水稻根系性状的遗传及基因定位

水稻根系性状的遗传及基因定位

论文摘要

根是水稻的重要器官,但其研究相对滞后。根系研究不仅有重要的理论意义,而且有很大的实际应用价值。本研究在探索水稻成型根系特征的基础上,重点对其进行遗传分析,目的是揭示其规律,阐明其遗传特性,为今后对水稻根系进行遗传改良提供理论参考。 1.利用水稻水面无土栽培新方法进行试验群体材料的培育,不仅能使培育的水稻取得与传统水田栽培相同的生物量与产量,而且使根系的取样研究更方便、快捷,工作量小,根系的损伤小。 2.通过研究揭示了齐穗期成型水稻根系的形态分布特征:按根粗对根长、根表面积、根体积和根尖数进行分区分析表明,不同的根性状具有不同的分布特性。根长分布的最大值在0.0<D≤0.2mm根粗分区,其中0.8<D≤1.0mm分区有一个小的峰值。根表面积的分区分布曲线是一个多峰曲线,小高峰在0.8<D≤1.0m分区,最大值也在0<D≤0.2mm分区。根体积分布曲线基本上是一个连续的单峰曲线,从粗到细,根体积逐渐增加,至0.8<D≤1.0mm分区达到最高值,之后又逐渐下降。根尖数的分区分布特征与根长相类似,但在0.2<D≤0.4mm分区到0.0<D≤0.2mm区曲线陡峭,几乎呈垂直状态。群体根尖数量在0.0<D≤0.2mm区间占总数的97%以上。 3.对齐穗期水稻根长、根粗、根表面积、根体积和根尖数量五个形态性状的QTLs分析,共检测到主效QTLs37个,分布在所有12条染色体上。其中7个根长主效QTLs,6个根表面积主效QTLs,5个根体积主效QTLs,根平均直径和根尖数量的主效QTLs分别为10个和9个。5个根性状共检测到11对上位性QTLs。其中根体积和平均根直径各检测到4对和5对上位性数量基因座,而根长、根表面积和根尖数量都分别只检测到一对上位性基因位点。 4.水稻不定根的穿鞘生长影响叶片的衰老与死亡。水稻齐穗期的绿叶数与未发根节的数量呈极显著正相关关系。这是水稻根生长的基本规律。对水稻无根节的QTLs分析,共检测到12个影响无根节数量的主效QTLs和5对上位性QTLs,累计贡献率分别是19.51%和15.35%。加性效应与环境互作及加加上位性与环境互作的累计遗传率分别是26.49%和25.97%。 5.水稻根生理性状QTLs及其上位性分析共检测到5个根过氧化物酶主效QTLs,分别在第1、2、7、8和第10号染色体上,累积贡献率为26.94%。没有检测到与根过氧化物酶相关的上位性QTLs。根呼吸强度检测到6个主效QTLs和3对上位性互作QTLs。累计贡献率分别为24.67%和23.83%。而根伤流量检测到9个加性QTLs,3对上位性互作QTLs,累计贡献率分别为31.84%%和20.7%。 6.提出了未来水稻根系育种的一个方向,既适当控制根系的数量,增加根的平均长度,加深根在土壤中的分布,扩大根系的面积以及提高单位根量的根功能。

论文目录

  • 第一章 绪论
  • 1.1 水稻根系的功能及重要性
  • 1.1.1 根系功能的重要性
  • 1.1.2 水稻根系与产量密切相关
  • 1.1.3 根系性状对提高水稻水分及肥料利用率的作用
  • 1.1.4 根系与水稻的抗盐、抗涝有密切关系
  • 1.2 水稻根系研究现状
  • 1.3 水稻根系遗传研究进展
  • 1.3.1 形态性状的遗传
  • 1.3.1.1 根形成和根数量
  • 1.3.1.2 根长与根粗
  • 1.3.1.3 根系生物量
  • 1.3.2 水稻根的生理生化遗传
  • 1.3.2.1 根的生长生理
  • 1.3.2.2 大量元素吸收相关基因
  • 1.3.2.3 铁
  • 1.3.2.4 硅
  • 1.3.2.5 其它微量元素。
  • 1.3.2.6 水分生理
  • 1.4 水稻根系遗传及其育种利用的前景
  • 1.5 本研究的目的和意义
  • 第二章 水稻齐穗期成型根形态性状的特点及基因定位
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 水稻群体培育方法
  • 2.1.2 水稻根系性状考查方法
  • 2.1.3 QTL分析方法
  • 2.2 结果与分析
  • 2.2.1 不同生育时期根个体的特点
  • 2.2.2 水稻的根毛
  • 2.2.3 群体根形态性状的变异分析
  • 2.2.4 根形态性状按根粗的分区分布特征分析
  • 2.2.4.1 根长分布特征
  • 2.2.4.2 根表面积分布特征
  • 2.2.4.3 根体积分布特征
  • 2.2.4.4 根尖数量分布特征
  • 2.2.5 根形态性状的QTL分析
  • 2.2.5.1 根形态性状的主效QTL及上位性
  • 2.2.5.1.1 根形态性状的主效QTL分析
  • 2.2.5.1.2 根形态性状的上位性QTL分析
  • 2.2.5.2 不同根粗分区根长度的QTL分析
  • 2.2.5.3 不同根粗分区的根表面积QTL分析
  • 2.2.5.4 不同根粗分区的根体积QTL分析
  • 2.2.5.5 不同根粗分区的根尖数量的QTL分析
  • 2.3 讨论
  • 第三章 水稻不定根的穿鞘生长现象及相关性状的QTL分析
  • 3.1 材料与方法
  • 3.2 结果与分析
  • 3.2.1 根系的穿鞘生长现象
  • 3.2.2 根系穿鞘生长对叶片的影响
  • 3.2.3 发根节位与功能叶片的相关关系
  • 3.2.4 典型超级稻品种根系生长与功能叶片特征的比较
  • 3.2.5 性状的表型与变异
  • 3.2.6 无根节数量的主效QTL及其与环境互作效应分析
  • 3.2.7 无根节数量QTL的加加上位性及与环境互作分析
  • 3.3 讨论
  • 3.3.1 根系穿鞘生长影响叶片的衰老与死亡
  • 3.3.2 根系的高节位生长和过多的数量影响水稻叶片早衰
  • 3.3.3 控制根系数量和加深根系分布是未来育种的一个方向
  • 3.3.4 无根节数量的QTL分析为育种提供一定的指导
  • 第四章 水稻根生理性状的QTL及上位性分析
  • 4.1 材料与方法
  • 4.2 结果与分析
  • 4.2.1 水稻根生理性状的变异分析
  • 4.2.2 根生理性状的主效应QTL分析
  • 4.2.3 根生理性状加加上位性QTL分析
  • 4.3 讨论
  • 第五章 结论
  • 5.1 研究揭示了齐穗期成型水稻根系的形态分布特征
  • 5.2 利用DH群体分析了水稻根形态性状的QTL及上位性
  • 5.3 水稻不定根的穿鞘生长影响叶片的衰老与死亡
  • 5.4 无根节数量的QTL分析为育种提供一定的指导
  • 5.5 分析了水稻根生理性状QTL及其上位性
  • 5.6 提出了未来水稻根系育种的一个方向
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简历
  • 相关论文文献

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