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水稻柱头外露率和稻米蛋白质含量QTL定位分析

作　者: 尹成
导　师: 何予卿
学　校: 华中农业大学
专　业: 遗传学
关键词: 水稻蛋白质含量柱头外露率重组自交系数量性状位点
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

稻米蛋白质作为优质植物蛋白影响人类健康,定位水稻蛋白质含量QTL,对提高稻米蛋白质含量,培育出可满足不同需求的高品质水稻品种具有重要的理论与实践意义。水稻作为植物学研究的一种重要的模式植物,探索其柱头外露的遗传基础可以为揭示栽培稻在驯化过程中发生的关键事件提供研究基础。同时,水稻作为一种重要的粮食作物,改良其柱头外露,尤其是杂交组合中母本的柱头外露,可以大幅度提高杂交种生产效率,这无疑会带来巨大的经济效益。本研究中构建了岳早籼6号/Ⅱ-32B重组自交系群体的分子标记遗传连锁图谱,利用群体F9、F1o代两年柱头外露率及糙米蛋白质含量表型数据,定位了籼稻组合中控制水稻柱头外露和糙米蛋白质含量的QTL,并结合群体抽穗期和稻米垩白率表型,综合分析了糙米蛋白质含量与抽穗期、稻米垩白率之间的相互关系。本研究的主要结果如下：1.遗传连锁图构建：用亲本岳早籼6号和Ⅱ-32B进行标记多态性筛选,共获得146个可用SSR标记。构建的遗传图谱总长1086.2cM,标记间平均距离为10.86cM。2.蛋白质含量与垩白率、抽穗期的相互关系：群体2011年蛋白质含量(PC11)与群体2011年垩白率(CR11)的相关系数为-0.02,群体2012年蛋白质含量(PC12)与群体2012年垩白率(CR12)的相关系数为-0.06,群体两年蛋白质含量表型与群体两年垩白率表型之间均无明显的相关性。群体2011年蛋白质含量(PC11)与群体2011年抽穗期(HD11)的相关系数为-0.45,群体2012年蛋白质含量(PC12)与群体2012年抽穗期(HD12)的相关系数为-0.45,群体两年蛋白质含量表型与群体两年抽穗期表型之间均呈极显著负相关；同时,控制群体蛋白质含量的qPC6-1位点与控制群体抽穗期的qHD6-2位点共定位在第6染色体RM584(RM585)-RM314之间,这也从一定的基因水平上说明蛋白质含量与抽穗期的遗传相关性。3.蛋白质含量QTL定位：群体2011年和2012年两年蛋白质含量表型数据共检测到6个控制蛋白质含量的QTLs,分布于第6、第7、第8和第10染色体上。单个QTL解释表型变异率为5.70%～17.56%。两年蛋白质含量表型数据在第6染色体RM584-RM314之间重复检测到qPC6-1。qPC6-1在两年蛋白质含量表型中的LOD值为5.57和3.36,加性效应为1.89mg/g和1.47mg/g,贡献率为13.17%和10.97%,基因效应来源于岳早籼。4.垩白率QTL定位：群体2011年和2012年两年稻米垩白率表型数据共检测到6个控制垩白率的QTLs,分布于第5、第6和第7染色体上。单个QTL解释表型变异率为6.87%-38.71%。两年垩白率表型数据在第5、第6染色体上重复检测到qCR5-1和qCR6-2。qCR5-1在两年垩白率表型中的LOD值为4.13和4.93,加性效应为9.91%和11.01%,贡献率为6.87%和10.23%,基因效应来源于Ⅱ-32B; qCR6-2在两年垩白率表型中的LOD值为16.53和12.65,加性效应为20.92%和16.45%,贡献率为38.71%和27.06%,基因效应来源于Ⅱ-32B。5.柱头外露率QTL定位：群体2011年和2012年两年表型数据共检测到16个控制柱头外露率的QTLs,分布于第1、第3、第5、第6、第7和第9染色体上。单个QTL解释表型变异率为5.08%-35.72%。这些QTLs主要分布于第1染色体RM472-RM12276区段和第9染色体RM278-RM107区段。区间RM472-RM12276可解释表型变异10.65%～35.72%,基因效应来源于亲本Ⅱ-32B。区间RM278-RM107可解释表型变异14.40%～43.59%,基因效应由岳早籼提供。总之,定位的QTL为利用分子标记辅助选择改良稻米品质和提高不育系制种效率提供了理论依据。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
縮略词表  11-12
1 前言  12-36
  1.1 QTL分析概述  12-20
    1.1.1 作图群体  12-13
    1.1.2 遗传标记  13-16
    1.1.3 QTL分析方法  16-20
  1.2 分子标记辅助选择  20-22
    1.2.1 分子标记辅助选择的理论基础  21-22
    1.2.2 分子标记辅助选择的操作过程  22
    1.2.3 分子标记辅助选择的应用  22
  1.3 稻米蛋白质研究  22-29
    1.3.1 稻米蛋白质的成分  23
    1.3.2 稻米蛋白质分子组成  23-24
    1.3.3 稻米蛋白质储藏形式  24-25
    1.3.4 稻米蛋白质的生物合成  25-26
    1.3.5 稻米蛋白质与相关品质的关系  26-27
    1.3.6 稻米蛋白质遗传调控  27-28
    1.3.7 稻米蛋白质改良  28-29
  1.4 水稻柱头外露研究  29-35
    1.4.1 水稻柱头外露与不育系异交结实率  29-30
    1.4.2 水稻柱头外露与水稻驯化  30
    1.4.3 水稻柱头外露遗传调控  30-32
    1.4.4 柱头外露率与花器官的关系  32-33
    1.4.5 水稻粒长基因GS3和柱头外露的关系  33
    1.4.6 bHLH蛋白与柱头外露之间的关系  33-34
    1.4.7 水稻柱头外露率遗传改良  34-35
  1.5 本研究的意义、目的和创新之处  35-36
2 材料与方法  36-40
  2.1 供试材料  36
  2.2 田间试验  36
  2.3 SSR分析  36-38
    2.3.1 DNA抽提  36-37
    2.3.2 PCR操作  37
    2.3.3 尿素-聚丙烯酰胺凝胶制备  37-38
    2.3.4 电泳  38
    2.3.5 显影  38
  2.4 表型测定  38-39
    2.4.1 糙米总蛋白测定  38
    2.4.2 柱头外露率考察  38-39
    2.4.3 抽穗期考察  39
    2.4.4 垩白率考察  39
  2.5 数据分析  39-40
3 结果与分析  40-51
  3.1 遗传图谱构建  40
  3.2 亲本及群体的表型变异分析  40-43
  3.3 群体表型相关性分析  43-45
    3.3.1 蛋白质含量与抽穗期、垩白率的相关性分析  43-44
    3.3.2 柱头外露表型相关性分析  44-45
  3.4 群体表型OTL分析  45-51
    3.4.1 蛋白质含量QTL分析  45
    3.4.2 抽穗期QTL分析  45-46
    3.4.3 垩白率QTL分析  46
    3.4.4 柱头外露率QTL分析  46-51
4 讨论  51-56
  4.1 分子标记筛选  51
  4.2 水稻柱头外露率表征  51-52
  4.3 稻米蛋白质含量与抽穗期的关系  52-53
  4.4 稻米蛋白质含量与垩白率的关系  53-54
  4.5 水稻柱头外露QTL  54
  4.6 本研究结果的育种意义  54-55
  4.7 本研究结果的启示  55-56
参考文献  56-65
致谢  65

水稻柱头外露率和稻米蛋白质含量QTL定位分析

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