论文部分内容阅读
种子休眠是影响作物产量和品质的一个重要的农艺性状。在水稻成熟季节,若遇到高温多雨天气,弱休眠品种容易出现穗发芽现象。而在水稻播种季节,休眠性强的品种出苗率不整齐。弱休眠和强休眠的品种均有可能影响作物的后期生长发育,导致水稻产量降低、品质下降,不利于农业生产。因此,培育种子休眠适度的高产水稻品种具有重要的实践意义。本研究利用NIP/ZS97代换系和252份水稻核心种质,对水稻休眠性状进行全基因组QTL检测,并且精细定位休眠相关QTLqsd3.1。主要研究结果如下:1.新鲜收获的水稻种子,在25℃光照培养箱进行发芽实验表明,籼稻材料ZS97的休眠性很弱或不存在休眠,而粳稻NIP具有中等程度的休眠性。两材料在43℃烘箱处理3d,破除种子休眠后,在25℃条件下进行萌发实验,ZS97与NIP间的种子萌动速率存在差异。2.利用146份NIP/ZS97代换系进行岭回归方法全基因组检测休眠相关性状QTL,共扫描到28个染色体区段或QTLs,它们在12条染色体均有分布。其中检测到9个QTLs同时影响六个指标性状(7dGR、3dGR、AUC、T50、GI、U80-20);4个区段QTLs(qsd3.2、qscd7.2、qsd7.4和qsd10.4)分别与已报道或克隆的QTL/基因位置相同,其余24个可能是新发现的QTLs。部分位点(qsd1.1、qsd3.3、qsd5.1、qsd5.2、qsd5.3、qsd6.2、qsd8.1、qsd9.1、qsd10.1、qsd11.2)表现为微效作用,表明利用该代换系群体和岭回归方法能够较准确地检测到相关QTLs。3.对代换系群体六个指标进行主成分分析,可以将其分为两个主成分PC1和PC2。PC1解释51%的表型变异方差,PC2解释41%的方差,其中7dGR和AUC可以归为PC2,反映了种子发芽的整齐度,即种子萌发的最终状态以及休眠的强度;其余四个指标3dGR、T50、GI、U80-20归类为PC1,反映种子的萌发速率。4.选择一份含有目标导入区段的代换系材料NQ96,发展衍生F2群体,将qsd3.1初定位于第3染色体上端标记RM14238和MP030012之间,qsd3.1分别解释67.53%的7dGR表型变异,56.87%的3dGR变异,35.99%的AUC变异,24.64%的T50变异,36.08%的GI变异,68.30%的U80-20变异。在此基础上,进一步选取目标区段与ZS97杂交创制次级分离群体,筛选重组单株,将qsd3.1精细定位到标记MP03009和MP030012之间,该区间物理距离为92 kb。5.qsd3.1近等基因系休眠性在室温储藏12 d后可解除,表明该位点是一个影响中等程度休眠的QTL。近等基因系剥壳处理试验表明,种被在一定程度上可以阻遏发芽,但近等基因系ZS97的种被透水性没有差异。推测种被上存在某些抑制物质抑制种子发芽。外源激素处理近等基因系表明,GA和乙烯均能解除种子休眠。同时,近等基因系的发芽特性对ABA存在不同的响应。6.对252份核心种质进行休眠性状的全基因组关联分析,共检测到62个QTLs,其中12个QTLs与染色体片段代换系群体检测到的位置一致。该结果为进一步研究休眠的遗传基础、培育抗穗发芽的水稻新品种提供了丰富的QTLs信息。