欧洲粳稻地方种Bertone渗入系构建及遗传分化特征解析.docxVIP

欧洲粳稻地方种Bertone渗入系构建及遗传分化特征解析

一、引言

1.1研究背景与目的

水稻作为世界三大主粮作物之一，为全球半数以上人口提供主食，在保障粮食安全方面发挥着不可替代的作用。随着全球人口的持续增长以及人们生活水平的不断提高，对水稻产量和品质的要求日益严苛。然而，目前水稻育种面临着遗传基础狭窄的严峻挑战，这限制了水稻品种在产量、品质、抗性等重要性状上的进一步改良。

渗入系（Introgressionline）是通过系统回交和自交并利用分子标记辅助选择的手段，使供体染色体片段渗入到受体亲本中而获得的材料。由于渗入系的遗传背景与受体亲本大体相同，仅存在少数渗入片段的差异，因此渗入系和受体亲本之间的任何表现型差异均可归因于渗入片段。这一特性为遗传分析和功能鉴定提供了极为理想的研究材料，显著提高了基因定位的准确性。同时，渗入系的构建过程也是品种选育的过程，在水稻遗传研究和育种实践中具有重要意义。

欧洲地方种Bertone在长期的自然选择和人工选择过程中，积累了许多独特的优良基因，如对某些病害的抗性基因、适应特殊环境的基因等。这些基因可能为水稻育种带来新的遗传资源，拓宽现有水稻品种的遗传基础。

本研究旨在以日本优质粳稻品种越光为母本，欧洲地方种Bertone为父本，构建高代回交群体（BC3），并利用SSR引物检测群体基因型，结合农艺、产量相关性状评价以及遗传分化性状分析，初步完成欧洲粳稻地方种Bertone渗入系的构建。通过这一研究，期望发掘Bertone中携带的优异基因，揭示其遗传分化特征，为水稻遗传改良和新品种选育提供理论依据和材料基础。

1.2国内外研究现状

在水稻渗入系构建方面，国内外学者已开展了大量研究工作。Paterson等在AB-QTL分析法的基础上提出了渗入系作图群体进行QTL精细定位，为QTL精确定位和基因克隆及充分挖掘野生资源当中的有利基因提供了良好方法。目前，利用野生稻与栽培稻构建渗入系是研究的热点之一。云南药用野生稻具有茎杆粗壮抗倒伏、生长势强、穗大、品质优良、抗多种病虫害等优良性状，科研人员以其为供体，通过构建BIBAC文库等方法，将其染色体大片段DNA转入栽培稻，构建“渗入系”，以拓宽栽培稻遗传基础。此外，东乡野生稻作为全世界分布最北的普通野生稻，具有雄性不育、恢复性、广亲和性、高产、耐冷性、耐旱性和多种抗病虫性状等优良特性，也被广泛用于渗入系的构建及相关研究。

在遗传分化性状分析方面，中科院遗传发育所梁承志研究组利用全基因组测序数据，揭示了中国栽培稻品种群体中的亚群间遗传渗入和亚群内遗传分化。研究发现，在籼稻三系杂交稻亲本之间，来自粳稻和aus稻的渗入片段呈现差异性的分布，并涉及多个已知的杂种优势位点；东北和南方地区的温带粳稻的强分化区域包含多个与抽穗期、耐冷等适应性性状相关的位点。何航课题组与合作者通过对816份不同时期代表性粳稻品种进行重测序分析，构建了高密度基因组变异图谱，系统解析了我国粳稻育成品种的演变规律和改良历史，在基因组层面揭示了籼稻血缘渗入对粳稻性状改良的贡献，发现籼稻血缘的导入使粳稻的稻瘟病抗性提高、每穗粒数增加、单株穗数减少、株型由多穗型向重穗大穗型转变。

然而，当前研究仍存在一些不足之处。一方面，对于欧洲地方种水稻渗入系的构建及遗传分化研究相对较少，对其独特的遗传资源挖掘不够深入。另一方面，在渗入系构建过程中，存在工作量大、后代选择效率低、杂交转育后容易出现疯狂分离、不育或死亡现象，并且育种周期长等问题。在遗传分化性状分析中，虽然已鉴定出一些与重要性状相关的位点，但对于这些位点的功能验证及调控机制研究还不够系统和深入。

1.3研究意义

从理论层面来看，构建Bertone渗入系并分析其遗传分化性状，有助于深入了解欧洲地方种水稻的遗传特性和进化历程。通过研究渗入片段在受体基因组中的分布和遗传效应，可以揭示不同地理来源水稻品种之间的遗传交流和相互作用，丰富水稻遗传学理论。同时，对遗传分化性状的分析能够挖掘出与重要农艺性状相关的基因位点，为水稻基因功能研究提供新的靶点和思路，进一步完善水稻基因组学的研究内容。

在实践应用方面，本研究成果对水稻育种具有重要的指导意义。Bertone中可能携带的优良基因，如抗逆基因、优质基因等，通过渗入系的构建可以导入到优良水稻品种中，拓宽现有水稻品种的遗传基础，提高水稻的综合性能。利用渗入系进行QTL定位和精细定位，可以更准确地鉴定出控制目标性状的基因，为分子标记辅助选择育种提供理论支持，加速水稻新品种的选育进程，提高育种效率，从而为保障全球粮食安全做出贡献。

二、材料与方法

2.1试验材料

本研究选用日本优质粳稻品种越光（Koshihikari）和欧洲地方种Bert