水稻選擇導(dǎo)入系耐低氮改良與qtl定位研究

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1、DisserationfortheMasterDegreeinAgronomyImprovementandQTLMappingforLowNitrogenToleranceUsingSelectedIntrogression-lineinRiceCandidate:WangChaoSupervisor:DrGaoYongmingandDrShiYingyaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofAgronomySpeciality:CropGeneticsandBreeding

2、AnhuiAgriculturalUniversityJune,2013摘要氮素是水稻生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質(zhì)之一，也是需求最大的礦質(zhì)營養(yǎng)元素之一。在水稻生長過程中，單位面積用氮量高和利用率低已成為水稻發(fā)展的兩大難題。研究水稻氮代謝的機(jī)制，提高氮肥吸收、利用效率是保證我國水稻安全可持續(xù)生產(chǎn)的一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和長效的策略。本論文以我國生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用的秈稻恢復(fù)系蜀恢527和明恢86為輪回親本，2004和TKM9為供體親本，構(gòu)建了蜀恢527/2004、明恢86/2004、蜀恢527/TKM9及明恢86/TK

3、M9等4個(gè)BC2F4耐低氮選擇導(dǎo)入系群體。在正常施氮（對(duì)照）與低氮脅迫（處理）兩種水平下，對(duì)株高、穗長、單株有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重及單株產(chǎn)量等八個(gè)重要農(nóng)藝性狀進(jìn)行了表型鑒定及QTL定位分析。主要結(jié)果如下：1.從各性狀來看，低氮脅迫對(duì)四個(gè)選擇導(dǎo)入系群體的千粒重、結(jié)實(shí)率及單株有效穗數(shù)影響較大，最終引起單株產(chǎn)量的降低。耐低氮品種選育要注重選擇分蘗力強(qiáng)、結(jié)實(shí)率高、千粒重表現(xiàn)穩(wěn)定的株系。2.相關(guān)性分析結(jié)果表明，在正常施氮與低氮脅迫兩種水平下，單株產(chǎn)量與單株有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、每穗總粒數(shù)與

4、結(jié)實(shí)率之間呈顯著或極顯著正相關(guān)，千粒重與每穗實(shí)粒數(shù)、每穗總粒數(shù)和單株有效穗數(shù)之間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。說明在高產(chǎn)育種在注重分蘗力、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率的改良，注意穗粒數(shù)與千粒重的協(xié)調(diào)。3.通徑分析結(jié)果表明，在正常施氮與低氮脅迫兩種水平下，單株有效穗數(shù)對(duì)單株產(chǎn)量的直接效應(yīng)最大，且受到每穗實(shí)粒數(shù)的影響較大。因此，協(xié)同提高水稻單株有效穗數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)指標(biāo)對(duì)于水稻高產(chǎn)育種較為重要，這與相關(guān)性分析結(jié)果一致。4.產(chǎn)量及其相關(guān)性狀的QTL定位結(jié)果表明，根據(jù)在正常施氮與低氮脅迫兩種水平下QTL的不同表達(dá)，檢測(cè)到穩(wěn)定表達(dá)的18個(gè)

5、QTL，貢獻(xiàn)率介于10.57%～32.96%，增效等位基因來自供體親本2004或TKM9，這類位點(diǎn)可以作為產(chǎn)量性狀改良的重點(diǎn)。如蜀恢527/2004群體中定位到的控制每穗實(shí)粒數(shù)和每穗總粒數(shù)的qfgp6、qfgp12、qsnp6a、qsnp12；蜀恢527/TKM9群體中定位到的控制株高、穗長和結(jié)實(shí)率的qph2b、qpl12a、qsf3。4個(gè)群體定位到了34個(gè)影響正常施氮與低氮脅迫兩種水平下性狀差值的QTL，增效等位基因來自供體親本2004或TKM9，貢獻(xiàn)率介于7.32%～20.2%。如蜀恢527/2004

6、群體檢測(cè)到控制株高的qph2a和qph5等位點(diǎn)，蜀恢527/TKM9群體中檢測(cè)到控制每穗實(shí)粒數(shù)的qfgp12，明恢86/2004群體中檢測(cè)到控制千粒重的qtgw3a和Iqtgw5，明恢86/TKM9群體中檢測(cè)到控制每穗總粒數(shù)的qsnp12，這類位點(diǎn)降低了目標(biāo)性狀在正常施氮與低氮脅迫兩種水平下的表型差值，推測(cè)這類位點(diǎn)對(duì)水稻低氮脅迫的耐性有直接貢獻(xiàn)。4個(gè)群體在正常施氮與低氮脅迫兩種水平下共檢測(cè)到14個(gè)一因多效位點(diǎn)，其增效等位基因均來自于供體親本2004或TKM9，貢獻(xiàn)率介于13.52%～25.68%。如明恢8

7、6/TKM9群體檢測(cè)到與標(biāo)記RM286連鎖的位點(diǎn)qfgp11、qsnp11和qyd11同時(shí)作用于每穗實(shí)粒數(shù)、每穗總粒數(shù)和單株產(chǎn)量，在這3個(gè)位點(diǎn)導(dǎo)入供體親本TKM9基因能夠較好的提高每穗實(shí)粒數(shù)、每穗總粒數(shù)和單株產(chǎn)量。可利用分子標(biāo)記輔助選擇在這類位點(diǎn)上表現(xiàn)為供體基因型的個(gè)體對(duì)不同遺傳背景的改良和后代選擇具有重要意義。有些一因多效位點(diǎn)不利于不同性狀的同步改良，如明恢86/2004群體中與標(biāo)記RM346連鎖的位點(diǎn)qsnp7b和qtgw7，控制每穗總粒數(shù)的增效等位基因來自明恢86，控制千粒重的增效等位基因來自供體親

8、本2004。對(duì)這類位點(diǎn)要根據(jù)不同育種目標(biāo)進(jìn)行選擇性的利用。關(guān)鍵詞：水稻，耐低氮，選擇導(dǎo)入系，產(chǎn)量性狀，QTLIIAbstractNitrogenisoneoftheessentialnutrientsthatarevitaltoplantgrowth.Also,itisoneofthemostimportantmineralelements.Intheprocessofricecultivation,theappliedamo