水稻產(chǎn)量與品質(zhì)相關(guān)性狀的遺傳分析與基因挖掘.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)一直是水稻遺傳育種的主要目標(biāo)，營(yíng)養(yǎng)功能型稻米品質(zhì)改良是水稻育種的新方向。本論文利用重組自交系(Recombinant inbred lines，RILs)群體和兩個(gè)關(guān)聯(lián)分析群體對(duì)水稻的產(chǎn)量性狀、農(nóng)藝性狀、淀粉品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀進(jìn)行了數(shù)量性狀位點(diǎn)（Quantitative trait locus，QTL）定位，為培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻挖掘有利等位基因。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)利用RIL群體和簡(jiǎn)化基因組測(cè)

2、序技術(shù)(Specific locus amplified fragment sequencing，SLAF-Seq)對(duì)水稻粒重QTL的快速定位及其育種應(yīng)用。以大粒低直鏈淀粉含量的水稻種質(zhì)M201和小粒高直鏈淀粉含量水稻品種嘉育293(JY293)構(gòu)建的RIL群體為材料，利用SLAF-Seq和連鎖圖譜相結(jié)合的方法，在第3染色體上快速定位到3個(gè)粒重QTL，qTGW3.1、qTGW3.2和qTGW3.3，分別與已克隆或定位的GS3、qGL3和

3、qTGW3.3位置相近。根據(jù)他們對(duì)粒重的貢獻(xiàn)分析和分子標(biāo)記設(shè)計(jì)我們提出了大粒水稻分子育種的二個(gè)方案:(1)利用qTGW3.2的大粒等位基因開(kāi)展回交育種;(2)聚合qTGW3.1和qTGW3.3的兩個(gè)大粒等位基因。
　　(2)利用RIL群體對(duì)水稻重要產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的QTL定位。通過(guò)2012和2013兩年的QTL定位結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩年共定位到37個(gè)QTL，其中14個(gè)QTL在兩年均檢測(cè)到。位于第2和3染色體有4個(gè)已經(jīng)克隆或定位的基因簇（G

4、W2、GS3、qGL3和qTGW3.3），不僅與粒形性狀相關(guān)，也與株型相關(guān)。另外，我們定位到3個(gè)兩年均檢測(cè)到的微效QTL(qTGW3.0、qGL2.2和qETN4)。
　　(3)利用RIL群體定位了稻米淀粉品質(zhì)的QTL。根據(jù)親本的Wx基因型將整個(gè)RIL群體分為Wx-M201亞群和Wx-JY293亞群，并利用這三個(gè)群體分別進(jìn)行了QTL定位。整個(gè)RIL中，共定位到29個(gè)QTL;兩個(gè)亞群共定位到10個(gè)QTL，其中4個(gè)(qPRO3.1、q

5、PV9、qHPV9和qCS7)在整個(gè)群體中也能定位到。除了Wx基因?qū)Ρ碛^直鏈淀粉含量(AAC)和大多數(shù)淀粉粘滯性譜（RVA譜）具有很大作用外，在第2、3、5、6和9染色體上有6個(gè)QTL簇與淀粉品質(zhì)相關(guān)。另外，第9染色體的一個(gè)與最高黏度(PV)、熱漿黏度(HPV)和冷漿黏度(CPV)相關(guān)的QTL簇與ISA3位置相近;而第6染色體的一個(gè)與糊化溫度相關(guān)的QTL簇與SSI基因位置相近。
　　(4)利用關(guān)聯(lián)定位群體對(duì)稻米淀粉品質(zhì)開(kāi)展了全基因

6、組關(guān)聯(lián)分析。運(yùn)用混合線性模型在whole panel、Panel1、Panel2、秈稻panel和粳稻panel中分別檢測(cè)到29、24、16、17和29個(gè)QTLs。除了Wx基因外，有12個(gè)QTLs在兩個(gè)群體中檢測(cè)到，3個(gè)QTL在3個(gè)群體中檢測(cè)到，2個(gè)QTL在4個(gè)群體中檢測(cè)到。第11染色體上定位到的蛋白質(zhì)QTL(chr.11:22240707～22563596)和第5染色體的同時(shí)是PV、HPV和最高黏度時(shí)間(PeT)的QTL(chr.5:

7、7756614～8042699)在兩個(gè)以上的群體中檢測(cè)到。一些QTL位點(diǎn)與淀粉合成酶基因位置相近，如ISA3、SSIV-1和AGPL2。第7染色體的崩解值(BD) QTL(chr.7:1118122～1967247)在整個(gè)群體和粳稻panel中檢測(cè)到，而第7染色體的另一與BD和消減值(SB)的QTL chr.7:25312126～26540950）在wholepanel和秈稻panel中檢測(cè)到，表明這兩個(gè)基因可能與群體結(jié)構(gòu)相關(guān)。

8、　　(5)利用關(guān)聯(lián)定位群體對(duì)稻米多酚和抗氧化特性開(kāi)展了全基因組關(guān)聯(lián)分析。將含有120份水稻材料的關(guān)聯(lián)群體(whole panel)，按照種皮顏色分為紅米和白米兩個(gè)panel，然后對(duì)多酚的相關(guān)性狀分別進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析。在紅米panel和白米panel中分別檢測(cè)到了9種和8種酚酸成分。紅米的自由酚酸含量顯著高于白米的自由酚酸含量，而兩者的結(jié)合酚酸含量無(wú)顯著差別，僅與品種相關(guān)。紅米的自由酚酸含量是其結(jié)合酚酸的7倍左右，而白米的自由酚酸與

9、其結(jié)合酚酸含量相當(dāng)。在whole panel中檢測(cè)到30個(gè)QTLs，在白米panel中檢測(cè)到22個(gè)QTLs，紅米panel中沒(méi)有檢測(cè)到QTL。Rc是控制在自由酚酸及其相關(guān)性狀的重要QTL。另外，在whole panel中檢測(cè)到2個(gè)自由酚相關(guān)性狀的QTL(chr:24392269; chr.9:6670223)，在白米panel中檢測(cè)到兩個(gè)與自由酚相關(guān)性狀QTLs(chr.4:34120529; chr.11:28947480)和在兩個(gè)群