水稻抗UV-B的QTLs效应、上位性效应及其与环境互作效应分析

论文摘要

臭氧层破坏所导致的地表UV-B（280-320nm）辐射增强，对农业生产的影响并危及粮食安全，已成为近年来全球气候变化研究的热点之一。本研究利用Lemont（美国）和Dular（印度）杂交建立含有123个家系的重组自交系（RIL）群体，初步构建了含有109对SSR分子标记的水稻抗UV-B遗传连锁图谱。利用123个家系及其亲本为材料，在2005年晚季和2006年早季进行UV-B辐射增强处理，考察了株高、根长、地下部及地上部干物质重、叶绿素含量和分蘖数等性状，并转换成抑制率通过混合线性模型的QTL定位，进行水稻抗UV-B的加性QTLs、上位性效应和Q×E互作效应分析，研究结果如下：（1）以株高抑制率为指标，2005年检测到1个加性QTL即qIPH2-a，对表型贡献率为37.80％；检测到3对加性×加性上位性互作的QTLs，共解释了15.76％的表型变异。2006年检测到3个加性QTLs，分别是qIPH1-a、qIPH1-b、qIPH1-c，均位于第1条染色体上，分别解释了18.41％、12.12％和11.32％的表型变异；同时检测到2对加性×加性上位性互作的QTLs，对表型贡献率总和为12.59％。联合两年数据进行QTL与环境互作分析，只有qIPH1-b与环境发生显著互作，环境互作对表型贡献率为3.45％；检测到两对上位性互作QTLs与环境发生显著互作，共解释了20.49％的表型变异。（2）以根长抑制率为指标，2005年检测到2个加性QTLs即qIRL2和qIRL9，分别是位于第2、9染色体上，表型贡献率分别是10.00％和13.00％；没有检测到上位性互作的QTLs。2006年检测到1个加性QTL，为qIRL3-a，是位于第3号染色体上，解释了10.41％的表型变异；同时检测到2对加性×加性上位性互作的QTLs，对表型贡献率总和为11.29％。联合两年数据进行QTL与环境互作分析，只有qIRL3-a与环境发生显著互作，环境互作对表型贡献率为1.67％；检测到两对上位性互作QTLs与环境发生显著互作，共解释了16.60％的表型变异。（3）以地下部干物质重抑制率为指标，2005年检测到2个加性QTLs即是qIDWRP2-a和qIDWRP8-a，分别是位于第2、8染色体上，表型贡献率分别是10.00％和13.82％；同时检测到3对上位性互作的QTLs，共解释了15.27％的表型变异。2006年检测到2个加性QTLs，分别是qIDWRP6-a和qIDWRP6-b，都是位于第6染色体上，分别解释了10.00％和11.00％的表型变异；同时检测到4对加性×加性上位性互作的QTLs，对表型贡献率总和为33.20％。联合两年数据进行QTL与环境互作分析，没有检测到加性QTL与环境发生互作，但检测到3对上位性互作QTLs与环境发生显著互作，共解释了10.77％的表型变异。（4）以地上部干物质重抑制率为指标，2005年检测到2个加性QTLs即qIDWSP3-a和qIDWSP3-b，都是位于第3染色体上，表型贡献率分别是13.00％和10.00％；同时检测到3对上位性互作的QTLs，共解释了11.72％的表型变异。2006年检测到1个加性QTL，为qIDWSP6-a，位于第6染色体上，对表型贡献率为10.00％；同时检测到2对加性×加性上位性互作的QTLs，对表型贡献率总和为13.14％。联合两年数据进行QTL与环境互作分析，没有检测到加性QTL与环境发生互作，但检测到2对上位性互作QTLs与环境发生显著互作，共解释了13.10％的表型变异。（5）以2006年叶绿素抑制率为指标，检测到1个加性QTL即qICC3-a，位于第3染色体上，对表型贡献率较大，为22.27％；检测到4对加性×加性上位性互作的QTLs，对表型贡献率都较小。（6）以2006年分蘖数抑制率为指标，检测到1个加性QTL即是qINT2-a，位于第2染色体上，对表型贡献率较大，为41.22％；检测到2对加性×加性上位性互作的QTLs，对表型贡献率都较小。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 前言
• 1.1 UV-B辐射增强对植物生长发育的影响
• 1.1.1 对植物植株形态的影响
• 1.1.2 对植物授粉和开花的影响
• 1.1.3 对植物总生物量和经济产量的影响
• 1.2 植物对UV-B辐射增强响应的生理生化基础
• 1.2.1 对植物细胞膜及其氧化系统的影响
• 1.2.2 对植物光合作用的影响
• 1.2.3 对植物呼吸作用的影响
• 1.2.4 对植物内源调节物质的影响
• 1.3 植物对UV-B辐射增强的分子响应机制
• 1.3.1 DNA的损伤合修复
• 1.3.2 对植物基因表达和调节的
• 1.4 植物对UV-B辐射增强的抗性遗传与QTL定位
• 1.5 与本研究有关的基因定位方法评述
• 1.5.1 传统数量学研究方法及存在的问题
• 1.5.2 分子标记连锁遗传图谱的构建
• 1.5.3 QTL效应、上位性效应及其与环境互作
• 1.6 本研究的内容与特点
• 2 材料与方法
• 2.1 水稻RIL群体的分子标记遗传图谱的构建
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 水稻抗UV-B的QTL分析
• 2.2.1 供试材料
• 2.2.2 实验设计
• 2.2.3 水稻抗UV-B的性状指标测定
• 2.2.4 数据处理
• 2.2.5 QTL定位分析
• 3 结果与分析
• 3.1 水稻RIL群体遗传图谱的构建
• 3.2 水稻抗UV-B的QTL分析
• 3.2.1 水稻抗UV-B的性状表现
• 3.2.2 水稻抗UV-B的QTLs定位
• 4 结论与讨论
• 4.1 关于新构建的分子标记遗传图
• 4.2 水稻抗UV-B的QTL分析
• 4.2.1 水稻抗UV-B的指标
• 4.2.2 QTLs及其与环境互作
• 4.2.3 水稻抗UV-B的相关性状存在"一因多效"或"基因连锁"
• 4.2.3 水稻抗UV-B的辐射增强的上位性效应
• 参考文献
• 附录Ⅰ 实验方法及浓液配置
• 附录Ⅱ 本研究中所用到的SSR引物序列
• 致谢