基于单片段代换系的水稻抽穗期QTL定位及上位性分析

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摘要：抽穗期是水稻重要的农艺性状，它决定水稻品种的地域适应性和季节适应性，是重要的育种目标之一。本研究从两个水稻单片段代换系杂交分离群体中筛选到8个次级单片段代换系和2个双片段聚合系，经重叠群作图分析，鉴定出2个与抽穗期有关的QTL。qHD3位于第3染色体短臂，qHD6位于第6染色体的短臂中部。在长日照条件下，Lemont的qHD3等位基因可促进水稻早抽穗，Tetep的qHD6等位基因则延迟水稻抽穗。另外，上位性分析表明，在长日照条件下，qHD3和qHD6之间存在着显著的上位性互作效应。

关键词：水稻；抽穗期；单片段代换系；上位性互作

中图分类号：S511.2+10.353文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）05-0030-05

抽穗期是水稻重要的农艺性状，它直接决定一个品种的地域适应性和季节适应性，又直接或间接地影响水稻产量，是重要的育种目标之一。影响水稻抽穗的基因包括主基因和数量性状基因座（Quantitative Trait Locus， qtl），其中主基因分为Se 和E类，这两类基因分别参与不同的光周期反应[1，2]。此外，抽穗期为数量性状，其QTL的研究甚多。目前，Gramene网站公布了600多个水稻抽穗期QTL，其中8个效应较大的QTL已被克隆（Hd1、Hd3a、Hd6、Ehd1、Ghd7、Ghd8、Hd17 和 DHT8），另有8个被精细定位（Hd2、Hd3b、Hd4、Hd5、Hd8、Hd9、Hd16 和 dth11a） [1，3～16]，可见水稻QTL分析已由初定位向精细定位以及基因克隆的方向发展。QTL初定位利用的分离群体主要包括F2、F3、双单倍体（Double Haploid，DH）和重组自交系（Recombinant Inbred Lines，RILs）等，此类材料遗传背景复杂，群体分离涉及整个基因组，由于相关性状的多个基因同时发生分离，加上基因之间存在互作，使得QTL定位精度不高，且较难鉴定出效应较小的QTL[10，17]。鉴于以上不足，一些遗传背景相近的材料，如染色体片段代换系（Chromosome Segment Substitution Lines，CSSLs）、导入系（Introgression Lines，ILs）、单片段代换系（Single Segment Substitution Lines，SSSLs）等广泛应用于QTL定位[3，4，9，18，19]，这些材料在一定程度上消除了背景干扰，可有效地提高QTL鉴定和定位结果的准确性，QTL的精确定位是其成功克隆的前提。

上位性是复杂性状的重要遗传基础，是影响表型变异的重要因素[18，20～22]。目前，已有利用初级定位群体对水稻抽穗期QTL进行上位性互作分析的报道[22，23]。然而，上位性对遗传背景的影响非常敏感[24]，应用上述传统分离群体获得的研究结果准确度不高。因此，为排除遗传背景的干扰，目的基因导入系或染色体单片段代换系是研究上位性的有效手段[20]。

本研究以单片段代换系为材料，鉴定与水稻抽穗期有关的QTL，并分析QTL之间的上位性互作效应。单片段代换系与其受体亲本的基因组仅有1个染色体片段的差异，用此材料进行目标QTL鉴定和效应分析，可以在一定程度上排除遗传背景的干扰，从而获得较准确的研究结果，为水稻分子设计育种提供有利的理论依据。

1材料与方法

11亲本材料

本研究用于构建分离群体的亲本为两个单片段代换系，代换系的受体为我国南方种植的籼稻华粳籼74（HJX74），供体及代换片段见表1，两代换系均由华南农业大学张桂权老师赠送。在自然长日照条件下，经多年种植观察，上述单片段代换系的抽穗期表型与其受体亲本HJX74均有差异，由此推测其单片段代换系的代换片段上可能带有抽穗期QTL。