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水稻高代回交导入系抗旱相关性状QTL定位研究

刘海燕  
【摘要】: 基于高代选择回交导入的分子育种方法就是利用生产上广为种植的当家品种(系)作为轮回亲本,通过大规模回交导入结合目标性状筛选和分子标记鉴定,高效发掘QTL,并结合分子标记辅助选择,培育目标性状得到改良的作物新品种。该方法将QTL定位与作物育种实践有机结合起来,大大提高了种质资源中基因的发掘利用效率,成为水稻基因发掘和品种改良的首选方法之一。 本研究选取我国生产上大面积推广应用的籼稻恢复系蜀恢527、明恢86为轮回亲本,2004为供体亲本,培育2个分别有233和226个株系的BC_2F_(2:4)高代回交群体。对其进行遗传组成和标记偏分离分析。同时对2个遗传背景的群体在两种水分条件下的抗旱相关性状进行了比较分析和QTL定位研究,主要结论如下: 1.分子标记偏分离分析 对蜀恢527/2004群体和明恢86/2004群体各标记基因频率进行了卡方测验,结果表明,蜀恢527/2004群体有42个标记达到显著水平(p0.05),占统计位点的52.50%,有35个标记达到极显著水平(p0.01),占所有统计位点的43.75%,并发现10个偏分离热点区域;明恢86/2004群体有60个标记达到显著水平(p0.05),占统计位点的75.95%, 54个标记达到极显著水平(p0.01),占所有统计位点的68.35%,其中发现11个偏分离热点区域。以上两个群体的偏分离热点区域几乎全部偏向供体亲本2004。 2.高代回交群体灌溉和旱胁迫下性状表现 相关分析表明,在灌溉环境下蜀恢527/2004群体除千粒重与产量显著正相关以外,株高、有效穗数、结实率与单株产量均达到极显著正相关;明恢86/2004群体各性状与单株产量均达到极显著正相关。在旱胁迫环境下蜀恢527/2004和明恢86/2004群体各性状与单株产量相关趋势基本相同。 从变异系数和旱胁迫与灌溉下性状比值分析的结果来看,各性状中以产量和结实率受旱胁迫影响最大,其次是株高,而且千粒重和单株有效穗数受旱胁迫影响较小。旱胁迫使亲本及群体的产量均有所降低,但不同亲本和群体降低的程度不同。 3.高代回交群体灌溉与旱胁迫下QTL定位分析 在蜀恢527/2004群体中一共定位到30个QTL,包括株高7个、结实率5个、单株有效穗数3个、千粒重5个和单株产量10个。剔除重复的位点(紧密连锁或多效位点),实际定位到26个抗旱相关性状的QTL。其中16个只在灌溉环境下检测到,10个只在旱胁迫下检测到,4个两个环境中同时检测到(株高中检测3个,千粒重中检测到1个)。一共定位到4个紧密连锁或一因多效位点,其中位于第4染色体的qph4b是控制株高的重要位点,能分别解释灌溉和旱胁迫下株高表型变异的8.04%和9.28%,同时此位点也在灌溉下千粒重性状中被检测到,能解释千粒重表型变异的4.93%. 明恢86/2004群体一共定位到40个QTL,包括株高9个、结实率5个、单株有效穗数4个、千粒重13个和单株产量9个QTL。剔除重复的位点(紧密连锁或多效位点),实际定位到31个产量相关的QTL。所检测到的QTL中17个只在灌溉环境下检测到,11个只在旱胁迫下检测到,12个在两个环境中同时检测到。一共定位到9个紧密连锁或一因多效位点,其中位于第1染色体的qtgw1和位于第3染色体的qtgw3b是两个较为重要的多效位点,qtgw1和qtgw3b分别解释灌溉下千粒重表型变异的16.09%和13.8%,旱胁迫下千粒重表型变异的11.51%和13.69%。同时此两个位点也是控制结实率(qsf1、qsf3b只在灌溉下检测到)的主效QTL,qsf1、qsf3b分别解释灌溉下结实率表型变异的21.91%和6.88%。


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