中国水稻信息网 C.N.R.R.I.

    选用推广三系杂交稻汕优10号,以其保持系珍汕97B为母本、恢复系密阳46为父本，配制组合，建立F₂和重组自交系（RIL）群体，检测控制产量性的主效应QTL和上位性QTL。分析的性状为6个：单株产量、单株穗数、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率和千粒重。表型鉴定包括3个试验，F₂群体采用一年单株鉴定，RIL群体同时采用重复试验和单株试验两种鉴定方式（连续2年）。在QTL研究基础上，初步实施分子标记辅助选择.
    在由171个个体组成的珍汕97B/密阳46F₂群体中，构建了由109个RFLP标记组成的连锁图谱。检测到16个主效应QTL，其中11个以加性作用为主，1个表现负向超显性，4个表现正向超显性；检测到29对显著因子互作，有25对具有显性的加性×加性(AA)互作效应,未检测到显著的显性×显性互作效应.这些结果表明,加性效应和AA互作对该群体产量性状的遗传控制具有重要的作用,但无法解释研究组合的F₁在单株产量和单穗数上所表现的强超亲优势。
    挑选均匀分布连锁图谱的60个DNA标记作为固定因子，分别根据每个固定因子的基因型将F₂群体分成三类亚群体：母本型（I型）、父本型（II型）和杂合型（III型）。在30个III型亚群体中，杂合度与产量和（或）穗数呈现显著正相关。应用表现这种相关性的III型亚群体，分析产量QTL和穗数QTL。共检测到12个超显性QTL，同时发现了7个与杂种优势密切相关的背景因子，表明基于一定杂合型背景的超显性效应是水稻杂种优势的重要基础遗传。此外，还发现杂种优势相关因子与育性恢复基因往往处于相同的染色体区间。
    在由209个株系组成的RIL群体中，构建了由121个RFLP和36个SSLP标记组成的连锁图谱。在重复试验中，检测到36个主效应QTL和29对显著互作，只有5个QTL和2对互作表现出与环境因子（年份变异）的显著互作（GE）；在单株试验中，检测到30个主效应QTL和25对显著互作，只有4个QTL和1对互作表现出显著的GE效应。虽然检测的上位性QTL数超过主效应QTL数，但其对各个性状表现型变异的总贡献率一般比上位性QTL小得多。
    在3/4检测到主效应QTL的染色体区间中，也检测到控制同一性状的上位性QTL，只不过它们有的在同一试验中同时表现出两种效应,有的则在一个试验中表现出一种效应、在另一个试验中表现另一种效应；检测到得显著双因子互作中，约有80%涉及主效应QTL。这些结果显示，控制水稻产量性状的主效应QTL和上位性QTL，实际上可能是同样的基因不同遗传背景和环境条件下的不同表现形式。而且，在F₂群体和RIL群体中，这些基因都有通过因子互作，连成了贯穿连锁图谱大部分区域的基因互作网。在互作网中，控制同一个改善的不同互作，往往通过共同的上位性QTL连在一起，为多因子互作的存在提供了有力的证据。
    比较F₂和RIL群体的QTL检测结果，发现F₂群体中测到的最重要的染色体区间，也是RIL群体中同时检测到的最重要的区间；而且具有较大性效应的QTL，一般都能在F₂和RIL群体中同时检测到。与此相呼应，在RIL群体中，设重复的表型鉴定与基于单株的表型鉴定，对QTL的检测影响不大。
    应用QTL研究结果，直接在开展产量性状QTL和育性恢复基因研究的RIL群体中，以分子标记辅助选育改良型恢复系。共筛选到7个候选恢复系，以其为父本，珍汕97A为母本，配制组合，其中2个F₁在2000年的小区试验中，比原杂交稻组合汕优10号显著增产。
    简而言之，本研究先用汕优10号的衍生群体，开展水稻杂种优势遗传机理和分子标记辅助高产育种研究。首次提出亚群体分析法，发现基于一定杂合型背景的超显性作用是水稻杂种优势的重要遗传基础之一，同时发现杂种优势相关因子与育性恢复基因在基因组位置上的一致性，为该领域研究提供了新的思路；首次明确提出了主效应QTL和上位性QTL的同一性特征，并提示了贯穿整个水稻基因组的基因互作网；开展分子标记辅助选择，初步验证了QTL研究结果的可靠性和所提出的水稻分子标记辅助高产育种途径的可行性。

第一章文献综述

1.1 几种常用的DNA分子标记
    1.1.1 限制性片段长度多态性
    1.1.2 随机扩增多态性DNA
    1.1.3 简单序列长度多态性
    1.1.4 扩增片段长度多态性

1.2 植物QTL研究的基本思路
    1.2.1 研究方法
    1.2.2 影响QTL作图的主要因素
    1.2.3 常用群体类型

1.3 作物产量性状QTL研究主要进展
    1.3.1 作物产量性状QTL的基本特点
    1.3.2 作物杂种优势遗传机理研究进展
    1.3.3 作物数量性状QTL研究的育种应用

1.4 本论文研究内容的提出

第二章超显性效应对水稻杂种优势的重要作用

2.1 材料与方法
    2.1.1 水稻材料和性状考察
    2.1.2 DNA提取
    2.1.3 RFLP分析
    2.1.4 数据分析

2.2 结果
    2.2.1 性状表现
    2.2.2 连锁图谱
    2.2.3 完整F₂群体的研究结果

2.3 讨论
2.3.1 超显性效应对水稻杂种优势的作用
2.3.2 杂种优势相关因子与育性恢复基因染色位置的一致性

第三章不同世代和环境下水稻产量性状QTL的检测

3.1 材料与方法
    2.1.1 水稻材料和性状考察
    3.1.2 DNA提取和RFLP、SSLP分析
    3.1.3 数据分析

3.2 结果
    3.2.1 连锁图谱
    3.2.2 性状表现
    3.2.3 主效应QTL的检测结果
    3.2.4 上位性QTL的检测结果
    3.2.5 产效应QTL与上位性QTL的比较

3.3 讨论
    3.3.1 QTL的主效应和上位性效应对水稻产量性状遗传控制的作用
    3.3.2 环境条件对QTL检测的影响及其育种学意义
    3.3.3 F₂群体在QTL研究和分子标记辅助选择中的应用价值

第四章分子标记辅助高产育种的初步实施

4.1 分子标记辅助选育高产杂交稻组合的基本思路

4.2 珍汕97B/密阳46衍生群体的产量性状QTL研究结果
4.2.1 主要研究结果
4.2.2 为筛选候选恢复提供的具体依据

4.3 分子标记辅助育种的初步结果
    4.3.1 候选恢复系筛选
    4.3.2 田间试验
    4.3.3 产量鉴定结果

4.4 讨论

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