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不同环境下水稻重要农艺性状的QTL定位分析

作　者: 刘国玲
导　师: 崔克辉
学　校: 华中农业大学
专　业: 生理学
关键词: 水稻分蘖株高叶面积生物量环境数量性状位点
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前,水稻产量潜力的增加主要依赖于形态改良和杂种优势的利用。近年来,水稻的产量增加速率明显下降,这可能与人们对水稻生长和产量的遗传基础了解不多有关。水稻的农艺性状及产量相关性状都是多基因控制的数量性状,而QTL的主效,上位性效应及其与环境的互作是数量性状遗传研究的重要组成部分。本研究利用源于我国的珍汕97B和明恢63为亲本衍生的重组自交系群体(F11,F12),分别于2008年和2009年在武穴试验田进行大田试验,在施磷和不施磷条件下对株高、分蘖两个发育性状和抽穗期叶面积指数、成熟期株高,抽穗期生物量和成熟期生物量共6个农艺性状进行了QTL定位分析及上位性检测。主要研究结论如下：1.两年两种供磷方式下不同发育阶段检测到分蘖的条件和非条件QTL共97个,分布在12条染色体上,不同环境下多个时期能够同时检测到的三个区间：第1染色体的R1128b-RM81A、第5染色体的RG360-R3166和第9染色体的RG667-RG570。说明在这3个区段可能存在分蘖基因,因此这3个区段值得进一步的进行基因鉴定和精细定位。2.两年两种供磷方式下不同发育阶段检测到株高的条件和非条件QTL共49个,分布在除了第2、5、12染色体外的其他9条染色体上。不同环境下多个时期能够同时检测到的区间：第7条染色体的RZ471-RG678区段内,这应该是株高QTL精细定位的重要区段。3.两年两种供磷方式下共检测到4个控制成熟期株高的QTL,均位于7号染色体上。08年两种供磷方式下都检测到了相同的QTL,位于RG128-RG528区间。09年两种供磷方式下也检测到了相同的QTL,位于R1440-C1023区间,且四个QTL的加性效应均来自父本明恢63。4.两年两种供磷方式下共检测到8个控制抽穗期叶面积指数的QTL,它们分别位于第1、4、6、7和11五条染色体上。08年不施磷和施磷情况下检测到一个相同的QTL,位于第7条染色体的RZ471-RG678标记区间,分别解释表型变异的26.85%和9.16%。09年不施磷情况下共检测到2个QTL,解释总表型变异的31.95%。但施磷情况下没有检测到主效QTL,说明可能存在QTL与环境(供磷方式)的互作。08年施磷和不施磷条件下还分别检测到2个QTL,它们都分布在第6、11染色体上。8个QTL中6个增效基因来自父本明恢63。5.两年两种供磷方式下共检测到6个控制抽穗期生物量的QTL,分别分布在第7、10和11三条染色体上。09年两种供磷方式及08年施磷条件下都检测到了相同的QTL,位于第7染色体的R1440-C1023标记区间,QTL贡献率分别为32.64%、24.33%和13.52%。这个QTL在多个环境中都被检测到,说明它可能是控制抽穗期生物量的主效基因。检测到的6个QTL的增效等位基因均来自明恢63。6.两年两种供磷方式下共检测到9个控制成熟期生物量的QTL,分布在第6、7、10和11这四条染色体上。08年两种供磷方式及09年不施磷条件下都检测到了相同的QTL,位于第11染色体的R2918-CD0127标记区间,QTL贡献率分别为10.62%、14.41%和13.34%。这个QTL在多个环境中都被检测到,说明它可能是控制成熟期生物量的主效基因。08年施磷和不施磷条件下在第7染色体的R1245-RZ471区间也检测到了相同的QTL,检测到的9个QTL中8个增效基因均来自父本明恢63。7.“一因多效”现象普遍存在,相关性大的性状定位在相同或相近的标记区间。8.上位性效应及与环境互作分析表明,存在11对主效QTL与环境的互作,但不存在上位性位点与环境的互作。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
缩略名词表  12-13
1 文献综述  13-27
  1.1 本研究的目的与意义  13
  1.2 磷营养与作物生理特性  13-18
    1.2.1 磷营养对作物生长发育的影响  13-15
    1.2.2 磷营养对作物光合作用的影响  15-17
    1.2.3 磷营养对产量和品质的影响  17
    1.2.4 低磷胁迫对内源激素的影响  17-18
  1.3 水稻重要农艺性状与产量的关系  18-20
    1.3.1 分蘖数与产量的关系  18
    1.3.2 株高与产量的关系  18-19
    1.3.3 地上部总生物量与产量的关系  19
    1.3.4 叶面积指数与产量的关系  19
    1.3.5 收获指数与产量的关系  19-20
  1.4 数量性状QTL研究进展  20-23
    1.4.1 QTL作图群体  20
    1.4.2 QTL定位的原理和方法  20-21
    1.4.3 影响QTL定位的因素  21-23
      1.4.3.1 遗传图谱  21
      1.4.3.2 群体和样本容量  21-22
      1.4.3.3 遗传背景  22
      1.4.3.4 性状遗传力  22
      1.4.3.5 统计方法及阈值  22-23
    1.4.4 QTLs及QTL上位性和环境互作  23
  1.5 水稻QTL定位研究进展  23-25
    1.5.1 水稻相关性状QTL定位  23-24
    1.5.2 水稻发育性状QTL定位  24-25
  1.6 作物耐低磷胁迫QTL定位研究  25-26
  1.7 本研究的思路  26-27
2 材料和方法  27-30
  2.1 试验材料  27
  2.2 田间种植及肥料管理  27-28
  2.3 性状测定  28
    2.3.1 株高和分蘖的动态测定  28
    2.3.2 叶面积测定  28
    2.3.3 地上部生物量测定  28
  2.4 图谱构建  28-29
  2.5 数据统计分析  29-30
    2.5.1 方差分析和遗传参数估计  29
    2.5.2 QTL定位分析  29-30
3 结果与分析  30-73
  3.1 亲本及重组自交系群体农艺性状表现  30-34
  3.2 不同环境条件下RIL群体农艺性状的方差分析及遗传分析  34-35
    3.2.1 两个年份环境下农艺性状方差分析及遗传分析  35
    3.2.2 两种供磷方式下农艺性状方差分析  35
  3.3 不同环境条件下RIL群体农艺性状的遗传相关分析  35-36
    3.3.1 施磷和不施磷条件下两年内RIL群体农艺性状间的相关分析  35
    3.3.2 施磷和不施磷条件下群体农艺性状两年间的相关分析  35-36
  3.4 农艺性状的主效QTL定位  36-73
    3.4.1 水稻群体分蘖的发育QTL检测  36-48
    3.4.2 水稻群体株高的发育QTL检测  48-57
    3.4.3 两年两种供磷方式下水稻群体农艺性状QTL检测  57-62
    3.4.4 不同环境条件下发育性状上位性QTL分析  62-66
    3.4.5 农艺性状上位性互作位点分析及与环境的互作分析  66-73
4 讨论  73-76
  4.1 非条件与条件QTL比较  73-74
  4.2 QTL的多效性  74
  4.3 环境与QTL定位  74-75
  4.4 与前人研究作比较  75-76
参考文献  76-85
致谢  85

不同环境下水稻重要农艺性状的QTL定位分析

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