水稻抗旱QTL区域的连锁不平衡结构

论文摘要

本文选取国内外有代表性的籼稻品种和粳稻品种为材料,研究水稻抗旱QTL区域的单核苷酸多态性及连锁不平衡结构,探讨采用关联分析发掘水稻抗旱基因的可行性,主要结果如下：1.选取来自国内外籼稻品种42份,粳稻品种28份为实验材料,测序获得分布在水稻6条染色体上的6个QTL区域内98个位点总长为46895bp的DNA序列,采用DNASP软件分析发现了455个SNPs,其中转换306个,颠换149个,转换与颠换的比值约为2.05：1,与理论值2：1相当。籼稻中有371个SNPs, SNP频率（θw）为1.84×10-3,π值为1.74×10-3；粳稻中有271个SNPs, SNP频率（θw）为1.49×10-3,π值为0.76×10-3。籼稻和粳稻中都存在丰富的单核苷酸多态性,籼稻大于粳稻。6个QTL区域之间单核苷酸多态性的频率存在较大差异：在籼稻中,QTL QRT10区域最高（θw=2.31×10-3）, QTL QRfp12区域的SNPs频率最低（θw=1.15×10-3）,相差达两倍。在粳稻中,OA8.1区域上最高（θw=2.70×10-3）,QRfp12区域SNPs频率最低（θw=0.48×10-3）,相差五倍多。2.对比籼粳群体的次等位基因频率发现,籼稻和粳稻群体中分布最多的均为次等位基因频率小于等于10%的稀有SNPs位点。粳稻表现得更为明显,在271个SNPs位点中有121个是频率小于等于10%的稀有SNPs位点,占总数的44.6%；而籼稻中,在371个SNPs位点中有131个是频率小于等于10%的稀有SNPs位点,占总数的35.3%。而且在不同的QTL区域,稀有SNPs数目相差较大,籼稻在QTL qDT-5区域稀有SNPs所占的比例最大,为81.1%,在QRfp12区域所占比例最小,仅为6.3%；粳稻在QRT10区域稀有SNPs所占的比例达100%,而在OA8.1区域仅占24.1%。3.籼粳群体在6个水稻抗旱QTL区域呈现出不同的连锁不平衡结构,粳稻群体LD衰减距离为500-1500kb以上,籼稻群体LD衰减距离为500-1500kb。粳稻连锁不平衡强度R2平均值为0.2957,籼稻R2平均值为0.2473,粳稻的连锁不平衡强度大于籼稻。籼稻R2平均值在QTL PRL11.1最小,为0.0840,在QTL qCC-1最大,为0.3535；粳稻R2平均值在QTL PRL11.1最小,为0.1334,在QTL qDT-5最大,为0.4389,说明同一群体在不同染色体上QTL区域连锁不平衡强度差异较大。4.基于SNP单倍型进行聚类分析,结果发现籼稻和粳稻明显地聚为两大独立类群,但是无论是在籼稻还是粳稻中,水稻和旱稻的区别并不明显,互相混杂。表明籼稻和粳稻的群体差异高于水稻和旱稻的差异。5.对抗旱性与SNP/单倍型进行关联分析,发现QTL qCC-1、qDT-5、OA8.1和PRL11.1都与抗旱性之间存在着显著的关联,与抗旱性关联性最强的标记位于11号染色体上PRL11.1 QTL,关联分析与QTL定位结果吻合的比率高达67%,说明用关联分析方法发掘抗旱基因是可能的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 水稻抗旱性及其机理
• 1.1.1 避旱性
• 1.1.2 耐旱性
• 1.1.3 逃旱性
• 1.1.4 复原抗旱性
• 1.2 水稻抗旱QTL
• 1.2.1 水稻抗旱性的遗传学研究
• 1.2.2 QTL定位的原理和方法
• 1.2.3 抗旱QTL定位步骤
• 1.2.4 水稻抗旱性QTL现状及存在的问题
• 1.3 水稻抗旱性研究进展
• 1.3.1 水稻抗旱育种
• 1.3.2 水稻抗旱基因的克隆
• 1.4 关联分析（Association analysis）
• 1.5 连锁不平衡（Linkage disequilibrium,LD）
• 1.6 单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs）
• 1.7 本研究的内容、目的和意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 基因组DNA提取
• 2.3 QTL的选择和引物设计
• 2.4 PCR扩增和产物序列测定
• 2.5 统计分析
• 2.5.1 SNIPs频率分析
• 2.5.2 连锁不平衡（LD）分析
• 2.5.3 聚类分析
• 2.5.4 关联分析
• 第3章 结果与分析
• 3.1 水稻抗旱QTL区域的单核苷酸多态性
• 3.1.1 单核苷酸多态性频率
• 3.1.2 次等位基因频率
• 3.2 水稻抗旱QTL区域的连锁不平衡
• 3.2.1 LD衰退图
• 2的平均值及重组率'>3.2.2 R²的平均值及重组率
• 3.3 聚类分析
• 3.4 关联分析
• 第4章 讨论
• 4.1 单核苷酸多态性分析
• 4.2 连锁不平衡结构分析
• 4.3 连锁不平衡与关联分析
• 致谢
• 参考文献
• 附录