利用水稻选择育种群体定位抗旱QTL

【作者】 崔彦茹； 张文银； 徐建龙； 黎志康；

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所；

【摘要】 回交结合分子标记技术是挖掘种质资源有利隐蔽基因的有力手段。针对利用群体较小的目标性状选择导入系群体定位QTL可能存在假阳性较高的缺陷,探讨提高利用目标性状的选择导入系定位目标性状QTL的可靠而高效的方法已被提到议事日程上来。本研究以吉粳88为轮回亲本,分别来自马来西亚、菲律宾和中国的4个材料(IR66897B、MR77、MR167和SN265)为供体亲本,构建回交导入系BC2F2群体。4套回交导入系群体分别在旱田和水田环境下种植,在旱胁迫环境下筛选单株产量显著高于轮回亲本吉粳88的抗旱单株,4个群体分别筛选到28、40、29和38个抗旱单株,经过后代验证筛选抗旱株系,4个群体最终获得21、26、25和34个抗旱导入系。抗旱株系同时在旱胁迫和水田环境下进行产量及其相关性状的评价。采用多群体混合偏分离分析方法(Multi-population segregation distortion analysis,MSDA)进行目标性状QTL定位。首先,根据马尔科夫链的原理对缺失基因型进行填补,从而实现多个选择育种群体的合并。其次,利用广义线性模型,对合并后的群体进行Wald检验,从而检测出与目标性状相关的QTL。本研究共定位到7个与抗旱相关的QTL,分别位于第1、2、6、7和11染色体上。其中位于7号染色上的QDTY7.2与前人定位的ONAC067/OsNAC3位置一致,ONAC067/OsNAC3是胁迫响应NAC家族的成员,受旱胁迫、冷胁迫和盐胁迫诱导表达。QDTY11.1位于标记RM286附近,与OsNAC10和OsNAC045位置接近。在转基因植物中过表达OsNAC10可以显著增加旱胁迫条件下的子粒产量。QDTY2.9位于2号染色体上在两个选择群体中同时被检测到。这个QTL与OsPIP1-3位置一致,OsPIP1-3被证明在水稻避旱机理中发挥作用。QDTY2.4位于2号染色体上,可以在3个选择育种群体中被检测到。这个位点被Dixit等人利用抗旱品种Apo和旱敏感品种Swarna构建的490个回交导入系中定位到。在本研究中,大部分QTL定位结果与前人的定位结果相同,这表明利用MSDA的方法对抗旱选择育种群体进行目标性状QTL定位是可行的。与前人定位结果相比,检测到3个新的与抗旱相关的QTL(QDTY1.4,QDTY6.5,QDTY11.5),这3个QTL可以用来辅助水稻抗旱育种。同时筛选到17株抗旱性好且携带有不同QTL的抗旱导入系,这些株系将用作亲本进行下一步的抗旱聚合育种。更多还原