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《湖南农业大学》 2010年
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分子标记与水稻遗传多样性及杂种优势的相关性研究

黄明  
【摘要】:从美国农业部(USDA)核心种质资源库中,选用来自亚洲、美洲、非洲,具有较远遗传距离和地理分布的一套代表性品种;从国际水稻所(IRRI)育成的常规水稻品种中,选用遗传距离和系谱血缘关系都相对比较近的一套常规稻品种作为本研究的供试材料。运用ILP和SSR两种分子标记,采用测交试验、不完全双列杂交试验,对两套热带水稻种质资源进行了遗传多样性、遗传结构及其杂种优势分析,其主要研究结果如下: 1、来自USDA水稻品种之间的平均遗传距离大于IRRI育成的常规稻之间的遗传距离。ILP标记和SSR标记平均遗传距离差异较大,SSR极显著大于ILP;基于ILP标记的遗传多样性信息如多态信息总量,香浓信息指数,期望杂合度等等,都比SSR标记的小;但ILP标记表现出很强的籼粳特异性,并且大都只表现两个等位基因,具有很大的利用价值。分子标记的遗传距离GDILp、GDSSR和GDCom分别与亲本相似系数COP相关系为极显著负相关,说明分子遗传距离能够反映出水稻材料之间亲缘关系的密切程度。用不同分子标记得到的聚类分析和遗传结构分析结果,在遗传距离相对较小的IRRI亲本中表现不一致,而在遗传距离较大的USDA亲本中比较吻合。 2、常规水稻亲本分别与不育系所配的杂交组合中,F1产量的表现并不随父本产量的升高而增加,所以本研究材料中不存在有“水涨船高”现象。 3、产量和抽穗期两性状的GCA和SCA方差均达到了显著水平,说明它们受加性基因和非加性基因的共同控制。运用Griffing模型Ⅰ进一步对GCA和SCA方差变量进行了比较分析,发现在Set2WS中,母本单株产量的GCA方差大于父本,SCA的相对效应大于亲本GCA的效应;在Set1的旱、雨两季种植中的表现相反。抽穗期的SCA相对效应大于亲本GCA效应,表明杂交后代抽穗期主要受特殊配合力效应的影响;在旱季,母本GCA效应大于父本GCA效应;而雨季差异表现不明显。产量性状受亲本GCA或者SCA影响的大小,与环境有很大的关系;抽穗期受环境的影响相对较小,但还是在不同季节中表现出差异。因此开展水稻生态型育种是必要的。 4在测交试验中,ILP和SSR分子标记遗传距离与水稻产量及产量构成因素的杂种优势相关性较弱,两种分子标记都难以很好的预测水稻产量的杂种优势。基于产量性状相关的QTL标记遗传距离,与F1的单株产量,穗粒数,结实率,总粒数等性状的超父优势表现为极显著相关,可以作为一种预测杂种优势的指示。 5在两套具有不同遗传距离和地理距离的水稻品种之间的不完全双列杂交组合中,ILP标记遗传距离与产量杂种优势都显著或者极显著相关;基于SSR遗传距离与产量杂种优势的相关系数较弱。认为ILP标记可以在常规稻杂交中预测产量的杂种优势表现。在两套不同的半双列杂交中,ILP标记遗传距离与产量杂种优势的相关性分别表现为极显著正相关和负相关,主要是因为两套杂交亲本材料之间的遗传距离不一样,前者是在遗传距离比较小的群组中表现为正相关,后者是在遗传距离比较大的群组中表现为负相关。在后者群组中,ILP标记还能预测结实率的杂种优势。因此,分子标记遗传距离对产量等性状杂种优势的预测具有一定的遗传距离范围或者置信区间。 6与产量及产量性状相关的QTL位点标记遗传距离与产量及产量构成因素性状的杂种优势相关性不显著。这种相关性不显著的原因可能是分子标记检测的杂合性与某性状QTL的杂合性没有直接的关系所在;或者各性状的QTLs之间存在上位性效应,QTLs的杂合性与杂种优势相关不密切。 7增效位点能够在不同遗传背景亲本材料的杂交后代中稳定预测各农艺选择的杂种优势表现,而且在两套材料中检测到了共同的增效位点和减效位点。因此可以根据具体的育种目标进行选择性预测,如对于需要增加后代表现的那些性状(与产量相关),可以用增效位点来预测;反之对于需要后代表现需要减弱的那些性状(抽穗期,株高等),可利用减效位点来预测;两者结合可以指导选育出产量较高,熟期、株高和分蘖数适当的品种。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S511

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