【摘 要】
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抽穗期是作物育种者关注的最重要的农艺性状之一,它控制着水稻不同品种的分布区域和季节适应性。同时,适宜的抽穗期有利于作物充分利用光照和温度,可以提高水稻产量。本研究按照不完全双列杂交设计(NCII)将115份籼稻品种作为父本,5份不育系作为母本,进行测交,配制了575个杂交组合。对亲本品种群体的表型值(V)、一般配合力(GCA)、杂交F1代群体的表型值(TC)、特殊配合力(SCA)和超亲优势值(BP
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抽穗期是作物育种者关注的最重要的农艺性状之一,它控制着水稻不同品种的分布区域和季节适应性。同时,适宜的抽穗期有利于作物充分利用光照和温度,可以提高水稻产量。本研究按照不完全双列杂交设计(NCII)将115份籼稻品种作为父本,5份不育系作为母本,进行测交,配制了575个杂交组合。对亲本品种群体的表型值(V)、一般配合力(GCA)、杂交F1代群体的表型值(TC)、特殊配合力(SCA)和超亲优势值(BPH)进行全基因组关联分析,以期能挖掘到更多与抽穗期相关的显著关联位点及候选基因,从而为水稻育种策略和性状改良提供一定的参考信息。对上述这5类数据集采用GAPIT软件包中的混合线性模型进行全基因组关联分析。结果如下:(1)在P<1E-05水平下,共定位到46个与性状显著关联的SNP位点,分布在10条染色体上。其中,在TC中检测到26个与抽穗期显著关联的SNP位点,在BPH中检测到20个显著SNP位点。但基于混合线性模型的关联分析并未在V、GCA和SCA中检测到显著位点。这可能是抽穗期由微效多基因控制,单一位点对表型的贡献不强导致一些标记位点无法被检测到。(2)通过检查显著SNP位点是否位于基因上下游各200kb区域作为候选基因的选择标准,最终在TC和BPH中分别定位到40个、12个候选基因座,且均为已定位已克隆基因。(3)计算显著位点的显性度,发现TC主要受部分显性控制,而BPH主要受显性控制。(4)比较不同克隆基因中单倍型的组合与优异单倍型的聚合结果,我们发现亲本品种群体(V)中,Hd1(Hap.A)_Hd17(Hap.C)_Hd3a(Hap.C)_HGW(Hap.B)_Ghd2_(Hap.C)的优异单倍型聚合对应的水稻单株籽粒产量均值可达35.41g,优于单个克隆基因优异单倍型的产量(29.69~33.38 g);对应的抽穗期均值为95.77 d,较单个克隆基因优异单倍型的抽穗期(91.52~94.83 d)长。这说明:亲本品种群体中抽穗期相关克隆基因的优异单倍型聚合使得水稻单株籽粒产量得到了提高,抽穗期延长。而在杂交F1代群体(TC)中,产量最高的克隆基因单倍型组合为Hd1(Hap.D)_Hd17(Hap.I)_Hd3a(Hap.G)_HGW(Hap.H)_Ghd2(Hap.E),产量均值为44.99 g,抽穗期均值为92.30 d。其产量较单个克隆基因优异单倍型Ghd2(Hap.H)对应的产量均值低(48.05 g)。在杂交F1代群体中,并未发现优异单倍型的聚合可提高产量的情况。究其原因,一是该杂交群体的样本量有限,群体中未发现5个克隆基因优异单倍型聚合的情况。二是杂交F1代群体的抽穗期及构成产量相关性状的遗产基础更为复杂,影响抽穗期的基因之间可能存在负向互作,或存在一定的负向调控机制,其具体的遗传机制需要进一步研究探索。综上所述,为获得高产常规稻,在水稻育种时可以优先考虑选择抽穗期克隆基因优异单倍型聚合的品种。同时,针对籼稻杂交群体抽穗期性状的改良,选取Ghd2(Hap.H)的杂交稻,有望培育出高产的杂交水稻。此外,全基因组关联分析和单倍型分析相结合,能利用到多个SNP提供的连锁不平衡信息,提高了基因检测效率,对培育高产的水稻品种和杂交水稻具有重要意义。
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