野生稻染色体片段代换系构建及其效应分析

材料创制与性状评价

Germplasm Innovation and Trait Evaluation

野生稻染色体片段代换系构建及其效应分析

张晨昕

邱先进

董华林余四斌*

华中农业大学作物遗传改良重点实验室,植物科学技术学院,武汉,430070*通讯作者,ysb@

摘

要

通过回交程序结合分子标记辅助选择构建了一套染色体片段来源于马来西亚普通野生稻的珍汕

97B 染色体片段代换系。该套染色体片段代换系由105份材料构成，每系含有一个或少数几个导入片段，所

有导入片段相互衔接覆盖野生稻全基因组。染色体片段代换系的平均背景回复率为94.6%，平均导入片段长度为41.7cM 。利用该群体以及相同亲本的高世代BC 3F 3群体，共定位到40个QTL 影响抽穗期、株高、SPAD 值、有效穗数和穗长等农艺性状。该套野生稻染色体片段代换系为发掘和利用野生资源中的优良基因提供重要材料基础。

关键词

野生稻,染色体片段代换系,QTL

Development and Characterization of Chromosome Segment Substitution Lines Using O.rufipogon as Donor

Zhang Chenxin

Qiu Xianjin Dong Hualin Yu Sibin *

National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement,College of Plant Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan,430070*Corresponding author,ysb@ DOI:10.3969/mpb.008.001113

Abstract A set of chromosome segment substitution lines (CSSLs)has been developed by successive backcross be tween the common wild rice (O.rufipogon )from Malaysia as donor and Zhenshan97B as recurrent parent with molec-ular marker-assisted selection.This CSSLs population consists of one hundred and five lines.Each line carries one or a few segments.Mutual overlapping chromosomal segments have a complete coverage of the wild rice genome.The average genome proportion of recurrent parent is 94.6%.The average length of introgression segment is ing BC 3F 3and CSSLs population,40QTLs were detected for five agronomic traits including heading date,plant height,SPAD value,panicle number per plant and panicle length.The developed CSSLs will provide an important source for identification of favorable gene from the wild rice and molecular breeding in rice.Keywords

Wild rice,Chromosome segment substitution lines,QTL

分子植物育种，2010年，第8卷，第6期，第1113－1119页Molecular Plant Breeding,2010,Vol.8,No.6,1113－1119

基金项目：本研究由国家农业本研究由国家农业部948项目(2006－G1)和转基因生物新品种培育重大专项课题共同资助

水稻是最重要的粮食作物之一。全世界50%以上的人口都以它为主要食物来源。栽培稻受到长期的定向选育导致品种遗传基础变窄，其产量潜力及抵抗各种逆境等能力受到影响。野生稻具有丰富的遗传多样性，长期处于野生状态，经历生存竞争和自然选择，积累了大量的栽培稻品种所缺乏的有利基因(钟代彬等,2000)。例如，上世纪70年代，我国科学家从普通野生稻O.rufipogon 中找到了雄性不育细胞质源，实现了杂交水稻的三系配套(Lin and Yuan,

1980)。最近，研究者利用分子标记技术还发现普通野生稻中存在增加粒重和产量的基因(Xiao et al.,1998;Xie et al.,2006;2008).

本研究通过回交程序结合分子标记辅助选择将O.rufipogon (IRGC105491)染色体片段导入到珍汕97B (ZS97B)中，构建覆盖全基因组且相互重叠的染色体片段代换系，对部分农艺性状进行数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)定位，为发掘和利用野生资源中的优良基因提供材料基础。

1结果与分析

1.1亲本间引物多态性的筛选珍汕97B (ZS97B)和野生稻(O.rufipogon )亲本间共检测325对简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)引物，筛选到多态性引物204对，多态性比例为6

2.8%。最初选择152个标记分析84份BC 3F 1的基因型。随后在筛选背景的过程中，分子标记的数目增加到176个(图1)，这样标记间的平均距离为8.2cM 。

1.2染色体片段代换系的构建

将普通野生稻(IRGC105491)与珍汕97B 杂交，获得F 1与珍汕97B 回交，随机挑选148个BC 1F 1单株继续与珍汕97B 回交。在BC 3F 1，用均匀分布染色体的152个SSR 标记分析基因型。依据导入系所含目标导入片段大小(30cM 左右)、导入片段能最大程

度重叠覆盖野生稻全基因组、其它外源片段数目较

少、

背景回复率在80%以上等标准，筛选出84份含目标片段的单株继续与珍汕97B 回交；

同时从BC 3F 3选择单株补充部分丢失的片段。

BC 4F 1代开始利用分子标记辅助选择背景，选择含目标片段且背景较好

的单株继续回交至BC 6F 1，

自交获得相应的BC 6F 2。至此，经过1次杂交，6次回交和1次自交，结合3~4轮分子标记辅助选择，构建了一套导入片段相互重叠

且最大程度覆盖野生稻基因组的染色体片段代换系

(chromosome segment substitution lines,CSSLs)。该群体含105份染色体片段代换系(图1)，每份材料含有单一或少数几个野生稻代换片段。

图1野生稻代换系中代换片段在染色体上的分布情况

注:灰色长线条代表珍汕97B 染色体,黑色短线条代表野生稻纯合片段;每条染色体左侧为其上的分子标记和遗传距离Figure 1Graphic genotype of introgression segments of the CSSLs on chromosomes

Note:Gray long bar represents chromosome of ZS97B,and black bar represents the introgression homozygous segment per line;Mark-ers and genetic distances are listed on the left of each chromosome

野生稻染色体片段代换系构建及其效应分析

Development and Characterization of Chromosome Segment Substitution Lines Using O.rufipogon as

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