寒地粳稻耐冷性QTL分析.pdf

1、水稻低溫冷害是世界性的問題，在我國東北地區(qū)，冷害是造成水稻減產(chǎn)的主要因素之一。芽期冷害導(dǎo)致爛種、成苗率低下，苗期冷害引起秧苗失綠、長勢弱、后期分蘗受阻，孕穗開花期和灌漿期發(fā)生冷害直接導(dǎo)致空殼和籽粒灌漿不飽滿，對產(chǎn)量性狀影響嚴(yán)重。因此，解決水稻冷害問題的要點(diǎn)在于研究耐冷性強(qiáng)的品種。近年來，隨著分子標(biāo)記的發(fā)展，對于研究基因位點(diǎn)的技術(shù)趨于成熟，在水稻耐冷性研究方面也取得了一定進(jìn)展。本研究以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粳稻品種東農(nóng)422為母本，以耐冷品種空育131

2、為父本，衍生構(gòu)建的190個F6和F7株系為試驗(yàn)材料，進(jìn)行了發(fā)芽期、芽期、苗期和孕穗期的耐冷性研究。主要研究內(nèi)容包括：
　　⑴使用QTLIciMappingV3.0對標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行連鎖分析，用MapChart2.2，結(jié)合遺傳距離，繪制水稻的遺傳圖譜。其中經(jīng)過多態(tài)性檢測和偏分離的x2檢驗(yàn)，確定了104個覆蓋水稻12條染色體的SSR標(biāo)記，構(gòu)建了基因組全長2337.1cM，標(biāo)記間距離平均值為22.4cM的遺傳連鎖圖。
　?、圃诘蜏貤l件

3、下，對水稻發(fā)芽期和芽期進(jìn)行了耐冷鑒定，兩親本在兩時期的耐冷表現(xiàn)均為空育131強(qiáng)于東農(nóng)422，后代群體在各性狀上均表現(xiàn)為連續(xù)的分布，部分性狀出現(xiàn)偏分離現(xiàn)象。設(shè)置常溫對照和冷處理，在苗期和孕穗期，對水稻相關(guān)性狀進(jìn)行了耐冷鑒定，各性狀在冷脅迫處理下，相比對照，表型值都有所下降，而且東農(nóng)422下降幅度要大于空育131，后代群體在各表型上分布連續(xù)，個別性狀出現(xiàn)偏分離和雙峰分布，其余性狀都符合正態(tài)分布，滿足數(shù)量性狀遺傳的典型特征。
　　⑶相關(guān)

4、分析表明，在發(fā)芽期，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)、日平均發(fā)芽率、發(fā)芽峰值、發(fā)芽值、發(fā)芽系數(shù)分別呈正相關(guān)，同時，平均發(fā)芽天數(shù)和其他性狀呈極顯著負(fù)相關(guān)。在苗期，常溫培養(yǎng)下，根干重同根長、根數(shù)、葉干重、葉鮮重和根鮮具有相關(guān)性;低溫脅迫下，根干重和根鮮重同其它性狀都極顯著相關(guān)，說明根對低溫的反應(yīng)能夠引起葉片的生長，決定著幼苗的長勢。在孕穗期，2013年，冷處理下，結(jié)實(shí)率除了與著粒密度和二次枝梗數(shù)成顯著負(fù)相關(guān)之外，與其它性狀的相關(guān)性并不明顯，有效穗數(shù)在冷水和

5、自然條件下都表現(xiàn)出和多數(shù)性狀不相關(guān)的趨勢。2014年，同一性狀在兩種不同灌溉環(huán)境下，與其余性狀間的相關(guān)性，冷水處理要比自然灌溉明顯很多，其中表現(xiàn)突出的是一次枝梗和二次枝梗數(shù)，以及有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率，這些性狀在自然灌溉下，同其它性狀的相關(guān)性并不明顯，而在冷水處理下，卻多數(shù)表現(xiàn)極顯著的相關(guān)性。
　?、葯z測到發(fā)芽期加性QTL共17個，分布在1、2、3、6、7、9、12染色體上，其中7d、8d的9d的發(fā)芽率，以及發(fā)芽系數(shù)、日平均發(fā)芽率、發(fā)芽

6、指數(shù)和發(fā)芽峰值各檢測到1個QTL，10d、11d和15d發(fā)芽率，以及日平均發(fā)芽天數(shù)和發(fā)芽值都檢測到2個QTL。其中9個QTL的效應(yīng)值為負(fù)，8個為負(fù)，貢獻(xiàn)率介于5.64％～17.83％之間，其中qGI12、qMLIT12、qMDG12、qLTG12-2和qLTG12-3位于一個區(qū)間，qLTG7-3、qLTG7-1和qLTG7-2位于一個區(qū)間，qLTG12-1和qCG12位于一個區(qū)間。檢測到上位性QTL共33對，其中12對表現(xiàn)的效應(yīng)值為負(fù)，

7、22對表現(xiàn)為正，貢獻(xiàn)率介于0.41％～13.54％之間，其中有11對都有加性QTL參與互作。
　?、蓹z測到跟1個跟芽期耐冷性相關(guān)的加性QTL，貢獻(xiàn)率為16.83％。上位性QTL檢測到2對，效應(yīng)值為正，2對QTL都發(fā)生在非連鎖的互作位點(diǎn)之間。
　?、蕶z測到苗期耐冷性的加性QTL12個，分別位于2、3、6、7、9、10、11號染色體上， QTL貢獻(xiàn)率介于6.51％～14.17％。常溫條件下，檢測到控制根干重、根鮮重和葉鮮重的QT

8、L各1個。低溫處理下，檢測到葉片卷曲度2個、葉片相對電導(dǎo)率1個、葉干重1個、葉鮮重1個、根長2個，根鮮重和根長冷水反應(yīng)指數(shù)的QTL各1個。上位性QTL檢測到13對，常溫條件下，根數(shù)1對、低溫處理下、根長1對、葉片卷曲度3對、葉片相對電導(dǎo)率1對。檢測到根干重、根鮮重、葉干重和根長對應(yīng)的冷水反應(yīng)指數(shù)上位性QTL共7對，分布在1、2、3、6、7、9號染色體上。
　　⑺檢測到孕穗期相關(guān)性狀共45個加性QTL，分別位于1、2、3、6、7、9

9、、11和12號染色體上，其中自然灌溉下，穗長2個、每穗粒數(shù)2個、一次枝梗數(shù)2個、二次枝梗數(shù)2個、單株穗重1個、單株穗數(shù)3個、株高4個、結(jié)實(shí)率0個、冷水灌溉下，穗長1個、每穗粒數(shù)2個、一次枝梗數(shù)3個、二次枝梗數(shù)2個、單株穗重1個、單株穗數(shù)0個、株高4個、結(jié)實(shí)率2個、著粒密度3個，冷水反應(yīng)指數(shù)方面，一次枝梗數(shù)1個、二次枝梗數(shù)1個、單株穗數(shù)3個、株高3個。其中在自然灌溉和冷水灌溉下共同檢測到的QTL的性狀包括總粒數(shù)、一次枝梗、二次枝梗、株高和

10、著粒密度，這些性狀在兩種環(huán)境下檢測到的QTL，除了在RM1331-RM283區(qū)間檢測到一次之外，其它都在RM1306-RM70標(biāo)記之間反復(fù)檢測到。檢測到孕穗期上位性QTL共69對，其中穗長1對、每穗粒數(shù)4對、一次枝梗數(shù)1對、二次枝梗數(shù)11對、單株穗重1對、單株穗數(shù)14對、株高8對、結(jié)實(shí)率22對、著粒密度7對。其中有主效QTL參與的上位性互作一共有15對，分別是控制二次枝梗數(shù)的1對、單株穗數(shù)5對、株高1對、結(jié)實(shí)率6對，著粒密度2對。其中，

11、穗長、每穗總粒數(shù)、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、有效穗數(shù)、株高和結(jié)實(shí)率均在兩年的不同環(huán)境下檢測到，且位于同一標(biāo)記區(qū)間。
　?、虣z測到控制發(fā)芽期和苗期耐冷性的相同QTL標(biāo)記區(qū)間，分別是qLTG7-2和qCRL7-1，位于7號染色體RM1335-RM182區(qū)間;qMLIT2和qRL2-1，位于2號染色體上RM561-RM341區(qū)間;qLTG3和qRFW3-1，位于3號染色體上RM517-RM1284區(qū)間;qGV9和qRL9-1，位于9號染色