展都具有重要意義。本論文對(duì)水稻種子發(fā)育過程中種子活力相關(guān)QTL及種子耐脫水生理等進(jìn)行了研究，主要結(jié)果如下:
　　1、利用種子活力有顯著差異的秈稻IR26、粳稻韭菜青和以其為親本雜交構(gòu)建的一個(gè)由150個(gè)家系組成的重組自交系(RIL)群體(F2∶10)為材料，對(duì)抽穗后

2、第4（早）、5（中）和6（晚）周三個(gè)發(fā)育階段收獲的種子進(jìn)行活力評(píng)價(jià)，包括發(fā)芽勢(shì)(GP)、發(fā)芽率(GR)、發(fā)芽指數(shù)(GI)以及發(fā)芽至50％所需時(shí)間(T50)四個(gè)指標(biāo)，并進(jìn)行相關(guān)QTL動(dòng)態(tài)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，韭菜青種子在發(fā)育早期具有較高活力，而IR26種子在中、后期具有較高活力;RIL家系間種子活力存在顯著差異。2012年，利用單一發(fā)育階段種子活力相關(guān)指標(biāo)的表型，共檢測(cè)到24個(gè)具有加性效應(yīng)QTLs;分別在種子發(fā)育早、中和晚期檢測(cè)到16、4和

3、8個(gè)QTLs，有6、7、8和7個(gè)QTLs分別控制GP、GR、GI和T50，2個(gè)QTLs qGP4.1和qT503.2在兩個(gè)發(fā)育階段同時(shí)被檢測(cè)到，1個(gè)QTLqGI7在三個(gè)發(fā)育階段同時(shí)被檢測(cè)到。對(duì)三個(gè)發(fā)育階段種子活力進(jìn)行聯(lián)合分析，共檢測(cè)到9對(duì)上位性QTL，其中各有3對(duì)控制GR、GI和T50。種子發(fā)育過程中種子活力形成同時(shí)受QTL加性、上位性以及QTL與發(fā)育階段互作效應(yīng)的影響，其分別能解釋5.86％～40.67％、4.64％～11.28％和0

4、.01％～1.17％的表型變異。2013年，進(jìn)一步利用組群分離混池法(BSA)驗(yàn)證加性效應(yīng)QTL定位的結(jié)果，共檢測(cè)到32個(gè)與種子活力性狀緊密連鎖的SSR分子標(biāo)記;其中分別在種子發(fā)育早、中和晚期檢測(cè)到11、10和13個(gè)與種子活力緊密連鎖的SSR標(biāo)記，SSR標(biāo)記RM3555和RM3362在兩個(gè)發(fā)育階段同時(shí)被檢測(cè)到。比較兩年QTL定位結(jié)果，共有20個(gè)加性效應(yīng)QTLs穩(wěn)定表達(dá)，可能對(duì)水稻種子活力形成具有重要作用;其中15個(gè)QTLs位置與以往報(bào)道

5、的控制水稻籽粒大小、低溫萌發(fā)和種子休眠等QTL或基因位置一致，5個(gè)QTLs可能是新的基因位點(diǎn)。結(jié)合種子活力表型值和QTL定位結(jié)果，篩選出4個(gè)優(yōu)異RILs，預(yù)測(cè)了3個(gè)最佳雜交組合，每個(gè)雜交后代能聚合19個(gè)控制水稻種子活力的優(yōu)異等位基因，為今后利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)培育高活力水稻優(yōu)良品種提供基礎(chǔ)。
　　2、利用武運(yùn)粳7號(hào)和韭菜青兩個(gè)粳稻品種為試驗(yàn)材料，在抽穗后第18～42 d期間，每隔4d收種一次，共收種7次。測(cè)定各批次干燥種子的G

6、P、GR、GI和成苗率(SP)四個(gè)性狀，以評(píng)價(jià)種子耐脫水性;同時(shí)，測(cè)定不同發(fā)育階段種子粒重(GW)、含水量(MC)、電導(dǎo)率(EC)、過氧化氫(H2O2)、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽還原酶(GR)活性。結(jié)果表明，種子在發(fā)育過程中逐步獲得種子耐脫水性，在抽穗后38d達(dá)到最高水平。種子中的MC和EC呈逐步下降趨勢(shì)，而GW則逐步增加。在種子發(fā)育早期（抽穗后18～30 d），新鮮種子、干燥種子與

7、吸脹種子中MDA和H2O2含量，以及新鮮種子與吸脹種子中SOD、CAT和GR活性都表現(xiàn)出快速下降趨勢(shì)，在種子發(fā)育后期（抽穗后30～42 d）其變化逐漸趨于平穩(wěn)?；貧w分析結(jié)果表明，新鮮種子中H2O2含量和吸脹種子中SOD的活性對(duì)種子耐脫水性影響最為重要;新鮮種子中H2O2含量分別與GP、GR、GI和SP呈負(fù)相關(guān)，而吸脹種子中SOD活性分別與GP、GI和SP呈正相關(guān)，這兩個(gè)指標(biāo)可以較好地應(yīng)用于水稻種子耐脫水性評(píng)價(jià)。通過建立的回歸方程，利用生

8、理指標(biāo)可以對(duì)水稻發(fā)育過程中種子耐脫水性進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。
　　3、利用不同濃度敵草快(Diquat)、百草枯(Paraquat)和乙烯利(Ethephon)配制的脫水劑，對(duì)抽穗后第4周的雜交秈稻鹽兩優(yōu)88和抽穗后第6周的常規(guī)粳稻武運(yùn)粳7號(hào)分別進(jìn)行噴施，測(cè)定種子MC、GW、 GR、 GI和SP等指標(biāo)。2013年試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施12種不同脫水劑2d和4d后，種子MC顯著降低;脫水劑處理后未顯著影響種子GW、GR和GI，顯著降低了種子S

9、P。隨著脫水劑濃度的增加以及處理到收獲時(shí)間的延長(zhǎng)，種子脫水效果有所提升。與單獨(dú)噴施敵草快、百草枯相比，添加乙烯利后在短時(shí)間內(nèi)未能顯著提高敵草快、百草枯對(duì)種子脫水的效果。與對(duì)照相比，經(jīng)不同脫水劑處理后，種子MC、GR和SP分別下降了0～6.4％、0～3.3％和13.3％～100％。2014年對(duì)上一年表現(xiàn)較好的120 g/ha的敵草快處理進(jìn)行驗(yàn)證，處理后水稻種子MC降低明顯，但GW、GR和GI變化不顯著。結(jié)合2013和2014年試驗(yàn)結(jié)果，噴