利用RILs群体对水稻正季和再生季重要农艺性状的QTL比较分析

摘要

水稻多数性状是由多基因控制的数量性状，对数量性状基因位点进行鉴定在作物遗传育种上具有重要意义。本研究以粳糯稻品种糯稻89-1为母本，籼稻品种蜀恢527为父本进行杂交，从F2开始通过单粒传法获得重组自交系群体（RILs），2007年正季种植F2：6群体，在当年正季考察了株高、有效穗、穗长等9个农艺性状，再生季考察了有效穗、穗长、再生力等8个农艺性状，此外，利用该群体还考察了水稻发芽率及芽期和再生稻桩耐寒性状，同时利用SSR标记构建遗传图谱和对这些性状进行了QTL定位分析。主要研究结果如下： ⑴在RILs群体中，所考察的性状均表现为连续变异，且都接近正态分布，表明这些性状均为数量性状。方差分析表明，正季和再生季所有农艺性状株系间基因型差异显著或极显著。表明该重组自交系群体内株系间存在广泛的遗传变异。 ⑵对所考察的性状进行相关分析，发现多数性状存在相关性。在正季，株高与齐穗期、结实率与千粒重等分别显著正相关，株高、穗长、每穗总粒数、每穗实粒数四者彼此极显著正相关，着粒密度、每穗总粒数、每穗实粒数三者彼此极显著正相关，有效穗与穗长、每穗总粒数极显著负相关，千粒重与着粒密度极显著负相关。在再生季，再生力与每穗总粒数、着粒密度显著负相关，与有效穗极显著正相关，与芽期耐寒性显著正相关，其他农艺性状间的相关性与正季的表现规律相似。在两季均考察的7个性状中，同一性状两季间表现出极显著正相关，其中千粒重的相关系数最大，接近1；正季有效穗、每穗总粒数、着粒密度、每穗实粒数与再生季多数性状相关性达显著或极显著水平，而正季千粒重除与再生季千粒重和着粒密度相关性达极显著水平外，与其他再生季性状相关性不显著。 ⑶选用SSR引物对双亲进行多态性检测，有118对引物在双亲间表现多态性，用这些引物对169个株系进行检测，构建了一张包含105个分子标记、12个连锁群的连锁遗传图，覆盖了水稻基因组1144．1 cM，标记间的平均距离为10．90 cM，采用基于最小二乘的复合区间定位法对上述性状进行了QTL定位。 ⑷对各性状分别进行QTL定位分析，所考察的性状均检测到了相应的QTL。正季共检测到QTL27个，分布在1、2、3、5、6、7、8、10染色体上，再生季共检测到QTL27个，分布在1、2、3、4、5、6、7、10染色体上。对正季和再生季分别分析并比较两季检测到的QTL发现，在两季共同定位的7个农艺性状中能同时检测到的QTL共有11个，分布于第1、2、6、7、10染色体上。分别是穗长1个（qP16），每穗总粒数3个（qSnp1-1，qSnp1-2，qSnp6），着粒密度2个（qDp1-1，qDp1-2），千粒重5个（qKw2-1，qKw2-2，qKw2-3，qKw7-1，qKw10）。另外3个性状，即有效穗、每穗实粒数、结实率在两季中未检测到相同的QTL。两季中，千粒重检测到的QTL重复率最高，共检测到5个相同的QTL，且同一QTL在两季间贡献率大小表现稳定，表明千粒重性状表现受环境影响小。 ⑸发现有控制不同性状QTL定位在同一位点或区域。如在第1号染色体上的标记区间RM259～RM220内同一位点，同时定位到控制每穗总粒数和着粒密度的QTL（qSnp1-1（R）、qDp1-1（M）），在同一区间相邻位点定位到1个控制穗长的QTL（qP11-1（R））；在第6号染色体上的标记区间RM340～RM528内同一位点，同时定位到了控制株高、穗长和每穗总粒数的QTL（qPh6-2（M）、qP16（R）、qSnp6（R））；在第7号染色体上的标记区间RM346～RM351内同一位点，同时定位到了控制每穗实粒数和结实率的QTL（qGpp7（M）、qSsr7（M））。这种控制不同性状的QTL定位在同一位置或区域，可能是QTL紧密连锁或一因多效。研究结果对指导水稻育种实践具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.文献综述

1.1 分子遗传图谱的构建

1.1.1 分子遗传图谱构建的程序

1.1.2 遗传图谱构建进展

1.2 QTL定位原理与方法

1.2.1 QTL定位原理

1.2.2 QTL定位方法

1.3 水稻QTL定位研究进展

1.3.1 水稻农艺性状QTL定位研究进展

1.3.2 水稻耐寒性遗传和QTL定位研究进展

1.3.3 水稻再生力QTL定位研究进展

1.4 开题设想

2.材料与方法

2.1 供试材料

2.2 试验设计

2.2.1 田间试验

2.2.2 芽期耐寒性鉴定

2.2.3 再生稻桩耐寒性鉴定

2.3 性状考察

2.3.1 水稻农艺性状考察

2.3.2 水稻耐寒性状考察

2.4 SSR引物来源

2.5 SSR分析

2.5.1 基因组总DNA提取

2.5.2 PCR扩增反应

2.5.3 电泳检测及成像

2.5.4 SSR资料收集及统计分析

2.5.5 遗传图谱的绘制和QTL定位

3.结果与分析

3.1 性状表型分布

3.2 性状方差分析

3.3 性状相关分析

3.3.1 正季农艺性状相关分析

3.3.2 再生季农艺性状相关分析

3.3.3 正季和再生季间性状相关分析

3.4 DNA分子标记连锁图谱的构建

3.5 QTL定位研究

3.5.1 正季与再生季农艺性状定位结果与比较

3.5.2 再生力QTL定位结果

3.5.3 耐寒性QTL定位结果

3.5.4 发芽率QTL定位结果

4.讨论

4.1 决定植物数量性状的QTL数目及其影响因素

4.2 本研究结果与已有QTL位点的关系(附录)

4.2.1 两季检测到的农艺性QTL与前人相应结果比较分析

4.2.2 再生力QTL定位结果评价

4.2.3 耐寒性QTL位点的比较分析

4.3 QTL位点与主效基因的关系

4.4 耐寒性与再生力的相关性探讨

4.5 芽期耐寒性与越冬耐寒性的分子基础探讨

4.6 QTL紧密连锁和一因多效

附录：同一性状在不同条件下的QTL定位

参考文献

致谢

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