基于亚种特异SNP标记的籼粳稻杂交后代基因组构成及其与经济性状关系解析

Indica and japonica, two subspecies of Asia cultivated rice, has an Significant difference in biological characteristics, each has its advantages and disadvantages in economic treats, distributed in different ecological regions. In order to integrate the advantages of two subspecies, both here and abroad extensively conducted the research of cross breeding between indicaand japonica.At present, a lot of superior varieties in our country has the relative of both indica and japonica.At the same time, the traditional geographic distribution of indica and japonica was changed. As the pedigree and the breeding proceed was too complex, which valuable gene effected rice breeding and how to effectively use the valuable gene in indica and japonicawas remain unknown. In this paper, we analysis the genome ration and the genome position of progenies of indicajaponicacross using subspecies specific SNP maker which developed in recent years, elucidated theindicacomposition affected mechanism of genetic and physiological on indica/japonicacross varieties in north of China, mapping the relative region of yield and quality characters under different ecological conditions and conduct the haplotypeanalysis, explore the best combination of indica/japonicacross varietiesunder different ecological conditions, promote the transition and utilization of valuable gene in indica and japonica, provide the scientific basis of enhance the efficiency of cross breeding betweenindicaand japonica.

籼稻和粳稻是亚洲栽培稻的两个亚种，在生物学特性上存在明显差异,经济性状也各有利弊，分布于不同生态区域。为了综合两个亚种的优点，国内外广泛开展了籼粳稻杂交育种研究，目前我国很多优良品种都有籼粳混合血缘，同时也在一定程度上改变了传统的籼粳地理分布。由于系谱和育种过程复杂，育种家还不清楚籼粳稻杂交育成品种利用了另一亚种的哪些优良基因，以及如何进一步有效聚合利用籼粳亚种有利基因。本项目利用近年来开发的亚种特异SNP标记研究染色体组籼粳比例、在染色体上的分布特点，首先明确籼性血缘对北方籼粳稻杂交育成品种的影响及其遗传和生理机制，进一步定位不同生态条件下籼粳稻杂交后代产量和品质性状的关联区域并进行单体型分析，探索不同生态条件下基因组籼粳最佳组合，为促进亚种间有利基因转移与利用，提高籼粳稻杂交育种效率提供科学依据。

籼稻和粳稻是亚洲栽培稻的两个亚种，在生物学特性上存在明显差异，我国是世界上唯一籼粳稻同时广泛栽培的国家。籼粳稻杂交育种成为我国重要育种方法，目前很多优良品种都有籼粳混合血缘，同时也在一定程度上改变了传统的籼粳地理分布。由于系谱和育种过程复杂，育种家还不清楚籼粳稻杂交育成品种利用了另一亚种的哪些优良基因，以及如何进一步有效聚合利用籼粳亚种有利基因。本项目以北方籼粳稻杂交育成品种和杂交后代为试材，利用亚种特异SNP 标记研究染色体组籼粳比例、在染色体上的分布特点，籼型血缘对产量和品质的影响，遗传和生理机制及其环境响应，为提高籼粳稻杂交育种效率提供科学依据。研究结果表明：（1）无论程氏指数（ChI）反映的形态分化和粳型频率（Fj）反映的遗传分化，都表现为接近正态的连续分布，大部分株系为籼粳中间类型，ChI 有较Fj 偏籼的趋势；Fj 与6 项形态指标大多表现为显著的正相关，特别是与ChI 的正相关均达到极显著水平；但是依据Fj 和ChI 对重组自交系（RIL） 群体籼粳分类的一致性只有46%-55%。（2）我国不同稻区主要品质性状均有明显改善，但是总体上籼粳差异依旧，这种差异主要受遗传因素控制。（3）东北三省推广品种都含有一定比例的籼型血缘，辽宁最高，吉林次之，黑龙江最低（3%～6%）；籼型血缘分布偏向某些染色体，而籼粳稻杂交TIL基本是随机分布；籼型频率与每穗粒数呈显著正相关，而与穗数呈显著负相关，与外观和加工品质关系不密切，但是有降低食味品质的趋势。（4）籼粳稻RIL 碾磨和外观品质生态区间差异大于籼粳类型间差异，即环境条件的影响大于遗传因素，粒形与品质性状的关系较育成品种变得更为复杂。（5）培养博士研究生6 名、硕士研究生3 名；在国内外重要刊物发表论文15 篇，其中第一标注10 篇，第二标注4篇，第三标注1 篇。. 本研究结果揭示了ChI 应用于籼粳稻杂交后代分类有效性降低的分子遗传基础，同时也展示了籼粳稻杂交育种聚合亚种有利基因，综合亚种优良性状的遗传潜力。.