水稻正反交导入系群体构建和重要农艺性状的分子定位

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:duzhanghuaduzhanghua
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以美国长期大面积种植的偏粳型水稻品种“Lemont”和我国著名的籼稻品种“特青”为亲本,通过2-4次双向回交和2次以上自交纯合化,构建双向导入系群体,其中217个株系以Lemont为轮回亲本(简称Lemont群体),275个以特青为轮回亲本(特青群体),加上亲本共计494个参试材料。 田间试验采用三重复随机区组设计,每小区种植5行,每行7个单株,田间观察和测量生育期(播始历期,DSH)、株高(PLH)、剑叶和倒二叶长宽(FLL、FLW、SLL、SLW)、分蘖角度(TLA)和剑叶角度(FLA)、第一伸长节间长度(INL)和基部茎粗(STD)等性状;室内考察有效穗数(PNN)、穗长(PNL)、一次枝梗数(PBN)、二次枝梗数(SBN)、每穗颖花数(SNP)、每穗实粒数(GNP)、百粒重(HGW)和单株籽粒产量(8个单株平均数,GWP),计算二次/一次枝梗比例(SPR)、着粒密度(SPD)和结实率(FRP),共有20个性状(除每穗实粒数以外)的数据作进一步分析。 参照在Lemont/特青重组自交系群体上构建的分子标记连锁图,分别选择139个和147个标记用于Lemont背景和特青背景导入系群体的检测,其中包括110个简单序列长度多态性(SSLP)、26个(Lemont背景)或33个(特青背景)随机扩增多态性DNA(RAPD)和3个形态标记(C、Ph、gll)。用上述标记在重组自交系的检测数据构建于连锁图,用于导入系导入成分分析和数量性状定位。 群体表现用表型数据的频率分布和方差分析(SPSS V10.0)加以描述;用MapPlotter显示导入系的图示基因型,计算导入片断的总长度和比例,筛选全染色体跨叠系;通过单向方差分析和平均数比较筛选显著性分子标记,估算加性、显性效应值;用MapManager QTX Vb13进行区间作图和复合区间作图分析。 研究结果表明导入系群体既有向轮回亲本回归的趋势,又有广泛的变异范围,根据正反交导入系分布的重叠程度,不同性状有3种类型的分布曲线;方差分析表明所有性状的株系间差异全部达到极显著水平(P≤0.001),部分性状的区组间也有显著或极显著差异。 以每个株系中标记位点为单位,Lemont方向导入系群体中纯合的特青等位基因比例为P2=9.02%,杂合基因型H=3.81%,总的导入成分为(P2+H/2)=10.95%;Teqing方向导入系群体中纯合的Lemont等位基因比例为P1=7.97%,杂合基因型H=3.18%,总的导入成分为(P1+H/2)=9.56%。从分子标记位点的株系数加以统计,Lemont群体中特青等位基因比例最高的是第7染色体RM234标记(占47.36%);最低的是第12染色体OSR20(仅为1.15%),平均占11.1%;特青群体中Lemont等位基因比例最高的是第4染色体Qososoo(占24.19%),最低的是第9染色体RM219标记(2 .72%),平均占9.%%。不同染色体上导入成分的比例也各不相同,Lemont方向第1染色体最低,第7染色体最高,平均值变幅为8.60%22.87%;特青背景导入系中第7染色体最低,第4染色体最高,变幅为7.11%12.90%。不同染色体上标记位点的导入比例呈不均匀分布,染色体间没有统一的规律,部分区域有双向导入成分高低相反的现象,染色体末端没有高比例导入的趋势。 Lemont方向导入系群体中共检测到2 1 28个导入片断,平均每个株系有9.81个来自特青的染色体片断,其中纯合的单位点片断有3,47个、多位点片断2.22个,杂合的单位点片断2.18个、多位点片断0.56个,同时有纯合和杂合位点的导入片断1.37个;每个株系平均的导入片断总长度为246.0cM,变幅为1.3cM664.6cM,平均占连锁图总长度的n.22%,变幅为0.10%一30.3%,单片断平均长度为23.9cM。 选择42个导入系构建Lemont背景的全染色体组跨叠系,每条染色体由2一5个导入片断覆盖,平均3.5个片断;非目标区域的导入成分有待标记辅助回交纯化。 通过单向方差分析和平均数比较,Lemoni背景导入系中检测到9、7个分子标记影响生育期和株高,2、7、4、5个标记影响剑叶长宽和倒二叶长宽,12、1个标记影响分粟和剑叶角度,2、10个影响第一伸长节间长度和基部茎粗,5、15个影响单株穗数和穗长,4、16、21个标记影响一次枝梗、二次枝梗数和枝梗比例,10、22、4、8个标记影响每穗颖花数、着粒密度、结实率和百粒重,仅检测到1个标记显著影响单株籽粒产量;特青背景导入系中分别检测到11、20、9、6、5、3、14、7、4、19、16、8、6、45、43、45、48、20、20、29个标记影响上述性状;其中包括相邻的连锁标记位点。大部分性状在双向导入系群体中检测到共同的显著性分子标记,加性效应的大小和方向彼此相符。 在较低的显著水平下(LR)9)通过区间作图检测到的显著性标记区间数量较多,与方差分析筛选到的分子标记位点基本相符;Lelnont方向导入系中依次检测到6、3、0、3、0、2、4、1、2、5、2、7、2、12、13、9、13、2、3、l个区间显著影响20个性状(LR)16);特青方向导入系中检测到7、8、4、2、2、2、4、1、0、8、13、12、0、21、21、20、27、12、9、6个区间显著影响20个目标性状(LR妻16)。大量作用区间同时在双向导入系中检测到,并且影响多个性状,尤其是较高显著性的标记区间,共有26个区间在至少一个遗传背景的3个性状中检测到,其中16个区间在双向导入系的至少1个性状上获得重复检
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