利用水稻染色體置換系探討品質形成與高溫環境之交感作用

Abstract

台灣大多栽培溫帶型的稉型水稻，其充實期適宜的生長溫度為 26 oC 以下，此 時如遭遇高溫會使稉稻加速穀粒充實率進而使不良率增加，如未熟米率增加、胴裂率上升、理化性質及粒型改變等。而稻米品質的性狀多為量的性狀，許多是由數量性狀基因座 (Quantitative trait locus, QTL) 所控制，如直鏈澱粉含量、未熟米、穀粒粒型等。為因應往後之暖化環境，本試驗利用染色體置換系找出與高溫有交感作用之控制品質的 QTLs，並尋找 QTLs 中的單核苷酸多型性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)的位點。 本試驗主要利用越光品種為輪迴親、日本晴品種為供給親的染色體置換系(Chromosome segment substitution line)，共 41 個品系，於民國 99 及 100 年度進行每年兩期的栽培試驗，地點於台灣台中區農業改良場，共四期作。以抽穗後 15 日均溫高於及低於26 ℃之期作分別訂為高溫組與常溫組，測定外觀品質性狀及理化性質性狀並合併四期的氣象資料，定位出影響米質且與高溫環境有交感作用之QTL 位置。因 Yamamoto 等人 (2010) 已將越光及日本晴兩品種間之 SNP 偵測完成，利用資料庫可分析 QTLs 中的 SNP 位點。 試驗結果顯示，此染色體置換系族群充實期間在常溫及高溫下的品質性狀並不相同，在高於26 ℃的環境下，部分米質性狀會受到溫度的影響，其中以蛋白質含量及稻米食味分數受高溫影響較嚴重，而未熟米率及碎米率受高溫影響後的變異程度較大，穀粒粒型及直鏈澱粉含量則對高溫較不敏感，另外，高溫時未熟米率的增加也使得千粒重下降及稻米食味分數減少，降低米質。除此之外，此染色體置換系族群在兩種環境下千粒重皆受到穀粒粒型的影響，稻米食味分數主要以蛋白質含量做為評測標準，與直鏈澱粉含量無關。進行各品系在兩種環境中每個米質性狀表現的分析後，定位出 12 個與充實期高溫環境有交感作用的 QTLs，在高溫下影響未熟米率之 QTLs 共 8 個，分別位於第 3、4、6、7、8、11 (有 2 個)及12 條染色體上；影響碎米率之 QTLs 則位於第 1、3、9 及 10 條染色體上，共 4 個QTLs，這 12 個 QTLs 可能為高溫下影響米質的主效 QTLs。在這些 QTLs上，當中與前人研究中有關米質形成且受高溫影響的 3 個基因及 7 個 SNPs 的位置相同，此結果對於未來進行耐高溫之良質米育種會是一項有利的資訊。