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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。
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。