代明笠 邱先進(jìn) 陳 凱 黃來(lái)健 盧宗強(qiáng) 聞乃強(qiáng) 邢丹英 徐建龍

(1長(zhǎng)江大學(xué)/主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 荊州 434025；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所，廣東 深圳 518210；3廣東省惠州市惠陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東 惠陽(yáng) 516100；4中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京 100081)

水稻(Oryza sativaL)是世界上最主要的糧食作物之一，高產(chǎn)始終是最重要的育種目標(biāo)[1-2]。 水稻產(chǎn)量的高低主要取決于源、庫(kù)、流的大小及彼此之間的協(xié)調(diào)程度，其中穗粒數(shù)和籽粒大小或重量是光合產(chǎn)物積累的主要庫(kù)性狀，上三葉特別是劍葉是光合產(chǎn)物生產(chǎn)的主要源性狀[3-5]。 充分挖掘已克隆的產(chǎn)量相關(guān)基因的優(yōu)異單倍型，鑒定不同基因優(yōu)異單倍型的聚合效應(yīng)，通過(guò)分子聚合育種手段培育超高產(chǎn)的品種是未來(lái)水稻育種的重要研究方向。

迄今已有不少控制源、庫(kù)相關(guān)性狀的主效基因被精細(xì)定位或克隆，如籽粒大小或粒重基因GS3[6]、GW2[7]、qSW5[8]/GW5[9]，葉片大小和穗粒數(shù)基因qFSR4[10]、qFL1.1[11]、SS1 (NAL1 )[12-13]、SS2(GNP1)[13-14]，株高、抽穗期和穗粒數(shù)基因Ghd7[15-16]和Ghd8[17]等。 其中Ghd7 和Ghd8 是2 個(gè)多效性基因，同時(shí)控制抽穗期、株高和穗粒數(shù)，分別位于水稻第7 和第8 染色體。Ghd7 編碼一個(gè)CCT(CO、COL、TOC1)結(jié)構(gòu)蛋白，其表達(dá)和功能受光周期調(diào)控。 該基因的編碼蛋白不僅參與開花的調(diào)控，而且對(duì)植株的生長(zhǎng)、分化及生物學(xué)產(chǎn)量有普遍的促進(jìn)效應(yīng)。 在長(zhǎng)日照條件下，Ghd7 基因的表達(dá)增強(qiáng)，從而推遲抽穗，植株增高，穗子變大，穗粒數(shù)增多[16]。 此外，Ghd7 還控制水稻劍葉長(zhǎng)寬和葉面積，影響源性狀[18]。Gdh8 編碼一個(gè)含有CBFD＿NFYB＿HMF 結(jié)構(gòu)域的多肽。 長(zhǎng)日照條件下，Ghd8 通過(guò)調(diào)節(jié)Ehd1、RFT1 和Hd3a延遲水稻開花，但短日照條件下可促進(jìn)水稻開花[17]。 此外，Ghd8能夠上調(diào)水稻分蘗發(fā)生基因MOC1 的表達(dá)，從而增加水稻的分蘗數(shù)、一次枝梗數(shù)和二次枝梗數(shù)[17]。NAL1位于第4 染色體，包含5 個(gè)外顯子，編碼蛋白由582 氨基酸組成，通過(guò)影響水稻生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸調(diào)控植物葉寬和株高[13]，同時(shí)也調(diào)控葉綠素含量、每穗粒數(shù)和穗型[19]。GNP1 編碼一個(gè)GA20 氧化酶，它是催化赤霉素生物合成倒數(shù)第二步反應(yīng)的關(guān)鍵酶。GNP1 基因在水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段促進(jìn)植株長(zhǎng)高和葉鞘伸長(zhǎng)，在生殖生長(zhǎng)階段通過(guò)增加水稻穗部分生組織中的細(xì)胞分裂素活性，提高籽粒數(shù)量和產(chǎn)量[15]。 上述4 個(gè)基因均直接調(diào)控水稻源、庫(kù)相關(guān)性狀的形成，對(duì)提高水稻產(chǎn)量具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 但是，它們聚合后的產(chǎn)量效應(yīng)和對(duì)產(chǎn)量組成性狀的影響還沒(méi)有系統(tǒng)的報(bào)道。

前期中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻分子育種實(shí)驗(yàn)室從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)Ghd7 和Ghd8 2 個(gè)基因?qū)胝渖?7B 背景的近等基因系材料[16-17]，并構(gòu)建了特青背景的NAL1 和Lemont 背景的GNP1 近等基因?qū)胂怠?本研究將這4個(gè)基因的近等基因系兩兩相互雜交，構(gòu)建6 個(gè)雙基因聚合的分離群體，利用這4 個(gè)基因的功能標(biāo)記或緊密連鎖的標(biāo)記對(duì)分離群體進(jìn)行基因型鑒定，比較不同雙基因聚合系的源庫(kù)性狀表現(xiàn)，分析基因聚合效應(yīng)，旨在為分子標(biāo)記輔助聚合改良水稻庫(kù)源性狀和進(jìn)一步提高產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

前期以美國(guó)優(yōu)質(zhì)粳稻品種Lemont(LT)、我國(guó)高產(chǎn)秈稻品種特青(TQ)為親本，構(gòu)建了NAL1 位點(diǎn)LT 等位基因?qū)隩Q 背景的近等基因系TQ-NAL1LT，GNP1位點(diǎn)TQ 等位基因?qū)隠T 背景的近等基因系LTGNP1TQ。 引進(jìn)Ghd7 位點(diǎn)明恢63 等位基因和Ghd8 位點(diǎn)9311 等位基因?qū)胝渖?7B(ZS97)背景的近等基因系ZS97-Ghd7MH63和ZS97-Ghd89311。 其中NAL1 的有利等位基因來(lái)源于LT，增加劍葉寬、每穗粒數(shù)和產(chǎn)量；GNP1 的有利等位基因來(lái)源于TQ，增加劍葉長(zhǎng)、每穗粒數(shù)和產(chǎn)量；Ghd7 和Ghd8 的有利等位基因分別來(lái)源于明恢63 和9311，在長(zhǎng)日照條件下延遲開花，增加株高、穗粒數(shù)和產(chǎn)量。 本研究以上述4 個(gè)單基因近等基因系作為親本，兩兩雜交構(gòu)建6 個(gè)組合的F2分離群體，即TQ-NAL1LT/LT-GNP1TQ(Pop1)、TQ-NAL1LT/ZS97-Ghd7MH63(Pop2)、TQ-NAL1LT/ZS97-Ghd89311(Pop3)、LT-GNP1TQ/ZS97-Ghd7MH63(Pop4)、LT-GNP1TQ/ZS97-Ghd89311(Pop5) 和 ZS97 -Ghd7MH63/ZS97 -Ghd89311(Pop6)，用于不同雙基因聚合體的篩選。

1.2 DNA 提取和標(biāo)記輔助選擇

試驗(yàn)地點(diǎn)在深圳市中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳生物育種創(chuàng)新研究院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)，2016 年6 月20 日播種，7 月15日單本移栽上述6 個(gè)F2分離群體，每行10 株，每個(gè)群體的雙親各種植3 行，每個(gè)F2群體種植30 ～40 行不等，單本種植，種植行株距為20 cm×15 cm。 在水稻移栽返青后，每群體單株按對(duì)應(yīng)株行位置編號(hào)，逐株取嫩葉，參照CTAB 法[20]提取DNA。

查找公開發(fā)表的4 個(gè)基因的緊密連鎖標(biāo)記或功能標(biāo)記，獲得了26 個(gè)緊密連鎖的SSR 和InDel 標(biāo)記，經(jīng)雙親多態(tài)性篩選最終得到7 個(gè)在雙親間有多態(tài)性的標(biāo)記(表1)，用于PCR 擴(kuò)增和電泳，進(jìn)行分子標(biāo)記輔助鑒定篩選聚合群體中的單基因純合和雙基因純合個(gè)體，選收目標(biāo)單株種子用于F3性狀考查。 PCR 反應(yīng)和凝膠電泳參照Murry 等[20]的方法。

表1 用于標(biāo)記輔助選擇的多態(tài)標(biāo)記信息Table 1 Information of polymorphic markers used for marker-assisted selection

1.3 F3 株系的田間種植與性狀考察

試驗(yàn)地點(diǎn)在海南省三亞市崖州區(qū)南濱農(nóng)場(chǎng)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所試驗(yàn)基地，于2016 年11 月25 日播種，12 月20 日單本移栽所有組合入選的F3家系及親本株系。 每個(gè)組合的F3家系和對(duì)應(yīng)的雙親挨在一起，F(xiàn)3家系和雙親完全隨機(jī)排列，每份材料單本種植2 行，每行10 株，3 次重復(fù)，種植行株距為20 cm×15 cm，田間管理同常規(guī)大田管理。 齊穗后每株選其最高的穗測(cè)量其劍葉長(zhǎng)、寬，測(cè)量株高和考查單株有效穗數(shù)，根據(jù)劍葉長(zhǎng)×劍葉寬×0.75 計(jì)算劍葉面積[21]。 成熟后每株收取上述1 個(gè)主穗，考察穗長(zhǎng)、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、每穗穎花數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重等性狀，最后按株系混收測(cè)產(chǎn)，加上穗部取樣的谷重合并計(jì)算單株平均產(chǎn)量。

1.4 雙基因聚合系的選育及在多個(gè)環(huán)境下的產(chǎn)量評(píng)價(jià)

對(duì)產(chǎn)量聚合效應(yīng)明顯的3 對(duì)聚合系NAL1LT＋Ghd7MH63、NAL1LT＋Ghd89311和Ghd7MH63＋Ghd89311，2017年春季，從每種雙基因聚合及對(duì)應(yīng)的單基因F3株系中分別選擇株高、抽穗期較一致且產(chǎn)量表現(xiàn)最好的1 個(gè)株系，從中選收5 個(gè)代表單株，采用每個(gè)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記鑒定目標(biāo)單基因和雙基因的純合性。 2017年夏季，在廣東省惠州市惠陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所基地種植F4株系，同樣從每種雙基因聚合系及對(duì)應(yīng)的單基因系中選綜合性狀整齊一致且產(chǎn)量最好的1 個(gè)株系，選收5 個(gè)代表單株并進(jìn)行目標(biāo)基因型的標(biāo)記輔助鑒定。 入選的單株于2017 年冬季在海南加代種植F5株系，從每種雙基因聚合系及對(duì)應(yīng)的單基因系中選綜合性狀表現(xiàn)穩(wěn)定一致且產(chǎn)量最好的1 個(gè)株系混收。 2017年夏季在浙江杭州、江西萍鄉(xiāng)和廣東惠州進(jìn)行小區(qū)品比試驗(yàn)，3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的播種期分別為5 月25 日、5 月26 日和7 月10 日，播種25 d 秧齡單本移栽，以黃華占為對(duì)照，每小區(qū)種植1.3 × 10-3hm2，行株距20 cm ×15 cm，3 次重復(fù)，大田管理遵循當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣。 成熟后小區(qū)實(shí)測(cè)產(chǎn)量，分析不同基因聚合系在不同環(huán)境下的產(chǎn)量表現(xiàn)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

取株系內(nèi)各單株測(cè)量值的平均值，代表株系的性狀值用于統(tǒng)計(jì)分析；小區(qū)測(cè)產(chǎn)時(shí)以小區(qū)的平均產(chǎn)量用于統(tǒng)計(jì)分析。 采用SAS 9.2 軟件進(jìn)行多重比較和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)記輔助鑒定不同基因聚合體

由表2 可知，利用RM3534 和SL40 從TQ-NAL1LT/LT-GNP1TQ(Pop1) 的F2分離群體中，篩選到帶有NAL1LT單基因純合且不帶GNP1TQ基因的單株20 株，帶有GNP1TQ單基因型純合且不帶NAL1LT基因的單株21 株，同時(shí)帶有雙基因(NAL1LT＋GNP1TQ)純合的單株15 株。 利用RM3534 和RM5436 從TQ-NAL1LT/ZS97-Ghd7MH63(Pop2)的F2群體中篩選到NAL1LT單基因型純合但不帶Ghd7MH63基因的單株17 株，Ghd7MH63單基因型純合但不帶NAL1LT基因的單株15 株，同時(shí)帶有雙基因(NAL1LT＋Ghd7MH63)純合的單株14 株。 同樣地，利用各基因的多態(tài)性連鎖或功能標(biāo)記從其他(Pop3～Pop6)4 個(gè)F2群體中分別篩選到18、20、22 和15 株NAL1LT＋Ghd89311、GNP1TQ＋Ghd7MH63、GNP1TQ＋Ghd89311和Ghd7MH63＋Ghd89311不同雙基因純合聚合單株。 上述各群體中入選的單基因和雙基因純合體收獲自交種子用于F3株系性狀評(píng)價(jià)。

2.2 不同源庫(kù)基因兩兩聚合的效應(yīng)分析

在2 個(gè)單基因系雜交的F2群體中利用與每個(gè)基因的緊密連鎖或功能標(biāo)記輔助選擇單基因個(gè)體和雙基因聚合體，比較只有2 個(gè)基因位點(diǎn)差異的個(gè)體性狀值，可以在近似遺傳背景下分析雙基因的聚合效應(yīng)。 由表3 可知，在海南種植環(huán)境下，NAL1 單基因系的劍葉寬與雙基因(NAL1 ＋GNP1)聚合系相似，但顯著寬于GNP1 單基因系；雙基因聚合系的千粒重顯著低于雙親，聚合后的單株產(chǎn)量低于雙親，但未達(dá)到顯著水平。

NAL1 單基因系的劍葉長(zhǎng)、穗長(zhǎng)和千粒重顯著小于Ghd7 單基因系(表3)。 與雙親單基因系相比，雙基因聚合系的一次枝梗數(shù)和每穗穎花數(shù)較NLA1 單基因系顯著增加，二次枝梗數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)較Ghd7 單基因系顯著增加，但穗長(zhǎng)顯著減??；雙基因聚合系的單株產(chǎn)量較NAL1 和Ghd7 單基因系分別顯著增加37.01%和26.45%，表明NAL1 與Ghd7 聚合后具有顯著的增產(chǎn)效果。

NAL1 單基因系的劍葉寬顯著寬于Ghd8 單基因系，但單株有效穗數(shù)顯著少于Ghd8(表3)。 與雙親單基因系相比，NAL1 和Ghd8 基因聚合系在9 個(gè)性狀存在差異顯著。 雙基因聚合系的單株有效穗數(shù)顯著多于NAL1 單基因系，株高、劍葉寬、每穗穎花數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)則顯著高于Ghd8 單基因系；此外，雙基因聚合系的劍葉長(zhǎng)、劍葉面積、二次枝梗數(shù)和單株產(chǎn)量均顯著高于雙親單基因，其中雙基因聚合系的單株產(chǎn)量分別較NAL1 和Ghd8 單基因系顯著增加73.72%和45.47%，表明NAL1 和Ghd8 聚合的產(chǎn)量效應(yīng)顯著。

GNP1 單基因系的劍葉寬、劍葉面積和千粒重分別比Ghd7 單基因系顯著小0.18 cm、6.68 cm2和2.70 g(表3)。 雙基因聚合后有9 個(gè)性狀與單基因親本具有顯著差異，其中雙基因聚合系的株高、劍葉長(zhǎng)、劍葉寬和劍葉面積分別較GNP1 單基因系顯著增加但每穗穎花數(shù)則顯著減少；一次枝梗數(shù)和千粒重比Ghd7 單基因系顯著減少；雙基因聚合系的穗長(zhǎng)較GNP1 和Ghd7 2 個(gè)單基因系顯著增長(zhǎng)但每穗實(shí)粒數(shù)均顯著減少。 雙基因聚合系的單株產(chǎn)量與2 個(gè)單基因系均無(wú)顯著差異，表明GNP1 和Ghd7 聚合無(wú)明顯的增產(chǎn)效應(yīng)。

表2 6 個(gè)F2 聚合群體中篩選出的純合單基因和雙基因個(gè)體數(shù)Table 2 Number of individuals with homozygous single and two genes selected from six F2 pyramiding populations

GNP1 和Ghd8 2 個(gè)單基因系之間在所有考查的性狀上均無(wú)顯著差異(表3)。 雙基因聚合系的每穗穎花數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)較GNP1 單基因系分別顯著減少，株高較Ghd8 單基因系顯著增加，穗長(zhǎng)比GNP1 和Ghd8 2個(gè)單基因系均顯著增長(zhǎng)；雙基因聚合系的單株產(chǎn)量與GNP1 單基因系基本持平，但較Ghd8 單基因系顯著降低(29.40%)，表明GNP1 和Ghd8 聚合對(duì)產(chǎn)量沒(méi)有正向效應(yīng)。

除Ghd7 單基因系的株高和千粒重顯著高于Ghd8單基因系外，其他性狀兩者間均無(wú)顯著差異(表3)。雙基因聚合系的株高和千粒重均較Ghd8 單基因系顯著增加，單株有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率均較Ghd7 和Ghd8 2個(gè)單基因系顯著增加，最終導(dǎo)致雙基因聚合系的單株產(chǎn)量比2 個(gè)單基因系分別顯著增加63.15% 和48.03%，表明Ghd7 與Ghd8 聚合具有顯著的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。

2.3 優(yōu)良聚合系的產(chǎn)量表現(xiàn)

由表4 可知，NAL1LT＋Ghd7MH63聚合系在杭州、萍鄉(xiāng)和惠州3 個(gè)環(huán)境下的平均產(chǎn)量分別為570.93、560.30 和544.60 kg·667m-2，分別較對(duì)照品種黃華占顯著增加6.63%、6.43%和5.06%；NAL1LT＋Ghd89311在3 個(gè)環(huán)境下的平均產(chǎn)量分別為582.07、573.63 和561.17 kg·667m-2，分別較對(duì)照極顯著增加8.71%、8.96%和8.26%；Ghd7MH63＋Ghd89311在3 個(gè)環(huán)境下的平均產(chǎn)量分別為585.07、570.20 和555.87 kg·667m-2，分別較對(duì)照顯著或極顯著增加9.27%、8.31%和7.23%。 3 對(duì)雙基因聚合系之間相比發(fā)現(xiàn)，NAL1LT＋Ghd89311在杭州、萍鄉(xiāng)和惠州3 個(gè)環(huán)境下的平均產(chǎn)量分別比NAL1LT＋Ghd7MH63增加1.95%、2.38%和3.04%，但與Ghd7MH6＋Ghd89311在3 個(gè)環(huán)境下的產(chǎn)量基本持平。

表3 不同源庫(kù)相關(guān)基因聚合系的源、庫(kù)及產(chǎn)量相關(guān)性狀的表現(xiàn)Table 3 Performances of sink-， source- and yield-related traits in pyramiding F3 lines

表4 3 種雙基因聚合系在不同溫光環(huán)境下的產(chǎn)量表現(xiàn)Table 4 Performances of grain yield of three types of pyramiding lines in different thermo-photoperiod conditions

3 討論

3.1 水稻源庫(kù)流大小及其協(xié)調(diào)性對(duì)產(chǎn)量的影響

提高單產(chǎn)一直是全世界范圍水稻育種的最重要目標(biāo)。 水稻產(chǎn)量的高低取決于源大小、庫(kù)容量和光合產(chǎn)物運(yùn)輸能力(流大小)及三者間的協(xié)調(diào)程度[3-5]。 水稻高產(chǎn)基因NAL1[12]、GNP1[14]、Ghd7[16]和Ghd8[17]均表現(xiàn)一因多效，影響不同的源庫(kù)性狀，如劍葉長(zhǎng)、劍葉寬、劍葉大小、穗粒數(shù)、抽穗期和株高等。 在海南短日照條件下，從產(chǎn)量要素的單株有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率來(lái)看(表3)，4 個(gè)單基因系的源庫(kù)流比較協(xié)調(diào)，彼此間的單株產(chǎn)量無(wú)顯著差異。 通過(guò)對(duì)2 個(gè)單基因系雜交的F2群體中每個(gè)基因的標(biāo)記進(jìn)行輔助鑒定，篩選出單基因個(gè)體和雙基因聚合體，由于F2個(gè)體的遺傳背景是隨機(jī)的，因此由一定數(shù)量組成的單基因個(gè)體與雙基因聚合體之間只是目標(biāo)基因區(qū)段的差異，單株之間的背景差異已基本相互抵消。 所以，通過(guò)比較雙基因聚合體與2 個(gè)單基因親本之間的性狀差異，可以在近似遺傳背景下解析雙基因的聚合效應(yīng)。 本研究發(fā)現(xiàn)這4 個(gè)源庫(kù)相關(guān)基因兩兩聚合后對(duì)源、庫(kù)構(gòu)成因子及產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響不盡相同，導(dǎo)致單株產(chǎn)量存在顯著差異。 如NAL1LT與GNP1TQ聚合后的單株有效穗數(shù)不足，造成植株水平的光合作用葉面積(源)小，盡管每穗粒數(shù)不少但千粒重低，庫(kù)容量受到限制，導(dǎo)致較低的單株產(chǎn)量。 盡管GNP1TQ與Ghd7MH63和GNP1TQ與Ghd89311聚合后的源庫(kù)相關(guān)性狀協(xié)調(diào)，但可能由于光合產(chǎn)物從葉片向籽粒輸送的流不暢，表現(xiàn)結(jié)實(shí)率低，造成每穗實(shí)粒數(shù)不高，同樣導(dǎo)致單株產(chǎn)量不高。 相 反，NAL1LT＋Ghd7HM63、NAL1LT＋Ghd89311和Ghd7HM63＋Ghd89311這3 種基因聚合方式表現(xiàn)出較明顯的增產(chǎn)效應(yīng)，聚合系的單株產(chǎn)量分別較高親值顯著增加26.45%、45.47%和48.03%。 分析認(rèn)為，這3 種聚合系的產(chǎn)量提高得益于基因聚合后的源、庫(kù)及產(chǎn)量相關(guān)性狀都有不同程度的提高，而且彼此間的協(xié)調(diào)性較好。 相對(duì)而言，NAL1LT＋Ghd7HM63和NAL1LT＋Ghd89311聚合體屬大穗類型，表現(xiàn)單株有效穗數(shù)偏少但每穗粒數(shù)較多；而Ghd7HM63＋Ghd89311屬多穗類型，表現(xiàn)單株有效穗較多，每穗粒數(shù)相對(duì)偏少。 在實(shí)際生產(chǎn)上，大穗型品種和多穗型品種都有高產(chǎn)的事例[21-22]，前者趨向在高肥條件下易獲得高產(chǎn)，而后者在較低肥料投入下也有較好的產(chǎn)量表現(xiàn)。 通過(guò)在浙江杭州、江西萍鄉(xiāng)和廣東惠州的不同溫光環(huán)境下測(cè)試聚合系的產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，上述3 種源庫(kù)相關(guān)基因(NAL1LT、Ghd7HM63和Ghd89311)兩兩聚合均表現(xiàn)出穩(wěn)定的產(chǎn)量水平，單位產(chǎn)量(hm2)均顯著高于目前大面積種植的優(yōu)質(zhì)常規(guī)品種黃華占。 因此，將NAL1LT、Ghd7HM63和Ghd89311這3 個(gè)高產(chǎn)有利等位基因按上述組合方式導(dǎo)入到高產(chǎn)秈稻品種背景，有望進(jìn)一步提高其產(chǎn)量水平。

3.2 有利基因聚合是復(fù)雜性狀改良的有效途徑

基因聚合不論對(duì)簡(jiǎn)單的質(zhì)量性狀如抗病蟲性[23-28]，還是對(duì)復(fù)雜的數(shù)量性狀如抗旱[29]、耐鹽性[30]、耐冷[31]等都有明顯的改良效果。 本研究中，NAL1LT是來(lái)自美國(guó)熱帶粳稻Lemont 的高產(chǎn)基因[13]，GNP1TQ是來(lái)自我國(guó)廣東的高產(chǎn)品種特青的高產(chǎn)基因[13-14]，Ghd7HM63和Ghd89311則分別是來(lái)自明恢63 和9311 的高產(chǎn)基因[16-17]。 不同有利基因聚合后如果在功能上能互補(bǔ)，那么提高性狀的正向聚合效應(yīng)就明顯，如NAL1LT、Ghd7HM63和Ghd893113 個(gè)高產(chǎn)基因兩兩間聚合，其產(chǎn)量均較聚合雙親顯著增加。 而另外3 種聚合方式(NAL1LT＋GNP1TQ、GNP1TQ＋Ghd7MH63和GNP1TQ＋Ghd89311)的源、庫(kù)和產(chǎn)量相關(guān)性狀與雙親相比，有增、有減或基本持平，聚合后的產(chǎn)量未明顯提升，說(shuō)明這3種基因的聚合對(duì)產(chǎn)量性狀不具備互補(bǔ)性優(yōu)勢(shì)。 目前聚合育種大多局限于2～3 對(duì)少數(shù)主基因的聚合。 2 個(gè)基因聚合的互作分為加性×加性、加性×顯性、顯性×加性和顯性×顯性4 種互作模式，作物育種上基因聚合一般考慮的是加性×加性互作。 如果基因互作表現(xiàn)為正向協(xié)同作用，則基因聚合會(huì)表現(xiàn)出累加效應(yīng)。 反之，如果基因互作表現(xiàn)為負(fù)向拮抗作用，則基因聚合往往與單基因效果一致，甚至還不如單基因的效果。 Wang等[32]通過(guò)抗旱QTL 聚合研究發(fā)現(xiàn)，只有將遺傳上和生理上具有協(xié)同作用的不同有利基因聚合，才有可能獲得性狀明顯增加的聚合效應(yīng)。 因此，在實(shí)施聚合育種之前，有必要先鑒定雙親基因聚合是否具有遺傳和生理上的協(xié)同效應(yīng)，選擇互為協(xié)同作用明顯的有利基因聚合方式應(yīng)用于品種改良實(shí)踐，方能達(dá)到預(yù)期的效果。

4 結(jié)論

本研究利用4 個(gè)產(chǎn)量相關(guān)基因NAL1LT、GNP1TQ、Ghd7MH63和Ghd89311兩兩雜交篩選出的單基因和不同雙基因聚合的純合F3株系，在海南短日照條件下考察了單基因系及雙基因聚合系的14 個(gè)源、庫(kù)和產(chǎn)量相關(guān)性狀，發(fā)現(xiàn)不同源、庫(kù)基因聚合的增產(chǎn)效果不同，其中NAL1LT＋Ghd7MH63、NAL1LT＋Ghd89311和Ghd7MH63＋Ghd89311聚合系增產(chǎn)效果顯著，聚合系在不同溫光條件下表現(xiàn)穩(wěn)定高產(chǎn)，聚合系可以作為高產(chǎn)育種的親本利用。 另外3 種聚合方式NAL1LT＋GNP1TQ、GNP1TQ＋Ghd7MH63和GNP1TQ＋Ghd89311的聚合效果不佳。 研究指出，復(fù)雜性狀基因的聚合育種，需要首先開展基因間的聚合效應(yīng)研究，明確不同基因之間的聚合效應(yīng)，以確保聚合育種獲得預(yù)期的效果。