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水稻产量性状和黄化表型的遗传基础

作　者: 毛东海
导　师: 邢永忠
学　校: 华中农业大学
专　业: 基因组学
关键词: 重组自交系数量性状位点产量性状叶绿体发育旁系同源基因
分类号: S511
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水稻产量性状包括单株分蘖数、每穗颖花数、结实率、千粒重以及单株产量。这些农艺性状都是数量性状,由多基因控制并受环境影响。因此,需要进行QTL分析。本研究利用籼稻品种特青和广亲和偏粳材料02428杂交衍生的重组自交系群体在两个地点三个年度的环境下进行了QTL分析。QTL分析包括单位点QTL分析和涉及到主效QTL、上位性QTL以及QTL与环境互作的两位点QTL分析。根据QTL初步分析结果,对两个产量相关的QTL在近等基因系中进行了遗传分析和精细定位。主要结果如下：1.利用特青和02428重组自交系群体构建了一张分子标记遗传图谱。该遗传图谱由154个分子标记,13个连锁群构成,全长1576cM,两两分子标记间平均距离为10.3cM；2.对重组自交系群体在两个地点三个年度的三个环境下进行了产量相关性状考察,然后结合遗传图谱进行QTL分析。单位点QTL分析检测到：4个控制抽穗期的QTL,4个控制株高的QTL,6个控制穗长的QTL,5个控制分蘖数的QTL,9个控制每穗颖花数的QTL,7个控制千粒重的QTL,4个控制结实率的QTL,2个控制单株产量的QTL。两位点QTL分析分别在单株分蘖数、每穗颖花数、结实率、千粒重以及单株产量检测到加性QTL各是7个、10个、10个、14个和7个；上位性QTL各是4个、3个、11个、8个和5个；QTL与环境互作各是1个、1个、2个、2个和2个。根据QTL分析结果,可以确定上位性QTL和加性QTL都是各种数量性状的重要遗传基础；对于不同性状,遗传基础会有所偏移。例如,每穗颖花数主要是由加性QTL控制,而结实率主要是由参与上位性的微效QTL控制；3.通过对极端粒重的重组自交系的千粒重预测,证实除了加性QTL互补行为,上位性QTL也是解析超亲分离的重要遗传基础；4.利用近等基因系,对控制穗大小和分蘖数的Gn4和控制株高、穗长及每穗颖花数的Gph3进行了遗传分析和精细定位。Gn4被定位于183kb, Gph3被定位于Wph1-RM16271区域；另外,在重组自交系R1184中发现的黄化苗突变体,构建了F2和F3分离群体,将控制黄化苗的两个基因分别定位于第11和12染色体上。etll精细定位于第11染色体上的端粒-MSC1标记的147kb, et12定位于重组自交系R1184在第12染色体上缺失的209kb区间。etll精细定位区间和et12缺失区间分别都拥有与拟南芥调控叶绿体基因表达的基因HCF152高度同源的一个基因。通过比较第11和12染色体端粒末梢的同源区域,确定这些来自水稻进化中基因组复制的同源基因,多数是在功能上冗余的。由于RI184家系在第11染色体上的部分片段存在另外一个位于未知位置的拷贝,同时在第12染色体上存在209kb的缺失。因此,我们推测RI184家系发生了“即时”交换。

全文目录

缩略词表  6-7
摘要  7-9
Abstract  9-11
1 文献综述  11-23
  1.1 水稻产量的遗传基础  11-17
    1.1.1 分蘖数  11-13
    1.1.2 每穗颖花数  13-15
    1.1.3 结实率  15-17
    1.1.4 千粒重  17
  1.2 数量性状的分子剖析  17-20
  1.3 超亲分离现象及其机制  20-21
  1.5 叶绿体发育研究进展  21-22
  1.6 本研究的目的和创新之处  22-23
2 材料与方法  23-32
  2.1 研究材料  23-25
  2.2 研究方法  25-32
    2.2.1 种植和考察  25-26
    2.2.2 DNA抽提  26
    2.2.3 标记开发  26-27
    2.2.4 基因型鉴定  27-28
    2.2.5 连锁图构建  28-29
    2.2.6 QTL作图  29-30
    2.2.7 赤霉素处理  30
    2.2.8 BSA法  30
    2.2.9 叶绿素含量测定  30-31
    2.2.10 透射电镜观察  31
    2.2.11 序列分析  31
    2.2.12 芯片数据分析  31-32
3 结果与分析  32-77
  3.1 亲本和群体表型  32-34
  3.2 遗传图谱构建  34-35
  3.3 单位点QTL分析  35-37
  3.4 两位点QTL分析  37-40
    3.4.1 单株分蘖数  37-38
    3.4.2 每穗颖花数  38
    3.4.3 结实率  38-39
    3.4.4 千粒重  39
    3.4.5 单株产量  39-40
  3.5 预测极端RIL表型  40-45
  3.6 Gn4的遗传分析和精细定位  45-51
    3.6.1 Gn4近等基因系构建  45
    3.6.2 Gn4在近等基因系的表现  45-46
    3.6.3 Gn4的QTL分析  46-47
    3.6.4 利用S1群体进行Gn4精细定位  47-48
    3.6.5 S5株系有两个基因控制SPP  48-50
    3.6.6 Gn4的多效性  50-51
  3.7 Gph3  51-58
    3.7.1 Gph3近等基因系构建  51
    3.7.2 Gph3在近等基因系的表现  51
    3.7.3 各个性状相关性分析  51-52
    3.7.4 遗传图构建及QTL分析  52-54
    3.7.5 两个多效QTL的剖析  54-57
    3.7.6 近等基因系中苗期赤霉素处理  57-58
  3.8 双隐性基因控制黄化苗  58-77
    3.8.1 黄化苗表型  58
    3.8.2 遗传分析  58-60
    3.8.3 et11精细定位  60-62
    3.8.4 第11染色体上部分片段在R1184存在双拷贝  62-63
    3.8.5 et12在RI184中缺失  63-65
    3.8.6 et11和et12所在区域的旁系同源基因  65-69
    3.8.7 复制区间旁系同源基因的表达模式  69-77
4 讨论  77-88
  4.1 单位点与两位点QTL分析结果比较  77-78
  4.2 产量性状QTL簇  78-79
  4.3 不同性状具有不同遗传基础  79-80
  4.4 上位性QTL与加性QTL都是超亲分离的重要遗传基础  80
  4.5 Gn4是一个同时控制每穗颖花数和分蘖数的多效基因  80-81
  4.6 Gn4与qGN4-1可能是同—个基因  81-82
  4.7 两个紧密连锁的多效性QTL,Gph3和Srt3  82-83
  4.8 效应较小的QTL在近等基因系中也是难以分离  83
  4.9 两个旁系同源基因HCF152为黄化苗候选基因  83-84
  4.10 协同进化使复制基因功能冗余  84-87
  4.11 RI184可能发生"即时"交换  87-88
参考文献  88-97
作者简介  97
研究生期间发表论文  97
会议摘要  97-98
附录  98-100
致谢  100

水稻产量性状和黄化表型的遗传基础

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