水稻遺傳圖譜構(gòu)建及粒形和粒重QTL定位.pdf

1、本研究利用具有極端粒形和粒重差異的兩份水稻材料BG1和小粒粳(XLJ),通過(guò)BG1／XLJ雜交自交產(chǎn)生的F2分離群體,構(gòu)建F2全基因組遺傳連鎖圖譜,并用QTLNetwork-2.0和WinQTLCart-2.5軟件以及F2群體在2009年杭州和2010年海南的粒形和粒重?cái)?shù)據(jù),進(jìn)行相關(guān)性狀的QTL定位。通過(guò)F2:3后代測(cè)驗(yàn)對(duì)主效應(yīng)QTL進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)采用序列比對(duì)的方法,分析BG1和XLJ是否含有已經(jīng)克隆的相關(guān)粒形基因。具體研究結(jié)論如下:<

2、br>　　 (1)BG1和XLJ的粒形和粒重表現(xiàn)極端差異,粒長(zhǎng)分別為12.77±0.54 mm和5.91±0.22 mm,粒寬分別為4.32±0.18 mm和2.65±0.06 mm,千粒重分別為57.66 g和12.57 g。BG1／XLJ F2群體的谷粒長(zhǎng)、長(zhǎng)／寬和千粒重為近似的雙峰分布,而谷粒寬和谷粒厚為近似的單峰分布,而且粒長(zhǎng)、長(zhǎng)／寬和千粒重存在超親分離。正反交F1材料中除了長(zhǎng)／寬性狀具有超親優(yōu)勢(shì)外,其他粒形和粒重性狀均偏向大

3、粒親本,不存在正反交差異,例如,正反交目的千粒重分別為44.82 g和44.47 g,說(shuō)明BG1和XLJ的粒形和粒重為不完全顯性性狀,主要受核基因控制。
　　 (2)對(duì)杭州和海南的粒形和粒重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,粒長(zhǎng)與長(zhǎng)／寬呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.872和0.774,粒長(zhǎng)與粒寬和粒厚呈顯著相關(guān),但相關(guān)系數(shù)很小；粒寬與長(zhǎng)／寬在杭州和海南均呈極顯著負(fù)相關(guān),粒寬與粒厚呈顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.654和0.380；粒厚只與粒重呈極顯

4、著正相關(guān)；粒重與粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚和長(zhǎng)／寬均呈極顯著相關(guān),但與粒長(zhǎng)、粒厚和長(zhǎng)／寬的相關(guān)性最高,分別為0.854和0.720,0.668和0.697以及0.601和0.425,說(shuō)明粒長(zhǎng)、粒厚和長(zhǎng)／寬與粒重性狀間關(guān)系緊密。對(duì)粒形和粒重進(jìn)行相同性狀內(nèi)不同環(huán)境間成對(duì)數(shù)據(jù)的差異比較,結(jié)果粒長(zhǎng)∣t∣=0.09t0.01=2.63,長(zhǎng)／寬∣t∣=3.68>t0.01=2.63,粒厚∣t∣=2.16

5、1=2.64,粒重∣t∣=3.58>t0.01=2.64,其中粒厚在0.05水平上∣t∣=2.16>t0.05=1.99,說(shuō)明兩個(gè)環(huán)境對(duì)粒長(zhǎng)的影響很小,其它性狀易受環(huán)境影響。
　　 (3)基于150對(duì)SSR標(biāo)記的基因型數(shù)據(jù),用Mapmaker／Exp3.0進(jìn)行遺傳圖譜構(gòu)建。除了第7、8、9染色體外,其它染色體上均存在部分標(biāo)記不連鎖,結(jié)果150對(duì)SSR.標(biāo)記中只有137對(duì)SSR標(biāo)記能分別連鎖到12條染色體的16個(gè)連鎖群上,其中第1

6、、2、3、10染色體上的標(biāo)記被分成兩個(gè)連鎖群,分別記為Chr1a、Chr1b、Chr2a、Chr2b、Chr3a、Chr3b、Chr10a和Chr10b。第4染色體的RM8213和RM5414,第5染色體的RM1200、RM1248和RM289、RM7449、RM249、RM3381,第9染色體的RM5515、RM444、RM3609,以及第10a染色體的RM3311、RM216、RM474,這些SSR標(biāo)記順序與公共SSR標(biāo)記的物理順序

7、有點(diǎn)差異。16個(gè)連鎖群的平均遺傳距離為6.4 cM～20.9 cM,遺傳圖譜的總遺傳距離為1595.9 cM,最大遺傳距離為44.0 cM,最小遺傳距離1.2 cM,平均遺傳距離13.2 cM。
　　 (4)利用2009年杭州和2010年海南的粒形和粒重?cái)?shù)據(jù),QTLNetwork-2.0軟件檢測(cè)到7個(gè)粒形QTL和1個(gè)粒重QTL,分布在第2、第3和第5染色體上。第2染色體的RM5791-RM324區(qū)間檢測(cè)到控制粒寬的主效應(yīng)QTL

8、qSW-2,RM492-RM5356區(qū)間檢測(cè)到控制粒厚的主效應(yīng)QTLqST-2,以及一個(gè)控制長(zhǎng)／寬的微效QTLqSLWR-2;第3染色體的RM3513-RM7097區(qū)間檢測(cè)到控制粒長(zhǎng)的微效QTLqSL-3；第5染色體的RM3381-RM3638區(qū)間檢測(cè)到同時(shí)控制粒長(zhǎng)和長(zhǎng)／寬的主效應(yīng)QTL,qSL-5和qSLWR-5,以及在RM249-RM3381區(qū)間控制千粒重的主效應(yīng)QTL qSWT-4。所有檢測(cè)到的QTL,均具有加性和顯性效應(yīng),其中粒

9、厚和千粒重具有加性和環(huán)境的互作效應(yīng),同時(shí)在第3和第4染色體間存在一個(gè)與粒厚相關(guān)的上位性效應(yīng)。
　　 (5)F2:3后代測(cè)驗(yàn)表明目標(biāo)基因qSL-5符合單基因的孟德?tīng)?:2:1分離比(x2=0.33

10、W5)相似性達(dá)95.8％以上的核酸序列,即BG1含有qSW5(GW5)；而XLJ與qSW5(GW5)相似性只有24.6％～56。1％,并不含有完整的qSW5(GW5)。
　　 (6)qSL-5(gSLWR-5或qSWZ-5)被定位在分子標(biāo)記RM3381位置,利用t測(cè)驗(yàn)比較F2群體中RM3381顯性純合和RM3381隱性純合單株的粒長(zhǎng)、長(zhǎng)／寬和千粒重均值間差異,結(jié)果粒長(zhǎng)均值分別為11.20 mm和7.15 mm(t=10.65>t