水稻纹枯病抗性的关联分析

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水稻纹枯病是由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)引起的世界性水稻病害,其危害日趋严重,在世界范围内造成水稻产量的损失。鉴定水稻种质中的抗纹枯病基因并在育种中加以利用是解决这一问题的重点。水稻纹枯病是由微效多基因控制的数量性状,易受环境的影响。在已报道的纹枯病抗性基因鉴定中,所采用的方法大多是连锁分析。关联分析是以连锁不平衡为基础的研究水稻数量性状遗传的有效方法,其结果可以与连锁分析的结果相互验证与补充。本研究采用207个Indel标记和7个SSR标记对273份来源广泛的水稻材料进行基因组扫描,分析遗传多样性、群体结构以及连锁不平衡,构建关联定位的群体。选择其中具有代表性的158份水稻材料进行6年的纹枯病抗性的田间鉴定。采用关联分析中的MLM模型对标记和性状进行分析。主要研究结果如下:1.利用214个分子标记对273份水稻资源进行检测,共发现524个等位基因,每对引物检测到的等位基因平均数为2.45个,变异范围2-5个;平均多态性信息含量(PIC)为0.355,平均遗传多样性指数为0.44。2.采用3种统计方法,将273份水稻资源划分为的两个不同亚群以及一个混合群,包含品种数分别为72、181、20份。结合群体结构分析的结果对87份水稻地方品种籼粳型进行了划分,40份水稻地方品种籼粳型与之前判断一致,34份中间型水稻被区分为17份籼稻和17份粳稻,2份粳稻被划分为籼稻,2份粳稻被划分为中间型。3.分子方差分析表明该群体内具有丰富的遗传变异,种群间和种群内部都存在显著的遗传分化(Fst=0.657,P<0.01)。连锁不平衡分析显示整个群体平均r2为0.33,存在较高程度的连锁不平衡。4.对158份水稻材料在6年间的纹枯病抗性相关表型进行分析。病斑长与病级呈极显著的正相关,相关系数也很高,分别为0.78、0.9、0.94、0.87、0.91和0.82。同一年份中,群体内个体间病斑长和病级都存在明显的差异。不同年份比较来看,群体的病斑长和病级平均表现呈现出很大的差异。在所有年份中,群体的病斑长和病级均呈现连续分布,表现为典型的数量性状。5.基于MLM模型,在6个环境下,共检测到64个标记与纹枯病抗性显著关联,表型变异解释率2.55%-9.56%,分布于12条染色体上。其中,7个标记在3年以上被重复检测到,D101D、D230A、D304B、D309、RM6103位于前人报道的纹枯病抗性QTL区间内,D427A和D704是新的抗性位点。6.三年以上共重复检测到7个抗性等位变异。其中,D304B-180、D309-95和D427A-182三个等位基因在病级和病斑长度两个性状中都被检测到,D704-150等位基因仅在病级一个性状中检测到,D101D-145、D203A-237和RM6103-187三个等位基因仅在病斑长度这一性状中检测到。麻谷、GD66、扬稻4号、Silewah、IR8、紫红和地谷含有3个以上的抗性等位变异基因,可以作为水稻抗纹枯病育种的供体亲本加以利用。
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