东乡野生稻越冬耐寒性的遗传分析

随着全球气候变化加剧，导致水稻减产的低温灾害天气频频发生。作为低温敏感植物，普通栽培稻不耐低温，而其野生亲缘种东乡野生稻具较强耐寒性并能越冬再生。目前对东乡野生稻的耐低温性遗传基础研究主要其中在幼苗和抽穗两个发育时期，而对越冬耐寒性这一突出表型的遗传机理还未见报道。为了挖掘耐低温基因资源，促进对野生稻耐低温的遗传基础及其分子机理的全面理解，本项目拟以东乡野生稻/协青早B的BC1F6群体和东乡野生稻/1504的F7群体为研究材料，利用水稻通用核心遗传图谱的分子标记并结合复合区间作图法对东乡野生稻的越冬耐寒性进行QTL分析，筛选出主效QTL及其紧密连锁的分子标记，同时通过主效QTL的近等基因系构建和候选基因预测为最终这些基因的克隆奠定基础。预期结果能促进对水稻耐低温性遗传基础的全面理解，同时为水稻耐寒育种提供有利基因资源，开发的分子标记可用于耐寒水稻分子育种。

东乡野生稻，是迄今为止原生栖息地纬度最高的野生稻，具有很强的越冬耐寒性。然而，其强耐寒性的遗传机制依然缺乏充分的剖析，从而制约了它在水稻育种中的利用。为此，开展东乡野生稻的耐寒性遗传基础研究。获得如下研究结果：1）利用东乡野生稻与低温敏感的早籼品种杂交衍生的2个遗传群体，结合简化基因组测序鉴定亲本和群体基因型，构建了含4740个SLAF的遗传图谱，并在两个群体中同时定位13个耐寒性QTL；2）利用基因组标记及耐寒QTL连锁标记对野生稻及栽培稻进行系统发育树分析，确定东乡野生稻属于与粳稻近缘的Or-III类野生稻。在耐寒QTL所在的基因组区域，东乡野生稻与粳稻保持在耐寒性上的定向进化；3）通过对东乡野生稻衍生的第一个耐寒品种东野1号的全基因组基因型鉴定，确定东乡野生稻的耐寒主效QTL在该品种得到聚集，确定东乡野生稻的对耐寒水稻育种的有用价值；4）构建各个耐寒QTL的近等基因系至BC3F1。结合在残留异质系的表达分析和在自然群体中的关联分析，确定qCTS2的候选基因为拟南芥CBF1的同源基因OsDREB1G。总之，该研究全面剖析了东乡野生稻耐寒性的遗传基础和进化机制，为东乡野生稻在耐冷水稻品种的分子育种提供了优秀的QTL资源。