【摘 要】
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水稻是我国主要粮食作物之一,在我国种植面积不会发生重大变化的社会环境下,通过增加水稻的亩产便成为我国粮食每年保持增产的根本途径和确保国家粮食安全的有力保障。而氮素是限制水稻生长、发育和影响水稻亩产的最重要因素之一,因此水稻氮素利用相关性状的研究对水稻遗传改良具有重要意义。本研究利用一套以粳稻品种日本晴为供体亲本和籼稻品种广陆矮4号为轮回亲本构建的染色体单片段代换系(Chromosome Singl
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水稻是我国主要粮食作物之一,在我国种植面积不会发生重大变化的社会环境下,通过增加水稻的亩产便成为我国粮食每年保持增产的根本途径和确保国家粮食安全的有力保障。而氮素是限制水稻生长、发育和影响水稻亩产的最重要因素之一,因此水稻氮素利用相关性状的研究对水稻遗传改良具有重要意义。本研究利用一套以粳稻品种日本晴为供体亲本和籼稻品种广陆矮4号为轮回亲本构建的染色体单片段代换系(Chromosome Single Segment Substituted Lines,CSSLs)为材料,以株高(PH)、根干质量(RDW)、苗干质量(SDW)、总干质量(PDW)、氮素生理利用效率(NUE)以及氮素积累总量(NA)等6个性状作为高低氮两种条件下研究氮素利用相关QTL的检测指标并对其进行了 QTL鉴定,主要研究结果如下:1、染色体片段代换系群体和亲本的株高(PH)、根干质量(RDW)、苗干质量(SDW)、总干质量(PDW)、氮素生理利用效率(NUE)以及氮素积累总量(NA)等6个性状的表型分析表明(表1),双亲(粳稻品种日本晴和籼稻品种广陆矮4号)和染色体片段代换系群体在低氮(LN)条件下的株高(PH)、苗干质量(SDW)、总干质量(PDW)、氮素积累总量(NA)均比高氮(HN)条件下有不同程度地降低,而根干质量(RDW)增加。因此表明水稻幼苗在低氮(LN)条件下能诱导根系抑制地上部茎叶的生长,并且广陆矮和日本晴两亲本对低氮(LN)条件的反应是一致的。从染色体片段代换系群体来看,各性状值均表现连续正态分布且呈双向超亲分离现象,表现出数量性状的特点(图1)。2、高氮(HN)和低氮(LN)条件下水稻苗期各性状的相关性分析表明(表2),水稻苗期高低氮两种情况下的株高(PH)、根干质量(RDW)、苗干质量(SDW)和氮素积累总量(NA)均表现出极显著的正相关性,说明水稻苗期的生长发育是水稻地下部根系和水稻地上部茎叶协同作用的结果。其中低氮(LN)条件下株高(PH)与高氮(HN)条件下根干质量(RDW)之间的相关系数最小(0.211),低氮条件(LN)下的根干质量(RDW)和高氮(HN)条件下的根干质量(RDW)之间的相关系数最大(0.924)。3、本实验共检测到高低氮两种条件下株高(PH)、根干质量(RDW)、苗干质量(SDW)、总干质量(PDW)、氮素生理利用效率(NUE)和氮素积累总量(NA)及其相对性状的35个QTL,其中高氮条件下检测到13个QTL,低氮条件下检测到10个QTL,高低氮相对性状检测到12个QTL。检测到2个聚集了不同氮水平及其相对性状的包含多个QTL的区间,称其为QTL热点区,第1染色体的长臂靠近末端附近检测到的QTL热点区和前人已经报道的QTL热点区在同一染色体区域附近,而在第1染色体短臂末端检测到的QTL热点区目前还未发现报道。以上这些结果将为利用分子标记辅助选育水稻苗期氮高效利用品种提供依据。
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