水稻作為世界上超過一半人口的主食,是最重要的糧食作物之一。隨著人民生活水平的提高,水稻育種的主要目標(biāo)從對產(chǎn)量的提高逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)同時(shí)兼顧。水稻的品質(zhì)主要包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等。本文通過本實(shí)驗(yàn)室搜集的533份水稻核心種質(zhì)材料對17個(gè)主要的稻米品質(zhì)性狀進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,并進(jìn)一步解析一些重要品質(zhì)基因的遺傳機(jī)理。同時(shí)對親本珍汕97B(Zhenshan 97B,ZS97B)和南陽占(Nanyangzhan,NYZ)構(gòu)建的重組自交系進(jìn)行遺傳作圖和外觀品質(zhì)性狀的QTL定位,并對位于水稻第3染色體上的一個(gè)主效粒厚QTL(qGT3)進(jìn)行了精細(xì)定位。主要結(jié)果如下:1.通過本室533份水稻核心種質(zhì)材料,我們考察了17個(gè)主要稻米品質(zhì)性狀:糙米率(brown rice rate,BRR)、精米率(milled rice rate,MMR)、整精米率(head rice rate,HRR)、精米粒長(milled rice length,MRL)、精米粒寬(milled rice width,MRW)、精米長寬比(length-width ratio,LWR)、堊白粒率(chalkness rate,CR)、堊白度(chalkness degree,CD)、透明度(Transparency,Tr)、直鏈淀粉含量(amylose content,AC)、膠稠度(gel consistency,GC)、堿消值(alkali value,AV)和7個(gè)黏度特征值,并對這些品質(zhì)表型進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,共檢測到顯著位點(diǎn)212個(gè),其中與已經(jīng)克隆的品質(zhì)相關(guān)基因共定位的位點(diǎn)包括Waxy、GS3、qSW5/GW5、ALK等。17個(gè)主要稻米品質(zhì)性狀在秈稻亞群和粳稻亞群中檢測到的位點(diǎn)具有較大差異,說明稻米品質(zhì)性狀在秈稻亞群和粳稻亞群中存在較大的遺傳差異。2.通過比較稻米品質(zhì)性狀的表型數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在加工品質(zhì)中,糙米率和精米率存在著極顯著的正相關(guān)性,但是糙米率和整精米率之間的相關(guān)性并不顯著。加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)之間存在顯著的相關(guān)性,粒長和整精米率存在著極顯著的負(fù)相關(guān),而粒寬和整精米率則存在極顯著的正相關(guān)。粒型與堊白也存在極顯著正相關(guān)性,其中粒寬與堊白的相關(guān)性最為顯著。堊白度、堊白粒率和透明度之間也存在極顯著的正相關(guān)。直鏈淀粉含量與外觀品質(zhì)和其它蒸煮食味品質(zhì)之間也存在著顯著或極顯著的相關(guān)性。膠稠度與黏度各項(xiàng)指數(shù)存在著極顯著的相關(guān)性,堿消值與熱漿粘度和冷漿黏度系數(shù)也存在極顯著的相關(guān)性,而與其它黏度指標(biāo)并不存在相關(guān)性。在黏度系數(shù)中,大多數(shù)性狀之間都存在極顯著的相關(guān)性,其中熱漿黏度和冷膠黏度之間的相關(guān)性較極顯著。起漿溫度與其它品質(zhì)性狀的相關(guān)性較低。3.通過對比不同直鏈淀粉含量種質(zhì)材料中直鏈淀粉含量、膠稠度和堿消值與黏度的相關(guān)性。發(fā)現(xiàn)只有在中低直鏈淀粉含量水稻品種中,直鏈淀粉含量與多數(shù)黏度系數(shù)具有極顯著的正相關(guān)性(r=0.19**~0.66**)。在高直鏈淀粉含量品種中,水稻中直鏈淀粉含量與黏度系數(shù)不存在顯著的相關(guān)性(r=0.02~0.18)。在高中低不同直鏈淀粉含量的水稻品種中,膠稠度與黏度系數(shù)之間存在極顯著相關(guān)性(r=0.18**~0.78**),但是在糯性水稻中兩者沒有相關(guān)性,只與減消值存在極顯著的相關(guān)性(r=0.36**)。堿消值與不同直鏈淀粉含量的水稻品種的黏度系數(shù)存在不同程度的極顯著相關(guān)性(r=0.23**~0.78**)。4.稻米中淀粉的合成主要受OsAPS2、OsAPL1、OsAPL3、OsAPL3、OsSSI、OsSSIIIa、Wx、ALK和OsBEIIb等基因的調(diào)控。Wx和ALK作為影響品質(zhì)性狀的重要基因,根據(jù)Ricevarmap上的SNP信息對其進(jìn)行單倍型分析,并與核心種質(zhì)中的直鏈淀粉含量、膠稠度和堿消值數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。不同Wx單倍型的材料3種品質(zhì)性狀的表型存在顯著差異。ALK基因的4種單倍型在蒸煮食味品質(zhì)間均具有顯著影響,但是對于堿消值的影響最為顯著。通過對核心種質(zhì)中Wx基因和ALK基因的序列進(jìn)行進(jìn)化分析,并通過EHH分析發(fā)現(xiàn)Wx基因和ALK基因不同的單倍型可能在育種過程中受到選擇。5.利用通過線性回歸分析淀粉合成的主要基因與稻米品質(zhì)的3個(gè)主要性狀(直鏈淀粉含量、膠稠度和糊化溫度)的相互關(guān)系,發(fā)現(xiàn)其中6個(gè)與稻米品質(zhì)的3個(gè)主要性狀相關(guān),其中Wx對3個(gè)稻米品質(zhì)性狀(直鏈淀粉含量、膠稠度和糊化溫度)具有顯著相關(guān)性,ALK對膠稠度和堿消值具有顯著相關(guān)性,OsSSI對直鏈淀粉含量和膠稠度顯著相關(guān)性,OsAPS2對膠稠度有顯著相關(guān)性。6.利用190株由珍汕97B和南洋占構(gòu)建的RILs對粒型性狀(粒長、粒寬、長寬比、千粒重和粒厚)進(jìn)行了初定位,共定位到了53個(gè)QTLs。其中第2染色體上存在較多的控制粒寬的QTLs,第3染色體存在較多控制粒長的QTLs。全部53個(gè)QTLs中大粒親本南陽占中的44個(gè)等位基因具有加性效應(yīng)。7.兩年中共定位到了53個(gè)QTLs,其中包括17個(gè)粒長相關(guān)的QTLs,12個(gè)粒寬相關(guān)的QTLs;8個(gè)長寬比相關(guān)的QTLs,11個(gè)千粒重相關(guān)的QTLs以及5個(gè)粒厚的QTLs。8.第3染色體上的兩個(gè)SSR分子標(biāo)記RM545和RM517之間定位到了一個(gè)控制谷粒粒厚的主效QTL位點(diǎn)qGT3。以NYZ作為父本,ZS97B作為輪回親本構(gòu)建近等基因系,利用BC_3F_2分離群體中隨機(jī)選出255株進(jìn)行區(qū)間連鎖作圖并驗(yàn)證qGT3的遺傳效應(yīng),通過Mapmaker作圖將qGT3定位在SSR分子標(biāo)記RM517和RM7576之間,隨機(jī)群體中qGT3解釋谷粒粒厚的遺傳變異率為59.9%。在近等基因系中來源于NYZ的等位基因型qGT3~(NYZ)的粒厚表型相比來源于ZS97B的等位基因型qGT3~(ZS97B)有0.12mm的增加。9.通過兩側(cè)標(biāo)記RM517和RM7576對3000株BC_3F_2后代分離群體進(jìn)行重組單株的篩選,共鑒定出37株重組單株,對重組單株進(jìn)行后代測驗(yàn)并精細(xì)定位,最終將qGT3定位在38.6kb的區(qū)間之內(nèi)。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S511
【部分圖文】：

精米率在呈現(xiàn)正態(tài)分布；外觀品質(zhì)中，粒型包括粒長，粒寬和長寬比呈態(tài)分布，堊白粒率，堊白度和透明度呈現(xiàn)出偏鋒分布；蒸煮食味品質(zhì)中淀粉含量，膠稠度，堿消值和峰值時(shí)間都呈現(xiàn)偏鋒分布，在熱漿黏度，，冷膠黏度和消減值中呈現(xiàn)正態(tài)分布（圖 1~3）。

圖 2 533 份栽培稻堊白粒率（g），堊白度（h），透明度（i），直鏈淀粉含量（j），膠稠度（k），堿消值（l）Fig 2 Frequency distribution of chalky rice rate(g), chalkiness degree(h), transparence(i), amylosecontent(j), gel consistency(k), alkali value(l)

圖 3 533 份栽培稻最高黏度（m），熱漿粘度（n），崩解值（o），冷膠黏度（p）值（q）和峰值時(shí)間（r）Fig 3 Frequency distribution of peak viscosity(m), hot paste viscosity(n), break down,colviscosity,set back, peaking time
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2861665