雜交水稻株高的動態(tài)遺傳分析及分子預測.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，株高作為水稻重要農(nóng)藝性狀之一，直接影響水稻的豐產(chǎn)潛力和抗倒性能。了解水稻株高的遺傳規(guī)律并對其進行有效選擇是水稻遺傳育種研究的重要目標。前人對雜交水稻株高的遺傳分析主要集中在對最終株高的分析上，得出的結(jié)論也隨供試材料、環(huán)境條件等的不同出現(xiàn)差異。 雜種優(yōu)勢利用作為水稻增產(chǎn)的重要途徑之一，已得到人們的廣泛認可。但傳統(tǒng)的親本選配方法人力、物力消耗大，周期長，效率低，易受環(huán)境的影響，這給雜種優(yōu)勢利用提出了新的挑戰(zhàn)。早

2、期人們嘗試利用形態(tài)指標、生化標記等方法來預測雜種優(yōu)勢，這些方法有一定的參考價值，但預測準確性不高。20世紀80年代，分子標記技術的出現(xiàn)為雜種優(yōu)勢預測開辟了新的途徑，但也出現(xiàn)不同研究者因使用不同材料，不同標記類型，在不同試驗環(huán)境下得出結(jié)論差異較大的情況。 本研究利用兩套不完全雙列雜交組合分別在重慶北碚和四川瀘州種植，通過測定不同時期F<,1>及親本株高，對不同發(fā)育時期的雜交水稻株高遺傳效應進行分析。此外，通過對32個雜交水稻親本D

3、NA分子標記遺傳差異和不同時期F<,1>株高的分析，探討親本分子標記遺傳距離與不同時期F<,1>株高的關系，以期為株高育種的親本選配提供依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1、雜交水稻株高的遺傳分析(1)兩套材料兩地點的F<,1>株高平均值及10日株高平均增量在各調(diào)查時期均高于相應的親本，供試材料和環(huán)境條件均會對其產(chǎn)生影響。 (2)雜交水稻株高主要受加性效應(V<,A>)和顯性效應(V<,D>)基因控制，但V<,A>和V<,D>的

4、影響程度會隨供試材料的改變而有所不同：基因型與環(huán)境互作效應亦會對株高產(chǎn)生一定影響，該影響隨生育進程的推進而逐漸降低；加性效應基因和顯性效應基因在各發(fā)育時期均有新的表現(xiàn)，其中以加性效應基因的表達為主。 (3)兩套材料的株高在各調(diào)查時期均存在顯著或極顯著的正向群體平均優(yōu)勢(HMP)和群體超親優(yōu)勢(HBP)，其大小總體上隨發(fā)育進程的推進而逐漸增加；在各發(fā)育時期段內(nèi)，群體平均優(yōu)勢和群體超親優(yōu)勢均有新的表現(xiàn)，但其大小和方向隨供試材料和種植

5、地點的改變而有所不同。 2、雜交水稻F<,1>株高的分子標記遺傳距離預測(1)F<,1>株高相關分子位點篩選①陽性、增效、減效位點篩選：在眾多的親本差異位點中，與株高相關的位點(即陽性位點)僅占1/5左右，其中增效位點僅占陽性位點的1/2左右；供試材料會顯著影響增效位點篩出率，而環(huán)境對其無顯著影響。 ②非環(huán)境型位點篩選：非環(huán)境型共同陽性位點，在兩個環(huán)境中作用方向絕大多數(shù)保持一致：非環(huán)境型共同增效位點率較大，在兩套材料7個時期的變

6、化范圍為：40.72％-79.57％，說明不同環(huán)境下同套材料間的相同增效位點較多。 ③非材料型位點篩選：同一地點兩套材料篩選到的共同陽性、增效和減效位點均較少，其合計增效位點共同位點率在1.41％-11.71％之間；在兩個地點，反效位點占共同陽性位點的比例在45.45％-93.93％之間，均值74.61％。 ④非時間型位點篩選：各套材料篩選到陽性、增效和減效位點在時間上有一定的連貫性，在4個及4個以上時期均篩選到的合計增

7、效位點占7個時期篩選的總增效位點的百分比范圍為67.58％-89.13％。 (2)分子標記遺傳距離與F<,1>株高相關系數(shù)①一般遺傳距離與F<,1>株高相關系數(shù)較小，多數(shù)未達顯著水平；陽性遺傳距離與F<,1>株高相關系數(shù)較一般遺傳距離有較大增加，在多數(shù)時期達到顯著水平，但絕對值仍較小，其大小和性質(zhì)受不同材料、不同環(huán)境和不同標記類型的影響較大：增效遺傳距離與F<,1>株高相關系數(shù)均高于陽性遺傳距離相關系數(shù)，且均達到正向極顯著水平，

8、在分子標記類型，環(huán)境間和材料間均不存在差異，在各套材料7時期的變化范圍為0.6501-0.8687，均值0.7664，其大小受供試材料影響明顯，但對環(huán)境影響不敏感。 ②非環(huán)境型增效遺傳距離與F<,1>株高相關系數(shù)較大(各套材料7時期的變化范圍為0.5472-0.8401，均值0.6945)，且均達到正向極顯著水平，但其普遍低于利用環(huán)境型和非環(huán)境型增效位點計算的遺傳距離與F<,1>株高的相關系數(shù)，環(huán)境型增效位點對F<,1>株高的影

9、響也較大。 ③非材料型增效遺傳距離與F<,1>株高相關系數(shù)較大(各套材料7時期的變化范圍為0.2972-0.7867，均值0.5910)，且均達到正向顯著或極顯著水平，但其普遍低于利用材料型和非材料型增效位點計算的遺傳距離與F<,1>株高的相關系數(shù)，材料型增效位點對F<,1>株高的影響也較大。 ④非時間型增效遺傳距離與F<,1>株高相關系數(shù)較大(各套材料7時期的變化范圍為0.3775-0.8368，均值0.6120)，且

10、均達到正向極顯著水平，但其普遍低于利用所有增效位點計算的遺傳距離與F<,1>株高的相關系數(shù)，僅在某些時期表達的QTL也會對F<,1>株高產(chǎn)生一定影響。 (3)增效遺傳距離預測F<,1>株高的相關系數(shù)①不同環(huán)境、相同材料間預測(環(huán)境間預測)：環(huán)境間預測相關系數(shù)較大(兩套材料兩地點的預測相關系數(shù)均值為0.5651)，且均達到正向極顯著水平，其大小受供試材料和環(huán)境條件的雙重影響；該相關系數(shù)普遍低于非環(huán)境型增效遺傳距離與F<,1>株高的