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水稻光温敏不育系DS的遗传分析与基因定位

作　者: 王嫘
导　师: 华泽田
学　校: 天津科技大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 水稻光温敏不育柱头外露率基因定位数量性状基因座(QTL)
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

以光温敏核不育系为基础的两系法杂交水稻,因其恢复谱广、无细胞质效应且一系两用等优点开辟了水稻杂种优势利用的新途径,在生产上具有较广阔的应用前景。雄性不育的起点温度低是选育两系不育系最关键的技术指标。本实验选用水稻温敏核不育系DS不育起点温度低(≤23.0℃),柱头外露率高,异交结实率高,表明它是—个适用于北方稻区的光温敏不育系,可作为供体亲本选育不育系。本研究利用高柱头外露率品种DS和低柱头外露率品种C9083及由它们构建的F2群体,在天津夏季条件下观察育性及柱头外露表型,通过简单重复序列(SSR)、插入缺失(InDel)分子标记技术分别对DS不育基因和柱头外露进行遗传分析和基因定位。通过对DS/C9083组合的F2分离群体进行遗传分析,结果表明DS的不育性受1对隐性不育基因控制,呈质量性状；DS的柱头外露性状F2群体分离符合正态分布规律,呈数量性状。利用SSR和InDel分子标记技术,结合BSA法以DS/C9083组合F2分离群体为材料,将不育基因定位于第2染色体上。利用QTL IciMapping V3.0软件构建了包含101个分子标记的遗传连锁图谱,覆盖全基因组总长度为1942.68cM,标记间平均距离为19.23cM。以DS/C9083为两亲本的F2群体共检测到16个与柱头外露率有关的QTL分析,分布在7条染色体上,加性效应起主要作用。共检测到5个控制水稻柱头单边柱头外露率的QTL(qPSES-1a/qPSES-3a/qPSES-7a、qPSES-7b、qPSES-9a),分别位于第1、第3、第7和第9染色体,其中qPSES-1a位点的QTL显著,其LOD值为18.28,贡献率为37.62%；共检测到4个影响双边柱头外露率的QTL (qPDES-3a、 qPDES-6a、qPDES-9a、qPDES-11a),位于第3、第6、第9和第11染色体体上,其中qPDES-3a位点的QTL显著,其LOD值为14.99,贡献率为31.18%；共检测到7个影响总柱头外露率的QTL (qPES-1a、qPES-3a、qPES-3b、qPES-7a、qPES-7b、 qPES-9a、qPES-10a),位于第1、第3、第7、第9和第10染色体体上,其中qPES-3b位点的QTL显著,其LOD值为19.69,贡献率为41.91%,三个较高LOD值的位点增效等位基因均来源于DS。并且发现第7号染色体上qPSES-7a和qPSES-7b位点上的QTL均在单边柱头外露率和总柱头外露率两个性状上被检测到；第3号染色体qPDES-3a位点上检测到一个与双边柱头外露率、总柱头外露的主效QTL与控制单边的主效QTLqPSES-3a位点重叠,并且QTL贡献率也非常显著,推测这两个QTL位点可能是由同一个基因控制。在分子辅助育种中,可以尝试利用以上定位结果,从而实现高柱头外露亲本的定向培育。本研究为DS不育基因和柱头外露基因的精细定位和克隆,以及分子标记辅助选择育种提供了参考依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 前言  9-24
  1.1 植物雄性不育概述  9-10
  1.2 水稻细胞质雄性不育  10-11
    1.2.1 野败型(WA)雄性不育  10
    1.2.2 包台型(BT)雄性不育  10
    1.2.3 红莲型(HL)雄性不育  10-11
    1.2.4 滇型(DY)雄性不育  11
  1.3 水稻核雄性不育  11-13
    1.3.1 水稻核雄性不育的遗传类型  11
    1.3.2 光温敏不育水稻研究进展  11-13
  1.4 数量性状的遗传研究基础及方法  13-15
    1.4.1 数量性状的遗传基础  14
    1.4.2 数量性状的研究方法  14-15
  1.5 分子标记在水稻QTL定位中的应用  15-19
    1.5.1 DNA分子标记技术种类与发展  15-16
    1.5.2 分子标记应用于QTL作图的原理  16
    1.5.3 分子标记遗传连锁图谱的构建  16-18
    1.5.4 分子标记在水稻育种上的应用  18-19
  1.6 QTL基因定位的基本原理与方法  19-20
    1.6.1 QTL定位基本原理  19
    1.6.2 QTL定位方法  19-20
  1.7 水稻柱头外露研究概述  20-22
    1.7.1 水稻柱头外露率的遗传特性  20-21
    1.7.2 水稻柱头外露率的QTL定位研究进展  21-22
  1.8 研究目的意义及内容  22-24
    1.8.1 研究的目的与意义  22-23
    1.8.2 研究内容  23-24
2 材料与方法  24-32
  2.1 实验材料  24-26
    2.1.1 实验原料  24
    2.1.2 主要试剂  24-25
    2.1.3 实验仪器及设备  25-26
    2.1.4 试剂配制  26
  2.2 实验方法  26-32
    2.2.1 F_2基因定位群体的构建  26
    2.2.2 水稻DS品系的表型观察统计与遗传分析  26-27
    2.2.3 总DNA的提取及纯度鉴定  27-28
    2.2.4 水稻光温敏不育基因ptgms2-2的定位  28-30
    2.2.5 水稻柱头外露率的QTL定位  30-32
3 结果与讨论  32-50
  3.1 水稻光温敏核不育基因ptgms2-2的定位结果  32-38
    3.1.1 水稻DS选育过程  32
    3.1.2 水稻DS主要特征特性  32-33
    3.1.3 F_2群体的构建  33
    3.1.4 DS的育性分析  33-35
    3.1.5 DS光温敏不育性状的遗传分析  35
    3.1.6 总DNA的提取及纯度鉴定  35
    3.1.7 亲本多态性分析结果  35-36
    3.1.8 水稻光温敏不育基因ptgms2-2的初步定位结果  36-38
  3.2 水稻柱头外露率的QTL定位结果  38-50
    3.2.1 亲本及F_2群体的性状表现  38-39
    3.2.2 DS柱头外露性状的遗传分析  39-42
    3.2.3 F_2群体基因型分析结果  42-43
    3.2.4 构建遗传图谱及QTL分析  43-50
4 结论  50-51
5 展望  51-52
6 参考文献  52-59
7 攻读硕士学位期间发表论文情况  59-60
8 致谢  60

水稻光温敏不育系DS的遗传分析与基因定位

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