水稻高代回交导入系群体产量相关性状的QTL定位及抽穗期基因DTH6的鉴定

摘要

水稻的高产稳产对保障我国粮食安全具有重要意义。近年来，品种遗传基础趋于狭窄已成为水稻产量潜力进一步提高的瓶颈。江苏为粳稻生产大省，挖掘可供粳稻品种选育应用的产量相关QTL/基因，拓宽现有品种的遗传基础对提高粳稻品种的产量潜力及江苏省粮食生产均具有重要的意义。本研究构建了一套以优质中籼品种黄华占为供体，改良迟熟中粳品种武育粳3号而来的新品系抗条武育粳3号为背景的高代回交导入系群体，多年考察导入系产量相关性状;同时利用简化基因组重测序技术(SLAF-seq)对导入系进行测序分析，明确各株系中导入片段。结合性状考察及重测序数据对产量相关性状进行QTL定位研究，并对已克隆的重要产量基因Gn1a在直立穗粳稻遗传背景下的效应进行全面分析，同时对新的QTL/基因进行定位，相关结果为产量相关性状的分子育种和新基因的定位克隆奠定基础。具体结果如下:
　　(1)采用性状优先的方法构建了一套包含210个株系的高代回交导入系群体，根据系谱及SLAF-seq测序结果，选择133份高代回交导入系材料（56个BC4F4及77个BC3F5），于2014年和2015年对这133份材料16个产量相关性状进行考察。
　　(2)利用简化基因组重测序(SLAF-seq)获得244，683个SLAF标签，其中有效多态性标签25，784个，有效多态性达10.54％。从有效多态性标签中最终筛出10，103个高质量SLAF标签用于后续分析，均匀分布于12条染色体上，其中第2染色体最多，共1，328个标签，最少的是第12染色体，共296个标签。
　　(3)利用高质量SLAF标签对应的SNP分型，结合两年环境下16个产量相关性状考察数据，在QTL IciMapping V4.0软件中共定位到120个产量相关性状QTLs。与水稻播始天数、株高、单株穗数、单株产量、穗长、一次枝梗数、一次颖花数、二次枝梗数、二次颖花数、主茎穗颖花数、结实率、千粒重、粒长、粒宽、粒厚、长宽比相关的QTLs分别为11、6、4、6、3、11、9、4、5、6、6、12、3、12、13和9个，其中两年能重复检测到18个QTLs;两年分别定位到但距离相近、遗传效应方向一致，可视为同一QTL的共12个;同时控制两个及以上性状的QTL簇有6处。
　　(4)在直立穗粳稻遗传背景下，Gn1a能显著增加二次枝梗数、二次枝梗颖花数及穗长、一次枝梗数、一次枝梗颖花数和穗总粒数，但单株穗数显著减少，单株产量未见显著提高;在籽粒性状上表现粒宽显著增加、长/宽比减小的特点，有千粒重提高、垩白粒率增加的趋势。要利用Gn1a基因增加穗粒数来提高直立穗粳稻品种的单产，还需聚合其它产量相关基因，以克服单株穗数减少、外观品质变劣的不利影响。
　　(5)利用高代回交导入系T1与抗条武育粳3号配制的F2群体，在位于第6染色体上约500kb的区间初定位到一个新的抽穗期显性基因DTH6，来源于印度籼型常规水稻Dualr。扬州正季长日照下，携带DTH6株系提早抽穗，而扬州和海南两地抽穗期稳定在82天左右，表明DTH6可减弱株系的感光性。

目录

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1．1 水稻产量构成因素

1．1．2 水稻抽穗期的遗传研究进展

1．2 QTL定位

1．3．1 基本技术原理

1．3．2 SLAF-seq技术的优势

1．3．3 SLAF-seq技术的应用

1．4 本研究的目的和意义

第二章 基于水稻高代回交导入系定位产量相关性状QTL

2．1 材料与方法

2．1．1 供试材料

2．1．2 试验设计

2．1．3 性状考察

2．1．4 SLAF标签开发及流程

2．1．5 SLAF-seq测序数据的优化校准

2．1．6 数据处理及QTL分析

2．2 结果与分析

2．2．1 高代回交导入系群体的选育和SLAF-seq测序结果

2．2．2 高代回交导入系群体产量相关性状表现及相关性分析

2．2．3 产量相关性状的QTLs

2．2．4 两年稳定遗传、定位距离相近的QTLs及多效性分析

2．3 讨论

2．3．2 产量相关性状QTLs与已知基因

第三章 高代回交导入系中Gn1a的遗传效应分析

3．1 材料与方法

3．1．1 供试材料

3．1．4 分子标记检测

3．1．5 统计分析

3．2 结果与分析

3．2．2 Gn1aH对产量性状的影响

3．2．3 Gn1aH对穗部性状的影响

3．2．4 Gn1aH对籽粒性状的影响

3．3 讨论

第四章 一个抽穗期新基因DTH6的鉴定

4．1．1 供试材料

4．1．2 试验设计

4．1．3 抽穗期调查

4．1．4 分子标记检测

4．1．5 分子标记的开发

4．1．6 测序

4．2 结果与分析

4．2．1 高代回交导入系T1的导入片段鉴定和多态性标记筛选

4．2．2 抽穗期鉴定

4．2．3 F2群体的遗传分析

4．2．4 DTH6的初步定位

4．2．5 DTH6的来源分析

4．3 讨论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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