水稻異交相關(guān)性狀及其對GA-,3-敏感性的遺傳分析.pdf

1、水稻異交習(xí)性直接影響雜種一代制種產(chǎn)量，在某些組合甚至是影響其大面積普及的限制因素。鑒定出異交相關(guān)性狀有利等位基因，是聚合有利基因改良不育系異交特性的基礎(chǔ)。雜交水稻制種過程中使用GA<,3>是提高不育系異交結(jié)實率的一項關(guān)鍵措施。改良不育系的異交特性及其對GA<,3>的敏感性，對于提高制種產(chǎn)量，降低制種成本具有重要的實際意義和應(yīng)用前景。本論文以粳稻Nipponbare與秈稻Kasalath的雜種F<,1>再與Nipponbare回交一次的重

2、組自交系群體為材料，開展了三項研究：一是通過2005年在南京(簡稱E1環(huán)境)、2006年在南京(簡稱E2環(huán)境)與2006年在泗洪(簡稱E3環(huán)境)共3個生長環(huán)境的試驗，對水稻最上節(jié)間長度、穗頸長度、柱頭外露率、小花開花歷時、開穎角度5個水稻異交相關(guān)性狀進(jìn)行了遺傳分離分析和QTL定位；二是研究了苗期3個性狀對外源GA<,3>處理的敏感性及其QTL；三是在2個生長環(huán)境下研究了始穗期4個異交性狀對GA<,3>的敏感性及等位基因間敏感性存在差異的

3、位點。獲得的主要結(jié)果如下： 1 運用主基因+多基因混合遺傳模型對3個環(huán)境5個異交相關(guān)性狀遺傳分離分析表明： (1)最上節(jié)間長度：3個環(huán)境下均表現(xiàn)為3對獨立的加性-力口性×加性上位性主基因+加性-力口性×加性上位性多基因混合遺傳，主基因遺傳率分別為55.53％、92.12％和77.08％，多基因遺傳率分別為41.36％、3.97％和19.38％。第1對主基因加性效應(yīng)大于第2對和第3對主基因加性效應(yīng)之和。 (2)穗頸

4、長度：3個環(huán)境下均表現(xiàn)為3對獨立的加性-力口性×加性上位性主基因+加性．加性×加性上位性多基因混和遺傳，主基因遺傳率分別為52.60％、78.43％和78.32％，多基因遺傳率分別為38.30％、16.30％和16.44％。第1對主基因加性效應(yīng)大于第2對和第3對主基因加性效應(yīng)之和。 (3)柱頭外露率：3個生長環(huán)境下均表現(xiàn)為2對獨立的主基因+多基因混合遺傳，主基因作用方式為累加作用，多基因作用方式為加性．上位性遺傳。3個環(huán)境下主基

5、因遺傳率分別為77.12％、59.79％和52.41％，多基因遺傳率分別為17.69％、38.48％和46.24％。2對主基因的加性效應(yīng)分別為9.15％、10.83％和7.97％。 (4)小花開花歷時：3個生長環(huán)境下均表現(xiàn)為2對獨立的加性-加性×加性上位性主基因+加性-加性×加性上位性多基因混合遺傳，主基因遺傳率分別為49.32％、29.49％和39.39％，多基因遺傳率分別為49.04％、64.20％和60.23％。

6、(5)開穎角度：E1和E3環(huán)境下表現(xiàn)為2對獨立的加性．力口性×加性上位性主基因+加性-加性×加性上位性多基因混合遺傳，E2環(huán)境下表現(xiàn)為2對獨立的加性主基因+加性多基因混合遺傳；3個環(huán)境下主基因遺傳率分別為58.34％、55.26％和57.45％，多基因遺傳率分別為28.10％、33.00％和27.93％。第1對主基因加性效應(yīng)較大。 2 運用Win Cartgrapher2.5軟件中的復(fù)合區(qū)間作圖法，在全基因組5％顯著水平上，對5

7、個水稻異交相關(guān)性狀進(jìn)行QTL檢測，結(jié)果： (1)最上節(jié)間長度共檢測到4個QTL，分別位于第1、3(2個)、6染色體上，解釋表型變異的5.64％-15.21％；qUIL-6位點在3個環(huán)境中都被檢測到，分別解釋5.64％-12.80％的表型變異，Nipponbare 位基因增加性狀值1.83-2.87 cm。其余3個QTL均在2個環(huán)境中被檢測到，分別解釋7.74％-15.21％的表型變異，增效等位基因均來自Kasalath，分別增加

8、2.31-2.81cm的性狀值。 (2)穗頸長度共檢測到4個QTL，分布于第1、3、5、10染色體上，解釋表型變異的6.8％-17.76％；qPNL-10在3個環(huán)境中均被檢測到，分別解釋11.57-17.76％的表型變異，Kasalath等位基因增加1.39-2.04cm的性狀值。qPNL-5在兩個環(huán)境中被檢測到，分別解釋6.8-12.88％的表型變異，增效等位基因來自Nipponbare，分別增加1.55cm和1.67cm的性

9、狀值。其余2個位點分別在單個環(huán)境中被檢測到，分別解釋10.31％和13.46％的表型變異，在qPNL-1位點，Nipponbare等位基因增加1.72cm的性狀值，在qPNL-3位點，Kasalath等位基因增加1.49cm的性狀值。 (3)柱頭外露率在3個生長環(huán)境下檢測到3個QTL，分布于第3，4，5染色體上，解釋表型變異的4.07％-18.39％。其中，qPES-4在3個環(huán)境中均被檢測到，分別解釋表型變異的4.07-10.2

10、7％，Kasalath等位基因分別增加2.24％-4.57％柱頭外露率。qPES-3，qPES-5在2個生長環(huán)境中均被檢測到，qPES-3位點分別解釋表型變異的9.77％和18.39％，Nipponbare等位基因分別增加3.60％和4.03％的柱頭外露率；qPES-5位點在2個環(huán)境中分別解釋表型變異的5.08％和16.25％，Kasalath等位基因分別增加2.45％和5.94％的性狀值。 (4)開穎角度檢測到5個QTL，分別

11、位于第7、8(2個)、12(2個)染色體上，解釋表型變異的8.21％-11.77％。只有1個QTL位點(qAGO-7)在2個環(huán)境中被重復(fù)檢測到，分別解釋表型變異的8.82％-10.87％，Kasalath等位基因分別增加0.91和0.95度的開穎角度。其他4個位點均是在單個環(huán)境中被檢測到，位于第8染色體上的2個位點，Nipponbare等位基因增加0.96度和1.02度的性狀值，位于第12染色體上的2個位點增效等位基因均來自Kasala

12、th，分別增加1.05度和1.13度的性狀值。 (5)小花開花歷時性狀，在第5染色體上檢測到1個QTL，qFDS-5在3個生長環(huán)境中均被檢測到，分別解釋性狀變異的8.94％-18.77％，Kasalath等位基因分別增加6.81-9.43分鐘的性狀值。 (6)控制最上節(jié)間長度的gUIL-3和控制穗頸長度的qPNL-3位點、控制柱頭外露率的qPES-5位點和控制小花開花歷時的qFDS-5位點在染色體上位于同一位置。

13、 3．利用外源GA<,3>分別處理供試材料的種子及幼苗，用反應(yīng)指數(shù)衡量苗高和葉鞘長度對外源GA<,3>處理的敏感性，并檢測這些苗期性狀對GA<,3>敏感性差異的數(shù)量性狀位點(OTL)。結(jié)果： (1)GA<,3>浸泡種子處理的幼苗第一葉鞘長度較對照顯著增加，苗高和第二葉鞘長度增加效應(yīng)不顯著；GA<,3>噴灑處理對第一葉鞘長度增加不顯著，苗高和第二葉鞘長度增加極顯著。 (2)在5％顯著水平下，2種處理方式下未檢測到控制苗高反

14、應(yīng)指數(shù)OTL位點。GA<,3>浸泡處理檢測到1個位于第1染色體的控制第一葉鞘長度反應(yīng)指數(shù)的OTL(qIFL-1)，解釋性狀變異的14％對GA<,3>敏感的等位基因來自Kasalath。GA<,3>噴灑處理條件下，檢測到2個分別位于第3、12染色體的控制第二葉鞘長度反應(yīng)指數(shù)的QTL(qISL-3和qISL-12)，分別解釋5％和20.2％的性狀變異，對GA<,3>敏感的等位基因分別來自于Kasalath和Nipponbare。 (

15、3)未用GA<,3>處理條件下，檢測到3個控制第一葉鞘長度的QTL，4個控制第二葉鞘長度的QTL?？刂频谝蝗~鞘長度本身的數(shù)量性狀位點qFSL-1a與控制第一葉鞘長度反應(yīng)指數(shù)的qIFL-1位于同一染色體區(qū)段(C742-R2414)；控制第二葉鞘長度反應(yīng)指數(shù)的qISL-12位于控制第二葉鞘長度本身的qSSL-12a與qSSL-12b之間(C732-G193)。 4 抽穗期對每個株系噴施3次外源GA<,3>，研究了最上節(jié)間長度、開穎角

16、度、小花開花歷時、柱頭外露率4個性狀對外源GA<,3>敏感性(用反應(yīng)指數(shù)來衡量)的數(shù)量性狀位點(OTL)，結(jié)果： (1)最上節(jié)間長度反應(yīng)指數(shù)在2個生長環(huán)境中共檢測到5個OTL，分別位于第1、2、8(2個)、12染色體上，解釋反應(yīng)指數(shù)總變異的14.45％-24.80％。位于第8染色體上的2個位點敏感等位基因來自Nipponbare，其余3個位點敏感等位基因來自Kasalath。這5個QTL與控制最上節(jié)間長度本身的QTL位點均不在同

17、一位置；與苗期第一葉鞘長度、第二葉鞘長度對GA<,3>敏感性位點也不相同。 (2)小花開花歷時反應(yīng)指數(shù)只在2006年泗洪試驗點檢測到1個位于第11染色體的QTL，解釋反應(yīng)指數(shù)變異的21.26％；Nipponbare等位基因增加GA<,3>敏感性。該位點與控制小花開花歷時本身的OTL位點不同。 (3)柱頭外露率反應(yīng)指數(shù)共檢測到4個QTL，分別位于第7、8(2個)、9染色體上，分別解釋反應(yīng)指數(shù)總變異的10.94％-23.99