长雄蕊野生稻白化苗、落粒性和剑叶长度的遗传分析

来源 :广西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maomao1983520
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随着全球人口的增长,人类对粮食的需求也在不断增加,进一步提高作物的产量是解决这一难题的有效方法。水稻是重要的粮食作物,也是单子叶植物研究过程中的模式生物。长雄蕊野生稻(Oryza longistaminata,长野)是优良的水稻种质资源,跟栽培稻(Oryza sativa)同属于AA基因组。叶色、穗部性状和叶型在内的许多因素都会对水稻产量产生巨大影响。定位导致水稻白化的基因,有助于探究水稻叶绿体发育及光合作用的机理。而定位落粒性的基因有利于探究作物的起源和驯化,同时避免在开发利用长雄蕊野生稻的优良性状时因落粒造成产量上的损失。禾本科作物中最后的一片功能叶被称为剑叶。剑叶是禾本科作物进行光合作用的主要部位,是水稻灌浆期的高效功能叶。探明水稻长剑叶性状的遗传机理,能为改良水稻剑叶形态提供参考依据。本试验以长雄蕊野生稻为父本,粳稻Balilla为母本杂交构建的F2群体为研究材料。利用全基因组In Del分子标记对F2群体进行基因型检测,然后通过QTL分析软件构建遗传连锁图谱并结合表型对白化苗、落粒性、剑叶长度性状分别进行遗传分析,结果如下:1、长雄蕊野生稻和F2群体中存在着白化苗和正常绿苗两种表型,结合F2群体基因型和表型数据,对导致水稻苗期白化的基因位点进行了初步定位。利用R/qtl软件定位到1个位点q AL-1-1;利用Ici Mapping4.0软件定位到2个QTL位点q AL-1-2和q AL-1-3。结合BSA(Bulked Segregant Analysis,分离群体分组混合分析法)分析,确定q AL-1-1是导致水稻苗期白化致死的位点。对F2群体白化苗和绿苗的q AL-1-1基因型进行分析,发现导致白化的等位基因来自于长雄蕊野生稻,其纯合基因型为白化表型,杂合基因型和Balilla纯合基因型为正常绿苗表型,说明q AL-1-1是导致水稻白化的关键位点。2、长雄蕊野生稻和Balilla在落粒性表型上存在差异;长雄蕊野生稻平均抽穗30天后完全落粒,而Balilla不落粒。结合两季F2群体的落粒性数据,利用R/qtl软件定位到了6个QTL位点,Ici Mapping4.0软件定位到4个QTL位点。其中q SH-3-1、q SH-4-1、q SH-8-1、q SH-12-1在两个软件中都被检测到。在Ici Mapping4.0软件中,q SH-3-1、q SH-4-1、q SH-8-1分别能解释8.09%、6.37%、50.63%的表型变异。q SH-12-1在2019年早稻和晚稻分别解释6.84%、4.95%的表型变异。其中q SH-8-1效应最大,可能是一个主效位点。3、利用2018年早稻和晚稻的F2群体,对剑叶长度性状进行QTL定位。R/qtl和Ici Mapping4.0软件都检测到7个QTL位点。其中q FL-6-1、q FL-7-1、q FL-8-1、q FL-9-1在两个软件中都检测到,分别能解释8.08%、8.47%、22.00%、23.00%的表型变异。R/qtl软件检测时发现,q FL-9-1在两季检测结果中重复出现,可能是控制水稻剑叶长度的一个主效位点。通过与已发表的QTL比较,未发现有关q FL-2-1、q FL-8-2的报道,其可能是2个新的QTL。同一F2群体两季表型之间存在显著差异,说明环境对剑叶长度影响较大。在前人研究基础上进行回交,分析BC4F3群体数据,发现q FLL-9-1的基因型和表型还未共分离,但不同基因型之间的表型平均值仍具有一定差异,推测该主效位点可能还需要其他位点的辅助才能表现出效应。在F2群体中,导致水稻苗期白化、落粒性增强的等位基因来自长雄蕊野生稻;而对于剑叶长度表型,q FL-6-1、q FL-7-1的增效等位基因来自于母本Balilla,q FL-8-1、q FL-9-1的增效等位基因来自于父本长雄蕊野生稻。落粒性和剑叶长度的性状都是由多基因控制。
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