利用一个籼粳交重组自交系群体定位水稻氮高效利用的QTLs

论文摘要

本研究以太湖流域粳稻地方品种韭菜青和半矮秆籼稻品种IR26为亲本，两者杂交，从F2代开始通过单粒传（SSD）得到由150个家系组成的RIL群体(F10)，以营养液培养和田间种植方式，分别在苗期和成熟期对其氮素生理利用效率、氮素吸收率等与氮素吸收利用相关的生理性状进行QTL检测；比较了在两个时期所定位的QTL的异同。同时对苗期水稻根部性状与氮素生理利用率等性状的相关性及成熟期氮素吸收利用等相关性状与单株产量的相关性进行了分析。主要结果如下：利用粳籼交（韭菜青×IR26）RIL群体150个家系及亲本，在苗期，通过培养液培养对水稻根部性状及氮素生理利用效率、氮素吸收率、地上部氮素含量、地上部氮素积累量、地上部氮素生理利用率、根部氮素含量、根部氮素积累量、根部氮素生理利用率等10个生理性状进行了QTL定位，并做了氮素积累量及生理利用率与根干重及最长根长的相关性分析。结果表明，根干重及最长根长均与氮素积累量呈极显著正相关；利用Windows QTL Cartographer 2.5软件，采用复合区间作图法，共检测到11个QTL与根干重、最长根长、氮素生理利用效率、氮素吸收率、地上部氮素含量、地上部氮素积累量、地上部氮素生理利用率、根部氮素含量、根部氮素积累量、根部氮素生理利用率等10个性状相关，分布在2、3、4、5、7、8等六条染色体上。分别可解释对应性状表型变异的6.36％～21.46％。进一步利用该群体，在成熟期通过田间种植对水稻氮素利用效率、氮素转移率、氮素生理利用率、氮素吸收总量、茎叶氮素含量、茎叶氮素积累量、籽粒氮素含量、籽粒氮素积累量等8个生理性状进行了QTL定位，并对这8个生理性状与单株产量之间做相关性分析。结果表明，茎叶氮素含量、氮素积累量高时，氮素利用效率随之降低，籽粒氮素积累量、氮素吸收总量、氮素转移率、氮素利用效率与单株产量呈极显著正相关。共检测到与氮素利用效率、氮素转移率、氮素生理利用率、氮素吸收总量、茎叶氮素积累量、籽粒氮素积累量等6个性状相关的11个QTL，分布在2、6、7、8、9等五条染色体上。分别可解释对应性状表型变异的7.18％～34.94％。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 氮素在植物体内的作用
• 2 植物氮素的吸收机制及其影响因素
• 2.1 植物对氮素的吸收机理
• 2.2 作物对不同氮素形态吸收的差异
• 2.3 作物氮素的吸收效率及其影响因素
• 3 植物氮素的利用及提高利用效率的途径
• 3.1 影响作物氮素利用的因素
• 3.1.1 内部因子
• 3.1.2 外部因子
• 3.2 作物氮素利用率
• 3.2.1 氮素利用效率与氮素吸收率及生理利用率的关系
• 3.2.2 氮素转移率与产量的关系
• 3.2.3 氮素生理利用率与产量的关系
• 3.3 提高氮素利用效率的途径
• 4 氮素在水稻中的吸收与利用
• 4.1 氮在水稻生产中的作用及其吸收机制
• 4.2 不同水稻品种间氮素吸收利用的差异
• 4.3 水稻氮素高效利用的生理机制
• 4.4 水稻氮素利用的指标筛选
• 5 氮素利用效率的分子机理
• 5.1 与氮代谢相关的基因
• 5.1.1 与硝态氮代谢相关的基因
• 5.1.2 与铵态氮代谢相关的基因
• 5.2 氮素利用率的分子机理的研究
• 6 QTLs定位的研究
• 6.1 QTLs定位方法
• 6.1.1 单一标记分析法
• 6.1.2 区间作图法
• 6.1.3 复合区间作图法
• 6.1.4 QTL定位的混合线性模型方法
• 6.2 QTL定位在水稻中应用
• 7 稻氮素吸收利用QTL定位的研究进展
• 8 本研究的目的和意义
• 第二章 水稻苗期氮素利用效率的QTL分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.3 测定内容及方法
• 1.4 图谱的构建
• 1.4.1 总DNA提取（SDS法）和检测
• 1.4.2 SSR标记检测
• 1.5 相关性分析
• 1.6 QTL定位及遗传效应分析
• 2 结果与分析
• 2.1 亲本及RILs氮素吸收利用的表型分析
• 2.2 相关性分析
• 2.3 QTL定位及分析
• 3 讨论
• 第三章 水稻成熟期氮素利用效率的QWL定位
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 相关性分析
• 1.3 QTL定位及遗传效应分析（同第二章）
• 2 结果与分析
• 2.1 RIL群体中各个性状的变异
• 2.2 相关性分析
• 2.3 QTL复合区间作图分析结果
• 3 讨论
• 第四章 全文总结
• 1 水稻苗期氮素利用效率的QTL分析
• 2 水稻成熟期氮素利用效率的QTL定位
• 3 两个时期QTL定位结果的比较
• 参考文献
• 致谢