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(cè)序的完成，特別是多個(gè)QTL精細(xì)定位和先后克隆，對(duì)數(shù)量性狀的認(rèn)識(shí)得到了長足的進(jìn)步，QTL的研究正在走進(jìn)新時(shí)代。 本研究利用一個(gè)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(gè)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(duì)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(gè)性狀構(gòu)建了近等基因系。主要結(jié)果如下： 1．對(duì)該重組自交系群體(190個(gè)系)構(gòu)建了遺傳連鎖圖譜，該圖譜包含263個(gè)SSR標(biāo)記，14個(gè)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(duì)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(gè)。對(duì)于目標(biāo)性狀每穗穎花數(shù)，2001年和2002年分別檢測(cè)到4個(gè)和5個(gè)，兩年重復(fù)檢測(cè)到1個(gè)QTL。對(duì)于每穗實(shí)粒數(shù)，2001年和2002年分別檢測(cè)到6個(gè)和5個(gè)，兩年中重復(fù)檢測(cè)到3個(gè)QTL。 3．二位點(diǎn)上位性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，所有的性狀都

4、檢測(cè)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(gè)互作遺傳效應(yīng)小，但互作對(duì)數(shù)多，例如，對(duì)于每穗穎花數(shù)，檢測(cè)到10對(duì)雙位點(diǎn)互作對(duì)，可解釋表型變異為13％。所有QTL和互作對(duì)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(gè)系列近等基因系。這四個(gè)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(cè)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(duì)靶QTL的效應(yīng)進(jìn)行了更為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。其中第7染色體靶QTL近等基因系后代測(cè)驗(yàn)符合單個(gè)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(gè)家系內(nèi)挑選了兩個(gè)穗大小差異顯著的單株，以這兩個(gè)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(cè)驗(yàn)，這四個(gè)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(gè)主效QTL，對(duì)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(cè)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(gè)QTL在重組自交系群體里沒有檢測(cè)到。 6.根據(jù)表型性狀，從重組自交系中分離一個(gè)千粒重和粒寬的近等基因系。使用這個(gè)近等基因系，對(duì)同時(shí)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(píng)價(jià)。對(duì)于千粒重性狀，這個(gè)靶QTL的

7、LOD值為48.8，可解釋74％的表型變異；對(duì)于粒寬，這個(gè)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(cè)到一個(gè)同時(shí)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(gè)第1染色體上控制株高的主效QTL，這個(gè)QTL，在后代測(cè)驗(yàn)中能夠解釋95.1％的株高變異，LOD值達(dá)到112.4。后代測(cè)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(cè)序分析