稻米蛋白質(zhì)含量的發(fā)育遺傳及其與其它品質(zhì)性狀間的條件相關(guān)性分析.pdf

1、選用稻米蛋白質(zhì)含量等品質(zhì)差異較大的7個(gè)秈型不育系(A)及相應(yīng)的保持系(B)與5個(gè)秈型恢復(fù)系(R)雜交，組成7×5不完全雙列雜交組合。測(cè)定了親本、F1和F2三個(gè)世代在兩年不同環(huán)境中4個(gè)稻米發(fā)育時(shí)期的稻米蛋白質(zhì)含量，以及親本、F1和F2三個(gè)世代成熟期種子的碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等性狀。采用包括胚乳、細(xì)胞質(zhì)和母體植株等不同遺傳體系的基因遺傳主效應(yīng)及基因型×環(huán)境互作效應(yīng)在內(nèi)的三倍體種子非條件和條件遺傳模型及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法，系

2、統(tǒng)地研究了上述秈型雜交稻稻米蛋白質(zhì)含量的發(fā)育遺傳規(guī)律；并分析稻米蛋白質(zhì)含量與其它稻米品質(zhì)性狀間的非條件和條件遺傳相關(guān)性，進(jìn)一步揭示了秈稻糙米重、稻米直鏈淀粉含量對(duì)稻米蛋白質(zhì)含量與其它品質(zhì)性狀間遺傳相關(guān)性的影響。主要結(jié)果如下： 秈稻稻米蛋白質(zhì)含量的遺傳發(fā)育研究表明，三倍體胚乳、細(xì)胞質(zhì)和二倍體母體植株在不同發(fā)育時(shí)期中的基因表達(dá)可以明顯影響稻米蛋白質(zhì)含量性狀的發(fā)育，特別是基因型×環(huán)境互作效應(yīng)對(duì)蛋白質(zhì)發(fā)育的影響更為明顯。胚乳、細(xì)胞質(zhì)和母

3、體植株基因在蛋白質(zhì)含量性狀的發(fā)育過(guò)程中逐漸被激活或關(guān)閉，其中以灌漿后期(開(kāi)花后15～21d)和成熟期(開(kāi)花后22～28d)控制蛋白質(zhì)含量發(fā)育的基因表達(dá)最為活躍?？刂频鞍踪|(zhì)發(fā)育的三套遺傳體系的基因在不同發(fā)育階段的表達(dá)也有明顯差異，其中胚乳加性效應(yīng)和母體加性效應(yīng)的動(dòng)態(tài)表達(dá)現(xiàn)象尤為顯著。在稻米不同發(fā)育時(shí)期控制蛋白質(zhì)含量性狀發(fā)育的加性主效應(yīng)正向相關(guān)以及顯性互作效應(yīng)的正向相關(guān)均已達(dá)到顯著水平。環(huán)境互作效應(yīng)對(duì)不同發(fā)育階段稻米蛋白質(zhì)含量發(fā)育的影響有著

4、明顯差異，其中加性互作效應(yīng)在蛋白質(zhì)的發(fā)育過(guò)程中表現(xiàn)為不斷的增加。利用非條件和條件遺傳分析的方法分析稻米蛋白質(zhì)含量與其它品質(zhì)性狀之間遺傳相關(guān)性的結(jié)果表明，在非條件分析時(shí)，秈稻稻米蛋白質(zhì)含量與糙米重間表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)，而與精米重、精米率之間則呈顯著或極顯著正相關(guān)，但與糙米率的相關(guān)性不明顯。蛋白質(zhì)含量與糙米長(zhǎng)、糙米長(zhǎng)寬比和糙米長(zhǎng)厚比等外觀品質(zhì)性狀間呈極顯著負(fù)相關(guān)，與糙米寬之間則表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)，但與糙米厚、稻米堊白面積之間的遺傳相關(guān)性均未達(dá)

5、顯著水平。蛋白質(zhì)含量與直鏈淀粉含量間表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)，但與膠稠度間則呈顯著正相關(guān)。秈稻稻米蛋白質(zhì)含量與稻米各氨基酸之間的正相關(guān)關(guān)系均已達(dá)到極顯著水平。 利用條件分析方法排除糙米重性狀對(duì)蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)的影響，可以研究條件蛋白質(zhì)含量與稻米品質(zhì)性狀間的條件遺傳相關(guān)性。結(jié)果表明蛋白質(zhì)含量在給定糙米重性狀后(即排除了糙米重性狀對(duì)蛋白質(zhì)含量性狀表現(xiàn)的影響后)，蛋白質(zhì)含量性狀與多數(shù)品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)會(huì)發(fā)生明顯的改變，說(shuō)明糙米重量的大小對(duì)蛋

6、白質(zhì)含量與稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)性會(huì)有顯著的影響。其中，蛋白質(zhì)含量給定糙米重后，與稻米碾磨品質(zhì)性狀之間的正向條件遺傳相關(guān)性均達(dá)到顯著或極顯著水平；胚乳、細(xì)胞質(zhì)和母體植株的基因遺傳主效應(yīng)以及基因型×環(huán)境互作效應(yīng)協(xié)方差的非條件和條件分析結(jié)果表明，糙米重的表現(xiàn)主要是通過(guò)改變成對(duì)性狀間的細(xì)胞質(zhì)主效應(yīng)及其環(huán)境互作效應(yīng)，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)含量與稻米碾磨品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)性。條件蛋白質(zhì)含量與糙米長(zhǎng)、糙米寬、糙米厚間表現(xiàn)為顯著或極顯著正相關(guān)，而與糙米長(zhǎng)寬比

7、、長(zhǎng)厚比、堊白面積等性狀間的條件相關(guān)性不顯著；通過(guò)對(duì)不同遺傳體系協(xié)方差分量的非條件和條件分析發(fā)現(xiàn)，糙米重的表現(xiàn)主要通過(guò)作用于成對(duì)性狀間的母體主效應(yīng)和細(xì)胞質(zhì)主效應(yīng)而負(fù)向的影響蛋白質(zhì)含量與糙米長(zhǎng)、糙米寬以及糙米厚之間的相關(guān)性，但可以正向的影響蛋白質(zhì)含量與糙米長(zhǎng)寬比、糙米長(zhǎng)厚比之間的遺傳相關(guān)性，而對(duì)蛋白質(zhì)含量與堊白面積間的遺傳相關(guān)性影響未達(dá)到顯著水平。糙米重性狀對(duì)稻米蛋白質(zhì)含量與稻米直鏈淀粉含量、稻米膠稠度等蒸煮品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)性影響也比

8、較大。成對(duì)性狀間協(xié)方差分量的非條件和條件分析結(jié)果表明，糙米重的表現(xiàn)主要通過(guò)改變成對(duì)性狀間的胚乳加性主效應(yīng)和細(xì)胞質(zhì)主效應(yīng)等相關(guān)性分量從而正向影響稻米蛋白質(zhì)含量與蒸煮品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性；條件分析后成對(duì)性狀間的條件遺傳相關(guān)關(guān)系均未達(dá)到顯著水平。不同遺傳體系的遺傳相關(guān)性非條件和條件分析結(jié)果表明，糙米重性狀的表現(xiàn)主要通過(guò)正向的作用于稻米蛋白質(zhì)含量與稻米各種氨基酸之間的胚乳加性主效應(yīng)、細(xì)胞質(zhì)主效應(yīng)及其環(huán)境互作效應(yīng)和母體加性主效應(yīng)等相關(guān)性分量最終使

9、得成對(duì)性狀間的非條件遺傳相關(guān)性大于條件遺傳相關(guān)性；條件蛋白質(zhì)含量與各種氨基酸之間的條件遺傳相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量給定直鏈淀粉含量后(即排除了直鏈淀粉含量性狀對(duì)蛋白質(zhì)含量性狀表現(xiàn)的影響后)，蛋白質(zhì)含量與大部分稻米品質(zhì)性狀間的表現(xiàn)型、基因型遺傳相關(guān)以及不同遺傳體系間的遺傳相關(guān)關(guān)系也有明顯改變。通過(guò)對(duì)胚乳、細(xì)胞質(zhì)和母體植株基因的遺傳主效應(yīng)以及基因型×環(huán)境互作效應(yīng)協(xié)方差的非條件和條件分析發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉含量的大小主要通過(guò)作用于成對(duì)性

10、狀間的胚乳、母體植株核基因的遺傳主效應(yīng)而影響稻米蛋白質(zhì)含量與稻米碾磨品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)關(guān)系；其中直鏈淀粉含量性狀可以負(fù)向的影響蛋白質(zhì)含量與糙米重、精米重、糙米率間的遺傳相關(guān)性，而正向的影響蛋白質(zhì)含量與精米率的遺傳相關(guān)性；蛋白質(zhì)含量給定直鏈淀粉含量后，與糙米重間的條件遺傳相關(guān)性呈顯著負(fù)相關(guān)，而與其余碾磨品質(zhì)性狀間的條件遺傳相關(guān)關(guān)系均未達(dá)到顯著水平。不同遺傳體系的非條件和條件相關(guān)性分析結(jié)果表明，直鏈淀粉含量性狀的表現(xiàn)主要通過(guò)影響成對(duì)性狀間

11、的細(xì)胞質(zhì)主效應(yīng)、母體加性主效應(yīng)等相關(guān)性分量而改變蛋白質(zhì)含量與大部分外觀品質(zhì)性狀之間的遺傳相關(guān)性；其中直鏈淀粉含量性狀可以正向的影響蛋白質(zhì)含量與糙米長(zhǎng)、糙米長(zhǎng)寬比、糙米長(zhǎng)厚比之間的遺傳相關(guān)性，而負(fù)向的作用于蛋白質(zhì)含量與糙米寬性狀之間的遺傳相關(guān)性，但對(duì)蛋白質(zhì)含量與糙米厚間的遺傳相關(guān)性影響不明顯；在排除直鏈淀粉含量對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響后，條件蛋白質(zhì)含量與所有外觀品質(zhì)性狀間的條件遺傳相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。條件蛋白質(zhì)含量與稻米膠稠度之間的條件遺傳

12、相關(guān)關(guān)系仍表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)，但條件表現(xiàn)型、條件基因型協(xié)方差估計(jì)值明顯大于用非條件分析方法獲得的相應(yīng)協(xié)方差估計(jì)值；不同遺傳體系相關(guān)性分量的非條件和條件分析表明，直鏈淀粉含量性狀主要通過(guò)對(duì)胚乳主效應(yīng)、細(xì)胞質(zhì)主效應(yīng)等相關(guān)性分量的作用改變蛋白質(zhì)含量與膠稠度間的遺傳相關(guān)關(guān)系。除了條件蛋白質(zhì)含量與賴氨酸之間的條件協(xié)方差估計(jì)值稍小于非條件協(xié)方差估計(jì)值以外，條件蛋白質(zhì)含量與稻米其余氨基酸間的條件表現(xiàn)型、條件基因型協(xié)方差估計(jì)值均大于非條件分析方法獲得的