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利用SSR和四个测序水稻品种构建分子图谱及QTLs分析

张启军  
【摘要】:大多数农作物性状是由多基因控制的数量性状,对数量性状基因位点进行鉴定在作物遗传育种上具有重要意义。尤其是用全基因组完成测序的材料进行数量性状的研究,为进一步开展QTL功能解析奠定坚实的基础。本研究选用两个全基因组测序已经完成的材料籼稻93-11和粳稻日本晴(Nipponbare,本研究中简写为NIPP),以及进行了部分测序的光温敏两用不育系PA64S和完成了第4染色体全序列测序的籼稻广陆矮4号(本研究中简写为GLA),进行两两组合,共构建了6个F_2遗传群体,利用SSR标记进行了遗传连锁图谱的绘制,并对株高、抽穗期、千粒重等14类重要农艺性状进行了QTL定位分析,其主要结果如下: 1.用756对水稻SSR引物在四个亲本材料间进行了多态性分析,结果表明:日本晴与93-11、GLA和PA64S之间的多态性频率分别为33.07%、30.56%和23.81%;PA64S与93-11和GLA之间的多态性频率分别为19.44%和18.52%;93-11与GLA之间的多态性频率为11.24%。亲缘关系越近,两者之间的多态性越小。 2.利用4个测序水稻品种进行两两杂交构建了6个F_2遗传群体(PA64S/9311-F_2,PA64S/Nipponbare-F_2,PA64S/GLA-F_2,NIPP/9311-F_2,NIPP/GLA-F_2和9311/GLA-F_2),并用SSR标记绘制了6张分子连锁图谱。在这6张图谱上定位的SSR标记数、覆盖基因组长度(cM)和标记间平均遗传图距(cM/marker)分别为:74,1204,18.27;89,1400.4,15.73;89,1331.9,14.87;117,1670.7,14.28;108,1224.6,11.34;53,1130.6,21.33。 3.由本实验室自行开发设计的SSR标记(编号为RP#系列),有90对被分别标定在上述6张连锁图谱上,其中在PA64S/9311上有22对,PA64S/Nipponbare上有44对,PA64S/GLA上有19对,NIPP/9311上有41对,NIPP/GLA上有46对,9311/GLA上有4对。 4.利用QTL区间作图法对株高、有效分蘖数、千粒重、抽穗期、穗数等14类水稻农艺性状进行了QTL定位,共检测到130个QTLs,其中在PA64S/9311-F_2(包含其F_(2:3)家系),PA64S/Nipponbare-F_2(包含其F_(2:3)家系),PA64S/GLA-F_2,NIPP/9311-F_2,NIPP/GLA-F_2和9311/GLA-F_2等6个群体上分别检测到16、23、17、38、25和11个QTLs。在6个群体中所检测到的49个主效QTLs如下: ① 在PA64S/9311-F_2(包含其F_(2:3)家系)群体中检测到的主效QTLs有7个:2个株高QTLs(qph1,31.6%;qph2,29.4%);1个穗长QTL(qpl1,31.4%);2个剑叶长QTLs(qfl1,22.7%;qfl2,21.8%)和2个分蘖数QTLs(qtn2,21.6%;qtn3, 35.5%)。 ②在PA64S加ipponbare一F:(包含其FZ:3家系)群体中检测到的主效QTLs有8个:1 个有效分集数QTL(qelnZ,31 .3%);1个穗数QTL(qPn3,34.4%);3个剑叶长QTLs (叨2,48.7%;叨了,53%;叨4,66,8%);l个结实率QTL(叮551,51.8%);l个千 粒重QTL(仔加2,29.5%)和1个株高QTL(卯人了,32%)。 ③在PA64s/GLA一F:群体中检测到的主效QTLs有4个:2个分集率QTLs(卯tl, 72.50/0; qPtZ,72.9%)和2个株高QTLs(qPh],20.5%;qP肠,32.6%)o ④在NIPP/93ll一FZ群体中检测到的主效QTLs有18个:3个分集率QTLs(qPtl,63.1%; qPt3,64.60/0; qPt4,290/0);3个株高QTLs(qPhl,41 .5%;qP附,203%;qPh4, 26.7%):2个主穗长QTLs(叮呷l了,27.7%:宁叩14,24.3%):2个抽穗期QTLs(叮hdl, 25%:叮hdZ,27.9%):l个穗长QTL(卯14,20.6%):4个剑叶长QTLs(叨I,22.8%: 妞2,21.4%;妞4,29.1%:叨J,25.4%)和l个穗数QTL(卯n4,22.1%)‘ ⑤在NIPP/G LA一F:群体中检测到的主效QTLs有8个:1个分集数QTL(qtnZ,21 .9%); l个有效分集数QTL(qetnZ,21 .5%);1个分集率QTL(qPt3,70.2%);3个株 高QTLs(卯hl,28.1%:卯hZ,40.8%:卯h了,20%)和2个穗数QTLs(卯nl,27.3%: qPnZ,23%)。 ⑥在9311/G LA一F:群体中检测到的主效QTLs有4个:1个有效分集数QTL(qetnl, 54.9%);1个分集率QTL〔qPt],573%);1个株高QTL(卯方3,23.4%)和1个穗 长QTL(卯11,20.40,0)。 5.对本研究中检测到的QTLs位点进行了比较定位分析,结果表明:有许多控制不同 性状的QTLs被定位在相同的区间;另外包括抽穗期,分集数,有效分集数,穗长, 剑叶长,主穗长和株高等7类性状的14个QTLs位点被定位在不同群体的相同或相 邻的区间上。 6.选择了20个Pos=0的QTL进行生物信息学分析,结果表明:在群体PA64s/9 3 11一FZ 中标记RM547、RM583和RM263各自连锁的QTL分别具有可能增加剑叶长、降 低株高和增加株高的作用;在群体队645闪IPP一F:中标记即145和”395各自连锁 的QTL分别具有可能增加穗长和千粒重的作用,标记OsR28所连锁的QTL可能具 有减少每穗颖花数和/或降低着粒密度的功能;在群体PA64s/GLA一F:中标记RM204 和RP14各自连锁的QTL分别具有可能降低株高和减短剑叶长的作用;在群体 MPP/93 11一F:上标记RP207所连锁的QTL可能具有增加分粟数和/或增加穗数的作 用,标记RP 164所连锁的QTL可能具有提早抽穗的作用,标记RM10所连锁的QTL 可能具有增加穗数的作用;在群体NIPP/GLA一F:中标记即104所连锁的QTL可能 具有增加?


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