水稻芽苗期耐冷性与耐淹性的QTL分析

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水稻是我国重要的粮食作物之一。为了挖掘水稻耐冷性与耐淹性的数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL),为阐明水稻耐冷与耐淹的分子调控机制奠定基础,本研究利用以籼稻品种昌恢121为背景亲本,粳稻品种越光为供体亲本构建的染色体置换系(Chromosome segment substitute lines,CSSL)群体,对三年两地(2015年南昌、2016年三亚、2016年南昌、2017年三亚)收获的群体材料进行芽苗期(发芽期、芽期、苗期)的耐冷性和耐淹性QTL定位及稳定性分析,并对各时期耐冷与耐淹性状进行相关性分析。主要研究结果如下:1.在相同处理下,粳稻亲本越光在发芽期、芽期和苗期的耐冷性与耐淹性均明显强于籼稻亲本昌恢121。CSSL群体的芽苗期耐冷性与耐淹性均呈连续分布,存在双向超亲分离,表明水稻芽苗期耐冷性与耐淹性是受多基因控制的数量性状。2.发芽期、芽期和苗期的耐冷性不存在明显相关性,而水稻苗期耐冷存活率,枯萎等级,脯氨酸含量变化率存在显著的相关性,表明这三个指标可以共同用作检测水稻苗期耐冷性使用。水淹发芽率与水淹胚芽鞘长呈极显著相关;而水稻水淹后苗高与苗高相对变化率、叶绿素受损指数均呈极显著负相关;苗高相对变化率和叶绿素受损指数呈极显著负相关。但是水稻萌发时期的耐淹性指标与水稻苗期的耐淹性指标不存在显著的相关性。3.共检测到40个与水稻芽苗期的耐冷性与耐淹性相关的QTL。其中6个与发芽期耐冷性相关;8个与芽期耐冷性相关;2个与低温苗期存活率相关,4个与枯萎等级相关,4个与脯氨酸含量变化率相关;3个与水淹发芽率相关,10个水淹胚芽鞘长相关;3个与水淹后苗高相对变化率相关,这些QTL分布在水稻全部的12条染色体上,贡献率在5%~42.06%之间。4.共有13个QTL能在2个以上环境中被重复检测到,其中qGRS9在4个环境中被检测到,qCTB6、qCLS1-2、qGRS8在3个环境中被检测到,qCTG3、qCTG4-2、qCTG6、qCTG8、qCTB5-1、qWG12、qPCCR11、qPCCR12、qCLS4-2能在2个环境中被检测到,表明这些QTL受环境影响小。5.存在于12号染色体上的一个QTL(RM6296~RM27686之间)可以同时控制水稻苗期耐冷存活率和枯萎等级,存在于10号染色体上的一个QTL(RM7492~RM8201之间)可以同时控制水淹发芽率和水淹后苗高相对变化率。除此之外,其他QTL都只可以控制1个性状。
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