【摘 要】
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第一部分:稻米品质由数量性状位点（QTL）控制,且受环境条件影响较大。在不同环境（如高温和低温）中鉴定稳定的优良等位基因,特别是垩白率和蒸煮食味品质相关基因,是改善稻米品质的前提。多亲本高世代重组自交系（MAGIC）群体既具有与双亲本群体相当的QTL检测能力,又具有关联群体的丰富遗传多样性。此外,MAGIC群体中同一位点存在多个等位基因的分离,使优良等位基因的鉴定成为可能。本研究以8个亲本构建的M
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第一部分:稻米品质由数量性状位点（QTL）控制,且受环境条件影响较大。在不同环境（如高温和低温）中鉴定稳定的优良等位基因,特别是垩白率和蒸煮食味品质相关基因,是改善稻米品质的前提。多亲本高世代重组自交系（MAGIC）群体既具有与双亲本群体相当的QTL检测能力,又具有关联群体的丰富遗传多样性。此外,MAGIC群体中同一位点存在多个等位基因的分离,使优良等位基因的鉴定成为可能。本研究以8个亲本构建的MAGIC群体（8-way MAGIC）为研究对象,利用基于bin和基于SNP的全基因组关联分析（GWAS）对9个稻米品质相关性状进行QTL扫描,包括粒形性状（如粒长、粒宽、长宽比）、垩白性状（透明度、垩白粒百分比、胚乳垩白度）以及蒸煮食味品质性状（如直链淀粉含量、胶稠度和碱消值）。主要结果如下:1.8-way MAGIC群体由560个重组自交系（RIL）组成。该8-way MAGIC群体中,各亲本的基因组占比较为均一,MH63的基因组贡献率偏高,为15.0%,其他各亲本的基因组贡献率为11.4～12.7%。系统发育树和主成分分析表明,该8-way MAGIC群体没有明显的群体结构。MAGIC群体的单倍型图谱（bin map）由12405个bin组成。bin的长度从10 kb到490 kb不等,bin的平均长度为29.2 kb,长度为10-50 kb的bin占比84.1%。每个家系平均有282个bin。2.选取15天内开花的302个RILs进行头季稻和再生稻生产,解析品质性状遗传基础。头季稻灌浆期间日均温度29.2℃,再生稻灌浆期间日均温度19.4℃。高温灌浆导致外观品质和食味品质与低温灌浆相比明显变差。在两种环境下,基于SNP和基于bin的GWAS在头季稻群体分别检测到17个和20个品质性状相关的QTL,表明基于bin的GWAS比基于SNP的GWAS具有更强的QTL检测能力。在再生稻群体中利用基于SNP和基于bin的GWAS分别检测到14个和16个QTL。基于SNP和bin的GWAS在两种环境下分别稳定检测到10和12个QTL,其中包括影响稻米品质性状的主效基因如GS3、GW5、Wx和ALK。3.控制碱消值的微效QTL qASV6.2被精细定位到bin B06＿271上,该区段包含10个候选基因,其中在胚和成熟种子中高度表达的5个基因（LOC＿Os06g15380、LOC＿Os06g15370、LOC＿Os06g15410、LOC＿Os06g15430和LOC＿Os06g15440）有可能是候选基因。4.对稻米品质最佳和最差的5个RILs进行遗传分析,发现来自IR34的GS3为优异等位基因,控制细长粒形,来自ZS97和GC2的GS3为劣等位基因。此外,来自GC2的GW5为优异等位基因,而来自ZS97的GW5为劣等位基因。对于垩白率,Cypress和GC2分别提供垩白的优、劣等位基因。在直链淀粉含量和胶稠度方面,Cypress的Wx为优异等位基因,MH63和IR34为劣等位基因。ALK的优异等位基因来自于GC2和YJSM,劣等位基因由Cypress、Pratao和DA5引入。第二部分:传统的QTL克隆方法由于需要构建近等基因系而耗时较长。本研究旨在建立一个pseudo-NIL群体快速克隆QTL。利用ZS97和埃及的一个水稻突变体Egy316构建F2群体进行QTL定位,在F3代构建pseudo-NIL F2,用于QTL快速克隆。主要结果如下:1.在F2和F2:3群体中检测到25个控制产量相关性状的QTL。q NEP5.1是一个控制单株有效穗数的新QTL,在F2群体和F2:3家系中该QTL的加性效应分别为-2.3和-0.46。2.在F2和F2:3群体中共检测到47个粒形性状QTL。其中qGL3.1和q GW5.1是粒长和粒宽的主效QTL,在F2和F2:3群体中加性效应分别为0.36 mm和0.4 mm,-0.15mm和-0.19 mm,分别对应于主效基因GS3和GW5。在1、2和10号染色体上,有3个粒形QTL具有多效性,其中2个为微效粒长QTL,分别为qGL1.2和qGL10.1,在F2群体中LOD分别为9.9和7.9,在F2:3群体中LOD分别为3.1和3.6。3.结合F2群体的基因型和粒长QTL的定位结果,除qGL10.1外其他粒长QTL位点均固定的F2-120植株被选择用来自交获得一个pseudo-NIL F2群体,利用此群体将qGL10.1精细定位到一个19.3 kb的区间,该区域含有调控粒长的基因Os MADS56。综上所述,较低的灌浆温度能全面提升稻米品质,基于bin的GWAS在MAGIC群体中具有更强的QTL检测能力,并且能鉴定8亲本中的优异等位基因。构建Pseudo-NIL F2群体是QTL快速克隆的新策略,可以在水稻和其他作物推广。
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