水稻重疊導(dǎo)入系的創(chuàng)建及其產(chǎn)量相關(guān)QTL的遺傳研究.pdf

1、水稻產(chǎn)量作為主要的育種目標(biāo)性狀，直接受到每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和單株有效分蘗數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響。為了更好地闡明這些性狀的遺傳基礎(chǔ)并且為精細(xì)定位甚至分離克隆這些基因和培育優(yōu)良的水稻品種奠定基礎(chǔ)，該研究采用回交程序結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇(主要利用SSR標(biāo)記)，將粳稻品種日本晴(Nipponbare)的染色體片段導(dǎo)入到秈稻品種珍汕97(Zhenshan97B)的遺傳背景中，每一導(dǎo)入系只含有一個(gè)外源的導(dǎo)入片段且通過這些導(dǎo)入片段的相互“重疊”覆蓋粳

2、稻全基因組，構(gòu)建“重疊”導(dǎo)入系。利用重疊導(dǎo)入系來評(píng)價(jià)粳稻等位基因在秈稻遺傳背景中的遺傳效應(yīng)，系統(tǒng)剖析產(chǎn)量性狀基因的效應(yīng)，深入探討控制產(chǎn)量性狀的分子遺傳機(jī)理，旨在為秈粳亞種間優(yōu)良基因的利用提供一定理論和實(shí)踐依據(jù)。 首先，該研究以粳稻品種日本晴為供體親本，以秈稻品種珍汕97B為受體親本經(jīng)過雜交、回交得到BC4F1群體，利用108個(gè)在親本間有多態(tài)性的SSR標(biāo)記對(duì)BC4F1群體的近500份單株作全基因組分析，再用軟件GGT作出這些單株的

3、圖示基因型，根據(jù)圖示基因型選出88份株系構(gòu)成“基礎(chǔ)”重疊導(dǎo)入系群體。為了盡可能使每個(gè)導(dǎo)入系僅含有單一的目標(biāo)外源區(qū)段，而其他遺傳背景完全一致，將該群體每份導(dǎo)入系繼續(xù)和珍汕97作回交，進(jìn)一步對(duì)得到的BC5F1群體作目標(biāo)區(qū)段和背景的分子標(biāo)記分析，獲到包含124份單株(系)的比較完善的重疊導(dǎo)入系群體，但發(fā)現(xiàn)該群體缺失了能覆蓋粳稻基因組第2和第6染色體上各一個(gè)片段。為了使這個(gè)群體能夠永久性保存并更加完善，將124份導(dǎo)入系分別套袋自交，對(duì)其BC5F

4、2群體的目標(biāo)區(qū)段作分子標(biāo)記分析驗(yàn)證，進(jìn)而根據(jù)圖示基因型結(jié)合最小片段重疊覆蓋最大基因組區(qū)域的構(gòu)建原則，選擇導(dǎo)入片段為純合的導(dǎo)入系組成重疊導(dǎo)入系群體。同時(shí)擴(kuò)大基因型分析BC4F1或BC3F2群體株系數(shù)，補(bǔ)全在第2，6染色體上的缺失片段。至此，通過多次回交、一次自交、三次分子標(biāo)記輔助選擇，最終獲得了包括145份株系的能覆蓋粳稻全基因組的重疊導(dǎo)入系。在該群體中，每份導(dǎo)入系只含有單一的外源導(dǎo)入片段，其他遺傳背景與珍汕97B完全相同。該群體的導(dǎo)入片

5、段的平均估計(jì)長度為28.6cM，平均最小長度為19.7cM；平均背景回復(fù)率為98.1％。 其次，在2003年和2004年分別在海南試驗(yàn)基地和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)武漢試驗(yàn)場對(duì)88份基礎(chǔ)重疊導(dǎo)入系群體進(jìn)行了產(chǎn)量及相關(guān)性狀的考察分析，并將導(dǎo)入系與珍汕97B，導(dǎo)入系與明恢63分別測交配組。利用導(dǎo)入系、導(dǎo)入系與珍汕97B雜交種，以及導(dǎo)入系與明恢63雜交種三個(gè)試驗(yàn)群體，分別作隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用方差分析結(jié)合最小顯著差異法等統(tǒng)計(jì)方法，系統(tǒng)鑒定導(dǎo)入系

6、導(dǎo)入片段對(duì)產(chǎn)量及其相關(guān)性狀的遺傳效應(yīng)。在導(dǎo)入系的試驗(yàn)群體中，每份導(dǎo)入系分別與珍汕97B作比較后發(fā)現(xiàn)，在單株產(chǎn)量上，存在與珍汕97B顯著差異的導(dǎo)入系(含片段QTL)有30個(gè)；在千粒重上，有差異的導(dǎo)入系共31個(gè)；在單株有效分蘗上，檢測到含有QTL的導(dǎo)入系共24個(gè)；同時(shí)，發(fā)現(xiàn)21個(gè)導(dǎo)入系含有目標(biāo)QTL影響每穗實(shí)粒數(shù)。在雜交試驗(yàn)中，主要以汕優(yōu)63為比較對(duì)照，檢測到控制單株產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢位點(diǎn)36個(gè)；影響千粒重的優(yōu)勢位點(diǎn)21個(gè)；控制單株有效分蘗數(shù)的