水稻柱头性状的遗传研究进展
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
张静等 [ 14] 对滇型杂交粳稻保持系和不育系开花
期柱头外露率进行分析 , 发现保持系与不育系的柱头 外露存在极显著正相关关系 , 且保持系柱头单边外露 率对不育系柱头单边外露率的贡献 (0.660)大于保持 系柱头 双 外露 率对 不 育系 柱 头单 边 外露 率 的贡 献 (0.183)。因此选择柱头外露率高的保持系能够选育 出柱头外露率高的不育系 。
[ 9] 赵欢 , 吴卫 , 郑有良 , 等 .应用 RAMP分子标记 研究红花 资源 遗传多样性 [ J] .植物遗传资源学报 , 2007, 8(1):64 -71.
[ 10] 卢圣栋主编 .现 代分子 生物学 实验技 术 (第 二版 )[ M] .北 京 :中国协和医科大学出版社 , 1999:61 -63.
水稻柱头是接受花粉的器官 。柱头外露率 、花柱 长 、柱头长和宽等性状决定母本的受粉能力 , 直接影响 水稻不育系繁殖及杂交稻制种产量 。 对柱头性状的研 究可为该性状的遗传改良提供理论依据 , 对指导亲本 选配 、提高制种产量具有重要意义 。 随着水稻基因组
收稿日期 :2008 -05 -28 基金项目 :农业部 “九四八 ”项目 (2006.G1);国家科 技支撑计 划 (2006
[ 14] 陈艳宇 .四 川野 生狗 牙根 资源 研究 初报 [ J] .四川 畜 牧兽 医 , 2000, 113(增刊 ):24 -27.
[ 15] 刘伟 , 张新全 , 李芳 , 等 .西南 区野 生狗牙 根遗 传多样 性的 ISSR标记与地理来源分析 [ J] .草业 学报 , 2007, 16(3):55 -61.
· 59·
第 27卷 第 10期 2008年 10月 种 子 (Seed) Vol.27 No.10 Oct. 2008
率 , 长的花柱和柱头有利于增加柱头外露率 , 长的柱头 和宽的柱头可增加柱头受粉的有效面积 , 提高异交结 实率 。 柱头长对柱头外露的表型 、遗传型和加性遗传 的直接通径系数最大 [ 4] 。 通过性状相关和通 径分析 发现柱头长和花柱长与柱头外露率呈显著正相关 , 相 关系数 分别 为 0.34 和 0.26, 直接 通径 系数 分别 为 0.54和 0.16[ 5] , 柱头长对异 交率的直 接通径系 数为 0.458[ 2] 。
花柱长 , 柱头长和柱头宽决定柱头接受花粉的几
[ 8] WuWei, ZhengYouliang, ChenLi, etal.Geneticdiversityamongthegermplasm resourcesofHouttuyniaThunb.InChina basedonRAMPmarkers[ J] .GeneticResourcesandCropEvolution, 2005, 52:473.
廖佩言等[ 6] 报道柱头单边 外露率和柱头 长对异 交率影响起决定性作用 , 相关系数分别为 0.459 7 和 0.687 2, 通径系数分别为 0.422 6和 0.281 1。 有研究 表明柱头外露率对粳稻不育系异交结实率起更重要的 作用[ 7] 。
2 水稻柱头性状的遗 传分析
2.1 柱头外露率的遗传研究 野生稻比栽培稻具有较高的柱头外露率[ 8 ～ 10] , 从
明控制柱头外露性状的基因可能紧密连锁或为同一基
因位点 。
控制柱头外露性状的基因表达受水分环境的影响 并且基因间存在互作 。 YuXQ等 [ 19] 在非干旱和干旱 环境条件下检测到的柱头单边外露率 、柱头双边外露 率和柱头总外露率 QTL的数目和位置均存在较大的 差异 , 有关柱头单外露率和柱头总外露率的 QTL分别 有一个在两种环境中同时被检测到 。 沈圣泉等[ 20] 利 用 RIL群体和基于混合线性模型检测到 3对控制柱头 总外露率的位点间存在显著的加性 ×加性双基因互 作 , 其中 qSE1 与 qSE5、qSE2-1与 qSE6-2 这两对互 作的效应方向为正向 , 即亲本型效应高于重组型效应 , 贡献率分别为 1.93%和 3.27%;另一对互作 发生于 qSE2-2 与 qSE3 之间 , 其重组型效应 高于亲本 型效 应 , 对群体性状表型变异的贡献率为 2.69%, 表明上位 效应和贡献率均相对较小 。 2.2 花柱长 、柱头长和柱头宽的遗传研究
[ 11] NeiM, LiW H.Mathematicalmodelforstudinggeneticvarationintermsofrestractionendonucleases[ J] .ProcNatlAcad Sci, 1979, 76:5 269 -5 273.
[ 12] MorganteM, OlivieriA M.PCR-amplifiedmicrosatellitemarkersinplantgenetics[ J] .PlantJ., 1993, 3:175 -182.
3.揭阳职业技术学院应用生物工程系 , 广东 揭阳 522000)
ProgressofStudyontheGeneticsoftheStigmainRice
LIHai-bin1, 2, 3 , ZENG Li-hua1 , LIZhi-hua1, 2 , GAO Fang-yuan2 , LUXian-jun2 , RENGuang-jun2
Xiong等 [ 15] 利用柱头完全外露的野生稻与柱头完 全不外露的栽培稻构建的 F2 群体 , 首次将柱头外露率 基因定位于水稻第 6染色体上 , 为单基因控制 , 柱头完 全外露表现为显性 , 但柱头外露与不外露性状分离比 偏离 3∶1。 后来其他学者在水稻基因组中检测到柱头 外露率相 关 的 数量 性 状位 点 (quantitativetraitloci, QTLs)(详见表 1)。 由表 1可见 , 利用不同作图群体检测到的柱头外 露率 QTLs在染色体上的分布存在较大差异 。 较多研 究利用籼粳杂交构建的 DH, RIL和 F2 分离群体 , 目前
4
C1003 B
6
C227
8
XNpb52
11
C901
2
总外露率
水稻花柱长 、柱头长和柱头宽受环境因素的影响 相对较小 , 为多基因控制的数量性状 , 存在增效基因和 减效基因 , 通过基因重组可产生正向和负向两个方向 的超亲基因型[ 5] 。 柱头面积 、花柱和柱头总长以加性 效应为主 , 不存在母体效应 [ 23] 。 有研究发现花柱长 、 柱头长和宽的广义遗传力分別为 94.76%、86.89%和 93.98%;遗传 变异 系数 分別 为 15.43%、12.91%和 14.73%;其选择效率较高 , 仅次于柱头外露率 , 通过杂 交选择可实现其性状改良 [ 13] 。
1 水稻柱头性状对异 交结实的影响
1.1 柱头外露率 在影响不育系异交性能和结实率的雌性花器性状
中 , 柱头外露率是最重要的因素 。 柱头外露可以在一 定程度上克服颖壳对外源花粉的供粉障碍 , 并延长柱 头授粉时间 , 降低父母本花时差异对异交结实率的影 响 , 从而提高异交结实率 , 增 加杂交稻的繁殖 制种产 量 。依靠柱头外露 , 颖花开花当日以后接受花粉异交 结实 , 约占总实粒数的一半 ;柱头外露颖花异交结实能 力接近非外露颖花的 3倍 , 但在开花当日前者只比后 者高 21%[ 1] ;通径分析表明 , 柱头单外露率对异交率 的直接通径系数达 1.145[ 2] ;无论花粉充足与否 , 柱头 外露率高的母本的异交结实率总是比柱头外露率低的 母本高 , 花粉量越多 , 结实率差别越大 , 花粉饱和以后 , 结实率差异保持最大和相对稳定的状况 [ 3] 。 1.2 花柱长 、柱头长和柱头宽
综 述 李海彬 等 :水稻 柱头性状的遗传研究进展
性状
位点
染色体
总外露率
es-1
6
总外露率
qPEST-5
5
qPEST-8
8
单边外露率
qSPES-2
2
qSPES-3
3
双边外露率
qDPES-2
2
总外露率
qPES-2
2
qPES-3
3
Байду номын сангаас
总外露率
R1468B
3
XNpb238
3
R1002
3
C1468
3
XNpb331
综 述 李海彬 等 :水稻 柱头性状的遗传研究进展
· 综 述 ·
水稻柱头性状的遗传研究进展
李海彬 1, 2, 3 , 曾礼华 1 , 李治华 1, 2 , 高方远 2 , 陆贤军2 , 任光俊 2 (1.四川师范大学生命科学学院 , 成都 610068; 2.四川省农业科学院作物研究所 , 成都 610066;
· 60·
已在除了第 7染色体外的其他 11条染色体上检测到 与柱头外露率各性状有关的 42个 QTLs, 其中分布在 第 1, 2 和 3 染 色 体 上 的 QTLs有 21 个 , 占 50%[ 11, 15 ～ 18, 20 ～ 22] , 但绝大多数位点的 贡献率较低 , 加 性效应也较小 。 在第 3和第 10染色体上分别检测到 1个贡献率较大的 QTL, 可解释柱头总外露率变异的 31.64%[ 22] 和 24.8%[ 16] ;与柱头单边外露率和柱头双 外边露率有关的 QTLs效应值也较小 , 其中一个贡献 率较大 (11.2%)的柱头单边外露率 QTL也在第 3染 色体上被检测到 [ 17 ～ 22] 。 由此可见 , 野生稻和栽培稻品 种中都存在影响柱头外露率的有利基因资源 。
摘要 :水稻柱头性状影响不育系繁殖与 杂交稻制 种产量 。 本文 就柱头长 、柱头外露率等性状的遗传研 究进行了 综述 。 研究表 明柱头外露性是受细 胞核控制的数量性状 ;柱头外露 率的广义 遗传力高 , 其基因 的 表达 受水 分 胁迫 的影 响 并存 在基 因 间互 作 ;花柱长 , 柱头长和柱头宽的 广义遗传力均较 高 ;通 过选择高 柱头外露率的保持系 可选育出高异交率的不育系 。 关键词 : 水稻 ;柱头性状 ;数量性状位点 中图分类号 : S511; Q343.1+7 文献标志码 : A 文章编号 : 1001 -4705(2008)10-0059-04
[ 13] DepeigesA, GoubelyC, LenoirA, etal.Identificationofthe mostrepresentedrepeatedmotifsinArabidopsisthalianamicrosatelliteloci[ J] .TheorApplGenet., 1995, 91:160 -168.
野生稻的高柱头外露率向栽培稻的低柱头外露率演化 是一个基因微效作用的逐渐积累过程[ 11] 。 水稻的柱 头外露率是由多基因控制的数量性状 , 在各基因效应 中 , 显性效应最大 , 加性效应次之 , 上位性效应较小 , 不 存在细胞质遗传现象 [ 12] , 其增效和减效基因在 2个亲 本中均有分布 , 通过基因重组可产生正向和负向两个 方向的超亲基因型 [ 5] 。 柱头外露率的广义遗 传力高 达 96.86%, 在花器官性状中选择效率最高 , 遗传变异 系数最大 , 通过杂交选择方法来实现其性状改良的潜 力较大 [ 13] 。
此外 , 在相同的染色体片段检测到控制柱头不同 外露性状的 QTL, 如在分子标记区间 G249-G164中同 时检测到控制柱头总外露率的 qPES-3与控制柱头单 边外露率的 qSPES-3。 控制柱头单边外露率的 qSPES2、控制柱头双边外露率的 qDPES-2 和控制柱 头总外 露率的 qPES-2均位于片段 G1327-CT16上 [ 17] 。这说
BAD01 A01-1)。 作者简介 :李海 彬 (1980 -), 男 , 广东省普 宁市人 , 硕士研 究生 , 研究方
向 :分子遗传与基因工程 ;E-mail:gdpnlhb@yahoo.com.cn。 通迅作者 :任光俊 , E-mail:rgj80@hotmail.com。
研究和分子生物学的快速发展 , 水稻柱头性状的遗传 研究取得了较大进展 。
期柱头外露率进行分析 , 发现保持系与不育系的柱头 外露存在极显著正相关关系 , 且保持系柱头单边外露 率对不育系柱头单边外露率的贡献 (0.660)大于保持 系柱头 双 外露 率对 不 育系 柱 头单 边 外露 率 的贡 献 (0.183)。因此选择柱头外露率高的保持系能够选育 出柱头外露率高的不育系 。
[ 9] 赵欢 , 吴卫 , 郑有良 , 等 .应用 RAMP分子标记 研究红花 资源 遗传多样性 [ J] .植物遗传资源学报 , 2007, 8(1):64 -71.
[ 10] 卢圣栋主编 .现 代分子 生物学 实验技 术 (第 二版 )[ M] .北 京 :中国协和医科大学出版社 , 1999:61 -63.
水稻柱头是接受花粉的器官 。柱头外露率 、花柱 长 、柱头长和宽等性状决定母本的受粉能力 , 直接影响 水稻不育系繁殖及杂交稻制种产量 。 对柱头性状的研 究可为该性状的遗传改良提供理论依据 , 对指导亲本 选配 、提高制种产量具有重要意义 。 随着水稻基因组
收稿日期 :2008 -05 -28 基金项目 :农业部 “九四八 ”项目 (2006.G1);国家科 技支撑计 划 (2006
[ 14] 陈艳宇 .四 川野 生狗 牙根 资源 研究 初报 [ J] .四川 畜 牧兽 医 , 2000, 113(增刊 ):24 -27.
[ 15] 刘伟 , 张新全 , 李芳 , 等 .西南 区野 生狗牙 根遗 传多样 性的 ISSR标记与地理来源分析 [ J] .草业 学报 , 2007, 16(3):55 -61.
· 59·
第 27卷 第 10期 2008年 10月 种 子 (Seed) Vol.27 No.10 Oct. 2008
率 , 长的花柱和柱头有利于增加柱头外露率 , 长的柱头 和宽的柱头可增加柱头受粉的有效面积 , 提高异交结 实率 。 柱头长对柱头外露的表型 、遗传型和加性遗传 的直接通径系数最大 [ 4] 。 通过性状相关和通 径分析 发现柱头长和花柱长与柱头外露率呈显著正相关 , 相 关系数 分别 为 0.34 和 0.26, 直接 通径 系数 分别 为 0.54和 0.16[ 5] , 柱头长对异 交率的直 接通径系 数为 0.458[ 2] 。
花柱长 , 柱头长和柱头宽决定柱头接受花粉的几
[ 8] WuWei, ZhengYouliang, ChenLi, etal.Geneticdiversityamongthegermplasm resourcesofHouttuyniaThunb.InChina basedonRAMPmarkers[ J] .GeneticResourcesandCropEvolution, 2005, 52:473.
廖佩言等[ 6] 报道柱头单边 外露率和柱头 长对异 交率影响起决定性作用 , 相关系数分别为 0.459 7 和 0.687 2, 通径系数分别为 0.422 6和 0.281 1。 有研究 表明柱头外露率对粳稻不育系异交结实率起更重要的 作用[ 7] 。
2 水稻柱头性状的遗 传分析
2.1 柱头外露率的遗传研究 野生稻比栽培稻具有较高的柱头外露率[ 8 ～ 10] , 从
明控制柱头外露性状的基因可能紧密连锁或为同一基
因位点 。
控制柱头外露性状的基因表达受水分环境的影响 并且基因间存在互作 。 YuXQ等 [ 19] 在非干旱和干旱 环境条件下检测到的柱头单边外露率 、柱头双边外露 率和柱头总外露率 QTL的数目和位置均存在较大的 差异 , 有关柱头单外露率和柱头总外露率的 QTL分别 有一个在两种环境中同时被检测到 。 沈圣泉等[ 20] 利 用 RIL群体和基于混合线性模型检测到 3对控制柱头 总外露率的位点间存在显著的加性 ×加性双基因互 作 , 其中 qSE1 与 qSE5、qSE2-1与 qSE6-2 这两对互 作的效应方向为正向 , 即亲本型效应高于重组型效应 , 贡献率分别为 1.93%和 3.27%;另一对互作 发生于 qSE2-2 与 qSE3 之间 , 其重组型效应 高于亲本 型效 应 , 对群体性状表型变异的贡献率为 2.69%, 表明上位 效应和贡献率均相对较小 。 2.2 花柱长 、柱头长和柱头宽的遗传研究
[ 11] NeiM, LiW H.Mathematicalmodelforstudinggeneticvarationintermsofrestractionendonucleases[ J] .ProcNatlAcad Sci, 1979, 76:5 269 -5 273.
[ 12] MorganteM, OlivieriA M.PCR-amplifiedmicrosatellitemarkersinplantgenetics[ J] .PlantJ., 1993, 3:175 -182.
3.揭阳职业技术学院应用生物工程系 , 广东 揭阳 522000)
ProgressofStudyontheGeneticsoftheStigmainRice
LIHai-bin1, 2, 3 , ZENG Li-hua1 , LIZhi-hua1, 2 , GAO Fang-yuan2 , LUXian-jun2 , RENGuang-jun2
Xiong等 [ 15] 利用柱头完全外露的野生稻与柱头完 全不外露的栽培稻构建的 F2 群体 , 首次将柱头外露率 基因定位于水稻第 6染色体上 , 为单基因控制 , 柱头完 全外露表现为显性 , 但柱头外露与不外露性状分离比 偏离 3∶1。 后来其他学者在水稻基因组中检测到柱头 外露率相 关 的 数量 性 状位 点 (quantitativetraitloci, QTLs)(详见表 1)。 由表 1可见 , 利用不同作图群体检测到的柱头外 露率 QTLs在染色体上的分布存在较大差异 。 较多研 究利用籼粳杂交构建的 DH, RIL和 F2 分离群体 , 目前
4
C1003 B
6
C227
8
XNpb52
11
C901
2
总外露率
水稻花柱长 、柱头长和柱头宽受环境因素的影响 相对较小 , 为多基因控制的数量性状 , 存在增效基因和 减效基因 , 通过基因重组可产生正向和负向两个方向 的超亲基因型[ 5] 。 柱头面积 、花柱和柱头总长以加性 效应为主 , 不存在母体效应 [ 23] 。 有研究发现花柱长 、 柱头长和宽的广义遗传力分別为 94.76%、86.89%和 93.98%;遗传 变异 系数 分別 为 15.43%、12.91%和 14.73%;其选择效率较高 , 仅次于柱头外露率 , 通过杂 交选择可实现其性状改良 [ 13] 。
1 水稻柱头性状对异 交结实的影响
1.1 柱头外露率 在影响不育系异交性能和结实率的雌性花器性状
中 , 柱头外露率是最重要的因素 。 柱头外露可以在一 定程度上克服颖壳对外源花粉的供粉障碍 , 并延长柱 头授粉时间 , 降低父母本花时差异对异交结实率的影 响 , 从而提高异交结实率 , 增 加杂交稻的繁殖 制种产 量 。依靠柱头外露 , 颖花开花当日以后接受花粉异交 结实 , 约占总实粒数的一半 ;柱头外露颖花异交结实能 力接近非外露颖花的 3倍 , 但在开花当日前者只比后 者高 21%[ 1] ;通径分析表明 , 柱头单外露率对异交率 的直接通径系数达 1.145[ 2] ;无论花粉充足与否 , 柱头 外露率高的母本的异交结实率总是比柱头外露率低的 母本高 , 花粉量越多 , 结实率差别越大 , 花粉饱和以后 , 结实率差异保持最大和相对稳定的状况 [ 3] 。 1.2 花柱长 、柱头长和柱头宽
综 述 李海彬 等 :水稻 柱头性状的遗传研究进展
性状
位点
染色体
总外露率
es-1
6
总外露率
qPEST-5
5
qPEST-8
8
单边外露率
qSPES-2
2
qSPES-3
3
双边外露率
qDPES-2
2
总外露率
qPES-2
2
qPES-3
3
Байду номын сангаас
总外露率
R1468B
3
XNpb238
3
R1002
3
C1468
3
XNpb331
综 述 李海彬 等 :水稻 柱头性状的遗传研究进展
· 综 述 ·
水稻柱头性状的遗传研究进展
李海彬 1, 2, 3 , 曾礼华 1 , 李治华 1, 2 , 高方远 2 , 陆贤军2 , 任光俊 2 (1.四川师范大学生命科学学院 , 成都 610068; 2.四川省农业科学院作物研究所 , 成都 610066;
· 60·
已在除了第 7染色体外的其他 11条染色体上检测到 与柱头外露率各性状有关的 42个 QTLs, 其中分布在 第 1, 2 和 3 染 色 体 上 的 QTLs有 21 个 , 占 50%[ 11, 15 ～ 18, 20 ～ 22] , 但绝大多数位点的 贡献率较低 , 加 性效应也较小 。 在第 3和第 10染色体上分别检测到 1个贡献率较大的 QTL, 可解释柱头总外露率变异的 31.64%[ 22] 和 24.8%[ 16] ;与柱头单边外露率和柱头双 外边露率有关的 QTLs效应值也较小 , 其中一个贡献 率较大 (11.2%)的柱头单边外露率 QTL也在第 3染 色体上被检测到 [ 17 ～ 22] 。 由此可见 , 野生稻和栽培稻品 种中都存在影响柱头外露率的有利基因资源 。
摘要 :水稻柱头性状影响不育系繁殖与 杂交稻制 种产量 。 本文 就柱头长 、柱头外露率等性状的遗传研 究进行了 综述 。 研究表 明柱头外露性是受细 胞核控制的数量性状 ;柱头外露 率的广义 遗传力高 , 其基因 的 表达 受水 分 胁迫 的影 响 并存 在基 因 间互 作 ;花柱长 , 柱头长和柱头宽的 广义遗传力均较 高 ;通 过选择高 柱头外露率的保持系 可选育出高异交率的不育系 。 关键词 : 水稻 ;柱头性状 ;数量性状位点 中图分类号 : S511; Q343.1+7 文献标志码 : A 文章编号 : 1001 -4705(2008)10-0059-04
[ 13] DepeigesA, GoubelyC, LenoirA, etal.Identificationofthe mostrepresentedrepeatedmotifsinArabidopsisthalianamicrosatelliteloci[ J] .TheorApplGenet., 1995, 91:160 -168.
野生稻的高柱头外露率向栽培稻的低柱头外露率演化 是一个基因微效作用的逐渐积累过程[ 11] 。 水稻的柱 头外露率是由多基因控制的数量性状 , 在各基因效应 中 , 显性效应最大 , 加性效应次之 , 上位性效应较小 , 不 存在细胞质遗传现象 [ 12] , 其增效和减效基因在 2个亲 本中均有分布 , 通过基因重组可产生正向和负向两个 方向的超亲基因型 [ 5] 。 柱头外露率的广义遗 传力高 达 96.86%, 在花器官性状中选择效率最高 , 遗传变异 系数最大 , 通过杂交选择方法来实现其性状改良的潜 力较大 [ 13] 。
此外 , 在相同的染色体片段检测到控制柱头不同 外露性状的 QTL, 如在分子标记区间 G249-G164中同 时检测到控制柱头总外露率的 qPES-3与控制柱头单 边外露率的 qSPES-3。 控制柱头单边外露率的 qSPES2、控制柱头双边外露率的 qDPES-2 和控制柱 头总外 露率的 qPES-2均位于片段 G1327-CT16上 [ 17] 。这说
BAD01 A01-1)。 作者简介 :李海 彬 (1980 -), 男 , 广东省普 宁市人 , 硕士研 究生 , 研究方
向 :分子遗传与基因工程 ;E-mail:gdpnlhb@yahoo.com.cn。 通迅作者 :任光俊 , E-mail:rgj80@hotmail.com。
研究和分子生物学的快速发展 , 水稻柱头性状的遗传 研究取得了较大进展 。