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水稻粒形QTL的定位及休眠候选基因的鉴定

作　者: 文觅
导　师: 邢永忠
学　校: 华中农业大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 水稻粒形 SNP芯片重组自交系种子休眠
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,因此长期以来水稻产量的提高是水稻科研工作者重点攻克的课题。千粒重是水稻产量构成的重要因子之一,粒形是与千粒重密切相关的重要外观品质形状,它受粒长、粒宽与粒厚三个因素影响。粒长、粒宽、粒厚及千粒重都是由数量性状位点所控制,探索它们的遗传基础对于水稻高产育种有着重要的指导作用。水稻种子休眠是一个与穗发芽抗性相关的重要性状,穗发芽在中国以及东南亚地区频繁发生,导致产量和稻米品质的降低。在有些杂交品种稻田中,穗发芽率可以达到稻田的5%左右,严重的年份甚至可以达到20%-30%。种子休眠不仅为开花植物在不利自然环境中生存提供了机会,同时,一定程度的休眠还能够有效抵抗田间穗发芽的发生,对产量,品质和加工品质都有着一定影响。本研究利用西藏2号(XZ2)和珍汕97(ZS97)衍生的RIL群体F7(2011年)和F8(2012年)代197个家系中的153个家系,对控制粒形和千粒重的QTL进行了初步定位。此外,在小组前期工作的基础上,对3个休眠候选基因进行了分离和功能验证,主要研究结果如下：1.考察了RIL群体F7和F8代中153个家系的粒形和千粒重表型,并利用SNP6K芯片分析群体基因型,构建了覆盖全基因组的遗传连锁BIN图(共含3350个SNP标记),并进行全基因组QTL扫描,共定位到22个QTL,其中有11个QTL在两年间都重复定位到,与前人的定位结果比较,其中6个QTL是新发现的。另一方面,在其中的11个QTL中,ZS97等位基因增效,其余则为XZ2等位基因增效。其中,有6个QTL表现出多效性,它们同时控制着2或3个不同的性状。2.西藏2号(XZ2)和珍汕97(ZS97)是两个在粒形上无显著差异的亲本,在它们的重组自交系后代中粒形却出现了超亲分离,不同QTL增效等位基因的聚合是表型超亲分离的遗传基础。3.每一个检测到的QTL在重组自交系群体中都有1-6个杂合自交系,为我们创造近等基因系提供了良好的机会。基于这些杂合自交系,可以快速获取这些新发现的QTL近等基因系,为它们的精细定位创造了条件。4.我们小组前期利用珍汕97和明恢63衍生的重组自交系群体开展了种子休眠QTL定位,3个QTL区间分别包含一个拟南芥休眠基因的同源基因。本研究在此基础上从普通野生稻中分离出这三个种子休眠的候选基因,转化日本晴进行功能验证,分别得到约50株转基因苗,利用发芽试验进行休眠表型鉴定,但是并未表现出明显差异,可能原因是野生稻的等位基因与明恢63携带的不同,可能没有休眠特性。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
缩略词表  10-11
第一章水稻粒形QTL的定位  11-25
  1 前言  11-16
    1.1 作图群体  11
    1.2 分子标记  11-12
    1.3 QTL分析方法  12-13
    1.4 粒形性状的遗传基础  13-16
    1.5 研究的目的和意义  16
  2 材料与方法  16-17
    2.1 研究材料  16
    2.2 田间种植  16-17
    2.3 粒形的考察  17
    2.4 数据分析  17
  3 结果与分析  17-22
    3.1 亲本及重组自交系中的粒形表型  17-18
    3.2 遗传力和相关性  18-19
    3.3 重组自交系中基因型的构建  19
    3.4 定位到的粒形QTL  19-22
  4 讨论  22-25
    4.1 在本研究中新发现的QTL  22-23
    4.2 多效性QTL  23
    4.3 互补基因作用是超亲分离的遗传基础  23
    4.4 影响QTL定位准确性的因素  23-25
第二章水稻休眠候选基因的分离  25-38
  1 前言  25-29
    1.1 水稻种子休眠与生产实践  25
    1.2 休眠的的生理学基础  25-26
    1.3 水稻休眠的遗传学基础  26-28
    1.4 休眠相关基因的克隆  28-29
    1.5 研究的目的和意义  29
  2. 材料与方法  29-32
    2.1 研究材料  29-30
    2.2 遗传转化的载体和菌株  30
    2.3 DNA及RNA的提取,RT-PCR  30-31
    2.4 基因扩增和载体构建  31
    2.5 农杆菌介导的遗传转化  31
    2.6 转基因植株阳性检测  31
    2.7 休眠性状的鉴定  31-32
    2.8 所用引物  32
  3 结果与分析  32-36
    3.1 候选基因序列分析  32-34
    3.2 转基因单株阳性鉴定  34-35
    3.3 休眠表型的鉴定  35-36
  4 讨论  36-38
    4.1 对于同源基因的利用  36
    4.2 水稻种子休眠性鉴定的困难  36-37
    4.3 分离休眠QTL的用途  37
    4.4 关于互补验证的思考  37-38
参考文献  38-46
致谢  46

水稻粒形QTL的定位及休眠候选基因的鉴定

内容摘要

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