水稻異交相關(guān)性狀及其對(duì)GA-,3-敏感性的遺傳分析.pdf

1、水稻異交習(xí)性直接影響雜種一代制種產(chǎn)量，在某些組合甚至是影響其大面積普及的限制因素。鑒定出異交相關(guān)性狀有利等位基因，是聚合有利基因改良不育系異交特性的基礎(chǔ)。雜交水稻制種過(guò)程中使用GA<,3>是提高不育系異交結(jié)實(shí)率的一項(xiàng)關(guān)鍵措施。改良不育系的異交特性及其對(duì)GA<,3>的敏感性，對(duì)于提高制種產(chǎn)量，降低制種成本具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用前景。本論文以粳稻Nipponbare與秈稻Kasalath的雜種F<,1>再與Nipponbare回交一次的重

2、組自交系群體為材料，開(kāi)展了三項(xiàng)研究：一是通過(guò)2005年在南京(簡(jiǎn)稱(chēng)E1環(huán)境)、2006年在南京(簡(jiǎn)稱(chēng)E2環(huán)境)與2006年在泗洪(簡(jiǎn)稱(chēng)E3環(huán)境)共3個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境的試驗(yàn)，對(duì)水稻最上節(jié)間長(zhǎng)度、穗頸長(zhǎng)度、柱頭外露率、小花開(kāi)花歷時(shí)、開(kāi)穎角度5個(gè)水稻異交相關(guān)性狀進(jìn)行了遺傳分離分析和QTL定位；二是研究了苗期3個(gè)性狀對(duì)外源GA<,3>處理的敏感性及其QTL；三是在2個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境下研究了始穗期4個(gè)異交性狀對(duì)GA<,3>的敏感性及等位基因間敏感性存在差異的

3、位點(diǎn)。獲得的主要結(jié)果如下： 1 運(yùn)用主基因+多基因混合遺傳模型對(duì)3個(gè)環(huán)境5個(gè)異交相關(guān)性狀遺傳分離分析表明： (1)最上節(jié)間長(zhǎng)度：3個(gè)環(huán)境下均表現(xiàn)為3對(duì)獨(dú)立的加性-力口性×加性上位性主基因+加性-力口性×加性上位性多基因混合遺傳，主基因遺傳率分別為55.53％、92.12％和77.08％，多基因遺傳率分別為41.36％、3.97％和19.38％。第1對(duì)主基因加性效應(yīng)大于第2對(duì)和第3對(duì)主基因加性效應(yīng)之和。 (2)穗頸

4、長(zhǎng)度：3個(gè)環(huán)境下均表現(xiàn)為3對(duì)獨(dú)立的加性-力口性×加性上位性主基因+加性．加性×加性上位性多基因混和遺傳，主基因遺傳率分別為52.60％、78.43％和78.32％，多基因遺傳率分別為38.30％、16.30％和16.44％。第1對(duì)主基因加性效應(yīng)大于第2對(duì)和第3對(duì)主基因加性效應(yīng)之和。 (3)柱頭外露率：3個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境下均表現(xiàn)為2對(duì)獨(dú)立的主基因+多基因混合遺傳，主基因作用方式為累加作用，多基因作用方式為加性．上位性遺傳。3個(gè)環(huán)境下主基

5、因遺傳率分別為77.12％、59.79％和52.41％，多基因遺傳率分別為17.69％、38.48％和46.24％。2對(duì)主基因的加性效應(yīng)分別為9.15％、10.83％和7.97％。 (4)小花開(kāi)花歷時(shí)：3個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境下均表現(xiàn)為2對(duì)獨(dú)立的加性-加性×加性上位性主基因+加性-加性×加性上位性多基因混合遺傳，主基因遺傳率分別為49.32％、29.49％和39.39％，多基因遺傳率分別為49.04％、64.20％和60.23％。

6、(5)開(kāi)穎角度：E1和E3環(huán)境下表現(xiàn)為2對(duì)獨(dú)立的加性．力口性×加性上位性主基因+加性-加性×加性上位性多基因混合遺傳，E2環(huán)境下表現(xiàn)為2對(duì)獨(dú)立的加性主基因+加性多基因混合遺傳；3個(gè)環(huán)境下主基因遺傳率分別為58.34％、55.26％和57.45％，多基因遺傳率分別為28.10％、33.00％和27.93％。第1對(duì)主基因加性效應(yīng)較大。 2 運(yùn)用Win Cartgrapher2.5軟件中的復(fù)合區(qū)間作圖法，在全基因組5％顯著水平上，對(duì)5

7、個(gè)水稻異交相關(guān)性狀進(jìn)行QTL檢測(cè)，結(jié)果： (1)最上節(jié)間長(zhǎng)度共檢測(cè)到4個(gè)QTL，分別位于第1、3(2個(gè))、6染色體上，解釋表型變異的5.64％-15.21％；qUIL-6位點(diǎn)在3個(gè)環(huán)境中都被檢測(cè)到，分別解釋5.64％-12.80％的表型變異，Nipponbare 位基因增加性狀值1.83-2.87 cm。其余3個(gè)QTL均在2個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，分別解釋7.74％-15.21％的表型變異，增效等位基因均來(lái)自Kasalath，分別增加

8、2.31-2.81cm的性狀值。 (2)穗頸長(zhǎng)度共檢測(cè)到4個(gè)QTL，分布于第1、3、5、10染色體上，解釋表型變異的6.8％-17.76％；qPNL-10在3個(gè)環(huán)境中均被檢測(cè)到，分別解釋11.57-17.76％的表型變異，Kasalath等位基因增加1.39-2.04cm的性狀值。qPNL-5在兩個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，分別解釋6.8-12.88％的表型變異，增效等位基因來(lái)自Nipponbare，分別增加1.55cm和1.67cm的性

9、狀值。其余2個(gè)位點(diǎn)分別在單個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，分別解釋10.31％和13.46％的表型變異，在qPNL-1位點(diǎn)，Nipponbare等位基因增加1.72cm的性狀值，在qPNL-3位點(diǎn)，Kasalath等位基因增加1.49cm的性狀值。 (3)柱頭外露率在3個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境下檢測(cè)到3個(gè)QTL，分布于第3，4，5染色體上，解釋表型變異的4.07％-18.39％。其中，qPES-4在3個(gè)環(huán)境中均被檢測(cè)到，分別解釋表型變異的4.07-10.2

10、7％，Kasalath等位基因分別增加2.24％-4.57％柱頭外露率。qPES-3，qPES-5在2個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境中均被檢測(cè)到，qPES-3位點(diǎn)分別解釋表型變異的9.77％和18.39％，Nipponbare等位基因分別增加3.60％和4.03％的柱頭外露率；qPES-5位點(diǎn)在2個(gè)環(huán)境中分別解釋表型變異的5.08％和16.25％，Kasalath等位基因分別增加2.45％和5.94％的性狀值。 (4)開(kāi)穎角度檢測(cè)到5個(gè)QTL，分別

11、位于第7、8(2個(gè))、12(2個(gè))染色體上，解釋表型變異的8.21％-11.77％。只有1個(gè)QTL位點(diǎn)(qAGO-7)在2個(gè)環(huán)境中被重復(fù)檢測(cè)到，分別解釋表型變異的8.82％-10.87％，Kasalath等位基因分別增加0.91和0.95度的開(kāi)穎角度。其他4個(gè)位點(diǎn)均是在單個(gè)環(huán)境中被檢測(cè)到，位于第8染色體上的2個(gè)位點(diǎn)，Nipponbare等位基因增加0.96度和1.02度的性狀值，位于第12染色體上的2個(gè)位點(diǎn)增效等位基因均來(lái)自Kasala

12、th，分別增加1.05度和1.13度的性狀值。 (5)小花開(kāi)花歷時(shí)性狀，在第5染色體上檢測(cè)到1個(gè)QTL，qFDS-5在3個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境中均被檢測(cè)到，分別解釋性狀變異的8.94％-18.77％，Kasalath等位基因分別增加6.81-9.43分鐘的性狀值。 (6)控制最上節(jié)間長(zhǎng)度的gUIL-3和控制穗頸長(zhǎng)度的qPNL-3位點(diǎn)、控制柱頭外露率的qPES-5位點(diǎn)和控制小花開(kāi)花歷時(shí)的qFDS-5位點(diǎn)在染色體上位于同一位置。

13、 3．利用外源GA<,3>分別處理供試材料的種子及幼苗，用反應(yīng)指數(shù)衡量苗高和葉鞘長(zhǎng)度對(duì)外源GA<,3>處理的敏感性，并檢測(cè)這些苗期性狀對(duì)GA<,3>敏感性差異的數(shù)量性狀位點(diǎn)(OTL)。結(jié)果： (1)GA<,3>浸泡種子處理的幼苗第一葉鞘長(zhǎng)度較對(duì)照顯著增加，苗高和第二葉鞘長(zhǎng)度增加效應(yīng)不顯著；GA<,3>噴灑處理對(duì)第一葉鞘長(zhǎng)度增加不顯著，苗高和第二葉鞘長(zhǎng)度增加極顯著。 (2)在5％顯著水平下，2種處理方式下未檢測(cè)到控制苗高反

14、應(yīng)指數(shù)OTL位點(diǎn)。GA<,3>浸泡處理檢測(cè)到1個(gè)位于第1染色體的控制第一葉鞘長(zhǎng)度反應(yīng)指數(shù)的OTL(qIFL-1)，解釋性狀變異的14％對(duì)GA<,3>敏感的等位基因來(lái)自Kasalath。GA<,3>噴灑處理?xiàng)l件下，檢測(cè)到2個(gè)分別位于第3、12染色體的控制第二葉鞘長(zhǎng)度反應(yīng)指數(shù)的QTL(qISL-3和qISL-12)，分別解釋5％和20.2％的性狀變異，對(duì)GA<,3>敏感的等位基因分別來(lái)自于Kasalath和Nipponbare。 (

15、3)未用GA<,3>處理?xiàng)l件下，檢測(cè)到3個(gè)控制第一葉鞘長(zhǎng)度的QTL，4個(gè)控制第二葉鞘長(zhǎng)度的QTL?？刂频谝蝗~鞘長(zhǎng)度本身的數(shù)量性狀位點(diǎn)qFSL-1a與控制第一葉鞘長(zhǎng)度反應(yīng)指數(shù)的qIFL-1位于同一染色體區(qū)段(C742-R2414)；控制第二葉鞘長(zhǎng)度反應(yīng)指數(shù)的qISL-12位于控制第二葉鞘長(zhǎng)度本身的qSSL-12a與qSSL-12b之間(C732-G193)。 4 抽穗期對(duì)每個(gè)株系噴施3次外源GA<,3>，研究了最上節(jié)間長(zhǎng)度、開(kāi)穎角

16、度、小花開(kāi)花歷時(shí)、柱頭外露率4個(gè)性狀對(duì)外源GA<,3>敏感性(用反應(yīng)指數(shù)來(lái)衡量)的數(shù)量性狀位點(diǎn)(OTL)，結(jié)果： (1)最上節(jié)間長(zhǎng)度反應(yīng)指數(shù)在2個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境中共檢測(cè)到5個(gè)OTL，分別位于第1、2、8(2個(gè))、12染色體上，解釋反應(yīng)指數(shù)總變異的14.45％-24.80％。位于第8染色體上的2個(gè)位點(diǎn)敏感等位基因來(lái)自Nipponbare，其余3個(gè)位點(diǎn)敏感等位基因來(lái)自Kasalath。這5個(gè)QTL與控制最上節(jié)間長(zhǎng)度本身的QTL位點(diǎn)均不在同

17、一位置；與苗期第一葉鞘長(zhǎng)度、第二葉鞘長(zhǎng)度對(duì)GA<,3>敏感性位點(diǎn)也不相同。 (2)小花開(kāi)花歷時(shí)反應(yīng)指數(shù)只在2006年泗洪試驗(yàn)點(diǎn)檢測(cè)到1個(gè)位于第11染色體的QTL，解釋反應(yīng)指數(shù)變異的21.26％；Nipponbare等位基因增加GA<,3>敏感性。該位點(diǎn)與控制小花開(kāi)花歷時(shí)本身的OTL位點(diǎn)不同。 (3)柱頭外露率反應(yīng)指數(shù)共檢測(cè)到4個(gè)QTL，分別位于第7、8(2個(gè))、9染色體上，分別解釋反應(yīng)指數(shù)總變異的10.94％-23.99