水稻抗旱QTL定位及不同抗逆性的遺傳重疊與細胞學機制研究.pdf

1、干旱是水稻生產的主要限制性因素之一，高效發(fā)掘和利用種質資源中的抗旱QTL是改良水稻品種抗旱性最為簡便有效的途徑。作為一種全新分子育種策略，通過大規(guī)模回交導入結合目標性狀篩選和分子標記鑒定，高效發(fā)掘QTL，并利用攜帶不同來源有利抗旱QTL的優(yōu)良導入系進行聚合雜交，結合分子標記輔助選擇，培育抗旱水稻新品種。通過比較不同逆境下QTL表達差異，為培育能適應多種逆境的新品種提供有益信息。 本研究以經過第一輪聚合的IR64背景的8個抗旱品系

2、為親本，配置14個組合，2006旱季對其F2隨機群體進行嚴格的抗旱鑒定，其中4個組合DK47/DK109、DK47/DK148、DK47/DK158和DK47/DK356的田間抗旱性表現(xiàn)較好。對從這4個組合中篩選出的抗旱單株進行抗旱性和產量重復鑒定和分子標記基因型分析，進行抗旱QTL定位。以DK124/DK476和DK124/DK567群體為研究對象，比較不同干旱脅迫程度(中度、高度)下抗旱QTL的表達差異。進一步對旱、鹽和澇逆境脅迫下

3、不同抗逆性的遺傳重疊以及滲透脅迫(模擬干旱)與鹽脅迫下細胞程序化死亡現(xiàn)象進行了探討，獲得了以下主要結果： 1.在干旱和灌溉條件下分別對4個抗旱聚合系進行了抗旱性綜合評價。結果表明，在干旱條件下，聚合群體的抗旱性明顯好于其聚合親本和輪回親本IR64，表明不同供體來源的抗旱QTL聚合能提高水稻的抗旱水平。在灌溉條件下，聚合群體的綜合表現(xiàn)與聚合親本之一DK47相似，但明顯好于另一親本和輪同親本IR64。不同組合在干旱條下的產量構成因素

4、不盡相同，對于DK47/DK109和DK47/DK356，單株有效穗數(shù)與單株產量的關聯(lián)最密切；對于DK47/DK148和DK47/DK158，每穗實粒數(shù)與單株產量最為密切。在灌溉條件下，4個群體均是單株有效穗數(shù)與單株產量的關聯(lián)最密切。 2.以隨機群體做對照(P<0.05)，對4個抗旱聚合群體DK47/DK109、DK47/DK148、DK47/DK158和DK47/DK356篩選到的抗旱株系以及在正常灌溉條件下選擇的高產株系(不

5、包括DK47/DK158)進行各標記位點基因頻率的卡方測驗，在4個群體中共檢測到27個位點對于旱選擇起響應(P<0.05)，占總標記數(shù)(157)的17％。在DK47/DK109、DK47/DK148和DK47/DK356這3個群體中共檢測到6個位點對產量選擇起響應(P<0.05)，占總標記數(shù)(119)的5％。僅有3個位點對干旱選擇和產量選擇均起響應，占總標記數(shù)(119)的2.5％，說明兩種類型的極端選擇可能存在一定的負向相關。通過標記與

6、表型的單向方差分析進行QTL定位，在4個群體的正常灌溉、干旱以及干旱與灌溉差值3種條件下檢測到影響每穗實粒數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒重、單株產量、單株有效穗數(shù)和結實率的QTL總數(shù)分別為22、19、18和33個(P<0.01)，幾乎所有位點的基因作用方式都是超顯性或部分顯性，說明雜種優(yōu)勢明顯，而且很多控制不同性狀的QTL被定位在相同的染色體區(qū)域，其中位于第1染色體上的RM473A和RM212、第4染色體上的RM335、第8染色體上的RM25等位

7、點屬于較重要的抗旱位點。 3.對DK124/DK476(Cross7)和DK124/DK567(Cross9)群體經高強度和中等強度干旱脅迫篩選的抗旱株系采用卡方測驗進行QTL定位，以隨機群體做對照(P<0.05)，對中等強度干旱選擇起響應的位點38個，占總標記數(shù)(120)的32％；對高強度干旱選擇起響應的位點19個，占總標記數(shù)的16％；對兩種干旱環(huán)境選擇均起響應的位點6個，占總標記數(shù)的5％，其中的3個標記在兩種干旱選擇群體中的

8、偏離方向相反，說明QTL表達在兩種干旱環(huán)境下存在較大不同，受環(huán)境影響很大。 4.采用卡方測驗對干旱、鹽和淹水脅迫的選擇群體進行不同抗逆性遺傳重疊研究。以隨機群體做對照(P<0.05)，在4個群體中(DK47/DK109、DK47/DK148、DK47/DK158和DK47/DK356)，共檢測到對耐鹽選擇起響應的位點46個，占總標記數(shù)(157)的24％；對干旱選擇起響應的位點27個，占總標記數(shù)的17％；對干旱和耐鹽選擇均起響應的

9、位點9個，占總標記數(shù)的5.7％，其中的4個在干旱和耐鹽選擇群體中的偏離方向相反，說明水稻抗旱與耐鹽既存在一些共性也存在較大不同。以隨機群體為對照(P<0.05)，通過卡方測驗在DK65/DK109和DK65/DK356中共檢測到對干旱和耐淹選擇起響應的位點各13個，分別占總標記數(shù)(81)的16％;對于旱和耐淹選擇均起響應的位點7個，占總標記數(shù)的8.6％，其中的4個在干旱和耐淹選擇群體中的偏離方向相反。另外，在3種類型選擇群體中都偏分離的

10、位點共有23個，占總標記數(shù)的28％，其中的5個在干旱和耐淹選擇群體中的偏離方向相反，推測水稻抗旱與耐淹在本質上可能存在不同，兩種選擇間可能存在一定的負向相關。 5.在極端產量選擇在第二輪抗旱聚合群體中的定位效率的研究中發(fā)現(xiàn)，除DK47/DK356外，其余的3個群體(DK47/DK109、DK47/DK148和DK47/DK158)均不適合用極端產量選擇的方法定位QTL。極端選擇定位可能更適合于鹽、澇等脅迫程度控制準確的選擇群體。