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水稻(Oryza sativa L.)若干重要性状的QTL主效应、上位性效应及GE互作效应分析

沈圣泉  
【摘要】: 本研究利用珍汕97B/密阳46和协青早B/密阳46所构建的两个RIL群体(简称ZM-RIL和XM-RIL)及其相应分子遗传图谱,通过设置多环境或多处理的遗传试验,应用可以同时检测QTL主效应、上位性效应和G×E互作效应的遗传分析方法,对涉及水稻农艺、品质、抗逆等11个重要性状进行QTL定位和GE分析,并对结果进行了分析和讨论,旨在从分子水平上更深入地了解其遗传本质。主要研究内容和结果如下: 1、分蘖松散度:用XM-RIL及其遗传图谱,进行海南和杭州两地试验,以分蘖夹角为松散度(弧度)指标,对该性状的两个环境下表现数据进行联合分析。共检测到2个主效应QTL和3对显著的加性×加性双基因互作。在主效应QTL中,qTA8-2的LOD值为21.7,贡献率为23.2%;qTA9-2的LOD值为22.0,贡献率为19.5%;增加松散度基因前者来自母本、后者则来自父本;这2个QTL不存在显著的GE互作。而所检测到的3对显著双基因互作,对该性状表型变异的总贡献率仅为7.69%,显得较为次要。 2、落粒性:用ZM-RIL群体及其遗传图谱,在海南和杭州两地试验,以稻穗下落法测到的落粒率(%)为指标,进行两地数据QTL联合分析。结果表明,ZM-RIL群体的不同株系在两地间落粒率变化很大。在海南,该性状呈近似正态分布;在杭州,则呈明显偏态分布。试验共检测到8个主效应QTL,位于第1、2、3(2个)、6(2个)、7和11等6条染色体上,每个QTL影响落粒率的加性效应均不太大,其幅度为1.7%-3.9%,共解释群体落粒性性状变异的9.05%。其中,有3个主效应QTL(qSH3-1、qSH3-2和qSH6-1)存在显著的GE互作,它们均使海南增加落粒率和杭降低落粒率,且GE总贡献率几乎接近加性效应总贡献率,表明GE互作对落粒率具有重要影响。此外,试验还检测到5对上位性互作QTL,这些互作共解释群体落粒性性状变异的3.39%,单个互作的贡献率为0.47%-0.85%,未检测到上位性与环境的显著互作。 3、柱头外露率:用XM一RIL及其遗传图谱,在海南和杭州两地试验,以柱头外 露率(%)的考察指标,进行有关QTL联合分析。该性状明显表现出海南较高(21 .83%) 而杭州较低(S .35%)的趋势。试验检测到1个主效应QTL(qSE6一1),其LOD值高达 28.16,对性状表型的贡献率为14.14%,增效等位基因来自于母本,加性效应为5.10%, 不存在显著的GE互作。试验还检测到3对显著的加性x加性双基因互作,上位性互 作性效应和贡献率相对较小,且与环境不存在显著的互作。 4、稻米透明度:用Z旅RIL及其遗传图谱,在海南和杭州两地试验,以精米透 光率(%)作为考察稻米透明度指标,进行有关QTL联合分析。共检测到5个控制该 性状的主效应QTL,分别位于第2、6(2个)、8、10染色体上,总的遗传贡献率19.15%。 其中,qTRZ一2的增加透明度有效基因来源于母本;其余4个(qTR6一z、qTR6一2、qTRS一2、 qTR10)则来自于父本。qTR6吐还与环境存在显著的GE互作效应。此外,还检测到 2对控制稻米透明度的加性上位性互作基因,但它们均未与环境存在显著互作。 5、稻米延伸性:用XM--RIL及其遗传图谱,在海南和杭州两地试验,以延伸率 (%)作为米粒延伸性考察指标,进行有关QTL联合分析。结果表明,该性状两地间的 平均表现和群体分布特征较为相似,但两地间各系表型值相关系数却较小。试验检 测到1个控制该性状的QTL基因qCRE6,其增效基因来自于父本,可提高3.99%的米 粒延伸率,它不存在与环境间显著互作。还检测到2对上位性互作基因,即qcREZ 与qCRES一1、qCRES一2与qCRE7间互作,前者与环境间存在有显著有GE互作,其 作用使在杭州有增加米粒延性效果。 6、稻米淀粉粘滞性:用Z卜RIL及其遗传图谱,经海南和杭州两地试验,以精 米粉的RVA谱中5个参数特征值PKV、HPV、CPV、BDV和SBV作为研究稻米淀粉粘滞 性的指标,进行有关QTL联合分析。结果表现:1)在所检测到涉及5个性状的9个 主效应QTL中,除PKV存在有第5染色体qPKVS外,其余8个QTL均位于第6染色 体上;2)每个性状均检测到1个位于第6染色体RM197~RZ516区间的主效应QTL, 并认为该基因即是Wx基因,表明所有性状均与Wx基因有关;3)检测到的与PKV、 HPV、BDV、CPv等4个性状有关的wx基因均表现有GE互作,且方向一致,表现为在 海南有增效作用。试验还检测到涉及5个性状的10对上位性互作效应,但均未检测 到显著的上位性x环境互作效应。 7、耐辐射损伤:用ZM一RIL及其遗传图谱,经2个丫射线剂量(35OGy和55OGy) 辐射处理,以处理后RIL群体的相对发芽率(%)和相对成苗率(%)作为考察该材 料耐辐射损伤指标,进行QTL定位和上位性分析。结果表明,RIL群体受不同剂量照 射后,表现出株系间耐辐射损伤的差异。以相对发芽率为指标,共检测到3个耐辐 射主效应QTL,其中,qRR(g)8一1在350Gy处理时检测到,有效基因来自于父本,其 遗传贡献率为6.53%;qRR(g)1一2和qRR(g)8一2则是在550Gy辐照时检测到,有效基 因分别存在于母本和父本中,共可解释14.38%变异。以相对成苗率为指标,也检测 到3个主效应QTL,它们是qRR(s)2一2(350Gy剂量)、qRR(s)5一6和qRR(s)10(550Gy 剂量),共解释19.65%变异。


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