水稻产量相关性状基因的聚合及遗传效应分析

论文摘要

提高水稻产量一直是我国稻作科研和生产的主攻方向。过去几十年,水稻半矮杆基因sd-1和杂种优势的利用,使水稻单产经历了两次飞跃。然而近20年来,水稻产量水平出现徘徊现象,没有太大的突破。如何实现水稻单产的进一步提高,获得新的突破已成为水稻遗传育种家关注的热点问题。粳稻是亚洲栽培稻（O.sativa）中的一类重要类型,广泛分布于我国北部、日本等国家和地区。近年来,粳稻的产量水平得到了大幅度提高。许多育种家认为直立穗性状在粳稻培育中的应用是粳稻产量提高的重要因素。目前,在我国粳稻种植区,约1/2以上种植直立穗粳稻品种,而且还有逐年增加的趋势。然而,直立穗型粳稻品种除表现高产特征以外,还存在品质一般较差、粒小、秕粒率较高等问题,因此进一步对直立穗型粳稻品种进行遗传改良十分必要。本研究旨在研究粳型直立穗基因qPE9-1的遗传效应和对产量、品质的影响；同时利用分子标记辅助选择将qPE9-1与来源于籼稻中的控制每穗粒数的基因GnIa,和控制粒型和粒重的基因Gs3相聚合,以实现优良等位基因的聚合,明确基因聚合后对产量和品质等性状的影响。本研究主要结果如下：（1）利用分子标记辅助选择的方法,将武运粳8号中直立穗等位基因qPE9-1导入弯曲穗品种农垦57,建立了qPE9-1的近等基因系（NIL-qPE9-1）。对NIL-qPE9-1的研究表明,导入来源于武运粳8号的直立穗型等位基因qPE9-1后,穗型由弯曲穗型变为典型的直立穗型,且直立穗型直立穗型相对于弯曲穗型为显性。直立穗型较弯曲穗型植株株高显著变矮约20%；穗长、穗下节间长较短；有效分蘖数较少；剑叶、倒二叶、倒三叶均较短；结实率、百粒重变小；一次枝梗数、一次枝梗籽粒数变大；而二次枝梗数、二次枝梗籽粒没多大差异；NIL-qPE9-1单株产量只有23g,但对于NIL-qpe9-1单株产量约34g,单株理论产量显著降低。表明qPE9-1具有多效性。通过考察qPE9-1品质性状,发现NIL-qPE9-1较弯曲穗在AC、GC、CPV、PKV、HPV上都有降低,说明穗型改变后,粳稻品质也会受到一定的影响。（2）将Habataki中的Gn1a等位基因和明恢63中的Gs3等位基因分别通过回交结合分子标记辅助选择的方法导入轮回亲本武运粳8号（含qPE9-1基因）,构建Gn1a和Gs3的高代回交群体。对Gn1a回交群体的农艺性状分析表明：Gn1a基因表现出加性效应,含有Gn1a基因的单株,株高显著变矮；穗长显著变长；二次枝梗数、二次枝梗籽粒数显著增加；每穗粒数显著的增加；但结实率和粒重却显著的减小。对于Gs3回交群体的性状分析表明：含有Gs3的单株,粒长、粒宽出现较显著差异,一次枝梗籽粒数有减小的趋势,粒重有增大趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 文献综述
• 1.1 水稻高产育种概况
• 1.2 水稻产量性状的遗传分析
• 1.2.1 水稻产量构成及相关性状的遗传特点
• 1.2.2 水稻产量相关性状的QTL分析
• 1.2.3 优化水稻整体的农艺性状
• 1.3 水稻产量相关性状的基因克隆现状
• 1.4 分子育种改良水稻品种
• 1.4.1 分子标记在改良品种中的应用
• 1.4.2 基因聚合
• 1.5 本研究的目的和意义
• 第二章 水稻直立穗基因qPE9-1的遗传效应分析
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 供试材料
• 2.2.2 目标基因选择及相应的分子标记
• 2.2.3 农艺性状考察及统计分析
• 2.2.4 稻米品质性状的测定
• 2.2.4.1 淀粉粘滞性（RVA）测定比较
• 2.2.4.2 AC含量测定比较
• 2.2.4.3 GC含量测定比较
• 2.2.4.4 DSC测定比较
• 2.2.5 统计分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 qPE9-1近等基因系的获得
• 2.3.2 粳稻直立穗基因qPE9-1的遗传分析
• 2.3.3 NIL-qEP9-1的农艺性状考察分析
• 2.3.4 qPE9-1近等基因系间品质性状差异比较
• 2.4 讨论
• 2.4.1 粳稻直立穗型的遗传模式
• 2.4.2 粳稻直立穗与其他农艺性状的关系
• 2.4.3 粳稻直立穗对品质的影响
• 第三章 通过导入Gn1a、Gs3籼型等位基因改良水稻直立穗品种
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 供试材料
• 3.2.2 目标基因选择及相应的分子标记
• 3.2.3 分子标记辅助选择的技术路线
• 3.2.4 分子标记检测回交群体
• 3.2.4.1 常用分子生物学试剂
• 3.2.4.2 水稻DNA的提取
• 3.2.4.3 PCR、酶切反应
• 3.2.5 农艺性状考察及统计分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 回交群体基因型的鉴定
• 3.3.2 回交群体农艺性状分析
• 3.3.2.1 穗部性状比较
• 3.3.2.2 Gn1a回交群体主要农艺性状比较
• 3.3.2.3 Gs3回交群体主要农艺性状比较
• 3.4 讨论
• 3.4.1 基因Gn1a和基因Gs3的效应分析
• 3.4.2 籼稻基因Gn1a和基因Gs3对直立穗粳稻品种的改良
• 参考文献
• 致谢