雜交水稻株高的動(dòng)態(tài)遺傳分析及分子預(yù)測(cè).pdf

1、水稻是重要的糧食作物，株高作為水稻重要農(nóng)藝性狀之一，直接影響水稻的豐產(chǎn)潛力和抗倒性能。了解水稻株高的遺傳規(guī)律并對(duì)其進(jìn)行有效選擇是水稻遺傳育種研究的重要目標(biāo)。前人對(duì)雜交水稻株高的遺傳分析主要集中在對(duì)最終株高的分析上，得出的結(jié)論也隨供試材料、環(huán)境條件等的不同出現(xiàn)差異。 雜種優(yōu)勢(shì)利用作為水稻增產(chǎn)的重要途徑之一，已得到人們的廣泛認(rèn)可。但傳統(tǒng)的親本選配方法人力、物力消耗大，周期長(zhǎng)，效率低，易受環(huán)境的影響，這給雜種優(yōu)勢(shì)利用提出了新的挑戰(zhàn)。早

2、期人們嘗試?yán)眯螒B(tài)指標(biāo)、生化標(biāo)記等方法來預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)，這些方法有一定的參考價(jià)值，但預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不高。20世紀(jì)80年代，分子標(biāo)記技術(shù)的出現(xiàn)為雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)開辟了新的途徑，但也出現(xiàn)不同研究者因使用不同材料，不同標(biāo)記類型，在不同試驗(yàn)環(huán)境下得出結(jié)論差異較大的情況。 本研究利用兩套不完全雙列雜交組合分別在重慶北碚和四川瀘州種植，通過測(cè)定不同時(shí)期F<,1>及親本株高，對(duì)不同發(fā)育時(shí)期的雜交水稻株高遺傳效應(yīng)進(jìn)行分析。此外，通過對(duì)32個(gè)雜交水稻親本D

3、NA分子標(biāo)記遺傳差異和不同時(shí)期F<,1>株高的分析，探討親本分子標(biāo)記遺傳距離與不同時(shí)期F<,1>株高的關(guān)系，以期為株高育種的親本選配提供依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1、雜交水稻株高的遺傳分析(1)兩套材料兩地點(diǎn)的F<,1>株高平均值及10日株高平均增量在各調(diào)查時(shí)期均高于相應(yīng)的親本，供試材料和環(huán)境條件均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。 (2)雜交水稻株高主要受加性效應(yīng)(V<,A>)和顯性效應(yīng)(V<,D>)基因控制，但V<,A>和V<,D>的

4、影響程度會(huì)隨供試材料的改變而有所不同：基因型與環(huán)境互作效應(yīng)亦會(huì)對(duì)株高產(chǎn)生一定影響，該影響隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸降低；加性效應(yīng)基因和顯性效應(yīng)基因在各發(fā)育時(shí)期均有新的表現(xiàn)，其中以加性效應(yīng)基因的表達(dá)為主。 (3)兩套材料的株高在各調(diào)查時(shí)期均存在顯著或極顯著的正向群體平均優(yōu)勢(shì)(HMP)和群體超親優(yōu)勢(shì)(HBP)，其大小總體上隨發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸增加；在各發(fā)育時(shí)期段內(nèi)，群體平均優(yōu)勢(shì)和群體超親優(yōu)勢(shì)均有新的表現(xiàn)，但其大小和方向隨供試材料和種植

5、地點(diǎn)的改變而有所不同。 2、雜交水稻F<,1>株高的分子標(biāo)記遺傳距離預(yù)測(cè)(1)F<,1>株高相關(guān)分子位點(diǎn)篩選①陽性、增效、減效位點(diǎn)篩選：在眾多的親本差異位點(diǎn)中，與株高相關(guān)的位點(diǎn)(即陽性位點(diǎn))僅占1/5左右，其中增效位點(diǎn)僅占陽性位點(diǎn)的1/2左右；供試材料會(huì)顯著影響增效位點(diǎn)篩出率，而環(huán)境對(duì)其無顯著影響。 ②非環(huán)境型位點(diǎn)篩選：非環(huán)境型共同陽性位點(diǎn)，在兩個(gè)環(huán)境中作用方向絕大多數(shù)保持一致：非環(huán)境型共同增效位點(diǎn)率較大，在兩套材料7個(gè)時(shí)期的變

6、化范圍為：40.72％-79.57％，說明不同環(huán)境下同套材料間的相同增效位點(diǎn)較多。 ③非材料型位點(diǎn)篩選：同一地點(diǎn)兩套材料篩選到的共同陽性、增效和減效位點(diǎn)均較少，其合計(jì)增效位點(diǎn)共同位點(diǎn)率在1.41％-11.71％之間；在兩個(gè)地點(diǎn)，反效位點(diǎn)占共同陽性位點(diǎn)的比例在45.45％-93.93％之間，均值74.61％。 ④非時(shí)間型位點(diǎn)篩選：各套材料篩選到陽性、增效和減效位點(diǎn)在時(shí)間上有一定的連貫性，在4個(gè)及4個(gè)以上時(shí)期均篩選到的合計(jì)增

7、效位點(diǎn)占7個(gè)時(shí)期篩選的總增效位點(diǎn)的百分比范圍為67.58％-89.13％。 (2)分子標(biāo)記遺傳距離與F<,1>株高相關(guān)系數(shù)①一般遺傳距離與F<,1>株高相關(guān)系數(shù)較小，多數(shù)未達(dá)顯著水平；陽性遺傳距離與F<,1>株高相關(guān)系數(shù)較一般遺傳距離有較大增加，在多數(shù)時(shí)期達(dá)到顯著水平，但絕對(duì)值仍較小，其大小和性質(zhì)受不同材料、不同環(huán)境和不同標(biāo)記類型的影響較大：增效遺傳距離與F<,1>株高相關(guān)系數(shù)均高于陽性遺傳距離相關(guān)系數(shù)，且均達(dá)到正向極顯著水平，

8、在分子標(biāo)記類型，環(huán)境間和材料間均不存在差異，在各套材料7時(shí)期的變化范圍為0.6501-0.8687，均值0.7664，其大小受供試材料影響明顯，但對(duì)環(huán)境影響不敏感。 ②非環(huán)境型增效遺傳距離與F<,1>株高相關(guān)系數(shù)較大(各套材料7時(shí)期的變化范圍為0.5472-0.8401，均值0.6945)，且均達(dá)到正向極顯著水平，但其普遍低于利用環(huán)境型和非環(huán)境型增效位點(diǎn)計(jì)算的遺傳距離與F<,1>株高的相關(guān)系數(shù)，環(huán)境型增效位點(diǎn)對(duì)F<,1>株高的影

9、響也較大。 ③非材料型增效遺傳距離與F<,1>株高相關(guān)系數(shù)較大(各套材料7時(shí)期的變化范圍為0.2972-0.7867，均值0.5910)，且均達(dá)到正向顯著或極顯著水平，但其普遍低于利用材料型和非材料型增效位點(diǎn)計(jì)算的遺傳距離與F<,1>株高的相關(guān)系數(shù)，材料型增效位點(diǎn)對(duì)F<,1>株高的影響也較大。 ④非時(shí)間型增效遺傳距離與F<,1>株高相關(guān)系數(shù)較大(各套材料7時(shí)期的變化范圍為0.3775-0.8368，均值0.6120)，且

10、均達(dá)到正向極顯著水平，但其普遍低于利用所有增效位點(diǎn)計(jì)算的遺傳距離與F<,1>株高的相關(guān)系數(shù)，僅在某些時(shí)期表達(dá)的QTL也會(huì)對(duì)F<,1>株高產(chǎn)生一定影響。 (3)增效遺傳距離預(yù)測(cè)F<,1>株高的相關(guān)系數(shù)①不同環(huán)境、相同材料間預(yù)測(cè)(環(huán)境間預(yù)測(cè))：環(huán)境間預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)較大(兩套材料兩地點(diǎn)的預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)均值為0.5651)，且均達(dá)到正向極顯著水平，其大小受供試材料和環(huán)境條件的雙重影響；該相關(guān)系數(shù)普遍低于非環(huán)境型增效遺傳距離與F<,1>株高的