水稻抗稻瘟病遗传改良以及基因定位研究

【摘要】水稻是我国最重要的粮食作物之一,它的产量直接关系着人们的生活。稻瘟病是当前水稻的主要病害之一,严重影响了我国水稻的产量。因此,发掘新的抗稻瘟病基因并培育抗稻瘟病水稻新品种是最经济、环保和有效的克服稻瘟病对水稻生产造成危害的策略之一。本研究利用Pil、Pi2和Pi9改良空育131,此外还通过金23B和青谷矮1号构建的回交群体定位抗稻瘟病、株高和生育期相关QTL,为发掘新的稻瘟病抗性基因、培育稻瘟病抗性新品种和改良水稻一些农艺性状提供理论依据。主要结果如下：1.导入了抗性基因Pil、Pi2和Pi9的改良空育131新品系,虽然具有了稻瘟病抗性,但是Pi2和Pi9的导入延长了抽穗期,主要原因是Pi2和Pi9与抽穗期相关基因Hdl紧密连锁。因此我们通过分子标记辅助选择结合回交育种的方法,将和目的基因紧密连锁的Hdl通过重组交换消除,使其恢复到亲本空育131的遗传背景。2012年,筛选到两株分别含Pi2和Pi9的杂合单株。在武汉试验田调查发现,导入了Pi2基因改良空育131的家系生育期与空育131一致,而导入了Pi9基因的家系比亲本晚抽穗5天。说明导入Pi9基因的空育131改良品系,和Pi9基因紧密连锁的抽穗基因Hdl没有消除。2.利用金23B和QGA-1构建的BC3F1高世代回交群体及其衍生的BC3F2群体,通过自然诱发考察了2011年和2012年的分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和穗颈瘟的抗性表现,并进行了QTL定位。两年一共定位到13个QTLs。分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和穗颈瘟抗性相关QTL主要定位在第6染色体和第7染色体上,且两年重复检测到,其中位于第6染色体上的qBR6的效应最大。其在2011年的分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和穗颈瘟,2012年的分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和穗颈瘟LOD分别为19.39,28.39,33.94,13.73,28.35,29.23,可解释的表型贡献分别为24.93%,36.48%,31.91%,19.91%,25.27%,28.95%。在第4染色体上检测到2个穗颈瘟抗性相关QTL:qBR4-1和qBR4-2.qBR4-1在2011和2012年的LOD值分别为3.69,7.64,解释的表型变异率分别为12.31%和18.47%；qBR4-2在2011年2012内的LOD值分别为2.53和6.76,解释表型变异率为：8.82%和16.92%。在第7染色体上检测到2个相关QTLs:qBR7-1和qBR7-2。qBR7-1在2011年和2012年分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和穗颈瘟LOD分别为7.83,14.98,30.17,3.18,29.33,20.75,可解释的表型贡献分别为8.87%,16.47%,27.94%,4.12%,26.31%，18.71%。qBR-2在2012的穗颈瘟LOD值4.61,可解释的表型变异率是3.43。3.同时也考察了该群体的抽穗期和株高并进行了QTL定位。两年共检测到9个抽穗期相关QTLs,6个株高相关QTLs,其中抽穗期和株高最大效应都来源于第7染色体。抽穗期QTLqHD7-3在2011年LOD为37.07,可以解释的表型贡献率为41.05%,加性效应为11.68；株高QTLqPH7-2在2011年LOD为43.73,可以解释的表型贡献率为54.17%,加性效应为21.60；2012年LOD为42.66,可以解释的表型贡献率为54.39%,加性效应为19.95。qHD-3和qPH7-2位于同一区域RM214-RM5543之间,Ghd7也位于这一区间,该QTL可能是Ghd7的等位基因。抽穗期QTLqHD2定位于第2染色体上标记ZH282和RM71之间,在两年内共同检测到,其LOD值分别为4.56和4.99,可解释的表型贡献率分别为4.31%和7.99%。株高QTLqHD4定位于第4染色体上标记RM241和RM317之间,其两年内的LOD分别为2.89和2.67,解释的表型贡献率为9.42%和8.78%。抽穗期QTLqHD2和株高QTLqPH4所定位的区间没有相关的基因或QTL报道,这两个QTL可能是控制抽穗期和株高的新基因。
【作者】邱磊；
【导师】何予卿；
【作者基本信息】华中农业大学，遗传学，2014，硕士
【关键词】水稻；数量性状位点；抽穗期；株高；穗颈瘟；分子标记；稻瘟病菌；

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