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水稻重要农艺性状的QTL分析和主效QTL近等基因系的构建

张玉山

  水稻许多重要农艺性状都是数量性状,水稻遗传改良的大部分工作就是改良这些数量性状。1980年以后,随着分子标记的出现,水稻高密度遗传连锁图谱的大量绘制,各种作图群体的迅猛构建,功能强大的各种统计学软件的快速开发,全基因组序列测序的完成,特别是多个QTL精细定位和先后克隆,使得我们对数量性状的认识得到了长足的进步,QTL的研究正在走进新时代。本研究利用一个大穗亲本HR5和Zhenshan 97构建的重组自交系(F_6和F_7代),分别在2001年和2002年进行了完全随机区组设计的田间实验,考察了单株产量和其构成因子,株高、抽穗期和剑叶相关性状等13个性状的表型值,结合各性状的表型值和分子标记数据,剖析了各性状的遗传基础(包括QTL和上位性分析),并对目标性状每穗颖花数、每穗实粒数、千粒重和株高四个性状构建了近等基因系。主要结果如下:1.对该重组自交系群体(190个系)构建了遗传连锁图谱,该图谱包含263个SSR标记,14个连锁群,图谱总长1559.8 cM,相邻标记平均遗传距离为6.4 cM。标记顺序与已经发表的图谱相比有很好的一致性。2.利用复合区间作图法对各性状进行了QTL定位,QTL数目因性状不同而异。其中每穗实粒数定位的QTL最多,达到8个。对于目标性状每穗颖花数,2001年和2002年分别检测到4个和5个,两年重复检测到1个QTL。对于每穗实粒数,2001年和2002年分别检测到6个和5个,两年中重复检测到3个QTL。3.二位点上位性检测发现,所有的性状都检测到了上位性互作效应,这进一步证明上位性互作是数量性状遗传的基础之一,单个互作遗传效应小,但互作对数多,例如,对于每穗颖花数,检测到10对双位点互作对,可解释表型变异为13%。所有QTL和互作对与环境的互作效应较小。4.采用了高世代回交的程序,根据重组自交系群体初步定位的结果,构建了以珍汕97为遗传背景的每穗颖花数和每穗实粒数的四个系列近等基因系。这四个系列近等基因系的靶QTL分别位于第1、第2、第3和第7染色体上。近等基因系分离群体里,QTL检测的LOD值明显变大,QTL的贡献率显著提高。这不仅证实了重组自交系群体的初步定位结果,而且在近等基因系背景下,对靶QTL的效应进行了更为准确的评价。其中第7染色体靶QTL近等基因系后代测验符合单个基因孟德尔因子的分……