利用回交導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)用于育種實踐，進而創(chuàng)造水稻耐冷性強且具有高產(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研究與育種實踐脫節(jié)的問題，本文利用定向選擇的回交導入系群體作為研究材料進行了苗期耐冷性改良及QTL分析。主要的試驗結(jié)果有以下兩方面： 1．以粳型恢復

2、系C418為輪回親本與7個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行耐冷篩選，并對入選的177個苗期耐冷導入系后代在自然和人工氣候室兩種不同強度的低溫脅迫條件下的苗期表現(xiàn)進行評價。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，導

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導入系群體中出現(xiàn)存活率高的導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)嚴格低溫條件下表現(xiàn)為幼苗存活率高的強耐冷性導入系在相對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抑制不明顯，且能夠促進根系生長。耐冷性強的導入系后代與C418進行主要農(nóng)藝性狀的比較，株高、結(jié)實率和有效穗數(shù)性狀上來自不同群體的耐冷性強的導入系與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、每穗實粒數(shù)、每穗總粒數(shù)和穗長性狀都沒有體現(xiàn)出明顯變化的趨勢，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)資源作為供體進行回交育種，對回交后代進行嚴格耐冷篩選，可有效選育高產(chǎn)耐冷水稻品種和有價值的育種材料。對耐冷導入系后代的苗期耐鹽性鑒定結(jié)果表明強耐鹽性導入系相應(yīng)的苗期耐冷性并不突出，沒有

5、出現(xiàn)強耐冷和強耐鹽的雙抗極端導入系，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入系后代BC<,2>F<,6>群體共81個株系為供試材料，以5℃低溫處理7天恢復后的幼苗存活率為導入系苗期耐冷性重復鑒定的指標。在雙親之間表現(xiàn)多態(tài)性的195個SSR標記

6、中，挑選了較均勻分布于12條染色體的100個SSR標記對選擇導入系群體進行基因型鑒定。采用了基于遺傳搭車效應(yīng)的卡方測驗和均值差檢驗兩種定位方法，分別利用供體基因?qū)腩l率的卡方測驗和單因素方差分析對水稻苗期耐冷性數(shù)量性狀位點(QTLs)進行分析。結(jié)果表明，方差分析共定位了14個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)的卡方測驗檢測到的22個供體基因?qū)腩l率顯著偏離期望頻率的位點之內(nèi)，這表明利用回交導入

7、系群體進行QTL定位時卡方測驗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個導入系)中進行的耐冷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單個QTL進行，而是針對由具有正效應(yīng)的耐冷QTLs構(gòu)成的關(guān)聯(lián)環(huán)進行選擇的。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，回交導入系群體可以在育種實踐過程中進行QTL分析，遺傳研究結(jié)果可以快速的用于指導育種，使分子標記輔助選擇應(yīng)用于較