水稻苗期耐镉胁迫的QTL定位及其与环境互作效应分析

论文摘要

以Lemont(美国)和Dular(印度)杂交建立的重组自交系(RIL)群体,包括123个家系和亲本在内,用含有0.2mg/L镉的水培液进行处理,以不加镉培养的水培液作为对照,考察了2006年和2007年叶绿素含量、根长、株高、叶长等4个性状,并转换成抗性指数,用于评价水稻对Cd污染的抗性指标。在已构建的以109个引物为基础的遗传图谱上进行复合区间定位与基因型与环境互作分析。结果显示:共检测到16个加性QTLs,涉及1,2,3,4,6,7,11等7条染色体,其中,以叶绿素抗性指数为指标,2006年检测到3个与耐Cd有关的QTLs分别位于第2,3,11染色体上,解释了14%,9%,9%的表型变异,2007年检测到2个QTLs,分别位于第2,4染色体上,解释了38%和7%的表型变异;以根长抗性指数为评价指标,2006年只检测到1个位于第1染色体上控制耐Cd的QTLs,解释了9%的表型变异,2007年检测到位于第6染色体上的1个QTL,解释了12%的表型变异;用株高抗性指数进行定位,2006共有3个与耐Cd相关的QTLs,位于1,1,11染色体上,分别解释了10%,27%,10%的表型变异,2007年检测到2个相关的QTLs,分别位于第6和第7染色体上,均解释了8%的表型变异;而以叶长抗性指数进行水稻秧苗耐Cd性表现的QTL定位,2006年发现也有2个QTLs与其耐Cd反应有关,它们分别位于1,11染色体上,解释了21%,12%的表型变异,2007年检测到2个相关的QTLs,分别位于第2,6染色体上,解释了11%,12%的表型变异。同时也检测到5个加性与环境互作相关的QTLs,其中用株高抗性指数进行定位有2个,均位于第1染色体上,解释了10.94%和34.64%的表型效应;以叶绿素抗性指数为指标也检测到2个,分别位于第2和第11染色体上,解释了9.66%和18.37%的表型效应;以根长抗性指数为评价指标检测到1个,位于第1染色体上,解释了8.88%的表型效应。检测到6对上位性及其与环境互作的相关的QTLs,其中用株高抗性指数进行定位的有2对,分别位于第1,1染色体和第4,11染色体上,上位性效应的贡献率为0和3.44%,与环境互作效应解释了3.58%和16.38%的表型变异;1对以根长抗性指数为评价指标的耐Cd QTL,位于第10,10染色体上,上位性效应贡献率为7.65%,与环境互作效应解释了12.71%的表型变异;1对以叶绿素抗性指数为评价指标的耐Cd QTL,上位性效应的贡献率为2.93%,与环境互作效应解释了7.37%的表型变异;2对以叶长抗性指数为评价指标的耐Cd QTLs,分别位于第1,10染色体和第1,1染色体上,上位性效应贡献率分别为21.93和0,与环境互作效应解释了3.84%和10.47%的表型变异。分析表明,在采用不同评价指标所检测到的27个与耐Cd相关的QTLs中,有12个集中于第1染色体上。结果还指出以株高和叶绿素抗性指数为评价指标,检测到的QTLs最多,根长抗性指数为评价指标的最少。研究还发现在第1、2和第11染色体上的相同区间内同时检测到以不同抗性指数为评价指标的多个与耐Cd相关的QTLs,推测它们可能是功能相同的几个紧密连锁的非等位基因,也可能就是同一等位基因的不同表现形式,从而也说明了该评价指标用于基因定位的准确性和可行性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1.综述
• 1.1 重金属的概念
• 1.2 重金属对人体的伤害
• 1.3 镉的来源
• 1.4 我国农田镉污染现状
• 1.5 福建省水稻稻米Cd污染状况调查
• 1.6 Cd在水稻体内的行为特征和水稻对Cd累积的特性
• 1.6.1 Cd在水稻体内的行为特征
• 1.6.2 水稻对镉的吸收和迁移
• 1.6.3 水稻对镉的富集
• 1.6.4 Cd对水稻的毒害
• 1.6.4.1 Cd对水稻生长的影响
• 1.6.4.2 Cd对土壤动物和微生物的危害
• 1.6.5 水稻对镉的解毒和抗性
• 1.7 水稻Cd累积的特性
• 1.7.1 水稻Cd累积的基因型差异
• 1.7.2 水稻Cd低累积基因的筛选与定位
• 1.8 数量性状基因座位（QTL）研究进展
• 1.8.1 传统数量学研究方法及存在的问题
• 1.8.2 分子标记连锁遗传图谱的构建
• 1.8.2.1 遗传标记
• 1.8.2.2 用于构建分子图谱的遗传群体类型及特点
• 1.8.2.3 构建遗传图谱的软件
• 1.8.2.4 QTL分析方法
• 1.8.2.5 QTL定位分析软件
• 1.9 本研究的意义
• 2.材料与方法
• 2.1 水稻RIL群体遗传图谱的建立
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.1.2.1 DNA的提取
• 2.1.2.2 DNA浓度估计及质量检测
• 2.1.2.3 PCR反应
• 2.1.2.4 电泳
• 2.1.2.5 图片保存
• 2.1.2.6 数据统计
• 2.2 水稻高镉的QTL分析
• 2.2.1 供试材料
• 2.2.2 数据整理
• 2.2.3 QTL定位
• 3.结果与分析
• 3.1 水稻RIL群体遗传图谱的构造
• 3.2 水稻抗镉的QTL分析
• 3.2.1 水稻抗镉性状表现
• 3.2.2 水稻苗期耐镉的QTLs
• 3.2.2.1 水稻苗期耐镉的加性QTLs
• 3.2.2.2 水稻苗期耐镉的上位性QTLs
• 3.2.3 水稻抗镉的QTLs与环境的互作效应
• 3.2.3.1 水稻抗镉的加性QTLs与环境的互作效应
• 3.2.3.2 水稻抗镉的上位性QTLs与环境的互作效应
• 4.结论与讨论
• 4.1 关于新构建的分子标记遗传图
• 4.2 水稻抗镉的QTL分析
• 4.2.1 水稻抗镉的指标
• 4.2.2 不同的QTLs或同一QTLs的不同等位基因影响不同环境下的表型变化
• 4.2.3 水稻抗镉相关性状的"一因多效"或"基因连锁"
• 参考文献
• 致谢