论文部分内容阅读
近年来,随着我国经济的快速发展和农村城镇化的推进,农村劳动力短缺的矛盾日益突出。具有成本低、操作简便等优点直播稻生产方式变得越来越普遍。直播水稻栽培技术能否成功推广,一个重要的前提条件是水稻品种应当具有高种子活力特性,能够确保田间具有较高的发芽率、出苗率和整齐度等。因此,提高水稻种子活力是水稻品种遗传改良的的一个重要内容。本研究对水稻萌发期、苗期和成熟期等不同生育时期种子活力相关QTL的进行分析,同时,对一个耐盐萌发主效QTL进行了精细定位研究。主要结果如下：利用一个大关稻/IR28的水稻重组自交系160个家系(RILs)群体,对抽穗后第4周(早期)、5周(中期)和6周(’晚期)等三个发育时期的种子休眠性进行动态QTLs分析。结果表明：在水稻种子发育早期,两个亲本都表现强休眠性,发育中期和晚期,籼稻品种IR28比粳稻大关稻有更深的休眠性,RILs群体种子的休眠性则随着种子发育进程而逐渐降低；相关性分析表明,仅在种子发育早期,水稻的抽穗期与种子休眠存在显著的正相关。在种子发育三个时期,共检测到9个加性QTLs和8对上位性QTLs位点,其中在种子发育早期、中期和晚期分别检测到1个加性和4对上位性QTLs.6个加性和1对上位性QTLs.2个加性和3对上位性QTLs;每个加性和上位QTLs勺贡献率变化范围为5.8%-30.6%和3.8%-13.1%。其中,qSD3.1和qSD4.1为主效QTLs位点,贡献率都大于20%,增效等位基因能提高种子休眠性降低种子发芽率约10%。与已报道的加性QTLs位点的染色体物理位置比较,发现qSD1.2、qSD2.1、qSD3.2、 qSD4.1和qSD9.1等5个加性QTLs可能是新的位点。本研究定位的种子休眠QTLs与抽穗期QTL共定位,种子休眠性与抽穗期存在显著相关性可能是由于其QTL位点连锁造成的。利用在种子发育期表现强休眠而后熟后无休眠特性的4个RIL,预测了三个最佳亲本杂交组合,提高种子休眠特性。对来源于18个不同国家(地区)的276个籼稻品种,分别在正常条件、盐胁迫和干旱胁迫等三种条件下,进行种子萌发和苗期的活力鉴定。利用159个SSR标记运用一般线性模型(Q,GLM)和一般混合模型(Q+K,MLM),对种子发芽率(GP)、发芽指数(GI)和幼苗成活率(SS)与SSR标记进行关联性分析。结果表明,该籼稻群体可以分为2个亚群,其遗传多样性信息平均值(PIC)为0.4262；在三种条件下,籼稻群体在种子萌发和幼苗期的活力存在显著差异。相关性分析表明,三种条件下GP和GI间存在显著的正相关,而干旱胁迫下种子活力在萌发期与苗期间无显著相关性,且少数品种在种子萌发和苗期能同时表现为耐盐和抗旱性。在三种条件下,利用GLM在50个SSR标记上共检测到167个与性状关联的位点,而利用MLM在29个SSR标记上共检测到79个与性状关联的位点。其中,两种方法同时在29个SSR标记上检测到与78个与性状关联的位点。QTL分析表明,控制不同种子活力性状的共检测到46个QTLs,其中控制GP、GI和SS分别为22、14和10个。比较三种条件下定位的QTLs,共有15个SSR标记在不同条件下同时被检测到,其中1个SSR标记在正常与干旱胁迫条件同时被检测到,14个SSR标记在干旱与盐胁迫条件下同时被检测到；比较不同发育阶段定位的QTLs,仅在干旱条件下1个SSR标记在萌发与苗期被同时定位到。通过与已报道的相关QTLs位点的染色体物理位置比较,在14个SSR标记检测到的23个控制不同性状的QTLs可能是新的基因位点。根据检测的QTLs位点等位基因效应,选择优异品种对每个性状预测了4个最佳亲本杂交组合,以提高种子活力,为培养高活力种子奠定基础。为了挖掘强耐盐粳稻地方品种韭菜青种子耐盐萌发基因,在不同盐胁迫(100～400 mMNaCl)下比较韭菜青和IR26(中度盐敏感籼稻品种)种子耐盐萌发能力,结果表明低盐胁迫下(100-200 mM NaCl) IR26具有更好的种子活力,但在高盐胁迫下(250-350mM NaCl)韭菜青种子活力显著高于IR26的。利用韭菜青为供体、IR26为受体构建的染色体片段置换系(CSSLs)和BC3F2回交群体,进行种子耐盐QTL的定位研究。结果表明,利用CSSLs群体,在275mMNaCl胁迫下共检测到4个控制种子活力性状的QTLs:qGR3.1、qGR3.2、qGI3.1和qG13.2,分别位于RM3372和RM15456位点上；在350mM NaCl胁迫下只检测到1个控制种子发芽率的QTL:qGRl,位于1号染色体RM5389-RM5759区间。同时,利用9322和9324两个BC3F2回交群体,在275mM NaCl胁迫下均检测到1个控制种子发芽率的QTL:qGR3.2,其LOD值、加性效应和贡献率的变化范围分别为1.96-527、6.68N12.46和6.47%～12.16%。利用CSSL和BC3F2群体同时定位到的qGR3.2在同一物理区间。进一步扩大群体,将qGR3.2精细定位于CJPS30-CJPS14标记区间,物理距离约74.8Kb；通过基因预测,在该区间预测到7个候选基因(LOC_Os03g43580、LOC_Os03g43590、LOC_Os03g43610、 LOC_Os03g43620、LOC_Os03g43650、LOC_Os03g43660、LOC_Os03g43670),这些候选基因可用于后续进一步研究。