水稻选择导入系耐低氮改良与QTL定位研究

摘要

氮素是水稻生长发育所必需的营养物质之一,也是需求最大的矿质营养元素之一。在水稻生长过程中,单位面积用氮量高和利用率低已成为水稻发展的两大难题。研究水稻氮代谢的机制,提高氮肥吸收、利用效率是保证我国水稻安全可持续生产的一种经济、环保和长效的策略。本论文以我国生产上大面积推广应用的籼稻恢复系蜀恢527和明恢86为轮回亲本,2004和TKM9为供体亲本,构建了蜀恢527/2004、明恢86/2004、蜀恢527/TKM9及明恢86/TKM9等4个BC2F4耐低氮选择导入系群体。在正常施氮(对照)与低氮胁迫(处理)两种水平下,对株高、穗长、单株有效穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、千粒重及单株产量等八个重要农艺性状进行了表型鉴定及QTL定位分析。主要结果如下:
　　1.从各性状来看,低氮胁迫对四个选择导入系群体的千粒重、结实率及单株有效穗数影响较大,最终引起单株产量的降低。耐低氮品种选育要注重选择分蘖力强、结实率高、千粒重表现稳定的株系。
　　2.相关性分析结果表明,在正常施氮与低氮胁迫两种水平下,单株产量与单株有效穗数、每穗实粒数、每穗总粒数与结实率之间呈显著或极显著正相关,千粒重与每穗实粒数、每穗总粒数和单株有效穗数之间呈显著或极显著负相关。说明在高产育种在注重分蘖力、穗粒数和结实率的改良,注意穗粒数与千粒重的协调。
　　3.通径分析结果表明,在正常施氮与低氮胁迫两种水平下,单株有效穗数对单株产量的直接效应最大,且受到每穗实粒数的影响较大。因此,协同提高水稻单株有效穗数和每穗实粒数指标对于水稻高产育种较为重要,这与相关性分析结果一致。
　　4.产量及其相关性状的QTL定位结果表明,根据在正常施氮与低氮胁迫两种水平下QTL的不同表达,检测到稳定表达的18个QTL,贡献率介于10.57％~32.96%,增效等位基因来自供体亲本2004或TKM9,这类位点可以作为产量性状改良的重点。如蜀恢527/2004群体中定位到的控制每穗实粒数和每穗总粒数的qfgp6、qfgp12、qsnp6a、qsnp12;蜀恢527/TKM9群体中定位到的控制株高、穗长和结实率的qph2b、qpl12a、qsf3。
　　4个群体定位到了34个影响正常施氮与低氮胁迫两种水平下性状差值的QTL,增效等位基因来自供体亲本2004或TKM9,贡献率介于7.32%~20.2%。如蜀恢527/2004群体检测到控制株高的qph2a和qph5等位点,蜀恢527/TKM9群体中检测到控制每穗实粒数的qfgp12,明恢86/2004群体中检测到控制千粒重的qtgw3a和qtgw5,明恢86/TKM9群体中检测到控制每穗总粒数的qsnp12,这类位点降低了目标性状在正常施氮与低氮胁迫两种水平下的表型差值,推测这类位点对水稻低氮胁迫的耐性有直接贡献。
　　4个群体在正常施氮与低氮胁迫两种水平下共检测到14个一因多效位点,其增效等位基因均来自于供体亲本2004或TKM9,贡献率介于13.52%~25.68%。如明恢86/TKM9群体检测到与标记RM286连锁的位点qfgp11、qsnp11和qyd11同时作用于每穗实粒数、每穗总粒数和单株产量,在这3个位点导入供体亲本TKM9基因能够较好的提高每穗实粒数、每穗总粒数和单株产量。可利用分子标记辅助选择在这类位点上表现为供体基因型的个体对不同遗传背景的改良和后代选择具有重要意义。有些一因多效位点不利于不同性状的同步改良,如明恢86/2004群体中与标记RM346连锁的位点qsnp7b和qtgw7,控制每穗总粒数的增效等位基因来自明恢86,控制千粒重的增效等位基因来自供体亲本2004。对这类位点要根据不同育种目标进行选择性的利用。

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1文献综述

1.1 植物体内氮含量及存在形式

1.2 水稻对氮素的吸收转运利用机制

1.3 水稻氮素利用效率的评价指标

1.4 作物数量性状QTL的定位方法

1.5 产量相关性状的相关性研究

1.6 水稻耐低氮QTL定位研究进展

1.7 水稻耐低氮相关基因的研究进展

2水稻高代回交导入系群体表型鉴定结果分析

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

3耐低氮相关性状QTL定位与效应分析

3.1材料与方法

3.2 结果与分析

4 讨 论

4.1水稻高代回交导入系群体的性状表现

4.2 产量性状QTL定位

4.3与前人QTL定位结果的比较

5 结 论

参考文献

致谢

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攻读硕士学位期间发表的学术论文：