利用东乡野生稻染色体片段置换系鉴定穗部性状主效QTL

摘要

【目的】稻穗是水稻产量的主要承载者,发掘穗部性状相关的主效QTL对进一步精细定位、克隆和育种利用具有重要意义。【方法】以粳稻日本晴为受体、东乡野生稻为供体构建的一套染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines,CSSLs)群体为材料,在4个生态环境下进行穗部性状表型鉴定与主效QTL定位分析。【结果】不同生态环境下CSSL群体穗部性状存在较大幅度变异,东乡野生稻染色体片段的导入显著改变背景亲本的穗部性状,具有明显的增产效应;早季、中季、晚季和海南环境下共检测到64个控制每穗颖花数和籽粒大小的QTL,其中qPL2、qSN1.2、qSN2、qFGN3、qTGW2、qTGW12.1和qSL2在3个环境下稳定表达,21个QTL在2个环境下被重复检测到,其余QTL仅在单一环境下被发现;主效QTLqSN1.1、qSN1.2、qSN2、qSN3和qSN12对每穗颖花数具有明显的影响,多个QTL聚合具有明显调控每穗颖花数的功能;主效QTLqSL2、qSL3.2、qSLW3.1、qSLW3.2、qTGW8.1和qSLW10对籽粒大小具有明显的影响。这些位点分别作用于粒长、粒宽和长宽比,相互作用、共同决定籽粒大小;同时,穗部性状QTL成簇分布于10个染色体区段,其中主效QTL簇qGNS1.1、qGNS1.3、qGNS2.1、qGNS3.1、qGNS9、qGNS10和qGNS12包含多个调控每穗颖花数及籽粒大小性状的QTL,可在不同环境下稳定表达。来自东乡野生稻的等位基因具有明显调控产量表型的功能。【结论】研究结果不仅为东乡野生稻优异基因发掘奠定基础,也可为水稻穗部性状的分子育种提供新基因源。