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    QTL分析方法及其在水稻環(huán)境脅迫相關(guān)性狀上應(yīng)用的研究進(jìn)展

    資源天下 2013/1/18 13:22:17

    接上頁(yè)r>   2.1 環(huán)境脅迫下水稻植株的生理表現(xiàn)
       水稻是我國(guó)的主要糧食作物,受不同地理位置和環(huán)境的影響,在水稻整個(gè)生育期中,其是在不同的環(huán)境脅迫下生長(zhǎng)至成熟,而這些環(huán)境脅迫包括:干旱、凍害、冷害、高溫、淹澇、土壤酸堿度、病原微生物和紫外線等。水稻在干旱脅迫下會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)遭到破壞,生長(zhǎng)受到抑制,呼吸作用急劇變化,內(nèi)源激素代謝失調(diào),核酸代謝受到破壞,光合作用減弱。干旱導(dǎo)致植物光合作用減弱是作物減產(chǎn)的一個(gè)重要原因。通常認(rèn)為干旱影響光合作用主要是通過氣孔限制和非氣孔限制兩個(gè)因素造成的。干旱明顯降低了植株的凈光合速率,使葉綠體超微結(jié)構(gòu)損壞,葉綠素降解從而含量降低,還可降低光合酶RuBP羧化酶和碳酸酐酶等活性。土壤鹽分過多,特別是易溶解的鹽類過多時(shí),易使植株吸水困難,生物膜被破壞。在高溫環(huán)境下,植株會(huì)出現(xiàn)各種熱害病癥:樹干干燥裂開,葉片出現(xiàn)死斑,葉色變黑變黃,出現(xiàn)雄性不育,花序或子房脫落等異,F(xiàn)象。而冷害導(dǎo)致胞質(zhì)環(huán)流減慢或停止,水分代謝失調(diào),光合速率減弱,呼吸速率時(shí)強(qiáng)時(shí)弱。
       淹澇對(duì)水稻生產(chǎn)的影響已引起了國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的的廣泛關(guān)注和高度重視。水稻在淹水缺氧條件下,呼吸和有機(jī)物合成代謝嚴(yán)重受阻,需消耗大量呼吸基質(zhì),體內(nèi)碳水化合物及可溶性糖明顯減少,養(yǎng)分供應(yīng)短缺,導(dǎo)致部分莖蘗枯萎,甚至死亡。存活莖蘗也發(fā)生葉片枯萎,綠葉面積減少,根系活力低,葉綠素a、b比值下降,葉質(zhì)變劣,嚴(yán)重影響排水后的植株生長(zhǎng)恢復(fù),導(dǎo)致株高變矮、生育期推遲、無效穗和空秕粒增多、千粒重低,減產(chǎn)顯著[5-9]。
       2.2 環(huán)境脅迫下相關(guān)性狀QTL分析研究進(jìn)展
       隨著分子標(biāo)記的發(fā)展,QTL分析已廣泛的應(yīng)用于數(shù)量性狀的研究中,特別是對(duì)于水稻環(huán)境脅迫下的相關(guān)性狀研究較多。胡頌平等[10]對(duì)正常與水分脅迫下水稻葉片葉
       綠素含量進(jìn)行QTL分析,研究表明葉綠素含量與光合速率在正常供水下呈極顯著正相關(guān)(r=0.1857 ),但在干旱下則表現(xiàn)無關(guān)(r=0.0766)。QTL定位共檢測(cè)到13個(gè)影響葉
       綠素含量的主效QTL,分別位于第1、2、3、4、5、6、10染色體;其中在干旱處理下檢測(cè)到6個(gè),其聯(lián)合貢獻(xiàn)率為47.39%;在正常供水下檢測(cè)到7個(gè),聯(lián)合貢獻(xiàn)率達(dá)56.19%。檢測(cè)到顯著互作效應(yīng)位點(diǎn)16對(duì),其中干旱處理下有4對(duì)顯著互作,聯(lián)合貢獻(xiàn)率為18.57%;正常供水下有12對(duì)顯著互作,聯(lián)合貢獻(xiàn)率達(dá)38.49%。
       沈圣泉等[11]用珍汕97B/密陽(yáng)46構(gòu)建的RIL群體及其遺傳圖譜,對(duì)其種子采用沙培法育苗和培養(yǎng),試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)高濃度(100mg/L和200mg/L)Cu2+脅迫處理,以處理20d后的幼苗相對(duì)根長(zhǎng)(%)和相對(duì)苗高(%)作為苗期耐Cu2+脅迫指標(biāo),并用于QTL定位分析。結(jié)果表明,試驗(yàn)共檢測(cè)到苗期耐Cu2+脅迫的主效應(yīng)QTL 4個(gè),以相對(duì)根長(zhǎng)為指標(biāo),檢測(cè)到qRCC(r)6(100mg/L)和qRCC(r)9(200mg/L),以相對(duì)苗高為指標(biāo),也檢測(cè)到qRCC(r) 1-2(100mg/L和200mg/L)和qRCC(r)6-1(200mg/L),有效基因分散于雙親中。試驗(yàn)還檢測(cè)到苗期耐Cu2+脅迫的上位性互作8對(duì),以相對(duì)根長(zhǎng)為指標(biāo)時(shí),檢測(cè)到2對(duì)互作;以相對(duì)苗高為指標(biāo)時(shí),檢測(cè)到6對(duì)上位性互作。表明水稻苗期耐高濃度Cu2+脅迫,其上位性互作也起到較為重要作用。
       韓龍植等[12]以秈粳交密陽(yáng)23/吉冷1號(hào)200個(gè)F2:3家系作為作圖群體,在北京(正常生長(zhǎng)環(huán)境)、昆明(自然低溫脅迫)、公主嶺(冷水脅迫)、韓國(guó)春川(正常生長(zhǎng)環(huán)境和冷水脅迫)等5種不同生長(zhǎng)環(huán)境下進(jìn)行了水稻稈長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和穗抽出度等主要農(nóng)藝性狀的異地鑒定,并利用SSR標(biāo)記進(jìn)行了上述農(nóng)藝性狀的QTL分析。檢測(cè)結(jié)果表明,5種不同環(huán)境下檢測(cè)到與上述農(nóng)藝性狀相關(guān)的QTL共44個(gè),分布于除第9染色體外的11條染色體上。qCL1a、qCL1b、qCL5aqCL6b、qPL1a、qPL3a、qPL6b、qPL6c、qPL7b、qSP8b、qSP1c、qSP11a、qSP12 和qPE1 至少在2種不同生長(zhǎng)環(huán)境下均檢測(cè)到,受環(huán)境的影響較小,為較穩(wěn)定的QTL。其中,qCL1a、qCL1b、qPL1a、qSP1c和qPE1 對(duì)表型變異的解釋率分別為24.2%~55.2%、22.7%~39.9%、12.5%~27.7%、14.4%~33.5%和26.6%~28.7%,為主效基因,主要表現(xiàn)為超顯性。這些主效QTL 在低溫環(huán)境下對(duì)水稻稈長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和穗抽出度有增效作用,與水稻耐冷性有一定的相關(guān)性。
       龔繼明等[13]利用127個(gè)穩(wěn)定的DH株系構(gòu)建的圖譜,在鹽脅迫環(huán)境與非鹽脅迫環(huán)
       境下分別調(diào)查了水稻5個(gè)重要的 農(nóng)藝性狀,總共檢測(cè)到24個(gè)(未完,下一頁(yè)

      

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