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2024-07-29 作者:

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lo0 江苏农业学报(Jiangsu ofAgr.Sci.),2006,22(2):1130一lo4 水稻含eui基因的半矮秆突变体02428ha株高遗传分析 张所兵 , 赵南京210014) 凌 , 朱镇 , 张亚东 , 陈 涛 , 林静 , 王才林 (1.南京农业大学,江苏南京210095;2.江苏省优质水稻工程技术研究中心暨江苏省农业科学院粮食作物研究所,江苏 摘要:02428ha系从隐性高秆水稻02428h中发现的半矮秆迟熟突变体。用02428ha分别与隐性高秆材料 02428h和半矮秆材料02428杂交,对其F。和F:世代株高进行遗传分析,结果表明,02428ha的株高是由3对基因 控制,除e 基因和sd. 基因外,还含有另外1对半矮秆基因,暂命名为sd-h(t)。该文还讨论了02428ha潜在的育 种价值。 关键词:水稻;eu/基因;半矮秆;遗传分析 中图分类号:s511.03 文献标识码:A 文章编号: l0004440(2ID06)02-0100-05 Genetic Analysis for Plant Height of a Semi-dwarf Mutant 02428ha with eui Gene in Rice ZHANG Suo.bing ._,ZHAO Ling ,ZHU Zhen ,ZHANG Ya.dong ,CHEN Tao ,LIN Jing ,WANG Cai.1in (1.Naayi, ̄Agricultural University,Nanjing210095,China;2.Jiangsu High QualtiyRice R&D Center,Insttiute ofFood Crops。JiangsuAcademy ofAg— ricultural Sc/enee,Nanjing 210014,Ghina) Abstract:02428ha derived from a recessive tall mutant 02428h was a semi・dwarf and late maturing mutant.The ge— .netic analysis was carried out through the FI and F2 progenies on crossing 02428ha with 02428h and 02428.The results in- dicatd thate the inheritnce of athe semi・dwarf trait of the mutant 02428ha was controlled by a new recessive semi-dwarf gene sd-h(t)in addition to eu/gene nd asd-J gene.Potential value of 02428ha in hybrid rice breeding was disussd.e Key words:rice(Oryza sativa L.);eui gene;semi—dwarf;genetic analysis 水稻矮秆遗传研究始于2O世纪2O年代。从广 制 J,但近年来也有显性矮秆基因的报道 】。不 义上讲,水稻的矮生性是指成熟期植株高度比正常 植株缩短的遗传特性。根据株高缩短的程度,矮秆 的类型可分为半矮秆、矮秆和极矮秆三类。矮杆是 指成熟期植株高度等于或矮于原正常株高的一半。 半矮秆是指成熟期植株高度介于矮秆与正常高度之 间的类型l1.z J。水稻矮秆遗传一般是由隐性基因控 收稿日期:.2005-07-22 同的矮秆资源由于它们所具有的矮秆基因的性质和 数量不同,而表现为不同的遗传特点。在籼稻中半 矮秆品种的株高主要由1对隐性半矮秆基因控制。 在粳稻半矮秆品种中,根据控制株高的基因数目不 同,可以将其分为两类:一类是由隐性主基因控制, 表现为质量性状遗传;另一类是由微效多基因控制, 表现为数量性状遗传 ’ 。 水稻半矮秆品种的选育和推广是20世纪水稻 育种最主要的成就之一。矮化育种基本上解决了水 稻品种的耐肥和抗倒伏问题,使稻谷产量有了大幅 度提高。水稻矮秆资源在育种上的应用主要是指半 矮秆资源的应用,矮秆和极矮秆资源植株矮小、综合 性状欠佳,在生产上很少或没有直接应用价值。目 基金项目:国家“863”项目(2003AA207020):农业结构调整重大技 术研究专项(05-01-05B);江苏省高技术研究项目 (BG201M304,BG20o5301) 作者简介:张所兵(1978一),男,山东莱西人,硕士研究生,主要从事水 稻遗传研究。 通讯作者:王才林,(E—mail)elwang@jaas.ac.ca;(Te1)025-843 ̄8ff/ 维普资讯

张所兵等:水稻含eui基因的半矮秆突变体02428ha株高遗传分析 l0l 前,生产上利用的矮脚南特、矮仔占、低脚乌尖、矮种 水田谷、花龙水田谷和中山无名种6个主要籼稻矮 秆资源都是由隐性半矮秆基因sd- 控制的 。 同一基因的广泛利用存在遗传背景单一性带来的潜 在风险。因此,研究、发掘和利用新的水稻半矮秆资 源,对于水稻遗传基础研究、育种应用研究及其相关 基因的分离克隆都具有十分重要的意义。 02428h是从粳稻半矮秆材料02428中发现的1 布图,统计分离比,并进行x 测验。 2结果 2.1 02428ha与02428h及02428的株高比较 各亲本株高及相关性状的调查结果见表1。 02428h为源于02428的隐性高秆突变体,虽然各伸 长节间的长度均较02428极显著增加,但主要是倒 1节间和倒2节间的明显伸长导致株高增加;由于 剑叶叶鞘与倒1节间并非同步伸长,即剑叶叶鞘远 不如倒1节间伸长明显(表1),因此表现出明显的 长穗颈特征。 个隐性高秆突变体 。其后,我们在02428h中又发 现了1个半矮秆迟熟突变体02428ha。该突变体仍然 具有穗颈明显伸长的隐性高秆特性,但株高比原品系 02428h显著变矮¨ 。本研究主要探讨02428ha株高 02428ha为源于02428h的半矮秆突变体,与 02428h相比各伸长节间及稻穗的长度均有所缩短, 遗传方式及其与原品系02428h的差异。 1材料与方法 2003年正季在南京以02428ha为母本,分别与 02428h和02428杂交配组,冬季在海南加代,获得 F 、F 世代的种子。2004年正季在南京种植亲本、 F 及F2。亲本和F 各种植15株,02428ha与02428 杂交的F 种植250株,02428ha与02428h杂交的 F 种植350株。田间管理同常规大田。 但倒1节间长度缩短是导致株高降低的最主要因素 (该节间长度已与02428无显著差异),由于剑叶叶 鞘亦伴随缩短(较02428和02428h分别缩短8.4 em 和10.1 em),因而从形态上依旧表现了长穗颈的特 征。与02428相比,02428ha之所以较高,是由于保 持了倒2节间明显伸长的特征(表1)。 2.2 02428ha与02428h及02428杂交的Fl代的 株高表现 成熟期调查F 、F 及其亲本最高分蘖的高度、 穗颈长、剑叶叶鞘长度和各节间长度。F 及其亲本 02428ha与02428h及02428杂交F 的株高及 其相关性状的调查结果同列于表1。02428ha配置 以1O个单株的平均值、F 以单株为单位进行统计 分析。用Exce1分别绘制F 分离群体株高次数分 裹1 亲本与杂种FI的株高及相关性状 的两个杂种F 的伸长节间数均由5个增加为7个, 由于其基部节间对株高贡献率很小,故没有在表中 Table 1 Plant height and other correlated characters of parents and FI hybrids 、一分别表示差异达0.05和0.01显著水平。 ,一Indicate that the diference is signiifcant at 005 and 0.0l levels.respectively .维普资讯

江苏农业学报 2006年第22卷第2期 列出。 中02428ha的株高矮化是由1对新的半矮秆基因突 变造成的,假设该半矮秆基因为sd—h(t)sd—h(t),则 由表1可见:02428ha与02428h杂交的F。株高 极显著高于02428ha,与高亲02428h无显著差异, 株高遗传可用图3、图4模式解释。 表明半矮秆突变体02428ha携有的半矮秆基因为隐 性基因;杂种F.同时表现了双亲倒2节间明显伸长 和长穗颈的共同特征,表明02428ha同时携有 墨 磊 02428h的隐性高秆基因;02428ha与02428杂交的 F,株高与02428无显著差异,未出现超亲现象,表 Z 籁 明02428ha除携有新的隐性矮秆基因外,还携有 卷 02428所具有的半矮秆基因sd—J;杂种F 不表现长 穗颈的相关特征,同时佐证了02428ha(包括 85 95 105 ll5 125 135 145 l55 165 175 02428h)所表现的长穗颈性状是由隐性基因控制 株高Plant height(cm) 的。 — 一02428h — 02428 h "2.3 02428ha与02428h及02428杂交F2代的株 t3-02428ha×02428 F 02428ha×02428 F2 高分离 图1 02428ha/02428h F2株商次数分布图 02428ha与02428h杂交后F:群体的株高在 Fig.1 Distribution of#mat height in F2 between 02428ha and 75 cm与165 cm之间,呈现明显的偏态双峰分布(图 02428h 1),高秆植株和半矮秆植株分别是265株和85株, 符合1对基因差异呈现的3:1分离比(x = ∞ ∞ 舳 ∞ ∞ 加 O 0.061 0<xn2 =3.84),表明半矮秆突变体 02428ha发生的是单位点的隐性突变。 g Z 02428ha与02428杂交后F:群体的株高在 籁 45 cm与155 am之间,其分布介于正态分布和双峰分 卷 避 布之间(图2),右侧高秆38株似呈一低峰;左侧极 矮秆株和半矮秆株呈连续变异形成一高峰,两类矮 株高Plant height(em) 秆植株合计211株,高、矮秆株符合3:13分离比 —e卜-02428ha— 02428 h ( =1.094<xo2 =3.84),似呈2对基因的分离。 .日-02428ha/02428 FI 02.428ha/02428 F2 已有的研究结果表明,02428仅含有1个隐性 图2 02428ha/02428 F2株商次数分布图 半矮秆基因sd—J,02428h中除含有sd-1外,还含有 Fig・2 Distribution of plant height in F2 belween 02428ha and 隐性高秆基因e ,sd一,与e 相互独立¨引。本试验 0凇 P 02428ha(半矮秆Semi-dwarf)×02428h(高秆Tal1) euieui sd-lsd-I sd-h(t)sd-h(t) euieui sdolsd-I Sd-h(t)sd—h(t) F euieui sd-lsd-I Sd-h(t)sd-h(t)(高秆Tan) F2 euieui sd—lsd~Sd-h(t)一 314 (高秆Tal1) euieui sd—lsd-I sd-h(t)sd-h 1/4(半矮秆Semi-dwarf) 图3 02428ha x02428h F2株商遗传模式 №・3 Genetic model ofplant ̄lsht in F2 between 02428ha and 02428h 维普资讯

张所兵等:水稻含eui基因的半矮秆突变体02428ha株高遗传分析 103 P 02428ha(半矮秆Semi-dwarf)X 02428(半矮秆Semi-dwarf) EuiEui sd-lsd-1 Sd-h(t)Sd-h(t) F. EuieⅡi d-I ,Sd-h(t)sd-h(t (半矮秆Semi-dwarf) Eui9/16(半矮秆Semi-dwarf) sd—lsd一1 S ̄-h(t)一 Euisd-lsd一 sd-h(t)sd-h(tJ 3/16(极矮秆Extreme-dwarf) —euieui sd-lsd-I Sd-h(t)一 3/16(高秆Tal1) euieui sd-lsd-I sd-h(t)sd-h(t) 1/16(半矮秆Semi-dwarf) 图4 02428ha x 02428 F2株高遗传模式 Fig.4 Genetic model of#ant height in F2 between 02428ha and 02428 根据以上模式,02428ha与0 ̄28h具1对基因 24.4 cm,剑叶叶鞘较02428略有增长,剑叶叶鞘包裹 差异,杂交F:高秆株与半矮秆株呈3:1的偏态双峰 了倒1节间长度的55.6%,穗颈长度占倒1节间长度 分布,符合实际分离比例;02428ha与02428具有2 的44.4%,表现为长穗颈特征;20428ha的倒1节间长 对基因差异,杂交F:高秆、半矮秆与极矮秆呈 度与02428无显著差异,但剑叶叶鞘长度分别较 3:10:3正态的三峰分布,由于Eui—sd—lsd—J Sd—h 02428和02428h缩短8.4 em和10.1 cm,剑叶叶鞘包 (f)一和euieui sd—lsd—J sd.h(f)sd-^(t)两种半矮秆基 裹了倒1节间长度的59.0%,穗颈长度占倒1节间长 因型的个体可能存在株高上的差异,后者实为极矮 度的41.0%,仍明显表现为长穗颈的特征。这与先前 秆的长穗颈植株,株高可能介于半矮秆与极矮秆之 曾报道的隐性高秆突变体穗颈伸长的方式不 间,使得半矮秆株与极矮秆株间呈连续性变异,从而 同¨ ’ 。由此看来,产生水稻长穗颈形态特征的 使高秆株与两类矮秆株呈3:l3偏态的双峰分布,亦 起因可能有两个:一是倒1节间伸长;二是倒1节间 符合实际的分离比例。 长度不变,剑叶叶鞘缩短。 eui基因的利用,不仅可解决不育系的包颈问 3讨论 题,还可选育有利于授粉的高秆恢复系,以减少赤霉 从本试验结果看,02428ha中仍然含有半矮秆基 素的使用,提高种子产量和质量,降低成本,减少环 因sd—j和隐性高秆基因eui,02428ha表现为半矮秆不 境污染¨ J。由于eu 基因与控制株高的其它基因 是隐性高秆基因eui原位点回复突变造成的,而是另 独立遗传,因而可以很方便地通过回交转育到其它 一个位点发生隐性半矮秆突变所致。新半矮秆基因 品种中去。1987年申宗坦等通过杂交和回交的方 sd—h(t)对植株的影响主要表现在营养生长后期对倒 法将eui基因导人到珍汕97A中,首次育成不包颈 1节间、剑叶叶鞘和稻穗伸长的抑制作用。由于 的不育系珍长AL20 J。之后,人们又进行了一系列尝 sd—h(f)基因的作用,02428ha倒1节间长度较02428h 试 。但迄今未见上述不育系在生产上大面积 应用,原因可能是育成的长穗颈不育系和恢复系植 缩短了20.9 cm,从而明显表现为半矮秆,同时sd—h(f) 株偏高,容易发生倒伏。而02428ha是一个长穗颈 基因还抑制了剑叶叶鞘的伸长,从形态上保持了 的半矮秆材料,将其携带的长穗颈基因eui和新的 02428h长穗颈的特征。比较02428、02428h和 半矮秆基因sd—h(f)同时导人到不育系中,可以使不 02428ha三亲本穗颈长度和剑叶叶鞘长度分别占倒1 育系在保持半矮秆的同时,达到解决不育系的包颈 节间长度的比例不难发现,02428的剑叶叶鞘包裹了 问题。 倒1节间长度的84.6%,露出剑叶叶鞘的穗颈部分只 占倒1节间长度的15.4%,表现为正常穗颈特征;由 参考文献: 于e 基因的作用,02428h倒1节间较02428伸长了 [1]谷福林,翟虎渠,万建民,等.水稻矮秆性状研究及矮源育种利 维普资讯

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