江西东乡野生稻渗入系产量因子QTL分析及穗粒数QTL的精细定位

摘要

本研究利用以江西东乡普通野生稻(Orufipogon Griff．)为供体，以籼稻桂朝2号（O.sativa L．ssp．indica)为受体的渗入系为材料，在北京和海南两个地点对产量和产量相关性状进行了QTL分析，以发掘能稳定表达的野生稻中潜在的有利QTL。采用代换定位的方法对位于第7染色体控制穗粒数的QTL-gpa7进行了精细定位，并揭示了其在水稻驯化中的作用。主要结果如下： 1．在北京和海南两地同时检测到17个影响单株有效穗、单株粒数、每穗粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株产量等7个产量性状的QTL，QTL效应方向在两地完全一致，其中6个位点(qPNl，qPN2，qGPA5，qGPA8，qFG8 and qFG9)上来自野生稻的等位基冈表现为改良目标性状的效应，并且人多数与粒数有关，这表明在东乡普通野生稻中确实存在能改良产量相关性状的有利基因。这6个野生稻增效QTL中，4个QTL(qPN1，qPN2，gGPA8和qFG8)与前人报道的QTL处丁相同或相似的位置。其它两个可能为江西东乡野生稻所特有。qPN2就是已经精细定位和候选基因的增产位点qGY2-1。 2．高产利低产渗入系的产量冈子分析表明，产量的增加和减少主要是由粒数的增加和减少引起的。高产渗入系和低产渗入系的遗传组成分析表明，高产渗入系包含较少的渗入片断，且一般含有与粒数有关的正效QTL。低产渗入系包含更多的渗入片断和负效QTL，有些低产渗入系虽包含正效QTL，但总体表现仍明显差于桂朝2号，表明可能存在正效QTL与其他负效QTL的不利互作，因此低产渗入系揭示了野生稻低产的部分遗传特征，也说明从野生稻驯化到栽培稻的过程中，其遗传结构发生了深刻变化。 3．渗入系群体的穗粒数QTL分析发现，在水稻第7染色体短臂木端稳定存在一个控制穗粒数的主效QTL-gpa7，来自野生稻的等位基因表现为减少穗粒数的效应。以携带野生稻即d7的渗入系SIL040与轮回亲本桂朝2号回交得到的次级F<,2>分离群体为材料，筛选重组交换单株，鉴定后代家系表型，通过两步代换定位将gpa7的精细定位在栽培稻中约35kb的物理区间，该区间包含5个预测基冈。 4．对穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗粒数和穗总粒数等6个穗部结构性状的同时代换定位发现，gpa7不仅控制穗粒数，而且还控制穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、一次枝梗粒数和二次枝梗粒数，表现为多效性。 5．对携带gpa7的渗入系SIL040、桂朝2号及其F<,1>的主茎穗穗部结构进行分析，再现了gpa7在被选择和固定的过程中其穗部结构所发生的变化，gpa7突变的固定不仅导致粒数和分枝数数量绝对值的显著增加，更为重要的是，二次杖梗数占总枝梗数的比例和二次枝梗粒数占穗总粒数的比例显著增加，明显的表现为一种比例调控的驯化过程。 6．gpa7的精细定位与表型效应分析表明，gpa7是水稻穗部结构驯化过程中的关键位点。gpa7分子机制的阐明与进化分析也可能会为O.rufipogon和O.nivara哪个是栽培种的直接祖先种提供一些直接的证据。

目录

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第一章文献综述

第二章江西东乡普通野生稻渗入系群体产量相关性状QTL分析

2.1材料与方法

2.1.1试验材料

2.1.2大田试验与表型鉴定

2.1.3渗入系基因型分析

2.1.4数据分析

2.2结果与分析

2.2.1性状分离和田间表现

2.2.2产量相关性状QTL分析

2.2.3高产渗入系分析

2.2.4低产渗入系分析

2.3讨论

2.3.1野生稻中产量相关性状有利QTL的发掘

2.3.2渗入系QTL检测的有效性

2.3.3粒数在产量形成中的作用及其驯化

2.3.4一因多效和基因连锁

第三章野生稻穗粒数QTL-gpa7的精细定位

3.1材料与方法

3.1.1植物材料与大田试验

3.1.2表型鉴定

3.1.3 DNA提取，标记开发与分析

3.1.4数据分析

3.2结果与分析

3.2.1渗入系群体穗粒数的QTL分析

3.2.2 SIL040的表型分析

3.2.3 SIL040的基因型分析与遗传分析

3.2.4 gpa7的精细定位

3.2.5 gpa7的基因候选

3.3讨论

3.3.1渗入系在QTL精细定位中的优势

3.3.2 gpa7的基因候选

3.3.3 gpa7在水稻驯化中的作用

第四章结论

参考文献

致 谢

附录

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