水稻葉形及產(chǎn)量相關(guān)性狀主效QTL的精細定位與功能分析.pdf

1、株型改良是提高水稻產(chǎn)量的重要途徑之一，適當(dāng)?shù)娜~形和株高對于提升冠層的光合利用率、促進作物增產(chǎn)具有積極的作用。QTL定位是解析水稻復(fù)雜農(nóng)藝性狀遺傳基礎(chǔ)的主要手段之一。前期，我們利用優(yōu)良秈稻保持系珍汕97和株葉形態(tài)優(yōu)良的強勢恢復(fù)系93-11為親本構(gòu)建回交重組自交系，并對一系列株型性狀和產(chǎn)量相關(guān)性狀進行QTL定位，發(fā)現(xiàn)許多一因多效或多基因緊密連鎖的QTL區(qū)段控制水稻株型和產(chǎn)量相關(guān)性狀。在此基礎(chǔ)上，本研究主要針對位于第一和第8染色體上的兩個效應(yīng)

2、較大的QTL簇進行精細定位和圖位克隆，解析水稻株葉形態(tài)及產(chǎn)量形成的分子遺傳基礎(chǔ)，為水稻高產(chǎn)分子育種提供有用的靶基因。主要結(jié)果如下：
　　 1.針對第1染色體短臂RM283-RM8083區(qū)間上同時控制劍葉長寬、一二次枝梗數(shù)和穗重的QTL簇，通過篩選高世代回交群體中重組交換單株，構(gòu)建覆蓋該區(qū)段的純合染色體片段代換系，以及利用后代家系測驗的方法縮小和錨定目的基因的位置，將控制劍葉長度的QTL(qFL1)精細定位在約31.3kb的范圍內(nèi)

3、，該區(qū)域包含了4個候選基因。條件QTL分析發(fā)現(xiàn)，qFL1很可能是一個同時控制葉片大小和產(chǎn)量相關(guān)性狀的多效性基因。另外，與qFL1緊密連鎖的區(qū)段還存在一個影響劍葉寬的QTL qFW1.2。說明該區(qū)段存在緊密連鎖的多基因共同決定葉片的形態(tài)和產(chǎn)量構(gòu)成性狀。
　　 2.qFL1區(qū)段上兩個主要候選基因，成花素同源基因OsFTL1和ABC轉(zhuǎn)運子，在親本間存在序列差異。比較近等基因系NILZS97和NIL93-11的表達量發(fā)現(xiàn)，Os FTL1

4、的表達量在栽后兩周和40天的苗期葉片以及抽穗前7天的劍葉中均有極顯著的差異，表明OsFTL1最有可能是影響葉片形態(tài)和產(chǎn)量相關(guān)性狀的目的基因。
　　 3.針對第8染色體短臂RM5428-MRG2181區(qū)間上同時控制抽穗期、劍葉長寬、株高、葉片間距、穗長、穗抽出度、一二次枝梗數(shù)和穗重的QTL簇，我們利用三個雜合自交后代家系(HIFs)對其效應(yīng)進行了驗證和目標(biāo)區(qū)段的縮小。利用新開發(fā)的一系列SSR、InDel和測序標(biāo)記，結(jié)合重組交換單株

5、的后代家系測驗，將目標(biāo)QTL精細定位在20kb的范圍內(nèi)，并確定了兩個候選基因：CCAAT盒結(jié)合蛋白和轉(zhuǎn)運酶蛋白。轉(zhuǎn)基因互補測驗顯示，CCAAT盒結(jié)合蛋白能夠不同程度地互補珍汕97遺傳背景的近等基因系受體，使抽穗期、株高和產(chǎn)量相關(guān)性狀同時發(fā)生改變；而轉(zhuǎn)運酶蛋白沒有產(chǎn)生明顯的表型，說明CCAAT盒結(jié)合蛋白就是控制多個表型的目標(biāo)基因，具有一因多效的作用。我們將其命名為Ghd8(Grainnumber，plant height，and head

6、ing date8)。
　　 4.利用HIFs對目標(biāo)QTL效應(yīng)區(qū)段驗證表明，Ghd8效應(yīng)受背景中其它基因比如qHD6.1和Ghd7的影響。在Ghd7為品種93-11的基因型時，Ghd8區(qū)間表現(xiàn)為完全顯性；當(dāng)Ghd7為珍汕97基因型時，Ghd8效應(yīng)大大減小，說明Ghd7與Ghd8存在遺傳互作。
　　 5.Ghd8近等基因系和轉(zhuǎn)基因株系的表達譜分析發(fā)現(xiàn)，該基因在全生育期內(nèi)都有表達，其中在劍葉和根內(nèi)表達量較高。在短日照條件下，