温度对水稻杂合体雌配子体基因型选择及其后代遗传分化的影响

环境压力产生配子选择是影响有性繁殖生物遗传分化、演变和生物多样性的重要因素，而环境温度对配子体选择有明显的影响。温度对水稻雄配子选择的效应已有报道，然而对雌配子选择的效应、及其选择后代遗传变异的影响、涉及的DNA位点等都不清楚。本研究在前项目的基础上，通过不育系与云南高寒稻区的粳稻老品种测交产生杂合体F1，将F1种植在不同海拔（400米-2200米）环境和进行人工控温处理产生雌配子体选择。研究①温度对水稻杂合体雌配子产生和对成熟雌配子的选择效应；②温度对水稻杂合体产生的雌配子基因型选择可能涉及的DNA分子位点；③温度对水稻杂合体产生的雌配子选择对水稻遗传变异的影响；④不同温度处理的水稻杂合体产生的雌配子对其后代群体耐寒耐热性的影响和培育抗逆性水稻品种的可能性。也可为研究以温度为主的气候变化对其它禾本科作物可能产生的遗传变异的影响提供理论和方法的参考。

本研究通过2个不育系和2个耐寒粳稻地方老品种杂交产生杂合体，把杂合体在云南4个具有明显海拔差异的环境种植和采用人工温度处理，产生水稻F1雌配子体基因型选择群体13个及其F2代遗传分离群体50个。对这些群体的10个形态性状和6个分子位点分析，结果显示海拔环境差异和温度差异都对水稻雌配子体基因型具有选择作用，进而影响F2代表型和分子位点的遗传分离，其中高海拔2200m和低海拔400m环境的选择作用大于中海拔1860m和1250m环境，高温35℃的选择作用大于低温16℃，开花期处理的选择作用大于孕穗期。产生于海拔1860m的选择群体的形态性状多样性指数最大，据此随产生海拔升高和降低其多样性指数均减小。经高海拔2200m环境选择和低温处理产生的群体，种植在不同海拔表现结实率高、整体生长势较差，而经低海拔400m环境选择和高温处理产生的群体表现生长势强、结实率低，经海拔1 860m和1 250m环境选择过的群体的表现多居于高和低海拔之间。本研究利用云南的立体气候和丰富稻种资源，探讨了海拔温度差异对水稻雌配子体基因型的选择效应，以及因此导致其后代遗传分化的影响，这在国内外属首次报道。此外，研究发现经不同海拔温度选择产生的后代在表型和分子位点上均具有明显的海拔相关性，这结论与云南水稻育种实践结果相吻合，即在云南不同海拔环境选育的品种具有明显的海拔适应性。这可为开展利用海拔温度差异进行雌配子体选择育种的方法提供参考。部分研究内容在国内核心期刊发表，发表论文3篇，申请发明专利2项，培养硕士研究生2人。