育种实践表明,水稻株型与产量潜力密切相关。理想株型是当前水稻超高产育种的重要研究内容[2],而剑叶角度则是构成水稻理想株型的重要指标之一,同时也是影响水稻产量的重要因素。较小的剑叶角度,可增大叶片受光面积、提高光合效率,并有效地抑制病虫害,有利于产量的提高,但不利于不育系受粉,使杂交稻制繁种产量下降[3,4]。

杂交水稻指选用两个在遗传上有一定差异,同时它们的优良性状又能互补的水稻品种,进行杂交,生产具有杂种优势的第一代杂交种,用于生产。1970 年,研究者在油菜花粉中分离出一种具有极强生理活性的物质,它能够引起菜豆幼苗节间伸长、弯曲、裂开等异常生长反应,并将其命名为油菜素(Brassin)[5]。1979 年,研究者从 227 kg油菜花粉中提取得到 10 mg 的高活性结晶物,通过 X 光衍射和超微量子分析确定了其分子结构,认为是一种甾醇内酯化合物, 并将其命名为油菜素内酯(Brassinolide,BR1)[6] 。水稻中,BR调控影响作物产量的许多性状,如植株大小、籽粒重量、植株分蘖和叶片角度等。水稻杂交制种在生产过程中为提高异交结实率需要采取人工授粉、割叶和喷施激素等措施。这些措施不仅劳动强度高,操作技术强,而且需要专业知识和丰富的经验对水稻生长发育规律及时机的把握。另外,割叶造成的伤口对水稻植株的正常生长也有不利影响;而大量喷施激素既增加成本,又污染环境。因此研究BR处理水稻自然群体后的敏感反应具有重要的前景。BR可调控植株的剑叶角度,从而在杂交稻制种过程中可免割叶,减少对植株的伤害。从水稻自然群体中发掘BR高敏感性种质资源可用于改良制种性状,为研发提高制种产量,降低成本的轻型高效制种技术奠定坚实基础,进而加快杂交稻制种全程机械化进程。

1  材料与方法 

1.1  供试材料

供试材料为506份水稻资源,其中385个水稻品种来自于中国以下几个省市(黑龙江、北京、天津、山东、河南、浙江、云南、辽宁、江苏、安徽、上海和台湾),121个来自于越南。以上材料均由南京农业大学杂交稻种质创新实验室提供。

1.1.1  田间种植与试验方法    2016年5月10日将供试的506份水稻资源播于南京农业大学江浦试验站水稻秧田,6月10日移栽至大田。每份资源栽插1个小区,每个小区4行,每行8株。株距20cm,行距20cm.常规田间管理。在水稻幼穗分化第三期或第四期进行BR涂抹处理。具体做法是,每个小区任选三株涂抹BR作为处理,每株涂抹主茎穗,挂牌做标记,另选三株清水处理作对照。BR涂抹方法按制种实际进行,BR总用量为0. 1mg,涂抹浓度0.1mg/mL, 分三次涂抹,每天每株500ul。BR处理液购自Sigma-Aldrich(上海)贸易有限公司, 纯度>85%, 涂抹前BR 用98% 的乙醇溶解成母液,使用时再进一步稀释,乙醇最终含量为0.1%(v/v)。溶液中加入0.1%(v/v)的 Tween-20作为展布剂,使溶液易于粘附在植株表面。用脱脂棉进行涂抹。每次涂抹BR处理液时,均匀地涂抹到每株倒二叶上。

1.1.2  表型鉴定方法    第三次涂抹以后每隔7d进行一次观察,至植株完成抽穗定型后调查剑叶角度。剑叶角度:剑叶叶枕以上茎秆或稻穗(如弯曲需竖直向上拉直)与剑叶所形成的夹角,精确到1°。

1.1.3  基因组DNA提取、SSR标记基因型鉴定和等位基因鉴定    基因组DNA提取、PCR扩增体系、采用6%PAGE非变性胶进行电泳;电泳完毕后银染、显影。

1.2  数据分析

1.2.1  表型分析    性状对外源BR的敏感性用2个指标衡量。一个是差值(difference,D),即将由调查性状的外源BR处理平均值(average of treatment,AT)减去不作处理的对照平均值(average of check,AC)而得到。即D=AT-AC。D反映调查性状经外源BR处理后的绝对变化,当D为负值时,认为是由实验误差或取样误差造成,将D记为0。另一个指标是敏感指数(index of BR sensitivity,IBS),IBS=D/AC×100%,IBS越大,表示对外源BR的敏感性越高。

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