寒地粳稻孕穗期耐冷性遗传规律解析及QTL定位研究

摘要

水稻是世界上重要的粮食作物，在我国粮食总产量中占有举足轻重的地位。黑龙江省地区是我国粳稻栽培的主产区也是低温冷害的高发区。在水稻的整个生育期中以孕穗期对低温冷害反应最敏感，造成的产量损失最严重。因此，培育出适合于寒地生长的高产优质品种对解决水稻低温冷害问题具有重要的现实意义。迄今为止，在分子标记技术迅猛发展的今天利用高密度的分子遗传图谱并结合缜密的统计分析方法，国内外有关水稻各个生育时期耐冷性QTLs定位研究已取得很大进展。但利用遗传分离分析手段配合数量性状定位方法对寒地粳稻耐冷性的研究鲜有报道。
　　 本研究以高产优质品种“东农422”与耐冷性品种“空育131”为亲本及其杂交衍生的F1∶4世代为试验材料，通过构建遗传连锁图、定位水稻耐冷相关性状QTL位点，结合植物数量性状主基因+多基因混合遗传分离分析方法对水稻耐冷性进行研究，旨在揭示寒地粳稻耐冷性遗传规律，挖掘控制耐冷性状基因位点，为今后寒地粳稻耐冷分子标记辅助育种提供理论依据。主要研究结果如下:
　　 1、冷水处理条件下，F3∶4家系有效穗数、主穗穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、每穗总粒数、结实率、单株穗重及其冷水反应指数等相关性状表现出正态分布。说明上述性状符合由主基因和多基因共同控制的数量性状遗传模式，适合进行QTL定位。
　　 2、相关性分析表明，二次枝梗数、结实率、单株穗重对于冷水处理较为敏感。认为二次枝梗数、结实率、单株穗重这三个性状是评价孕穗期冷害的重要指标。
　　 3、对于F4代群体进行遗传进度和遗传潜力的分析表明:单株穗重＞二次枝梗数＞结实率＞一次枝梗数＞每穗总粒数＞有效穗数＞主穗穗长。
　　 4.水稻耐冷性性状遗传分离分析结果表明:
　　 有效穗数、有效穗数冷水反应指数、主穗穗长、一次枝梗数、一次枝梗数冷水反应指数、每穗总粒数及单株穗重等性状最适的遗传模型为D-0模型，即由1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因共同控制。主效基因遗传影响上述性状，其中单株穗重性状遗传以微效多基因为主。
　　 二次枝梗数冷水反应指数、每穗总粒数冷水反应指数、单株穗重冷水反应指数等性状最适的遗传模型为D-2模型，即由1对加性主基因+加性-显性多基因共同控制。主效基因遗传影响上述性状。
　　 主穗穗长冷水反应指数性状最适的遗传模型为D-4模型，由1对负向完全显性主基因+加性-显性多基因共同控制。认为主穗穗长冷水反应指数性状以主效基因遗传为重。
　　 二次枝梗数、结实率冷水反应指数性状最适的遗传模型为E-1-0模型，由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因共同控制。主效基因遗传影响上述性状。
　　 结实率性状最适的遗传模型为E-1-2模型，由2对加性-显性主基因+加性-显性多基因共同控制。以主效基因遗传控制结实率性状。
　　 5、利用IciMapping和MapChart2.1软件构建并绘制包含105个SSR标记遗传连锁图谱，该图谱的总长度为1923.90cM，标记间平均距离为18.32cM。
　　 6、水稻的12条连锁群上，在F3和F4世代分别检测到37个和25个（共62个）控制水稻有效穗数、主穗穗长、一次枝梗数、二次枝梗数、每穗总粒数、结实率、单株穗重及冷水反应指数相关的QTLs，在两个世代下共同检测到13个控制上述性状QTLs位点，分别位于第2、3、5、6、7、12染色体上。LOD值在2.51-14.37之间，贡献变异范围在2.74％-37.78％之间。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究目的意义

1．2 水稻冷害研究

1．2．1 水稻冷害定义

1．2．2 水稻冷害类型

1．3 多世代联合的数量性状分离分析方法

1．4 水稻分子标记技术研究

1．4．1 RFLP标记

1．4．2 AFLP标记

1．4．3 SSR标记

1．4．4 CAPS标记

1．4．5 SNP标记

1．5 分子遗传图谱构建

1．5．1 亲本的选配

1．5．2 分离群体的类型

1．5．3 群体大小的确定

1．6 QTL定位进展

1．6．1 QTL定位原理

1．6．2 QTL定位方法

1．6．3 水稻耐冷性状QTL研究进展

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 耐冷性鉴定

2．2．1 田间试验设计

2．2．2 孕穗期耐冷性鉴定

2．3 遗传图谱的构建

2．3．1 水稻基因组DNA的提取

2．3．2 DNA浓度检测

2．3．3 PCR扩增

2．3．4 扩增产物检测

2．4 田间性状调查

2．5 数据处理

2．5．1 遗传规律分离分析

2．5．2 绘制遗传图谱及QTL定位分析

3 结果与分析

3．1 水稻耐冷性性状遗传分析

3．1．1 有效穗数及其冷水反应指数的遗传分析

3．1．2 主穗穗长及其冷水反应指数的遗传分析

3．1．3 一次枝梗数及其冷水反应指数的遗传分析

3．1．4 二次枝梗数及其冷水反应指数的遗传分析

3．1．5 每穗总粒数及其冷水反应指数的遗传分析

3．1．6 结实率及其冷水反应指数的遗传分析

3．1．7 单株穗重及其冷水反应指数的遗传分析

3．2 遗传链锁图谱的构建

3．2．1 多态性标记筛选

3．2．2 SSR引物的多态性扩增

3．2．3 构建遗传图谱

3．3 水稻耐冷性鉴定分析

3．3．1 亲本及F3：4家系孕穗期耐冷性分析

3．3．2 性状间相关性分析

3．4 水稻孕穗期耐冷相关性状的QTL定位

4 讨论

4．1 产量性状作为水稻耐冷性指标的重要性

4．2 水稻遗传分离分析研究

4．2．1 植物数量性状遗传方法的探讨

4．2．2 水稻耐冷相关性状的遗传机制

4．3 水稻耐冷性QTL定位分析

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文