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水稻是我国的主粮,提高水稻产量及提升稻米品质,对保障粮食安全及适应当今社会对优质米的强劲需求具有重要意义。稻米外观品质(Rice appearance qualities,RAQ)包括粒形(Grain shape,GS)和垩白性状。粒形与水稻产量构成因素之一的千粒重显著相关。稻米垩白影响稻米的外观、加工品质及食味品质,是过去和目前限制我国稻米品质提升的最重要的因素。本研究以厦门大学生命科学学院水稻遗传育种课题组选育的优质早籼稻新品种“佳辐占”为稻米优良外观品质性状的研究对象,构建相关的遗传群体进行外观品质相关性状的数量性状基因座(QTL)分析,精细定位了一个垩白相关基因Chalk5-2。同时借助美国加州大学戴维斯分校PamelaC.Ronald教授实验室的粳稻Ubi-Kitaake的快中子诱变群体,筛选获得一个粒形突变体W60-4,并克隆其目标基因GS9。本研究的主要结果如下:(1)本课题组先前构建了广陆矮4号/佳辐占组合重组自交系(GJRIL)及相应的遗传图谱。本研究于2010和2011年在上杭和龙海两地共6个季度分别种植GJ RIL并获得稻米外观品质各性状的表型数据,据此进行稻米外观品质各性状的遗传分析及QTL定位、上位性分析和环境效应分析。遗传分析发现粒长、粒宽和长宽比均表现为典型的数量性状遗传特性,垩白粒率和垩白度呈现偏态分布,推测受主效基因与微效基因共同影响。相关分析表明,粒宽与垩白粒率和垩白度均达极显著正相关;粒长与粒宽在5个季度中均达到极显著的负相关。QTL定位中,粒长、粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白度分别获得3个、1个、4个、3个和3个QTLs,遗传贡献率为2.02%～12.7%;除粒长外,其它性状均在5号染色体的RM516—XM12区间内检测到1个QTL,贡献率为4.11%～12.7%。上位性分析中,粒长、粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白度分别获得3对、5对、3对、6对和4对上位性QTLs,贡献率为0.70%～6.17%;其中qGL3、qGW5、qL/W8、8和qDEC1,分别参与了相应性状的QTL互作。获到一个新的、稳定表达的、互作效应值较大的QTL——qL/W8。环境效应分析表明所有QTLs及上位性QTLs与环境互作效应表现不显著。(2)利用电子扫描显微镜观察比较了稻米胚乳中垩白与非垩白部位的淀粉组成形式,结果发现垩白部位出现裸露的淀粉粒,淀粉体呈现圆形或椭圆形,疏松地堆积在一起,形成很多缝隙;非垩白部位基本没有裸露的淀粉粒,淀粉体呈多面体致密地排列在一起,中间几乎没有空隙,表而光滑,棱角分明。(3)以珍佳B为供体亲本,珍汕97B为轮回亲本构建回交群体及近等基因系。基于BC6S2群体的QTL定位中,粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白度均在RM18076—RM18035区间内获得1个QTL,贡献率均大于40%,说明该区间具多效性,是稻米外观品质的主效QTL,这一区间位于前面获得的RM516—XM12区间内,将该主效QTL命名为Chalk5-2。利用近等基因系进行精细定位,Chalk5-2被定位于一个61 kb长的RM18035—CH5-37区间内,该区间内有7个已知基因,包括己糖激酶基因和GW5基因。对珍汕97B中GW5等位基因的序列分析表明有1处15个碱基的缺失造成了该基因所编码的蛋白质缺失5个氨基酸,推测该基因为chalk5-2的主要的候选基因。对LOC_Os05g09500的基因序列分析表明,该基因的-1331bp到+1248bp区段,在珍汕97B和珍佳B中间无法匹配,因而推测该基因也是chalk5-2的候选基因之一。(4)在利用快中子诱变粳稻Ubi-Kitaake形成的M2群体中筛选获得一个粒形突变体W60-4。利用Kitaake与突变体杂交和回交获得各类分离群体并进行突变性状遗传特征分析发现,该突变体携带一个隐性纯合突变基因,使粒长缩短约1mm;该基因在BC1F2群体中为半显性遗传。扫描电镜分析显示,突变体颖壳细胞纵向长度短于亲本的细胞,但缩短幅度不大,因而推测该基因会同时影响细胞的长度及数量。对突变体基因池和亲本Ubi-Kitaake进行全基因组测序,经过序列比对发现16个突变位点,其中涉及到已知基因的突变位点有6个。基于BC1F2等群体构建突变体基因池和野生型基因池,对6个突变位点进行突变性状与基因型共分离分析,获得1个候选基因,命名为GS9。该基因对应于一个2010年克隆的脆秆基因BC12。