杂交稻“大青稞”现象遗传基础剖析

Disseration for the Master Degree in Agronomy Dissection of the Genetic Basis for “Daqingke” in Hybrid Rice
Candidate: Qu Lijun
Supervisor: Dr Gao Yongming and Dr Shi Yingyao
Academic Degree Applied for: Master of Agronomy
Speciality: Crop Genetics and Breeding
Anhui Agricultural University
June, 2013
摘要
“大青棵”是杂交稻生产中普遍存在的现象，是造成减产的重要因素之一。

由于“大青棵”表现为不抽穗或迟抽穗，因此本研究从抽穗期的角度去剖析“大青棵”现象产生的遗传基础。

本研究以蜀恢527和明恢86为轮回亲本与辐恢838构建了两个BC2F3:4产量选择导入系群体，分别与四个骨干不育系测交产生了8个测交群体。

以抽穗期作为剖析“大青棵”的评价指标，于2010年在合肥、杭州和广州三个环境，2011年在合肥、杭州和南宁三个环境下进行抽穗期和产量性状表型鉴定，结合基因型分析，利用单向（One-way ANOV A）和双向方差分析（Two-way ANOV A）检测与抽穗期和单株产量相关的QTL及QTL间互作。

1. 根据测交组合在合肥环境下的抽穗期情况将其分成两类，即：Q组合，表现为“大青棵”，不能正常抽穗；另一类，非Q组合，能正常抽穗。

按照上述原则，以蜀恢527为背景的测交组合在合肥环境下，152个测交组合包含55个Q组合和97个非Q组合，其中Q组合在杭州和广州与对照组合相比表现为迟抽穗，非Q 组合在合肥、杭州和广州环境下的抽穗期与对照组合相近。

就单株产量而言，Q 组合的单株产量在杭州环境下低于对照组合，在广州环境下高于对照组合，非Q 组合的单株产量在合肥和杭州环境下与对照组合相近，在广州环境下略低于对照组合。

以明恢86为背景的测交组合抽穗期在合肥环境下，184个测交组合包含40个Q组合和144个非Q组合，其中Q组合在杭州环境下与对照组合相比表现为迟抽穗，在南宁与对照组合抽穗期相近；非Q组合在合肥、杭州和南宁环境下的抽穗期与对照组合相近。

就单株产量而言，Q组合的单株产量在杭州环境下明显低于对照组合，在南宁环境下与对照组合相近。

2. 相关性分析结果表明，除2010年在广州环境下抽穗期与产量呈极显著正相关（相关系数为r=0.57）外，在其余各环境下都呈负相关，且在杭州环境下2010年和2011年均呈极显著负相关（相关系数分别为r=-0.59和r=-0.53），2011年在南宁环境下呈显著负相关（相关系数为r=-0.18），在合肥环境下两年正常抽穗材料的抽穗期与产量相关性不显著（相关系数分别为r=-0.02和r=-0.03）。

3. 产量QTL定位结果显示，2010年以蜀恢527为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到38个产量QTL，分布于第1-11条染色体上，其中在多个环境和群体中同时检测到的有18个产量QTL。

2011年以明恢86为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到36个产量QTL，其中在多个环境和群体中同时检测到的有21个产量QTL。

4. 2010年以蜀恢527为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到33个抽
穗期QTL，分布于12条染色体上，其中在多个环境和群体中同时检测到的有15个抽穗期QTL；2011年以明恢86为背景的四个测交群体在三个环境下共检测到23个抽穗期QTL，在多个环境和群体中同时检测到的有12个抽穗期QTL。

其中qHD8-2（RM3395）和qHD8-3（RM331），这两个位点在四个群体以及广州和杭州这两个环境中均被检测到，且贡献率较大，可能为控制迟抽穗的主效位点，与杂交稻中不抽穗现象的产生有关。

5. 双向方差分析发现，以蜀恢527为背景的测交群体共检测到4对位点，以明恢86为背景的测交群体共检测到5对位点在不同群体和环境下稳定表达，且这几对上位性QTL同样控制单株产量。

通过对产生“大青棵”杂种的亲本及其本身进行基因型结合QTL互作分析发现，正是由于位点RM331与RM2；RM331与RM5346；RM3395与RM16；RM3325与RM53；RM110与RM565；RM110与RM566；RM84与RM579；RM1381与RM179；RM1381与RM481之间产生了复杂的互作（显加/加显/显显互作），导致部分测交组合在杭州和广州抽穗期明显延迟，在合肥产生“大青棵”现象。

关键词：杂交稻；大青棵；抽穗期；产量；QTL定位
Abstract
In recent years, the damage trend of weedy rice in hybrid rice fields was spreading. The presence of a large number of weedy rice could cause serious harm for hybrid rice and result in severe economic losses. The molecular mechanism of the weedy rice is still not clear. In the present study, two BC2F2population derived from crosses between Shuhui527(recurrent parent), Minghui86 (recurrent parent) and Fuhui838 (donor parent), from which 38 and 47 BC2F3：4 introgression lines (ILs) were selected based on grain yield per plant (GY). We used the BC2F3：4 ILs to make crosses with four sterile lines (II-32A, XieQingzaoA, Gang46A and Jin23A) to produce 8 F1. Then they were screened for phenotypic evaluation, including heading date and yield related traits in the normal paddy field in three locations (Hefei, Hangzhou and Guangzhou) in 2010 and another three locations (Hefei, Hangzhou and Guangxi) in 2011. QTL associated with heading date and yield related traits were identified using one-way ANOV A and two-way ANOV A methods with the genotypic and phenotypic data.
1. The results of progeny testing showed that 55 lines didn’t show any panicle initiation or flowering in Hefei (named Q population) while late heading in Hangzhou and Guangzhou in 2010. The grain yield of Q population was lower than the check combinations in Hangzhou, and close to the check in Guangzhou, The grain yield of Non-Q population in Hefei and Hangzhou is almost the same while lower than the check.
In 2011, progeny testing allowed the identification of 44 lines that didn’t show any panicle initiation or flowering in Hefei, while late heading in Hangzhou and close to the check in Guangxi. The grain yield of Q population lower than the check one in Hangzhou, and close to the check in Guangxi, The grain yield of Non-Q population in the three environments is almost the same with the check.
2. The results of correlation analysis showed that days to heading (HD) and grain yield per plant (GY) were in very significant positive correlation in Guangzhou in 2010, while in other environments were in negative correlations. In Hangzhou, HD and GY were in very significant negative correlation both in 2010 and 2011(r=-0.59 and r=-0.53). HD and GY were in negative correlation (r=-0.18) in Guangxi while there was no significant correlation in both of the two years (r=-0.02 and r=-0.03) in Hefei.
3. The results of GY QTL detection indicated that 38 QTLs for grain yield and
18 QTLs had stable expression in more than two environments or populations in 2010;
36 QTLs for grain yield and 21 QTLs had stable expression in more than two environments or populations in 2011
4. The results of HD QTL detection indicated that 33 QTLs for days to heading and 15 QTLs for days to heading had stable expression in more than two environments in 2010; 23 QTLs for days to heading and 12 QTLs for days to heading had stable expression in more than two environments in 2011. qHD8-1 and qHD8-2 for heading date, were detected in all of the four populations and two environments (Hangzhou and Guangzhou), which indicated that they may be the major loci controlling heading date and related to the occurrence of weedy rice.
5. Four pair (RM331 and RM2；RM331 and RM5346；RM3395 and RM16；RM3325 and RM53) epistatic QTLs affecting heading days have pleiotropism in 2010 and five (RM110 and RM565；RM110 and RM566；RM84 and RM579；RM1381 and RM179；RM1381 and RM481) in 2011 were detected by two-way ANOV A at more than two environments, and at the same time, they both control grain yield and had stable expression in two environments. The detection suggested that the gene interaction of these loci is the reason of “Daqingke” in hybrid rice.
Key words: hybrid rice; Daqingke; heading date; grain yield; QTL mapping
目录
摘要 (I)
Abstract ..................................................................................................... I II 附图目录................................................................................................ V III 附表目录................................................................................................ V III 1文献综述.. (1)
1.1 杂交稻中的“大青棵”现象与成因 (1)
1.1.1 杂交稻中的“大青棵”现象 (1)
1.1.2 杂交稻中“大青棵”产生的原因 (1)
1.2水稻的光温反应特性 (2)
1.2.1水稻的感光特性 (2)
1.2.2水稻的感温特性 (3)
1.3水稻抽穗期QTL的初定位/精细定位与克隆研究进展 (4)
1.3.1抽穗期QTL定位的研究 (4)
1.3.2抽穗期基因的精细定位和克隆的研究 (5)
1.4水稻抽穗期基因位点间的互作 (7)
1.5水稻抽穗期QTL与环境的互作 (8)
2引言 (9)
3材料与方法 (10)
3.1群体构建 (10)
3.1.1产量选择群体构建 (10)
3.1.2测交群体构建 (11)
3.2表型评价 (11)
3.3 DNA提取 (12)
3.4 SSR基因型分析 (12)
3.5数据分析方法 (12)
3.5.1表型数据分析 (12)
3.5.2基因型数据分析 (12)
4 结果与分析 (13)
4.1测交后代群体的抽穗期、产量及其相关性状表型分析 (13)
4.1.1以蜀恢527为背景的测交群体抽穗期、产量及其相关性状表
型分析 (13)
4.1.2以明恢86为背景的测交群体抽穗期、产量及其相关性状表
型分析 (16)
4.2测交后代群体的抽穗期、产量及其性状相关性分析 (19)
4.3 QTL定位分析 (26)
4.3.1 2010年以蜀恢527为背景的产量导入系群体与四个不育系
测交后代抽穗期及产量QTL定位分析 (26)
4.3.2 2011年以明恢86为背景的产量导入系群体与四个不育系测
交后代抽穗期及产量QTL定位分析 (33)
4.4 双位点QTL互作定位分析 (39)
4.4.1 2010年以蜀恢527为背景的测交组合双位点QTL互作定位
分析 (39)
4.4.2 2011年以明恢86为背景的测交组合双位点QTL 互作定位
分析 (39)
5 讨论 (44)
5.1“大青棵”现象产生的原因 (44)
5.2“大青棵”现象产生的遗传基础 (46)
5.3 关于抽穗期和单株产量的关系 (48)
5.4与已克隆或精细/初定位的QTL比较分析 (50)
6 结论 (51)
参考文献 (53)
致谢 (59)
个人简介 (60)
附图目录
图3-1 产量选择群体构建过程和技术路线图
Figure 3-1 The procedure of materials construction and technology scheme of yield selection lines 图3-2 测交群体构建过程和技术路线图
Figure 3-2 The procedure of materials construction and technology scheme of test crossing lines
图4-1 以蜀恢527为背景的测交组合检测到的抽穗期QTL在遗传连锁图上的分布
Figure 4-1 The distribution of HD QTL on genetic linkage map in the population of shuhui527
图4-2 以明恢86为背景的测交组合检测到的抽穗期QTL在遗传连锁图上的分布
Figure 4-2 The distribution of HD QTL on genetic linkage map in the population of Minghui 86
图5-1 不同产量选择导入系与不育系配制的测交组合大青棵田间表现
Figure 5-1 The performance of weedy rice in hybrids of testing crosses between male sterile lines and yield selected introgressed lines
图5-2 2010年三个环境下6月至11月日长变化
Figure 5-2 Length of day from June to November under three environments in 2010
图5-3 2010年三个环境下6月至11月日平均温度变化趋势
Figure 5-3 Temperature from June to November under three environments in 2010
图5-4 2010年定位到的与抽穗期相关的位点在Q组合和非Q组合导入系亲本及不育系中的基因型分布
Figure 5-4 Genotypic distribution of QTL associated with heading date on male parents of the Q and non-Q combinations and male sterile lines in 2010
附表目录
表4-1 以蜀恢527为背景的测交群体及其产量导入系、轮回亲本的抽穗期和产量相关性状的表现
Table 4-1 The performances of heading date and yield related traits of four test-crossing populations, 38 introgression lines and recurrent parent
表4-2 以明恢86为背景的测交群体及其产量导入系、轮回亲本的抽穗期和产量相关性状的表现
Table 4-2 The performances of heading date and yield related traits of four test-crossing populations, 46 introgression lines and recurrent parent
表4-3 2010年蜀恢527遗传背景下6个优良株系的产量表现
Table 4-3 The phenotypic values of 6 superior Shuhui527 testing lines in 2010
表4-4 2011年明恢86遗传背景下24个优良株系的产量表现
Table 4-4 The phenotypic values of 6 superior Minghui527 testing lines in 2011
表4-5 测交组合在合肥的抽穗期和产量相关性状的相关分析
Table 4-5 Correlation coefficients among heading date and yield related traits of test-crossing populations in Hefei
表4-6 测交组合在杭州和广州的抽穗期和产量相关性状的相关分析
Table 4-6 Correlation coefficients among heading date and yield related traits of test-crossing populations in Guangzhou and Hangzhou.
表4-7 测交组合在南宁和杭州的抽穗期和产量相关性状的相关分析
Table 4-7 Correlation coefficients among heading date and yield related traits of test-crossing populations in Guangxi and Hangzhou.
表4-8 2010年以蜀恢527为背景的测交组合多环境多群体重复定位到的抽穗期QTL
Table 4-8 Common QTL associated with heading date detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under different environments in 2010
表4-9 2010年以蜀恢527为背景的测交组合在单一环境单一群体中定位到的抽穗期QTL Table 4-9 Common QTL associated with heading date detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under one environment in 2010
表4-10 2010年以蜀恢527为背景的测交组合在多环境多群体重复定位到的产量QTL
Table 4-10 QTLs associated with grain yield detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under different environments in 2010
表4-11 2010年蜀恢527背景单一环境单一群体中定位到的产量QTL
Table 4-11 QTLs associated with grain yield detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under one environment in 2010
表4-12 2011年明恢86背景多环境多群体重复定位到的抽穗期QTL
Table 4-12 Common QTL associated with heading date detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under different environments in 2011
表4-13 2011年明恢86背景单一环境单一群体中定位到的抽穗期QTL
Table 4-13 Common QTL associated with heading date detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under one environment in 2011
表4-14 2011年蜀恢527背景多环境多群体重复定位到的产量QTL
Table 4-14 QTLs associated with grain yield detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under different environments in 2011
表4-15 2011年蜀恢527背景单一环境单一群体中定位到的产量QTL
Table 4-15 QTLs associated with grain yield detected by one-way ANOV A in different test-crossing populations under one environment in 2011
表4-16 2010年以蜀恢527为背景的测交群体双向方差分析检测到影响水稻抽穗期两位点上位
性互作QTL(P<0.01)．
Table 4-16 Epistatic QTLs affecting heading days detected by two-way ANOV A in 2010.
表4-17 2011年以明恢86为背景的测交群体双向方差分析检测到影响水稻抽穗期两位点上位性互作QTL(P<0.001)．
Table 4-17 Epistatic QTLs affecting heading days detected by two-way ANOV A in 2011. (P<0.001)
1 文献综述
杂交稻在世界水稻生产和整个粮食生产中都有着极其重要的地位和作用。

自1964年中国首次开始研究杂交稻以来，杂交水稻的种植面积占中国水稻种植总面积的比重呈逐年递增趋势，到2007年已达一半以上。

与常规品种相比，杂交稻在产量上可提高10-20%[1]，因此，加强杂交稻的推广，对水稻生产和缓解粮食危机有着重要的意义。

然而在杂交稻生产过程中，常常出现部分杂种不能正常抽穗的现象，俗称“大青棵”。

“大青棵”一般植株高大多蘖、长势旺盛且本身不能正常抽穗结实，在与正常杂交稻植株的竞争中占有较大的优势，这些都严重影响了杂交稻的产量。

近几年来，随着杂交稻推广面积的扩大，“大青棵”的发生出现了逐年加重的趋势，给杂交稻生产带来了潜在的危险[2]。

尽管杂种“大青棵”对于杂交稻推广和利用造成严重的影响，但由于其产生的复杂性，目前关于这一现象的解释的报道很少。

由于“大青棵”表现为不抽穗或者抽穗期延迟，本研究试图从抽穗期的角度去剖析“大青棵”产生的原因。

抽穗期是一类重要的农艺性状，它决定了品种的推广范围与季节适应性，影响其他各种农艺性状的表达[3]，对品种的高产稳产起重要作用。

水稻抽穗期的长短主要是由品种的感光性、感温性和基本营养生长性决定的，而三者组合的多样性及强弱的不同使得抽穗期呈现多种多样的变化[4]。

深入剖析水稻抽穗期的遗传规律，并对其进行精细定位和克隆，从分子水平来改良水稻抽穗期的性状具有广阔的应用前景。

通过鉴定水稻抽穗期基因（或QTL），进行水稻抽穗期基因定位和克隆等方面的研究，并深入探讨水稻抽穗期基因的遗传机理，具有重要的理论意义和应用价值。

1.1杂交稻中的“大青棵”现象与成因
1.1.1 杂交稻中的“大青棵”现象
“大青棵”是一种具有杂草特性的水稻，在田间与其它杂交水稻品种相比，表现为苗期出叶快、分蘖多，分蘖力强且速度快，生长势旺盛，在拔节后期植株明显高于其它杂交水稻品种，与其它杂交水稻品种争肥、争光，具有较强的竞争优势。

但大青棵本身不能正常结实成熟，故对杂交稻产量影响较大。

在杂交稻的制种田上以及杂交水稻的种植田上均会有大青棵的发生，无论是籼稻品种还是粳稻品种都有不同程度的危害，尤其是在杂交粳稻上表现更为突出，严重影响着杂交水稻产量和品质[2]。

由于“大青棵”在田间的表型性状表现较为明显，田间分布具有簇生性、局部性和不均匀性，往往被农民误认为种子混杂或种子质量的问题，导致投诉和索赔等事件经常发生，干扰了水稻的正常生产和经营，同时影响人们对“大青棵”的正确认识和有效防除。

1.1.2 杂交稻中“大青棵”产生的原因
一般认为杂交水稻生产上的“大青棵”有以下原因：
（1）杂交稻制种过程中隔离不严产生的籼粳串粉或在南方制种与感光性强的籼稻品种串粉所致[2, 5-8]。

在籼稻品种和粳稻品种混种的稻区，可能由于隔离不严或制种田中的不育系接
受周围粳/籼稻品种的花粉，从而受精结实使子一代产生大青棵。

在南繁鉴定中，这样的青棵一般能够区别出来，表现为早抽穗，秤尖紫红色，多数不结实，颖壳有秤毛、短芒。

在杂交籼稻与一些高产的常规中籼稻品种搭配种植的时候，产生的F1代表现为不能正常抽穗。

在南繁鉴定中其抽穗期与其它杂交稻品种基本相同，此外由于这些感光性强的籼稻品种也带有恢复基因，其后代一般都正常结实，很难与其它品种区别出来。

（2）杂交稻亲本的混杂退化也会造成大青棵[2, 5-6]。

在配制杂交稻组合时，如果在不育系中混有长芒或者长粒型的种子，那么一般在成株后就有可能形成大青棵。

将成熟的种子混在F1代种子中，从而传入大田生产。

在杂交稻的收割和脱粒的过程中都会或多或少的都有籽粒落入土壤中。

经过休眠后，第二年在大田主栽品种中萌芽，生育期推迟，产生大青棵。

（3）感光性弱的早中籼品种串粉也会导致杂交稻出现大青棵[5]。

在繁殖田的保持系亲本中的杂株绝大部分是不育系产生的，有时也混有一些其它早中籼稻品种，它们都是由于机械混杂造成的，不育系杂株的影响很小。

此外，混入的常规早中籼稻品种会使不育系产生不育株，由于常规早中籼稻品种中一般无恢复系基因，所以产生的杂株高度不育。

由于杂交稻的花粉中既有不育基因又有恢复基因，因此在串粉后会有不育株与半不育株同时出现。

1.2 水稻的光温反应特性
水稻抽穗期的长短主要是由品种的感光性(Photoperiod sensitivity, PS)、感温性(Temperature sensitivity, TS)和基本营养生长性(Basic vegetative growth, BVG)决定的，而三者组合的多样性及强弱的不同使得抽穗期呈现多种多样的变化[49]，这使抽穗期的遗传研究变得十分复杂。

1.2.1 水稻的感光特性
水稻属于短日照作物，在短日照时抽穗天数缩短，在长日照时抽穗期延长，水稻的这种抽穗期受日长（实质上是黑暗期的长短）影响和支配的特性称为感光性。

感光性是影响水稻抽穗期性状的最主要因素之一。

感光性的强弱会因水稻的不同品种和不同生态区而不同。

一般情况下，在地方品种中感光性最弱的是早稻，并且早粳的感光性要强于早籼，而晚稻的感光性则较强，并且晚籼的感光性强于晚粳。

影响水稻抽穗期感光性的基因主要由Se和E两类控制，受其它座位上的基因影响较小[50-53]。

水稻的感光性基因E包括E1、E2和E3，其中E1基因的作用要远比E2和E3大，但
E3的存在，尤其是E2和E3同时存在时，E1的感光性效应会显著增强[54]。

E1位于第七染色体上，其感光性效应相当于Se-1[50-53, 55]，在染色体位置上相当于Hd4，但是在效应上相差很大[58]。

四个感光基因Hd1、Hd3a、Hd6和Ehd 1已被克隆[20-23]。

Hd1即感光基因Se-1，Hd3可能与En-Se-1一致[39]。

在Se感光性座位上包括八类，即：Se-1、se-2、Se-3、Se-4、Se-5、Se-6、Se-7和se-9[51, 57]，其中Se-1（位于第 6 染色体上）是影响感光性的主要位点，与稃尖颜色基因C、抗稻瘟病基因Pi-zt以及碱消化值基因alk紧密连锁[50-52]。

RGP为了鉴定抽穗期QTL的效应，利用遗传背景为日本晴（Nipponbare）基因组的单个
抽穗期QTL 的近等基因系，并且该研究所利用的这些近等基因系中，只有特定的单个QTL 所在染色体是来自籼稻93-11（Kasalath）。

通过检测QTL-NIL在不同日长处理下的抽穗期来确定Hd1、Hd2和Hd3三个位点对光周期的敏感性。

NIL（Hd1）和NIL（Hd2）在短日照（10小时）的抽穗期比日本晴分别要长9.1天和3.4天，而在长日照（13.5天）的抽穗期比日本晴要短9.4天和4.0 天，而NIL（Hd3）在短日的抽穗期比日本晴要短5.7天，在长日则比日本晴长4.6天。

在不同日长条件下抽穗期间的差异反映了该基因对光周期敏感性程度的高低。

结果表明Hd1、Hd2和Hd3均参与了调控光周期敏感性，且在Hd1和Hd2上日本晴等位基因和在Hd3上Kasalath 等位基因均具有增强光周期敏感性功能。

这些等位基因在短日条件下促进抽穗，在长日条件下抑制抽穗[58]。

NIL（Hd4）和NIL（Hd5）在短日条件下的抽穗期与日本晴相近，但在长日条件下比日本晴显著延长，这说明在这两个座位上Kasalath的等位基因在长日条件下可使抽穗期延迟[13]。

此外，为了鉴定Hd6的效应，选出NIL（Hd6）与日本晴在10.5小时的短日照下抽穗期相近（分别为45.3和44.3天），但在13.5小时长日条件下的抽穗期分别为98.7和75.4天，差别非常显著，这说明Hd6位点可以控制光周期敏感性，且Kasalath 等位基因存在时可提高这种敏感性[40]。

此外，姚方印等[59]以HJX74（华粳籼74基因组）为遗传背景，利用单个抽穗期QTL的近等基因系，鉴定出了49个具有光敏感性的单片段代换系。

结果表明，这些单片段代换系一般都带有晚抽穗基因，且抽穗期较长，一般为120天左右，比对照品种华粳籼74晚抽穗20天以上。

从而支持了Hd3a和Hd5具有较强感光性的结论[13, 21]。

NIL（Hd9）的抽穗期在长日条件下长于日本晴，说明Hd9也是一个控制光周期敏感性的位点，Kasalath等位基因可提高这种敏感性[15]。

1.2.2水稻的感温特性
水稻为喜温作物，在高温条件下抽穗期缩短，低温条件下抽穗期延长。

水稻的这种抽穗期时间的长短受温度高低影响和支配的特性称为感温性。

温度对非感光性品种和感光性品种起的作用相同，高温能促进叶和穗的发育，在穗发育后期作用更大。

如在基本营养生长期时遇到低温情况则会推迟感光期的出现[60]。

各类水稻品种（早、中、晚）都普遍具有感温性，与熟期没有对应关系。

与熟期的关系必须满足一定的日长条件，主要表现在感光性影响发育的速度。

因感温性与熟期表现一定的关系[61]，研究感温性的遗传基础相对于感光性在品种抽穗期改良中（尤其是在制种亲本中）更为重要。

Vazquez 等[62]在进行各种与成花途径相关基因突变体研究中发现FLC基因不受环境影响，能自主促进开花路径同时参与温度对开花的调控。

并且发现感温性与光周期反应及春化作用一样，最终通过FLC基因影响开花。

姚方印等[59]通过研究抽穗期天数，鉴定出131个对温度敏感的基因座位的单片段代换系，分布在12个染色体上。

又由于短日照可使抽穗天数缩短，因此这些单片段代换系同时带有对光周期不敏感的基因座位。

此外，这些基因座位主要表现为感温性弱和感光性强，或感光性弱但感温性强。

总之，目前关于水稻感温性机理的研究报道很少，还不能解释感温性是通过直接还是间接对抽穗期起作用的问题。

1.3 水稻抽穗期基因的初定位/精细定位与克隆研究进展
目前，在Gramene网站(http: //www. Gramene. org/qtl/index. html)公布了618个水稻抽穗期QTL，分布于12条染色体上，其中第3和第7染色体上定位的QTL较多，而第10染色体上定位的较少。

通过构建次级分离群体，精细定位了9个抽穗期QTL分别为dth1.1a[9, 10]、Hd2[11]、Hd3b[12]、Hd4[13]、Hd5[13]、Hd8[14]、Hd9[15]、Hd16[16]和Hd17[16]，通过建立特定的QTL 近等基因系，采用图位克隆法，已成功克隆了20个基因，分别为Ghd7[17]、Ghd8[18]、DTH8[19]、Hd1[20]、Hd3a[21]、Hd6[22]、Ehd1[23]、Ehd2[24]、el1[25]、RFT1[26]、Se5[27, 28]、OsMADS1[29, 30]、OsMADS14[31, 32]、OsMADS15[26]、OsMADS50[32-34]、OsMADS51[35]、OsMADS56[34]、OsGI[36]、OsDof12[37]和OsCO3[38]。

1.3.1 抽穗期QTL的初定位的研究
日本的RGP(rice genome project)利用粳稻品种Nipponbare和籼稻品种Kasalath的衍生群体对水稻抽穗期基因进行了较详细的定位研究，共检测到15个抽穗期QTL。

Yano等，利用包含186个单株的F2群体检测到两个主效QTL Hd1和Hd2以及三个微效QTL。

其中Hd1位于第6染色体的中部，Hd2位于第7染色体的末端，在Kasalath中它的等位基因的功能是促进抽穗[39]，Hd3、Hd4和Hd5分别位于第6、7和8染色体上[17]。

其后，他们又利用BC3F2和BC4F2高代回交群体检测到Hd6、Hd9、Hd10和Hd12-Hd14等6个QTL。

以日本晴为背景，通过分子标记辅助选择的方法建立两个近等基因系：Hd4近等基因系和Hd5近等基因系，实验结果表明，这两个近等基因系的抽穗期在长日照条件下比日本晴长而在短日照条件下相同[13]。

此外，在Nipponbare和Kasalath组合的衍生高代回交群体中，还鉴定到影响抽穗期QTL 位点：Hd10、Hd12、Hd13和Hd14[40]。

Monna等，利用BC4F2群体分别在长、短日照条件下分析抽穗期，结果发现在Hd3区域附近存在2个紧密连锁的QTL基因位点Hd3a和Hd3b，因此将Hd3分解为Hd3a和Hd3b。

然后通过分子标记辅助选择的方法建立了Hd3a和Hd3b的近等基因系，结果表明，Hd3a的Kasalath等位基因可以在短日照条件下使抽穗期缩短，而Hd3b的Kasalath等位基因则在长日照条件下使抽穗期延长，并将Hd3的高分辨率连锁图谱绘制完成[21]。

Lin等，利用BC l F5群体定位到了5个抽穗期QTL（其中三个为Hd7、Hd8和Hd11，另外两个与Hd1和Hd2重叠）[41]。

在回交群体BC4F2中，将Hd9定位在第9染色体的短臂上，之后又通过BC4F3将Hd9精细定位到第3染色体短臂上的C721与R1468B之间，与RFLP 标记S12021共分离。

利用分子标记辅助选择构建含有Kasalath片段的近等基因系，其他条件不变，结果表明抽穗期在短日照条件下与日本晴相似，但在长日照条件下比日本晴长。

Yamamoto等，在以日本晴为轮回亲本，Kasalath为供体亲本构建的BC4F2群体中，发现了Hd6和Hd7，利用NILs的F2群体对该位点进行了精细定位，把Hd6定位于第3染色体上，与标记R2443、R2404、R2311和R2632紧密连锁[22, 42, 43]。

Matsubara K等，以日本晴和Kasalath 为亲本构建的回交重组自交系群体定位了两个抽穗期QTL ( Hd16和Hd17) [24]。