三个发育阶段和两种温度条件下水稻种子活力QTL定位
QTL Analysis of Seed Vigor under Three Developmental Stages and Two Temperature Conditions in Rice
水稻是世界主要的粮食作物之一,种子是水稻实现高产的基本条件.种子活力是种子的重要品质,体现在种子的发芽潜力、幼苗生长、种子寿命、耐逆性等方面.因此,解析水稻种子活力遗传机制,对提高水稻种子活力具有重要意义.本研究对控制不同发育阶段水稻种子活力的QTL(Quantitative Trait Loci)进行了动态分析,同时对正常和低温条件下控制水稻种子发芽速度的QTL进行定位研究.主要研究结果如下:2012年和2013年连续两年利用大关稻和IR28构建的一个籼粳交重组自交系(RILs)群体以发芽势(Germination Potential,GP)、发芽率(Germination Rate,GR)、发芽指数(Germination Index,GI)和发芽种子数达到供试种子数一半的时间(Time of 50%to germination,T50)等为种子活力性状指标,对开花后4周(早期)、5周(中期)和6周(晚期)三个不同发育阶段的种子活力进行动态QTL分析.结果表明:两亲本及RILs群体家系间的种子活力存在显著差异,在种子发育早期(开花后4周),大关稻具有较高的GR和GI,而IR28在种子发育中期(开花后5周)和后期(开花后6周)具有较高的GP、GR、GI和较低的T50;三个发育阶段4个种子活力性状的遗传率均超过90%.利用QTL Cartographer V2.5和QTLNetwork V2.1软件对2012年重组自交系群体的不同种子活力性状进行QTLs分析,共检测到19个加性QTLs、2对上位性QTLs,加性QTLs和上位性QTLs可分别解释9.19~22.94%和7.23~7.75%的表型变异;进一步利用BSA法对2013年重组自交系群体的不同种子活力性状进行SSR分子标记连锁分析,检测到16个与种子活力性状连锁的SSR标记.比较两年的结果发现,有10个QTLs在两年内稳定表达,可能在种子活力形成过程中具有重要作用.在这10个QTLs的区间附近,有一些前人已经报道的种子活力性状相关QTLs,如种子休眠、物质动用量、低温发芽力及幼苗生长等.同时,利用三个不同发育阶段均表现高种子活力的4个RIL家系,预测了 3个最佳亲本杂交组合,每个杂交组合可聚合9-10个优异位点,可用于分子标记辅助选择育种方法培育高种子活力的水稻品种.利用以大关稻和IR28为亲本构建的两个回交群体BC1F2和BC2F2,分别在正常温度(25℃)和低温(15℃)两种条件下对前期在水稻11号染色体上初定位到的控制发芽速度的QTLs进行精细定位分析.结果表明:正常温度和低温条件下两亲本的种子发芽速度存在显著差异,IR28的发芽率(Germination Rate,GR)、发芽指数(Germination Index,GI)、成苗率(Seedling Percentage,SP)和成苗指数(Seedling Index,SI)显著高于大关稻.利用两个群体在水稻第11号染色体的4个SSR标记区间 RM26281-RM3701、RM5731-RM26559、RM3428-RM26614 和 RM3668-RM7557共检测到16个控制种子发芽速度的QTLs,正常温度和低温条件下各8个.2个QTLs(qLTG11.1和qSI1i.i)在两个群体中均检测到,qLTG11.1所在的基因组区域(RM3668-RM7557)未检测到控制正常温度条件下发芽速度相关的QTL位点,说明其可能是控制低温发芽所特有的一个位点;而qSI11.1所在的基因组区域(RM5731-RM26559)内,发现存在控制其他性状的位点qGR11.4、qGI11.2、qLTG11.3和qLTS11.2,说明该位点可能是控制种子发芽速度的一个多效位点.利用BC3F2对qSIii.i进行精细定位,最终将其定位在630 kb的基因组区域内.
- 作者：
- 赖燕燕
- 学位授予单位：
- 南京农业大学
- 专业名称：
- 作物遗传育种
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 王州飞
- 中图分类号：
- S511
- 关键词：
- 水稻；种子活力；发芽速度；QTL分析；优异等位基因
- Rice; Seed vigor; Germination speed; QTL analysis; Elite allele;