水稻每穗颖花数的遗传基础剖析及其主效QTLs精细定位.pdf

摘要 每穗颖花数是水稻产量性状的重要构成因子，因此，研究该性状具有重要理 论和实际意义。然而，该性状是复杂的数量性状，同时受到多个微效和主效的 QTL调控。利用分子标记连锁图和统计分析方法，可以实现QTL的定位。进一 步的研究表明，水稻每穗颖花数同时受到QTL，上位性和环境的共同影响。通 过构建目标区段QTL的近等基因系，可以消除遗传背景的干扰，使数量性状呈 现质量性状的分离，从而实现QTL的精细定位和克隆。本研究利用两个重组自 交系群体珍汕97／特青和明恢63／特青构建两张遗传图谱，分别收集两群体的两年 度重复的表型数据，对包括每穗颖花数和每穗实粒数在内的一共9个农艺性状进 行QTL定位，对两群体的6个每穗颖花数QTL和2个每穗实粒数构建近等基因 系，进而近等基因系背景下重新分析了4个QTL的遗传效应，精细定位了3个 QTL，利用图位克隆策略，分离确定了SPP76的候选基因。具体结果如下： 1、利用176个SSR标记构建珍汕97／特青的遗传图谱，总长1432．1cM，标 记间的平均距离为8．1cM；利用133个标记构建了明恢63／特青群体，遗传连锁 图总长1371．4cM，标记间的平均距离为10．3cM。两群体共有的标记为50对， 标记的相对位置基本相同，且与已发表的图谱有较好的一致性。 2、对两个群体分别收集了两个年度的表型数据，考察了包括每穗颖花数和 每穗实粒数等的一共9个性状，并进行了QTL分析。珍汕97／特青群体在2004 都检测到。 3、利用每穗实粒数和抽穗期数据，对两重组自交系群体的的每穗实粒数性 状进行条件QTL分析。结果显示，在珍汕97／特青群体的8个QTL中的5个受 到抽穗期的影响，而剩下的3个QTL以及所有明恢63／特青群体的5个QTL都 不受抽穗期的影响。进而将每穗实粒数QTL分为两类，第一类仅控制每穗实粒 数性状(typeI)，第二类则通过延长抽穗期来提高每穗实粒数(typeII)。 4、对6个每穗颖花数QTL，2个每穗实粒数QTL构建近等基因系。分别得 到了BC4F2的分离群体种子。 5、对SPP3b在近等基因系背景下重新估计了其遗传效应，在F2和F3代中 分别解释表型变异的29．1％和20．2％。同时也在该群体中检测到一个千粒重的 各自解释表型变异的50．4％和34．5％。通过后代测验发现这两个性状共分离，两 基因被当作基因标记准确的定位在染色体相同的位置，与标记RMl5855和 cM和1．0 W3D16分别相距1．6 cM。很有可能是一个多效性QTL同时控制每穗 颖花数和千粒重。 6、利用酣)尸J『近等基因系分析该QTL的遗传效应，在F2和F3代中分别检 别解释表型变异的51．1％和63．4％。利用2200株的分离群体，进一步将QTL精 细定位在一个107kb的区域，生物信息学预测该区间一共有17个基因。 7、利用SP尸6的NILs分析QTL的效应，发现三个性状，抽穗期，株高， 每穗颖花数都存在分离。在F2代中，株高，每穗颖花数性状的QTLLOD值分别 通过后代测验发现抽穗期，株高，每穗颖花数3个性状共分离，进一步把这个基 离分别是3．1和3．4 cM。SPP6很有可能是一个多效性QTL同时控制这‘3个性状。 Mb的区 利用3300株的NILs的分离大群体，进一步将该QTL定位在一个约1 域。生物信息学预测1Mb的区域包含一个己克隆的抽穗期基因Hdl，然而Hdl 与．S即6的显隐性关系恰好相反，因此可以确定SPP6并不是Hdl基因。 8、利用SPP76的NILs重新分析了QTL的遗传效应，发现在该群体中，株 高，抽穗期和每穗颖花数都存在分离。在F2和F3代分别检测到LOD值为19．22 8．86和17．04，解释表型变异的45．3％ 和29．68的主效QTL，加性效应分别为1 和50．6％的每穗颖花数的QTL。就株高，在两代中分别检测到QTL的LOD值分 异的76．9％和51．5％。利用8018株的大分离群体，发现三个性状共分离，进一 步将其定位在19 kb的区域。生物信息学预测里面包含两个完整的基因和一个部 分的基因。比较测序确定其中的Loc 结果显示，该候选基因确实存在转录本，因此进一步确证了该基因的真实存在。 通过筛选特青的BAC文库，