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建立高效率的组织培养体系包括高的愈伤组织诱导和再生效率等,是转基因、细胞融合、细胞筛选、体细胞突变等生物技术应用于选育新品种的基础。已有研究表明,组织培养的效率不仅受培养基、培养条件、外植体等影响,还与培养材料的基因型有关。许多农艺性状优良的品种带有不良的组织培养特性,即使在已知最好的培养条件下,愈伤组织的诱导率、增殖率或再生率也很低,以致对这些品种利用生物技术进行改良相当困难,这已成为生物技术在育种中大规模运用的一个障碍。现阶段,用育种的方法将控制良好组培特性的基因转移到优良农艺性状的背景中是克服这种遗传性障碍的有效途径,因而组织培养性状的遗传特性的研究愈来愈受到重视。
本研究的目的是用分子标记定位控制水稻成熟胚培养愈伤组织增殖力和再生力的QTLs,为利用分子标记辅助选择选育高愈伤组织增殖力和再生力的材料、克隆控制高愈伤组织增殖力和再生力的基因打下基础,以及为细胞全能性机理的探索提供新的线索。
本研究用高愈伤组织增殖力和再生力的美国品种Lemont和低愈伤组织增殖力和再生力的中国品种特青构建的重组自交系群体及一个包含有273个标记的连锁图谱,利用QTLmaper1.6软件对控制水稻成熟胚培养的愈伤组织的增殖力和再生力进行QTL分析,定位控制愈伤组织增殖力和再生力的基因,并分析它们的加性效应及上位性效应值。
本实验使用的愈伤组织诱导培养基是:1/2 MS+3 mg/L 2,4-D+5g/L酵母粉+3g/L水解酪蛋白+30 g/L,蔗糖+10g/L琼脂;再生培养基是:1/4MS+1/4 N6+8mg/L KT+0.5 mg/L NAA+30 g/L 蔗糖+7 g/L卡拉粉。
本研究主要结果归纳如下:
1、共检测到3个控制水稻成熟胚愈伤组织增殖力的加性效应QTL,分别位于第1、5和11染色体上,分别命名为qcWt1-15、gcWt5-6和qcWt11-7。其中qcWt5-6的增效等位基因来源于母本Lemont,贡献率为2.53%;qcWt1-15和qcWt11-17的增效等位基因来源于父本特青,贡献率分别是2.38%和3.70%。
2、检测到7对控制水稻成熟胚愈伤组织增殖力的上位性OTL,分布在第1、3、4、5、9、11和12号染色体上。对性状的贡献率变动在4.01%~12.65%之间,联合贡献率达52.75%,表明上位性效应对水稻成熟胚愈伤组织增殖力的遗传起主要作用。在所有的7对上位性互作中,有1对同时具有加性效应。
3、检测到2个控制水稻成熟胚愈伤组织再生力的加性效应QTL,分别命名为qcRg4-17和qcRg4-21。其中qcRg4-17增效等位基因来源于母本Lemont,贡献率为15.11%;qcRg4-21增效等位基因来源于父本特青,贡献率达28.74%,应为一个主效QTL。
4、检测到6对控制水稻成熟胚愈伤组织再生力的上位性效应QTL,分布在第1、2、3、6、9、11和12号染色体上。各个上位性效应的贡献率变动范围为6.58%~10.88%,所有上位性效应的累积贡献率为48.15%。