摘要
南粳46是江苏省农业科学院育成的粳稻品种,食味品质优良、抗条纹叶枯病、丰产性好。本研究采用系谱图法对南粳46的系谱来源及衍生品种进行了总结,测定和分析了南粳46及20个衍生品种的主要农艺性状,并进行重要功能基因的等位基因型分析。作为长江中下游地区首个优良食味粳稻品种,南粳46被作为核心亲本广泛利用,至2022年共衍生出3代29个品种,分别在上海、安徽、湖北、江苏、辽宁、河北通过审定并推广应用,衍生品种在江苏及周边地区优质稻生产中占据重要地位。测定及分析结果表明,南粳46衍生品种在外观品质、籽粒理化特征和淀粉粘滞性特征值上存在较大的变异,其次是米饭食味品质,生育期、株高、产量相关性状和加工品质的变异范围最小。重要功能基因的等位型分析发现,随着和南粳46不同等位型的品质基因数量的增加,品种的米饭食味呈明显的下降趋势。在利用南粳46为核心种质的品种选育过程中,应注重外观品质、籽粒理化特征和淀粉粘滞特性的选择,其次是米饭品质性状和产量,从而达到选育优良后代的目的。同时,在选择亲本时还需要关注稻瘟病抗性基因的互补。
优异种质资源是水稻遗传育种的基础。引进外来种质资源能够扩大遗传变异,对品种改良和作物科学研究具有重要作用。国外优异水稻资源,特别是来自国际水稻所和日本资源的利用有效扩大了我国水稻品种的遗传基础,增加了遗传多样性,提高了产量,产生了巨大的社会和经济效
我国其他地区随后也相继引进日本优异资源进行品质改良。江苏省农业科学院1998年引进了关东194、一见钟情等多个日本优质粳稻资源,研究了垩白粒率、垩白度、透明度等外观品质改良的选择效果和食味品质改良的关键因素,明确抗条纹叶枯病、直链淀粉含量较低的优质资源关东194作为核心种质进行品质改
南粳46有效聚合了母本武香粳14号的稻瘟病抗性、高产和香味性状以及父本关东194的条纹叶枯病抗性和出色的食味品质,优质、高产、抗条纹叶枯病,2008年通过江苏审定,2009年通过上海审定,2021年又通过了江苏省扩区审定,是长江中下游地区首个通过审定的优良食味粳稻品种。之后一批南粳46的衍生品种育成并推广应用,为推进长江中下游及邻近地区的优质稻米产业化、促进供给侧结构性改革做出了重要贡献。本研究采用系谱图的方式将南粳46及其衍生品种的亲缘关系进行总结,分析衍生品种的特征特性,以期为今后的优良食味优质粳稻育种提供借鉴。
以南粳46及29份衍生品种为对象进行系谱分析(
序号 No. | 品种名称 Variety | 世代 Generation | 系谱 Pedigree | 审定地区 Released area | 审定时间 Released year |
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1 | 青香软粳* | 子一代 | 南粳46 | 上海 | 2014 |
2 | 嘉农粳6号* | 子二代 | 南粳46/嘉农早香 | 上海 | 2017 |
3 | 金香软2号 | 子二代 | 南粳46/0923 | 上海 | 2017 |
4 | 皖垦粳2号* | 子二代 | 武香粳14/南粳46 | 安徽 | 2017 |
5 | 盐粳765* | 子二代 | 盐粳901/南粳46 | 辽宁 | 2017 |
6 | 嘉农粳3号* | 子二代 | 嘉农早香/南粳46 | 上海 | 2019 |
7 | 闵粳366* | 子二代 | 南粳46/寒丰 | 上海 | 2019 |
8 | 早香粳1号 | 子二代 | 南粳46/武运粳21号 | 江苏 | 2019 |
9 | 中科发928* | 子二代 | 盐丰47/南粳46 | 河北 | 2019 |
10 | 徽粳719 | 子二代 | 南粳46/宁粳5号 | 安徽 | 2020 |
11 | 皖垦粳516* | 子二代 | 南粳46/徐稻5号 | 江苏 | 2020 |
12 | 沪早香181* | 子二代 | 南粳46/苏沪香粳 | 上海 | 2020 |
13 | 鑫禾香软1号 | 子二代 | 沪香粳106/南粳46 | 上海 | 2020 |
14 | 早香玉* | 子二代 | 南粳46/软玉3号 | 上海 | 2020 |
15 | 苏秀839* | 子二代 | SC9/南粳46 | 江苏 | 2021 |
16 | 苏秀823 | 子二代 | SC9/南粳46 | 国家 | 2021 |
17 | 上农软香18* | 子二代 | 光明粳2号/青香软粳 | 上海,安徽 | 2019,2020 |
18 | 毕粳46 | 子二代 | 毕粳43/南粳46 | 贵州 | 2020 |
19 | 南粳9308 | 子二代 | 南粳9108/南粳46 | 江苏 | 2021 |
20 | 金农粳4号* | 子二代 | 青香软粳/沪香12-258 | 上海 | 2020 |
21 | 晚粳968 | 子二代 | 南粳46/武育粳3号 | 安徽 | 2021 |
22 | 悦香粳2号* | 子三代 | 南粳46/金粳818//沪早香粳380 | 江苏 | 2021 |
23 | 徽粳809 | 子三代 | 南粳46//宁粳4号/镇稻14 | 安徽 | 2021 |
24 | 沪软1212* | 子三代 | 金丰/大华香粳//南粳46 | 上海,安徽 | 2017,2020 |
25 | 武育粳33号* | 子三代 | 武粳15/武运粳23号//南粳46 | 湖北 | 2015 |
26 | 长农粳1号* | 子三代 | 南粳46//武运粳3号/武香粳1号 | 湖北 | 2015 |
27 | 沪早香软1号* | 子三代 | 南粳46/广陵香粳//广陵香粳 | 上海 | 2017 |
28 | 武科粳7375* | 子三代 | 南粳46//武运粳30号/武运粳31号 | 江苏 | 2021 |
29 | 青香软526* | 子三代 | 嘉04-08选系/南粳46//青角301 | 上海 | 2020 |
*:进行基因组测序、SNP分型和农艺性状测定分析的品种
*:Varieties for genome sequencing, SNP typing and agronomic traits analysis
南粳46和20个衍生品种于2021年种植于江苏省农业科学院南京试验基地。土壤全氮含量1.40 g/kg,速效磷14.1 mg/kg、速效钾112.8 mg/kg。5月10日播种,6月15日人工移栽。每品种种植5行,每行7株,单本栽插,行株距16.67 cm×16.67 cm。管理措施按常规栽培要求实施。
南粳46及衍生品种考察及分析的农艺性状主要包括:全生育期、株高、产量及其构成因素(每公顷有效穗、每穗粒数、结实率、千粒重、生产试验产量)、抗性(稻瘟病和条纹叶枯病)、加工品质(整精米率)、外观品质(垩白粒率、垩白度)、籽粒理化特性(直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度)、籽粒淀粉粘滞性、米饭食味品质等。
田间种植品种成熟后收取连续3个单株进行籽粒淀粉粘滞性和米饭食味品质测定。淀粉粘滞性变化采用RVA黏度测定仪(Tecmaster, Perten,瑞典)进行,参照美国谷物化学家协会AACC61-01和61-02操作规程,用TCW(Thermal cycle for windows)配套软件进行参数设
米饭食味值测定:称取30.0 g精米,按1∶1.3的米水比例添加蒸馏水,室温浸泡30 min,利用米饭食味仪(STA-1A,日本佐竹)测定米饭外观、硬度、黏度、平衡度和综合食味值。品种的全生育期、株高、产量及其构成因素、抗性、整精米率、外观品质、籽粒理化特性等其他性状的数据从品种审定公告中获取。
选取20个衍生品种及南粳46的幼苗叶片,由深圳华大基因股份有限公司利用BGISEQ-500/MGISEQ-2000平台进行全基因组重测序。对测序得到的序列过滤后运用BWA软件与参考基因组进行比
根据南粳46及其亲本的重要性状,选择重要农艺性状的主效或关键基因、且在衍生品种中编码区存在非同义突变SNP位点的基因进行等位型分析。品质相关基因有编码颗粒结合型淀粉合成酶的Waxy基因(Wx,LOC_Os06g04200),编码可溶性淀粉合酶(Soluble starch synthase)的SSIIa(LOC_Os06g12450)、SSIIb(LOC_Os02g51070)、SSII-1(LOC_Os10g30156)、SSIIIa(LOC_Os08g09230)、SSIV-1(LOC_Os01g52250),淀粉分支酶基因SBE1(LOC_Os06g26234)。抗性基因有稻瘟病抗性基因Pi-b(LOC_Os02g57305)、Pi-t(LOC_Os01g05620)、Pi-d2(LOC_Os06g29810)、Pi-21(LOC_Os04g32850)和条纹叶枯病抗性基因Stv-
通过PCR扩增和电泳验证稻米品质主效基因Wx的分型结果。利用四引物扩增受阻突变PCR技术检测W
南粳46的母本武香粳14是由常州市武进区稻麦育种场和江苏省农业科学院从京58和248-5/254-13//武香粳9号的杂交后代中选育而成的高产品种,分蘖性中等偏强,株型较好,抗倒性强,带有稻瘟病抗性基因Pi-b,对稻瘟病抗性较好;中抗白叶枯病,中感纹枯病,不抗条纹叶枯
南粳46作为长江中下游首个优良食味粳稻品种迅速推广应用,其食味品质得到了生产者和消费者的一致认
从南粳46衍生育成品种的系谱图发现,南粳46的子一代品种仅有青香软粳,是上海市青浦区农业技术推广服务中心从南粳46中系统选育而成的粳型常规稻品种。截止到2022年10月共育成20个子二代衍生品种通过审定,其中南粳46做母本育成的子二代衍生品种有9个:金香软2号、嘉农粳6号、闵粳366、徽粳719、皖垦粳516、沪早香181、早香玉、晚粳968等。南粳46作为父本育成的子二代衍生品种有嘉农粳3号、鑫禾香软1号、盐粳765、中科发928、皖垦粳2号、苏秀839、苏秀823等。由青香软粳又衍生育成子二代品种上农软香18和金农粳4号。南粳46作为基本亲本和其他品种复交育成的子三代衍生品种有沪软1212、武育粳33号、长农粳1号、沪早香软1号、青香软526和武科粳7375等(

图1 南粳46及其衍生品种系谱
Fig. 1 The pedigree of derived varieties from Nangeng 46
♂:父本;(2):回交2次
♂:Male parent;(2): Backcross 2 times
南粳46属中熟晚粳稻,在苏南地区种植一般全生育期165 d左右。株高110 cm左右,株型紧凑,分蘖性较强。穗型较大,每穗总粒数140~150粒,结实率90%左右,千粒重25~26 g。区域试验两年平均单产9.1 t/h
编号 No. | 品种名称 Variety | 全生育期(d) Growth period | 株高(cm) Plant height | 产量及构成因素 Yield and components | 抗性 Resistance | 加工/外观品质 Processing/appearance quality | 理化特征 Physicochemical properties | |||||||||
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每公顷有效穗(万) Effect panicles per ha | 每穗粒数No.of grain per panicle | 结实率(%) Seed-seting | 千粒重(g) 1000-seed weight | 生产试验产量(t/h Yield | 稻瘟病抗性 Blast resistance | 条纹叶枯病抗性 Resistance to stripe disease | 整精米率(%) Rate of milled rice | 垩白粒率(%) Rate of chalky kernel | 垩白度(%) Chalkiness | 胶稠度(mm) Gel consistency | 直链淀粉含量(%) Amylose content | 蛋白质含量(%) Protein content | ||||
V1 | 南粳46 | 164.5 | 110.1 | 327 | 133.3 | 94.0 | 26.1 | 10.4 | 中感 | 中抗 | 66.8 | 20 | 2.4 | 93 | 9.0 | 7.4 |
V2 | 沪软1212 | 156.0 | 107.4 | 330 | 134.2 | 89.4 | 25.5 | 8.7 | 发病轻 | 0.37% | 70.3 | 12 | 2.1 | 86 | 8.3 | 7.1 |
V3 | 沪早香181 | 141.5 | 96.2 | 332 | 116.9 | 89.8 | 26.5 | 8.6 | 较重 | - | 73.9 | 13 | 1.2 | 72 | 10.2 | 7.6 |
V4 | 沪早香软1号 | 130.0 | 86.0 | 308 | 115.0 | 92.0 | 26.5 | 6.9 | - | - | 62.7 | 12 | 1.9 | 73 | 12.0 | 7.7 |
V5 | 嘉农粳6号 | 163.6 | 96.8 | 324 | 131.4 | 92.7 | 26.0 | 9.8 | - | - | 75.8 | 37 | 5.5 | 78 | 8.9 | |
V6 | 青香软粳 | 153.0 | 95.0 | 360 | 115.0 | 93.0 | 28.0 | 9.3 | 发病轻 | 0.44% | 74.0 | 54.25 | 12.0 | 87 | 9.3 | 7.4 |
V7 | 盐粳765 | 156.0 | 100.1 | - | 132.5 | 83.4 | 26.9 | 10.6 | 抗穗瘟 | - | 72.0 | 29 | 4.0 | 84 | 14.9 | 6.4 |
V8 | 悦香粳2号 | 146.7 | 86.8 | 372 | 127.1 | 92.3 | 25.4 | 9.3 | 中抗 | 中感 | 75.3 | 19 | 4.5 | 78 | 14.8 | |
V9 | 武育粳33号 | 124.8 | 88.9 | - | 117.5 | 82.3 | 28.1 | 8.2 | 中感 | 抗 | 68.4 | 19 | 4.1 | 60 | 17.1 | |
V10 | 武科粳7375 | 156.7 | 99.8 | 335 | 128.1 | 93.4 | 26.9 | 10.3 | 中感 | 中感 | 75.1 | 21 | 4.5 | 90 | 11.7 | |
V11 | 中科发928 | 165.0 | 105.6 | 387 | 107.7 | 91.3 | 24.4 | 8.5 | 中感 | 抗 | 51.8 | 40 | 5.0 | 86 | 12.0 | |
V12 | 青香软526 | 157.2 | 108.2 | 336 | 113.9 | 95.5 | 28.8 | 10.1 | 中感 | - | 77.1 | 21 | 2.7 | 78 | 9.1 | 7.1 |
V13 | 上农软香18 | 156.7 | 93.1 | 335 | 117.3 | 93.3 | 28.3 | 9.9 | 发病轻 | - | 72.4 | - | 8.9 | 76 | 10.1 | |
V14 | 闵粳366 | 159.1 | 97.7 | 306 | 123.7 | 94.8 | 26.9 | 9.2 | 发病轻 | - | 76.7 | 21 | 3.1 | 75 | 9.0 | 7.6 |
V15 | 金农粳4号 | 156.7 | 100.2 | 318 | 133.2 | 94.3 | 28.4 | 10.2 | 中抗 | 发病轻 | 74.1 | 31 | 3.0 | 79 | 15.3 | |
V16 | 早香玉 | 144.3 | 96.2 | 315 | 145.1 | 94.0 | 23.6 | 8.9 | - | - | 67.9 | 20 | 5.2 | 68 | 10.0 | |
V17 | 皖垦粳516 | 157.1 | 97.6 | 318 | 136.3 | 91.1 | 26.8 | 11.2 | 中感 | 中感 | 69.8 | 20 | 5.2 | 72 | 14.0 | |
V18 | 嘉农粳3号 | 145.0 | 99.5 | 344 | 117.6 | 88.9 | 24.1 | 8.7 | 发病轻 | 0.21% | 69.5 | - | - | 76 | 9.9 | |
V19 | 皖垦粳2号 | 135.5 | 90.3 | 336 | 128.1 | 89.5 | 27.7 | 8.0 | 中抗 | - | 73.6 | 47 | 6.3 | 88 | 15.6 | |
V20 | 长农粳1号 | 124.0 | 87.6 | 338 | 113.9 | 83.0 | 28.1 | 8.3 | 感 | 发病轻 | 66.0 | 58 | 8.4 | 69 | 9.1 | |
V21 | 苏秀839 | 144.6 | 78.9 | 335 | 140.3 | 93.3 | 25.8 | 9.7 | 中感 | 中感 | 75.0 | 糯 | 糯 | - | 1.4 | |
平均值Average | 149.4 | 96.3 | 302.5 | 125.1 | 91.4 | 26.6 | 9.3 | 70.9 | 27.5 | 4.7 | 78.4 | 11.0 | ||||
变异系数(%)CV | 8.3 | 8.3 | 6.1 | 8.2 | 3.9 | 5.5 | 11.2 | 8.2 | 51.6 | 56.9 | 10.7 | 23.8 |
编号 No. | 品种名称 Variety | 米饭食味品质 Eating quality of rice | 淀粉粘滞性RVA parameters | ||||||||||
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外观 Appearance | 硬度Hardness | 黏度 Stickiness | 平衡度 Balance | 食味值 Taste value | 峰值黏度(cp)Peak viscosity | 热浆黏度(cp) Though viscosity | 最终黏度(cp)Final viscosity | 崩解值(cp) Breakdown viscosity | 消减值(cp) Setback viscosity | 峰值时间(min) Peak time | 糊化温度(℃) Pasting temperature | ||
V1 | 南粳46 | 9.1 | 5.6 | 9.7 | 9.2 | 88.1 | 2495 | 1305 | 1190 | 1892 | -452 | 6.3 | 71.0 |
V2 | 沪软1212 | 6.9 | 6.4 | 7.5 | 7.1 | 73.1 | 2822 | 1503 | 1319 | 2084 | -738 | 5.9 | 74.5 |
V3 | 沪早香181 | 6.7 | 6.6 | 7.9 | 7.1 | 73.0 | 3273 | 1972 | 1301 | 2511 | -762 | 6.3 | 76.7 |
V4 | 沪早香软1号 | 6.2 | 6.8 | 7.4 | 6.6 | 72.0 | 3609 | 1694 | 1915 | 2279 | -1330 | 5.5 | 79.1 |
V5 | 嘉农粳6号 | 8.5 | 5.9 | 9.1 | 8.7 | 84.0 | 3037 | 1442 | 1595 | 1951 | -1086 | 5.7 | 73.7 |
V6 | 青香软粳 | 8.9 | 5.7 | 9.7 | 9.1 | 87.5 | 2924 | 1583 | 1341 | 2126 | -798 | 5.9 | 73.7 |
V7 | 盐粳765 | 6.0 | 6.8 | 6.5 | 6.1 | 67.1 | 3278 | 1580 | 1698 | 2470 | -808 | 5.7 | 82.3 |
V8 | 悦香粳2号 | 5.3 | 7.2 | 6.2 | 5.6 | 63.5 | 2728 | 2038 | 690 | 2978 | 250 | 6.7 | 75.9 |
V9 | 武育粳33号 | 6.1 | 7.1 | 7.4 | 6.4 | 68.6 | 2819 | 2018 | 801 | 2873 | 53.5 | 6.6 | 74.8 |
V10 | 武科粳7375 | 7.6 | 6.4 | 8.6 | 7.8 | 77.8 | 3103 | 1940 | 1163 | 2542 | -561 | 6.27 | 73.7 |
V11 | 中科发928 | 8.0 | 5.9 | 8.3 | 8.1 | 79.3 | 2424 | 1637 | 787 | 3044 | 620 | 6.1 | 80.8 |
V12 | 青香软526 | 8.8 | 5.8 | 9.5 | 8.9 | 86.2 | 3545 | 1832 | 1712.5 | 2339 | -1206 | 5.8 | 74.8 |
V13 | 上农软香18 | 8.1 | 6.0 | 8.7 | 8.4 | 80.9 | 2569 | 1440 | 1129 | 2025 | -544 | 5.9 | 73.6 |
V14 | 闵粳366 | 8.5 | 5.8 | 8.7 | 8.5 | 82.0 | 2955 | 2062 | 893 | 2596 | -359 | 6.2 | 77.6 |
V15 | 金农粳4号 | 8.9 | 5.6 | 9.0 | 8.8 | 85.4 | 1555 | 465 | 1090 | 632 | -923 | 3.6 | 71.2 |
V16 | 早香玉 | 7.3 | 6.4 | 8.1 | 7.5 | 75.4 | 3412 | 1918 | 1494 | 2490 | -922 | 5.9 | 74.5 |
V17 | 皖垦粳516 | 7.8 | 6.0 | 8.1 | 7.8 | 77.8 | 2786 | 2036 | 750 | 2920 | 134 | 6.7 | 74.5 |
V18 | 嘉农粳3号 | 7.6 | 6.1 | 8.3 | 7.9 | 78.1 | 3390 | 1455 | 1935 | 2020 | -1370 | 5.7 | 73.6 |
V19 | 皖垦粳2号 | 7.0 | 6.5 | 8.0 | 7.3 | 74.3 | 2907 | 1812 | 1095 | 2831 | -76 | 6.3 | 73.7 |
V20 | 长农粳1号 | 8.5 | 5.8 | 9.0 | 8.7 | 84.2 | 3114 | 1686 | 1428 | 2231 | -883 | 6.0 | 72.8 |
V21 | 苏秀839 | 7.9 | 6.3 | 8.8 | 8.2 | 80.0 | 1505 | 479 | 1026 | 648 | -857 | 3.8 | 74.4 |
平均值Average | 7.6 | 6.2 | 8.3 | 7.8 | 77.9 | 2869.0 | 1614.1 | 1254.9 | 2261.0 | -600.8 | 5.8 | 75.1 | |
变异系数(%)CV | 14.4 | 7.7 | 11.4 | 13.2 | 8.9 | 19.3 | 27.5 | 29.7 | 28.4 | 89.2 | 13.5 | 3.8 |
-:未查询到相关性状或不能计算平均值
-:No characters was acquired or the average cannot be calculated
南粳46及其20个衍生品种的全生育期在124~165 d,平均为149.4 d,变异系数为8.3%;株高为78.9~110.1 cm,平均为96.3 cm,变异系数为8.3%;结实率为82.3%~95.5%,平均为91.4%,变异系数为3.9%;千粒重为23.6~28.8 g,平均为26.6 g,变异系数为5.5%。生产试验产量为6.9~11.2 t/h
衍生品种的品质性状中整精米率和胶稠度的变异范围稍小,整精米率在51.8%~77.1%,平均为70.9%,变异系数为8.2%;胶稠度在60~93 mm,平均为78.4 mm,变异系数为10.7%。其他品质性状,特别是外观性状的垩白粒率和垩白度变异范围较大。垩白粒率12%~58%,平均为27.5%,变异系数为51.6%;垩白度在1.2%~12%之间,平均为4.7%,变异系数为56.9%。除苏秀839为糯稻品种,胚乳直链淀粉含量为1.4%左右外,其他19个衍生品种和南粳46的直链淀粉含量在8.3%~17.1%,平均为11.5%,变异系数为23.8%。衍生品种中武育粳33号、悦香粳2号、盐粳765、皖垦粳2号、金农粳4号、皖垦粳516等6个品种为常规粳稻品种,胚乳直链淀粉含量在15%~17%之间;其余14个衍生品种胚乳直链淀粉含量较低(低于12%)。
从米饭食味的角度来分析,所有品种中南粳46的米饭食味值最高,为88.1分,其他20个衍生品种的食味平均值为77.9分。其中,盐粳765、悦香粳2号、武育粳33号的米饭食味值在60~70分之间,80分以上的品种有嘉农粳6号、青香软粳、青香软526、上农软香18、闵粳366、金农粳4号和长农粳1号。糯稻品种苏秀839的食味值也达到了80分。米饭食味值的参数中,硬度的变异系数较小,外观、黏度和平衡度的变异幅度较大,变异系数均超过了11%。南粳46的米饭外观最好,达到了9.1分,其次为青香软粳和金农粳4号(8.9分)。平衡度最出色的品种还是南粳46(9.2分),其次为青香软粳(9.1分)。
从淀粉粘滞性参数分析,20个衍生品种和南粳46的峰值黏度在1505~3609 cp之间,平均为2869.0 cp;热浆黏度在465~2062 cp,平均为1614.1 cp;最终黏度在690~1935 cp,平均为1254.9 cp。峰值时间的范围在3.6~6.7 min,平均为5.8 min;糊化温度的范围在71.0~82.3 ℃,平均为75.1 ℃。二级参数的变异范围较大,崩解值在632~3044 cp,平均2261.0 cp,变异系数28.4%;消减值的范围为-1370~620 cp,平均为-600.8 cp。21个品种中金农粳4号和苏秀839的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和峰值时间均比较低。
从审定公告中获取了衍生品种的稻瘟病和条纹叶枯病抗性信息。南粳46对稻瘟病具有一定的抗性,田间表现中感稻瘟病,衍生品种中长农粳1号感稻瘟病,其他品种对稻瘟病的抗性为中感到抗,沪软1212、青香软粳、盐粳765、悦香粳2号、上农软香18、闵粳366、金农粳4号、嘉农粳3号、皖垦粳2号的稻瘟病田间危害轻,抗性较好。南粳46中抗条纹叶枯病,其他衍生品种对条纹叶枯病的抗性表现为中感到抗。金农粳4号、长农粳1号、中科发928、武育粳33号田间表现为对条纹叶枯病免疫或者抗。
以上分析结果表明,南粳46衍生品种全生育期、株高、产量构成因素和整精米率的变异系数均小于10%。生产试验产量的变异系数为11.2%。外观品质性状变异幅度最大,垩白粒率、垩白度的变异系数超过了50%。理化特征中直链淀粉含量的变异系数为23.8%,大于胶稠度。米饭食味值的变异系数为8.9%,其他4个食味品质二级指标中米饭硬度的变异幅度最小,为7.7%,米饭外观的变异系数最大,为14.4%。淀粉粘滞性的7个指标变异幅度不同,消减值的变异系数达到了89%,而糊化温度的变异系数仅3.8%。
对南粳46及20个衍生品种进行全基因组重测序共获得232.69 G原始数据,经过过滤最终得到231.06 G高质量的可用数据,平均测序深度为30.5015 ×。样本clean reads与日本晴参考基因组的比对率在98.71%~99.58%之间。共产生9,812,415个SNP,平均每个品种具有490,621个SNP。
根据编码区存在非同义突变SNP位点的情况对重要功能基因进行等位型分型(
序号 No. | 品种名称 Variety | Hd1 | Wx | SSIIa | SSIIb | SSIIIa | SSIV-1 | SBE1 | SSII-1 | Stv- | Pi-b | Pi-t | Pi-21 | Pi-d2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
V1 | 南粳46 | Nip-46 |
W | 46 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | 46 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 |
V2 | 沪软1212 | V2 |
W | V2 | Nip | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | 46 | Nip | 46 | 46 | Nip-46 |
V3 | 沪早香181 | V2 |
W | V2 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | Nip | 46 | 46 | Nip | Nip-46 |
V4 | 沪早香软1号 | V2 |
W | V2 | Nip | 46 | 46 | Nip-46 | V4 | Nip | Nip | 46 | 46 | Nip-46 |
V5 | 嘉农粳6号 | V2 |
W | V2 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | Nip | Nip | 46 | 46 | Nip-46 |
V6 | 青香软粳 | V2 |
W | V2 | Nip | 46 | Nip | Nip-46 | Nip-46 | 46 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 |
V7 | 盐粳765 | V7 |
W | 46 | Nip | Nip | 46 | V7 | V4 | 46 | 46 | Nip | 46 | V7 |
V8 | 悦香粳2号 | V2 |
W | V2 | 46 | 46 | NIP | V7 | Nip-46 | 46 | 46 | 46 | 46 | V7 |
V9 | 武育粳33号 | Nip-46 |
W | V2 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | V4 | 46 | 46 | Nip | 46 | Nip-46 |
V10 | 武科粳7375 | Nip-46 |
W | V2 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | Nip | 46 | 46 | 46 | Nip-46 |
V11 | 中科发928 | V7 |
W | V2 | Nip | Nip | 46 | Nip-46 | Nip-46 | Nip | 46 | 46 | Nip | Nip-46 |
V12 | 青香软526 | V2 |
W | V2 | Nip | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | 46 | Nip | 46 | Nip | Nip-46 |
V13 | 上农软香18 | Nip-46 |
W | V2 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | Nip | 46 | 46 | 46 | Nip-46 |
V14 | 闵粳366 | Nip-46 |
W | V2 | Nip | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | Nip | Nip | Nip | Nip | Nip-46 |
V15 | 金农粳4号 | Nip-46 |
W | V2 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | V4 | Nip | 46 | 46 | Nip | Nip-46 |
V16 | 早香玉 | V2 |
W | V2 | 46 | 46 | Nip | V7 | Nip-46 | Nip | 46 | 46 | 46 | V7 |
V17 | 皖垦粳516 | Nip-46 |
W | V2 | 46 | 46 | Nip | V7 | Nip-46 | Nip | 46 | Nip | Nip | V7 |
V18 | 嘉农粳3号 | V2 |
W | V2 | Nip | 46 | 46 | Nip-46 | V4 | Nip | Nip | Nip | Nip | Nip-46 |
V19 | 皖垦粳2号 | Nip-46 |
W | V2 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | V4 | 46 | 46 | 46 | 46 | Nip-46 |
V20 | 长农粳1号 | Nip-46 |
W | Nip | 46 | 46 | 46 | Nip-46 | Nip-46 | Nip | 46 | 46 | Nip | Nip-46 |
V21 | 苏秀839 | V2 | wx | V2 | Nip | 46 | 46 | V7 | V4 | 46 | Nip | 46 | Nip | V7 |
基因等位型和南粳46相同时命名为描述为46,和日本晴相同时命名为Nip,与南粳46和日本晴均相同时命名为Nip-46。其他类型的等位型用第一次出现的品种代号表示
46 and Nip indicated that the haplotype of gene is the same as Nangeng46 or Nipponbare, respectively. Nip-46 indicated that the haplotype of gene is the same as Nangeng46 and Nipponbare. Other types of haplotype are represented by the first occurrence of the variety code
品质相关基因SSIIa、SSIIb、SSIIIa、SSIV-1、SBE1、SSII-1在南粳46衍生品种中的基因型也不尽相同。除北方粳稻品种盐粳765和中科发928外,南方粳稻品种的SSIIIa基因型均和南粳46相同,和日本晴相比共有13个非同义突变的SNP位点。南粳46的SSIIb基因和日本晴相比在Ex8+779 bp有一个非同义突变,沪早香181、嘉农粳6号、悦香粳2号、武育粳33号、武科粳7375、上农软香18、金农粳4号、早香玉、皖垦粳516、皖垦粳2号、长农粳1号的SSIIb基因型和南粳46相同,其他品种的SSIIb基因和日本晴相比编码区没有发生非同义突变。南粳46和日本晴的SSIIa基因在第8染色体上存在2个非同义突变的SNP位点,Ex8+733 bp(A/G)和865 bp(C/T),据此将20个品种分为3种基因型,其中SSII
南粳46具有条纹叶枯病主效抗性基因Stv-
南粳46中抽穗期主效基因Hd1的基因型和日本晴一致,20个衍生品种中武育粳33号、武科粳7375、上农软香18、闵粳366、金农粳4号、皖垦粳516、皖垦粳2号、长农粳1号的Hd1的基因型和日本晴及南粳46一致。沪软1212和沪早香181、沪早香软1号等10个品种的Hd1等位型和日本晴及南粳46不一致,在Ex1+533 bp存在1个SNP位点(C/T)。中科发928和盐粳765则为另外一种基因型,和日本晴及南粳46相比在编码区存在9个非同义突变。
为进一步验证基因型分型的结果,在分蘖盛期对衍生品种进行Wx基因的分子检测(

图2 南粳46及其衍生品种W
Fig.2 Detection of W
M:DL2000;1:武香粳14;2:关东194;3:V1(南粳46);4~10:江苏常规粳稻品种(W
M: DL2000; 1: Wuxianggeng14; 2: Guandong 194; 3: V1 (Nangeng46); 4-10: Jiangsu common japonica rice (W
将南粳46衍生品种的米饭食味值和品质相关基因的基因型联合分析,发现食味值80分以上的7个品种中,除金农粳4号为W
进一步分析20个衍生品种品质相关基因不同等位型对米饭食味值的效应发现,7个基因中只有Wx的两个等位型W
基因个数 | 和南粳46基因型不同的品质基因 | 品种数量 | 米饭食味平均值(分) |
---|---|---|---|
No. of genes | Different quality genes from Nangeng 46 | No. of varieties | Average of taste value |
1 | SSIIa | 5 | 80.0 |
2 | SSIIa、SSIIb | 3 | 80.4 |
3 |
Wx、SSIIa、SSII-1 SSIIa、SSIIb、SSII-1 SSIIa、SSIIb、SSIIIa SSIIa、SSIIb、SSIV-1 SSIIa、SSIV-1、SBE1 | 8 | 78.1 |
4 | Wx、SSIIa、SSIV-1、SBE1 | 2 | 70.7 |
5 | Wx、SSIIb、SSIIIa、SSII-1、SBE1 | 1 | 67.1 |
水稻遗传育种的理论和实践表明选用遗传基础较宽广、不含相同祖先亲本的品种进行杂交育种,有利于优异性状基因的聚合,能够较好地达到预期育种目标。日本水稻资源大多品质优秀、植株较矮小、分蘖较多、中抗稻瘟病、结实率高。利用日本资源进行育种可显著提高品种品质,还能拓宽遗传基础,加之生态远缘有较强的杂种优势,是我国育种工作者首选的引进资源。早期很多日本资源被引进后直接推广应用,如在东北地区大面积推广的丰锦、秋光、京引127、藤系138、空育131、富士光
水稻核心种质是指具有某些优良性状的育种材料,在品种改良过程中,核心种质能够沿着育种目标置换和扩充基因群体,直至全面符合育种目标。黄华占、绿珍占8号、松93-8等核心种质都在我国水稻育种中发挥了重要的作
由于南粳46在江苏中部和北部种植生育期偏迟,江苏省农业科学院利用相同的亲本育成了成熟期提前1周的超级稻品种南粳9108,适宜江苏苏中及宁镇扬丘陵地区和上海市种植,产量潜力更大,2013年和2014年百亩方实收产量均超过800 kg/667
我国于1996年正式启动超级稻育种计划,目的是推动育成产量比现有品种大幅度提高、兼顾品质和抗性的水稻新品种,确保粮食安全。在超级稻育种中,研究者广泛使用外引日本资源进行品质改良的策略。日本优质粳稻血缘的渗入对于提高我国超级粳稻的品质发挥了重要作用。截至2022年,经农业部确认冠名超级稻的常规粳稻品种共26
总体上说,南粳46衍生品种各项特性的变异系数中,外观品质>淀粉粘滞性特征值>籽粒理化特征>米饭食味品质>产量>生育期和株高>产量构成因素,表明南粳46衍生品种在外观品质、籽粒理化特征和淀粉RVA谱上还存在较大的变异,其次是米饭食味品质。生育期、株高和产量相关性状是育种工作者最关注的性状,后代选择压力大,因此变异幅度小。在利用南粳46做为核心种质的过程中,应注重外观品质、淀粉特性和籽粒理化特征的选择,其次是米饭品质和产量,从而达到选育优良后代的目的。
总结长江中下游地区南粳46作为核心种质的利用现状可以发现,种质资源的高效利用必须建立在精准鉴定的基础上。需要明确核心种质的亲缘关系及系谱,进一步分析遗传基础及基因型,了解其特征特性及丰产性。近年来江苏省育成品种的亲缘关系较近,遗传背景相似度高,遗传多样性不够丰
稻瘟病是我国目前长江中下游水稻生产中流行较广、危害最大的病害,其抗性机制复杂,选育具有持久广谱抗性的新品种是防治稻瘟病最有效的方法。研究发现长三角地区粳稻的抗稻瘟病基因Pi-b的分布频率较高,Pita、Pi5、Pi2和Pi-km可以作为今后改良粳稻稻瘟病抗性的主要基
稻米品质是由多种基因控制的数量性状。目前研究认为Wx基因是控制稻米直链淀粉含量及品质形成的主要因素,其表达受基因型和环境因素的影
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