水稻抗旱、耐盐QTL表达的遗传背景效应及抗旱、耐盐的遗传重叠研究

【摘要】： 盐害和干旱都是影响水稻生产的重要非生物逆境,提高水稻的耐盐性与抗旱性是水稻的重要育种目标。高效发掘和利用种质资源中的耐盐、抗旱QTL是改良水稻品种抗逆性最为简便有效的途径。 以来自伊朗的粳稻品种Binam为供体,国际水稻所育成的籼稻品种IR64和我国广东育成的高产籼稻品种特青为轮回亲本,分别构建了两套遗传背景基本一致BC2F8回交导入系群体作为本研究的材料,进行水稻耐盐与抗旱QTL初步定位,分析了遗传背景和环境条件对QTL表达的影响,并通过比较盐胁迫和旱胁迫两种逆境下QTL表达差异,剖析不同时期水稻耐盐性及耐盐与抗旱之间的遗传重叠机制,鉴别影响耐盐和抗旱的重要基因组区域,为培育能适应耐盐和抗旱新品种提供有益信息。获得了以下主要研究结果: 1.以IR64/Binam和特青/Binam两套导入系群体为材料定位了水稻苗期在140mM NaCl胁迫下影响秧苗存活天数、盐胁迫后10天叶片盐害级别、盐胁迫8天后地上部和根部的K+、Na+浓度等6个耐盐相关性状的QTL。两个群体中共检测到41个苗期耐盐QTL。 2.在IR64/Binam群体中定位了影响分蘖期株高、分蘖数和地上部鲜重在对照、盐胁迫和胁迫与对照差值条件下的QTL 22个,其中16个QTL属耐盐QTL。 3.以Binam导入IR64和特青背景培育的两套导入系群体为材料,检测到影响单株产量、千粒重、单株有效穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率和株高等7个性状在对照、旱胁迫和胁迫与对照差值3种条件下的QTL 47个,其中37个与抗旱性有关。 4.比较苗期和分蘖期耐盐QTL的分布,发现多数(75.4%)影响苗期和分蘖期的耐盐QTL在遗传上相互独立,仅在染色体的6个相同或相邻区域定位到影响两个时期的耐盐QTL,表明苗期和分蘖期的耐盐性存在部分的遗传重叠。通过标记辅助选择将苗期和分蘖期的重要耐盐QTL进行累加,或针对苗期和分蘖期的重叠耐盐QTL进行选择,有可能培育出苗期和分蘖期均耐盐的水稻品种。 5.在IR64/Binam和特青/Binam两个遗传背景下,分别有5个和3个基因组区域的耐盐性QTL与抗旱性QTL相互重叠,表明耐盐性与抗旱性存在着一定的(23.4%)遗传重叠。针对耐盐性和抗旱性QTL的重叠区域进行选择,有可能培育出既耐盐又抗旱的水稻品种。 6.通过比较相同供体,不同遗传背景和相同背景不同环境(对照与盐胁迫或对照与旱胁迫)QTL的定位结果,发现耐盐与抗旱QTL受遗传背景和环境条件影响较大,但是仍能鉴定出一些对遗传背景与环境不敏感的QTL,如QSnc3、QPn9和QGw3等,这些重要的QTL在标记辅助选择育种中可能具有应用价值。