云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析

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1、杜娟等：云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析931云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析杜娟1,曾亚文1,2*,杨树明1，普晓英1,杨涛1，周国华1，崔虹11.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所，云南昆明；2.云南省农业生物技术重点实验室，云南昆明；摘要：磷高效水稻培育是提高土壤潜在磷利用效率的一种途径，通过对云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析，可以明确耐低磷特性主基因的存在、对数及遗传效应的大小，为磷高效育种提供理论依据。本试验通过云南主栽粳稻品种合系35（Oryzasativa）与耐低磷极强早旱谷（Oryzasativa）配制P1、P2、F1、F

2、2或F3世代，在云南省农科院进行低磷胁迫试验，对耐低磷鉴定和主基因加多基因联合遗传分析，结果表明:早旱谷的分蘖和株穗产量基因受两对主效基因+多基因相互配合遗传控制的，两对主基因间存在上位性效应，两主基因间效应差异较大。分蘖力F2主基因遗传率为58.82%~72.13%，F3主基因遗传率为45.88%~57.96%；株穗产量F2主基因遗传率60.94%~83.08%，F3主基因遗传率为62.20%~75.80%。因此育种中应当充分重视主基因的利用，利用主基因应以第一对主基因的加性效应为主，对后代耐低磷性状的选择宜从F2代开始，杂交的后期世代也要注意耐性的选择。关键词：耐低磷特

3、性；分蘖力；株穗产量；主基因加多基因模型；遗传分析中图分类号：S511.2+2文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）03-0920-06杜娟等：云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析931水稻磷高效特性是受多基因控制的数量性状[1]。国内外水稻磷高效研究在QTL基因定位克隆等方面进展显著，磷高效基因Pup1被定位于第12染色体上的S14025和S13126标记3cM间，其主效基因与RG9连锁[1]。克隆了OsPTF1基因能显著增强水稻耐低磷胁迫能力[2]。但目前对植物的耐低磷能力评价还缺乏统一的指标[3]，特别是对杂交后代群体的耐低磷能力缺乏直观、简便、

4、高效的评价方法.。许多数量性状研究发现，控制数量性状的多个基因在效应上可以是不等的，效应大的表现为主基因，效应微小的表现为多基因，表现为主基因加多基因的混合遗传模式。盖钧镒、王建康及章元明等将混合分布理论与数量遗传学有机结合起来，提出了一套完整的分析主基因与多基因的存在与效应的方法[4]。该方法目前已成功用于水稻的抗病性[5]，大豆的抗虫性[6]，和棉花纤维[7]等性状分析，所分析性状均存在主基因。而水稻耐低磷特性主基因加多基因的的遗传分析尚未有人研究。云南是中国稻种最大的遗传、生态多样性中心和优异种质富集地区[8-10]，严重缺磷酸性红壤驯化出众多的肥高效、高铁稻米品种[

5、11]，拥有丰富的耐低磷种质资源。548份云南地方稻核心种质经低磷鉴定[12]，挖掘出早旱谷（Oryzasativa）耐低磷特性极强，而云南主栽粳稻品种合系35（Oryzasativa）耐低磷特性较弱，本研究选用合系35×早旱谷P1、F1、P2和F2或F3联合世代进行主基因加多基因的遗传分析，目的是明确耐低磷特性主基因的存在和对数及遗传效应的大小，摸清水稻耐低磷的遗传特性以便更好地利用耐低磷资源具有积极意义，并为磷高效育种提供理论依据。我国土壤尤其南方酸性红壤，强烈的化学固定作用使其中的磷极易被转化为植物难以吸收利用的无效磷。在有效磷缺乏的情况下，水稻根系对无效磷的活化能力

6、直接影响其生物产量[13]。水稻生物学产量中成熟籽粒质量作为一个植株整体评价的指标，可以作为理想的耐低磷性状评价的指标。分蘖力是水稻重要的栽培特性，分蘖芽在低磷胁迫条件下受到抑制，相对分蘖力作为水稻耐低磷协迫参数已精细定位并克隆了磷高效基因[2]，分蘖力和籽粒质量集成了整个植株生长发育耐低磷的过程，是综合权衡耐低磷的指数,选取这两个耐低磷指标性状进行主基因加多基因遗传分析。1材料与方法合系35与早旱谷杂交，自交得F2群体。2004年在昆明省农科院试验田（18×3.5水泥池，海拔1916m）种植Ｐ1、Ｐ2和Ｆ1、Ｆ2群体，2005种植Ｐ1、Ｐ2和Ｆ1、Ｆ2、F3群体。以昆明阿

7、子营20多年未施化肥的酸性红壤20cm表层土为土培介质，经云南省农业科学院土壤肥料研究所测定:有效磷和总磷含量分别为6.26mg·kg-1和1050mg·kg-1，水解氮和总氮含量分别为146.99和1820mg·kg-1，有效钾和总钾含量分别为207.15和1232mg·kg-1杜娟等：云南粳稻耐低磷特性的主基因加多基因遗传分析931，pH值为5.49。两种处理种植群体进行耐低磷鉴定(有效磷含量6.26mg·kg-1，有效磷达40mg·kg-1)，不再施用其他化肥，常规管理。株行距为10cm×15cm,2次重复。