摘 要：
水稻生育期 (从播种到抽穗的天数 )是影响水稻生长和品种布局的一个重要因素 ,它既受品种的遗传特性控制又受光、温、水、肥等生长条件的影响。为选育适用于一定生态环境和耕作制度的水稻品种 ,生育期是一个需要经常改良的性状。已报道的影响水稻生育期的基因达十多个 ,其中 4个基因所在的连锁群已通过形态标记确定 [1 ] ,但由于形态标记性状数量少 ,难以对控制水稻生育期的遗传因素进行较为精细的剖析和在育种上应用。分子生物学技术的发展为研究这一遗传因素开拓了有效的途径。利用分子标记技术 ,已将几个影响水稻生育期的基因定位于染色体 [2 ,3 ] 。为进一步研究水稻生育期的遗传 ,我们利用 RFL P和 AFL P分子标记技术及数量性状位点 (QTL s)分析方法 ,对高温短日照条件下生长的水稻材料进行了生育期的遗传分析。1 材料与方法1.1 水稻材料及种植概况供试材料为 2个籼稻亲本 (“IR2 4”和“RD2 1A”)及包括1个具有 12 2个单株的回交一代 (RD2 1A//RD2 1A/IR2 4)群体。两亲本的感光性中等 ,生育期相差 2 1d左右。试验在位于泰国中部的泰国农业大学 (Kasetsart U niversity)分校(Kam pangsaen)进行 ,地处北纬 14°,田间试验期白天和日平均气温分别为 33℃和 2 7℃左右 ,日照为 11.5～ 12 .0 h。试验材料于 1997年 8月 2 8日播种 ,9月 19日单株移栽到肥力中等的大田 ,栽插株行距为 30 cm× 30 cm ,两亲本各种植 2 0株。逐日记载各株第一穗抽出日期 ,并以此标准计算各株的生育期 ,以父母本分别随机 10株抽出第一穗的平均日期为抽穗期。1.2 DNA提取及分子标记割取第一穗抽出后的水稻分蘖绿叶保存于 - 80℃冰柜中 ,参照 Mc Couch等的方法 [4]提取总 DNA。用宝灵曼的迪高辛 (Dig system)试剂进行 RFL P标记 ,用两亲本 DNA对日本水稻基因组和康耐尔大学提供的分布于 12条染色体的水稻 RFL P克隆筛选多态性分子标记 ,回交一代群体建立RFL P标记遗传连锁图框架 ,再进行 AFL P标记 ,增加连锁图分子标记密度。1.3 分子标记连锁图的建立及 QTL 分析用计算机软件 Mapmaker/EXP(3.0 )建立分子标记遗传连锁图 ;用 Kosambi函数计算连锁图距离 ;用计算机软件Mapm aker/QTL (1.1b)进行“简单区间 (SIM:sim ple intervalm apping)”的 QTL分析。由于当两个连锁的 QTL s位于同一染色体时 ,SIM方法经常给出虚假的 QTL ,因此本研究还采用计算机软件 PL ABQTL (1.1) [5 ] 进行“复合区间 (CIM:com posite interval m apping)”分析 ,以排除连锁的 QTL干扰。2 结果与分析2 .1 回交一代生育期的分离该群体从 12月 8日开始抽穗 ,抽穗高峰期在 12月 12日至 14日 ,延续至次年的 1月 7日 ,共 31d。单株生育期最短的为 10 2 d,最长的为 133d,加权平均为 111d。双亲抽穗期相差 2 6 d,群体的变幅大于双亲的差异。2 .2 分子标记连锁图的建立用该回交一代 (RD2 1A//RD2 1A/IR2 4)群体建立与水稻 12条染色体相对应的 12个分子标记遗传连锁群。连锁图共有 118个 DNA分子标记 ,包括 5 7个 RFL P标记和 6 1个AFL P标记。整个连锁群长为 1491.7c M,分子标记间隔平均为 13.4c M。该连锁图仅有位于第 5染色体的两个区间间隔大于 30 c M,其余区间都小于 30 c M;除位于第 3染色体的4个 AFL P分子标记显著偏离孟德尔遗传分离比例外 ,绝大多数标记都符合 1∶ 1的分离比例。连锁图上 RFL P分子标记位置顺序与日本水稻基因组和康耐尔大学发表的顺序一致 [6 ,7] ,说明该遗传连锁图比较可靠。2 .3 QTL 分析简单区间和复合区间 QTL 分析均发现在水稻第六染色体短臂的近端点有 1个控制生育期的位点 ,且该位点与RFL P标记 C76 a相连锁 (图 1)。这两种方法对该位点可解释的表型变异的估算略有不同 (表 1) ,SIM法估算为 46 .9% ,CIM法估算为 5 2 .0 % ;两种方法的 L OD值 (拟然比值 )都远大于 3.0。另外 ,两种方法均在第十一染色体上检测到 1个L OD大于 2 .0但小于 3.0的候选 QTL 位点 (表 1)。图 1 第六染色体上控制 RD2 1A//RD2 1A/IR2 4生育期的 QTLFig.1 QTL analysis of growth duration of RD2 1A//RD2 1A/IR2 4detected on chromosome 6表 1 两个籼稻品种生育期的 QTL分析结果Table 1 Results of QTL analyses of growth duration for two indica cultivars品种Cultivar分析方法Method染色体Chromosome区间Interval区间长度Interval length(c M)QTL位置QTL position(c M)解释的表型变异Phenotypic varianceexplained(% )LOD值L OD valueIR2 4Mapmaker/QTL(SIM)6 C76 a-AF 792 0 .3 2 .0 46 .9 16 .70 11AF75 -AF87 13.0 0 7.3 2 .0 2 RD2 1A Plab QTL(CIM)6 C76 a-AF 792 0 .3 6 .0 5 2 .0 19.2 7 11G190 4-AF75 13.0 0 10 .2 2 .86 3 讨论本研究建立的水稻连锁图分子标记密度较高 ,RFL P分子标记位置顺序也可靠 ,而且除位于第三染色体的分子标记外 ,绝大多数符合孟德尔遗传分离比例 ,因此本试验 QTL 分析的可靠性较高。由于本研究的田间试验在低纬度的泰国中部的秋冬季进行 ,试验材料基本上生长在短日照高温条件下 ,因此检测到的 QTL s可能与控制 2个水稻品种的基本营养生长性的基因有关。有意思的是 ,在水稻的同一染色体上 ,还存在另一个与水稻生育期有关的基因 Se- 1,该基因控制光周期敏感性 ,与 RFL P分子标记 RG6 4连锁。这两个基因的关系值得进一步研究。本研究检测到的 QTL 位点对表型变异的解释小于10 0 % ,表明还有一些对生育期遗传变异贡献较小的位点没有检测到 ,尚待今后用更大的群体进行研究。本研究对控制生育期的 QTL 位点的分子标记可进一步开发为 PCR标记 ,作为今后改良水稻生育期的分子标记辅助育种技术。 白秀琴同志帮助文字整理 ,谨致谢意水稻生育期的分子标记和数量性状位点分析@谭学林$云南农业大学稻作研究所!昆明650201
@黄祖六$扬州大学农学院数量遗传研究室!扬州225009
@VANAVICHIT A$AgriculturalGeneticsandBiotechnologyCenter!KasetsartUniversity73140
@TRANGOONRUNG S$AgriculturalGeneticsandBiotechnologyCenter!KasetsartUniversity73140RFLP;;AFLP;;分子标记;;数量性状位点分析;;生育期;;水稻[1] Mc Couch SR,Kochert G,Yu ZH,et al.Molecular mapping ofrice chromosomes[J] .Theor Appl Genet,1988,76 (6 ) :815～82 9
[2 ] Causse MA,Fulton TM,Cho YG,et al.Saturated molecularmap of the rice genome based on an interspecific backcrosspopulation[J] .Genetics,1994,138(4) :12 5 1～ 12 74
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[7] Yu ZH,Mc Couch SR,Kinoshita T,et al.Association ofmorphological and RFLP markers in rice (Oryza sativa L .)[J] .Genom e,1995 ,38(3) :5 6 6～ 5 74泰国丁家骏基金资助项目
