水稻茎秆机械强度及穗型相关性状的QTL定位研究.doc

分类号：S33 单位代码：10749密 级：秘密 学 号：12011130628宁夏大学硕士学位论文水稻茎秆机械强度及穗型相关性状的QTL定位研究QTL Analysis of Culm Mechanical Strength and Panicle-related Traits in Rice学 位 申 请 人： 指导教师： 指导教师： 申请学位门类级别： 农学硕士 专业名称： 作物遗传育种 研究方向： 水稻遗传育种 所 在 学 院： 农学院 论 文 完 成 日 期： 2014年3月 摘 要倒伏是水稻生产中普遍存在的问题，茎秆机械强度是抗倒伏育种中最重要的选择指标，深入研究茎秆机械强度，进一步提高水稻品种的抗倒伏能力，对实现水稻高产、稳产、优质等方面有着重要的意义。穗是水稻产量的最终表达部位，其与籽粒产量密切相关，历来是科研工作者研究的重点。为研究水稻茎秆机械强度和穗型相关性状的遗传基础，本研究以NG17-2（茎秆机械强度大、直立穗、穗着粒密度大）为母本，以日本晴（茎秆机械强度小、弯曲穗、穗着粒密度小）为父本，构建F2分离群体244个及其衍生的F3、F4家系，并构建分子连锁图谱。分析F2、F3和F4三代的茎秆机械强度、穗弯曲度、穗长、穗粒数、穗着粒密度、结实率、一次枝梗、二次枝梗和有效穗数的表型变异、相关性和QTL定位。结果如下：1. 在F2-F4三个世代中茎秆机械强度和8个穗型相关性状的表型变异都呈连续分布，表现为由多基因控制的数量性状，符合数量遗传。三个世代中，茎秆机械强度与穗长和穗弯曲度均呈显著或极显著正相关；穗着粒密度与穗弯曲度均呈极显著负相关，与穗粒数均呈极显著正相关。2.三个世代共检测到8个与茎秆机械强度相关的QTL，贡献率为5.12%-13.79%。位于第3染色体RM1350相邻区间与茎秆机械强度相关的qCMS3在F2和F3代中均被检测到，其贡献率分别为11.92%和7.52%；位于第9染色体RM1189所在的相邻区间qCMS9在F2群体被检测到，其贡献率为13.79%；位于第1染色体RM3604-RM243区间的qCMS1也在F2群体被检测到，其贡献率为13.52%。3.三个世代共检测到43个与穗型相关性状的QTL。其中穗弯曲度QTL 8个，贡献率为2.73%-57.69%。位于第9染色体RM1189所在相邻区间与穗弯曲度相关的qPC9在F2、F3、F4代中均被检测到，表现为较稳定遗传，其贡献率均很大，分别为50.52%、57.69%和39.27%。与穗粒数相关QTL在F2、F3和F4代中所检测到的分别为2、4和1个，贡献率为4.66%-9.78%，其中qSPP2、qSPP3和qSPP9的贡献率相对较大，分别为9.78%、7.89%、8.19%。穗长QTL 11个，贡献率为1.89%-55.04%。位于第9染色体RM1189所在的相邻区间与穗长相关的qPL9在F2和F4群体均被检测到，其贡献率都很大，分别为55.04%和25.54%；位于第10染色体RM25669- RM8202区间的qPL10在F3群体被检测到，其贡献率为18.69%。穗着粒密度QTL 6个，贡献率为5.78%-28.65%。位于第9染色体RM1189所在的相邻区间与穗着粒密度相关的qPGD9在F2、F3、F4群体中均被检测到，其贡献率均较大，分别为8.58%、28.65%和31.17%。利用F3家系群体，检测到结实率QTL 4个，贡献率为7.65%-20.96%。在第10染色体的RM25375-RM1375区间检测到与结实率相关的qSSR10，其贡献率为20.96%。利用F4家系群体，检测到的与一次枝梗、二次枝梗和有效穗数相关的QTL分别为3、3、1个，但其贡献均很小，贡献率范围在5.47%-7.77%。4.检测到的QTL成簇分布区间共有8个，但若去掉共同位置，实际只有4个。第2染色体RM6617-RM3730区间和第3染色体RM1350所在的相邻区间都是前人对产量性状QTL初步定位的密集区域。而第4染色体RM5506-RM6629区间和第9染色体RM1189所在的相邻区间尚未见到相关报道。关键词：水稻，茎秆机械强度，穗型性状，遗传，基因定位-II-AbstractLodgingis a universal phenomenon in rice production, Culm mechanical strength is the most important selection index in lodging resistance breeding, deeply carry out Culm mechanical strength in rice, improving further on lodging resistance of rice varieties, it is very important to realizehigh grain quality,high and stable yield. Panicle is final expression sites onrice output, and they have important relationship, so panicle-related traits and the yield in rice is always the study emphases by pcience researchers. To study the genetic basis ofCulm mechanical strengthand panicle-related traits in rice, take NG17-2 as female parent, which with big culm mechanical strength, erect panicle, and big panicle grain density, Nipponbare as the male parent, which with small culm mechanical strength, curve panicle, and small panicle grain density , the populations for QTL analysis were build including 244 plants of F2 separation population and its F3, F4 families, and the genetic linkage map was constructed using SSR markers. The Culm mechanical strength, panicle curvature, grain per panicle, panicle length, panicle grain density, seed setting rate, primary branch number, secondary branch number, effective panicle number were evaluated in F2, F3 and F4 generations, and the phenotypic variation, correlation and QTL mapping of these traits were analysed using constructed genetic linkage map.1. Phenotypic variation of the culm mechanical strength and eight panicle-related traits in F2, F3 and F4 generations showed a continuous distributions, these traits controlled by many genes, it coincidence quantitative inheritance. The culm mechanical strength were significantly positive correlated with panicle curvature, panicle length; panicle panicle grain density was significantly negative correlated with panicle curvature, and was significantly positive correlated with spikelets per panicle.2. We found eight QTL about culm mechanical strength in the three generations. The qCMS3 located in RM1350 adjacent regions on chromosome 3, which correlated with culm mechanical strength was found in F2 and F3 generations, and the contribution ratio were 11.92% and 7.52%; The qCMS9 located in the RM1189 adjacent regions on chromosome 9 was detected in F2 generation, the contribution ratio was 13.79%; the qCMS1 located in RM3604-RM243 region on chromosome 1 was identified in F2 generation, the contribution ratio was 13.52%.3. We found 43 QTL about panicle-related traits in the three generations. And there were eight QTL about panicle curvature, the contribution ratio were between 2.73%-57.69%。The qPC9 associated with panicle curvature were detected in F2, F3 and F4 generations, which located in the RM1189 adjacent regions on chromosome 9, its genetic performance was stable, and the contribution ratio were 50.52%, 57.69% and 39.27%. We found two, four and one QTL in F2, F3 and F4 generations, and thecontribution ratio of qSPP2、qSPP3 and qSPP9 were bigger than others, they were 9.78%、7.89%、8.19%. We found eleven QTL about panicle length, the contribution ratio were between 1.89%-55.04%. The qPL9 rellated with panicle length was found in F2 and F4 generations, which located in the RM1189 adjacent regions on chromosome 9, and the contribution ratio were 55.04% and 25.54%. The qPL10 associated with panicle length was detected in F3 generation, which located in the interval of RM25669- RM8202 on chromosome 10, the contribution ratio was 18.69%. And there were six QTL about panicle grain density QTL, the contribution ratio were between 5.78%- 28.65%. The qPGD9 correlated with panicle panicle grain density was identified in F2, F3 and F4 generations, which located in the RM1189 adjacent regions on chromosome 9, and the contribution ratio were 8.58%、28.65% and 31.17%. Using F3 generation, we found four QTL about seed setting rate, the qSSR10 located in interval of RM25375- RM1375 on chromosome 10, the contribution ratio was 20.96%. Using F4 populations, the QTLs associated with the primary branch number, secondary branch number and effective panicle number QTL were detected for three, three and one, which contribution ratio were all small, ranged between 5.47%-7.77%.4. Eight QTL cluster distribution regions were detected, but remove the common positions, there were only four QTL cluster distribution regions. The interval of RM6617-RM3730 on chromosome 2, the RM1350 adjacent regions on chromosome 3 were QTL serried regions about yield traits reported by prevous researches. But the interval of RM5506-RM6629 on chromosome 4 and the RM1189 adjacent regions on chromosome 9 detected in this study were never reported in prevous researches.Key words：Rice, Culm mechanical strength, Panicle-related traits, Genetic, Gene location-IV-目 录第一章 文献综述11.1水稻重要性状的遗传特点11.2水稻茎秆机械强度相关性状QTL研究进展21.2.1 茎秆机械强度相关性状的研究21.2.2 测定茎秆力学的方法21.2.3 水稻茎秆机械强度的遗传研究进展31.2.4 茎秆机械强度相关性状QTL定位研究31.3穗型相关性状QTL研究进展41.3.1 穗型相关性状的研究41.3.2 穗型相关性状的遗传研究进展41.3.3 穗型相关性状QTL定位研究41.4分子标记51.5 水稻分子遗传图谱的构建及其在遗传研究中的应用61.5.1 QTL定位的步骤61.5.2 水稻分子遗传图谱的构建61.5.3定位方法71.5.4 统计分析软件和作图软件81.6水稻茎秆机械强度、穗型QTL定位的利用81.7本实验研究目的与意义8第二章 材料与方法102.1 供试材料102.2 田间试验102.3 项目测定及方法102.3.1茎杆机械强度的测定及方法102.3.2穗型相关性状的测定及方法112.4 DNA提取及PCR扩增112.4.1DNA的提取112.4.2PCR扩增11- V -2.4.3电泳112. 5 分子标记连锁图谱的构建和QTL检测12第三章 结果分析133.1亲本及其杂交后代群体茎秆机械强度和穗型相关性状的表型变异133.1.1亲本及其F2代群体茎秆机械强度和4个穗型相关性状的表型变异133.1.2亲本及其F3家系植株茎秆机械强度和5个穗型相关性状的表型变异133.1.3亲本及其F4家系植株茎秆机械强度和7个穗型相关性状的表型变异133.1.4亲本及其F2群体、F3和F4家系植株茎秆机械强度和8个穗型相关性状的表型 变异图153.2亲本及杂交后代群体茎秆机械强度及穗型相关性状间的表型相关性183.2.1杂交F2群体茎秆机械强度及4个穗型相关性状间的表型相关性183.2.2杂交F3家系茎秆机械强度及5个穗型相关性状间的表型相关性183.2.3杂交F4家系茎秆机械强度及7个穗型性状间的表型相关性183.2.4 “NG17-2/日本晴”后代F2、F3和F4茎秆机械强度及4个共同穗型相关性状间的表型相关性193.3 分子标记遗传连锁图谱的构建193.4 三个世代茎秆机械强度与穗型相关性状的QTL检测203.4.1 “NG17-2/日本晴” F2代分离群体茎秆机械强度与4个穗型相关性状的QTL检测213.4.2 “NG17-2/日本晴” F3家系茎秆机械强度与5个穗型相关性状的QTL检测223.4.3 “NG17-2/日本晴” F4家系茎秆机械强度与7个穗型相关性状的QTL检测223.4.4 “NG17-2/日本晴”杂交组合F2、F3、F4三个世代中同时检测到的QTL22第四章 小结与讨论264.1 F2、F3和F4三个世代中的QTL成簇分布区间264.2 不同性状检测到的QTL274.2.1 茎秆机械强度274.2.2 穗型相关性状28第五章 结论与展望315.1 结论315.2 展望32- V -参考文献33附 录38致谢44作者简历及论文发表情况45- 9 -宁夏大学硕士学位论文 第一章 文献综述第一章 文献综述水稻是我国第一大粮食作物，产量占粮食总产量的43.7%左右，是我国加入WTO后唯一有优势的粮食作物。近年来，随着人口的不断增长和人民生活水平的不断提高，选育产量高、米质优良的水稻品种是目前广大水稻育种工作者所面临的挑战。自20世纪5070年代水稻矮化育种以来，由于品种耐肥、抗倒伏能力增强，产量潜力迅速提高1。然而，面对超高产水稻育种的目标，半矮秆水稻品种产量潜力的进一步挖掘显得越来越困难。近年来研究表明，通过适当提高株高，增加生物产量从而提高稻谷产量，是水稻高产、超高产品种培育的新途径2-4。这种由高秆到矮秆再到高秆的回归，将重新带来倒伏的危险。因此，寻找植株矮化以外的抗倒因素就成为水稻进一步高产的重要研究内容。穗是水稻产量的最终表达部位，水稻穗型与籽粒产量密切相关，穗部性状与产量的关系历来是科研工作者研究的重点。产量是由单位面积上的有效实粒数决定的，小穗、多穗型的大群体和大穗、少穗型的小群体条件下都能够实现这一目标。不断地杂交与选择，使水稻的单株穗数与每穗粒数之间达到新的平衡与协调，从而达到高产的目的。近年来，育种家培育了一批直立密穗型水稻品种，在生产上大面积种植。这种类型品种通过“扩库”来提高产量水平，其主要特点为株型紧凑、穗直立、穗着粒密度大。今后，“直立大穗型超级稻”的分子设计育种是高产水稻育种的发展方向之一。因此，研究穗弯曲度和穗着粒密度的遗传基础，并对其进行分子标记定位，为培育直立大穗型超级稻奠定理论基础。1.1水稻重要性状的遗传特点自然界生物性状可分为质量性状和数量性状两类。前者表现为非连续变异性状，在分离群体中的变异可以明确分组，遗传行为简单（符合孟德尔三大遗传规律）。数量性状表现为连续变异，即在分离群体中变异范围表现为不间断的，变异的频率分布接近正态分布（不能明确分组），遗传行为复杂。作物的很多农艺性状和经济性状都属于数量性状。QTL(Quantitative trait loci)即数量性状基因座位，是控制数量性状的基因（多基因或微效基因）在基因组中的位置。QTL定位(QTL mapping)是检测分子标记和QTL间的连锁关系，估计QTL效应，利用分子标记进行遗传连锁分析，并检测出QTL。一般来说，控制一个数量性状发育的QTL数目有很多，单个QTL效应小，也容易受环境条件的影响，因此研究难度很大5。分子标记技术的出现和发展，使遗传图谱（高精度）的构建成为可能，是研究作物遗传结构和对各种性状基因定位最重要的手段，以此为基础的有关QTL研究也成为目前研究的热点。做QTL定位有两个必要条件：(1) 目标性状在群体中呈连续分布。(2)高密度的分子标记连锁图谱和相应的统计分析软件。水稻茎秆机械强度、穗型相关性状都是多基因控制的数量性状。利用高密度的DNA标记遗传连锁图将复杂的多基因分解为单个孟德尔因子，对性状相关的基因进行标记定位，研究单个基因遗传效应，了解基因间、基因与环境间的互作。在育种中，通过分子标记辅助选择对茎秆机械强度、穗型相关性状进行准确的选择。1.2水稻茎秆机械强度相关性状QTL研究进展1.2.1 茎秆机械强度相关性状的研究影响倒伏的主要因素是茎秆的物理性状，茎秆抗折力的大小代表茎秆的强度（即茎秆机械强度），是通过非株高因素来提高茎秆抗倒伏性的关键，也是抗倒伏最重要的育种选择指标6。茎秆机械强度与产量潜力也密切相关，因为只有强秆才能有效地运输光合产物和矿质营养从而支撑高产7。大量研究表明，水稻茎秆机械强度与茎秆性状密切相关，基部各伸长节间短，秆壁厚，茎秆直径大，充实程度高，叶鞘包茎度大，这有利于增强茎秆机械强度和抗倒伏能力。1）茎秆基部：茎秆基部第、节间与抗倒伏性有密切关系。黄艳玲等8研究结果表明，基部节间壁厚越厚，节间越粗，其节间充实度越高，植株就越抗倒伏。张忠旭等9认为，基部伸长节间长度对水稻茎秆抗倒伏起着决定作用，尤其是两个基部伸长节间过长是造成倒伏的主要原因。杨惠杰等10认为，缩短基部第节间的长度对提高品种抗倒伏能力具有重要的作用。2）茎秆直径：张忠旭等11分析了茎秆壁厚对抗倒性的影响，认为基部茎秆厚度和基部茎秆粗度是影响倒伏的两个重要因素，增大基部茎秆厚度和粗度，抗倒能力明显增强。凌启鸿等12研究表明，厚壁细胞的厚度与抗弯折断力之间呈极显著正相关，维管束和茎秆粗度也与其有密切相关性。3）茎秆解剖学特性：茎秆中的维管束是水分、矿物质和有机养分的运输通道。水稻伸长节由表皮、下皮、薄壁组织、机械组织及维管束等五个部分组成。表皮细胞的细胞壁木质化或硅质化，使其表皮的强度进一步得到提高。机械组织由很发达的厚壁纤维细胞组成，厚壁组织中的细胞壁厚度和维管束数目决定了水稻茎秆的机械强度。李义珍等13研究表明，维管束数目与茎秆强度有关，可以适当增加维管束数尤其是小维管束数来达到抗倒伏的目的。1.2.2 测定茎秆力学的方法（1）茎秆抗拉弯强度，在田间人为将植株拉弯至与地面成3045夹角，人为判断其抗倒性(折、弯、韧等)，这是传统田间感官判断抗倒性的方法。该方法比较费时费力，田间操作较难进行，且准确度不是很高。（2）茎秆硬皮穿孔强度，是用一定横截面积的测头，在茎秆基部节间处垂直于茎秆方向刺入，读取穿透茎秆时的最大值。这种方法通常用于茎秆较粗大、坚硬的作物，如高粱、玉米等。（3）茎秆垂直压碎强度，是将茎秆采回室内自然干燥，然后用自动水压机垂直压榨，测定茎秆破碎时的最大压力值。（4）茎秆横向折断强度，将茎秆取回室内，把基部第二节间(去叶鞘)两端放于自制支撑木架凹槽内，在中部挂一弹簧秤，向下均匀用力缓慢地拉秤，茎秆被折断时所用的力与弹簧秤自身的重量之和则为该茎的抗折力。（5）茎秆弹性测定，Murphy等在小麦上提出用折断试验法评价茎秆弹性，即选5根去叶而带穗的秆捆在一起，用力拉使整束倾斜成45，松力使秆束回到垂直位置，根据从垂直位置的拉力与回到垂直位置的速度，判断其弹性的大小。由于其速度不好测定，所以应用受到一定的限制。这些测定方法，在研究作物的抗倒能力和培育抗倒品种中发挥了重要作用，但存在一个明显的缺点，即取样后在室内测定的，能否代表作物在正常生长发育状态下的抗倒能力，还有待考证。1.2.3 水稻茎秆机械强度的遗传研究进展对于茎秆抗折力的遗传率，不同研究者因所用材料和分析方法不同，结果差异较大。孙旭初14研究报道，茎基抗折力、抗倒指数和茎长等性状的遗传率均在81.9%以上。梁康迳等15研究指出，茎粗、秆长、茎基抗折力、秆型指数和抗倒指数5个茎秆抗倒性状的普通狭义遗传率相对较低，普通狭义遗传率最高的茎粗也仅40.6%。 茎秆的机械强度是作物的遗传性与环境条件相互作用的结果。基因型与环境互作效应影响茎秆抗倒性的基因型值、群体平均优势和群体超亲优势。梁康迳等16研究表明，茎基抗折力受环境极显著正向影响。研究还表明，基因的加性、显性、上位性遗传效应及其与环境互作效应均影响着茎秆的抗倒性，以显性效应及其与环境互作效应为主。因此，研究茎秆抗折力的遗传效应采用包括上位性和环境互作的遗传模型，使得出的遗传参数更具有实际参考价值和指导意义。1.2.4 茎秆机械强度相关性状QTL定位研究近年来，随着分子生物学和分子标记技术的发展，水稻基部茎秆抗折力相关性状的遗传研究已有一些报道。茎秆的抗折力与茎秆各节间的长度、茎秆维管束、茎秆直径等有关，所以很多研究对茎秆相关性状进行了QTL分析。林鸿宣等17研究表明，控制节间长度的QTL有些定位在同一条染色体的相邻或相近区段上，分析可能是这些性状在遗传基础上有密切联系的反映。张秋英等18对水稻基部、伸长节间性状进行QTL定位，表明在基部伸长节间长性状上检测到3个加性QTL，分别位于第1、6、9染色体，共解释该性状表型变异的20.74%；检测到与基部伸长节间长的相关QTL 2个，分别位于第1、2染色体，贡献率分别为6.2%和22.9%；检测到的与基部I伸长节间粗的相关QTL2个，位于第1号染色体，3个QTL位于第3、6、11染色体，总贡献率为41.0%；检测到与第伸长节间粗的相关加性QTL3个，分别位于第1、3、6染色体，总贡献率35.7%。谭震波等19对水稻上部节间长度的QTL进行定位，检测到与上部节间长度相关的QTL共l2个，定位于第1、2、4、8、9、10、12共7条染色体上。穆平等20检测到控制基部节间茎壁厚的QTL，分别位于第1、2、3、5、7、8、11染色体上，对表型变异的解释率在1.87%23.7%；检测到控制茎秆长度的QTL分别位于第2、3、4、5、6、7染色体上，对表型变异的解释率在2.09%12.77%。陈顺强21用RFLP标记剖析了水稻穗颈维管束及穗部性状的遗传基础，发现了3个控制倒数第2节间小维管束数的QTL，位于第1、2、9染色体上，其贡献率分别是27.13%、28.11%和17.12%。罗丽华22检测到与大维管束数的相关QTL2个，分布在第3、6染色体上，贡献率分别为11.01%、9.99%；小维管束数目的3个QTL分布在第6、7、11染色体上，贡献率分别为12.48%、8.52%和9.16%；与节间数目有关的5个QTL位点分别位于第2、3、4、7、8染色体上，贡献率在7.29%11.29%范围内；检测到与地上部节间长度有关QTL共15个，分别位于第1、2、3、4、6、7、8和11染色体上，其贡献率为6.47%29.83%。张喜娟等23对基部第二节间机械强度和相关性状进行QTL定位，结果表明，检测到4 个控制基部第二节间抗折力QTL，位于第4、7、9 和10 号染色体上，可解释遗传变异的12%23%。1.3穗型相关性状QTL研究进展1.3.1 穗型相关性状的研究水稻穗型是指稻穗的大小、多少和生长姿态等，反映水稻穗型的具体指标包括每穗粒数、结实率、穗着粒密度、一二次枝梗籽粒比例、穗长、穗颈弯曲度等具体性状。直立穗型与弯曲穗型划分的标准是穗茎夹角，穗茎夹角与穗长正相关，因此，直立穗型水稻的穗长较短，一般不超过18 cm。弯曲穗型品种相对较长，一般在20 cm以上。杨守仁24指出，稻穗长垂，直接影响通风透光，间接影响密度，也易导致倒伏，对群体光合和物质生产弊多利少。徐正进25研究认为，直立穗型有利于提高冠层光合效率，是水稻株型改良的方向。关于不同穗型品种的物质生产与分配，不同研究结果较一致26,27，生物产量高是直立穗型品种产量潜力高的根本原因。李泽福等28研究表明，单株产量与有效穗、每穗颖花数、每穗实粒数、穗着粒密度呈显著或极显著正相关。稻穗着粒密度（=每穗粒数/穗长）是每穗粒数和穗长的一个综合性状，它与产量有着密切的关系。当有效穗数和穗长一定时，适当增加穗着粒密度理论上能增加产量。张巍巍等29研究表明，每穗颖花数、一次枝梗数、二次枝梗数、穗着粒密度之间呈极显著或显著的正相关，穗茎夹角、穗长与产量呈极显著负相关；穗着粒密度与穗茎角、穗长呈二次曲线关系；穗着粒密度与产量呈抛物线关系。1.3.2 穗型相关性状的遗传研究进展张文忠等30研究表明，穗型遗传比较复杂多样，它受核基因控制，存在两个以上座位不同的非等位基因且有主效和微效之分。穗长、每穗粒数以及穗着粒密度都是多基因控制的数量性状，鉴定和定位控制穗长、每穗粒数以及穗着粒密度的QTLs，对挖掘高产基因和培育高产品种具有重要的理论意义。关于穗茎夹角的遗传基础，不同研究者看法不同。朱立宏等31研究表明。直立穗型相对弯曲穗型是一种隐性性状，受单一的隐性核基因控制。近些年一些研究者通过对辽宁的直立穗品种研究发现，直立穗性状受一对显性核主效基因或加性基因控制，并可能受微效基因的影响，直立穗型相对弯曲穗型为显性32-34。也有研究认为直立穗型存在基因多样性35；可见，穗型遗传比较复杂，其分子遗传规律还没有明确，有必要进行深入的研究。1.3.3 穗型相关性状QTL定位研究郭龙彪等36定位到7个控制穗长、11个控制每穗总粒数、7个控制结实率和16个控制千粒重的QTL。吴亚辉等37研究检测到3个与水稻穗着粒密度相关的QTL，分布在第1、11、12染色体上，单个QTL所能解释的表型贡献率分别是32.71%、12.05%和22.20%。潘英华等38研究检测到个控制穗粒数的QTL，分别位于第、号染色体，其贡献率为0.21%25.26%；控制穗长的QTL个，分别位于第、号染色体。其贡献率范围为0.28%61.19%；控制穗着粒密度的TL个，位于第、号染色体，其贡献率为0.43%6.91%。崔克辉等39研究了穗长、每穗二次枝梗数、每二次枝梗小花数、穗密度等性状，在两年内共找到53个QTL，其中有23个在两年内都能检测到。荆彦辉等40以云南元江普通野生稻为供体亲本，籼稻品种特青为轮回亲本构建高代回交群体，共定位到15个控制穗一、二次枝梗数和穗颖花数QTL。沈希宏等41对超级杂交稻协优9308重组自交系群体，共检测到7个穗部性状的52个QTL。郑景生等42用区间作图法检测到3个控制水稻生育期、株高和每穗粒数QTL及2个影响结实率和千粒重的QTL。赵建国等43共检测到5个单株有效穗QTL，分别位于第2、3、4、7、10染色体上，总贡献率为23.57%；分别于第3、4染色体上发现一个结实率相关的QTL，表型贡献率为5.41%和5.23%。邢永忠等44每穗实粒数共检测到3个QTL，共解释性状变异的9.42%，分别位于第1、3和7染色体上；结实率共检测到6个QTL，解释性状变异的29.46%，分别位于第1、2、3、6、10和11染色体上；检测到8个QTL影响穗长，分布在7条染色体上，共解释性状变异的26.39%；检测到穗着粒密度7个QTL，分布在5条染色体上，共解释该性状表型变异的35.76%。1.4分子标记遗传学的发展在很大程度上是建立在遗传标记的发现和发展基础上的。分子标记数量多，可遍及整个基因组，且具有不受环境影响的优点。目前，已发展了多种类型的分子标记，基于DNA杂交的分子标记，如RFLP(限制性酶切片断长度多态性)；以PCR为基础的分子标记，如SSR(简单重复序列) ，STS(序列标签位点)；基于限制性酶切结合PCR的分子标记，如CAPS(酶解扩增多态性序列)，AFLP(扩增片断长度多态性)；基于单核苷酸多态性，如SNP(单核苷酸多态性)。其中用于植物遗传图谱构建的主要分子标记有RFLP、SSR、AFLP、SNP。（1）RFLP技术，由于其具有一些复杂、检测费时、费力，且需要放射性同位素的缺点，所以难以广泛应用于以分子标记为基础的植物育种。（2）AFLP标记的不足之处是难以很快将标记定位在特定的染色体上，且AFLP主要属于显性标记，还需要用到同位素，再加上该技术已申请专利，因此在某种程度上限制了它的广泛使用。（3）SNP具有其他分子标记无法比拟或无可替代的特性与优势，正被越来越广泛地运用到对复杂性状与疾病的遗传机理剖析及基于群体的基因识别等领域的研究，但其缺点是研究费用太高。（4）SSR标记具有以下特点：呈共显性遗传，能鉴定杂合子和纯合子；标记的带型简单，记录的条带一致、客观、明确；采用PCR技术进行检测需要DNA样品少，且质量要求不高；每个位点均有多种形式，且操作简便快速，经济有效，重复率和可信度高等优点。水稻中SSR随机分布于整个水稻基因组中，多聚体重复序列具有极高的多态性检测能力45。1.5 水稻分子遗传图谱的构建及其在遗传研究中的应用1.5.1 QTL定位的步骤QTL定位的步骤包括：(1)选择具有相对性状、有足够DNA序列差异的纯系作为亲本进行杂交，获得适