水稻連續(xù)世代遺傳組成與選擇導(dǎo)入系QTL定位研究.pdf

1、黎志康提出的將表型選擇與AB-QTL相結(jié)合、通過(guò)分子標(biāo)記探查由定向選擇所導(dǎo)致的等位基因頻率變化信息的作物分子育種新策略，已經(jīng)在“全球水稻分子育種計(jì)劃”中廣泛實(shí)施，并篩選出大量攜帶有利等位基因的高代回交選擇導(dǎo)入系。目前，該項(xiàng)分子育種新方法在水稻上成功的方法和技術(shù)已經(jīng)輻射到大豆、玉米、小麥等主要農(nóng)作物。但不同單位在目標(biāo)性狀篩選、選擇回交導(dǎo)入系的基困型和表型鑒定方法等會(huì)有有較大差異，這些必將對(duì)遺傳搭車效應(yīng)產(chǎn)生影響。另外，目標(biāo)性狀的選反壓力不盡

2、一致，與遺傳搭車效應(yīng)的關(guān)系不明確。因此，有必要開展選擇回交導(dǎo)入系QTL定位的相關(guān)理論研究。 本研究選用了生產(chǎn)上廣為應(yīng)用的水稻秈型恢復(fù)系蜀恢527、明恢86和來(lái)自菲律賓的推廣品種Milagrosa為主要研究材料，培育了兩個(gè)BC2F2隨機(jī)大群體及其衍生的BC2F2:3群體。分別有85和96個(gè)均勻分別于12條染色體的SSR標(biāo)記被用于蜀恢527/Milagrosa和明恢86/Milagrosa群體的基因型分析。對(duì)2個(gè)遺傳背景下高代回交隨

3、機(jī)群體連續(xù)2個(gè)世代群體遺傳組成和標(biāo)記偏分離狀況進(jìn)行了分析。對(duì)2個(gè)遺傳背景下BC2F2隨機(jī)群體的籽粒性狀進(jìn)行了QTL定位，并對(duì)粒長(zhǎng)性狀進(jìn)行不同方向、不同選擇壓力下的模擬極端選擇，分別用單向方差分析法和基于遺傳搭車?yán)碚摰目ǚ綔y(cè)驗(yàn)法對(duì)以上群體進(jìn)行QTL定位分析。主要研究結(jié)果如下： 1.BC2F2和BC2F2:3群體的遺傳組成群體遺傳組成分析結(jié)果表明，在蜀恢527/Milagrosa群體中，每個(gè)個(gè)體平均有65.91個(gè)位點(diǎn)表現(xiàn)輪回親本基本

4、型，在向BC2F2:3代傳遞過(guò)程中，平均有58.85個(gè)位點(diǎn)的輪回親本基因型沒(méi)有發(fā)生變化，4.68個(gè)位點(diǎn)衍變成雜合基因型，1.72個(gè)位點(diǎn)衍變成供體基因型：每個(gè)BC2F2個(gè)體平均有5.35個(gè)位點(diǎn)是供體親本基因型，僅有2.71個(gè)位點(diǎn)保持不變，0.79個(gè)位點(diǎn)變成雜合基因型，1.79個(gè)個(gè)體衍變成輪回親本基因型。明恢86/Milagrosa群體中，BC2F2代每個(gè)個(gè)體平均有73.02個(gè)輪回親本基因型，在向BC2F2:3衍生的過(guò)程中，60.50個(gè)位點(diǎn)

5、保持不變，7.11個(gè)位點(diǎn)衍變成雜合基因型，3.57個(gè)位點(diǎn)衍變成供體親本基因型；每個(gè)BC2F2單株平均有5.66個(gè)供體親本基因型，僅有1.85個(gè)位點(diǎn)保持不變，0.97個(gè)位點(diǎn)衍變成雜合基因型，2.53個(gè)位點(diǎn)衍變成輪回親本基因型。 2.BC2F2和BC2F2:3群體的標(biāo)記偏分離對(duì)蜀恢527/Milagrosa和明恢86/Milagrosa2個(gè)群體的BC2F2和BC2F2:3進(jìn)行了(卡)方分析，在蜀恢527/Milagrosa群體中發(fā)現(xiàn)

6、了5個(gè)偏分離熱點(diǎn)區(qū)，分別位于第1染色體RM128～RM297區(qū)段、第2染色體的RM438～RM341區(qū)段、第3染色體著絲粒區(qū)域附近RM282～RM487區(qū)段、第7染色體RM125～RM248的幾乎整條染色體區(qū)段第9染色體RM434～RM215區(qū)段。在明恢86/Milagrosa群體中發(fā)現(xiàn)了3個(gè)偏分離熱點(diǎn)區(qū)，分別位于第1染色體RM9～RM5536區(qū)段、第3染色體著絲粒區(qū)域附近的RM282～RM319區(qū)段和第11染色體的RM536～RM21

7、區(qū)段。其中兩個(gè)群體的第1、3染色體的偏分離熱點(diǎn)區(qū)段相互重疊。蜀恢527/Milagrosa的BC2F2和BC2F2:3群體發(fā)現(xiàn)的的41個(gè)偏分離位點(diǎn)中，27個(gè)位點(diǎn)相同，其中偏分離熱點(diǎn)區(qū)段高度重疊；明恢86/Milagrosa的BC2F2和BC2F2:3群體發(fā)現(xiàn)的的63個(gè)偏分離位點(diǎn)中，25個(gè)位點(diǎn)相同，其中偏分離熱點(diǎn)區(qū)段也高度重疊。 3.BC2F2隨機(jī)大群體籽粒相關(guān)性狀QTL定位蜀恢527/Milagrosa共檢測(cè)劍了30個(gè)控制粒長(zhǎng)、

8、粒寬、長(zhǎng)寬比和千粒重的QTL，其中有7個(gè)QTL具有多效性。由于粒長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比的高度相關(guān)性，控制長(zhǎng)寬比的5個(gè)QTL均能在粒長(zhǎng)QTL中檢測(cè)到。位于第3染色體著絲粒區(qū)域的QGl3.3是一個(gè)控制粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比和千粒重的主效QTL，它可以分別解釋粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比和千粒重表型變異的29.37％、26.15％和17.15％。該QTL對(duì)于粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比和千粒重均表現(xiàn)較大的加性效應(yīng)(來(lái)自蜀恢527的等位基因?yàn)樵鲂?和負(fù)向超顯性。位于第8染色體的QTgw8位點(diǎn)是一個(gè)

9、控制粒寬的主效QTL，同時(shí)也是控制千粒重的微效QTL，能解釋粒寬表型變異的21.47％和千粒重表型變異的5.16％。該QTL對(duì)粒寬和千粒重均有較大的加性效應(yīng)(來(lái)自蜀恢527的等位基因?yàn)樵鲂?和正向部分顯性。明恢86/MilagrosaBC2F2群體共定位了31個(gè)QTL，存在一定的一因多效，沒(méi)有定位到相應(yīng)的主效QTL。 4.(1)BC2F2隨機(jī)大群體粒長(zhǎng)性狀模擬極端選擇和選擇導(dǎo)入系QTL定位精度與效率以隨機(jī)大群體為基礎(chǔ)，對(duì)粒長(zhǎng)性狀

10、表型數(shù)據(jù)進(jìn)行不同方向、不同選擇壓力下的模擬極端選擇。正、負(fù)向選擇分別獲得群體大小為10株、20株、30株和50株的8類小群體，雙向選擇分別獲得20株、40株、60株和100株的4類小群。對(duì)這些小群體的表型差異，供體等位基因偏離與隨機(jī)大群體進(jìn)行了比較，對(duì)目標(biāo)性狀利用單向方差分析和卡方測(cè)驗(yàn)分析法進(jìn)行QTL檢測(cè)。(2)兩個(gè)群體單向選擇群體的表型變幅均不大，但是其表型平均值比原始群體的平均值差異較大。雙向選擇群體表型平均值與原始群體的接近，而且

11、變幅相同，但是其標(biāo)準(zhǔn)差較大，即入選單株的表型變異較大。(3)蜀恢527/Milagrosa群體負(fù)向選擇10株、20株和30株群體中供體等位基因?qū)腩l率的最大值可以達(dá)到原始群體的2倍左右，明恢86/Milagrosa群體的正向選反10株、20株群體的供體等位基因?qū)腩l率的最大值是原始群體的1.5倍左右。等位基因頻率偏離的卡方值隨樣本容量的增大而遞減。(4)利用單向方差分析法和卡方測(cè)驗(yàn)法對(duì)極端選擇小群體進(jìn)行QTL比較定位分析的結(jié)果表明，單向