利用重组自交系进行水稻耐低氧、耐氯酸根胁迫的QTL定位

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水稻是世界上最重要的粮食作物之一,世界上一半以上的人口以稻米为食。亚洲栽培稻有籼稻和粳稻两个亚种,籼粳杂种F1具有显著的杂种优势,籼粳交后代群体容易发生性状分离,蕴藏着很大的遗传多样性。构建籼粳交遗传群体开展重要农艺性状的QTL定位研究,剖析农艺性状的遗传基础,对培育具有优良性状的水稻品种具有重要意义。水稻直播生产可减少大量劳动力,是一种低成本栽培技术。在直播生产中,淹水缺氧一直是影响直播成苗的关键环境因素之一。水稻芽期遭遇淹水低氧胁迫时,水稻胚芽鞘短时间内迅速伸长以抵达水面接触氧气,适应淹水胁迫。因此,淹水条件下胚芽鞘长度可以作为水稻耐低氧的评价指标。本研究以粳稻RPY和籼稻珞恢9号作为父母本构建的重组自交系(Recombinant Inbred Line,RIL)F16代272个株系为材料,用水稻种子萌发淹水5天处理后测量的胚芽鞘长度为水稻种子耐低氧评价的性状指标;利用这套RIL构建好的高密度Bin遗传连锁标记图谱,采用完备区间作图法,取LOD值大于等于3,进行QTL定位分析,在1号染色体(10.86-12.77c M)和3号染色体(63.53-64.66c M)共定位到2个QTL,贡献率分别是7.1%和8.8%。水稻耐淹能力主要受遗传因素控制,sub1基因是控制耐淹水性状的主效基因,含有其等位基因sub1A-1的植株可以忍受较长时间的淹水,而不耐淹水的品种在受到7d的淹水胁迫后会死亡,本研究利用生物信息学方法分析了sub1基因在华中农业大学533份种质数据库、3K RGP水稻材料,以及实验室构建的RIL群体中等位基因分布情况,结果表明sub1B在华中农业大学533份种质数据库材料中有17种单倍型,主要有Ⅰ型(Japonica为主)和Ⅱ型(以Indica为主)。sub1C在群体中有14种单倍型,主要单倍型为Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型是Japonica的主单倍型,Ⅱ型是Indica的主单倍型。RIL群体内sub1B基因有124个SNP变异位点以及31个Indel变异位点,群体内sub1C基因有78个SNP变异位点以及35个Indel变异位点。这些研究结果为水稻耐淹涝育种中充分利用sub1基因的优异等位基因或单体型奠定了基础。氯酸钾抗性是水稻籼粳分类的可靠指标之一,了解水稻氯酸根抗性的遗传学基础对于揭示籼粳分化的进化机制非常重要。在这项研究中,利用籼粳杂交得到的重组自交系群体,以氯酸根胁迫下苗期根长相对值为耐受性指标对水稻苗期耐氯酸根进行QTL定位,得到了水稻苗期氯酸根胁迫下根长相关的QTL,位于4号染色体103.38-106.72c M之间,贡献率为9.5%。
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