水稻群体遗传结构与选择导入系QTL发掘研究

摘要

为了解决传统QTL定位和作物种质资源利用中存在的问题，黎志康提出利用生产广为种植的当家品种(系)作为轮回亲本培育高代回交群体，将目标性状的表型选择与AB-QTL相结合，通过分子标记跟踪供体基因的流向，获得定向选择所导致的等位基因频率变化信息，进而定位目标性状QTL。但不同轮回亲本与供体资源材料之间的遗传多样性和亲缘关系远近不一、各单位构建的原始回交群体的遗传结构不尽一致，这些必将对目标性状选择效率及其遗传搭车效应产生影响，进而影响到基于遗传搭车理论的选择回交导入系的QTL发掘精度和效率。本研究在对不同来源的55份水稻材料遗传多样性和亲缘关系研究的基础上，选择生产上广为应用的优良籼型恢复性蜀恢527、明恢86为轮回亲本，以2004、IRAT352、Milagrose为供体亲本经两轮回交，轮自交得到6个BC2F2代随机群体，进行目标性状鉴定和分子标记基因分析。通过与原始群体的QTL比较作图，明确群体遗传结构对目标性状选择导入系QTL的精度和效率影响。获得的主要研究成果如下： 1.选取53个SSR标记，分析了55份参试水稻种质的遗传多样性和亲缘关系，以期为选配组合与改良亲本提供参考。本试验共检测到267个等位变异，平均每个位点等位变异数为5.04个，变化范围为4～7个；53个SSR标记的多样性指数(PIC)平均为0.624，变化范围是：0.287～0.786。55份不同材料大体上可分为籼稻和粳稻两大类，各品种间遗传相似性系数在0.588～0.996之间。明恢86与53份供体亲本间的相似性系数为0.655～0.850，蜀恢527与53份供体亲本间的相似性系数为0.640～0.873。试验结果表明检测SSR多态性是研究水稻品种之间遗传差异的高效、准确的手段之一，为高代回交导入群体的有利基因发掘和利用提供了有益的参考。 2.蜀恢527背景和明恢86背景的群体分别检测到14个和16个偏分离热点区域。除明恢86背景群体在第2和4号染色体上比蜀恢527背景群体多检测到两个偏分离热点区域，以及第5和12染色体检测到的偏分离区域相差较大外，两个遗传背景下检测到的其余偏分离热点区域高度重叠，且其中大部分偏分离标记位点均偏向于供体亲本或杂合基因型。多数偏分离位点存在配子体选择基因或育性相关基因。在6个BC2F2群体的第9号染色体45.6～99.4cM区域定位了一个新的偏分离热点区域，基因型均偏向供体亲本或杂合体。该区域也没有存在配子体基因和杂种不育基因的报道。 3.通过原始群体的千粒重选取表型最优的与最差的植株各20株，组建成3种选择回交导入系群体——TOP20，LOW20和双向选择群体(40株)。用单向方差分析和卡方检验对选择回交导入系群体进行了QTL定位并与原始群体的QTL定位结果进行了比较分析。其中卡方检验期望值分别以BC2F2理论分离比和BC2F2原始群体的实际分离比(校正卡方检验)为参照进行运算。卡方检验对选择回交导入系群体进行的QTL定位表明，用原始群体分离比校正后的期望分离比进行卡方检验所检测到的QTL的精度和效率要远高于校正前，因为校正前大多数响应位点是由于偏分离所引起。与原始群体单向方差分析的检测结果比较分析显示，卡方检验对单向选择群体(正向或负向)QTL定位的精度与效率高于双向选择群体。但是单向方差分析对双向选群体的QTL定位的精度与效率高于单向选择群体(正向或负向)。

目录

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第一章 绪论

1.1遗传多样性研究的理论、方法及应用

1.1.1遗传多样性的概念及研究意义

1.1.2遗传多样性产生的原因、基础及影响因素

1.1.3遗传多样性研究方法及其进展

1.1.4遗传搭车效应(Genetic Hitchhiking Effect)对遗传多样性的影响

1.2偏分离及其对植物QTL定位的影响

1.2.1偏分离的表现和研究进展

1.2.2偏分离对遗传作图利QTL定位的影响

1.3水稻选择回交导入系群体的QTL定位研究进展

1.3.1选择回交导入系群体的构建与后代家系鉴定

1.3.2选择回交导入系群体QTL定位方法

1.3.3选择回交导入系群体QTL定位的研究现状和存在问题

1.4本研究的目的和意义

第二章 供试品种的遗传多样性与籼型水稻优良恢复系回交导入改良

2.1材料和方法

2.1.1材料来源

2.1.2 DNA提取及SSR分析

2.1.3数据分析

2.2结果分析

2.2.1参试材料的遗传多样性分析

2.2.2参试材料的聚类分析与遗传关系

2.3讨论

第三章 水稻SSR标记在高代回交导入系群体的偏分离分析

3.1材料和方法

3.1.1高代回交导入系群体的构建

3.1.2 DNA提取及SSR分析

3.1.3 SSR多态性标记位点的筛选与选取

3.1.4数据的收集整理

3.2结果分析

3.2.1群体基因型组成

3.2.2染色体上偏分离标记

3.2.3偏分离的热点区域

3.2.4第9号染色体偏分离的热点区域分析

3.3讨论

第四章 原始回交群体与选择回交导入系群体千粒重QTL定位的效率和精度

4.1材料与方法

4.1.1原始回交导入系群体的构建

4.1.2田间试验与性状鉴定

4.1.3 DNA提取及SSR分析

4.1.4数据分析

4.2结果分析

4.2.1原始回交导入系群体千粒重的QTL定位

4.2.2通过遗传搭车理论检测与极端选择群体千粒重性状相关的QTL位点

4.3讨论

第五章 总结

参考文献

致谢

作者简历