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在当前全球对稻米生产量需求日益增多的情况下,由于近年来栽培稻基因源的大量基因流失,导致栽培稻品种的遗传基础越来越狭窄,同时农业生态环境日益恶化迫使人们寻找新的稻种基因资源。非洲栽培稻为一年生禾本科植物,与亚洲栽培稻(O.sativa)具有相同AA基因组,且具有独立而平行进化关系;株高一般较高,分蘖少,穗分支少,穗粒数每穗75-100粒,种皮厚,种子休眠性强,蛋白质含量高,对生物胁迫和非生物胁迫都有很强的抗逆性。本研究选用非洲栽培稻(O.glaberrima)为研究材料,以优良的水稻品种华粳籼74为受体,利用回交和分子标记辅助选择相结合的方法,构建单片段代换系。主要试验成果如下:
1对供体与受体之间的标记多态性进行了检测。HP61和HP67与华粳籼74之间的多态性标记数量都是254个,HP46与华粳籼74间的多态性标记有249个。其相应的标记多态率不同,HP61和HP67都为70.2％,HP46的多态率为68.2%。HP61和HP67之间的平均标记间距为6.0cM,HP46的平均多态标记间距为6.1cM。供体亲本与受体亲本之间多态标记平均为252个,平均多态率为69.5%,平均标记间距为6.05cM。HP61和HP67的标记多态率都为70.2%,HP46的多态率为68.2%。
2对单片段代换系构建过程中供体基因组的变化进行了分析。从BC3F1到BC4F1的回交过程中,来源于供体的代换片段数减少了62%;从BC4F1到BC5F1的回交过程中,来源于供体的代换片段数减少了21%,代换片段长度减少了3%;从BC5F1到BC6F1的回交过程中,来源于供体的代换片段数减少了54%,代换片段长度减少了13%。从BC6F1到BC6F2的自交过程中,代换片段数减少了9.6%,代换片段长度减少了2%。
3获得了30个以华粳籼74为受体的水稻染色体单片段代换系。单片段代换系的代换片段分布于水稻的12对染色体上。30个代换片段总长度为349.9厘摩(cM),代换片段的估计长度在0.7cM～39.7cM之间,代换片段的平均长度为11.4cM,代换片段对基因组的覆盖长度为190.0cM,染色体组覆盖率为12.6%。
本研究建立了一批非洲栽培稻为供体的染色体单片段代换系,扩充了栽培稻的基因源,丰富了本实验室的单片段代换系库,为QTL分析提供了理想的试验材料,也为非洲栽培稻应用于分子设计育种奠定了基础。