一份新型水稻极度分蘖突变体的遗传分析及微卫星定位

论文摘要

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,世界上半数以上的人口以水稻为主食。分蘖是影响水稻与小麦等主要农作物穗数多少并进而影响单产的重要农艺性状之一;分蘖又是单子叶植物在生长发育过程中形成的一种特殊的分枝特性,极具有重要的发育生物学特性。因此,对水稻分蘖的研究具有重要的理论意义和应用价值。通过对相关突变体的研究,人们已获得关于水稻分蘖的一些知识。为了研究水稻分蘖发生的复杂机制,迫切需要寻找和筛选出各种类型的突变体,以便分离出相应的突变基因,进而研究这些基因控制水稻分蘖的机制。 从水稻保持系绵香1B（M1B）和一份雄性核不育材料（Genetic Male Sterile,GMS-1）的杂交F2代中发现一株极度分蘖突变体（分蘖数达121）,命名为ext-M1B。除了在分蘖数上表现出差异外,ext-M1B同野生型植株相比在株高、茎、叶等表型上也有显著的不同,其主要特征是:极度分蘖、叶细、色淡、穗子短小和植株矮化。用突变体与正常分蘖和植株形态的水稻品种2480B、D62B、G46B、G683B、M1B进行正反交配制杂交组合构建F2群体。 对所配制的杂交组合进行遗传分析,结果表明无论正交还是反交,所有组合F1代均表现为正常亲本的表型。根据F2代表型及x2测验表明,正常植株与突变体的比例符合一对基因控制的分离比3:1,表明该突变性状受单隐性核基因控制。同时,极度分蘖性状与株高变矮共分离,据此推测突变体ext-M1B极度分蘖特性与株高矮化现象可能受同一隐性基因控制的一因多效或紧密连锁。 选取符合度高且群体较大的2480B/ext-M1B的F2代分离群体作定位群体。它包括602个隐性单株和1865个显性单株。用比较均匀分布于水稻12条染色体上的520对微卫星引物对亲本2480B和ext-M1B进行SSR筛选,结果有54对引物在亲本间出现多态性,多态性频率为8.89%。分别用在亲本间表现多态性的标记对2480B/ext-M1B的F2的602个隐性单株进行SSR分析,用MAPMAKER软件进行连锁分析,构建ext-M1B极度分蘖基因的局部分子连锁图。结果表明,该极度分蘖基因位于水稻第6染色体短臂,与微卫星标记RM197、RM225和RM584紧密连锁,其遗传距离分别为:3.8cM,5.1cM和5.2cM。根据现有资料,该基因是首次发现和初步定位,将其暂命名为ext-M1B（t）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• Ⅰ 文献综述
• 1 水稻的形态建成及相关突变体研究
• 2 水稻分蘖的研究
• 2.1 植物分枝机制研究
• 2.2 水稻分蘖期的生长发育
• 2.2.1 分蘖的生长
• 2.2.2 叶的生长
• 2.2.3 根的生长
• 2.3 影响水稻分蘖的因素
• 2.3.1 遗传因素
• 2.3.2 栽培及环境条件
• 2.3.3 激素调节
• 3 DNA分子标记及其应用
• 3.1 常见的DNA分子标记的种类及其应用
• 3.1.1 基于Southern杂交技术的分子标记
• 3.1.2 基于PCR技术的分子标记
• 3.1.2.1 随机扩增多态性DNA
• 3.1.2.2 扩增片段长度多态性（AFLP）
• 3.1.2.3 序列标签位点（STS）
• 3.1.2.4 特征序列扩增区域（SCAR）
• 3.1.2.5 CAPS
• 3.1.2.6 SSR技术及其应用
• 3.2 DNA分子标记的优缺点比较
• 4 水稻分蘖的遗传规律及本研究的目的意义
• Ⅱ 材料与方法
• 1.材料
• 1.1 水稻材料
• 1.2 主要试剂的配制
• 1.2.1 DNA提取液
• 1.2.2 TE缓冲液（PH 8.0）
• 1.2.3 凝胶加样缓冲液TBE（10升）
• 2 方法
• 2.1 田间试验
• 2.1.1 多分蘖材料的准备
• 2.1.2 突变体材料及其杂交后代的性状调查
• 2.1.3 遗传分析和定位群体的构建
• 2.2 水稻叶片总DNA的提取及质量检测
• 2.2.1 大量提取法
• 2.2.2 微量提取法
• 2.2.3 质量检测
• 2.3 微卫星（SSR）分析
• 2.3.1 反应体系和反应程序
• 2.3.2 琼脂糖电泳检测
• 2.3.3 数据处理
• 2.4 利用基因组数据进行进一步基因定位
• 2.4.1 基因组数据获得及分析
• 2.4.2 SSR引物的设计
• Ⅲ 结果与分析
• 1 极度分蘖突变体ext-M1B的获得及性状
• 1.1 极度分蘖突变体ext-M1B的获得
• 1.2 极度分蘖突变体的性状
• 2 试验材料的农艺性状考察及分析
• 3 遗传分析
• 4 基因定位
• 4.1 亲本间多态性分析
• 4.2 定位群体的极度分蘖性状与SSR标记的共分离分析
• 5 进一步基因定位
• 5.1 染色体基因组数据分析
• 5.2 新引物的合成
• 5.3 新引物在亲本2480B和ext-MIB间多态性分析
• Ⅳ 讨论
• 1 ext-M1B（t）基因是一新的水稻极度分蘖基因
• 2 ext-M1B（t）基因作用机理探讨
• 3 分蘖基因对植株形态建成的影响
• Ⅴ 小结
• 1 极度分蘖突变体材料的识别
• 2 突变体的遗传分析
• 3 定位研究
• 研究生在读期间发表论文情况
• 致谢