水稻落粒性等位基因的自然变异

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sww0310818
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水稻是世界上主要的粮食作物,约一半以上的人口以稻米为主食,随着耕地面积的减少和农村劳动力的转移,进一步提高水稻生产效率具有重要意义。落粒性是指水稻在成熟期收获前穗部籽粒自然脱落于稻田的一种生理特性。在水稻机械化收获过程中,水稻品种易落粒是粮食产量减少的一个重要因素。因此筛选出适当落粒性的种质资源,是解决产量损失问题的关键,从而利于机械化收获的实现。本研究利用分布于水稻12条染色体上的262个SSR标记对来自不同区域的526份水稻材料组成的自然群体进行标记基因型鉴定,连续两年用拉力计对526份水稻品种的落粒表型进行测定,使用GWAS(genome-wide association study)技术检测性状-标记的关联位点及其优异等位变异,明确了携带有利标记等位基因的载体材料并预测了改良落粒性的杂交组合。获得的主要结果分述如下:1.526份水稻品种间的落粒性存在广泛差异。2018和2019年的平均值分别是123.7gf和122.5gf,变幅分别为36.0gf(穞稻)-297.6gf(紫尖籼3)和36.6gf(穞稻)-297.7gf(紫尖籼3)拉力值的变异系数分别是37.59%和37.51%。2.群体遗传变异丰富,且存在亚群分化。262对SSR在526份水稻品种中共检测到2871个等位变异,每个SSR位点的平均等位基因数为10.9580,变异范围是2-25。所有位点的基因多样性平均值为0.7364,变异范围是0.0814(RM7163)-0.9422(RM7545)。262个位点的多态信息含量平均值为0.7091,变异范围是0.0781(RM7163)-0.9392(RM7545)。526份材料组成的自然群体被分成3个亚群,并命名为POP1,POP2,和POP3。这3个亚群的连锁不平衡衰减距离分别是94.38cM、74.91cM和84.73cM。3.检测到4个SSR标记位点两年都与水稻落粒性显著关联(P<0.01)。两年均检测到的与水稻落粒性显著关联的4个SSR标记位点分别是RM297Chr1、RM6831Chr1、RM348Chr4和RM1235Chr8,表型变异解释率最大的位点是RM297(4.96%),最小的位点是 RM348(2.23%)。4.发掘了 17个增加水稻成熟期穗部籽粒拉力值的等位变异(增效等位变异,降低落粒性)及其典型载体材料。他们是RM297-115bp、RM297-145bp、RM297-150bp、RM297-160bp、RM297-170bp、RM297-175bp、RM297-180bp、RM297-185bp、RM297-205bp、RM6831-80bp、RM6831-190bp、RM6831-205bp、RM6831-21 0bp、RM348-155bp、RM348-170bp、RM1235-110bp 和 RM1235-125bp。相应的 17 个典型载体材料为:桂花黄、通粳109、宁粳恢260、宁粳恢293、紫尖籼3、盛塘青、鸭雪糯、小慢稻、抗病越光、越115、紫尖籼3、雪里青、抗病越光、抗病越光、扬州稻、抗病越光和毫糯撇。表型效应值范围是2.9 gf(RM6831-190bp)-158.5gf(RM297-115bp)。预测了 5个可用于增加水稻成熟期穗部籽粒拉力值的亲本组合。5个亲本组合分别是桂花黄×泗好4252、桂花黄×紫尖籼3、泗好4252×泗好4049、紫尖籼3×秋光和泗好4252×紫尖籼3,理论上可选出分别提高水稻成熟期穗部籽粒拉力值268.0gf、217.7gf、158.3gf、141.4gf 和 177.9gf 的纯系品种。5.发掘了 14个减少水稻成熟期穗部籽粒拉力值的等位变异(减效等位变异,增加落粒性)。他们是 RM297-155bp、RM297-195bp、RM297-200bp、RM6831-150bp、RM6831-175bp、RM6831-180bp、RM6831-185bp、RM6831-195bp、RM348-130bp、RM348-135bp、RM348-145bp、RM1235-105bp、RM1235-120bp和RM1235-130bp;相应的14个典型材料为:湘晚籼17、穞稻、Sakha 106、恳稻18、松粳11、大头鬼、稽稻、早黑头红、杭州糯、越29(3)、皖稻68、皖稻68、稽稻和芦柴红。表型效应值范围是-66.0gf(RM297-195bp)至-3.0gf(RM1235-120bp)。预测了 5个可用于减小水稻成熟期穗部籽粒拉力值的亲本组合。5个亲本组合分别是杭州糯×Hybrid 1、杭州糯×穞稻、越10×Hybrid1、越10×稽稻和Hybrid1×秋田小町,理论上可选出分别减小水稻成熟期穗部籽粒拉力值138.4gf、118.7gf、116.8gf、97.1gf和61.4gf的纯系品种。本研究利用262对SSR标记对526份水稻材料表型数据进行全基因组关联分析,发掘了两个新的位点RM6831Chr1和RM1235Chr1,发掘了 6个新的增效等位变异。他们是 RM683 1-80bp、RM683 1-190bp、RM6831-205bp、RM683 1-210bp、RM1235-110bp和 RM1235-125bp,表型效应值范围是 2.9 gf(RM6831-190bp)-102.8 gf(RM1235-125bp);发掘了 8个新的减效等位变异。他们是RM6831-150bp、RM6831-175bp、RM6831-180bp、RM6831-185bp、RM6831-195bp、RM1235-105bp、RM1235-120bp 和 RM1235-130bp,表型效应值范围是-27.7gf(RM1235-130bp)至-3.0gf(RM1235-130bp)。
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