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《中国农业大学》 2004年
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水、旱稻DH和RIL群体抗旱性状相关分析及其QTL表达规律比较

穆平  
【摘要】: 水资源短缺已成为制约我国农业和国民经济发展的瓶颈,开展抗旱性研究特别是水稻抗旱QTL定位和抗旱分子育种有重要的现实意义。 本研究以粳型旱稻品种IRAT109和粳型水稻品种越富杂交产生的包含116个株系的叫群体和120个株系的RIL群体为材料,构建了分子标记连锁图,两个群体的标记数分别为165(DH群体)和201(RIL群体),分别覆盖水稻基因组1535.1cM和1833.8cM,标记间的平均距离分别为9.3cM和9.0cM。在水田、旱田和根管培养3种种植条件下,考查了两群体及其亲本的根系性状、产量及其相关性状、茎秆性状、渗透势、水势、气孔阻力等生理性状,以抗旱系数为标准,进行了各性状与抗旱系数的相关及通径分析。定位了这些性状的QTL,分析了水、旱条件下QTL的表达特点,提出了用于抗旱性状分子标记辅助选择的主要标记。主要结果如下: 各性状与抗旱系数的相关分析结果表明:根基粗、最长根长与抗旱系数呈显著正相关,根数与抗旱系数呈显著负相关。抗旱性强的材料在根系性状上主要表现为根粗较粗、根系较长和根数中等等特点。生理性状如水田下午渗透势、水田渗透变化、水田叶片水势等水田生理指标与抗旱系数相关显著,而旱田条件下这些指标与抗旱系数间相关不显著,说明旱田条件下生理性状对抗旱的作用较为复杂。结实率、千粒重等性状对旱胁迫较为敏感。通径分析结果表明,根系性状(根基粗、最长根长、根干重)、生理性状(渗透势、渗透变化、水势)对抗旱系数的作用以直接作用为主。 对根系性状、生理性状、产量及其相关性状、抗倒伏性进行了QTL定位。利用DH群体进行了分蘖期根系性状的QTL定位,并利用RIL群体进行了根系性状整个生育期发育动态QTL分析,发现不同根系性状在根系发育过程中以一定的时空方式动态表达。发现控制根系性状、抗旱系数(产量性状)的贡献率较高的或紧密连锁QTL区域:如1号染色体RM529-RMl068,2号染色体RM521-RM438。渗透势、渗透变化、叶片水势、气孔阻力等生理性状QTL定位结果表明,水田渗透势、渗透变化等性状QTL表现诱导表达的特点;生理性状QTL间存在紧密连锁现象,如控制渗透势、渗透变化、水势等生理性状贡献率较高的或紧密连锁区域(12号染色体RM270-RM235,5号染色体R2558-G1458等)。对水、旱条件下产量性状进行了QTL定位,发现一些旱田特异表达的QTL。另外,利用抗旱分离群体对水、旱条件下水稻抗倒伏性状(茎秆长、茎基粗、茎秆强度)进行了相关分析和QTL定位。发现了一些贡献率较大的QTL,可用于抗倒伏性状的分子标记辅助选择。 对两群体QTL定位结果进行了比较,发现9个根系性状QTL区域、4个生理性状QTL区域及5个产量性状QTL区域在两个群体中都检测到。以在两群体间位置一致、存在—因多效或紧密连锁效应、或旱田条件下贡献率较大的QTL(紧密连锁标记)作为抗旱相关性状分子标记辅助选择的主要标记。如控制根系性状、抗旱系数的QTL区域:1号染色体RM529—RM1068、2号染色体RM521—RM438等;控制渗透势、渗透变化、水势等生理性状的QTL区域:1号染色体RM493—RM1287、5号染色体R2558—G1458等;控制产量及其相关性状贡献率较高或紧密连锁QTL区域:1号染色体RM243—RM259、6号染色体RM541—RM527等。
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