水稻抗螟蟲(chóng)及其相關(guān)性狀的數(shù)量遺傳分析與驗(yàn)證.pdf

1、螟蟲(chóng)如二化螟Chilo suppressalis(Walker)等是亞洲稻區(qū)分布廣、危害大的水稻害蟲(chóng)。水稻抗螟性的遺傳非常復(fù)雜,至今尚無(wú)合理解釋。如何有效利用水稻本身種質(zhì)資源中的抗蟲(chóng)基因來(lái)選育獲得抗蟲(chóng)的新品種具有轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻所不具備的某些優(yōu)勢(shì)。本論文的研究目的為:分析水稻抗螟性的數(shù)量遺傳表現(xiàn),檢測(cè)水稻中抗螟性相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)(quantitative trait locus,QTL),以便闡明水稻抗螟性數(shù)量性狀在分子水平上的遺傳機(jī)理

2、,為今后進(jìn)一步開(kāi)展抗螟性的分子育種提供幫助。
　　 本研究選用的水稻遺傳群體來(lái)源于CT9993(對(duì)螟蟲(chóng)表現(xiàn)高感蟲(chóng)性的熱帶粳稻品種)和IR62266(表現(xiàn)為中等抗螟性的秈稻品種)為親本構(gòu)建的加倍單倍體(doubled haploid,DH)群體。從中我們選取了154個(gè)DH后代株系分別于2000年和2002年在國(guó)際水稻所(IRRI)和2001年在杭州進(jìn)行田間試驗(yàn),以檢測(cè)其抗螟性表現(xiàn)及其他相關(guān)性狀。根據(jù)播種后不同天數(shù)(day afte

3、r sowing,DAS)(分別為40DAS,55DAS,70DAS,85DAS,100DAS)下,螟蟲(chóng)危害水稻后的性狀表現(xiàn)如單株中枯鞘、白穗占總分蘗數(shù)的百分率(枯鞘率、白穗率)來(lái)評(píng)價(jià)各個(gè)株系的抗螟性水平。然后采用基于混合線(xiàn)性模型的復(fù)合區(qū)間作圖法(MCIM)來(lái)檢測(cè)抗性相關(guān)的QTL。
　　 應(yīng)用分子標(biāo)記輔助選擇(MAS)策略,選擇前文分析得到的水稻群體中抗螟性及其相關(guān)的株高和分蘗性狀所定位的三個(gè)主效QTL位點(diǎn)上的基因?yàn)槟繕?biāo),選用相

4、鄰的SSR標(biāo)記及已在目標(biāo)區(qū)段發(fā)生染色體片段交換的DH群體株系后代為供體親本,選育出含目標(biāo)QTL代換片段的近等基因系,以用于進(jìn)一步對(duì)這些主效QTL功能效應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證。利用構(gòu)建的近等基因系株系后代,對(duì)QTL的遺傳效應(yīng)進(jìn)行了兩季田間試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證田間性狀的表現(xiàn),測(cè)定了各株系在株高、分蘗和抗螟性性狀及其他與水稻抗螟性相關(guān)的性狀如葉綠素含量和劍葉長(zhǎng)、寬等:室內(nèi)接蟲(chóng)試驗(yàn)來(lái)評(píng)估莖桿本身對(duì)螟蟲(chóng)的抗性表現(xiàn)等。
　　 結(jié)果：表明:大部分表現(xiàn)出較大遺傳效應(yīng)

5、的抗螟性QTL的等位基因來(lái)自于抗性親本IR62266;其中四個(gè)主效的QTLs:qSBR-1-35、qSBR-3-28、qSBR-8-24、qSBR-9-7分別定位在水稻的1號(hào)、3號(hào)、8號(hào)和9號(hào)染色體上的不同位點(diǎn),我們認(rèn)為這些QTLs在今后水稻抗螟分子選擇育種中將會(huì)有很大的應(yīng)用價(jià)值:而對(duì)上位性效應(yīng)的分析結(jié)果指出,約一半能提高水稻抗螟性的QTL位點(diǎn)上的等位基因來(lái)自于CT9993。
　　 鑒于在前人的研究中發(fā)現(xiàn),水稻抗螟性性狀與水稻本

6、身的形態(tài)特征如株高分蘗數(shù)等有顯著的相關(guān)關(guān)系,本研究進(jìn)一步分析了水稻株高和分蘗數(shù)的遺傳效應(yīng)及其與抗螟性的相關(guān)性,并對(duì)本試驗(yàn)群體控制株高和分蘗數(shù)的主效基因進(jìn)行了初步的QTL定位。結(jié)果顯示水稻螟蟲(chóng)抗性與株高分蘗數(shù)之間有著極顯著的遺傳機(jī)理上的聯(lián)系,一些與株高和分蘗數(shù)相關(guān)的基因必然也與水稻抗螟性存在相關(guān)性。另外發(fā)現(xiàn)分別有一些位點(diǎn)同時(shí)具有與抗螟性和株高以及抗螟性和分蘗數(shù)相關(guān)的遺傳效應(yīng)。例如在分子標(biāo)記RZ698和EM11_11附近檢測(cè)出有位點(diǎn)同時(shí)具有

7、影響株高和抗螟性的遺傳效應(yīng),而在標(biāo)記EM14_1,BCD855,RG476和EM11_11附近同樣檢測(cè)到同時(shí)對(duì)分蘗數(shù)和抗螟性性狀相關(guān)的主效QTL存在。結(jié)合以上結(jié)果,我們推測(cè)這些QTL所在區(qū)域內(nèi)很可能是同一個(gè)基因在染色體上的預(yù)測(cè)位點(diǎn),但是該基因同時(shí)對(duì)株高或分蘗數(shù)和抗螟性之間表達(dá)一定的遺傳效應(yīng)。
　　 對(duì)近等基因系的QTL驗(yàn)證結(jié)果表明:株高QTL,qtl-1-35代換的近等基因系表現(xiàn)出與遺傳背景親本CT9993的株高有顯著差異,對(duì)分

8、蘗數(shù)qtl-8-24染色體區(qū)域片段代換后,分蘗數(shù)顯著增加。這些結(jié)果與預(yù)測(cè)的QTL遺傳效應(yīng)預(yù)期結(jié)果一致。同時(shí)也證實(shí)了這幾個(gè)SSR標(biāo)記在MAS育種中對(duì)目標(biāo)QTL的篩選是有效的。
　　 對(duì)不同時(shí)期抗螟性、株高和分蘗數(shù)進(jìn)行了條件QTL的定位分析,反映出了這些性狀動(dòng)態(tài)發(fā)育過(guò)程中不同時(shí)期相關(guān)基因表達(dá)情況。其中抗螟性主效QTL位點(diǎn)qtl-8-25和qtl-9-7主要在55天前表達(dá)出抗螟性顯著的遺傳效應(yīng),前者影響前期分蘗數(shù)表達(dá),后者對(duì)株高在生育