应用QTL分析研究籼稻稻米品质和产量性状的关系

高产优质是当下水稻育种重要目标，本研究利用抽穗期变异范围相对较小的特青/IRBB组合所衍生的重组自交系群体，结合分子遗传图谱、稻米品质13个评价指标和产量6个相关性状两年表型数据，分析稻米品质与产量之间遗传控制关系，在理论上减小了不同抽穗期的生态环境（例如，温度和光照）对实验结果的影响，可以较为客观地反映稻米品质和产量之间的遗传关系。在本研究中，我们共计检测到7个与稻米品质和水稻产量均相关的染色体区域，主要分布于水稻第3、5、6、7、8和10染色体，控制稻米品质和产量的QTL在这些染色体区域呈簇分布。分析位于这些区域米质和产量QTL加性效应方向，结果表明，控制二者的QTL增效等位基因往往来自于不同亲本，即，这些区域在提高产量的同时，致使稻米品质降低，这可能是育种实践中，转育优良农艺性状的同时，常伴随着不利性状的转育，即出现遗传累赘现象的重要原因。第3染色体着丝粒RM15139-RM16区域：在该区域检测到控制千粒重、每穗实粒数、每穗总粒数和结实率4个产量相关性状以及稻米品质包括碾磨品质、外观品质和粒型3个方面的QTL。千粒重与每穗实粒数和每穗总粒数的增效等位基因分别来自于IRBB和特青，即，该区域在增加千粒重同时降低每穗粒数，位于该区域控制糙米率、粒长、长宽比、垩白米率、垩白度和透明度QTL增效等位基因均来自于IRBB，而整精米率和粒宽QTL增效等位基因来自于特青。第5染色体短臂RM437-RM18189区域：在该区域仅检测到2个产量相关性状千粒重和结实率QTL，增效等位基因分别来自于特青和IRBB，所检测到的控制稻米品质QTL涉及碾磨品质、外观品质和粒型3个方面。该区域在增加千粒重的同时，垩白度、糙米率、精米率、粒宽及垩白米率亦随之增加，而结实率、粒长、长宽比和透明度降低。第6染色体Wx基因区域：在该区域除了检测到控制稻米蒸煮食味品质3个评价指标的QTL外，同时检测到控制粒宽、千粒重、糙米率、精米率和垩白的QTL，除控制胶稠度的QTL外，其它QTL增效等位基因均来自于特青。第6染色体ALK基因区域：在该区域检测到控制碱消值、胶稠度、每穗实粒数和每穗总粒数的QTL，除碱消值外增效等位基因均来自于特青。第7染色体长臂RM70-RM18区域：在该区域检测到控制每穗总粒数、糙米率、透明度和直链淀粉含量QTL，除每穗总粒数QTL来自于特青外，其它均来自于IRBB。第8染色体短臂RM5647-RM22755区域：在本研究中，第8染染色体短臂为一多功能区域，同时控制每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、粒宽、长宽比、糙米率和垩白米率7个性状，除控制长宽比和结实率的QTL来自于IRBB外，其它均来自于特青。第10染色体长臂近末端RM6100-RM3123区域：该区域检测到控制千粒重、垩白米率、垩白度、糙米率、粒宽和透明度QTL，除透明度外，控制其它性状的QTL均来自于特青。另外，在本研究中共计检测到29对互作QTL，除第1染色体外，其它11条染色体均参与其中。这些互作遗传效应较小，对性状表型变异贡献率多在1%以下，一个位点往往与多个位点同时产生互作效应，如第2染色体长臂末端控制千粒重主效应QTL qTGW2.2，与多个主效应QTL之间均存在互作。在所检测到29对互作QTL中，主效应QTL之间互作是其主要部分。