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利用导入系定位氮胁迫下水稻产量性状QTL

唐江云  
【摘要】: 产量性状是决定一个水稻品种特性的重要指标之一,有效穗、单株产量、株高、生物学产量是重要的产量性状,且属于多基因控制的数量性状。同时,氮是作物生长发育所必需的大量元素,也是限制作物产量的重要因素。但氮肥的大量使用导致氮素的利用效率降低,造成能源浪费,经济效益下降,水稻品质下降和环境污染等一系列问题。筛选出耐低氮杂交水稻骨干亲本,并对上述水稻产量性状进行数量性状基因座(QTL)定位,是解决上述问题的有效途径,对提高氮素利用率、降低生产成本、提高水稻产量等方面具有重要的现实意义,对揭示产量性状分子遗传机理也具有重要的理论意义。导入系(ILS)含有一个或几个来自供体亲本的染色体片段,消除了遗传背景的干扰,是用于QTL鉴定和精细定位的重要试验材料。 本研究以重穗型优良籼稻恢复系蜀恢527为受体亲本,中粳中熟常规稻新品种楚梗12为供体亲本,采用回交和分子标记辅助选择相结合的方法,建立了66个导入系,并对其在大田栽培条件下作正常和低氮处理。对两种处理下的单株有效穗、单株产量、株高、生物学产量进行QTL鉴定和分析。主要结果如下: 1.用350对微卫星标记对轮回亲本蜀恢527和供体亲本楚梗12之间多态性进行了检测,筛选出64个在亲本间具有明显多态性且带型较好的分子标记,这64个标记覆盖了水稻的整个基因组,多态率为18.29%,标记平均间隔距离为19.24 cM。 2.经田间筛选和分子标记检测,本实验获得66个导入系。这些导入系的代换片段分布于水稻的11条染色体上,但在各条染色体上的分布很不均匀,其中1号染色体最多,12号染色体上未检测到导入片段。所有导入系代换片段总长度为1392.74 cM,平均每个导入系代换片段的长度为20.48 cM。 3.利用QTLIciMapping 2.0软件,用RSTEP-LRT法以显著水平PIN=0.05和POUT=0.10分别作为入选标记和去除标记的选择标准,以LOD≥2.5和LOD≥3.0作为阈值分别来判断QTL。检测导入系群体在正常和低氮处理下的单株有效穗、单株产量、株高和生物学产量的QTL共24个。其中在正常处理下共检测到11个QTL,8个单株有效穗的QTL,1个单株产量的QTL,2个株高的QTL,未检测到生物学产量的QTL;在低氮处理下共检测到13个QTL,5个单株有效穗的QTL,1个单株产量的QTL,2个株高的QTL,4个生物学产量的QTL。24个QTL分布于水稻1-8号染色体上,其中qph-1、qpn-1、qby-2、qby-4与前人的研究具有相似的结果,另外20个为新检测出的QTL。并检测到两个在不同处理下均能影响株高的位点qph-1a和qph-1b。 4.在低氮处理下,单株有效穗QTL中效应最大的qpn-2b解释表型差异为49.301%,加性效应为0.826;单株产量QTL中效应最大的qyd-1解释表型差异为12.687%,加性效应为3.091;株高QTL中效应最大的qph-1a解释表型差异为25.593%,加性效应为4.313;生物学产量QTL中效应最大的qby-4解释表型差异为20.779%,加性效应为7.599。 本研究建立了一批以蜀恢527为背景的水稻导入系,并分析了四个重要产量性状在两种处理下的QTL,为分子标记辅助育种构建单片段代换系和耐低氮水稻骨干亲本的筛选奠定了一定基础。


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