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背景粮食安全是保障国家安全的重要基础,水稻是人民赖以生存的主要粮食作物,提高其产量是重要的育种目标.水稻产量由每株有效穗数、每穗实粒数和粒重等性状构成,其中,粒重与籽粒形状、充实程度等密切相关.但这些性状都是由多基因控制,遗传基础复杂.染色体片段代换系(CSSL)可将这些复杂性状的QTL较准确地分解为单个孟得尔因子研究,且与育种工作紧密衔接,因而是理想的遗传研究和育种材料.目的前期以4代换片段的水稻染色体片段代换系Z481精细定位了一个易落粒基因SH6,但Z481与受体日本晴间还存在多个显著差异的穗部性状.明晰控制这些差异性状的QTL在代换片段上如何分布,并分解为单片段代换系,对目标QTL的图位克隆及应用于水稻分子设计育种有重要应用价值.方法利用受体亲本日本晴与Z481杂交构建的次级F2分离群体以SAS9.3统计软件的混合线性模型(mixed linear model,MLM)法进行穗部性状QTL定位(P＜0.05),然后,根据基因型和表型,从F2选择42个单株在F3株系利用MAS法培育单片段及双片段代换系,并利用IBM SPSS Statistics 25.0的ONE-WAY ANOVA和TWO-WAY ANOVA分析及LSD和Duncans多重比较(P＜0.05)分析这些单片段代换系(SSSL)和双片段代换系(DSSL)的QTL加性和上位性效应.结果以日本晴/Z481构建的次级F2群体共定位出12个控制水稻穗部性状的QTL,并培育出相应QTL的11个单片段代换系(S1-S11)和 3个双片段代换系(D1-D3).其中,有 8 个QTL(qGL1、qGL3、qGL6、qGW1、qGW3、qRLW1、qRLW3和 qRLW6)可被单片段代换系所验证,表明这些QTL遗传稳定.此外,利用单片段代换系鉴定到qGL1-2、qGL1-3、qGL3-2等33个QTL.其中,qNSB1-1等15个可能为新鉴定的QTL.且利用3个DSSL分析了非等位QTL间的上位性效应,结果表明,不同QTL聚合会产生不同的上位性效应,如qGL3(a=1.26)和qGL6-2(a=0.86)聚合产生了-0.77的上位性效应,据DSSL遗传模型,D2的粒长遗传效应(1.35)产生了更长的粒长表型;qGWT3-2(a=3.18)和qGWT6-2(a=3.39)聚合产生了-5.46的上位性效应,则D2的千粒重遗传效应(1.11)产生了更

水稻籽粒大小是一个复杂的农艺性状,受多基因控制.染色体片段代换系是创造自然变异的有效手段,也是复杂性状研究的理想材料.本研究构建了一个新的水稻长大粒染色体片段代换系Z66,Z66以日本晴的基因组为遗传背景,含有来自R225的12个代换片段,平均代换长度为3.32 Mb.然后,以日本晴/Z66创建的次级 F2群体定位出12 个控制水稻籽粒大小的 QTL,并培育出具有目标 QTL 的 5 ... 个新单片段代换系(S1~S5)和 4 个新双片段代换系(D1~D4).其中有 9 个 QTL(qGL3、qGL7、qGL10、qGW6、qGW10、qRLW3、qRLW10、qGWT3、qGWT10)可被单片段代换系所验证,表明这些QTL遗传稳定.此外,还利用单片段代换系鉴定到6个新的QTL(qGL9-2、qGW9-2、qRLW6、qRLW7、qRLW9-2、qGWT7).在这18个QTL中,qGL9-2、qRLW9-1、qRLW9-2、qGW9-2、qGWT9-2可能是新鉴定的 QTL.双基因聚合分析表明,不同 QTL 间聚合产生不同的上位性效应.如 qRLW3(a=0.21)和 qRLW9-2(a=0.08)聚合产生了0.10的上位性效应,使D2具有比受体日本晴、S1(qRLW3)和S4(qRLW9-2)更大的谷粒长宽比,且差异显著.qGWT3(a=3.99)和qGWT10(a=3.98)聚合产生了-5.35的上位性效应,其遗传效应(2.62)使D3的千粒重比日本晴显著增加,而比S1(qGWT3)和S5(qGWT10)显著减少.了解QTL间的互作效应可对未来基因型的表型进行预测,从而对实现智能型设计育种至关重要. more