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以优良恢复系为背景的水稻导入系的遗传效应研究

2020-12-02阅读(514)

以优良恢复系为背景的水稻导入系的遗传效应研究

论文摘要

亚洲栽培稻主要分为粳稻和籼稻两个亚种。水稻籼粳亚种间杂种F1具有强大的杂种优势,利用籼粳亚种间的杂种优势能够大幅度提高水稻的产量。水稻产量作为主要的育种目标,受到穗重、枝梗数、结实率、颖花数、千粒重、有效穗数等产量构成因子的直接影响。本研究利用一套以优良籼稻恢复系9311为背景、导入片段来源于粳稻日本晴的导入系（IL）群体为材料,评价粳稻等位基因在籼稻遗传背景中的遗传效应;同时,利用该群体与9311回交的F1（回交群体）以及与不育系粤泰A测配的杂交种F1（测交群体）,分析导入片段在不同遗传背景下的遗传效应与作用方式。旨在为籼粳亚种间优良基因的利用提供一定理论和实践依据。研究获得的主要结果如下:1、利用165个多态性的SSR标记对127个导入系进行基因型分析,检测到导入系所含目标导入片段能够跨叠覆盖水稻全基因组,导入系的平均背景回复率为96.3%,纯合和杂合导入片段分别占水稻全基因组的3.3%和0.4%。2.对导入系群体（IL）、回交群体（IL/9311）、测交群体（粤泰A/IL）的重要农艺性状进行了考查。在3个群体中,12个性状均表现为近似正态分布,单株产量及其相关性状如穗长、穗重、颖花数、结实率、二次枝梗、千粒重、有效穗数等均存在一定的超亲分离现象。单株产量分别与株高、穗长、穗重、颖花数、二次枝梗、单株理论产量、有效穗数呈极显著的相关性。3.在导入系群体（IL）中,共检测到影响12个重要农艺性状的95个QTL,分布在50个标记区段。在回交群体（IL/9311）中共检测到66个QTL,分布在38个标记区段。在测交群体（粤泰A/IL）中共检测到76个QTL,集中分布在30个标记区段。4.在影响重要农艺性状的QTL中,75个QTL仅在导入系中检测到,在回交群体和测交群体中均未检测到,它们主要表现为加性效应。20个QTL能在导入系、回交群体中被检测到,其中8个QTL在3个群体中均被检测到,推测它们存在显著的加性和显性效应,可能还具有一定韵上位性效应。38个QTL仅在回交群体中检测到,而在导入系和测交群体中均未发现;7个QTL仅在回交群体和测交群体中重复检测到,而在导入系中未检测到,推测这45个QTL均以显性效应为主。同时,4个QTL仅在导入系和测交群体中重复检测到,在回交种中未检测到;57个QTL仅在测交群体中被检测到,而在导入系和回交群体中均未检测到,表明这些QTL可能存在与粤泰A/9311背景基因的互作效应。5.在水稻基因组中共检测到38个多效QTL区间（同一位点同时影响3个或3个以上性状的QTL区域）。如位于第1染色体RM302标记区域定位到一个同时控制穗长、穗重、二次枝梗、颖花数、千粒重、株高等性状的QTL;位于第5染色体RM305区域同时控制单株产量、穗长、穗重、二次枝梗、结实率、单株理论产量等多个性状的多效QTL;位于第6染色体的RM527附近区域在测交群体中检测到同时控制单株产量、抽穗期、穗长、穗重、二次枝梗、主穗颖花数、单株理论产量、株高等性状的QTL,在回交群体中也检测到该位点存在影响抽穗期、株高的QTL,而且该QTL区域大多以显性效应为主,部分可能还存在一定的上位性效应。结果表明,多效QTL可能是性状显著相关的遗传基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略词表
  • 1 文献综述
  • 1.1 分子标记技术的发展
  • 1.2 作物数量性状的研究
  • 1.2.1 QTL的定位方法研究
  • 1.2.2 遗传作图群体
  • 1.3 导入系构建与利用
  • 1.4 QTL定位与遗传育种
  • 1.5 杂种优势遗传基础研究
  • 1.5.1 作物杂种优势的遗传基础
  • 1.5.2 杂种优势遗传基础的其它见解
  • 1.6 本研究的目的和意义
  • 2 材料与方法
  • 2.1 试验材料
  • 2.2 田间试验
  • 2.3 基因型分析
  • 2.3.1 DNA提取
  • 2.3.2 PCR扩增
  • 2.3.3 电泳及显影
  • 2.3.4 亲本间SSR多态性检测
  • 2.3.5 导入系群体的基因型分析以及导入片段检测
  • 2.3.6 杂交种真假杂种鉴定
  • 2.4 性状考查
  • 2.5 数据统计与分析方法
  • 2.6 QTL检测方法
  • 2.7 QTL的遗传效应的分析
  • 3 结果与分析
  • 3.1 亲本间引物多态性的筛选与导入系SSR分析
  • 3.2 群体与亲本的性状表现
  • 3.3 不同群体中性状的相关性分析
  • 3.4 重要农艺性状在不同群体中QTL定位结果与遗传效应分析
  • 3.4.1 单株产量的QTL分析
  • 3.4.2 抽穗期的QTL分析
  • 3.4.3 株高的QTL分析
  • 3.4.4 穗长的QTL分析
  • 3.4.5 穗重的QTL分析
  • 3.4.6 一次枝梗的QTL分析
  • 3.4.7 结实率的QTL分析
  • 3.4.8 单穗颖花数的QTL分析
  • 3.4.9 二次枝梗的QTL分析
  • 3.4.10 千粒重的QTL分析
  • 3.4.11 单株理论产量的QTL分析
  • 3.4.12 有效穗数的QTL分析
  • 3.5 不同性状的QTL在染色体上的分布
  • 4 讨论
  • 4.1 QTL成簇分布与性状间的相关性
  • 4.2 QTL在不同群体中的遗传效应
  • 4.3 本研究的创新点
  • 4.4 QTL定位与杂种优势利用
  • 参考文献
  • 致谢

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