水稻連續(xù)世代遺傳組成與選擇導(dǎo)入系QTL定位研究.pdf

1、黎志康提出的將表型選擇與AB-QTL相結(jié)合、通過分子標記探查由定向選擇所導(dǎo)致的等位基因頻率變化信息的作物分子育種新策略，已經(jīng)在“全球水稻分子育種計劃”中廣泛實施，并篩選出大量攜帶有利等位基因的高代回交選擇導(dǎo)入系。目前，該項分子育種新方法在水稻上成功的方法和技術(shù)已經(jīng)輻射到大豆、玉米、小麥等主要農(nóng)作物。但不同單位在目標性狀篩選、選擇回交導(dǎo)入系的基困型和表型鑒定方法等會有有較大差異，這些必將對遺傳搭車效應(yīng)產(chǎn)生影響。另外，目標性狀的選反壓力不盡

2、一致，與遺傳搭車效應(yīng)的關(guān)系不明確。因此，有必要開展選擇回交導(dǎo)入系QTL定位的相關(guān)理論研究。 本研究選用了生產(chǎn)上廣為應(yīng)用的水稻秈型恢復(fù)系蜀恢527、明恢86和來自菲律賓的推廣品種Milagrosa為主要研究材料，培育了兩個BC2F2隨機大群體及其衍生的BC2F2:3群體。分別有85和96個均勻分別于12條染色體的SSR標記被用于蜀恢527/Milagrosa和明恢86/Milagrosa群體的基因型分析。對2個遺傳背景下高代回交隨

3、機群體連續(xù)2個世代群體遺傳組成和標記偏分離狀況進行了分析。對2個遺傳背景下BC2F2隨機群體的籽粒性狀進行了QTL定位，并對粒長性狀進行不同方向、不同選擇壓力下的模擬極端選擇，分別用單向方差分析法和基于遺傳搭車理論的卡方測驗法對以上群體進行QTL定位分析。主要研究結(jié)果如下： 1.BC2F2和BC2F2:3群體的遺傳組成群體遺傳組成分析結(jié)果表明，在蜀恢527/Milagrosa群體中，每個個體平均有65.91個位點表現(xiàn)輪回親本基本

4、型，在向BC2F2:3代傳遞過程中，平均有58.85個位點的輪回親本基因型沒有發(fā)生變化，4.68個位點衍變成雜合基因型，1.72個位點衍變成供體基因型：每個BC2F2個體平均有5.35個位點是供體親本基因型，僅有2.71個位點保持不變，0.79個位點變成雜合基因型，1.79個個體衍變成輪回親本基因型。明恢86/Milagrosa群體中，BC2F2代每個個體平均有73.02個輪回親本基因型，在向BC2F2:3衍生的過程中，60.50個位點

5、保持不變，7.11個位點衍變成雜合基因型，3.57個位點衍變成供體親本基因型；每個BC2F2單株平均有5.66個供體親本基因型，僅有1.85個位點保持不變，0.97個位點衍變成雜合基因型，2.53個位點衍變成輪回親本基因型。 2.BC2F2和BC2F2:3群體的標記偏分離對蜀恢527/Milagrosa和明恢86/Milagrosa2個群體的BC2F2和BC2F2:3進行了(卡)方分析，在蜀恢527/Milagrosa群體中發(fā)現(xiàn)

6、了5個偏分離熱點區(qū)，分別位于第1染色體RM128～RM297區(qū)段、第2染色體的RM438～RM341區(qū)段、第3染色體著絲粒區(qū)域附近RM282～RM487區(qū)段、第7染色體RM125～RM248的幾乎整條染色體區(qū)段第9染色體RM434～RM215區(qū)段。在明恢86/Milagrosa群體中發(fā)現(xiàn)了3個偏分離熱點區(qū)，分別位于第1染色體RM9～RM5536區(qū)段、第3染色體著絲粒區(qū)域附近的RM282～RM319區(qū)段和第11染色體的RM536～RM21

7、區(qū)段。其中兩個群體的第1、3染色體的偏分離熱點區(qū)段相互重疊。蜀恢527/Milagrosa的BC2F2和BC2F2:3群體發(fā)現(xiàn)的的41個偏分離位點中，27個位點相同，其中偏分離熱點區(qū)段高度重疊；明恢86/Milagrosa的BC2F2和BC2F2:3群體發(fā)現(xiàn)的的63個偏分離位點中，25個位點相同，其中偏分離熱點區(qū)段也高度重疊。 3.BC2F2隨機大群體籽粒相關(guān)性狀QTL定位蜀恢527/Milagrosa共檢測劍了30個控制粒長、

8、粒寬、長寬比和千粒重的QTL，其中有7個QTL具有多效性。由于粒長和長寬比的高度相關(guān)性，控制長寬比的5個QTL均能在粒長QTL中檢測到。位于第3染色體著絲粒區(qū)域的QGl3.3是一個控制粒長、長寬比和千粒重的主效QTL，它可以分別解釋粒長、長寬比和千粒重表型變異的29.37％、26.15％和17.15％。該QTL對于粒長、長寬比和千粒重均表現(xiàn)較大的加性效應(yīng)(來自蜀恢527的等位基因為增效)和負向超顯性。位于第8染色體的QTgw8位點是一個

9、控制粒寬的主效QTL，同時也是控制千粒重的微效QTL，能解釋粒寬表型變異的21.47％和千粒重表型變異的5.16％。該QTL對粒寬和千粒重均有較大的加性效應(yīng)(來自蜀恢527的等位基因為增效)和正向部分顯性。明恢86/MilagrosaBC2F2群體共定位了31個QTL，存在一定的一因多效，沒有定位到相應(yīng)的主效QTL。 4.(1)BC2F2隨機大群體粒長性狀模擬極端選擇和選擇導(dǎo)入系QTL定位精度與效率以隨機大群體為基礎(chǔ)，對粒長性狀

10、表型數(shù)據(jù)進行不同方向、不同選擇壓力下的模擬極端選擇。正、負向選擇分別獲得群體大小為10株、20株、30株和50株的8類小群體，雙向選擇分別獲得20株、40株、60株和100株的4類小群。對這些小群體的表型差異，供體等位基因偏離與隨機大群體進行了比較，對目標性狀利用單向方差分析和卡方測驗分析法進行QTL檢測。(2)兩個群體單向選擇群體的表型變幅均不大，但是其表型平均值比原始群體的平均值差異較大。雙向選擇群體表型平均值與原始群體的接近，而且

11、變幅相同，但是其標準差較大，即入選單株的表型變異較大。(3)蜀恢527/Milagrosa群體負向選擇10株、20株和30株群體中供體等位基因?qū)腩l率的最大值可以達到原始群體的2倍左右，明恢86/Milagrosa群體的正向選反10株、20株群體的供體等位基因?qū)腩l率的最大值是原始群體的1.5倍左右。等位基因頻率偏離的卡方值隨樣本容量的增大而遞減。(4)利用單向方差分析法和卡方測驗法對極端選擇小群體進行QTL比較定位分析的結(jié)果表明，單向