克螟稻抗蟲株系和非抗蟲株系的淀粉含量和粘滯性淀粉譜研究

克螟稻抗蟲株系和非抗蟲株系的淀粉含量和粘滯性淀粉譜研究

自1984年第一例轉(zhuǎn)移植物出現(xiàn)以來，轉(zhuǎn)移植物的面積逐年增加。由于轉(zhuǎn)抗病蟲基因的農(nóng)作物具有減輕病蟲危害,降低防治成本,減少環(huán)境污染等優(yōu)點,近幾年發(fā)展尤為迅速。世界各國對轉(zhuǎn)基因的科研相當重視,我國也不例外,目前Bt抗蟲棉花已占我國棉花總面積的一半以上,Bt抗蟲水稻正在申請商品化生產(chǎn)的許可。有關(guān)轉(zhuǎn)Bt基因水稻后代農(nóng)藝性狀的研究已有相當多的報道。通過生物技術(shù)將Bt基因?qū)氲暮蟠r(nóng)藝性狀與親本無顯著差異;但通過常規(guī)雜交手段導入Bt基因的后代與雙親相比,部分農(nóng)藝性狀顯著改善,而抗蟲性不變。同時也有關(guān)于粘滯性淀粉譜(RVA譜)等稻米品質(zhì)的報道。但轉(zhuǎn)Bt基因水稻雜種后代的稻米品質(zhì)有無變化,還未見報道。本文通過一個抗蟲親本TS5與5個感蟲親本作正反雜交,分析其穩(wěn)定后代的稻米理化指標,以為抗蟲水稻育種和研究提供一些參考。1材料和方法1.1感蟲品種的選育由浙江大學核農(nóng)業(yè)科學研究所提供的Bt純合基因的粳型克螟稻親本TS51份。臺州市農(nóng)科院選育的感蟲親本5份:廣親和恢復系T42,R1252;秈粳交偏粳型恢復系T26,T762;粳稻恢復系T806。6份親本于2000年冬在海南省陵水縣良種場種植,以TS5為父本或母本,分別與其余5份感蟲親本作正反交配組。1.2測試方法(1)海南、促進形成階段育種正反交試驗得到的10份F1種子于2001年6月初種植于臺州市農(nóng)科院試驗田,收獲的10份種子于2001年冬開始在海南、臺州兩地來回穿梭育種,并于F2代開始于孕穗期用GUS檢測。成熟時對各組合的抗蟲株和非抗蟲株分別收取,到2003年秋已至第6代,各雜種后代已穩(wěn)定,得到10個組合的抗蟲株系和非抗蟲株系20份,加上6份親本,共26份,收獲的種子在常溫條件下儲藏,至2004年5月進行米質(zhì)分析。(2)亞曹測量按農(nóng)業(yè)部部頒標準NY147-88方法操作。(3)va自動分析方法參照AACC標準,準確稱取精米粉3.00g、蒸餾水25.0g,由澳大利亞產(chǎn)的RVA自動分析儀測定RVA,測定方法詳見文獻。結(jié)果共測得6個RVA譜特征值:最高粘度(PKV)、熱漿粘度(HPV)、冷膠粘度(CPV)、崩解值(BDV,最高粘度—熱漿粘度)、消減值(SBV,冷膠粘度—最高粘度)、最粘時間(PT)。(4)胚乳gus基因檢測GUS基因是Bt基因的標記,通過GUS檢測能間接證明Bt基因的存在。對上述10份F2材料,于大田分蘗期每株各剪取3塊小葉片,進行葉片GUS基因檢測;F3代開始的20份材料,剪取每份30粒米的少部分胚乳,進行胚乳GUS基因檢測。參照文獻的方法,用GUS組織化學染色法鑒別GUS基因的表達產(chǎn)物。對GUS基因逐代檢測目的是篩選Bt基因純合的株系。2結(jié)果與分析2.1雜種后代的aac克螟稻與5個感蟲親本作正反交配組,所得的20個F6代抗蟲和非抗蟲株系的直鏈淀粉含量列于表1。從表1可知,親本AAC在4.3%～16.8%之間,各雜種后代的AAC在11.8%～17.2%之間。除TS5/T42-2,T806/TS5-2的AAC均為17.2%,略高于高值親本TS5的16.8%外,其余均介于雙親之間,且多數(shù)偏向于高值親本克螟稻TS5。說明所配組的抗蟲雜交后代的AAC符合正常的正態(tài)分布規(guī)律,也就是說就AAC而言,雜交后代與親本無明顯差異。2.2抗蟲雜交前后的rva譜特征值比較由圖1,2可見,T806的AAC只有4.3%,其RVA圖譜與其他品種的圖譜有著明顯的區(qū)別,T806各RVA譜特征值明顯低于其他品種,說明AAC特低的品種,其RVA譜的各特征值也明顯的偏低。比較抗蟲雜交后代與雙親的關(guān)系(圖1),各正反交抗蟲雜交后代的最高粘度大多數(shù)介于其雙親之間,其他各特征值也基本介于其雙親之間。比較正交雜交后代抗蟲株系和非抗蟲株系與其雙親之間的RVA圖譜(圖2),發(fā)現(xiàn)雜種后代的RVA譜特征值也基本上介于其親本之間。說明不管是抗蟲雜交后代,還是非抗蟲雜交后代的RVA譜特征值,與其雙親相比,無明顯差異。在RVA譜中,認為崩解值(BDV)在100個RVU以上,消減值(SBV)在25個RVU以下的品種食味品質(zhì)往往較好。由表1可見,10個抗蟲雜交后代組合的崩解值(BDV)有5個超過100個RVU,消減值(SBV)均在26個RVU以下,且多數(shù)為負值。而親本中有3個崩解值超過100個RVU,其中T762的BDV只有53.92個RVU;消減值(SBV)中T762和T26分別為76.42和77.17個RVU,其余為負值。因此,雖然抗蟲雜交后代的稻米品質(zhì)與親本相比無明顯差異,但也有較好的改善。2.3種代次與aac、崩解值的關(guān)系從表1可以看出,親本T806的AAC含量最低,只有4.3%,其達到最高粘度所需的時間即最粘時間也最短,只有4.33min,而隨著其他親本及雜種后代的AAC含量增加,最粘時間也相應增加,兩者之間呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.7929**。AAC與消減值、最高粘度、熱漿粘度、冷膠粘度也呈顯著或極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.4727*,0.4669*,0.7268**和0.8438**;AAC與崩解值BDV呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.1153,不顯著。這與舒慶堯等的研究結(jié)果并不一致,可能是選用樣品不同,所配親本多數(shù)來自同一課題組的恢復系,遺傳背景較一致有關(guān),這有待于進一步研究。3水稻品種對抗蟲雜交穩(wěn)定性的影響目前轉(zhuǎn)Bt基因或轉(zhuǎn)CPTi基因的雜交水稻技術(shù)已經(jīng)成熟,已處于中試階段,只要取得國家的轉(zhuǎn)基因雜交水稻生產(chǎn)許可證,就可以大面積的推廣應用。有關(guān)轉(zhuǎn)Bt基因雜交水稻的文章也發(fā)表不少,有些認為雜交后代的抗蟲性得到很穩(wěn)定的遺傳,表現(xiàn)出高抗水平,但農(nóng)藝性狀與親本相比,無顯著變化;也有些認為部分農(nóng)藝性狀與親本相比,得到顯著改善。但未見有關(guān)抗蟲雜交水稻后代的稻米品質(zhì)的報道。筆者通過1個粳型克螟稻與5個粳型或偏粳型感蟲親本作正反交配組,其雜交后代的抗蟲性都已得到穩(wěn)定的表達,農(nóng)藝性狀部分得到顯著改良,分蘗動