Analysis of Genetic Effects on Stem Lodging Resistance in Hybrids of Indica and Japonica Rice

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0899

Abstract

Abstract:

The lodging resistance of rice is a complex character, and the analysis of its genetic effect is valuable for improving the lodging resistance of rice. The genetic patterns and parameters of 16 lodging resistance traits in indica and japonica crossbred progeny were analyzed by using additive and dominant genetic model of plant quantitative traits. The variation of additive variance in the ratio of main effect of 9 traits ranged from 49.9% to 72.1%. The dominant variance in the ratio of dominant effect of 7 traits ranged from 48.2% to 87.1%. The additive and dominant variances of 9 traits accounted for significant or extremely significant phenotypic variances, which were controlled by both additive and dominant effects of genes. The 8 characters, such as basal folding resistance and sheath leaf thickness, were negatively correlated with lodging index, which was conducive to improving basal folding resistance and toppling resistance of rice. Indica japonica intermediate type parents have strong lodging resistance heterosis and high breeding value. Effective use of the genetic characteristics of each character has important guiding significance for breeding lodging resistant indica and japonica hybrid generation.

Key words: rice, lodging resistance, stem physical characteristics, stem anatomical structure characters, genetic effect, additive and dominant genetic model, hybrid generation

LING Bo, LI Xiangyi, LIANG Yingying, WANG Hongchao, CHEN Xiaoling, XIE Zhanwen, ZHANG Yuting, CHENG Zuxin, LIN Lihui. Analysis of Genetic Effects on Stem Lodging Resistance in Hybrids of Indica and Japonica Rice[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(6): 1-9.

Figures/Tables 6

References 28

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性状	遗传参数	V_A	V_D	V_E	V_P	V_A/V_P	V_D/V_P	V_E/V_P	h²_B	h²_N
物理性状	株高	87.021^**	50.701^**	3.890^**	141.612^**	0.615^**	0.358^**	0.027^**	0.973^**	0.615^**
	重心高度	35.909^**	30.234^**	4.737^*	70.879^**	0.507^**	0.427^**	0.067^*	0.933^**	0.507^**
	鞘叶厚度	0.085^**	0.074^**	0.012+	0.171^**	0.499^**	0.432^**	0.070+	0.930^**	0.499^**
	基部抗折力	90369.700^**	63498.800^**	1457.630^*	155326.000^**	0.582^**	0.409^**	0.010+	0.991^**	0.582^**
	弯曲力矩	19768.300^**	176126.000^**	6369.410^*	202263.000^**	0.098^**	0.871^**	0.031^**	0.969^**	0.098^**
	秆型指数	0.326^**	0.019^**	0.002^**	0.054^**	0.608^**	0.362^**	0.030^**	0.970^**	0.608^**
	茎秆干物质含量	36.640^**	38.685^**	4.884+	80.209^**	0.457^**	0.482^**	0.061+	0.939^**	0.457^**
	基部第二节长	1.385^**	5.073^**	0.413^**	6.872^**	0.202^**	0.738^**	0.060^*	0.940^**	0.202^**
	倒伏指数	1910.490^**	641.904^**	95.705^**	2648.100^**	0.721^**	0.242^**	0.036^**	0.964^**	0.721^**
解剖结构性状	大维管束面积	856933.000^**	591143.000^**	12800.400^**	146088.000^**	0.587^**	0.405^**	0.009^*	0.991^**	0.587^**
	小维管束面积	208791.000^**	309363.000^**	12673.600	530828.000^**	0.393^**	0.583^**	0.024	0.976^**	0.393^**
	大维管束数目	7.734^**	19.000^**	1.407	28.141^**	0.275^**	0.675^**	0.050	0.950^**	0.275^**
	小维管束数目	7.309^**	19.257^**	1.141	27.979^**	0.261^**	0.688^**	0.05	0.950^**	0.261^**
	茎直径	1.078^**	0.567^**	0.067^*	1.171^**	0.630^**	0.331^**	0.039^*	0.961^**	0.630^**
	茎壁厚	0.003^**	0.015^**	0.003^*	0.022^**	0.157^**	0.691^**	0.152^*	0.848^**	0.157^**
	髓腔面积	2.521^**	1.301^**	0.140^*	3.963^**	0.636^**	0.328^**	0.035^*	0.965^**	0.636^**

性状	遗传参数	V_A	V_D	V_E	V_P	V_A/V_P	V_D/V_P	V_E/V_P	h²_B	h²_N
物理性状	株高	87.021^**	50.701^**	3.890^**	141.612^**	0.615^**	0.358^**	0.027^**	0.973^**	0.615^**
	重心高度	35.909^**	30.234^**	4.737^*	70.879^**	0.507^**	0.427^**	0.067^*	0.933^**	0.507^**
	鞘叶厚度	0.085^**	0.074^**	0.012+	0.171^**	0.499^**	0.432^**	0.070+	0.930^**	0.499^**
	基部抗折力	90369.700^**	63498.800^**	1457.630^*	155326.000^**	0.582^**	0.409^**	0.010+	0.991^**	0.582^**
	弯曲力矩	19768.300^**	176126.000^**	6369.410^*	202263.000^**	0.098^**	0.871^**	0.031^**	0.969^**	0.098^**
	秆型指数	0.326^**	0.019^**	0.002^**	0.054^**	0.608^**	0.362^**	0.030^**	0.970^**	0.608^**
	茎秆干物质含量	36.640^**	38.685^**	4.884+	80.209^**	0.457^**	0.482^**	0.061+	0.939^**	0.457^**
	基部第二节长	1.385^**	5.073^**	0.413^**	6.872^**	0.202^**	0.738^**	0.060^*	0.940^**	0.202^**
	倒伏指数	1910.490^**	641.904^**	95.705^**	2648.100^**	0.721^**	0.242^**	0.036^**	0.964^**	0.721^**
解剖结构性状	大维管束面积	856933.000^**	591143.000^**	12800.400^**	146088.000^**	0.587^**	0.405^**	0.009^*	0.991^**	0.587^**
	小维管束面积	208791.000^**	309363.000^**	12673.600	530828.000^**	0.393^**	0.583^**	0.024	0.976^**	0.393^**
	大维管束数目	7.734^**	19.000^**	1.407	28.141^**	0.275^**	0.675^**	0.050	0.950^**	0.275^**
	小维管束数目	7.309^**	19.257^**	1.141	27.979^**	0.261^**	0.688^**	0.05	0.950^**	0.261^**
	茎直径	1.078^**	0.567^**	0.067^*	1.171^**	0.630^**	0.331^**	0.039^*	0.961^**	0.630^**
	茎壁厚	0.003^**	0.015^**	0.003^*	0.022^**	0.157^**	0.691^**	0.152^*	0.848^**	0.157^**
	髓腔面积	2.521^**	1.301^**	0.140^*	3.963^**	0.636^**	0.328^**	0.035^*	0.965^**	0.636^**

亲本	茎秆物理性状
亲本	株高	重心高度	基部抗折力	鞘叶厚度	弯曲力矩	秆型指数	干物质积累量	基部第二节长	倒伏指数
R1	-1.386^**	1.907^**	0.079^*	322.258^**	180.237^**	0.123^**	8.694^**	-0.469+	-27.887^**
R2	-4.400^**	0.382	0.302^**	418.717^**	124.172^**	0.300^**	8.194^**	-0.227	-43.543^**
R3	-3.178^**	-1.469^**	0.275^**	359.069^**	165.037^**	0.249^**	4.872^**	0.254	-36.174^**
R4	15.118^**	11.438^**	-0.145^**	-5.055	134.364^**	-0.115^**	-1.282	0.652^**	29.136^**
R5	-2.050^*	-0.360	-0.175^**	-274.529^**	42.502^**	-0.023	-8.357^**	-1.316^**	37.242^**
R6	5.696^**	2.680^*	-0.144^**	9.883+	47.204+	-0.075^**	2.638+	-0.389+	4.446^*
A1	2.684^*	1.174^*	-0.038	-132.933^**	-29.414^*	-0.111^**	-4.758^**	1.027^*	21.004^**
A2	10.334^**	4.296^*	-0.085^*	-68.968^**	12.513	-0.166^**	-3.430^*	1.551^**	27.482^**
A3	7.677^**	5.552^**	-0.014	-109.669^**	-19.014+	-0.139^**	-6.013^**	1.352^**	26.858^**
A4	4.861^**	3.910^*	-0.038	-188.763^**	-127.110^**	-0.098^**	-0.766	-0.785^**	28.916^**
A5	2.301^**	-2.856^**	-0.195^**	-178.259^**	-61.081^*	-0.062^*	3.476^*	0.249^**	28.667^**
A6	-1.684^**	-3.099^*	-0.160+	-258.723^**	-165.742^**	-0.048+	-0.449	-0.462^**	37.613^*
A7	6.085^**	2.589^**	-0.010	-23.739^*	-113.186^*	-0.117^**	-0.670	1.438^**	0.954
A8	-8.245^**	-3.050^*	-0.054^*	-250.533^**	-198.285^**	0.007	-2.329^**	-0.561^**	27.81^**
A9	-3.719^**	-5.274^**	0.157^*	-23.926^**	-102.522^**	-0.037^*	-0.605	-0.015	-17.659^**
A10	-7.236^**	-3.559^**	0.171^*	152.55^**	-77.538^**	0.103^**	-0.720	-0.676^*	-38.747^**
A11	-9.510^**	-3.298^**	-0.003	122.717^**	79.982^*	0.114^**	0.163	-0.467^*	-44.317^**
A12	-3.593^**	-2.715^**	0.069	187.726^**	2.329	-0.005	2.719^*	-0.615^**	-40.878^**
A13	-3.524^**	-2.603^*	-0.098^*	-156.753^**	56.07^*	0.001	-2.206^*	-0.884^*	5.034+
A14	-6.228^**	-5.642^**	0.106^**	98.954^**	49.505^**	0.098^**	0.833	0.343+	-25.953

亲本	茎秆物理性状
亲本	株高	重心高度	基部抗折力	鞘叶厚度	弯曲力矩	秆型指数	干物质积累量	基部第二节长	倒伏指数
R1	-1.386^**	1.907^**	0.079^*	322.258^**	180.237^**	0.123^**	8.694^**	-0.469+	-27.887^**
R2	-4.400^**	0.382	0.302^**	418.717^**	124.172^**	0.300^**	8.194^**	-0.227	-43.543^**
R3	-3.178^**	-1.469^**	0.275^**	359.069^**	165.037^**	0.249^**	4.872^**	0.254	-36.174^**
R4	15.118^**	11.438^**	-0.145^**	-5.055	134.364^**	-0.115^**	-1.282	0.652^**	29.136^**
R5	-2.050^*	-0.360	-0.175^**	-274.529^**	42.502^**	-0.023	-8.357^**	-1.316^**	37.242^**
R6	5.696^**	2.680^*	-0.144^**	9.883+	47.204+	-0.075^**	2.638+	-0.389+	4.446^*
A1	2.684^*	1.174^*	-0.038	-132.933^**	-29.414^*	-0.111^**	-4.758^**	1.027^*	21.004^**
A2	10.334^**	4.296^*	-0.085^*	-68.968^**	12.513	-0.166^**	-3.430^*	1.551^**	27.482^**
A3	7.677^**	5.552^**	-0.014	-109.669^**	-19.014+	-0.139^**	-6.013^**	1.352^**	26.858^**
A4	4.861^**	3.910^*	-0.038	-188.763^**	-127.110^**	-0.098^**	-0.766	-0.785^**	28.916^**
A5	2.301^**	-2.856^**	-0.195^**	-178.259^**	-61.081^*	-0.062^*	3.476^*	0.249^**	28.667^**
A6	-1.684^**	-3.099^*	-0.160+	-258.723^**	-165.742^**	-0.048+	-0.449	-0.462^**	37.613^*
A7	6.085^**	2.589^**	-0.010	-23.739^*	-113.186^*	-0.117^**	-0.670	1.438^**	0.954
A8	-8.245^**	-3.050^*	-0.054^*	-250.533^**	-198.285^**	0.007	-2.329^**	-0.561^**	27.81^**
A9	-3.719^**	-5.274^**	0.157^*	-23.926^**	-102.522^**	-0.037^*	-0.605	-0.015	-17.659^**
A10	-7.236^**	-3.559^**	0.171^*	152.55^**	-77.538^**	0.103^**	-0.720	-0.676^*	-38.747^**
A11	-9.510^**	-3.298^**	-0.003	122.717^**	79.982^*	0.114^**	0.163	-0.467^*	-44.317^**
A12	-3.593^**	-2.715^**	0.069	187.726^**	2.329	-0.005	2.719^*	-0.615^**	-40.878^**
A13	-3.524^**	-2.603^*	-0.098^*	-156.753^**	56.07^*	0.001	-2.206^*	-0.884^*	5.034+
A14	-6.228^**	-5.642^**	0.106^**	98.954^**	49.505^**	0.098^**	0.833	0.343+	-25.953

亲本	解剖结构性状
亲本	大维管束面积	小维管束面积	大维管束数目	小维管束数目	茎直径	茎壁厚	髓腔面积
R1	857.706^**	295.600^**	-0.773	-0.950	0.826^**	0.028^*	1.197^**
R2	1442.185^**	716.381^**	5.137^**	4.735^**	2.139^**	0.065^*	3.228^**
R3	932.661^**	-62.496	2.494^**	2.265^**	1.506^**	0.067^*	2.297^**
R4	238.272^**	118.443^*	-1.525^*	-1.758^*	0.239^*	0.009+	0.256^*
R5	-366.256^**	-470.546^**	-4.344^**	-4.402^**	-0.198^*	-0.059^*	-0.416^*
R6	406.686^**	400.214^**	-1.525^*	-1.631^*	0.119^*	0.006	0.081+
A1	-924.141^**	-434.027^**	-1.558^*	-1.485^*	-0.606^**	-0.042^**	-0.96^**
A2	-425.127^**	-253.115^**	-0.055	0.001	-0.434^**	-0.045^**	-0.686^**
A3	-158.280^**	-96.438^*	0.928^*	1.027+	-0.555^**	0.016	-0.901^**
A4	-411.190^**	-305.27^**	-0.520^*	-0.323+	-0.409^*	-0.041^*	-0.647^*
A5	-404.684^**	-129.375^**	1.256^**	1.46^**	-0.169^**	-0.04^**	-0.288+
A6	-456.336^**	-125.420+	-0.383	-0.242	-0.336^*	-0.039^**	-0.625+
A7	116.394^**	43.242	-0.793^*	-0.593^*	-0.556^*	0.013	-0.611^**
A8	-1329.585^**	-499.335^**	-2.569^**	-2.376^**	-0.794^**	-0.061^**	-1.234^**
A9	178.980+	223.652^**	0.300	0.352	-0.598^**	0.036^**	-0.982^**
A10	258.525^**	306.161^**	0.901^*	0.865^*	0.175^**	0.023^**	0.285^*
A11	351.099^**	242.662^**	-0.083	-0.107	-0.003	0.036^*	0.039
A12	267.521^**	287.721^**	1.256^**	1.217^**	-0.144^*	0.015	-0.209^*
A13	-646.510^**	-243.237^**	0.819^*	0.811^*	-0.282	-0.035^*	-0.400
A14	72.154	-14.792	1.037^*	1.135^*	0.082^*	0.049^**	0.577^**