野生稻增产ql回交近交系的选育

野生稻增产ql回交近交系的选育

野生水稻是重要的物种资源。目前，对野生水稻的大量重要基因进行了分子标记定位，一些基因完成了克隆和鉴定序列，特别是对白叶枯病基因xa21的分子突变做出了重大成就。选择了抗白叶枯病的后代和新组合。肖金华等人发现并研究了马来西亚普通野生水稻（yld1.1和yld2.1）中的两种显著高产显著高产后代（ydt1.1和ydt2.1）。结果表明，作者利用5-6杂交水稻作为一个受体和回归家本，并选择使用分子改良指南的辅助方法。建立适合野生水稻生长和回交的联合水稻回交系统，细化区分不同杂交水稻的生长定位，建立具有特定杂交水稻产量的随机性。1材料和方法1.1日本野生稻以杂交稻恢复系明恢63为受体和轮回亲本,马来西亚普通野生稻(O.rufipogon)(由美国康奈尔大学SusanMcCouch实验室提供)为增产QTL供体.1.2方法1.2.1pcr分析模板的制备采用SDS法提取亲本及回交后代个体的幼叶DNA.取幼叶放入已编号的1.5mL离心管中,加入液氮,用电动竹扦碾碎,加入650µL提取液(100mmol/LpH8.0的Tris-HCl,50mmol/LpH8.0的EDTA,500mmol/L的NaCl,36.0mmol/L的NaHSO3,体积分数为1.25%的SDS),65℃温浴30min后置于冰浴中,加氯仿—异戊醇(24∶1)650µL,颠倒混匀,13000r/min离心10min,取上清液,加预冷异丙醇600µL,置于-20℃冰箱中1～2h,13200r/min离心10min,弃上清,用体积分数70%的乙醇清洗DNA沉淀,吹干,加适量TE缓冲液溶解后,作PCR分析模板用.1.2.2pcr反应体系及程序利用在遗传图上定位于增产QTLyld1.1和yld2.1附近,且在亲本间具有多态性的4个SSR标记(表1)RM166,RM208,RM9和RM5(RM166和RM208与yld2.1的遗传距离分别为3.1cM和6.5cM,RM9与yld1.1的遗传距离为2.5cM,RM5在yld1.1峰区中间)进行辅助选择.SSR标记RM166,RM208,RM5优化后的反应体系为20µL,包括10×PCR缓冲液2µL,25mmol/LMgCl23.4µL,2.5mmol/LdNTPs1µL,模板DNA(20ng/µL)1µL,Taq酶0.2µL(5U/µL),Primer(16.5ng/µL)1µL,加去离子水至20µL;RM9优化后的反应体系为20µL,包括10×PCR缓冲液2µL,25mmol/LMgCl23.4µL,2.5mmol/LdNTPs1µL,模板DNA(20ng/µL)1.5µL,Taq酶0.3µL(5U/µL),Primer(16.5ng/µL)2µL,加去离子水至20µL.优化后的PCR反应程序为:94℃预变性4min,然后94℃变性1min,60℃(RM166,RM9)或55℃(RM208,RM5)复性1.25min,72℃延伸1.5min,共32个循环;随后72℃保温5min.PCR反应在MJPTC-100扩增仪上进行.电泳分离:RM166,RM9的扩增产物在质量分数3%的琼脂糖凝胶上进行电泳分离,RM208,RM5的扩增产物在琼脂糖凝胶上亲本间多态不明显,在质量分数6%的聚丙烯酰胺胶上电泳分离,采用快速银染显色观察.1.2.3实验设计及分组将明恢63(CK)和获得的回交近交系117个于2005年种植于国家杂交水稻工程研究中心试验农场,5月24日播种,6月12日移栽,完全随机排列,每10个小区设一对照,每小区种5行,每行10株,单本插,规格16.7cm×20.0cm,成熟后于小区中间取5株单株考查其株高、穗长、有效穗数、每穗总粒数、实粒数、结实率、千粒重,并进行小区实割测产.2结果与分析2.1携带纯合yld1.1和yld2.1的回交近交系以明恢63为母本,马来西亚普通野生稻为父本杂交获得F1,再以F1为母本,以明恢63作轮回亲本连续回交.在BC1F1,BC2F1,BC3F1,BC4F1,BC5F1连续5代都用SSR标记RM166,RM9进行辅助选择(表2),每代选择携带有野生稻增产QTLyld1.1和yld2.1,且田间表现与明恢63类似的单株回交,共获得BC6F1株系11个.用SSR标记RM166,RM9,RM208(图1),RM5(图2)验证.结果表明,BC6F111个株系都携带野生稻增产QTLyld1.1和yld2.1.然后自交1次获得11个BC6F2群体,每个群体随机取50个单株(共550单株)提取DNA用SSR标记RM166(图3),RM9(图4)进行分析,发现其中同时携带纯合yld1.1和yld2.1基因的单株22株,携带纯合yld1.1基因的单株53株,携带纯合yld2.1基因的单株42株.种植这些单株获得3套回交近交系.2.2野生稻野生稻增产低碳经济水资源量在构建的野生稻增产QTL回交近交系中分别随机选择了同时携带纯合yld1.1和yld2.1基因、携带纯合yld1.1基因和携带纯合yld2.1基因3种类型的回交近交系各4个考查其主要性状.野生稻增产QTL回交近交系间在株高、产量构成等方面存在一定差异(表3),实测产量的变幅为5.87～7.09t/hm2.与受体明恢63比较,野生稻增产QTL回交近交系均表现不同程度增产,增产幅度为0.35%～21.32%.从野生稻增产QTL3种类型回交近交系的平均值看,携带2个增产QTL回交近交系的产量高于携带1个增产QTL的回交近交系.从产量构成分析,野生稻增产QTL回交近交系主要表现为实粒数和结实率比受体显著增加,且携带野生稻2个增产QTL的回交近交系的有效穗数和携带野生稻增产QTL-yld2.1的回交近交系的千粒重表现比受体有较大幅度提高.此外,携带野生稻增产QTL回交近交系的株高普遍高于受体,这可能是由于野生稻本身较高,且选择单株回交主要考察的是产量性状,而高秆微效基因未能予以完全排除的缘故.野生稻增产QTL回交近交系的产量表现表明,野生稻增产QTL确有提高产量的效果,且2个增产QTL的增产效果大于单个增产QTLyld2.1或增产QTLyld1.1.3抗混合体对纯水稻品种稳定性的影响分子标记辅助选择不仅针对质量性状基因有效,而且针对数量性状位点QTL也有效,而且分子标记与目标基因的遗传距离愈近,选择的可靠性愈大.本研究利用的SSR标记RM166与yld2.1的遗传距离,RM9,RM5与yld1.1的遗传距离均小于5cM,且RM5位于yld1.1中,因此辅助选择的结果可靠.此外,用RM166和RM9两个标记对明恢63与野生稻各回交世代进行辅助选择的结果表明,野生稻增产QTL在各回交世代能稳定遗传.从表3结果可以看出,以明恢63为受体构建的携带野生稻增产QTL回交近交系的产量均高于受体亲本,说明将野生稻增产QTL转移至杂交水稻恢复系中,能提高其产量水平,且两个增产QTL的增产效果大于单个野生稻增产QTL的效果.这一研究结果与以9311为受体构建的野生稻增产QTL近等基因系的效果基本一致.早期QTL定位采用的群体通常是F2或BC1等分离群体.由于分离群体的遗传组成是随机的,用于QTL定位时很难排除遗传背景对QTL效应的干扰,导致定位结果可能产生一定的偏差,而控制遗传背景噪音的方法之一是培育近等基因系或回交近交系,因为近等基因系除少数导入片段外,绝大部分遗传背景与轮回亲本一致.产量性状属于典型的数量性状,单个QTL的效应较小,并与其他农艺性状密切相关.在对增产QTL进行回交转育和分子标记辅助选择时,田间选择主要是选择株叶形态和穗粒结构与轮回亲本基本相似的单株,而不是某一农艺性状一定与轮回亲本一致的单株进行回交或自交.因