水稻柱头外露率主效QTL的精细定位及遗传剖析

发布时间：2020-07-09 17:08

【摘要】：水稻是全球最重要的粮食作物,有关水稻各方面的应用研究更是层出不穷。其中,柱头外露率作为水稻最重要的农艺性状之一,其对于水稻杂交稻制种的商业化生产效率有着重要贡献,因而已逐渐成为研究热点之一。科学研究表明,通过提高水稻柱头外露率可提升杂交水稻的制种效率,因而柱头外露率已成为杂交稻商业化制种技术中的有效改良性状手段之一。我们的研究在前期工作和研究的基础之上,初步定位到一个控制水稻柱头外露率的主效基因,并将之定位于第7染色体长臂上。通过前期的研究及论证,我们在水稻第7染色体长臂上检测到一个控制柱头外露率的数量性状位点(QTL)--q SE7(未发表文献)。由母本为协青早B,父本为中恢9308,建立染色体片段代换系(CSSL),该染色体片段代换系以XQZB为插入片段,ZH9308为背景。进一步的遗传学研究以及表型鉴定结果分析表明,该QTL位于RM5436和RM5499之间,物理距离约为1000kb。通过发展新标记及相应的发展次级群体等手段,我们最终将该基因精细定位于In Del标记SER4-1和SSR标记RM5436之间,物理距离约为322.9-kb。因此,本研究共获得结果如下:1.从该染色体片段代换系中挑出一个株系(C51),与背景ZH9308不断回交,并由此发展建成一个近等基因系(NIL),命名为NIL(q SE7XB)。该近等基因系含高柱头外露率的XQZB插入片段,其余背景皆为低柱头外露率的ZH9308。2.遗传分析显示,该QTLq SE7为单孟德尔因子,且来自于高柱头外露率XQZB的片段反而可以降低柱头外露率。研究中,我们假设q SE7可同时控制单柱头外露率、双柱头外露率,以及总柱头外露率,以此而进行的相关遗传学实验和表型数据鉴定检验等实验,均可以提供充分实验证据验证此假设为正确,从而进一步论证了我们提出的该设想的正确性和可检验性。3.为进一步精细定位该QTL,我们结合了相关的表型数据,进一步将该QTL定位于SSR标记RM5436和RM5499之间,大约1000-kb的物理距离,表型数据的分析表明,该QTL共解释了1.52%的表型变异。4.从染色体片段代换系CSSL中挑出的C51株系与ZH9308回交,再进行进一步自交,再次构建次级群体—F2(BC5F2)以及F2:3(BC5F2:3)群体,此两个次级群体用以检测、剖析并验证该QTL q SE7的作用。在4000株F2和3200株F2:3(BC5F2:3)群体中,通过各株系的基因型及其表型的标记鉴定,我们分别检测、剖析并验证了该QTLq SE7的各项效应。5.为进一步将该QTL q SE7精细定位于染色体上更小的空间及物理距离,我们通过发展新的插入缺失标记(In Del)、分析杂合子数据以及结合表型数据等实验手段,最终将q SE7位点定位于In Del标记SER4-1和SSR标记RM5436之间,物理距离约为322.9-kb。并取得了相关的遗传学验证证据。在两个次级群体中的表型数据鉴定等实验数据也再次证明我们的实验结果的正确性和可论证性。6.该研究将有助于进一步分离及鉴定控制水稻柱头外露率的候选基因,并为后期的精细定位、基因克隆以及分子标记辅助育种(MAS)提供参考和依据。在不久的将来,相信控制柱头外露率的基因将在杂交水稻育种过程中扮演越来越重要的角色。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511
【图文】：

杂交水稻种子,雄性不育系,生产技术,三系

雄性不育系统的杂交水稻种子生产技术Figure1.1Hybridriceseedproductiontechniquesbymalesterilitysystem.

杂交水稻种子,三系,生产技术

图 1.2 三系育种的杂交水稻种子生产技术Figure 1.2 Hybrid rice seed production techniques by three line system.三系制种之优势：1）一般而言雄性不育是稳定的；2）WA，如今最著名的 CMS 细胞质，覆盖面很广。三系制种之劣势：1）一般来说，种质资源是有限的；2）对于亲本种子生产，需要额外步骤；3）相对而言，三系制种需要更多时间。生产实践中也包含两系育种技术手段，它所涉及的是两条杂交水稻种子生产线。一是通常由隐性基因调控的不育系，其表达受到温度、光周期或两者的环境因素共同影响另一个是雄性亲本或授粉系，能与其雄性不育座位上是显性基因的任何品种杂交。此系

制种技术,雄性不育系

图 1.3 两系杂交水稻制种技术Figure 1.3 Hybrid rice seed production techniques by two line system.两系育种之优势：1）该系统对于杂交制种非常简单；2）种质资源多样、多样；3）任何品系都可以做为母本在育种方案中加以利用；4）培育具有目标性，且杂种优势可以叠加；5）作为母本细胞质来源也是可用的。两系育种之劣势：有时因为不可预知的环境因素从而导致不育问题的发生，进而影响种子的纯度问题。1.2.4 杂交水稻种子生产之指导杂交水稻制种中雄性不育系涉及三个因素。高产能力是雄性不育系的第一个因素，

【参考文献】