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水稻的抽穗期是决定水稻产量及其适用性的重要农艺性状之一，抽穗期是受到多基因控制的数量性状位点。水稻抽穗期的遗传、基因定位、基因克隆和水稻基因调控网络研究对培育适宜水稻生育期品种具有重要意义。染色体单片段代换系由于排除了遗传背景的干扰，已经成为定位和克隆复杂性状QTL的重要材料。 本研究以日本晴为供体，分别以籼稻品种9311和广陆矮4号为受体构建的2套染色体片段代换系为材料，在南京、扬州、海南不同温光条件下对抽穗期相关QTL进行定位和分析，在此基础上，对控制抽穗期的主效QTL qHD7.4进行精细定位和克隆研究，主要研究结果如下: 一、不同温光条件下水稻抽穗期相关QTL定位 1、以广陆矮4号为背景，日本晴为导入片段的85个染色体单片段代换系群体为试验材料，通过单因素方差分析和Dunnett，s多重比较，以P≤0.001为阈值，在南京和海南不同温光条件下共定位到40个抽穗期相关的QTL，分布于水稻的全部12条染色体上。 2、在定位到的40个抽穗期QTL中，在2个环境中均能检查到的有21个;只在南京环境中能检测到有15个;只在海南环境中能检测到的有4个。南京环境中定位到的36个抽穗期相关QTL，其加性效应值变化范围为2.8～15.7d，加性效应百分率变化范围为3.8％～21.1％;海南环境中定位到的25个抽穗期相关QTL，加性效应值变化范围为1.8～12.1d，加性效应百分率变化范围为1.7％～11.3％。这些QTL的定位，为进一步精细定位并克隆相应主效QTL和优异品种特定环境下的生育期改良奠定了基础。 二、基于重测序的染色体片段代换系定位水稻抽穗期QTL 1、以9311为背景，日本晴为导入片段构建的128个重测序的染色体片段代换系群体为试验材料，利用多元回归，结合Bin-map图谱，鉴定到6个在南京、扬州不同年份间稳定表达的抽穗期QTL，分布在第2、3、5和8号染色体上。 2、6个抽穗期相关的QTL中，qHD2.4被定位在第2染色体上的759848bp区间内;qHD2.5被定位在第2染色体上的45286bp区间内;qHD3.5被定位在第3染色体上的147931bp区间内;qHD5.3被定位在第5染色体上的213351bp区间内;qHD5.4被定位在第5染色体上的442305bp区间内;qHD8.5被定位在第8染色体上的538176bp区间内。 三、水稻抽穗期QTL qHD7.4的图位克隆 1、通过代换作图将抽穗期主效QTL定位在RM22185附近的染色体区段上，长度约为0.33Mb。将含有qHD7.4的近等基因系NIL(qHD7.4)与广陆矮4号杂交再自交，构建F2分离群体。遗传分析表明，抽穗期QTL qHD7.4符合单个孟德尔因子的遗传。 2、qHD7.4被精细定位在第7染色体PAC克隆AP005199上分子标记S7-243和S7-235之间35kb的区段内，与分子标记S7-242表现为共分离。根据RGP网站水稻基因注释分析，在这个35kb的区间范围内共有4个注释的开发阅读框，分别为LOC_Os07g49420、LOC_Os07g49430、LOC_Os07g49440和LOC_Os07g49460。序列分析发现，与日本晴相比，广陆矮4号在LOC_Os07g49460基因上存在10个单碱基的突变和一个8bp的缺失，缺失后导致氨基酸编码提前终止。因此，将LOC_Os07g49460确定为候选基因。互补试验进一步证明了LOC_Os07g49460就是qHD7.4基因。qHD7.4编码1个含有742个氨基酸的pseudo-response regulator蛋白。 3、Real-time PCR结果表明，qHD7.4在水稻的根、茎、叶和穗中均有表达，但在穗中表达量最高，根中表达量最低。广陆矮4号中由于qHD7.4基因功能缺失，不同组织中qHD7.4表达量都非常低。在长日照条件下，qHD7.4呈昼夜节律性表达，等位基因qhd7.4昼夜节律不明显，且表达量显著低于qHD7.4。在短日照条件下，无论是qHD7.4还是qhd7.4都不是节律性表达，且两者之间的表达量无显著差异。 4、通过分析qHD7.4/qhd7.4与其他抽穗期调控因子在GLA4和NIL中的表达发现，长日照条件下，qHD7.4通过正向调控Ghd7进而抑制Ehd1和下游Hd3a/RFT1的表达，起到延迟水稻开花的结果;在短日照条件下，广陆矮4号和NIL(qHD7.4)中的Ghd7，Ehd1和Hd3a的表达量在不同的时间段出现了峰值，且NIL(qHD7.4)中Ghd7，Ehd1和Hd3a的响应都稍稍迟于广陆矮4号中相应的基因。 5、根据qHD7.4/qhd7.4功能区域序列差异，开发了qHD7.4的功能标记FM7-1，利用该标记对28份籼稻品种和恢复系、65份江苏粳稻品种、179份太湖流域地方粳稻资源基因型检测发现，qhd7.4只分布在少部分籼稻资源中，粳稻资源中均为qHD7.4功能正常的品种。