水稻抗螟蟲及其相關性狀的數量遺傳分析與驗證.pdf

1、螟蟲如二化螟Chilo suppressalis(Walker)等是亞洲稻區(qū)分布廣、危害大的水稻害蟲。水稻抗螟性的遺傳非常復雜,至今尚無合理解釋。如何有效利用水稻本身種質資源中的抗蟲基因來選育獲得抗蟲的新品種具有轉基因抗蟲水稻所不具備的某些優(yōu)勢。本論文的研究目的為:分析水稻抗螟性的數量遺傳表現,檢測水稻中抗螟性相關的數量性狀位點(quantitative trait locus,QTL),以便闡明水稻抗螟性數量性狀在分子水平上的遺傳機理

2、,為今后進一步開展抗螟性的分子育種提供幫助。
　　 本研究選用的水稻遺傳群體來源于CT9993(對螟蟲表現高感蟲性的熱帶粳稻品種)和IR62266(表現為中等抗螟性的秈稻品種)為親本構建的加倍單倍體(doubled haploid,DH)群體。從中我們選取了154個DH后代株系分別于2000年和2002年在國際水稻所(IRRI)和2001年在杭州進行田間試驗,以檢測其抗螟性表現及其他相關性狀。根據播種后不同天數(day afte

3、r sowing,DAS)(分別為40DAS,55DAS,70DAS,85DAS,100DAS)下,螟蟲危害水稻后的性狀表現如單株中枯鞘、白穗占總分蘗數的百分率(枯鞘率、白穗率)來評價各個株系的抗螟性水平。然后采用基于混合線性模型的復合區(qū)間作圖法(MCIM)來檢測抗性相關的QTL。
　　 應用分子標記輔助選擇(MAS)策略,選擇前文分析得到的水稻群體中抗螟性及其相關的株高和分蘗性狀所定位的三個主效QTL位點上的基因為目標,選用相

4、鄰的SSR標記及已在目標區(qū)段發(fā)生染色體片段交換的DH群體株系后代為供體親本,選育出含目標QTL代換片段的近等基因系,以用于進一步對這些主效QTL功能效應進行驗證。利用構建的近等基因系株系后代,對QTL的遺傳效應進行了兩季田間試驗來驗證田間性狀的表現,測定了各株系在株高、分蘗和抗螟性性狀及其他與水稻抗螟性相關的性狀如葉綠素含量和劍葉長、寬等:室內接蟲試驗來評估莖桿本身對螟蟲的抗性表現等。
　　 結果：表明:大部分表現出較大遺傳效應

5、的抗螟性QTL的等位基因來自于抗性親本IR62266;其中四個主效的QTLs:qSBR-1-35、qSBR-3-28、qSBR-8-24、qSBR-9-7分別定位在水稻的1號、3號、8號和9號染色體上的不同位點,我們認為這些QTLs在今后水稻抗螟分子選擇育種中將會有很大的應用價值:而對上位性效應的分析結果指出,約一半能提高水稻抗螟性的QTL位點上的等位基因來自于CT9993。
　　 鑒于在前人的研究中發(fā)現,水稻抗螟性性狀與水稻本

6、身的形態(tài)特征如株高分蘗數等有顯著的相關關系,本研究進一步分析了水稻株高和分蘗數的遺傳效應及其與抗螟性的相關性,并對本試驗群體控制株高和分蘗數的主效基因進行了初步的QTL定位。結果顯示水稻螟蟲抗性與株高分蘗數之間有著極顯著的遺傳機理上的聯系,一些與株高和分蘗數相關的基因必然也與水稻抗螟性存在相關性。另外發(fā)現分別有一些位點同時具有與抗螟性和株高以及抗螟性和分蘗數相關的遺傳效應。例如在分子標記RZ698和EM11_11附近檢測出有位點同時具有

7、影響株高和抗螟性的遺傳效應,而在標記EM14_1,BCD855,RG476和EM11_11附近同樣檢測到同時對分蘗數和抗螟性性狀相關的主效QTL存在。結合以上結果,我們推測這些QTL所在區(qū)域內很可能是同一個基因在染色體上的預測位點,但是該基因同時對株高或分蘗數和抗螟性之間表達一定的遺傳效應。
　　 對近等基因系的QTL驗證結果表明:株高QTL,qtl-1-35代換的近等基因系表現出與遺傳背景親本CT9993的株高有顯著差異,對分

8、蘗數qtl-8-24染色體區(qū)域片段代換后,分蘗數顯著增加。這些結果與預測的QTL遺傳效應預期結果一致。同時也證實了這幾個SSR標記在MAS育種中對目標QTL的篩選是有效的。
　　 對不同時期抗螟性、株高和分蘗數進行了條件QTL的定位分析,反映出了這些性狀動態(tài)發(fā)育過程中不同時期相關基因表達情況。其中抗螟性主效QTL位點qtl-8-25和qtl-9-7主要在55天前表達出抗螟性顯著的遺傳效應,前者影響前期分蘗數表達,后者對株高在生育