水稻重要農(nóng)藝性狀的QTL分析和主效QTL近等基因系的構(gòu)建.pdf

1、水稻許多重要農(nóng)藝性狀都是數(shù)量性狀，水稻遺傳改良的大部分工作就是改良這些數(shù)量性狀。1980年以后，隨著分子標(biāo)記的出現(xiàn)，水稻高密度遺傳連鎖圖譜的大量繪制，各種作圖群體的迅猛構(gòu)建，功能強(qiáng)大的各種統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件的快速開發(fā)，全基因組序列測序的完成，特別是多個QTL精細(xì)定位和先后克隆，對數(shù)量性狀的認(rèn)識得到了長足的進(jìn)步，QTL的研究正在走進(jìn)新時代。 本研究利用一個大穗親本HR5和Zhenshan 97構(gòu)建的重組自交系(F<,6>和F<,7>代)，

2、分別在2001年和2002年進(jìn)行了完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的田間實(shí)驗(yàn)，考察了單株產(chǎn)量和其構(gòu)成因子，株高、抽穗期和劍葉相關(guān)性狀等13個性狀的表型值，結(jié)合各性狀的表型值和分子標(biāo)記數(shù)據(jù)，剖析了各性狀的遺傳基礎(chǔ)(包括QTL和上位性分析)，并對目標(biāo)性狀每穗穎花數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和株高四個性狀構(gòu)建了近等基因系。主要結(jié)果如下： 1．對該重組自交系群體(190個系)構(gòu)建了遺傳連鎖圖譜，該圖譜包含263個SSR標(biāo)記，14個連鎖群，圖譜總長1559.8

3、cM，相鄰標(biāo)記平均遺傳距離為6.4cM。標(biāo)記順序與已經(jīng)發(fā)表的圖譜相比有很好的一致性。 2．利用復(fù)合區(qū)間作圖法對各性狀進(jìn)行了QTL定位，QTL數(shù)目因性狀不同而異。其中每穗實(shí)粒數(shù)定位的QTL最多，達(dá)到8個。對于目標(biāo)性狀每穗穎花數(shù)，2001年和2002年分別檢測到4個和5個，兩年重復(fù)檢測到1個QTL。對于每穗實(shí)粒數(shù)，2001年和2002年分別檢測到6個和5個，兩年中重復(fù)檢測到3個QTL。 3．二位點(diǎn)上位性檢測發(fā)現(xiàn)，所有的性狀都

4、檢測到了上位性互作效應(yīng)，這進(jìn)一步證明上位性互作是數(shù)量性狀遺傳的基礎(chǔ)之一，單個互作遺傳效應(yīng)小，但互作對數(shù)多，例如，對于每穗穎花數(shù)，檢測到10對雙位點(diǎn)互作對，可解釋表型變異為13％。所有QTL和互作對與環(huán)境的互作效應(yīng)較小。 4．采用了高世代回交的程序，根據(jù)重組自交系群體初步定位的結(jié)果，構(gòu)建了以珍汕97為遺傳背景的每穗穎花數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)的四個系列近等基因系。這四個系列近等基因系的靶QTL分別位于第1、第2、第3和第7染色體上。近等基因

5、系分離群體里，QTL檢測的LOD值明顯變大，QTL的貢獻(xiàn)率顯著提高。這不僅證實(shí)了重組自交系群體的初步定位結(jié)果，而且在近等基因系背景下，對靶QTL的效應(yīng)進(jìn)行了更為準(zhǔn)確的評價。其中第7染色體靶QTL近等基因系后代測驗(yàn)符合單個基因孟德爾因子的分離比例。 5.以性狀表型為基礎(chǔ)，在重組自交系群體F<,7>的一個家系內(nèi)挑選了兩個穗大小差異顯著的單株，以這兩個單株為親本雜交，快速構(gòu)建了每穗穎花數(shù)的近等基因系，后代測驗(yàn)，這四個性狀表現(xiàn)孟德爾因子

6、的分離比，結(jié)果在第8染色體上定位到一個主效QTL，對每穗穎花數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、株高和抽穗期也有效應(yīng)。在后代測驗(yàn)中，可解釋表型變異從80.2％到94.9％。證明這種方法構(gòu)建近等基因系的快速高效一面。令人驚奇的是，這個QTL在重組自交系群體里沒有檢測到。 6.根據(jù)表型性狀，從重組自交系中分離一個千粒重和粒寬的近等基因系。使用這個近等基因系，對同時控制千粒重和粒寬的多效QTL的遺傳效應(yīng)進(jìn)行了較為準(zhǔn)確的評價。對于千粒重性狀，這個靶QTL的

7、LOD值為48.8，可解釋74％的表型變異；對于粒寬，這個靶QTL具有LOD值40.4，可解釋68.2％的表型變異。這不僅證實(shí)了重組自交系初步定位的結(jié)果，而且也檢測到一個同時控制千粒重和粒寬的新的QTL。 7.利用珍汕97背景的近等基因系定位了一個第1染色體上控制株高的主效QTL，這個QTL，在后代測驗(yàn)中能夠解釋95.1％的株高變異，LOD值達(dá)到112.4。后代測驗(yàn)表明該性狀呈現(xiàn)孟德爾因子的分離，表明該性狀受單基因控制。測序分析