利用秈粳染色體片段置換系研究水稻粒形相關性狀的遺傳基礎.pdf

1、水稻（Oryza sativa）在亞洲乃至全世界都是主要的糧食作物之一。隨著生活水平的不斷提高，人們越來越重視稻米的外觀性狀。水稻粒形不僅是稻米外觀指標之一，也是產量構成的重要因素之一，然而同時改良水稻的產量和品質對育種家來說是很大的挑戰(zhàn)，因為產量和品質性狀通常是負相關的。在過去的十幾年中，人們對粒形的遺傳機理做了廣泛的研究，但是其中的遺傳基礎還不清楚。因此深入解析稻米粒形的遺傳基礎將對培育高產的水稻品種具有重要指導意義。
　　染

2、色體片段置換系(Chromosome segments substitution lines，CSSLs)屬于永久性群體，相對于F2等臨時性群體，可以滿足重復實驗的需求，同時能夠有效地排除遺傳背景的影響，很適合遺傳基礎的研究。本研究以粳稻Asominori和秈稻IR24雜交衍生的兩套交互式染色體片段置換系(CSSLs)以及分別與背景親本雜交產生的兩套F1群體，共四套群體為實驗材料，利用SSR標記構建了兩套置換系的基因型圖譜。結合粒形的表

3、型數(shù)據(jù)，利用Icimapping軟件分析了各個群體中加-顯性QTL位點，同時利用中親優(yōu)勢值分析了F1群體中的雜種優(yōu)勢位點(Heterotic loci，HL)。主要結果如下:
　　1.SSR基因型圖譜構建:利用131對SSR標記對以Asominori為受體，以IR24為供體的NAIS置換系構建基因型圖譜;在粳稻置換系中，9％的家系為單片段置換系，50％的家系包含2-3個供體片段，28％的家系包含4-5個供體片段，大于6個供體片段的

4、家系（主要集中在Chr.10和Chr.11上）只占群體的9％，供體片段均勻分布在12條染色體上，覆蓋整個基因組。經統(tǒng)計:供體片段累計達211個，平均每個家系包含3.29個供體片段，每個供體片段平均在1.61個家系中重復出現(xiàn)。利用126對SSR標記對以IR24為受體，以Asominori為供體的NIAS置換系構建基因型圖譜。在秈稻置換系中，15％的家系為單片段置換系，49％的家系包含2-4個供體片段，21％的家系包含5-6個供體片段，而大

5、于7個供體片段（主要集中在Chr.6和Chr.12上）的家系只占12％，供體片段覆蓋整個基因組。經統(tǒng)計:供體片段累計達209個，平均每個家系包含3.66個供體片段，每個供體片段在1.65個家系中重復出現(xiàn)。
　　2.粒形性狀表型變異分析:NAIS群體在南京和貴陽環(huán)境中粒形性狀對比發(fā)現(xiàn)粒寬和長寬比幾乎沒有差異，粒長在南京環(huán)境下比在貴陽平均略長0.13mm，相應的粒面積也增加了0.65mm2，說明粳稻更適合在長日照條件下生長。NIAS群

6、體在E2環(huán)境中相對于E1環(huán)境粒形性狀更好，具體表現(xiàn)為粒形的長寬比適中，粒面積相對較大。說明秈稻更加適合于在多雨水肥沃的地理區(qū)域生長。而無論NAIS還是NIAS，從整個置換系的表型來看，與背景親本的差異很微小，說明置換系群體中的增效片段和減效片段數(shù)量相當，彼此效應相互抵消。而從各個家系來看，存在明顯的雙向超親現(xiàn)象，是由于各個家系包含的供體片段以及片段數(shù)量不同所致。
　　3.結合粒形表型數(shù)據(jù)，鑒定4套群體中粒形性狀的加-顯QTL。利用

7、NAIS及NAISF1在2個環(huán)境中檢測到3個影響粒長的加-顯性QTL。qGL2-1-I同時具有加性和顯性效應，其余QTL只表現(xiàn)出加性效應;6個影響粒寬的加-顯性QTL，qGW1-1-I在貴陽中同時具有加性和顯性效應;6個影響谷粒長寬比的加-顯性QTL，qLWR1-1-I在兩個環(huán)境中同時表現(xiàn)出加性和顯性效應，且都表現(xiàn)為負向的減小表型的作用;4個影響粒面積的加-顯性QTL，且都只表現(xiàn)出加性或者顯性效應。利用NIAS及NIASF1在2個環(huán)境中

8、共檢測到2個影響粒長的加-顯性QTL，qGL3-1-A和qGL4-1-A在貴陽環(huán)境中同時具有加性和顯性效應，而在南京環(huán)境中qGL3-1-A只表現(xiàn)為顯性效應，qGL4-1-A只表現(xiàn)為加性效應;5個影響粒寬的加-顯性QTL，qGW2-1-A在南京點中同時檢測到加性和顯性效應;4個影響谷粒長寬比的加-顯性QTL，qLWR3-1-A和qLWR5-1-A在兩個環(huán)境中同時表現(xiàn)出加性和顯性效應;2個影響粒面積的加-顯性QTL，且都只表現(xiàn)出加性或者顯性

9、效應。
　　4.根據(jù)粒形性狀的中親優(yōu)勢值，結合基因型數(shù)據(jù)，檢測了F1群體中的雜種優(yōu)勢位點。粳稻中檢測到1個較穩(wěn)定的粒長HL位點，位于RM411標記附近具有顯著的優(yōu)勢作用;1個穩(wěn)定的粒寬HL位點，位于標記RM493附近且該標記同時為加性和顯性QTL位點;2個長寬比HL位點，位于RM411、RM493標記處;秈稻中檢測到1個穩(wěn)定的粒長HL位點，位于RM3467標記處，且重演性強;1個長寬比HL位點，位于RM3467標記處且該標記同時為

10、加顯性QTL位點;粒寬、粒面積則未檢測到穩(wěn)定的HL位點。
　　5.比較加性效應值和顯性效應值，計算平均顯性度|D/A|值，分析各粒形性狀的遺傳基礎。結果顯示，粳稻背景下粒長的遺傳主要為加性效應，粒寬的遺傳主要為超顯性和部分顯性，長寬比的遺傳主要為部分顯性，粒面積的遺傳則主要為顯性效應。秈稻遺傳背景下，粒長、粒寬、長寬比的遺傳主要為部分顯性效應，粒面積的遺傳主要為顯性效應。
　　6.從粒形性狀的加性和顯性效應的QTL在染色體上