太湖流域粳稻两类群体种子活力性状有利等位变异的发掘

发掘粳稻种子活力性状的优异等位变异和携带优异等位变异的载体材料可为培育适于直播的高活力粳稻品种提供遗传信息和育种材料。以太湖流域粳稻94个品种构成的自然群体和粳稻品种秀水79与粳稻恢复系C堡衍生的247个重组自交家系(RIL)群体为试验材料,利用斜板发芽法发芽,调查生长7d的幼苗根长、苗高和干重3个种子活力性状,采用Tassel软件中的GLM方法和Win QTL Cartographer2.5软件中的CIM方法进行种子活力性状的QTL分析,发掘有利等位变异和相应载体品种。结果表明:(1)在太湖流域粳稻自然群体中共检测到11个与种子活力性状相关联的SSR标记位点,共发掘出42个控制种子活力性状的优异等位变异,其中控制根长的17个,控制苗高的13个,控制幼苗干重的12个。携带种子活力性状优异等位变异且效应值较大的载体材料有滇屯502选早、扬稻6号、开青、籼恢429和C堡等。(2)在RIL群体中共检测到9个与种子活力性状相关的QTL,其中2个控制根长,4个控制苗高,3个控制幼苗干重。除控制幼苗干重的qDW-2a的有利等位变异RM525-143bp来自秀水79以外,其余8个位点的有利等位变异均来自C堡。(3)两类群体均在第1染色体上检测到与根长关联的SSR标记位点,均在第2、第8和第11染色体上检测到与苗高关联的位点,均在第2染色体上检测到与幼苗干重关联的位点,且在自然群体中检测到优于和多于家系群体的等位变异。

利用基于条件表型值的关联分析发掘粳稻生育期和单株有效穗数有利等位变异

发掘控制粳稻生育期和单株有效穗数的有利等位变异和携带有利等位变异的载体材料,为培育适应性广和产量竞争优势强的杂交粳稻组合提供遗传信息和育种材料。以94个粳稻品种构成的自然群体为试验材料,调查2个环境下各品种的生育期、单株有效穗数和株高,采用QGAStation软件中线性模型的方法进行条件表型值的转换,并利用TASSEL软件中的GLM进行生育期和单株有效穗数的基于非条件和条件表型值的关联分析。2个环境下共检测到34个与生育期和单株有效穗数相关联的SSR标记位点,其中15个与生育期关联,19个与单株有效穗数关联。RM8095-120bp、RM7102-176bp、RM72-170bp和RM72-178bp是与生育期关联的4个有利等位变异,其载体品种分别是红芒沙粳、日本晴、红芒沙粳和南农粳62401。将这些载体品种中的有利等位变异导入改良材料中,可缩短生育期2.03～9.93d。RM72-182bp是与单株有效穗数关联的有利等位变异,其载体材料为小青种。将小青种中的RM72-182bp条带导入改良材料中可以增加单株有效穗数3个左右。且利用上述载体材料中的有利等位变异改良目标性状时不会对另外2个性状产生影响。

太湖流域粳稻幼苗耐缺氧能力等位变异的发掘

用91对SSR标记对太湖流域94份粳稻品种进行基因组扫描,分析基因组中等位变异偏分布;调查了水稻幼苗的缺氧反应指数,采用TASSEL软件的GLM方法对标记与幼苗耐缺氧能力进行关联分析;并以携带无效等位基因材料表型均值为对照,鉴别出携带有利等位变异的种质。检测到4个与幼苗耐缺氧能力关联的SSR位点。6个SSR优异等位变异为RM311-176bp、RM317-164bp、RM112-127bp、RM20-205bp、RM317-157bp和RM311-170bp,携带上述优异等位变异的品种为镇稻88、白芒糯、开青、有芒早稻、粗秆黄稻和C堡。

水稻6个异交相关性状的SSR关联分析

从水稻核心种质和栽培品种中选取95个品种构成品种总群体,调查该群体6个异交相关性状。选用分布在水稻12条染色体上的93个SSR标记对这95个品种进行基因型鉴定。采用TASSEL软件中一般线性模型对标记与性状间的关联进行分析,发掘有利等位变异和相应载体品种。结果表明:品种总群体中6个异交性状的变异系数为9.9%～62.9%。共检测到22个与异交性状相关联的SSR分子标记,其中8个与剑叶角度相关联,2个与花丝长度相关联,4个与花药长度相关联,1个与柱头长度相关联,3个与柱头外露率相关联,9个与开颖角度相关联。发掘了一批携有优良等位变异且效应值较大的载体品种。携有RM480-197 bp和RM535-170 bp条带的‘无芒早稻’分别对增加剑叶角度和花丝长度效应最大。携有RM311-162bp条带的‘敲冰黄’对增加花药长度效应最大。携有RM498-187 bp条带的‘滇屯502选早’对增加柱头长度效应最大。携有RM206-150 bp条带的‘徐稻5号’对提高柱头外露率效应最大。携有RM311-159 bp条带的‘小白野稻’对增加开颖角度效应最大。这些有利等位变异及其载体品种可用作水稻异交性状遗传改良的亲本。

水稻籽粒性状的SSR关联分析

用262个SSR标记对来自不同生态区的540份水稻品种的基因组变异进行扫描,分析该自然群体的遗传多样性、群体结构和连锁不平衡位点,并采用TASSEL软件的一般线性模型(GLM)方法进行标记与性状的关联分析。结果表明:1)该自然群体由7个亚群体组成;每个亚群内,无论是共线SSR标记位点之间还是非共线SSR标记位点之间均存在一定程度的连锁不平衡。2)三年均检测到的与粒长显著相关的标记位点有45个,贡献率最高的是RM5849(52.86%),M3766-140是增加表型效应最大的等位变异,载体品种是农香25。与粒宽显著相关的位点有7个,贡献率最高的是RM17(63.61%),增加表型效应最大的等位变异是RM17-145和RM573-235,载体品种分别是宁粳恢338和早十日黄稻。与粒厚显著相关的位点有11个,贡献率最高的是RM276(25.44%),增加表型效应最大的等位变异是RM508-215和RM7288-205,载体品种都是红芒沙粳。与千粒重显著相关的位点有6个,贡献率最高的是RM17(32.17%),增加表型效应最大的等位变异是RM17-145,载体品种是宁粳恢338。预测了利用这些载体材料改良籽粒性状的潜在杂交亲本组合。

水稻4个产量性状的SSR关联分析

为发掘影响水稻产量性状的有利等位变异及其载体材料用于品种产量潜力改良,2011和2012年调查了不同地理来源的540个亚洲栽培稻品种的4个产量性状,鉴定了这540个品种262对SSR标记的基因型,利用STRUCTURE 2.2软件分析了群体结构,运用TASSEL 2.1软件中的一般线性模型检测了与4个性状显著关联的SSR标记位点。结果表明:540个品种组成的自然群体中单株有效穗数、每穗实粒数、千粒质量和单株籽粒产量的变异系数值2年平均分别为36.73%、29.90%、10.08%和35.21%。自然群体被划分为7个亚群。各亚群内均存在不同程度的连锁不平衡。2年均检测到的与4个性状显著关联的SSR标记位点有30个。其中与单株有效穗数显著关联的有9个,携有RM3533-105等位变异的‘晚芦栗’对增加单株有效穗数效应最大;与每穗实粒数显著关联的有11个,携有RM5746-120等位变异的‘越108’对增加每穗实粒数效应最大;与千粒质量显著关联的有6个,携有RM17-145等位变异的‘宁粳恢338’对增加千粒质量效应最大;与单株籽粒产量显著关联的有4个,携有RM206-245等位变异的‘老来红’对增加单株籽粒产量效应最大。结论:不同地理来源的水稻品种含有控制不同性状的最优等位变异,可用于不同目标性状的改良。