粳稻62份资源对外源GA敏感性及863B/A7444组合剑叶角度遗传与SSR标记辅助回交研究

摘要

我国杂交水稻种植面积占水稻总面积的60％以上，每年需制种15万hm2左右。为了提高杂交稻制种异交结实率，制种过程中必须对制种田喷施GA3和割除部分剑叶。而大量喷施GA3既增加制种成本，又污染环境，还加重稻粒黑粉病的发生。割除剑叶不仅需要人工，还需要高强度和高技术的操作。培育出对外源GA3高度敏感和剑叶角度足够大的不育系和恢复系是解决这些问题的有效途径。挖掘GA3高敏感性种质资源和阐明剑叶角度遗传机制，是上述目标性状育种的前提和基础。本研究就主要从这两个方面展开，一个是调查了62份粳稻资源6个性状（株高、稳颈长、剑叶角度、倒一节间长、倒二节间长和倒三节间长）的外源GA3敏感性，并分别以株高、穗颈长和剑叶角度的GA3敏感性指标（差值和敏感指数）为变量对62份资源进行了聚类分析，并以此筛选出了GA3高敏感性的资源。另一个是以生产上大面积应用的小剑叶角度的粳稻保持系863B和在太湖流域地方品种中发现的大剑叶角度的粳香糯品种A7444为亲本，对其衍生的2008年4个世代（P1、P2、F1和F2）和2009年6个世代（P1、P2、F1、B1、B2和F2），运用主基因+多基因混合遗传模型分离分析的方法，对剑叶角度进行了遗传分析；以其中BC1F1群体(863B/A7444∥863B)为作图群体，用复合区间作图法对剑叶角度QTL进行了定位；利用SSR标记带型数据，统计了BC1F1群体中141个单株轮回亲本背景回复率，并选择高回复率单株进行了标记辅助回交。主要研究结果如下：
　　 1.62份粳稻资源经外源GA3处理后，与喷水对照相比，所调查6个性状的平均值都增大了。GA3处理后绝大部分资源倒二节间长GA3敏感性高于倒一节间长和倒三节间长的。HR-6被聚为株高对外源GA3敏感性高的一类；6427R-2-1被聚为穗颈长对外源GA3敏感性高的一类；黄糯有芒、南农粳4004和南农粳005被聚为剑叶角度对外源GA3敏感性高的一类。
　　 2.利用4个世代的资料（2008年）分析表明，剑叶角度性状表现为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传，主基因遗传率为94.9％，多基因遗传率为0.46％。利用6个世代的资料（2009年）分析表明，剑叶角度性状表现为2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传，B1世代的主基因遗传率为91.05％,多基因遗传率为1.74％;B2世代的主基因遗传率为22.74％，多基因遗传率为68.91％;F2世代的主基因遗传率为90.95％，多基因遗传率为3.69％。综合两年结果，粳稻组合863B/A7444剑叶角度受2对主基因＋多基因共同控制，2对主基因存在加性-显性-上位性效应，以主基因遗传为主。两年结果皆是｜da｜＞｜db｜，加性×加性互作效应(i)为负值，显性×显性互作效应(l)为正值。
　　 3.共检测到4个控制剑叶角度的QTL，分别位于第2、3和8染色体上。其中位于第2染色体RM300和RM145之间的qFLA-2x，贡献率为13.64％，加性效应为-27.45,增效等位基因来自863B;位于第3染色体RM232和RM338之间的qFLA-3，贡献率为9.32％，加性效应为25.18，增效等位基因来自A7444;位于第8染色体RM152-RM281之间和RM264-RM6215之间的qFLA-8-1和qFLA-8-2，贡献率分别为55.24％和62.37％，加性效应分别为65.33和-66.75，增效等位基因分别来自A7444和863B。qFLA-8-1和qFLA-8-2为两个控制剑叶角度的主效QTL。
　　 4.在BC1F1群体141个单株中，轮回亲本（863B）背景回复率变幅为60.9％～86.3％,平均值为74.9％。选择了抽穗期与轮回亲本接近、剑叶角度大且轮回亲本背景回复率高的6个单株作母本，与863B再次回交，获得了6个BC2F1家系的种子，种子数量分别为35、76、31、47、40和68粒。

目录

文摘

英文文摘

1 文献综述

1.1 杂交水稻制种历史及现状

1.1.1 杂交水稻制种的发展历史

1.1.2 杂交水稻制种中GA3的作用机理及其应用现状

1.1.3 剑叶角度在杂交水稻制种中的作用及其研究现状

1.2 数量性状遗传分离分析的原理和方法

1.2.1 分离分析法中混合分布的一般理论

1.2.2 主基因十多基因遗传模型分离分析法

1.3 QTL定位的原理与方法

1.3.1 QTL定位方法及遗传模型

1.3.2 QTL定位软件

1.4 本研究的目的意义

2 材料和方法

2.1 供试材料

2.1.1 62份粳稻资源对外源GA3敏感性比较的供试材料

2.1.2 剑叶角度遗传分析的试验材料

2.2 田间种植

2.3 试验方法及性状调查

2.3.1 62份粳稻资源对外源GA3敏感性比较的试验方法与性状调查

2.3.2 剑叶角度遗传分析的试验方法与性状调查

2.4 数据分析

2.4.1 62份粳稻资源对外源GA3敏感性比较的数据分析

2.4.2 剑叶角度主基因+多基因混合遗传模型数据分析

2.4.3 剑叶角度QTL定位的数据分析

3 结果与讨论

3.1 62份粳稻资源对外源GA3敏感性的比较

3.1.1 62份粳稻资源6个性状对外源GA3处理的反应

3.1.2 62份粳稻资源株高性状对外源GA3的敏感性

3.1.3 62份粳稻资源穗颈长性状对外源GA3的敏感性

3.1.4 62份粳稻资源剑叶角度性状对外源GA3的敏感性

3.1.5 62份粳稻资源倒一、倒二、倒三节间长性状对外源GA3的敏感性

3.1.6 讨论

3.2 粳稻剑叶角度主基因+多基因混合遗传模型分离分析

3.2.1 2008年P1、P2、F1和F24个世代剑叶角度次数分布及其遗传分析

3.2.1 2009年P1、P2、F1、B1、B2和F26个世代剑叶角度次数分布及其遗传分析

3.2.3 两种联合分析剑叶角度的遗传参数估计

3.2.4 讨论

3.3 粳稻剑叶角度QTL定位

3.3.1 粳稻863B与A7444组合剑叶角度表现及BC1F1群体剑叶角度分布

3.3.2 863B与A7444之间SSR标记多态性及BC1F1群体标记基因型的鉴定

3.3.3 粳稻863B与A7444组合BC1F1群体SSR标记遗传图谱的构建

3.3.4 剑叶角度QTL定位

3.3.5 BC1F1群体141个单株的背景回复率及标记辅助回交

3.3.6 讨论

4 全文结论

参考文献

附录

1 863B和A7444组合BC1F1群体141个单株剑叶角度（3茎平均值）及863B背景回复率

2 DNA提取方法

3 PCR反应

4 相关溶液配制

5 62份粳稻资源6个性状对外源GA3敏感性

6 粳稻863B和A7444组合BC1F1群体141个单株87个标记基因型

致谢

在读期间发表的论文