东北亚地区粳稻遗传多样性及主要株型性状与SSR标记的关联分析

【摘要】东北亚地区粳稻产量占世界稻谷总产量的7%,是世界稻谷的主产区之一。新品种的推广和应用对提高本地区的稻谷产量起到了重要作用。但是近些年来,新品种的遗传基础有愈发狭窄的趋势,这给东北亚地区粳稻的安全生产和可持续发展带来巨大的潜在威胁。因此,迫切需要发掘新的种质资源,以拓宽本地区粳稻种质的遗传基础,进而培育具有生产潜力的优质抗逆新品种。本研究选用9个不同品种类型的278份粳稻育成品种和地方品种,分别来自中国黑龙江、吉林、辽宁以及日本、韩国、朝鲜和俄罗斯远东等东北亚7个不同的地区。基于31个株型性状和154个SSR标记,结合2010年和2011年两年的田间实验,系统研究了不同品种的遗传多样性、遗传分化和重要性状的关联分析。主要结论如下：①株型性状的遗传多样性分析表明：2010年株型性状的遗传多样性指数、多态性信息含量的数值分别为0.8289和0.8087；2011年分别为0.8287和0.8094；两年均值分别为0.8288和0.8091。在31个株型性状中,穗长、穗下第一节间长度、株高、剑叶宽度、剑叶长度、剑叶弦、穗颈弦、倒二叶长度和倒二叶弦等9个性状变异较小；倒三叶弧弦差值、穗下第五节间长度、倒二叶弧弦差值、倒二叶基角、穗颈基角、穗下第四节间长度、倒二叶张角、剑叶基角、剑叶弧弦差值和穗抽出度等10个性状变异较大；剑叶张角、穗下第三节间长度、倒三叶张角和穗长等4个性状的遗传多样性水平较高,而穗下第五节间长度、倒二叶弧弦差值、剑叶弧弦差值、穗颈基角、剑叶宽度和倒二叶张角等6个性状的遗传多样性水平较低。比较9个不同品种类型的株型性状表明：穗抽出度、倒三叶张角、剑叶基角和剑叶张角等4个性状在不同品种类型间差异较大。辽宁品种的剑叶宽度、倒二叶宽度和倒三叶宽度均显著大于其他品种类型,而穗颈张角显著小于其他品种类型；黑龙江地方品种和俄罗斯远东品种的倒二叶基角显著大于其他品种类型。株型性状遗传多样性水平最高的品种类型是日本品种,最低的是俄罗斯远东品种。黑龙江地方品种和俄罗斯远东品种间株型性状一致度较高；黑龙江育成品种、吉林育成品种、日本品种、韩国品种间株型性状一致度较高；辽宁品种、朝鲜品种间株型性状一致度较高。②SSR分析表明：154对多态性引物共扩增出823个等位变异,每对引物可以扩增出2-9个等位变异。所有标记位点的观测等位基因数目、遗传多样性指数、多态性信息含量和香农指数的均值分别为5.344、0.624、0.586、1.144。9个品种类型的遗传多样性水平从高到低依次为：黑龙江地方品种、吉林地方品种、日本品种、黑龙江育成品种、俄罗斯远东品种、辽宁育成品种、吉林育成品种、韩国品种、朝鲜品种。根据品种类型间的遗传一致度,将9个品种类型划分为3个类群,第一个类群包括黑龙江地方品种和吉林地方品种,第二个类群仅有俄罗斯远东品种,其他6个品种类型构成第三类群。③关联分析表明：两年共检测出89个与不同性状显著关联的标记位点,在两年里均呈现显著关联的标记有23个,仅在一年里呈现显著关联的标记有66个,对表型变异的贡献率为2.22～18.09%。89个关联标记位点中,42个仅与1个性状显著关联,47个与两个以上的性状显著关联。关联标记位点增效比例为0～116.20%,减效比例为-76.28%～0。RM536关联的性状最多,达到11个。一个关联标记位点对多个性状的作用是通过不同的等位变异实现的。两年共检测出68个最大增(减)效等位变异,增效比例为9.08～460.19%,减效比例为-166.87～-1.39%。其中,43个仅影响1个性状,25个影响两个以上的性状；7个在两年里均表现最大的增(减)效表型效应。④株高及其组成性状关联分析表明：株高与各个组成性状之间均呈现显著的正相关关系。在水稻株高的组成性状中,穗下第三节间长度的变异对株高贡献最大。很多关联标记位点通过影响不同的组成性状间接影响株高。条件关联分析检测出27个与株高显著关联的标记位点,有5个在两年均能够检测到,22个仅在1年能够检测到,其对株高表型的贡献率为2.76～11.89%。
【作者】王敬国；
【导师】姜廷波；邹德堂；王新望；
【作者基本信息】东北林业大学，林木遗传育种，2014，博士
【关键词】粳稻；遗传多样性；关联分析；株型；SSR；

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