水稻RIL群体高密度遗传图谱的构建及苗期耐热性QTL定位

【目的】随着全球气候变暖,高温严重威胁粮食安全,发掘耐热基因资源是培育耐高温新品种和消除高温危害最直接的绿色生态途径,也是阐明耐热生理生化和分子遗传机理的基础。【方法】构建苗期耐热性鉴定评价方法,以热敏感品种周南稻和强耐热品种赣早籼58号杂交衍生的重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL群体进行全基因组测序;依据171个家系的基因型数据,利用滑动窗口法将SNP信息转换成Bin基因型,预测染色体上的重组断点,构建RIL群体高密度BinMap遗传图谱,结合耐热表型数据,运用QTL IciMapping软件完备复合区间ICIM的作图方法,进行高温胁迫下幼苗存活率和耐热等级QTL分析。【结果】构建了一张包含3321个Bin标记高密度遗传图谱,各染色体Bin标记数为159—400个,标记间平均物理距离为106 kb;利用逐步高温胁迫方式鉴定亲本和RIL家系幼苗耐热表型,高温胁迫下,幼苗存活率和耐热等级存在极显著负相关性,且幼苗存活率与籼型基因频率存在显著正相关性,籼型基因频率越高,耐热性越好,RIL群体表型性状呈现双峰连续分布,苗期耐热性可能受少数几个主效QTL调控;共检测到12个苗期耐热性相关的QTL,其中,调控幼苗存活率和耐热等级的QTL分别有8和4个,幼苗存活率和耐热等级相关QTL存在遗传重叠现象,形成调控耐热性的主效QTL簇qHTS2、qHTS7和qHTS8,三者在调控苗期高温抗逆中具有重要作用,其中,qHTS7为新发现主效QTL,对增强苗期耐热性具有较强的功效。【结论】构建了一张包含3321个Bin标记的高密度分子遗传图谱,解析了耐热品种赣早籼58号苗期耐热基因,鉴定出3个苗期耐热调控关键QTL簇,发掘了一个新主效QTL簇qHTS7,基于高密度遗传图谱高效获取目标区段及候选基因,筛选出8个苗期耐热性调控的关键目标基因。

不同年代水稻品种主要农艺性状的表型评价

水稻对异地环境的生态适应性与水稻产量和广适性密切相关。为了明确不同环境下不同年代水稻品种主要农艺性状的表型及稳定性差异,本研究以284份来源于中国黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、新疆等省(自治区)和日本的不同年代水稻品种为试验材料,通过在沈阳、北京、银川、临沂、南昌和三亚等6个鉴定点的异地环境鉴定,进行了不同年代水稻品种主要的7个农艺性状的表型评价与稳定性分析。结果表明,异地环境下不同年代水稻品种主要农艺性状总体上从纬度较高的沈阳到纬度较低的南昌,各性状的表型值明显趋于减小,然后在三亚冬季环境下各性状表型值又有增加;从年代Ⅰ品种(20世纪60年代以前)至年代Ⅳ品种(21世纪以后)水稻生育期延长、株高降低、穗数减少、穗粒数增加、结实率和千粒重变化不大,水稻性状的总体变化趋势是从多穗型向大穗重穗型发展。在异地环境下千粒重、穗长和穗数的表型值相对较稳定,其次为抽穗天数和株高,结实率和穗粒数的稳定性最差。不同年代品种抽穗天数的稳定性参数大小顺序为年代Ⅰ>年代Ⅱ>年代Ⅳ>年代Ⅲ,随着年代的进展,选育品种的生态适应性逐渐趋于增强。在异地环境下,辽粳931、辽粳454等20个品种表现为较强的生态适应性,这些材料可作为亲本材料利用于水稻育种。