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株高与水稻品种的丰产潜力密切相关,而抽穗期是决定水稻品种季节与地区适应性的首要因素,了解株高和抽穗期的遗传基础及其与产量性状的关系,对水稻高产育种具有重要意义。本研究以三系杂交稻恢复系密阳46为共同父本,分别与保持系协青早B和珍汕97B配组,构建了2个籼籼交重组自交系(RII)群体,同一地点多年种植,分析控制抽穗期、株高的QTL,并与同一群体前期产量性状的定位结果进行比较,探讨这些株高和抽穗期QTL对产量性状的影响。针对在珍汕97B/密阳46 RIL群体中定位到的株高QTLqPH6.2,以珍汕97B为轮回亲本,构建了分离区间相互交叠的BC2F6和BC2F7群体各4套,分别种植于浙江和海南,进一步确定其作用、界定其区间;随后,应用衍生于4套BC2F7群体的各1套近等基因系(NIL),验证了qPH6.2对株高、抽穗期和产量性状的作用。主要结果如下:
在2套RIL群体中,共检测到12个抽穗期QTL和11个株高QTL,其中仅有2个抽穗期QTL在2个群体中都能检测到,分别位于第6染色体短臂和第7染色体长臂近着丝粒区域,说明相对于共同的父本密阳46,水稻矮败型保持系协青早B与野败型保持系珍汕97B对抽穗期和株高的遗传控制存在较大的差异,并以株高更为明显。通过与前期相同群体产量性状QTL定位结果的比较,发现了6个多效性区间,其中,1个同时控制抽穗期、株高和产量性状,3个同时控制抽穗期和产量性状,2个同时控制株高和产量性状。
利用4套BC2F6群体和4套BC2F7群体,将qPH6.2界定在水稻第6染色体短臂CAPS(扩增片段酶切多态性)标记Si9291和Si9396之间约103.4kb的基因组范围内。通过对各个高代回交自交群体以及由其衍生的NIL的分析,发现qPH6.2在控制株高的同时,对抽穗期和产量性状亦具有显著作用,且增效等位基因均来自父本密阳46;在本研究的各个试验中,其密阳46等位基因的效应表现为,增加株高3.55—8.17cm,延迟抽穗期3.99—6.14d,增加每穗总粒数10.82—11.54,增加每穗实粒数6.82—8.16,最终提高单株产量2.16—2.51g。
比对物理位置发现,qPH6.2区间覆盖了水稻抽穗期基因Hdl,qPH6.2与Hdl可能是同一基因,说明Hdl对抽穗期、株高和产量性状具有多效性。前人研究表明,密阳46在Hdl处携带的是非感光等位基因Se-1e,延长水稻基本营养期而对光周期不敏感。本研究显示,Se-le在延迟抽穗的同时,增加株高、每穗总粒数和每穗实粒数,最终提高水稻单株产量,该基因对于常年处于短日照下的低纬度地区培育生育期适宜且高产的水稻品种具有重要的应用价值。