基于單片段代換系的水稻抽穗期QTL定位及上位性分析

摘要：抽穗期是水稻重要的農藝性狀，它決定水稻品種的地域適應性和季節適應性，是重要的育種目標之一。本研究從兩個水稻單片段代換系雜交分離群體中篩選到8個次級單片段代換系和2個雙片段聚合系，經重疊群作圖分析，鑒定出2個與抽穗期有關的QTL。qHD3位于第3染色體短臂，qHD6位于第6染色體的短臂中部。在長日照條件下，Lemont的qHD3等位基因可促進水稻早抽穗，Tetep的qHD6等位基因則延遲水稻抽穗。另外，上位性分析表明，在長日照條件下，qHD3和qHD6之間存在著顯著的上位性互作效應。

關鍵詞：水稻；抽穗期；單片段代換系；上位性互作

中圖分類號：S511.2+10.353文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）05-0030-05

抽穗期是水稻重要的農藝性狀，它直接決定一個品種的地域適應性和季節適應性，又直接或間接地影響水稻產量，是重要的育種目標之一。影響水稻抽穗的基因包括主基因和數量性狀基因座（Quantitative Trait Locus， QTL），其中主基因分為Se 和E類，這兩類基因分別參與不同的光周期反應[1，2]。此外，抽穗期為數量性狀，其QTL的研究甚多。目前，Gramene網站公布了600多個水稻抽穗期QTL，其中8個效應較大的QTL已被克隆（Hd1、Hd3a、Hd6、Ehd1、Ghd7、Ghd8、Hd17 和 DHT8），另有8個被精細定位（Hd2、Hd3b、Hd4、Hd5、Hd8、Hd9、Hd16 和 dth11a） [1，3～16]，可見水稻QTL分析已由初定位向精細定位以及基因克隆的方向發展。QTL初定位利用的分離群體主要包括F2、F3、雙單倍體（Double Haploid，DH）和重組自交系（Recombinant Inbred Lines，RILs）等，此類材料遺傳背景復雜，群體分離涉及整個基因組，由于相關性狀的多個基因同時發生分離，加上基因之間存在互作，使得QTL定位精度不高，且較難鑒定出效應較小的QTL[10，17]。鑒于以上不足，一些遺傳背景相近的材料，如染色體片段代換系（Chromosome Segment Substitution Lines，CSSLs）、導入系（Introgression Lines，ILs）、單片段代換系（Single Segment Substitution Lines，SSSLs）等廣泛應用于QTL定位[3，4，9，18，19]，這些材料在一定程度上消除了背景干擾，可有效地提高QTL鑒定和定位結果的準確性，QTL的精確定位是其成功克隆的前提。

上位性是復雜性狀的重要遺傳基礎，是影響表型變異的重要因素[18，20～22]。目前，已有利用初級定位群體對水稻抽穗期QTL進行上位性互作分析的報道[22，23]。然而，上位性對遺傳背景的影響非常敏感[24]，應用上述傳統分離群體獲得的研究結果準確度不高。因此，為排除遺傳背景的干擾，目的基因導入系或染色體單片段代換系是研究上位性的有效手段[20]。

本研究以單片段代換系為材料，鑒定與水稻抽穗期有關的QTL，并分析QTL之間的上位性互作效應。單片段代換系與其受體親本的基因組僅有1個染色體片段的差異，用此材料進行目標QTL鑒定和效應分析，可以在一定程度上排除遺傳背景的干擾，從而獲得較準確的研究結果，為水稻分子設計育種提供有利的理論依據。

1材料與方法

11親本材料

本研究用于構建分離群體的親本為兩個單片段代換系，代換系的受體為我國南方種植的秈稻華粳秈74（HJX74），供體及代換片段見表1，兩代換系均由華南農業大學張桂權老師贈送。在自然長日照條件下，經多年種植觀察，上述單片段代換系的抽穗期表型與其受體親本HJX74均有差異，由此推測其單片段代換系的代換片段上可能帶有抽穗期QTL。