水稻灌浆期耐热性及主要农艺、品质性状的遗传研究

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水稻是我国重要的粮食作物,随着全球高温天气的频繁发生,高温热害已成为威胁水稻产量和品质的重要因素,培育耐高温的水稻品种成为目前主要的育种目标。本研究通过对水稻灌浆期进行高温胁迫处理,挖掘水稻灌浆期耐热性的相关位点,探究其遗传效应。此外还对水稻主要农艺性状及稻米品质性状进行了QTL定位分析,寻找控制水稻产量及品质的新位点,为提高水稻产量及品质提供理论依据。本文利用由ZS97B/IRAT109构建的133份RILs群体及其遗传连锁图谱,以完备区间作图法对灌浆期耐热性(采用相对耐热指数RHI为指标)、主要农艺性状(包括播始历期DSF,株高PH,有效穗数EPN,穗长PL,穗着粒密度SD,结实率SSR,千粒重TGW,单株产量YP,每穗颖花数SP和每穗实粒数GP)、稻米品质性状(包括糙米率BR,精米率MR,整精米率HR,垩白粒率CGR,垩白度CD,粒型GS,糊化温度GT,胶稠度GC和直链淀粉含量AC)的相关位点进行QTL定位分析,主要研究结果如下:1、本研究利用315个分子标记(包括191个InDel标记,124个SSR标记)构建整合了水稻的遗传图谱,图谱全长3051.09 cM,两个标记之间的平均图距是9.69cM。2、在RILs群体中共定位到2个与灌浆期耐热性相关的QTLs位点,分布在7、9染色体上。其中qRHI7-1位于MRG7006-PWK16076之间,其LOD值为2.54,对表型的贡献率为10.69%,加性效应为-4.41,有利基因来自于母本ZS97B;qRHI9-1位于YY018-YY194之间,其LOD值为2.4,对表型的贡献率为9.01%,加性效应为4.04,有利基因来自于父本IRAT109。此外还定位出4对具有上位效应的QTLs,对表型的贡献率均在20%左右,说明水稻灌浆期耐热性不但受到主效多基因控制,还受到非等位基因间的上位性互作调控。3、在RILs群体中,两年中共检测到37个与主要农艺性状相关的QTLs位点。其中控制DSF的位点4个,控制PH的位点6个,控制EPN的位点3个,控制PL的位点5个,控制SD的位点2个,控制SSR的位点4个,控制TGW的位点1个,控制YP的位点4个,控制GP的位点5个,控制SP的位点3个。其中qDSF7-1,qPH3-1,qSSR3-2,qTGW1-1两年中被重复检测到,说明这4个QTLs位点在各环境中表达比较稳定,遗传力较高。本文中定位到的主要农艺性状的QTLs位点在前人研究中大部分已经被定位到,如qDSF7-1,qPH6-1,qEPN7-1,qPL4-1,qTGW1-1等。此外,本文中还定位到一些新的QTLs位点,分别是qDSF3-1,qPH1-1,qEPN9-1,qPL11-1等,可做进一步的研究。4、在RILs群体中,共定位到15个与品质相关的QTLs位点,控制BR的位点1个,控制HR的位点1个,控制GS位点3个,控制CGR的位点2个,控制CD的位点1个,控制GT的位点3个、控制GC的位点2个,控制AC的位点2个。其中在Chr6上检测到多个与蒸煮食用品质相关的QTLs位点,并且位点之间紧密连锁。在YY127标记附近定位到的qAC6-1,qAC6-2,qGC6-1,qGT6-1对表型的贡献率值很大,其中控制直连淀粉含量的两个位点贡献率超过80%,这与前人在附近定位到的waxy基因吻合。
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