水稻MAGIC群體后代的多樣性及產(chǎn)量性狀比較

郭李豪 張一林 李聲春 李曉方

(長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

純系是自交作物育種親本的源泉，而純系育種的萎縮，已經(jīng)嚴(yán)重影響了育種的基礎(chǔ)。以水稻為例，雜交稻育種40a以上，因?yàn)椴挥导捌浠謴?fù)基因資源的稀缺性，帶來了遺傳多樣性枯竭、育種成本高、種子生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大等諸多不利因素。截至2010年，全國育成上千個雜交稻，其中，三系雜交組合2191個,兩系雜交組合377個,化學(xué)去雄雜交組合2個，但不育系只有188個，使水稻生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻的多樣性枯竭的風(fēng)險(xiǎn)[1]。近年來農(nóng)藥的使用量持續(xù)上升，不打藥就無法生產(chǎn)的局面越來越突出，可持續(xù)生產(chǎn)受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著國家推動企業(yè)育種，即商業(yè)化育種步伐的加快，雜交稻成本高、風(fēng)險(xiǎn)難以控制的局限性，將嚴(yán)重制約種子企業(yè)的競爭力[2]。而雜交水稻種子屬于特殊的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料,具有很強(qiáng)的季節(jié)性，不僅存在種子計(jì)劃的風(fēng)險(xiǎn)性,而且還存在種子質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)和其他非種子質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)[3]。同時，企業(yè)必然尋求符合市場規(guī)律的低成本、風(fēng)險(xiǎn)可控的育種技術(shù)支撐。企業(yè)也必然選擇同等投入條件下，邊際效應(yīng)最大化的育種方案。自2012年以來，由企業(yè)主導(dǎo)推廣的中國雜交稻播種面積開始下降，就證實(shí)了這種趨勢。因此，本文專門研究低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的常規(guī)稻(既純系品種)種子權(quán)可控的育種技術(shù)，尤其對于自花授粉優(yōu)勢的作物，這是符合生物學(xué)客觀規(guī)律的育種技術(shù)路線。

近年來，李曉方論述了一種商業(yè)化、精準(zhǔn)化水稻種群品種“多集新3號”的育種技術(shù)[4，5]，從育種技術(shù)、種子生產(chǎn)和種子執(zhí)法3個層面，澄清了人們對精準(zhǔn)化多基因型種群品種所存在的一些疑惑問題，并分析了精準(zhǔn)化多基因型種群育種對作物育種的價值和種業(yè)發(fā)展的意義。也報(bào)道了不同作物進(jìn)行多基因型種群育種的一般技術(shù)路線[6]，彭慶務(wù)等報(bào)道了節(jié)瓜種群育種的初步結(jié)果[7]。種群品種是指能夠按照特定的種子生產(chǎn)技術(shù)，精確生產(chǎn)和繁殖的多基因型群體品種，以區(qū)別與以往不能精準(zhǔn)化的自然繁殖混合體，把精確的群體品種簡稱種群品種，種群內(nèi)每個基因型稱為組分，組分可以是穩(wěn)定的純系或者雜交種或者兩者的搭配，各組分在種群內(nèi)具有特定的比例。本文在多基因型種群育種專利技術(shù)的基礎(chǔ)上[8,9]，針對水稻易于自花的授粉優(yōu)勢，利用MAGIC群體具有大量重組性的特點(diǎn)，人為創(chuàng)建具有豐富遺傳多樣型的材料進(jìn)行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。事實(shí)證明，利用水稻自身的遺傳多樣性來控制病害，是一個安全、高效的措施[10]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

12親本MAGIC群體后代穩(wěn)定株系170份及12親本共計(jì)182份材料。

“豐矮占”(M1)，“多抗578”(M2)，“Lemont”(M3)，“中二軟占”(M4)，“粵泰占”(M5)，“多抗580”(M6)，“粵華占”(M7)，“二八占”(M8)，“特秈占13”(M9),“粵香占”(M10)，“七桂早”(M11)，“多抗583”(M12)。

1.2 試驗(yàn)方法

將親本和后代材料分別在海南和荊州進(jìn)行田間種植。每小區(qū)3行，每行7株，單本插植，株行間距16.7cm，每2小區(qū)之間工作行為33.3cm，四周均設(shè)2行保護(hù)行，3次重復(fù)設(shè)置。緩苗期過后，在田間進(jìn)行取樣，利用86對引物對12個親本及170個材料進(jìn)行常規(guī)SSR。正常田間的肥水管理和病蟲害管理。在成熟后，每小區(qū)收取中間行的中間3株進(jìn)行室內(nèi)考種。

表1 親本材料特性

1.3 數(shù)據(jù)分析

對考種數(shù)據(jù)在Excel 2010上進(jìn)行分析，SSR數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)讀帶分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果

海南和湖北荊州兩地的考種數(shù)據(jù)表明，抽穗期兩地分別在54.8～93d、69.6～112d，最早抽穗與最遲抽穗天數(shù)差分別達(dá)到了38.2d和42.4d。穗長兩地分別在16.72～26.42cm、18.21～29.52cm，最長和最短差值達(dá)到了9.6cm和11.4cm。結(jié)實(shí)率兩地分別為14%～96%、38%～95%；千粒重兩地分別為13.82～28.58g、13.34～26.79g；單株產(chǎn)量兩地分別為3.84～48g、9.81～48.44g。

通過對MAGIC群體抽穗期與產(chǎn)量性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，在海南，株高與單株產(chǎn)量均達(dá)到極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.454和0.214；單株穗數(shù)和結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量之間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.582和0.201；而結(jié)實(shí)率和抽穗期達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.229；千粒重與株高之間則呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.162。

而在荊州，抽穗期則與單株產(chǎn)量呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.273；株高、結(jié)實(shí)率、千粒重都與單株產(chǎn)量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了0.266、0.551和0.249；株高和千粒重也呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.375,0.260；千粒重與株高，單株穗數(shù)和穗長也都達(dá)到了極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了0.342、0.215。

86對SSR結(jié)果表明，有24對引物檢測出2條多態(tài)性條帶，共有48條多態(tài)性條帶；19對引物檢測出3條多態(tài)性條帶，共有57條多態(tài)性條帶；24對引物檢測出4條多態(tài)性條帶，共有96條多態(tài)性條帶；有13對引物檢測出5條多態(tài)性條帶，共有65條多態(tài)性條帶；有6對引物檢測出6條多態(tài)性條帶，共有36條多態(tài)性條帶；最終，86對引物共計(jì)檢測出302條多態(tài)性條帶。表明該MAGIC群體具有非常好的多態(tài)性。

表2 MAGIC群體后代在海南和湖北荊州的表現(xiàn)

表3 MAGIC群體抽穗期與產(chǎn)量性狀間的相關(guān)分析

表4 SSR引物及多態(tài)性*

3 小結(jié)

MAGIC群體后代材料在株高、生育期、穗長、單株穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量等各個指標(biāo)都具有很好的遺傳多樣性。不管是作為基礎(chǔ)研究還是作為育種的基礎(chǔ)材料，都能很好地進(jìn)行運(yùn)用。