稻米品質(zhì)性狀的遺傳基礎(chǔ)研究以及粒長(zhǎng)基因GS3的圖位克隆.pdf

1、稻米品質(zhì)包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，其中外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)最受消費(fèi)者關(guān)注，是水稻遺傳改良的重要目標(biāo)。由于稻來(lái)品質(zhì)一般由多基因控制，且易受環(huán)境條件的影響，因此利用傳統(tǒng)的育種方法改良這些性狀具有很大的難度。本研究通過(guò)構(gòu)建珍汕97B／It94和Ⅱ-32B／It94兩個(gè)雙單倍體群體的遺傳連鎖圖譜，對(duì)控制稻米品質(zhì)性狀的基因進(jìn)行了定位。同時(shí)，利用珍汕97B／H94群體在兩種不同抽穗期環(huán)境下的表型數(shù)據(jù)，將控制稻米品質(zhì)性狀的遺傳

2、基礎(chǔ)分解為主效QTL、上位性QTL和QTL與環(huán)境間的互作。此外，還對(duì)一個(gè)控制粒長(zhǎng)和千粒重的主效QTL進(jìn)行了精細(xì)定位和基因克隆。主要結(jié)果如下： 1、構(gòu)建的珍汕97B／H94群體的遺傳連鎖圖譜包括218個(gè)SSR標(biāo)記和1個(gè)形態(tài)標(biāo)記，分為14個(gè)連鎖群，總長(zhǎng)1646.2 cM，標(biāo)記的平均間距為7.5 cM；Ⅱ-32B／H94群體的遺傳連鎖圖譜包括186個(gè)SSR標(biāo)記和1個(gè)形態(tài)標(biāo)記，分為13個(gè)連鎖群，總長(zhǎng)1230.9 cM，標(biāo)記的平均間距為

3、6.6 cM；兩群體間有174個(gè)共同標(biāo)記，其相對(duì)位置基本相同，且與已發(fā)表的圖譜有較好的一致性。 2、在考察的所有稻米品質(zhì)性狀中，珍汕97B與Ⅱ-32B的表型比較相似，僅在粒寬、堊白率和糊化溫度上表現(xiàn)出較大的差異；而它們與H94在絕大部分性狀間都表現(xiàn)出顯著或極顯著差異，且珍汕97B或Ⅱ-32B表現(xiàn)出相對(duì)較大的粒寬、堊白率、堊白面積、堊白度、直鏈淀粉含量和糊化溫度，而H94在粒長(zhǎng)、粒形、粒厚、籽粒體積、千粒重和膠稠度等性狀上的表型值

4、較大。對(duì)于群體而言，直鏈淀粉含量、膠稠度和糊化溫度表現(xiàn)為1:1的雙峰分離，表明它們受到一對(duì)主效基因的控制；其它性狀呈近似正態(tài)分布，表明它們受多基因控制。 3、利用2002年武漢和海南兩地的稻米品質(zhì)性狀表型數(shù)據(jù)，在珍汕97B／H94群體中共檢測(cè)到97個(gè)QTL，其中僅41個(gè)QTL可以在兩地同時(shí)檢測(cè)到；在Ⅱ-32B／H94群體中共檢測(cè)到89個(gè)QTL，其中有40個(gè)QTL在兩地都能檢測(cè)到。表明控制稻米品質(zhì)性狀的QTL受到環(huán)境條件的影響。

5、 4、將珍汕97B／H94群體及其親本的抽穗期分別調(diào)至2003年7月中下旬(相對(duì)高溫和長(zhǎng)日照)以及9月上中旬(相對(duì)低溫和短日照)的兩種不同環(huán)境條件下，發(fā)現(xiàn)不同親本在兩種抽穗期下的品質(zhì)變化情況有所不同。其中珍汕97B相對(duì)比較穩(wěn)定，在兩種抽穗時(shí)期間僅糊化溫度和堊白性狀表現(xiàn)出顯著差異；而H94對(duì)環(huán)境的變化比較敏感，除粒形在兩種抽穗時(shí)期條件下未表現(xiàn)出顯著差異外，其它性狀均表現(xiàn)出顯著或極顯著的差異。雙向方差分析表明，在群體中絕大部分性狀都表

6、現(xiàn)出極顯著的基因型差異、環(huán)境差異以及基因型與環(huán)境的互作。 5、稻米品質(zhì)性狀的主效QTL、上位性QTL和QTL與環(huán)境間的互作分析表明：粒長(zhǎng)、粒寬和稻米蒸煮食味品質(zhì)等性狀主要受主效QTL控制，具有高遺傳率；籽粒體積和粒形由主效QTL和上位性QTL控制，具有高遺傳率，但其中的上位性QTL遺傳效應(yīng)會(huì)受到遺傳背景的影響；粒厚和堊白性狀由主效QTL及其與環(huán)境間的互作效應(yīng)控制，其遺傳效應(yīng)會(huì)受到環(huán)境條件的影響；千粒重受主效QTL、上位性QTL以

7、及QTL與環(huán)境間的互作效應(yīng)控制，因此遺傳效應(yīng)會(huì)因遺傳背景和外界環(huán)境的差異而發(fā)生改變。 6、利用明恢63和川7構(gòu)建了第3染色體RM282-RMl6區(qū)間控制粒長(zhǎng)和千粒重的主效QTL(GS3)的近等基因系。在BC<,3>F<,2>的隨機(jī)群體中發(fā)現(xiàn)GS3可解釋80％-90％的粒長(zhǎng)和千粒重表型變異，并且對(duì)粒寬和粒厚也具有微效作用。進(jìn)一步利用1,384株具有隱性表型的BC<,3>F<,2>單株和11個(gè)開(kāi)發(fā)的標(biāo)記將GS3定位到約7.9-kb的

8、物理距離范圍內(nèi)。根據(jù)該區(qū)間的一個(gè)全長(zhǎng)cDNA序列可知，GS3基因包含5個(gè)外顯子和4個(gè)內(nèi)含子，編碼232個(gè)氨基酸。結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)表明，該基因的蛋白質(zhì)具有PEBP-1ike結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)域、TNFR/NGFR家族中富含半胱氨酸的同源區(qū)域和von Willebrand factor type C結(jié)構(gòu)域。 7、比較測(cè)序發(fā)現(xiàn)，大粒表型是由小粒品種中的GS3等位基因的第2個(gè)外顯子中發(fā)生一個(gè)終止突變引起的。針對(duì)該堿基突變?cè)O(shè)計(jì)特異的分子標(biāo)記分析18