以9311為背景的日本晴染色體片段置換系的構(gòu)建及相關(guān)QTL分析.pdf

1、農(nóng)作物株高、品質(zhì)等許多農(nóng)藝性狀多屬于復(fù)雜的數(shù)量性狀。近年來，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用分子標(biāo)記技術(shù)，對控制這些性狀的QTL數(shù)目、在染色體上的位置及遺傳效應(yīng)等進(jìn)行了研究和分析，并取得了一定進(jìn)展。遺憾的是，當(dāng)前的研究報道多以F2、BC1、DH和RIL群體為研究對象，由于這些群體的遺傳背景較為復(fù)雜，很難從根本上提高QTL定位的精確性，也難于對相關(guān)QTL進(jìn)行準(zhǔn)確的效應(yīng)估算。染色體片段置換系是指一套以同一親本為遺傳背景，置換了供體親本一個或少數(shù)染色

2、體片段的株系所組成的群體。由于其群體遺傳背景較單一，可大大提高對復(fù)雜數(shù)量性狀基因定位的精確性，并通過構(gòu)建次級分離群體可實現(xiàn)目標(biāo)QTL的精細(xì)定位。本研究以兩個測序的水稻品種為材料，利用高代回交和分子標(biāo)記輔助選擇相結(jié)合的方法，構(gòu)建了一套以“9311”為遺傳背景，覆蓋供體親本“日本晴”全基因組的水稻染色體片段置換系群體，并用于水稻數(shù)量性狀相關(guān)基因的全面剖析，以期發(fā)現(xiàn)并進(jìn)一步精細(xì)定位和圖位克隆新的相關(guān)QTL座位，為利用分子標(biāo)記輔助選育優(yōu)良性狀的

3、水稻品系及水稻功能基因組的研究奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1）從來自于公共數(shù)據(jù)庫開發(fā)的153對SSR引物中，篩選出均勻分布于水稻12條染色體上的104對SSR多態(tài)性引物，多態(tài)比率為68.2％。利用相對均勻分布于水稻12條染色體上的這104對引物構(gòu)建了分子標(biāo)記連鎖圖譜，該圖譜覆蓋水稻全基因組1494.0 cM，標(biāo)記間平均間距為14.37 cM。用于分析BC4F1單株的基因型及利用分子標(biāo)記輔助選擇目標(biāo)單株。
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4、）利用104對多態(tài)性SSR引物檢測BC4F1單株的基因型，選擇基因組內(nèi)雜合片段較少的單株種子，種植得到BC4F2群體，再利用目標(biāo)標(biāo)記對BC4F2群體進(jìn)行基因型檢測，最終獲得122個CSSL。這些CSSL的置換片段平均估算長度為23.4 cM，絕大部分分布1-15 cM、16-30 cM和31-45 cM范圍內(nèi)，分別有43個、46個和21個；置換片段大于45 cM的有12個。122個CSSL分布于水稻12條染色體上，從第4和11染色體上的

5、6個到第6染色體16個不等，平均每條染色體有10.2個置換片段。置換系的置換片段總長度為2854.4 cM，相當(dāng)于水稻基因組大小的1.9倍，置換片段對水稻基因組的覆蓋總長度為1301.8 cM，平均覆蓋率為86.7％。
　　 3）以94個CSSL群體為試驗材料，分析CSSL群體及雙親的米粒長（milled ricelength，MRL）、飯粒長（cooked rice length，CRL）和米粒延伸性（cooked rice

6、elongation，CRE）。利用代換作圖法，共定位了12個與米粒延伸性相關(guān)的QTLs。這些QTLs分布于水稻第3、4、6、8和第9染色體，其中2個MRL QTLs位于第3染色體，1個MRL QTL位于第8染色體；4個CRL QTLs位于第3、6、8和第9染色體；5個CRE QTLs位于第4、6、9、10和笫11染色體。延伸性QTL的加性效應(yīng)變化范圍為-5.80～-0.14，加性效應(yīng)百分率為-12.26％～-1.72％，其中qCRE-

7、6加性效應(yīng)較大。米粒延伸性相關(guān)QTL的鑒定和初步定位為其進(jìn)一步的精細(xì)定位及利用分子標(biāo)記輔助選擇（marker-assisted selection，MAS）改良稻米品質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。
　　 4）以94個CSSL群體為試驗材料，調(diào)查和分析CSSL群體及雙親的穗頸長度。結(jié)果表明：在17個置換系中檢測到8個控制水稻穗頸長度的QTL，分別位于第2、3、7、8、9和第11染色體；利用代換作圖法，定位了其中的8個穗頸長度QTL；其加性效應(yīng)值介

8、于0.10～3.20之間，其中qPE-9和qPE-11的加性效應(yīng)值較大，平均效應(yīng)值分別為3.15和2.95，表現(xiàn)為主效基因特征；qPE-2-2、qPE-3-1、qPE-3-2、qPE-7和qPE-8等5個QTL被定位在小于10.0 cM的區(qū)段內(nèi)。利用CSSL可以有效地鑒定水稻穗頸長度QTL，這些QTL為分子標(biāo)記輔助選育穗頸長度適中的水稻品系及其進(jìn)一步的精細(xì)定位奠定了基礎(chǔ)。
　　 5）以94個CSSL群體為試驗材料，以P≤0.01

9、為閥值，對置換片段上的抽穗期QTL進(jìn)行了鑒定。采用代換作圖法共定位了4個控制水稻抽穗期的QTL，分別位于第3、4、5和第8染色體；QTL的加性效應(yīng)值為-6.4～-2.7，加性效應(yīng)百分率為-6.4％～-2.7％；qHD-3和qHD-8加性效應(yīng)值較大，表現(xiàn)主效基因特征。為了進(jìn)一步定位qHD-3和qHD-8，在目標(biāo)區(qū)域加密16對SSR引物，qHD-3和qHD-8分別被界定在第3染色體RM3166和RM16206、第8染色體RM4085和RM8

10、271之間，其遺傳距離分別為13.9 cM和6.4 cM。該結(jié)果為分子標(biāo)記輔助選擇改良水稻生育期奠定了基礎(chǔ)。
　　 6）利用以9311和日本晴構(gòu)建的94個染色體片段置換系為材料，采用代換作圖法對控制水稻谷粒酚反應(yīng)的3個QTL進(jìn)行了定位。結(jié)果表明，4個染色體片段置換系材料酚反應(yīng)級別為4，其余的在O到1級之間。其中8個置換系均含有來源于日本晴的1個置換片段。3個控制水稻苯酚反應(yīng)的基因qPH4-1、qPH2和qPH7被界定在第2染色體