基于關(guān)聯(lián)分析的水稻籽粒充實(shí)度優(yōu)異等位變異的發(fā)掘.pdf

1、全世界一半以上的人口以稻米為主食。然而，隨著耕地的減少，水稻的現(xiàn)有產(chǎn)量不足以滿足快速增加的人口的需求。生產(chǎn)實(shí)踐表明，與常規(guī)稻相比，雜交水稻能夠增產(chǎn)15％-20％。因此，發(fā)展雜交水稻對(duì)世界糧食的增加很有必要。然而，籽粒灌漿不足一直是雜交水稻產(chǎn)量潛力充分發(fā)揮的限制因素之一。籽粒灌漿不足會(huì)嚴(yán)重影響水稻的籽粒充實(shí)度，進(jìn)而影響水稻的最終產(chǎn)量。因此，提高籽粒的充實(shí)度對(duì)于增加水稻的產(chǎn)量是非常重要的。本研究圍繞水稻籽粒灌漿不足問(wèn)題，選取了177個(gè)常規(guī)水

2、稻品種，于2013年和2014年分別種植于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江浦試驗(yàn)站(118.62°E，32.07°N)、河南農(nóng)科院原陽(yáng)基地(113.96°E，35.05°N)和河南農(nóng)科院信陽(yáng)市平橋區(qū)甘岸鎮(zhèn)二郎村水稻育種基地(114.12°E，32.10°N)，收獲后調(diào)查每個(gè)品種的籽粒充實(shí)度。然后利用261對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)這些水稻品種的基因組變異進(jìn)行掃描，分析該自然群體的遺傳多樣性、群體結(jié)構(gòu)和連鎖不平衡水平，并使用TASSEL軟件的一般線性模型對(duì)水稻籽粒充實(shí)

3、度與SSR標(biāo)記進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，發(fā)掘籽粒充實(shí)度的優(yōu)異等位變異。獲得的主要結(jié)果分述如下。
　　1.群體有較豐富的表型變異。177個(gè)水稻品種組成的自然群體中，6個(gè)環(huán)境下的籽粒充實(shí)度的表型變異都較大，變異系數(shù)的變幅是3.35％(2014南京)-4.22％(2013信陽(yáng))。每個(gè)環(huán)境下的廣義遺傳率都超過(guò)90％，變異幅度為95.22％(2013南京)-98.61％(2014原陽(yáng))。
　　2.群體有豐富的遺傳多樣性。261對(duì)SSR標(biāo)記

4、被用來(lái)分析177個(gè)品種的遺傳多樣性，在群體中總共檢測(cè)到1948個(gè)等位變異，每個(gè)SSR位點(diǎn)上平均有7.46個(gè)等位變異，平均基因多樣性是0.6734，平均多態(tài)性信息含量是0.6395。
　　3.群體分為7個(gè)亞群，且每個(gè)亞群均存在顯著的LD。本研究使用了兩種不同的群體結(jié)構(gòu)分析方法:STRUCTURE軟件分群和基于Nei's遺傳距離的PowerMarker軟件的聚類(lèi)分析分群。分析結(jié)果表明整個(gè)群體由7個(gè)亞群組成，并命名為SG1-SG7。其中

5、，SG3和SG4的品種主要來(lái)自越南，其他5個(gè)亞群的品種來(lái)自于中國(guó)。對(duì)7個(gè)亞群的LD水平分析后發(fā)現(xiàn)，SG1-SG7的LD的衰減距離分別為42.52 cM，38.37 cM，29.96cM，27.39 cM，33.56 cM，44.70 cM和50.40 cM。從中可以看出，7個(gè)亞群均存在顯著的LD，且不同的亞群間的LD衰減速度存在差異。其中，SG4的LD衰減最快，SG7的LD衰減最慢。
　　4.檢測(cè)到31個(gè)與籽粒充實(shí)度顯著關(guān)聯(lián)(P＜

6、0.01)的SSR標(biāo)記位點(diǎn)。31個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)分別為RM8095、RM5、RM14、RM5340、RM300、RM573、RM450、RM263、RM5480、RM148、RM7563、RM153、RM159、RM3193、RM8109、RM510、RM2530、RM505、RM3589、RM506、RM1235、RM6863、RM544、RM331、RM8206、RM201、RM5629、RM590、RM511、RM1246和RM5479

7、。這些標(biāo)記位點(diǎn)分布于第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10和12條染色體上。其中RM14_Chr1，RM450_Chr2，RM5480_Chr3，RM1235_Chr8，RM6863_Chr8和RM331_Chr8同時(shí)只在3個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，RM2530_Chr7同時(shí)只在6個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，其余的標(biāo)記都同時(shí)只在2個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到。與以往的研究比較后發(fā)現(xiàn)，有19個(gè)標(biāo)記是本研究新發(fā)現(xiàn)的。
　　5.在已檢測(cè)的關(guān)聯(lián)位點(diǎn)基礎(chǔ)上，發(fā)掘了7

8、3個(gè)可用于水稻籽粒充實(shí)度改良的優(yōu)異等位變異及相應(yīng)載體材料。如RM5340-205bp、RM573-240bp、RM5-120bp、RM159-245bp、RM159-270bp和RM263-185bp，它們的典型載體材料分別是“越稻22”、“立更青”、“荒三石”、“敲冰黃”、“越稻19”和“豫粳6號(hào)”。
　　6.在發(fā)掘的優(yōu)異等位變異的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)了7個(gè)用于籽粒充實(shí)度改良的親本組合，分別是越稻5×越稻19、帽子頭×越稻19、遲谷紅×