王皓然， 李榮田， 馬騰旭， 劉長(zhǎng)華，3

（1.黑龍江大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 黑龍江省普通高等學(xué)校分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150080；2.黑龍江大學(xué) 農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心，哈爾濱150500；3.黑龍江大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱150080）

0 引 言

中國(guó)是世界上最大的水稻（Oryza sativa L.）生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)［1］。黑龍江省是我國(guó)最大的稻作區(qū)之一，所生產(chǎn)的稻米大部分進(jìn)入國(guó)際及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，寒區(qū)稻米以其綠色優(yōu)質(zhì)特征深受消費(fèi)者青睞。黑龍江省第三積溫區(qū)是黑龍江省的水稻主產(chǎn)區(qū)，該區(qū)域具有肥沃的土地資源、清潔的灌溉用水及漫長(zhǎng)而寒冷的冬季，水稻病蟲(chóng)害少，稻米綠色指標(biāo)高。但是，黑龍江省第三積溫區(qū)冷涼的溫度條件與水稻喜溫性構(gòu)成了基本的矛盾，水稻生產(chǎn)受障礙性冷害威脅較大。黑龍江省第三積溫區(qū)水稻品種必須具有生育期合適及耐冷性強(qiáng)的特征［2］。水稻空育131耐冷性強(qiáng)、主莖葉片數(shù)11片左右、耐肥性中等、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，曾經(jīng)是黑龍江省第三積溫區(qū)的主栽水稻品種，也是粳稻年種植面積的紀(jì)錄保持品種?？沼?31水稻生長(zhǎng)量偏小、莖葉姿態(tài)直立程度差，限制了其產(chǎn)量的進(jìn)一步提升。培育具有空育131水稻熟期、耐冷性及對(duì)肥力反應(yīng)程度等基本特性的高產(chǎn)水稻新品種是十分必要的。水稻抽穗期（Heading date，Hd）是從出苗到抽穗所經(jīng)歷的天數(shù)，抽穗期的長(zhǎng)短決定了水稻品種在不同區(qū)域的適應(yīng)能力和產(chǎn)量［3］。Hd2基因，即PRR37/Ghd7.1/DTH7，Hd2是一個(gè)同時(shí)控制水稻每穗粒數(shù)、株高和抽穗期3個(gè)性狀的主效QTL位點(diǎn)，定位在第7號(hào)染色體上［4］，也被稱(chēng)為HD2-L710P類(lèi)型。依據(jù)Hd2和hd2在T2129C的SNP，Hd2具有XcmI酶切位點(diǎn)（5′-CCANNNNNNNNNTGG-3′），而hd2相應(yīng)的序列（5′-CTANNNNNNNNNTGG-3′）失去了XcmI酶切位點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了Hd2-Caps標(biāo)記［5-6］。Hd4基因，即Ghd7，是一個(gè)同時(shí)控制水稻每穗粒數(shù)、株高和抽穗期3個(gè)性狀的主效QTL位點(diǎn)。依據(jù)Hd4和hd4在G157T的SNP類(lèi)型，Hd4具有XhoI酶切位點(diǎn)（5′-CTCGAG-3′），而hd4相應(yīng)的序列（5′-CTCTAG-3′）失去了XhoI酶切位點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了Hd4-Caps標(biāo)記［7-8］。由以往研究可知，黑龍江省第一積溫區(qū)晚熟品種大多數(shù)具有Hd2和Hd4基因，第三積溫區(qū)早熟品種具有突變的hd2和hd4基因［9］。吉粳88是北方粳稻在育種水平上具有劃時(shí)代意義的品種，具有株型直立、抗倒伏、生物量大、豐產(chǎn)和出米率高等優(yōu)良性狀，適于吉林省北部和黑龍江省南部地區(qū)種植［10］。推測(cè)吉粳88具有Hd2Hd2Hd4Hd4基因型。以空育131為父本，保留其早熟抽穗期基因（hd2hd2hd4hd4）及耐冷性強(qiáng)、對(duì)肥力的反應(yīng)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等基因及性狀。同時(shí)，利用吉粳88株型直立、抗倒伏、生物量大和豐產(chǎn)等優(yōu)良農(nóng)藝性狀，對(duì)空育131水稻的株型、株高和豐產(chǎn)性等性狀進(jìn)行遺傳改良，培育適于黑龍江省第三積溫區(qū)、在少施化肥條件下豐產(chǎn)的水稻新品種，有利于黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)“資源節(jié)約、環(huán)境友好”生產(chǎn)類(lèi)型的建設(shè)及推廣。為此，配制了雜交組合吉粳88×空育131，對(duì)于雜交后代，在秧苗期利用功能性分子標(biāo)記選擇早熟抽穗期基因，在本田期利用目測(cè)觀察選擇株型、粒型、抗倒伏及耐冷性等農(nóng)藝性狀，培育適于黑龍江省第三積溫區(qū)、耐冷、在減肥栽培條件下高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的水稻新品種黑C173。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 水稻

吉粳88具有株型直立、抗倒伏、粒型圓粒及出米率高、高產(chǎn)等優(yōu)良農(nóng)藝性狀，主莖葉片數(shù)15片葉左右，可以在吉林省北部和黑龍江省南部稻區(qū)栽培。

空育131耐冷性強(qiáng)、對(duì)肥力反應(yīng)程度中等、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、主莖葉片數(shù)11片葉，適應(yīng)于黑龍江省第三積溫區(qū)種植。

以吉粳88為母本、空育131為父本配制雜交組合的各個(gè)分離世代，經(jīng)過(guò)鑒定選擇形成的穩(wěn)定品系（包括黑C173）。

1.1.2 分子標(biāo)記

用于鑒定基因位點(diǎn)Hd2（hd2）和Hd4（hd4）的功能性分子標(biāo)記如表1所示。Hd2-Caps是基因位點(diǎn)Hd2（hd2）的功能性分子標(biāo)記，Hd2位點(diǎn)期望條帶84 bp，hd2位點(diǎn)期望條帶101 bp；Hd4-Caps是基因位點(diǎn)Hd4（hd4）的功能性分子標(biāo)記，Hd4位點(diǎn)期望條帶84 bp，hd4位點(diǎn)期望條帶104 bp［11］。

表1 鑒定水稻Hd2（hd2）和Hd4（hd4）基因位點(diǎn)的功能性分子標(biāo)記Table 1 Functional molecular markers for Hd2（hd2）and Hd4（hd4）genes

引物由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。實(shí)驗(yàn)中所用的化學(xué)試劑和分子生物學(xué)試劑均購(gòu)于生工生物工程（上海）股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 水稻基因組DNA的提取和PCR及其產(chǎn)物的酶切標(biāo)記

在水稻苗期采摘供試水稻葉片，依據(jù)CTAB法［12］提取水稻基因組DNA，將提取后的DNA存放于-20℃保存?zhèn)溆?，具體實(shí)驗(yàn)方法如表2所示。利用1.0%的瓊脂糖凝膠電泳對(duì)酶切的PCR產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)。

表2 PCR及酶切反應(yīng)體系Table 2 PCR and enzyme digestion reaction system

1.2.2 水稻黑C173的培育過(guò)程

黑C173的培育過(guò)程如圖1所示，播種育苗階段各項(xiàng)農(nóng)事操作同一般生產(chǎn)田。本田階段除了降低施用化肥水平外，其他生產(chǎn)措施與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)田相同，化肥施用水平為每667 m2施用純N 6.5 kg，N∶P2O5∶1∶0.5∶1，比生產(chǎn)田施用化肥水平降低20%～30%。水稻新品系培育階段的田間試驗(yàn)在黑龍江大學(xué)呼蘭校區(qū)水稻試驗(yàn)基地和海南省三亞市南濱國(guó)農(nóng)場(chǎng)黑龍江大學(xué)水稻南繁基地進(jìn)行，水稻新品系鑒定階段的田間試驗(yàn)在黑龍江省農(nóng)墾總公司建三江分公司七星農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)進(jìn)行。

圖1 培育水稻黑C173的工作流程Fig.1 Process of breeding for the rice HeiC173

1.2.3 吉粳88和空育131田間性狀比較

在黑龍江大學(xué)呼蘭校區(qū)水稻試驗(yàn)基地進(jìn)行田間試驗(yàn)。吉粳88和空育131插秧栽培。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)區(qū)選法，3次重復(fù)，小區(qū)為3行區(qū)，行長(zhǎng)4 m，行距30 cm，株距12 cm，小區(qū)面積4.6 m2，單本插秧。抽穗期調(diào)查莖葉株型指標(biāo)，株型指標(biāo)包括株高、主莖劍葉與莖基角、主莖劍葉與莖張角、主莖劍葉與莖披垂角等性狀。室內(nèi)考種包括穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重、長(zhǎng)寬比和稻谷的結(jié)實(shí)率。各田間性狀每小區(qū)調(diào)查5株，以5株平均數(shù)代表小區(qū)值，以小區(qū)平均數(shù)進(jìn)行方差分析和差異性比較。

1.2.4 候選品系田間性狀的鑒定

高爐煉鐵簡(jiǎn)易生產(chǎn)流程如圖1所示。爐料經(jīng)裝料設(shè)備送入高爐中，熱風(fēng)由鼓風(fēng)動(dòng)力裝置從高爐下部的風(fēng)口鼓入爐內(nèi)，爐料中的焦炭和熱風(fēng)中的氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生大量高溫還原性氣體，將爐料加熱并還原，期間有煤粉和焦?fàn)t煤氣作為輔助還原劑輸入高爐中。同時(shí)，鐵水從出鐵口放出，礦石中的脈石和熔劑結(jié)合形成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生高爐煤氣、余熱、高爐灰等副產(chǎn)品。

水稻候選品系及其對(duì)照空育131種植在黑龍江省農(nóng)墾總公司建三江分公司七星農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)并進(jìn)行田間性狀鑒定，試驗(yàn)設(shè)為隨機(jī)取組法，3次重復(fù)，小區(qū)為8行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，行距30 cm，株距12 cm，每穴插3棵苗，小區(qū)面積12.0 m2。水稻生長(zhǎng)發(fā)育期間，每個(gè)小區(qū)按對(duì)角線定點(diǎn)5穴，每穴選擇1個(gè)主莖標(biāo)記葉位，直至孕穗期止。根據(jù)葉位結(jié)果即知主莖葉片數(shù)，5穴主莖葉片數(shù)平均值為小區(qū)的主莖葉片數(shù)。調(diào)查莖葉形態(tài)各指標(biāo)同1.2.3。收獲期每小區(qū)取5株進(jìn)行室內(nèi)考種，考種性狀包括株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、粒長(zhǎng)、粒寬和長(zhǎng)寬比等，各性狀5株平均數(shù)為小區(qū)的數(shù)值。收獲期每小區(qū)按對(duì)角線選2點(diǎn)每點(diǎn)收割1 m2測(cè)產(chǎn)，稻谷用于室內(nèi)分析精米率和食味值。食味值根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《糧油檢驗(yàn) 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評(píng)價(jià)方法》（GB/T 15682-2008）進(jìn)行評(píng)分。以小區(qū)平均數(shù)進(jìn)行方差分析，t測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)各候選品系與空育131的差異顯著性。選擇符合育種目標(biāo)要求的水稻品系，即黑C173。

1.2.5 水稻黑C173耐冷性、稻瘟病抗性和抗倒性的鑒定

鑒定水稻黑C173的耐冷性、稻瘟病抗性和抗倒性，對(duì)照為空育131。

耐冷性鑒定：按照李霞等的方法［13］對(duì)黑C173及空育131水稻進(jìn)行耐冷性鑒定。水稻盆栽，每個(gè)品種至少種10盆，每盆中單本插秧3株，水稻生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中每株保持3個(gè)莖蘗，待水稻發(fā)育到小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂期時(shí)，將5盆水稻置于溫室，另5盆水稻置于人工氣候箱之中進(jìn)行低溫脅迫。在15℃脅迫5 d后，將受脅迫過(guò)的水稻置于溫室，直到水稻成熟。調(diào)查低溫脅迫和常溫條件下的水稻結(jié)實(shí)率，1盆為1個(gè)單位，重復(fù)5次。在本文中，品種耐冷性是以耐冷性結(jié)實(shí)率為指標(biāo)，耐冷性結(jié)實(shí)率=常溫條件下結(jié)實(shí)率-低溫脅迫條件下結(jié)實(shí)率。差值大證明耐冷性弱，差值小證明耐冷性強(qiáng)。

倒伏指數(shù)鑒定：供試水稻種植在黑龍江省農(nóng)墾總公司建三江分公司七星農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)并進(jìn)行大區(qū)示范。在水稻黑C173和空育131抽穗20 d左右時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)［14］的方法調(diào)查水稻材料基部第2節(jié)間的彎曲力矩、抗折力及倒伏指數(shù)。彎曲力矩=基部第2節(jié)間底部至穗頂?shù)拈L(zhǎng)度（cm）×基部第2節(jié)間底部到穗頂鮮重（g）。抗折力測(cè)定，將帶有葉鞘的基部第2節(jié)間兩端橫亙?cè)趦蓚€(gè)支點(diǎn)上，保持水稻材料水平，在待測(cè)水稻節(jié)間中點(diǎn)處懸掛一個(gè)盤(pán)子，并向盤(pán)子中加入重物，直到水稻莖稈折斷時(shí)為止，此時(shí)盤(pán)子及重物的合計(jì)重量就是該節(jié)間莖稈的抗折力。倒伏指數(shù)=彎曲力矩×抗折力×100。每個(gè)水稻材料測(cè)量5次倒伏指數(shù)，取其平均值代表抗倒伏性。

抗稻瘟病性鑒定：根據(jù)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水稻品種試驗(yàn)稻瘟病抗性鑒定與評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（NY/T2646-2014）對(duì)水稻黑C173和空育131進(jìn)行抗稻瘟病性鑒定。供試水稻種植于稻瘟病鑒定圃，多施氮肥，周邊種植感病品種蒙古稻。田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用隨機(jī)取組法，3次重復(fù)，小區(qū)4行區(qū)，行長(zhǎng)4 m，行距30 cm，株行12 m，每穴插3顆苗，小區(qū)面積4.8 m2。在水稻分蘗期和孕穗初期時(shí)接種當(dāng)?shù)鼗旌系疚敛【?，孢子濃度?×105個(gè)·mL-1，每個(gè)小區(qū)調(diào)查水稻葉瘟及穗頸瘟級(jí)別。一個(gè)小區(qū)調(diào)查5株，5株平均值為小區(qū)數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 培育水稻黑C173的選擇體系

分子標(biāo)記Hd2-Caps和Hd4-Caps對(duì)水稻空育131與吉粳88的PCR檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。圖2顯示Hd2-Caps和Hd4-Caps在吉粳88和空育131水稻之間有明顯的多態(tài)性，吉粳88具有Hd2Hd2Hd4Hd4基因型，空育131具有hd2hd2hd4hd4基因型。這表明，在吉粳88×空育131的后代中，可以利用Hd2-Caps和Hd4-Caps分子標(biāo)記鑒定選擇抽穗期基因位點(diǎn)Hd2（hd2）和Hd4（hd4）。

圖2 水稻抽穗期基因Hd2（hd2）和Hd4（hd4）分子標(biāo)記在吉粳88和空育131間的多態(tài)性Fig.2 Polymorphism of Hd2（hd2）and Hd4（hd4）of rice heading date genes between Jijing88 and Kongyu131

2.1.2 田間觀察選擇體系

水稻吉粳88和空育131田間性狀表現(xiàn)如表3所示。由表3可知，空育131和吉粳88水稻之間在株高、主莖劍葉與莖基角、主莖劍葉與莖張角、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率等性狀存在著極顯著差異。與吉粳88相比較，空育131株高較矮，莖葉直立性差，穗子偏小，結(jié)實(shí)性好。通過(guò)雜交育種措施保留空育131的早熟、耐冷和結(jié)實(shí)好等優(yōu)良基因及性狀的同時(shí)，引進(jìn)吉粳88莖葉直立和生長(zhǎng)量大等特征，培育適應(yīng)于黑龍江省第三積溫區(qū)的早熟、耐冷、穩(wěn)產(chǎn)及比空育131更加豐產(chǎn)的水稻品種。

表3 水稻吉粳88和空育131的田間性狀差異Table 3 Difference of rice agconomic traits between Jijing88 and Kongyu131

2.2 水稻黑C173品系的培育

2.2.1 F1世代植株鑒定選擇

吉粳88為母本、空育131為父本進(jìn)行雜交得到F1代，利用分子標(biāo)記Hd2-Caps對(duì)F1代植株進(jìn)行鑒定。在10個(gè)F1代植株中，第2～9號(hào)植株的基因型為雜合帶型，是真雜種；第1號(hào)和第10號(hào)植株表現(xiàn)為吉粳88帶型，是偽雜種，予以剔除，如圖3所示。收獲真雜種種子形成F2世代。

圖3 水稻吉粳88×空育131 F1代的植株Hd2（hd2）表型及基因型Fig.3 Phenotypes and genotypes in rice Hd2（hd2）genes of F1 plants of Jijing88×Kongyu131

2.2.2 自交世代植株的鑒定選擇

F2世代。F2世代種子育苗，選擇健壯的秧苗至少107株。分子檢測(cè)水稻秧苗Hd2-Caps和Hd4-Caps基因型。按照具有hd2和hd4基因的原則進(jìn)行選擇，入選秧苗的基因型及數(shù)量如表4所示。入選秧苗移植到本田，田間按莖葉株型直立、結(jié)實(shí)好、株高高于空育131及生長(zhǎng)健壯的原則初選及決選植株。F2世代決選的植株收獲形成F3世代株系，對(duì)F3世代株系編號(hào)，如表4所示。

表4 培育黑C173水稻F2代的分子標(biāo)記及田間性狀的鑒定選擇Table 4 Dentification and selection of F2 plants of HeiC173 with molecular markers and field agronomic traits

F3世代。入選的F3世代5個(gè)株系，以株系為單位育苗。分子標(biāo)記Hd2-Caps和Hd4-Caps檢測(cè)水稻秧苗基因型，每個(gè)株系檢測(cè)17株。依據(jù)同時(shí)具有hd2和hd4基因的原則選擇水稻秧苗，移植至本田，如表5所示。本田階段田間肉眼觀察農(nóng)藝性狀，依據(jù)耐冷性、莖葉直立、劍葉夾角小、株高較高及抗稻瘟病，并且Hd2（hd2）和Hd4（hd4）位點(diǎn)目標(biāo)基因盡量純合的原則，每個(gè)株系決選1株收獲種子，獲得F4世代。

表5 培育黑C173水稻F3世代株系的分子標(biāo)記及田間性狀的鑒定選擇Table 5 Dentification and selection of F3 lines and plants of HeiC173 with molecular markers and field agronomic traits

F4世代。與F3世代工作類(lèi)似，在F4世代各株系苗期檢測(cè)水稻植株Hd2-Caps和Hd4-Caps基因型，每個(gè)株系檢測(cè)17株。從被檢測(cè)植株中選擇同時(shí)具有hd2和hd4基因的植株移植到本田。本田階段肉眼觀測(cè)水稻植株耐冷、葉直立、劍葉夾角小和抗稻瘟病等農(nóng)藝性狀。依據(jù)hd2hd2和hd4hd4位點(diǎn)目標(biāo)基因型純合優(yōu)先的原則，從分子鑒定入選并肉眼觀測(cè)選擇的群體中，每個(gè)株系選1株收獲種子，形成F5世代，具體如表6所示。由表6可知，F(xiàn)4世代決選株的分子鑒定位點(diǎn)基因型為hd2hd2hd4hd4。

表6 培育黑C173水稻F4世代株系的分子標(biāo)記及田間性狀的鑒定選擇Table 6 Dentification and selection of F4 lines and plants of HeiC173 with molecular markers and field agronomic traits

F5世代。F5世代秧苗期各株系隨機(jī)選擇5株提取DNA，將株系內(nèi)各株DNA等量混合形成混合DNA，以株系混合DNA為模板PCR檢測(cè)Hd2-Caps和Hd4-Caps的表型及基因型，如圖4所示。圖4顯示F5世代5個(gè)株系均為hd2hd2hd4hd4純系。F5世代每個(gè)株系本田插秧17株，形成株行。本田階段肉眼觀測(cè)水稻株行及植株，選擇耐冷、葉直立、株高較高、劍葉夾角小、抗稻瘟病的株系及植株，每個(gè)株系選1株收獲種子，形成F6世代。

圖4 分子檢測(cè)水稻吉粳88×空育131 F5世代株系Hd2（hd2）和Hd4（hd4）基因型Fig.4 Genotypes of Hd2（hd2）and Hd4（hd4）of F5 lines and plants of Jijing88×Kongyu131 with the molecular markers

F6及其以后世代。F6世代株系為單位育苗移栽，本田階段每個(gè)株系不少于17株。本田階段田間選擇耐冷、葉直立、莖葉夾角小、株高較高及抗稻瘟病植株，每個(gè)株系決選1株，收獲種子形成F7世代株系。F7及以后世代重復(fù)F6世代工作，直至形成穩(wěn)定一致的株系世代為止。收獲穩(wěn)定的株系，形成黑C173候選品系，即品系-1、品系-2、品系-3、品系-4和品系-5。

2.3 黑C173候選品系田間表現(xiàn)

水稻黑C173候選品系田間表現(xiàn)如表7所示。由表7可知，與空育131比較，水稻黑C173各候選品系的主莖葉片數(shù)、結(jié)實(shí)率、精米率和食味值等未見(jiàn)顯著差異；株高變高、莖葉姿態(tài)直立、穗粒數(shù)增多、穗子變大、豐產(chǎn)性極顯著地提高。其中，候選品系-1各性狀綜合表現(xiàn)最好，選擇品系-1并命名為黑C173。

表7 水稻黑C173候選品系田間性狀表現(xiàn)Table 7 Field characteristics of candidate lines of rice HeiC173

2.4 水稻黑C173的耐冷性、抗倒伏性和抗稻瘟病性

水稻黑C173的耐冷性、抗倒伏性和抗稻瘟病性的鑒定結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，空育131和黑C173低溫脅迫后的結(jié)實(shí)率下降幅度未見(jiàn)顯著差異，空育131抗倒伏指數(shù)顯著高于黑C173，空育131葉瘟及穗頸瘟發(fā)病級(jí)顯著高于黑C173，說(shuō)明黑C173比空育131的抗倒伏性及抗稻瘟病性增強(qiáng)，耐冷性與空育131類(lèi)似。黑C173有可能在黑龍江省第三積溫區(qū)推廣應(yīng)用。

圖5 水稻黑C173的耐冷性、抗稻瘟病和抗倒伏性Fig.5 Cold tolerance，blast resistance and lodging resistance of rice HeiC173

3 討 論

水稻Hd2（hd2）和Hd4（hd4）的基因位點(diǎn)是控制抽穗期的主效基因，利用功能性分子標(biāo)記選擇Hd2（hd2）和Hd4（hd4）基因是有效的。周文甲等（2017）以黑龍江省第二積溫區(qū)水稻品種“綏粳14”為材料，利用CRISPR×Cas9技術(shù)對(duì)抽穗期基因Hd2進(jìn)行基因編輯，使Hd2基因突變?yōu)閔d2，創(chuàng)造了早熟香味水稻綏粳14-d1和綏粳14-d2［15］。薛為亞等以汕優(yōu)63（珍汕97×明恢63）衍生的F2群體為材料研究雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳基礎(chǔ)時(shí)發(fā)現(xiàn)，Hd4基因的自然變異是調(diào)控水稻抽穗期和產(chǎn)量潛力的重要因素［16］。本文利用功能性分子標(biāo)記選擇hd2和hd4基因，培育出了水稻黑C173。水稻黑C173具有hd2hd2hd4hd4基因型，植株主莖葉片數(shù)11片左右，比吉粳88少3片以上，適用于在黑龍江省第三積溫區(qū)種植。

株型、株高、抗倒伏和耐冷等性狀是水稻重要的農(nóng)藝性狀，遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，目前利用分子標(biāo)記進(jìn)行這些重要農(nóng)藝性狀的鑒定選擇尚有難度。田間目測(cè)觀察選擇莖葉姿態(tài)、株高、成熟期莖稈基部耐壓能力及分蘗穗和弱勢(shì)穎花的結(jié)實(shí)性等特征是可行及有效的。張洪熙等利用田間選擇方法在長(zhǎng)江中下游稻區(qū)培育成功了秈型水稻理想株型材料。韓思迪等依據(jù)田間目測(cè)觀察結(jié)合分子標(biāo)記檢測(cè)，選擇了水稻T135的理想株高性狀［17］。王笑見(jiàn)等利用分子標(biāo)記結(jié)合田間農(nóng)藝性狀鑒定選擇，創(chuàng)建了一批抗倒伏、抗稻瘟病或褐飛虱的恢復(fù)系［18］。本文利用田間目測(cè)觀察選擇株型、株高、抗倒伏和耐冷等性狀，培育出了株型直立、株高較高、抗倒伏和耐冷的水稻品種黑C173。

利用分子標(biāo)記與田間觀察相結(jié)合鑒定選擇育種材料，是創(chuàng)制水稻新種質(zhì)和培育水稻新品種的有效方法。裘燁等利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)選擇抗稻瘟病基因，同時(shí)，田間進(jìn)行農(nóng)藝性狀的鑒定選擇，獲得了抗病、農(nóng)藝性狀優(yōu)良的水稻恢復(fù)系［19］。劉之熙等利用dCAPS標(biāo)記結(jié)合目測(cè)觀察水稻田間的結(jié)實(shí)情況，選擇到水稻孕穗期耐冷基因S13316A［20］。dCAPS功能性分子標(biāo)記技術(shù)結(jié)合田間選擇已經(jīng)在番茄、大麥、大豆和水稻等植物中廣泛應(yīng)用［21-22］。本文在秧苗階段利用功能性分子標(biāo)記Hd2-Caps和Hd4-Caps等對(duì)水稻基因位點(diǎn)Hd2（hd2）和Hd4（hd4）進(jìn)行了有效的選擇，縮小了本田階段育種材料群體，為本田階段準(zhǔn)確鑒定水稻株型、株高、抗倒伏及耐冷性等農(nóng)藝性狀提供了前提。分子標(biāo)記與田間觀察相結(jié)合培育的水稻黑C173適于在黑龍江省第三積溫區(qū)種植，具有抽穗期早、莖葉直立、株高較高、抗倒伏、耐冷和豐產(chǎn)等目標(biāo)性狀。

4 結(jié) 論

Hd2（hd2）和Hd4（hd4）位點(diǎn)是決定黑龍江省水稻抽穗期的主效基因，Hd2-Caps和Hd4-Caps標(biāo)記可以有效地鑒定選擇Hd2（hd2）和Hd4（hd4）基因。結(jié)合田間目測(cè)觀察莖葉姿態(tài)、株高以及以手觸摸莖稈基部判斷耐壓能力強(qiáng)弱等，來(lái)選擇株型、株高、抗倒伏等農(nóng)藝性狀是可行及有效的。在水稻秧苗階段，利用功能性分子標(biāo)記選擇目標(biāo)基因及性狀，縮小了本田階段育種材料規(guī)模，保證了田間目測(cè)觀察農(nóng)藝性狀的準(zhǔn)確性。利用分子標(biāo)記和田間農(nóng)藝性狀選擇相結(jié)合的方法，培育出的黑C173水稻品種具有hd2hd2hd4hd4基因型及早熟、莖葉直立、抗倒伏、豐產(chǎn)、出米率高和耐冷性好等特性，可以用于黑龍江第三積溫區(qū)優(yōu)良稻米生產(chǎn)。