杂交稻“大青稞”现象遗传基础剖析

摘要

“大青棵”是杂交稻生产中普遍存在的现象,是造成减产的重要因素之一。由于“大青棵”表现为不抽穗或迟抽穗,因此本研究从抽穗期的角度去剖析“大青棵”现象产生的遗传基础。本研究以蜀恢527和明恢86为轮回亲本与辐恢838构建了两个BC2F3:4产量选择导入系群体,分别与四个骨干不育系测交产生了8个测交群体。以抽穗期作为剖析“大青棵”的评价指标,于2010年在合肥、杭州和广州三个环境,2011年在合肥、杭州和南宁三个环境下进行抽穗期和产量性状表型鉴定,结合基因型分析,利用单向(One-wayANOVA)和双向方差分析(Two-wayANOVA)检测与抽穗期和单株产量相关的QTL及QTL间互作。
　　1.根据测交组合在合肥环境下的抽穗期情况将其分成两类,即:Q组合,表现为“大青棵”,不能正常抽穗;另一类,非Q组合,能正常抽穗。按照上述原则,以蜀恢527为背景的测交组合在合肥环境下,152个测交组合包含55个Q组合和97个非Q组合,其中Q组合在杭州和广州与对照组合相比表现为迟抽穗,非Q组合在合肥、杭州和广州环境下的抽穗期与对照组合相近。就单株产量而言,Q组合的单株产量在杭州环境下低于对照组合,在广州环境下高于对照组合,非Q组合的单株产量在合肥和杭州环境下与对照组合相近,在广州环境下略低于对照组合。
　　以明恢86为背景的测交组合抽穗期在合肥环境下,184个测交组合包含40个Q组合和144个非Q组合,其中Q组合在杭州环境下与对照组合相比表现为迟抽穗,在南宁与对照组合抽穗期相近;非Q组合在合肥、杭州和南宁环境下的抽穗期与对照组合相近。就单株产量而言,Q组合的单株产量在杭州环境下明显低于对照组合,在南宁环境下与对照组合相近。
　　2.相关性分析结果表明,除2010年在广州环境下抽穗期与产量呈极显著正相关(相关系数为r=0.57)外,在其余各环境下都呈负相关,且在杭州环境下2010年和2011年均呈极显著负相关(相关系数分别为r=-0.59和r=-0.53),2011年在南宁环境下呈显著负相关(相关系数为r=-0.18),在合肥环境下两年正常抽穗材料的抽穗期与产量相关性不显著(相关系数分别为r=-0.02和r=-0.03)。
　　3.产量QTL定位结果显示,2010年以蜀恢527为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到38个产量QTL,分布于第1-11条染色体上,其中在多个环境和群体中同时检测到的有18个产量QTL。2011年以明恢86为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到36个产量QTL,其中在多个环境和群体中同时检测到的有21个产量QTL。
　　4.2010年以蜀恢527为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到33个抽穗期QTL,分布于12条染色体上,其中在多个环境和群体中同时检测到的有15个抽穗期QTL;2011年以明恢86为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到23个抽穗期QTL,在多个环境和群体中同时检测到的有12个抽穗期QTL。其中qHD8-2(RM3395)和qHD8-3(RM331),这两个位点在四个群体以及广州和杭州这两个环境中均被检测到,且贡献率较大,可能为控制迟抽穗的主效位点,与杂交稻中不抽穗现象的产生有关。
　　5.双向方差分析发现,以蜀恢527为背景的测交群体共检测到4对位点,以明恢86为背景的测交群体共检测到5对位点在不同群体和环境下稳定表达,且这几对上位性QTL同样控制单株产量。通过对产生“大青棵”杂种的亲本及其本身进行基因型结合QTL互作分析发现,正是由于位点RM331与RM2;RM331与RM5346;RM3395与RM16;RM3325与RM53;RM110与RM565;RM110与RM566;RM84与RM579;RM1381与RM179;RM1381与RM481之间产生了复杂的互作(显加/加显/显显互作),导致部分测交组合在杭州和广州抽穗期明显延迟,在合肥产生“大青棵”现象。

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附图目录

1 文献综述

1.1杂交稻中的“大青棵”现象与成因

1.2 水稻的光温反应特性

1.3 水稻抽穗期基因的初定位/精细定位与克隆研究进展

1.4 水稻抽穗期基因位点间的互作

1.5 水稻抽穗期QTL与环境的互作

2 引言

3 材料与方法

3.1 群体构建

3.2 表型评价

3.3 DNA提取

3.4 SSR基因型分析

3.5 数据分析方法

4 结果与分析

4.1 测交后代组合的抽穗期、产量及其相关性状表型分析

4.2 杂交后代群体的抽穗期、产量及其性状相关性分析

4.3 QTL定位分析

4.4 双位点QTL 互作定位分析

5 讨论

5.1“大青棵”现象产生的原因

5.2 大青棵产生的遗传基础

5.3关于抽穗期和单株产量的关系

5.4 与已克隆或精细/初定位的QTL比较分析

6 结 论

参考文献

致谢

个人简介

攻读硕士学位期间发表的学术论文：