水稻粒型染色体片段代换系Z8的QTL定位与次级代换系选育

作者：毛祖元; 陈倩; 邸新晏; 陈梅; 王晓菲; 赵芳明; 凌英华^*

来源：西南大学学报(自然科学版), 2023, 45(01): 45-54.

DOI：10.13718/j.cnki.xdzk.2023.01.005

• 水稻
• 粒型
• 染色体片段代换系
• QTL定位
• 次级代换系

粒型是水稻重要的农艺性状，由多个基因调控，属于典型的数量性状，与产量密切相关.染色体片段代换系(Chromosomal Segment Substitution Line, CSSL)是研究数量性状的良好材料，能够将复杂的数量性状转化成单个的遗传因子，从而有效分离主效数量性状基因座(Quantitative trait locus, QTL)或关键基因，并准确估算其遗传效应.以粳稻日本晴(Nipponbare)为受体，优良恢复系R225为供体构建的CSSL群体中鉴定到1个水稻长宽粒代换系Z8,其携带14个来自供体亲本R225的染色体片段，平均代换长度8.41 Mb.与受体亲本日本晴相比，Z8的粒长、粒宽、长宽比、株高、一次枝梗数、二次枝梗数、千粒质量、着粒密度和每穗总粒数等性状均增加(p<0.01或p<0.05),有效穗数、穗长和结实率均降低(p<0.01),而每穗实粒数和单株产量的差异无统计学意义.扫描电镜检测表明，Z8籽粒外颖壳表皮细胞长度、宽度分别增加了33.14μm和5.20μm(p<0.01),而单位面积细胞数目则减少了3.4个(p<0.01),表明Z8籽粒变宽、变长可能是由于籽粒外颖壳细胞纵向和横向增大所致.利用日本晴/Z8构建的次级F2分离群体对粒长、粒宽等10个农艺性状进行QTL定位，共鉴定到33个QTLs,其中粒长、粒宽和长宽比各6个，千粒质量4个，株高和穗长各3个，每穗实粒数2个，一次枝梗数、二次枝梗数与结实率各1个，贡献率在2.04%～88.67%之间.结合QTL定位与分子标记辅助选择(MAS),从F3家系中鉴定到2个含目标性状QTL的双片段代换系，4个三片段代换系，3个四片段代换系，14个五片段及以上代换系.目标性状的QTL定位以及次级代换片段的成功选育，为进一步研究目标性状的遗传机理提供了良好的理论参考和材料支撑.

• 单位
  西南大学