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水稻耐亚铁毒的QTL定位及遗传分析

万建林  
【摘要】: 亚铁毒是潜育性水稻田中导致水稻低产的主要原因。研究表明水稻不同品种对亚铁毒害的耐性存在显著的基因型差异。这为通过遗传改良,提高品种耐亚铁毒害能力提供了科学依据。 本研究以龙杂8503/IR64的F_2和F_3为作图群体,构建了包含101个SSR标记的连锁图谱,并利用该图谱对水稻耐亚铁毒进行了QTL分析;同时利用回交重组自交家系、重组自交家系和染色体片段置换系等3个永久性群体定位了水稻耐亚铁毒的QTLs。结果如下: 1.水稻耐亚铁毒的QTL定位 应用Mapmaker/QTL 1.1软件,采用区间作图法,对日本晴与Kasalath的回交重组自交家系(BILs)和Kinmaze/DV85的重组近交家系(RILs)的水稻耐亚铁毒进行了QTLs分析。应用JMP Version 3.1软件包和Yuval等的方法,对Asominori与IR24的染色体片段置换系(CSSLs)的水稻耐亚铁毒进行了QTLs分析,结果表明: 1)利用日本晴与Kasalath的96个回交重组自交家系,采用水培鉴定方法,在亚铁毒胁迫条件下,共检测叶片棕化指数(LBI)、茎干重(SDW)、根干重(RDW)和分蘖数(TN)的QTL 8个,各QTL的LOD值为3.17~7.03。其中位于第一染色体C995-C885之间的控制叶片棕化指数、茎干重、根干重和分蘖数QTL是一个重要的耐亚铁毒QTL,与前人定位的QTL位置一致。另外,在第一染色体的C995-C885之间和第三染色体的C25-C515之间同时检测到茎干重和根干重的QTLs,与前人的研究结果一致。 2)利用Kinmaze/DV85的81个重组自交家系,采用水培鉴定方法,在亚铁毒胁迫条件下,共检测叶片棕化指数(LBI)、株高(PH)的QTL 3个。各QTL的LOD值为3.79~5.89。检测到与亚铁毒胁迫直接有关的性状叶片棕化指数QTL 2个,分别位于第三染色体的XNpb279-C25和XNpb144-XNpb362间,对应的贡献率分别为17.38%和22.07%,其中位于第三染色体XNpb279-C25间的叶片棕化指数QTL与水稻功能图谱第三染色体上的控制叶绿素含量的QTL位置一致;另一个位于XNpb144-XNpb362间的叶片棕化指数QTL与水稻功能图谱第三染色体上的另一个控制叶绿素含量的QTL连锁,相距25.6 cM。表明在亚铁毒胁迫条件下,水稻在其叶片表面出现棕色斑点,叶片衰老,产生一些叶绿素降解物或衍生物,以提高叶片细胞对亚铁等重金属毒害的耐受力。 3)利用由粳稻品种Asominori与籼稻品种IR24杂交衍生的Asominori染色体片段置 学位论文:水稻耐亚铁毒的QTL定位及遗传分析 换系群体为材料,检测与耐亚铁毒胁迫有关性状QTL。共检测到与耐亚铁毒胁迫有关 性状QTL14个,各QTL的LOD值为2.72一6.63。其中检测到与耐亚铁毒胁迫直接有 关的性状叶片棕化指数QTL3个,分别位于第3、9、11染色体CS 15一XNpb279、 R2638一C1263和G1465一C950之间,对应的贡献率分别为16.45%、11.16%和28.02%: 与其他已发表的定位结果比较发现,位于第三染色体C515~XNpb279间控制叶片棕化 指数的QTL与水稻功能图谱上控制叶绿素含量的QTL的位置一致;这个结果同样表 明在亚铁毒胁迫条件下,水稻在其叶片表面出现棕色斑点,叶片衰老,产生一些叶绿 素降解物或衍生物,以提高叶片细胞对亚铁等重金属毒害的耐受力。另外,在第11 染色体G1465一C95O之间检测到了控制叶片棕化指数、茎干重和根干重QTLI个,为 主效QTL。 2.水稻ssR连锁图谱的构建及亚铁毒QTL定位 应用Mapmaker/ Exp 3.0软件,采用区间作图法才,J用龙杂8503/很64的F:和F3 群体,构建了一个包含101个SSR标记的连锁图谱,标记间平均距离为18.4cM,并 利用该图谱对水稻耐亚铁毒进行了QTL分析.共检测到控制叶片棕化指数、株高和 最大根长的QTL20个,分布于10条染色体,表明这些性状受多基因控制。其中控制 叶片棕化指数的QTL4个,位于第四染色体RM252.RM451之间的控制叶片棕化指数 的QTL与水稻功能图谱控制叶绿素含量减少的QTL位置一致,再一次表明,在亚铁 毒胁迫条件下,水稻在其叶片表面出现棕色斑点,叶片衰老,产生一些叶绿素降解物 或衍生物,以提高叶片细胞对亚铁等重金属毒害的耐受力。另外,位于第二染色体 RM6一RM240之间的控制叶片棕化指数的QTL与低钾胁迫下钾吸收的QTL位置一致, 表明,在低钾胁迫下,水稻根系把Fe2+氧化成Fe3+的能力下降,Fe2+的吸收增加, 导致水稻的Fe2+毒害加重。 以上结果分析表明不同组合群体间水稻耐亚铁毒的QTL的数目、位置及效应存 在差异,水稻耐亚铁毒的QTL定位具有组合特异性;但也存在共同的QTL。幻nmaze /DV85的RILs群体在第3染色体XNpb279一C25之间的水稻耐亚铁毒QTL与essLs (以IR24为背景)群体中的水稻耐亚铁毒QTL位置一致,这个QTL可用于标记辅助 选择和进一步的精细定位。 4个定位群体有3个群体检测的控制叶片棕化指数的QTL与水稻功能图谱上的控 制叶绿素含量的QTL位置一致。表明在亚铁毒胁迫条件下,水稻在其叶片表面出现 棕色斑点,叶片衰老,产生一些叶绿素降解物或衍生物,以提高叶片细胞对亚铁等重 金属毒害的耐受力。 本研究同时牙!」用三个永久性群体和临时性分离群体定位QTLs,既可进行重复试 摘要 验,增加检测QTL的准确性,又可提供丰富的遗传信


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