利用選擇回交導入系定位和聚合水稻抗旱QTL.pdf

1、干旱是水稻生產(chǎn)的主要限制性因素之一,高效發(fā)掘和利用種質(zhì)資源中的抗旱QTL是改良水稻品種抗旱性最為簡便有效的途徑.作為一種全新分子育種策略,通過大規(guī)模回交導入結(jié)合目標性狀篩選和分子標記鑒定能夠?qū)TL高效發(fā)掘與遺傳育種實踐緊密結(jié)合起來,進而利用攜帶不同來源有利抗旱QTL的優(yōu)良導入系進行聚合雜交,結(jié)合分子標記輔助選擇,培育抗旱水稻新品種. 本研究以我國北方粳稻優(yōu)良恢復系C418為輪回親本,與2個供體親本C71和早秈14分別進行雜交和

2、2次回交,BC2F2混合群體進行嚴格的干旱篩選,共得到2套16個抗旱導入系.對2套回交導入系進行抗旱性和產(chǎn)量的表型重復鑒定和分子標記基因型分析,進而定位相應(yīng)的抗旱QTL;另用4個優(yōu)良的抗旱回交導入系配制2個聚合雜交組合,于F<,2>代進行嚴格的抗旱篩選,構(gòu)建抗旱聚合系,同樣進行抗旱性和產(chǎn)量的表型重復評價,并開展分子標記基因型鑒定和抗旱QTL分析.獲得的主要試驗結(jié)果如下: 1.在海南和北京的干旱和灌溉條件下分別對2套抗旱導入系進行

3、了抗旱性綜合評價.結(jié)果表明,選擇后的不同導入系群體在不同地點不同水分處理條件下的表現(xiàn)不盡一致,總體來看,群體抗旱性平均表現(xiàn)與輪回親本沒有明顯差異,但總有不少株系的抗旱性和產(chǎn)量均顯著高于輪回親本.產(chǎn)量構(gòu)成因素中,單株有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)密切,且最易受到干旱脅迫的影響,在干旱脅迫下,穗多和穗大的材料產(chǎn)量比較高. 利用106個均勻分布的SSR標記對抗旱回交導入系進行基因型分析.通過導入頻率的卡方檢驗,共定位到16個抗旱QTL

4、s(P<0.0005),分布在除2,7號染色體外的10條染色體上,大部分導入的供體等位基因顯示出正向加性效應(yīng).結(jié)果說明,回交導入結(jié)合目標性狀極端選擇的策略對于改良水稻抗旱性并發(fā)掘和定位有利抗旱基因/QTL是可行的. 2.在海南干旱和灌溉條件下對2套抗旱聚合群體進行了抗旱性綜合評價.結(jié)果表明,2個聚合群體在正常灌溉條件下的產(chǎn)量表現(xiàn)均好于干旱脅迫.聚合系的抗旱性和產(chǎn)量性狀平均表現(xiàn)大都不及輪回親本或?qū)胂涤H本,這些同用于聚合雜交的導入

5、系親本的表現(xiàn)有一定的關(guān)系.如果導入系親本表現(xiàn)特別優(yōu)異,聚合后代難以選出正向超親的個體.相關(guān)和通徑分析也表明,在干旱脅迫條件下,多穗和大穗的聚合系具有較好的抗旱性和較高的產(chǎn)量. 采用卡方測驗和單因素方差進行了抗旱性Q11L定位.卡方測驗在2群體中分別定位到26個和23個抗旱QTLs(P<0.001),其中在9個區(qū)域發(fā)生重疊.而方差分析在2群體中分別檢測到28個和5個抗旱QTLs(以單株產(chǎn)量和結(jié)實率為抗旱指標),顯著水平為P<0.0

6、01.同卡方測驗的結(jié)果比較,發(fā)現(xiàn)16個位點重疊.本研究檢測到的抗旱QTL位點,大多與前人發(fā)現(xiàn)的位點吻合. 通過進行配子連鎖不平衡(LD)分析,在2個聚合群體中分別發(fā)現(xiàn)有20個和8個抗旱QTL間存在顯著的LD,在群體Ⅰ和Ⅱ都可以劃分為2個關(guān)聯(lián)環(huán)(ALs)或QTL組群.不同的關(guān)聯(lián)環(huán)間,或關(guān)聯(lián)環(huán)與抗旱位點之間構(gòu)成了與抗旱性相關(guān)的遺傳網(wǎng)絡(luò).通過對聚合群體中QTL組群內(nèi)對應(yīng)的基因型對所有株系進行劃分,發(fā)現(xiàn)構(gòu)成抗旱遺傳網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)環(huán)數(shù)目越多(