【摘 要】
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随着人口的增长和耕地的减少,提高水稻产量一直是水稻育种研究的主要目标。水稻单株产量（yield,YD）主要由每穗实粒数（the number of grains per panicle,GPP）、千粒重（kilo-grain weight,KGW）和有效穗数（tillers per plant,TP）三个构成性状决定。水稻的单株产量具有复杂的遗传结构,但其构成性状相对简单。有育种学家提出基于选择构
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随着人口的增长和耕地的减少,提高水稻产量一直是水稻育种研究的主要目标。水稻单株产量（yield,YD）主要由每穗实粒数（the number of grains per panicle,GPP）、千粒重（kilo-grain weight,KGW）和有效穗数（tillers per plant,TP）三个构成性状决定。水稻的单株产量具有复杂的遗传结构,但其构成性状相对简单。有育种学家提出基于选择构成性状的理想育种是进一步提高水稻产量的一条辅助途径。因此,解析水稻产量与其构成性状的遗传基础,研究两者之间的遗传关系,并通过选择构成性状来提高水稻产量具有重要意义。为了解析水稻产量与构成性状的遗传基础,本研究以2个水稻杂交群体（575+1495 F1）为研究对象,在不同环境下对水稻产量与其构成性状进行了全基因组关联分析的荟萃分析（Meta-GWAS）。结果表明:（1）在P＜1E-06水平下,在产量与其三个构成性状中共检测到3592个显著位点,分布在11条染色体上,在这些显著位点附近200kb基因组范围内共发现了62个克隆基因,其中16个克隆基因被报道与目标性状相关。（2）检测到3个基因与多个性状相关,在GPP和KGW中均检测到Os BZR1和Os SPL14基因,已知其与多个农艺性状相关,在KGW和TP中检测到Os02g0106966,其为本研究中新发现的基因,暗示为与农艺性状相关基因。（3）在GPP性状上检测到2450个显著位点,涉及6个控制GPP的克隆基因;在KGW性状上检测到1116个显著位点,其中检测到7个与KGW相关的克隆基因;在TP性状上检测到23个显著位点,其附近存在3个与TP相关的克隆基因;在YD性状上仅检测到3个显著位点,这可能是由于水稻产量主要受微效等位基因控制,难以识别。建议选择调控水稻产量构成性状的基因来进一步提高产量。利用孟德尔随机化模型分析了水稻产量与其构成性状间的关系,首先研究单个显著位点通过构成性状对产量的遗传效应,结果表明,在GPP和TP中,大部分显著位点通过GPP和TP对产量的影响主要为正向效应,而在KGW中,7个SNP通过KGW对产量产生正向效应,4个SNP通过KGW对产量产生负向效应。然后利用这些显著位点的加权效应来研究水稻产量与各个构成性状间的关系,我们发现三个构成性状均对产量有正向作用,其中TP（Beta=1.865）对产量的影响大于KGW（Beta=1.016）和GPP（Beta=0.086）。另外,鉴定了5个对产量有间接影响的显著位点。聚合这5个显著位点的优异等位基因,结果显示水稻产量随着优异等位基因数目的增加而提高,暗示着直接效应和间接效应等位基因的聚合会更好地促进水稻的产量提高。本文的研究结果为选择构成性状作为提高水稻产量的间接指标提供了理论依据,有助于进一步了解水稻产量的遗传基础,为提高水稻产量潜力提供有价值的信息。
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