利用回交導(dǎo)入系改良水稻苗期耐冷性及耐冷QTLs發(fā)掘.pdf

1、苗期低溫是影響我國東北水稻生產(chǎn)的逆境因子，培育苗期耐低溫的水稻品種是解決這一問題最有效的途徑之一。如何利用更為豐富的水稻種質(zhì)資源并將遺傳研究結(jié)果應(yīng)用于育種實(shí)踐，進(jìn)而創(chuàng)造水稻耐冷性強(qiáng)且具有高產(chǎn)潛力的育種材料是育種家關(guān)心的問題。為了探討耐冷性弱的材料能否用于耐冷育種，更好的解決耐冷QTL研究與育種實(shí)踐脫節(jié)的問題，本文利用定向選擇的回交導(dǎo)入系群體作為研究材料進(jìn)行了苗期耐冷性改良及QTL分析。主要的試驗(yàn)結(jié)果有以下兩方面： 1．以粳型恢復(fù)

2、系C418為輪回親本與7個(gè)來自不同地域的供體雜交和回交培育BC2F2群體，利用沈陽春季田間自然低溫進(jìn)行耐冷篩選，并對(duì)入選的177個(gè)苗期耐冷導(dǎo)入系后代在自然和人工氣候室兩種不同強(qiáng)度的低溫脅迫條件下的苗期表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，雖然供體親本均為苗期耐冷性弱的品種，但在全部回交后代中均出現(xiàn)耐冷的超親分離，表明這些供體親本均攜帶對(duì)耐冷性有利的“隱蔽基因”，不過組合間的耐冷性選擇效率存在較大差異。以人工氣候室低溫脅迫后的存活率為耐冷性鑒定指標(biāo)，導(dǎo)

3、入系之間出現(xiàn)廣泛分離，田間篩選入選比例高的BG300和中413導(dǎo)入系群體中出現(xiàn)存活率高的導(dǎo)入系后代比例較其它群體高，說明在同一輪回親本遺傳背景下回交后代的耐冷水平取決于供體。在室內(nèi)嚴(yán)格低溫條件下表現(xiàn)為幼苗存活率高的強(qiáng)耐冷性導(dǎo)入系在相對(duì)溫和的自然低溫脅迫下表現(xiàn)為苗高、苗干重較非脅迫條件生長(zhǎng)抑制不明顯，且能夠促進(jìn)根系生長(zhǎng)。耐冷性強(qiáng)的導(dǎo)入系后代與C418進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀的比較，株高、結(jié)實(shí)率和有效穗數(shù)性狀上來自不同群體的耐冷性強(qiáng)的導(dǎo)入系與C41

4、8間存在差異，但這種差異可能與組合有關(guān)，而單株產(chǎn)量、千粒重、每穗實(shí)粒數(shù)、每穗總粒數(shù)和穗長(zhǎng)性狀都沒有體現(xiàn)出明顯變化的趨勢(shì)，這些穗部性狀并沒有成為回交群體耐冷選擇的連鎖累贅。結(jié)果表明，大量的耐冷有利基因以“隱蔽”的形式存于水稻種質(zhì)資源中。通過利用來源廣泛的種質(zhì)資源作為供體進(jìn)行回交育種，對(duì)回交后代進(jìn)行嚴(yán)格耐冷篩選，可有效選育高產(chǎn)耐冷水稻品種和有價(jià)值的育種材料。對(duì)耐冷導(dǎo)入系后代的苗期耐鹽性鑒定結(jié)果表明強(qiáng)耐鹽性導(dǎo)入系相應(yīng)的苗期耐冷性并不突出，沒有

5、出現(xiàn)強(qiáng)耐冷和強(qiáng)耐鹽的雙抗極端導(dǎo)入系，普遍的現(xiàn)象是與輪回親本C418相比較耐冷性在一定程度得到改良的導(dǎo)入系，在苗期耐鹽性上也獲得了優(yōu)于C418的表現(xiàn)。 2．為探討水稻苗期耐冷性復(fù)雜的遺傳基礎(chǔ)，以輪回親本C418(粳稻)與供體BG300(秈稻)構(gòu)建的回交苗期耐冷選擇導(dǎo)入系后代BC<,2>F<,6>群體共81個(gè)株系為供試材料，以5℃低溫處理7天恢復(fù)后的幼苗存活率為導(dǎo)入系苗期耐冷性重復(fù)鑒定的指標(biāo)。在雙親之間表現(xiàn)多態(tài)性的195個(gè)SSR標(biāo)記

6、中，挑選了較均勻分布于12條染色體的100個(gè)SSR標(biāo)記對(duì)選擇導(dǎo)入系群體進(jìn)行基因型鑒定。采用了基于遺傳搭車效應(yīng)的卡方測(cè)驗(yàn)和均值差檢驗(yàn)兩種定位方法，分別利用供體基因?qū)腩l率的卡方測(cè)驗(yàn)和單因素方差分析對(duì)水稻苗期耐冷性數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTLs)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，方差分析共定位了14個(gè)QTLs，分布于除第4、7染色體外10條染色體，它們?nèi)堪诨谶z傳搭車效應(yīng)的卡方測(cè)驗(yàn)檢測(cè)到的22個(gè)供體基因?qū)腩l率顯著偏離期望頻率的位點(diǎn)之內(nèi)，這表明利用回交導(dǎo)入

7、系群體進(jìn)行QTL定位時(shí)卡方測(cè)驗(yàn)方法的定位效率更高。在人工氣候室低溫脅迫后幼苗存活率高的亞群體(17個(gè)導(dǎo)入系)中進(jìn)行的耐冷QTLs之間的連鎖不平衡分析結(jié)果表明，低溫篩選不是只針對(duì)單個(gè)QTL進(jìn)行，而是針對(duì)由具有正效應(yīng)的耐冷QTLs構(gòu)成的關(guān)聯(lián)環(huán)進(jìn)行選擇的。不同的關(guān)聯(lián)環(huán)可能與一些背景QTLs構(gòu)成了與苗期耐冷性相關(guān)的遺傳網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果表明，回交導(dǎo)入系群體可以在育種實(shí)踐過程中進(jìn)行QTL分析，遺傳研究結(jié)果可以快速的用于指導(dǎo)育種，使分子標(biāo)記輔助選擇應(yīng)用于較