遺傳解析元江普通野生稻高位莖分枝性狀為“一系法”雜交稻育種提供新思路
普通野生稻(Oryzarufipogon)比亞洲栽培稻(O. sativa)具有更豐富的潛在遺傳多樣性,其高產(chǎn)、抗病和耐逆等優(yōu)良基因具有重要的育種價值。利用栽培稻近緣種拓寬亞洲栽培稻的遺傳基礎,是打破其產(chǎn)量瓶頸的關鍵策略之一。普通野生稻在匍匐莖上產(chǎn)生莖分枝和不定根,從而形成新的植株以實現(xiàn)其多年生性。解析普通野生稻莖分枝性狀的遺傳機理,具有重要的育種利用價值。
版納植物園熱帶稻種保護與遺傳改良研究組以粳型水稻品種云稻1號(O. sativa; YD1)為受體親本,元江普通野生稻(O. rufipogon; YJCWR)為供體親本,構建了一系列滲入系(ILs),其中IL-J85在成熟期收獲后的高位莖節(jié)上能長出莖分枝和不定根,通過扦插形成新的植株,具有和野生稻親本相似的特性。通過農(nóng)藝性狀調(diào)查分析發(fā)現(xiàn),IL-J85滲入了YJCWR的匍匐莖分枝性狀,IL-J85在收獲后才表現(xiàn)出莖分枝性狀,其產(chǎn)量與YD1無顯著差異。結合QTL分析,研究團隊在1和5號染色體上定位到2個與莖分枝性狀相關的QTLs(RM6521-RM259和RM26-RM19225),分別解釋15.65%和13.45%的遺傳變異,并將這兩個片段命名為qSBR1(Stem branch of Rice 1)和qSBR5(Stem branch of Rice 5)。此外,為評價莖分枝性狀的育種利用價值,進一步利用IL-J85與兩個粳稻品種云粳37(YJ37)和滇粳優(yōu)1號(DJY1)構建了莖分枝性狀近等基因系BC3F5(NILs;NIL-Y37,NIL-D1)。研究發(fā)現(xiàn)NIL-Y37和NIL-D1具有與背景親本一致的產(chǎn)量,成熟期收獲后,均能在高節(jié)位莖節(jié)上長出莖分枝。以上結果表明普通野生稻的莖分枝性狀可以作為營養(yǎng)繁殖進行水稻生產(chǎn),并具有與種子苗移栽生產(chǎn)方式相當?shù)纳a(chǎn)潛力。在中國南方部分地區(qū)種植水稻,存在“一季有余,兩季不足”的情況。培育具有扦插功能的水稻能夠縮短水稻育秧周期,減少勞動和時間成本。此外,可利用元江普通野生稻莖分枝性狀固定雜種優(yōu)勢,為“一系法”雜交稻育種提供新思路。
相關研究成果以Genetic Dissection of Stem Branch Trait and Envisioning of Fixing Heterosis by Vegetative Reproduction inOryza rufipogon為題發(fā)表在國際期刊Agronomy上。熱帶稻種保護與遺傳改良研究組博士研究生王飛軍為該文第一作者,徐鵬研究員和云南大學余迪求研究員為該文的共同通訊作者。
圖1.YJCWR、YD1和IL-J85的表型。
圖2. BC3F5莖分枝近等基因系種子苗與扦插植株的田間表型比較