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《东北农业大学》 2017年
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盐、碱胁迫条件下水稻产量相关性状的QTL定位及环境互作分析

梁银培  
【摘要】:一直以来产量是选育水稻新品种最为重要的指标。盐碱胁迫是影响水稻生长发育的一种严重逆境危害,在盐碱化的土地上种植水稻将使其产量减少近30%。因此,探索水稻在盐和碱胁迫下产量相关性状的遗传规律,寻找水稻耐盐碱主效QTL,并分析QTL加性、上位性与环境互作效应,对明确水稻产量相关性状在盐、碱胁迫下的遗传机制有重要的意义。同时为我国水稻耐盐碱性分子标记辅助育种以及盐碱土地改良奠定基础。本研究以东农425和长白10号杂交得到的180份重组自交系为试验材料,构建了包含102个SSR标记和113个In Del标记的遗传连锁图。以浓度6ds·m-1的Na Cl水溶液,p H=9.0的Na2CO3水溶液进行全生育期处理,正常水灌溉为对照。对2015年和2016年盐、碱胁迫和对照条件下水稻的单株有效穗数、主茎穗长、每穗总粒数、空瘪粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株穗重进行测定,并采用完备区间作图法进行加性QTL定位,混合线性模型的复合区间作图法进行加性、上位性与环境互作联合分析。本研究的主要结果如下:(1)2015年和2016年在盐、碱胁迫下双亲及RIL群体的产量相关性状均受到了胁迫的影响,单株有效穗数、主茎穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重和单株穗重均减少,空瘪粒数增多。相比盐胁迫,碱胁迫条件下的各产量相关性状及其相对性状的降低幅度更大,表明水稻对碱胁迫更为敏感。(2)除主茎穗长和每穗总粒数外,其余各产量相关性状在两年间的碱、盐胁迫条件下均未表现出显著的相关性,说明水稻在耐盐性和耐碱性上可能存在遗传机制上的差异。(3)运用Mapchart作图软件,以F8RIL群体180个株系为作图群体,构建了包含102个SSR标记和113个In Del标记的遗传连锁图谱,分布于水稻12条染色体,覆盖水稻基因组约2387.33c M,标记间平均距离为11.10c M。(4)利用QTL Ici Mapping V3.3作图软件完备区间作图法(ICIM),以LOD=2.5为阀值,对RIL群体进行QTL检测。共检测到110个加性效应QTL,分布在第1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。其中,q PW11同时在盐、碱和自然条件下的两年间被重复检测;q WN3-2同时在盐胁迫和碱胁迫条件下被两年重复检测到;q PN1-1同时在自然条件和盐胁迫条件下的两年间被重复检测到,是控制盐、碱胁迫下产量相关性状的重要QTL位点。q PW11是1个新的耐盐碱QTL,其贡献率为7.94%-20.13%。(5)利用QTL Network 2.1作图软件混合线性模型的复合区间作图法(MCIM),对RIL群体进行基于多环境联合分析加性、上位性与环境互作效应,其中共检测到54个加性QTL存在环境互作效应,分布在1、2、3、4、5、6、7、8、10、11和12染色体上。其中运用ICIM同时在自然条件和盐胁迫条件下两年重复检测到的q PN1-1,运用ICIM检测到的q PN11-2等46个QTL均被MCIM检测同时到。水稻产量相关性状在盐胁迫和碱胁迫下的定位结果存在部分遗传重叠的现象,表明盐和碱两种胁迫下水稻产量相关性状的遗传机理既存在联系也存在差异。(6)运用MCIM对水稻产量相关性状在6个环境下进行上位性与环境互作效应分析。检测到25对上位性QTL,其中23对QTL与环境发生互作效应。这些QTL之间的上位性效应和环境互作效应共同影响着产量相关性状的遗传表达。
【学位授予单位】:东北农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S511

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