普通野生稻高代回交重组自交系(BILs)的光合作用相关性状的表型调查和遗传分析

摘要

光合作用是作物产量的主要来源，对水稻光合作用机制的研究是提高水稻产量的重要前提。由于叶片，特别是剑叶，是光合作用的主要场所，对水稻剑叶的形态和生理参数的遗传分析具有重要意义。本研究以普通野生稻和籼型栽培稻93-11的回交重组自交系为材料，考察剑叶的形态学指标包括长度、宽度和面积，叶绿素指标包括SPAD值、叶绿素A含量、叶绿素B含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量。 以本课题组之前开发了127个InDel标记绘制遗传图谱。标记均匀地分布在水稻的12条染色体上，间距为0.4～5.0Mb，平均为2.39Mb。设定阈值LOD＞3.6，共定位了44个QTL与形态学指标相关，分布在除染色体8和9之外的所有染色体上(P＜0.01)。此外，我们还定位到了20个QTL与叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Car)相关，并定位到与叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)具有环境相互作用的染色体，包括Chr.1、Chr.3、Chr.4、Chr.10、Chr.11、和Chr.12。Chla含量的两对上位性QTL对表型的贡献率相似且较高，而Chlb含量的7对上位性QTL对表型变异贡献了3.46-5.86％。这些染色体区域可同时影响叶绿素和光合作用组分性状，并显示出紧密的联系或多效性。关联分析结果表明，株高与ChlA，ChlB和ChlA+B之间存在小的负相关，同旗叶长度之间存在强正相关。而类胡萝卜素与ChlA和ChlB之间呈负相关。 在许多情况下发现，生理指标和农艺性状的QTL位于相同的染色体区间。例如，Chlb和Chla/b同形态指标株高共定位于Chr.1上约19Mb的区间（同分子标记r1-186和r1-195连锁，具有相同的加性效应，来自轮回亲本9311的等位基因呈现正效应。通过长期的叶绿素含量测量实验，发现在灌浆期，前三叶的叶片衰老速度有差异，倒三叶衰老最快。 综上所述，本研究的结果可能有助于选择持绿且高光效的水稻品种。