论文部分内容阅读
蜀恢527因其一般配合力高、所配组合杂种优势强、衍生恢复系多等优点,被认为是现阶段杂交水稻育种的骨干亲本之一。本研究通过亲本性状遗传规律分析,结合全基因组扫描和QTL定位,阐明蜀恢527的遗传组成,确定其产量相关性状的关键基因组区域。研究结果如下：1.系谱产量相关性状的分析并结合全基因组扫描,阐明蜀恢527关键基因组区域。(1)系谱产量相关性状分析结果显示,结实率高低,每穗实粒数、每穗总粒数和有效穗的多少可能源自IR24-蜀恢527的遗传途径；而千粒重、单株重量的高低和有效穗的多少则可能源自圭630-R1318-蜀恢527的遗传途径。(2)采用1050个SSR引物对骨干亲本及其亲本进行全基因组扫描,构建了蜀恢527基因组来源图谱。分析发现,所有品种共有(无多态性标记)的区段占62.94%；约有17.53%的区段可能来源于多个亲本(多态性标记不足以区分各亲本)；在蜀恢527形成过程中,R1318贡献了13.68%区段,辐36-2贡献了0.53%的区段,IR24贡献了1.32%的区段；同时,蜀恢527基因组内包含了4%的自身特有区段。(3)根据系谱产量相关性状遗传途径和基因组来源图谱,初步确定了蜀恢527产量相关关键基因组区域。我们认为由蜀恢527的特有区段、IR24-蜀恢527遗传的区段和圭630-R1318-蜀恢527遗传的区段为蜀恢527的关键基因组区域。2.以G46B×蜀恢527的F2群体为作图群体,对产量相关性状的QTLs进行了分析,以揭示蜀恢527产量相关性状的QTLs及其效应。(1)选择覆盖水稻基因组的1895对微卫星引物进行筛选,其中244对SSR引物在母本G46B和父本蜀恢527之间表现出多态性,引物多态性频率为12.88%。(2)用Mapmaker/EXP3.0软件构建了一张包含102个分子标记、覆盖水稻基因组2256.2cM、平均标记间遗传距离为22.12cM的遗传图谱。标记所覆盖的基因组最长的是第二染色体的两个连锁群(550.3cM),最短的是第11染色体(57.9cM)。标记间平均距离最长的是第8染色体(34.1cM),平均距离最短的是第11染色体(14.48cM)。本试验中所作出的遗传图谱标记顺序与已发表的图谱具有较好的一致性。(3)对千粒重、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、有效穗和单株重量6个性状进行QTL分析,共检测到17个QTLs位点,分布于水稻第1、2、4、5、7、8号染色体上,可以解释部分的遗传变异。这些QTLs位点的遗传效应值介于3.02%～20.73%之间,其中效应值大于10%的位点有5个,效应值小于5%的QTL也检测到3个位点。17个QTLs研究的结果如下：①检测到3个控制千粒重的QTLs,分别为qKGW-2-1.qKGW-2-2和qKGW-8-1。qKGW-2-1和qKGW-2-2位于第2号染色体标记RM3316-RM3774和RM3680-RM6853区间内,分别可解释6.99%和5.17%的表型变异率,qKGW-8-1位于第8号染色体RMl019-RM6925区间内,可解释7.88%的表型变异率。这3个控制千粒重的QTLs总贡献率为20.2％。qKGW-2-1和qKGW-8-1的加性效应方向相同,来自于蜀恢527,而qKGW-2-2的加性效应与它们相反,来自于G46B.qKGW-2-1和qKGW-8-1的显性效应方向相同,来自于G46B,而qKGW-2-2的显性效应与它们相反,来自父本蜀恢527。②检测到3个控制实粒数的QTLs,分别为qFGP-1-1、qFGP-2-1和qFGP-4-1。qFG-1-1位于第1号染色体标记RM1003-RM8084区间内,可解释9.30%的表型变异率。qFGP-2-1位于第2号染色体RM3692-RM208区间内,可解释16.58%的表型变异率。qFGP-4-1位于第4号染色体RM8213-RM3658区间内,可解释4.28%的表型变异率。这3个控制实粒数的QTLs.总贡献率为30.16%。qFGP-2-1和qFGP-4-1的加性效应方向相同,来自于蜀恢527,而qFGP-1-1的加性效应与它们相反,来自于G46B。qFGP-1-1和qFGP-2-1的显性效应方向相同,来自于G46B,而qFGP-4-1的显性效应与它们相反,来自父本蜀恢527。③检测到2个控制总粒数的QTLs,分别为qGPP-2-1和qGPP-4-1。qGPP-2-1位于第2号染色体标记RM3316-RM3774区间内,可解释7.11%的表型变异率。GGPP-4-1位于第4号染色体RM7051-RM7187区间内,可解释3.02%的表型变异率。这2个控制总粒数的QTLs总贡献率为10.13%。qGPP-2-1的加性效应与qGPP-4-1相反,来自于蜀恢527。而qGPP-2-1和qGPP-4-1的显性效应均来自母本G46B。④检测到5个控制结实率的QTLs,分别为qSS-1-1、qSS-2-1、qSS-7-1、qSS-7-2和qSS-8-1。qSS-1-1位于第1号染色体标记RM5718-RM5919区间内,可解释8.69%的表型变异率。qSS-2-1位于第2号染色体标记RM3692-RM208区间内,可解释11.72%的表型变异率。qSS-7-1位于第7号染色体标记RM3831～M5344区间内,可解释7.92%的表型变异率。qSS-7-2位于第7号染色体标记RM3635～M7110区间内,可解释12.49%的表型变异率。qSS-8-1位于第8号染色体标记RM7057～M6010区间内,可解释3.04%的表型变异率。这5个控制结实率的QTLs总贡献率为43.86%。qSS-1-1、qSS-2-1和qSS-7-1的加性效应方向相同,均来自于蜀恢527,而qSS-7-2和qSS-8-1的加性效应与它们相反,来自于G46B。SS-7-2的显性效应来自父本G46B,其他四个的显性效应与它相反。⑤检测到2个控制有效穗的QTLs,分别为qPN-5-1和qPN-8-1。qPN-5-1位于第5号染色体标记RM7653～M3663区间内,可解释5.16%的表型变异率。qPN-8-1位于第8号染色体RM4955～M7057区间内,可解释20.73%的表型变异率。这2个控制有效穗的QTLs总贡献率为25.89%。qPN-5-1与qPN-8-1的加性效应方向相同,均来自于G46B, qPN-5-1和qPN-8-1的显性效应方向也相同,均来自于G46B。⑥检测到2个控制单株重量的QTLs,分别为qGYD-2-1和qGYD-8-1。qGYD-2-1位于第2号染色体标记RM3355～M6318区间内,可解释5.34%的表型变异率。qGYD-8-1位于第8号染色体RM4955～RM7057区间内,可解释10.58%的表型变异率。这2个控制单株重量的QTLs总贡献率为15.92%。qGYD-2-1与qGYD-8-1的加性效应方向相反,来自于蜀恢527,qGYD-2-1和qGYD-8-1的显性效应方向相同,均来自于G46B。(4)该F2群体中也发现有15个偏分离分子标记,占总标记数的11.5%。其中,RM5586、M6554和RM8121三个标记偏G46B基因型,RM594、RM1092、RM5665、RM3308、RM20285和RM336偏蜀恢527基因型,在RM6717、RM1339和RM1364位点父母本纯合基因型偏高,杂合基因型偏低,而RM8240和RM1384位点父母本纯合基因型偏低,杂合基因型偏高,RM3572位点偏向G46B和杂合基因型。3蜀恢527形成的核心关键区段产量相关性状候选QTLs根据定位的QTLs及其效应,结合蜀恢527性状遗传途径和关键基因组区域分析,我们认为千粒重qKGW-2-1、qKGW-2-2、qKGW-8-1基因,单株重量qGYD-2-1基因,实粒数qFGP-2-1、qFGP-4-1基因,总粒数qGPP-2-1基因,结实率qSS-1-1、qSS-2-1、qSS-7-1、qSS-8-1基因可能是构成蜀恢527产量相关性状的关键基因。同时,整合文献报道产量相关性状的QTLs定位结果,也发现了一些可能解释关键区段影响产量相关性状的候选QTLs位点。