利用重疊片段代換系進行水稻特異耐熱種質(zhì)資源創(chuàng)新及其遺傳基礎(chǔ)研究.pdf

1、高溫熱害已成為水稻等糧食作物的主要自然災(zāi)害之一，其不僅影響水稻正常的生長發(fā)育，還會導致產(chǎn)量的損失和品質(zhì)的下降。當前生產(chǎn)上推廣的絕大多數(shù)水稻品種耐熱性均較差，頻繁的高溫熱害已對水稻安全生產(chǎn)構(gòu)成很大的威脅。因此挖掘和利用水稻特異耐熱基因，開展水稻耐熱性種質(zhì)資源的創(chuàng)新及其遺傳基礎(chǔ)研究，選育水稻耐熱品種，對改良水稻品種的耐熱性、減輕高溫熱害造成的損失，保證糧食安全，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　本研究以具有特異性耐熱品種N22為供體親本

2、、以綜合性狀優(yōu)良但對熱敏感的秈稻品種9311為受體親本，通過雜交、回交以及分子標記輔助選擇的方法，構(gòu)建了一套覆蓋N22全基因組的113個重疊片段代換系（CSSLs）；在水稻幼苗（二葉一心）期，利用人工氣候培養(yǎng)箱設(shè)置40℃高溫環(huán)境對CSSLs進行高溫脅迫處理，并以25℃環(huán)境條件下生長的幼苗為對照，以測定葉片的相對電導率為熱敏指數(shù)，對代換系進行了耐熱性評價；最后再利用代換系的耐熱指數(shù)為表型值并結(jié)合代換系的基因型值，對代換系片段的遺傳效應(yīng)進行

3、了分析。主要結(jié)果如下：
　　1、利用均勻分布在水稻染色體上的356個SSR分子標記對親本9311與N22之間多態(tài)性檢測，篩選到143個具有多態(tài)性標記，多態(tài)性比例為40.17％，SSR標記間平均距離為11.3cM。
　　2、構(gòu)建的一套含113個株系的CSSLs群體，共包括175個N22的代換片段，平均每個株系攜帶1.6個導入片段。純合片段有166個，占導入片段數(shù)的比例為94.9%。其中純合和雜合導入片段分別占水稻整個基因組的3

4、.3%和0.3%。遺傳背景回復率分析表明，9311的背景回復率平均為96.5%。
　　3、代換片段長度大小為0.5cM～59.0cM，片段總長度為2682.9cM，平均長度為15.3cM，絕大多數(shù)導入片段長度在0.5～20cM之間。代換片段基本覆蓋供體N22的全基因組。
　　4、對113個CSSLs以及兩個親本高溫脅迫處理的結(jié)果表明，兩次重復試驗測定數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致，熱敏指數(shù)變化范圍分別為1.72%～5.55%和1.65

5、%～5.53%，多數(shù)株系熱敏指數(shù)集中在4.61%～5.10%之間。發(fā)現(xiàn)有CSSL27、CSSL44和CSSL97共3個片段代換系在兩次重復耐熱實驗中，其熱敏指數(shù)與N22非常接近，表現(xiàn)為差異不顯著；CSSL27、CSSL44和CSSL97的遺傳背景回復率分別達到了96.3%、97.1%和95.4%。其在株高、抽穗期、有效穗數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量共5個主要農(nóng)藝性狀上（除了CSSL97的單株產(chǎn)量比9311略低外）均與9311沒有明顯差異或優(yōu)于9

6、311。實現(xiàn)了特異耐熱種質(zhì)資源的創(chuàng)新，在改良優(yōu)良恢復系9311的耐熱性的同時，仍保持其原有的優(yōu)良綜合性狀。
　　5、通過對代換片段的遺傳效應(yīng)分析，共檢測到6個與耐熱性相關(guān)的QTL。分別分布在第3、4、5、8、9和10號染色體上，LOD值范圍2.80～7.53，貢獻率為5.42～16.06，加性效應(yīng)值-1.10～-0.75。位于第3和第10染色體上的代換片段RM157和RM5352的貢獻率較大，可能為控制水稻幼苗期耐熱性的主效基因，

7、但需要進一步加以驗證。
　　6、代換片段的互作效應(yīng)分析表明，多個耐熱片段之間存在互作效應(yīng)，具體表現(xiàn)為同源染色體上以及非同源染色體上的非等位基因間的互作。LOD值為4.98～9.06，貢獻率為1.50%～12.64%，加性效應(yīng)為-0.70～0.62，RM5586與 RM273之間互作效應(yīng)的貢獻率最大，為12.64%。表明水稻的耐熱性既可能由一些主效基因控制，同時不同的代換片段之間以及主效基因與微效基因片段之間還存在互作效應(yīng)，這些發(fā)現(xiàn)