以9311為背景的日本晴染色體片段置換系的構(gòu)建及相關(guān)QTL分析.pdf

1、農(nóng)作物株高、品質(zhì)等許多農(nóng)藝性狀多屬于復雜的數(shù)量性狀。近年來，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用分子標記技術(shù)，對控制這些性狀的QTL數(shù)目、在染色體上的位置及遺傳效應等進行了研究和分析，并取得了一定進展。遺憾的是，當前的研究報道多以F2、BC1、DH和RIL群體為研究對象，由于這些群體的遺傳背景較為復雜，很難從根本上提高QTL定位的精確性，也難于對相關(guān)QTL進行準確的效應估算。染色體片段置換系是指一套以同一親本為遺傳背景，置換了供體親本一個或少數(shù)染色

2、體片段的株系所組成的群體。由于其群體遺傳背景較單一，可大大提高對復雜數(shù)量性狀基因定位的精確性，并通過構(gòu)建次級分離群體可實現(xiàn)目標QTL的精細定位。本研究以兩個測序的水稻品種為材料，利用高代回交和分子標記輔助選擇相結(jié)合的方法，構(gòu)建了一套以“9311”為遺傳背景，覆蓋供體親本“日本晴”全基因組的水稻染色體片段置換系群體，并用于水稻數(shù)量性狀相關(guān)基因的全面剖析，以期發(fā)現(xiàn)并進一步精細定位和圖位克隆新的相關(guān)QTL座位，為利用分子標記輔助選育優(yōu)良性狀的

3、水稻品系及水稻功能基因組的研究奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1）從來自于公共數(shù)據(jù)庫開發(fā)的153對SSR引物中，篩選出均勻分布于水稻12條染色體上的104對SSR多態(tài)性引物，多態(tài)比率為68.2％。利用相對均勻分布于水稻12條染色體上的這104對引物構(gòu)建了分子標記連鎖圖譜，該圖譜覆蓋水稻全基因組1494.0 cM，標記間平均間距為14.37 cM。用于分析BC4F1單株的基因型及利用分子標記輔助選擇目標單株。
　　 2

4、）利用104對多態(tài)性SSR引物檢測BC4F1單株的基因型，選擇基因組內(nèi)雜合片段較少的單株種子，種植得到BC4F2群體，再利用目標標記對BC4F2群體進行基因型檢測，最終獲得122個CSSL。這些CSSL的置換片段平均估算長度為23.4 cM，絕大部分分布1-15 cM、16-30 cM和31-45 cM范圍內(nèi)，分別有43個、46個和21個；置換片段大于45 cM的有12個。122個CSSL分布于水稻12條染色體上，從第4和11染色體上的

5、6個到第6染色體16個不等，平均每條染色體有10.2個置換片段。置換系的置換片段總長度為2854.4 cM，相當于水稻基因組大小的1.9倍，置換片段對水稻基因組的覆蓋總長度為1301.8 cM，平均覆蓋率為86.7％。
　　 3）以94個CSSL群體為試驗材料，分析CSSL群體及雙親的米粒長（milled ricelength，MRL）、飯粒長（cooked rice length，CRL）和米粒延伸性（cooked rice

6、elongation，CRE）。利用代換作圖法，共定位了12個與米粒延伸性相關(guān)的QTLs。這些QTLs分布于水稻第3、4、6、8和第9染色體，其中2個MRL QTLs位于第3染色體，1個MRL QTL位于第8染色體；4個CRL QTLs位于第3、6、8和第9染色體；5個CRE QTLs位于第4、6、9、10和笫11染色體。延伸性QTL的加性效應變化范圍為-5.80～-0.14，加性效應百分率為-12.26％～-1.72％，其中qCRE-

7、6加性效應較大。米粒延伸性相關(guān)QTL的鑒定和初步定位為其進一步的精細定位及利用分子標記輔助選擇（marker-assisted selection，MAS）改良稻米品質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。
　　 4）以94個CSSL群體為試驗材料，調(diào)查和分析CSSL群體及雙親的穗頸長度。結(jié)果表明：在17個置換系中檢測到8個控制水稻穗頸長度的QTL，分別位于第2、3、7、8、9和第11染色體；利用代換作圖法，定位了其中的8個穗頸長度QTL；其加性效應值介

8、于0.10～3.20之間，其中qPE-9和qPE-11的加性效應值較大，平均效應值分別為3.15和2.95，表現(xiàn)為主效基因特征；qPE-2-2、qPE-3-1、qPE-3-2、qPE-7和qPE-8等5個QTL被定位在小于10.0 cM的區(qū)段內(nèi)。利用CSSL可以有效地鑒定水稻穗頸長度QTL，這些QTL為分子標記輔助選育穗頸長度適中的水稻品系及其進一步的精細定位奠定了基礎(chǔ)。
　　 5）以94個CSSL群體為試驗材料，以P≤0.01

9、為閥值，對置換片段上的抽穗期QTL進行了鑒定。采用代換作圖法共定位了4個控制水稻抽穗期的QTL，分別位于第3、4、5和第8染色體；QTL的加性效應值為-6.4～-2.7，加性效應百分率為-6.4％～-2.7％；qHD-3和qHD-8加性效應值較大，表現(xiàn)主效基因特征。為了進一步定位qHD-3和qHD-8，在目標區(qū)域加密16對SSR引物，qHD-3和qHD-8分別被界定在第3染色體RM3166和RM16206、第8染色體RM4085和RM8

10、271之間，其遺傳距離分別為13.9 cM和6.4 cM。該結(jié)果為分子標記輔助選擇改良水稻生育期奠定了基礎(chǔ)。
　　 6）利用以9311和日本晴構(gòu)建的94個染色體片段置換系為材料，采用代換作圖法對控制水稻谷粒酚反應的3個QTL進行了定位。結(jié)果表明，4個染色體片段置換系材料酚反應級別為4，其余的在O到1級之間。其中8個置換系均含有來源于日本晴的1個置換片段。3個控制水稻苯酚反應的基因qPH4-1、qPH2和qPH7被界定在第2染色體