水稻籼粳交不同类型遗传群体的构建与重要性状的基因定位研究

摘要

水稻是主要的粮食作物之一。在现有的种植面积下，如何增加水稻产量、提高稻米品质是目前面临的一个难题和挑战。籼粳亚种间相互改良是解决上述问题的重要途径。本论文利用基因组差异较大的粳稻Asominori与籼稻IR24为亲本，构建和完善了四种类型六套遗传群体(RIL、NAIS、NIAS、HAIS、HIAS和EPI)共499个家系，基因型鉴定的同时，在四个地点对32个重要性状进行多环境表型鉴定。本文的目的是通过不同群体的基因定位分析和验证，发掘对亚种间改良有利的染色体片段或基因，为阐述籼粳交群体的加性、显性和上位性的遗传规律提供遗传学证据。取得的主要结果如下:
　　1、重组自交系群体(RIL)与纯合双向染色体片段置换系群体（NAIS和NIAS）的QTL（quantitative trait loci）分析:在215个家系组成的RIL群体中，32个性状共检测到245个QTL，在64个家系组成的NAIS群体（以Asominori为背景亲本，IR24为导入亲本的染色体片段置换系）中检测到222个QTL，在57个家系构建的NIAS群体（以为IR24为背景亲本，Asominori为导入亲本的染色体片段置换系）中检测到178个QTL。其中，42个QTL在4个环境中都被检测到，有455个QTL效应在四个环境中表现一致，在82个标记区间上存在共座位QTL。在4个标记区间发现可信度比较高的11个新粒形QTL。用图像处理系统测量出的四个粒形新性状，即粒周长(GC)、粒面积(GA)、粒直径(GD)、粒圆度(GR)，能从不同的角度描述粒形性状，为解析粒形形成机制提供更多的遗传信息。
　　2、双向染色体片段置换系与背景亲本杂种F1群体（HAIS和HIAS）的QTL分析:在NAIS与HAIS(NAIS与Asominori杂交后产后的F1群)中检测到365个QTL，在NIAS与HIAS(NIAS与IR24杂交后产后的F1群)中找到了280个。这些QTL表现出不同程度的显性，单基因座位的超显性在产量相关性状杂种优势中起到主要作用，叶形和粒形相关性状的杂种优势以部分显性、超显性为为主，杂种优势受环境的影响。
　　3、上位型互作QTL做图:RIL群体和染色体片段置换系群体中检测到较少上位性互作，RIL群体的上位性互作中，单个QTL的效应并不显著，染色体片段置换系群体的上位性互作中，单个QTL具有显著效应，甚至两个QTL都具有显著效应;显显上位在粳稻为背景的杂合群体中表现不显著:显显上位在籼稻为背景的杂合群体中具有一定的作用，有17％超显显上位存在。
　　4、双片段染色体片段置换系群体(EPI)的QTL分析:EPI群体由42个家系组成，包括第八染色的9个单染色体片段系以及9个单片段组成的33个双片段系。共检测到效应稳定的加加上位性互作染色体片段292对，说明了上位性在基因组中确实普遍存在。对叶形和产量相关性状，在不同环境下的上位性互作片段进行了统计，发现上位性互作位点主要是由非显著QTL间产生的，并且互作位点之间产生的上位性效应有时会很大。在粒形性状中，上位性互作也是存在的，但上位性互作效应比较小，用RIL和CSSL很难检测到。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 文献综述

1．1 数量性状分析

1．1．1 基因型鉴定

1．1．2 遗传群体

1．1．3 DNA图谱

1．2 表型鉴定和水稻产量、粒形基因研究进展

1．2．1 表型鉴定技术进展

1．2．2 水稻产量性状研究进展

1．2．3 水稻粒形性状研究进展

1．2．4 水稻产量、粒形相关基因的克隆及功能研究

1．2．5 水稻叶形性状研究进展

1．2．6 复合性状

1．3 杂种优势和上位性研究

1．3．1 杂种优势的研究和利用

1．3．2 上位性的研究

1．4 本研究的目的和意义

第二章 籼粳交不同类型群体的构建、基因型鉴定与分析

2．1 交互式CSSL的创建及其完善

2．1．1 交互式CSSL的创建

2．1．2 交互式CSSL的SSR基因型鉴定

2．1．3 交互式CSSL群体的背景纯化

2．2 RIL群体的创建以及连锁图的构建

2．2．1 RIL的创建

2．2．2 遗传连锁图谱的构建

2．3 上位性研究群体的构建

2．4 杂种优势研究群体的构建

2．5 群体简化测序简报

2．6 讨论

第三章 不同遗传类型群体的多环境表型鉴定与统计分析

3．1 田间试验设计和表型鉴定方法

3．1．1 田间试验设计

3．1．2 取样及表型鉴定

3．2 群体表型分布分析

3．2．1 亲本表现

3．2．2 RIL群体表现

3．2．3 CSSL群体表现

3．3 遗传力与相关分析

3．3．1 分析方法

3．3．2 遗传力分析

3．3．3 相关分析

3．4 讨论

3．4．1 自动表型鉴定仪器对表型考察的影响

3．4．2 计算机图像处理系统促进粒形研究

第四章 重要性状的加性QTL作图

4．1 群体材料与方法

4．1．1 遗传研究群体

4．1．2 QTL定位方法

4．1．3 SSR标记的重新命名

4．1．4 QTL命名

4．2 结果与分析

4．2．1 RIL群体加性定位结果

4．2．2 NAIS群体加性定位结果

4．2．3 NIAS群体加性QTL定位结果

4．3 小结与讨论

4．3．1 环境稳定QTL

4．3．2 效应稳定性QTL

4．3．3 共位点QTL

4．3．4 QTL在不同群体中的一致性

4．3．5 对4个新粒形性状的评价

4．3．6 新的粒形位点

第五章 染色体片段置换系与其背景亲本的杂种F1群体中的显性QTL作图

5．1 群体材料与分析方法

5．2 显性定位结果与分析

5．2．1 HAIS群体加性定位结果

5．2．2 NIAS群体加性定位结果

5．3 QTL的显性度分析

5．3．1 基于NAIS与HAIS群体的显性度估计

5．3．2 基于NIAS和HIAS群体的显性度估计

5．4 小结与讨论

5．4．1 籼粳交群体中单位点杂种差异表达普遍存在

5．4．2 环境稳定显性QTL的发掘

5．4．3 显性度界定方法的选取

5．4．4 单基因座位的显性度分析

5．4．5 超显性位点的发掘

第六章 不同类型群体的上位性分析

6．1 群体材料与分析方法

6．1．1 实验材料

6．1．2 分析方法

6．2 RIL与CSSL群体的上位性分析

6．2．1 RIL群体的上位性分析

6．2．2 NAIS群体的上位性分析

6．2．3 HAIS群体的上位性分析

6．2．4 NIAS群体的上位性分析

6．2．5 HIAS群体的上位性分析

6．3 EPI群体的上位性分析

6．3．1 EPI群体的整理与分析方法

6．3．2 叶形相关性状上位性分析

6．3．3 产量相关性状上位性分析

6．3．4 粒形相关性状上位性分析

6．4 小结与讨论

6．4．1 加加上位在RIL与CSSL群体的比较

6．4．2 籼粳交染色体片段置换系在杂种优势研究中的作用

6．4．3 显显上位在杂种优势研究中的作用

6．4．4 EPI群体能高效检测上位性

第七章 全文结论与讨论

参考文献

致谢

作者简历