中國主栽水稻品種抽穗期基因型分析及隱性感光抑制子的精細定位.pdf

1、水稻生育期決定了品種的地區(qū)和季節(jié)適應性，是復雜的質(zhì)量數(shù)量性狀，它是水稻育種的主要目標性狀之一。它主要受基本營養(yǎng)生長基因Ef-1、lf-1和感光基因E<,1>、E<,2>、E<3,>歷Se-1(Hd1)等的調(diào)控，其中，主效感光基因E<,1>和Se-1是影響水稻抽穗期的主要因子，此外隱性基因efl和se-1的同時存在可顯著延長水稻的基本營養(yǎng)生長期。E<,2>與E<,3>本身的效應不大，但E<,2>和(或)歷的存在可以增強E<,1>的感光性，

2、明顯延遲水稻抽穗。而隱性感光抑制基因i-Se-1的存在，可抑制Se-1的感光性，使得水稻在長日照下提前抽穗。研究表明，中國許多早秈品種雖然帶有感光基因卻不表現(xiàn)出感光特性，原因就在于這些品種存在隱性感光抑制基因i-Se-1。 本研究應用抽穗期基因型明確的測驗系EG0-EG7，ER，LR，T65-T65m以及抽穗期QTL近等基因系，分析了中國長江中下游地區(qū)、華南稻區(qū)的早、中、晚秈水稻品種的抽穗期基因型；利用六套重組自交系和染色體片段

3、置換系群體分析了抽穗期QTL表達的穩(wěn)定性，并構(gòu)建了部分近等基因系；根據(jù)重組自交系和置換系定位的結(jié)果，構(gòu)建了Asominori和AIS61的回交次級F<,2>群體，證明并圖位克隆了隱性感光抑制基因dth-8；探討了水稻抽穗期基因型分布規(guī)律，對不同類型或地區(qū)適宜生育期水稻品種進行了設計。 1.早秈水稻品種抽穗期基因型分析 早秈主要分布在華南雙季稻作區(qū)和華中雙、單季稻作區(qū)，四川、云南、貴州和華東部分地區(qū)也有種植，在早秈育種尤其

4、雜交稻育種中，經(jīng)常存在“早而不優(yōu)，優(yōu)而不早”的現(xiàn)象，這嚴重阻礙了早秈雜交稻在生產(chǎn)上推廣。為闡明這些水稻材料的抽穗期基因型及其遺傳規(guī)律，本研究采用一套抽穗期基因型明確的EGO～EG7、ER、LR，T65～T65m以及4個QTL近等基因系為測驗品種，分析了我國早秈水稻的抽穗期基因型，結(jié)果表明： 我國長江流域、華南稻區(qū)的早秈水稻品種都帶有顯性早熟基因Ef-1，不帶有或只帶有E<,1>、Se-1<'t>兩個主效感光基因中的一個，同時帶有

5、隱性感光抑制基因i-Se-1，表現(xiàn)為弱感光性或無感光性，基本營養(yǎng)期短，生育期短。 2．中秈水稻品種抽穗期基因型分析 中秈在我國長江中下游地區(qū)廣泛種植，其中，中秈雜交稻極大地發(fā)揮了水稻品種博士學位論文：中國秈稻品種抽穗期基因型分析及隱性感光抑制基因dth-8的精細定位的產(chǎn)量優(yōu)勢，但同時存在的雜種F<,1>的超親晚熟限制了雜種優(yōu)勢的利用。用一套抽穗期主基因型明確的近等基因系EG0、EG1、ER、LR，T65Eb、T65Ebm

6、以及2個QTL近等基因系Nipponbare，NIL(Hd2)為測驗品種，分析了這些材料的抽穗期主基因基因型，結(jié)果表明：長江流域、華南稻區(qū)的中秈水稻品種抽穗期遺傳比較復雜，但基本上可以分為兩類：一類只帶有E<,1>、Se-1<'n>兩個主效感光基因中的一個，同時帶有顯性早熟基因Ef-1，表現(xiàn)為具有一定的感光性和短的基本營養(yǎng)生長期；另一類帶有非感光基因e<,1>、Se-1<'e>，同時帶有隱性遲熟基因ef-1，表現(xiàn)為具有弱的感光性，但有較

7、長的基本營養(yǎng)生長期。 3．晚秈水稻品種抽穩(wěn)期基因型分析 晚秈主要分布在華南雙季稻作區(qū)和華中雙、單季稻作區(qū)，四川、云南、貴州和華東部分地區(qū)也有種植，占整個水稻播種面積的三分之二。用一套抽穩(wěn)期主基因型測驗系EGO、EGl、ER、LR，T65Eb、T65Ebm以及2個QTL近等基因系Nipponbare，NIL(Hd2)對這些材料的抽穗期主基因型進行分析表明：長江流域、華南稻區(qū)的晚秈水稻品種也都帶有顯性早熟基因Ef-1，同時帶

8、有E<,1>、Se-1<'n>兩個主效感光基因或只帶其中的一個，表現(xiàn)為強感光性，基本營養(yǎng)期較短，生育期適中。 4．抽穗期QTL的穩(wěn)定性表達 水稻抽穗期是一個復雜的遺傳性狀，其QTL的檢測依賴于所用分離群體的遺傳結(jié)構(gòu)。不同親本組合檢測到的抽穗期QTL不同，相同組合的分離群體在不同環(huán)境中檢測到的影響抽穗期的QTL位點也不完全相同，難以準確估測不同染色體區(qū)段對抽穗期的影響。在一個群體檢測到的抽穗期QTL，在其它群體是否也存在，

9、要回答這個問題，有必要用不同的群體及相同的群體在不同環(huán)境中的抽穗期進行QTL穩(wěn)定性表達分析。 本研究利用4個重組近交系(RIL)“(Nipponbare×Kasalath)×Nipponbare”、“密陽23×秋光”、“越光×桂朝2號”、“Asominori×IR24”及兩套染色體片段置換系為材料，進行多年多點種植調(diào)查，檢測穩(wěn)定性表達的抽穗期QTL，結(jié)果表明，位于第2、3、6、7染色體上的感光性位點和第8、10染色體上的早熟位點

10、在多種環(huán)境下能夠穩(wěn)定表達。并根據(jù)這些QTL構(gòu)建部分抽穗期近等基因系，明確每個QTL的具體效應。 5．隱性感光抑制基因dth-8的精細定位 本研究利用1個非感光性秈稻IR24與強感光性粳稻Asominori構(gòu)建的重組自交系(RIL)群體及其相應的全基因組染色體片段置換系(CSSL)群體，在3種環(huán)境下對水稻抽穗期QTLs進行定位及感光效應分析，并利用CSSL群體與雙親的測交組合，研究QTLs的雜合效應及遺傳性質(zhì)。分析了Aso

11、minori和IR24的抽穗期基因型，在秈稻IR4中精細定位了1個感光抑制基因dth-8，該基因能夠抑制E<,1>的感光性，同時用W2281/9311F2群體進一步驗證了該基因的功能，并證實這個基因具有顯著促進亞種間雜交稻抽穗的作用。文章討論了該基因可能遺傳模式以及在分子設計育種和雜交稻選育中的應用價值。 6．水稻抽穗期設計育種 探討作物分子設計育種在作物全基因組序列分析的基礎上，明確主要農(nóng)藝性狀基因的功能及效應、網(wǎng)絡調(diào)

12、控和基因表達產(chǎn)物互作的前提下，根據(jù)育種目標，通過計算機軟件分析和模擬，得出最優(yōu)育種技術(shù)方案，通過轉(zhuǎn)基因和分子標記技術(shù)，結(jié)合常規(guī)育種技術(shù)使目標有利基因進行有機重組，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的“經(jīng)驗育種”到定向、高效的“精確育種”的轉(zhuǎn)化。本文利用抽穗期研究已有的結(jié)果，結(jié)合本實驗室抽穗期研究多年來的數(shù)據(jù)，針對水稻育種中存在的秈粳交超親晚熟、雜交稻組合選配時的盲目性、不同生態(tài)區(qū)適宜生育期品種的選育等問題，對水稻抽穗期進行分子設計，試驗結(jié)果充分驗證了抽穗期的