利用秈粳染色體片段置換系研究水稻粒形相關(guān)性狀的遺傳基礎(chǔ).pdf

1、水稻（Oryza sativa）在亞洲乃至全世界都是主要的糧食作物之一。隨著生活水平的不斷提高，人們?cè)絹碓街匾暤久椎耐庥^性狀。水稻粒形不僅是稻米外觀指標(biāo)之一，也是產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素之一，然而同時(shí)改良水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)育種家來說是很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)楫a(chǎn)量和品質(zhì)性狀通常是負(fù)相關(guān)的。在過去的十幾年中，人們對(duì)粒形的遺傳機(jī)理做了廣泛的研究，但是其中的遺傳基礎(chǔ)還不清楚。因此深入解析稻米粒形的遺傳基礎(chǔ)將對(duì)培育高產(chǎn)的水稻品種具有重要指導(dǎo)意義。
　　染

2、色體片段置換系(Chromosome segments substitution lines，CSSLs)屬于永久性群體，相對(duì)于F2等臨時(shí)性群體，可以滿足重復(fù)實(shí)驗(yàn)的需求，同時(shí)能夠有效地排除遺傳背景的影響，很適合遺傳基礎(chǔ)的研究。本研究以粳稻Asominori和秈稻IR24雜交衍生的兩套交互式染色體片段置換系(CSSLs)以及分別與背景親本雜交產(chǎn)生的兩套F1群體，共四套群體為實(shí)驗(yàn)材料，利用SSR標(biāo)記構(gòu)建了兩套置換系的基因型圖譜。結(jié)合粒形的表

3、型數(shù)據(jù)，利用Icimapping軟件分析了各個(gè)群體中加-顯性QTL位點(diǎn)，同時(shí)利用中親優(yōu)勢(shì)值分析了F1群體中的雜種優(yōu)勢(shì)位點(diǎn)(Heterotic loci，HL)。主要結(jié)果如下:
　　1.SSR基因型圖譜構(gòu)建:利用131對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)以Asominori為受體，以IR24為供體的NAIS置換系構(gòu)建基因型圖譜;在粳稻置換系中，9％的家系為單片段置換系，50％的家系包含2-3個(gè)供體片段，28％的家系包含4-5個(gè)供體片段，大于6個(gè)供體片段的

4、家系（主要集中在Chr.10和Chr.11上）只占群體的9％，供體片段均勻分布在12條染色體上，覆蓋整個(gè)基因組。經(jīng)統(tǒng)計(jì):供體片段累計(jì)達(dá)211個(gè)，平均每個(gè)家系包含3.29個(gè)供體片段，每個(gè)供體片段平均在1.61個(gè)家系中重復(fù)出現(xiàn)。利用126對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)以IR24為受體，以Asominori為供體的NIAS置換系構(gòu)建基因型圖譜。在秈稻置換系中，15％的家系為單片段置換系，49％的家系包含2-4個(gè)供體片段，21％的家系包含5-6個(gè)供體片段，而大

5、于7個(gè)供體片段（主要集中在Chr.6和Chr.12上）的家系只占12％，供體片段覆蓋整個(gè)基因組。經(jīng)統(tǒng)計(jì):供體片段累計(jì)達(dá)209個(gè)，平均每個(gè)家系包含3.66個(gè)供體片段，每個(gè)供體片段在1.65個(gè)家系中重復(fù)出現(xiàn)。
　　2.粒形性狀表型變異分析:NAIS群體在南京和貴陽環(huán)境中粒形性狀對(duì)比發(fā)現(xiàn)粒寬和長(zhǎng)寬比幾乎沒有差異，粒長(zhǎng)在南京環(huán)境下比在貴陽平均略長(zhǎng)0.13mm，相應(yīng)的粒面積也增加了0.65mm2，說明粳稻更適合在長(zhǎng)日照條件下生長(zhǎng)。NIAS群

6、體在E2環(huán)境中相對(duì)于E1環(huán)境粒形性狀更好，具體表現(xiàn)為粒形的長(zhǎng)寬比適中，粒面積相對(duì)較大。說明秈稻更加適合于在多雨水肥沃的地理區(qū)域生長(zhǎng)。而無論NAIS還是NIAS，從整個(gè)置換系的表型來看，與背景親本的差異很微小，說明置換系群體中的增效片段和減效片段數(shù)量相當(dāng)，彼此效應(yīng)相互抵消。而從各個(gè)家系來看，存在明顯的雙向超親現(xiàn)象，是由于各個(gè)家系包含的供體片段以及片段數(shù)量不同所致。
　　3.結(jié)合粒形表型數(shù)據(jù)，鑒定4套群體中粒形性狀的加-顯QTL。利用

7、NAIS及NAISF1在2個(gè)環(huán)境中檢測(cè)到3個(gè)影響粒長(zhǎng)的加-顯性QTL。qGL2-1-I同時(shí)具有加性和顯性效應(yīng)，其余QTL只表現(xiàn)出加性效應(yīng);6個(gè)影響粒寬的加-顯性QTL，qGW1-1-I在貴陽中同時(shí)具有加性和顯性效應(yīng);6個(gè)影響谷粒長(zhǎng)寬比的加-顯性QTL，qLWR1-1-I在兩個(gè)環(huán)境中同時(shí)表現(xiàn)出加性和顯性效應(yīng)，且都表現(xiàn)為負(fù)向的減小表型的作用;4個(gè)影響粒面積的加-顯性QTL，且都只表現(xiàn)出加性或者顯性效應(yīng)。利用NIAS及NIASF1在2個(gè)環(huán)境中

8、共檢測(cè)到2個(gè)影響粒長(zhǎng)的加-顯性QTL，qGL3-1-A和qGL4-1-A在貴陽環(huán)境中同時(shí)具有加性和顯性效應(yīng)，而在南京環(huán)境中qGL3-1-A只表現(xiàn)為顯性效應(yīng)，qGL4-1-A只表現(xiàn)為加性效應(yīng);5個(gè)影響粒寬的加-顯性QTL，qGW2-1-A在南京點(diǎn)中同時(shí)檢測(cè)到加性和顯性效應(yīng);4個(gè)影響谷粒長(zhǎng)寬比的加-顯性QTL，qLWR3-1-A和qLWR5-1-A在兩個(gè)環(huán)境中同時(shí)表現(xiàn)出加性和顯性效應(yīng);2個(gè)影響粒面積的加-顯性QTL，且都只表現(xiàn)出加性或者顯性

9、效應(yīng)。
　　4.根據(jù)粒形性狀的中親優(yōu)勢(shì)值，結(jié)合基因型數(shù)據(jù)，檢測(cè)了F1群體中的雜種優(yōu)勢(shì)位點(diǎn)。粳稻中檢測(cè)到1個(gè)較穩(wěn)定的粒長(zhǎng)HL位點(diǎn)，位于RM411標(biāo)記附近具有顯著的優(yōu)勢(shì)作用;1個(gè)穩(wěn)定的粒寬HL位點(diǎn)，位于標(biāo)記RM493附近且該標(biāo)記同時(shí)為加性和顯性QTL位點(diǎn);2個(gè)長(zhǎng)寬比HL位點(diǎn)，位于RM411、RM493標(biāo)記處;秈稻中檢測(cè)到1個(gè)穩(wěn)定的粒長(zhǎng)HL位點(diǎn)，位于RM3467標(biāo)記處，且重演性強(qiáng);1個(gè)長(zhǎng)寬比HL位點(diǎn)，位于RM3467標(biāo)記處且該標(biāo)記同時(shí)為

10、加顯性QTL位點(diǎn);粒寬、粒面積則未檢測(cè)到穩(wěn)定的HL位點(diǎn)。
　　5.比較加性效應(yīng)值和顯性效應(yīng)值，計(jì)算平均顯性度|D/A|值，分析各粒形性狀的遺傳基礎(chǔ)。結(jié)果顯示，粳稻背景下粒長(zhǎng)的遺傳主要為加性效應(yīng)，粒寬的遺傳主要為超顯性和部分顯性，長(zhǎng)寬比的遺傳主要為部分顯性，粒面積的遺傳則主要為顯性效應(yīng)。秈稻遺傳背景下，粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比的遺傳主要為部分顯性效應(yīng)，粒面積的遺傳主要為顯性效應(yīng)。
　　6.從粒形性狀的加性和顯性效應(yīng)的QTL在染色體上