利用重疊片段代換系進(jìn)行水稻特異耐熱種質(zhì)資源創(chuàng)新及其遺傳基礎(chǔ)研究.pdf

1、高溫?zé)岷σ殉蔀樗镜燃Z食作物的主要自然災(zāi)害之一，其不僅影響水稻正常的生長發(fā)育，還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量的損失和品質(zhì)的下降。當(dāng)前生產(chǎn)上推廣的絕大多數(shù)水稻品種耐熱性均較差，頻繁的高溫?zé)岷σ褜?duì)水稻安全生產(chǎn)構(gòu)成很大的威脅。因此挖掘和利用水稻特異耐熱基因，開展水稻耐熱性種質(zhì)資源的創(chuàng)新及其遺傳基礎(chǔ)研究，選育水稻耐熱品種，對(duì)改良水稻品種的耐熱性、減輕高溫?zé)岷υ斐傻膿p失，保證糧食安全，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究以具有特異性耐熱品種N22為供體親本

2、、以綜合性狀優(yōu)良但對(duì)熱敏感的秈稻品種9311為受體親本，通過雜交、回交以及分子標(biāo)記輔助選擇的方法，構(gòu)建了一套覆蓋N22全基因組的113個(gè)重疊片段代換系（CSSLs）；在水稻幼苗（二葉一心）期，利用人工氣候培養(yǎng)箱設(shè)置40℃高溫環(huán)境對(duì)CSSLs進(jìn)行高溫脅迫處理，并以25℃環(huán)境條件下生長的幼苗為對(duì)照，以測(cè)定葉片的相對(duì)電導(dǎo)率為熱敏指數(shù)，對(duì)代換系進(jìn)行了耐熱性評(píng)價(jià)；最后再利用代換系的耐熱指數(shù)為表型值并結(jié)合代換系的基因型值，對(duì)代換系片段的遺傳效應(yīng)進(jìn)行

3、了分析。主要結(jié)果如下：
　　1、利用均勻分布在水稻染色體上的356個(gè)SSR分子標(biāo)記對(duì)親本9311與N22之間多態(tài)性檢測(cè)，篩選到143個(gè)具有多態(tài)性標(biāo)記，多態(tài)性比例為40.17％，SSR標(biāo)記間平均距離為11.3cM。
　　2、構(gòu)建的一套含113個(gè)株系的CSSLs群體，共包括175個(gè)N22的代換片段，平均每個(gè)株系攜帶1.6個(gè)導(dǎo)入片段。純合片段有166個(gè)，占導(dǎo)入片段數(shù)的比例為94.9%。其中純合和雜合導(dǎo)入片段分別占水稻整個(gè)基因組的3

4、.3%和0.3%。遺傳背景回復(fù)率分析表明，9311的背景回復(fù)率平均為96.5%。
　　3、代換片段長度大小為0.5cM～59.0cM，片段總長度為2682.9cM，平均長度為15.3cM，絕大多數(shù)導(dǎo)入片段長度在0.5～20cM之間。代換片段基本覆蓋供體N22的全基因組。
　　4、對(duì)113個(gè)CSSLs以及兩個(gè)親本高溫脅迫處理的結(jié)果表明，兩次重復(fù)試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)基本一致，熱敏指數(shù)變化范圍分別為1.72%～5.55%和1.65

5、%～5.53%，多數(shù)株系熱敏指數(shù)集中在4.61%～5.10%之間。發(fā)現(xiàn)有CSSL27、CSSL44和CSSL97共3個(gè)片段代換系在兩次重復(fù)耐熱實(shí)驗(yàn)中，其熱敏指數(shù)與N22非常接近，表現(xiàn)為差異不顯著；CSSL27、CSSL44和CSSL97的遺傳背景回復(fù)率分別達(dá)到了96.3%、97.1%和95.4%。其在株高、抽穗期、有效穗數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量共5個(gè)主要農(nóng)藝性狀上（除了CSSL97的單株產(chǎn)量比9311略低外）均與9311沒有明顯差異或優(yōu)于9

6、311。實(shí)現(xiàn)了特異耐熱種質(zhì)資源的創(chuàng)新，在改良優(yōu)良恢復(fù)系9311的耐熱性的同時(shí)，仍保持其原有的優(yōu)良綜合性狀。
　　5、通過對(duì)代換片段的遺傳效應(yīng)分析，共檢測(cè)到6個(gè)與耐熱性相關(guān)的QTL。分別分布在第3、4、5、8、9和10號(hào)染色體上，LOD值范圍2.80～7.53，貢獻(xiàn)率為5.42～16.06，加性效應(yīng)值-1.10～-0.75。位于第3和第10染色體上的代換片段RM157和RM5352的貢獻(xiàn)率較大，可能為控制水稻幼苗期耐熱性的主效基因，

7、但需要進(jìn)一步加以驗(yàn)證。
　　6、代換片段的互作效應(yīng)分析表明，多個(gè)耐熱片段之間存在互作效應(yīng)，具體表現(xiàn)為同源染色體上以及非同源染色體上的非等位基因間的互作。LOD值為4.98～9.06，貢獻(xiàn)率為1.50%～12.64%，加性效應(yīng)為-0.70～0.62，RM5586與 RM273之間互作效應(yīng)的貢獻(xiàn)率最大，為12.64%。表明水稻的耐熱性既可能由一些主效基因控制，同時(shí)不同的代換片段之間以及主效基因與微效基因片段之間還存在互作效應(yīng)，這些發(fā)現(xiàn)