利用選擇育種群體進行水稻高產、抗旱和耐鹽QTL定位.pdf

1、水稻是亞洲地區(qū)人口的主要口糧，水稻的穩(wěn)產、高產直接關系全球糧食安全。近年來，隨著環(huán)境的不斷惡化，干旱、鹽害等非生物脅迫日益加劇，已嚴重威脅到水稻生產。在應對農業(yè)自然災害的對策中，培育抗逆水稻品種是保證水稻高產和穩(wěn)產的有效途徑之一。
　　在過去的20年中，分子標記輔助選擇育種已廣泛應用于指導作物育種生產，目前在水稻中已定位到許多與抗逆性相關的QTL，但是這些定位到的QTL很少被應用到分子輔助選擇育種當中，主要原因是由于QTL受遺傳背

2、景和環(huán)境的影響比較大，在定位群體中檢測到的QTL在育種群體中并不能夠獲得完全一致的效應。那么直接利用育種群體進行QTL定位無疑是一種很好的方法。但是在雙親構建的后代群體中，進行高產或者其它目標性狀的篩選之后，得到的選擇群體樣本量都偏小，并且群體中個體之間的差異也很小，這就導致了我們不能利用傳統(tǒng)QTL的定位方法來對選擇群體進行QTL定位。針對這一局限性，本論文首先，創(chuàng)建了利用選擇育種群體進行目標性狀QTL定位的理論和方法;其次，利用計算機

3、模擬和真實的實驗數據對創(chuàng)建的方法進行了評估和驗證，真實的實驗數據是從4個不同的BC2群體中篩選的高產、抗旱和耐鹽選擇育種群體。主要研究內容如下:
　　1、利用選擇育種群體進行QTL定位方法和理論的創(chuàng)建
　　由于選擇育種群體中的個體都是針對目標性狀行進定向篩選，具有方向性，在對目標性狀進行選擇的同時，與目標性狀緊密相關的基因也被進行了選擇，這樣就使得與目標性狀緊密相關的基因在該位點的基因型頻率顯著提高，從而造成與目標性狀相關的

4、基因所在的位點發(fā)生偏分離。
　　因此，我們可以利用偏分離的方法對選擇育種群體進行目標性狀的QTL定位。同時，為了彌補在檢測過程中因選擇育種群體樣本量小，統(tǒng)計量值低的缺陷，我們根據馬爾科夫鏈的原理將不同的選擇育種群體進行合并，采用廣義線性模型(Generalized Linear Model)對合并后的選擇育種群體進行偏分離位點檢測。模擬實驗數據分析結果顯示:(1)在強選擇壓下，即使樣本量小于10，目標位點依然可以被檢測到(2)在選

5、擇強度和樣本量相同的情況下，顯性模型比加性模型更容易檢測到目標位點;(3)多群體混合偏分離分析方法(Multi-population segregation distortion analysis，MSDA)與單個群體偏分離位點檢測相比，可以顯著提高QTL的檢測效率。(4)在2個高產育種群體中共檢測到7個QTL位點，其中有3個位點與已經克隆的高產相關的位點位置吻合，并且定位的位點可以在相應的隨機群體中得到驗證。通過選擇來進行定位的方法加

6、速了育種進程，同時這種方法還可以應用于林木和動物育種當中。
　　2、高產、抗旱和耐鹽導入系的培育
　　利用4套選擇導入系群體共篩選到17個抗旱導入系和6個耐鹽導入系，其中有7個導入系還表現為正常灌溉環(huán)境下產量的提高。在篩選到的優(yōu)勢導入系當中，秈粳雜交后代篩選到的導入系要優(yōu)于粳粳雜交后代篩選到的導入系。
　　3、利用多群體混合偏分離分析方法定位抗旱和耐鹽相關QTL
　　以JG88為背景的4套BC2F2群體，共篩選獲

7、得68個高產導入系、133個抗旱導入系和146個耐鹽導入系，同時構建與選擇群體相對應的未經過目標性狀篩選的隨機群體。利用多群體混合偏分離分析的方法，定位到21個與高產、抗旱和耐鹽相關的位點，分別位于第1、2、3、5、6、7和11染色體上。并且在不同性狀之間可以檢測到相同的QTL，比較耐鹽和抗旱QTL定位結果，在第1染色體78 cM處有1個位點的重疊。比較耐鹽與高產QTL定位結果，在第1染色體28.4cM和第6染色體26.2 cM處分別有

8、1個位點的重疊。
　　4、抗旱導入系CF16與輪回親本JG88的表達譜分析
　　將攜帶有目標性狀QTL的抗旱導入系CF16與輪回親本JG88在旱脅迫和正常灌溉環(huán)境下，進行轉錄組測序分析。在qDTY7.2所在區(qū)段內鑒定出5個未標注的差異表達基因，分別為LOC_Os07g01960、LOC_Os07g02260、LOC_Os07g05840、LOC_Os07g13490、LOC_Os07g03040。這些基因很可能是與水稻抗旱性