以优良恢复系为背景的水稻导入系的遗传效应研究

摘要

亚洲栽培稻主要分为粳稻和籼稻两个亚种。水稻籼粳亚种间杂种F1具有强大的杂种优势,利用籼粳亚种间的杂种优势能够大幅度提高水稻的产量。水稻产量作为主要的育种目标,受到穗重、枝梗数、结实率、颖花数、千粒重、有效穗数等产量构成因子的直接影响。
　　本研究利用一套以优良籼稻恢复系9311为背景、导入片段来源于粳稻日本晴的导入系(IL)群体为材料,评价粳稻等位基因在籼稻遗传背景中的遗传效应;同时,利用该群体与9311回交的F1(回交群体)以及与不育系粤泰A测配的杂交种F1(测交群体),分析导入片段在不同遗传背景下的遗传效应与作用方式。旨在为籼粳亚种间优良基因的利用提供一定理论和实践依据。
　　研究获得的主要结果如下:
　　1、利用165个多态性的SSR标记对127个导入系进行基因型分析,检测到导入系所含目标导入片段能够跨叠覆盖水稻全基因组,导入系的平均背景回复率为96.3％,纯合和杂合导入片段分别占水稻全基因组的3.3％和0.4％。
　　2.对导入系群体(IL)、回交群体(IL/9311)、测交群体(粤泰A/IL)的重要农艺性状进行了考查。在3个群体中,12个性状均表现为近似正态分布,单株产量及其相关性状如穗长、穗重、颖花数、结实率、二次枝梗、千粒重、有效穗数等均存在一定的超亲分离现象。单株产量分别与株高、穗长、穗重、颖花数、二次枝梗、单株理论产量、有效穗数呈极显著的相关性。
　　3.在导入系群体(IL)中,共检测到影响12个重要农艺性状的95个QTL,分布在50个标记区段。在回交群体(IL/9311)中共检测到66个QTL,分布在38个标记区段。在测交群体(粤泰A/IL)中共检测到76个QTL,集中分布在30个标记区段。
　　4.在影响重要农艺性状的QTL中,75个QTL仅在导入系中检测到,在回交群体和测交群体中均未检测到,它们主要表现为加性效应。20个QTL能在导入系、回交群体中被检测到,其中8个QTL在3个群体中均被检测到,推测它们存在显著的加性和显性效应,可能还具有一定韵上位性效应。38个QTL仅在回交群体中检测到,而在导入系和测交群体中均未发现;7个QTL仅在回交群体和测交群体中重复检测到,而在导入系中未检测到,推测这45个QTL均以显性效应为主。同时,4个QTL仅在导入系和测交群体中重复检测到,在回交种中未检测到;57个QTL仅在测交群体中被检测到,而在导入系和回交群体中均未检测到,表明这些QTL可能存在与粤泰A/9311背景基因的互作效应。
　　5.在水稻基因组中共检测到38个多效QTL区间(同一位点同时影响3个或3个以上性状的QTL区域)。如位于第1染色体RM302标记区域定位到一个同时控制穗长、穗重、二次枝梗、颖花数、千粒重、株高等性状的QTL;位于第5染色体RM305区域同时控制单株产量、穗长、穗重、二次枝梗、结实率、单株理论产量等多个性状的多效QTL;位于第6染色体的RM527附近区域在测交群体中检测到同时控制单株产量、抽穗期、穗长、穗重、二次枝梗、主穗颖花数、单株理论产量、株高等性状的QTL,在回交群体中也检测到该位点存在影响抽穗期、株高的QTL,而且该QTL区域大多以显性效应为主,部分可能还存在一定的上位性效应。结果表明,多效QTL可能是性状显著相关的遗传基础。

目录

摘要

Abstract

缩略词表

1 文献综述

1.1 分子标记技术的发展

1.2 作物数量性状的研究

1.2.1 QTL的定位方法研究

1.2.2 遗传作图群体

1.3 导入系构建与利用

1.4 QTL定位与遗传育种

1.5 杂种优势遗传基础研究

1.5.1 作物杂种优势的遗传基础

1.5.2 杂种优势遗传基础的其它见解

1.6 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 田间试验

2.3 基因型分析

2.3.1 DNA提取

2.3.2 PCR扩增

2.3.3 电泳及显影

2.3.4 亲本间SSR多态性检测

2.3.5 导入系群体的基因型分析以及导入片段检测

2.3.6 杂交种真假杂种鉴定

2.4 性状考查

2.5 数据统计与分析方法

2.6 QTL检测方法

2.7 QTL的遗传效应的分析

3 结果与分析

3.1 亲本间引物多态性的筛选与导入系SSR分析

3.2 群体与亲本的性状表现

3.3 不同群体中性状的相关性分析

3.4 重要农艺性状在不同群体中QTL定位结果与遗传效应分析

3.4.1 单株产量的QTL分析

3.4.2 抽穗期的QTL分析

3.4.3 株高的QTL分析

3.4.4 穗长的QTL分析

3.4.5 穗重的QTL分析

3.4.6 一次枝梗的QTL分析

3.4.7 结实率的QTL分析

3.4.8 单穗颖花数的QTL分析

3.4.9 二次枝梗的QTL分析

3.4.10 千粒重的QTL分析

3.4.11 单株理论产量的QTL分析

3.4.12 有效穗数的QTL分析

3.5 不同性状的QTL在染色体上的分布

4 讨论

4.1 QTL成簇分布与性状间的相关性

4.2 QTL在不同群体中的遗传效应

4.3 本研究的创新点

4.4 QTL定位与杂种优势利用

参考文献

致谢