水稻高代回交导入系选择群体的选择响应与遗传重叠研究

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1、水稻高代回交导入系选择群体的选择响应与遗传重叠研究摘要选择在自然进化争育种中的地位至关重要．根据群体遗传学的基本原理，当群体中发生对蝴-s,j的等位基因替代时，与之紧密连锁的位点也会发生相应的基因频率变化，使得有利等位基因的频率上升，而不利等位基因的频率下降，这个现象称之为“遗传搭车”(GeneticHitchhiking)效应．在高代回交导入系的选择群体中，“遗传搭车”或一因多效都可能造成性状间的遗传重叠(GeneticOverlap)．选择响应(特另q是分子水平的选择印迹)和遗传重叠是高代回交导入系选择群体在分子育种利用中的两个基本问题．本研究对经过干旱下产量极端选择

2、的水稻“高代回交抗旱选择导入系”群体进行了基因型分析，考察了选择群体的等位基因频率和连锁不平衡等遗传结构。通过模拟检测和实际分析，对选择的目标性状和非目标性状进行了考察．考量了基于“遗传搭车”原理的等住基因频率偏离分析在选择群体目标性状相关位点检测中的应用；同时结合方差分析(ANOVA)和连锁不平衡检测，对选择群体的部分目标和非目标性状进行了相关位点的定位，并着重考察相关性状间的遗传重叠，探究染色体片段的选择性导入对非目标性状可能造成的影响．主要研究结果如下：1．高代回交导入系群体分子水平的选择响应(分子水平的选择印迹)对343个Bc2代抗旱选择导入系的基因型分析和133

3、个BCa随机导入系的模拟定向选择分析都表明，选择的效应主要表现为选择群体等位基因频率的极端偏离(标准差的显著增大)以及连锁不平衡标记对数的极显著增加，这种变化在实际选择的群体中主要受到供体和受体亲本的影响．2、随机大群体的模拟选择分析以随机大群体为对照，对根据干旱胁迫下的表型数据进行极端选择模拟而产生的3个定向选择亚群体以及2个随机小群体，进行了等位基因频率偏离，连锁不平衡分析，目标性状和非目标性状的方差分析检测．结果表明，可以借助基于“遗传搭车’，原理的等住基因频率偏离检测来定位与选择目标性状相关的位点，其结果与大群体方差分析的吻合程度在33．3％-57．1％之间，相对

4、简单的性状(抽穗期)检测效果好于复杂性状(产量)．选择群体的方差分析对等位基因频率的偏离检测可以起到一定的补充作用．群体本身存在的以及抽样所形成的偏分离对存在真实超导入位点的检出影响不大，但会在非导入区域造成假阳性．选择群体中存在的非连锁位点间的等位基因相关(连锁不平衡)一方面会导致检出位点数的增加，另一方面使得这些位点的检测效应趋于一致。3、n9300抗旱选择导八系的选择目标性状分析在模拟选择分析的基础上，利用等位基因频率的偏离检测和方差分析的方法，对来自两种干旱选择条件(低地胁迫和旱地胁迫)的4套以B9300为供体的抗旱选择导入系进行了选择目标性状分析。定位到分布于1

5、2条染色体上的24个位点，其中卡方检验发现20个，方差分析检测到8个，有4个被这两种方法都检测到，很可能是与胁迫下的产量直接相关的位点．两种选择条件下的超导入位点数目大致相当．与前人利用传统方法发现的23个抗旱性位点(胁迫下的产量和小穗育性)所在的区域进行比较作图发现，本研究的结果与其中的12个位点吻合或接近．其它一些住点属于本研究首次报道，其中QDt3d，QDt6b、QDt9a和QDt9c具备了多重证据的支持，结果可信度较高．4，加工品质和粒型的分析对231个Teqing背景的Lemont随机导入系的研究发现，加工品质与粒型(特别是粒长)位点在染色体上呈现集中分布的态势

6、，这很可能是两个性状的表型之间密切关联的遗传基础．对两个背景(IR64和Teqing)的Lemont抗旱选择导入系进行的加工品质与粒型的遗传分析发现，在表型水平上，抗旱选择对整精米率(HR)的影响较大，而对粒型和其它加工品质性状没有明显的影响．推测抗旱性与整精米率可能存在负向选择的关系．从定位结果看，抗旱性选择虽然导致了加工品质与粒型检测结果的变化，但是第5，6，7染色体上仍然各有1个区域没有受到干扰，包含有比较重要的品质性状相关住点．与模拟选择的结果类似，抗旱选择群体中的连锁不平衡完全关联组(ALs)对于加工品质和粒型性状的检测都产生影响，形成不少检测效应一致的位点．通

7、过与随机群体中检测到的上位性位点比较，推测假阳性的可能更大一些。排除上述ALs所可能导致的假阳性，随机群体位点在选择群体中仍然起作用的比例因性状而不同：糙米率(BR)为100．0％，精米率(MR)为60．O％，整精米率(HR)为33．3％，粒长(6L)为100．0％，籽粒长厚比(GLTR)为50．0％，其它性状没有检测到．这些住点将为抗旱育种的品质改良提供线索．5，抗旱性与纹枯病抗性的遗传重叠在157个抗旱选择导入系中，利用等住基因频率偏离分析定位与抗旱性(选择)相关的住点(染色体区段(Bin))．结果在50个位点上检测到10