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低温冷害是影响水稻高产、稳产和品质的主要限制因子之一。本研究利用由江西东乡野生稻(OryzarufipogonGriff.)为供体亲本,以籼稻品种桂朝2号(OryzasativaL.)为受体亲本所构建的高代回交群体(BC4)为材料,对江西东乡野生稻孕穗开花期和芽期耐冷性进行了研究。主要结果如下:
1.通过调查BC4F2群体的标记基因型以及自然条件下结实率、低温条件下结实率和结实率差值,采用AB-QTL分析法共定位到3个影响孕穗开花期耐冷性的QTL,分别位于第1、6和11染色体上,其中位于第1和6染色上的QTL来自东乡野生稻的等位基因可增强受体亲本的孕穗开花期耐冷性;同时还检测到一个影响水稻育性的QTL,位于第5染色体上,且野生稻等位基因表现为降低结实率,其加性效应值为-78%。
2.通过对BC4群体芽期耐冷性鉴定,共筛选出3个芽期强耐冷系IL112、IL113和IL114,其中IL112及其后代的耐冷性最强且表现稳定,利用IL112与桂朝2号回交并自交构建了由394个株系组成的F2∶3群体。通过对F2∶3群体芽期耐冷性表型和基因型的分析,共定位到7个与芽期耐冷性相关的QTL,分别位于第1、2、5、6、7和10染色体上,其中位于第2染色体上的QTL(qCST2)贡献率最大,为20%,且来自东乡野生稻的等位基因可增强芽期耐冷性。通过基因组扫描发现,在这些QTL的染色体区域共有3337个预测基因。
3.利用芯片技术,比较IL112和桂朝2号在不同时间低温处理下的表达谱,结合生物信息学的方法,在QTL定位区域和其它渗入区域内共筛选出8个来自江西东乡野生稻的耐冷性相关基因。
4.利用IL112与桂朝2号F2∶3群体和20个水稻品种对上述8个基因进行了耐冷相关性分析,发现3个基因(LOCOs01g51670,LOCOs07g22494利LOCOs02g33330)在单独作用和与其它基因共同作用时均与耐冷性显著相关,4个基因(LOC_Os10g38360,LOCOs04g03579,LOCOs10g36160和LOCOs10g30350)在与其它基因共同作用时与芽期耐冷性存在显著相关性。