水、旱稻抗旱相关性状QTL的分子标记辅助选择研究

论文题目: 水、旱稻抗旱相关性状QTL的分子标记辅助选择研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种

作者: 刘立峰

导师: 李自超

关键词: 水稻,旱稻,抗旱相关性状,近等基因系,标记辅助选择

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 干旱是影响水稻生产主要因素之一,开展水稻的抗旱性研究及抗旱分子育种具有重要的现实意义。 本研究比较了水、早稻抗旱相关性状的相关、通径分析结果及QTL定位结果,确定抗旱系数、单株产量、根基粗、千粒重4个性状及其QTL作为目标性状QTL实施标记辅助选择（MAS）。分别利用定位群体中的粳型抗旱供体亲本IRAT109与粳型旱敏感的水稻品种越富、津稻1187杂交、回交所产生的4个低世代育种群体(YIBC1旱、YIBC1水、JIF2旱、JIBC1早),对确定的抗旱相关目标性状QTL实施分子标记辅助选择（MAS）,验证了基于目标性状QTL两侧标记的MAS效应。通过目标性状QTL的前景选择及轮回亲本的背景选择快速构建了抗旱相关QTL的近等基因系。主要结论如下: 旱田种植条件下对3个低世代分离群体YIBC1、JIBC1、JIF2的MAS结果表明,目标QTL在不同群体、不同的遗传背景中的遗传稳定,QTL效应明显。携带有供体根基粗、千粒重、单株产量QTL两侧标记有利等位基因的个体与没有携带供体根基粗、千粒重、单株产量QTL两侧标记有利等位基因个体的根基粗、千粒重、单株产量平均值的差异分别达到显著或极显著水平,QTL效应分别为根基粗5.05～8.16%、单株产量34.89～58.88%、千粒重13.94～18.15%。 旱田种植条件下3个低世代分离群体YIBC1、JIBC1、JIF2的汇总结果表明:依据根基粗、千粒重、单株产量、抗旱系数QTL两侧的分子标记按双标记、单标记进行选择,对于根基粗QTL,基于左标记（RM1136）、右标记（RM273）的选择效应与双标记的选择效应相当;对于千粒重、单株产量、抗旱系数QTL,基于右标记（RM527）的选择效应明显高于左标记,与双标记的选择效应相当。 在水田种植条件下,YIBC1群体中携带有根基粗、千粒重、单株产量QTL两侧标记有利等位基因的个体与没有携带供体根基粗、千粒重、单株产量QTL两侧标记有利等位基因个体的根基粗、千粒重、单株产量平均值虽有一定差异,但均未达到显著水平,验证了目标QTL的旱田特异表达性。 依据根基粗、千粒重、单株产量、抗旱系数QTL两侧标记对YIBC1旱、YIBC1水、JIF2旱三个群体的入选个体实施两代（BC1F1,BC1F2,F2,F3）、两地（北京、海南）的基因型的跟踪选择结果表明,均获得了较好的选择效果。其中,基于根基粗QTL的旱田选择结果为:根基粗较对照的增幅为4.56～28.80%;对其他抗旱相关性状的间接选择效应为:单株产量较对照增幅为-15.75～96.47%;千粒重的增幅为-0.47～36.52%。基于千粒重、单株产量、抗旱系数QTL旱田选择结果为:单株产量较对照增幅为7.05～136.79%;千粒重的增幅为0.51～23.07%。 对三个群体的海南入选个体（BC1F3,F4）北京旱田株区的综合鉴定结果表明,抗旱相关性状比对照品种均有较大幅度增加。其中基于根基粗QTL的入选个体性状表现为:根基粗较对照的增幅为7.04～31.88%,单株产量的增幅为38.29～113.78%;千粒重的增幅为21.08～33.30%,抗旱系数的增幅高达90.71～270.04%,并且选择到抗旱性较对照显著提高,产量、品质等综合性状突出的优良品系共16个。以千粒重、单株产量、抗旱系数QTL选择的入选个体性状表现为单株产

论文目录:

摘要

Abstract

主要符号缩略表

第一章 文献综述

1.1 植物抗旱性的研究

1.1.1 植物抗旱性机理研究

1.1.2 植物形态结构与抗旱性

1.1.3 植物生理生化与抗旱性

1.1.4 水稻的抗旱性研究

1.2 作物抗旱性鉴定及评价

1.2.1 抗旱性鉴定方法

1.2.2 抗旱性的评价指标

1.3 水稻抗旱相关性状的QTL定位

1.3.1 QTL定位群体

1.3.2 遗传标记的种类

1.3.3 QTL定位方法

1.3.4 影响QTL定位精确度的因素

1.3.5 水稻抗旱相关性状QTL定位研究进展

1.4 作物分子育种的研究进展

1.4.1 MAS在作物质量性状选择的应用

1.4.2 基于作物QTL的分子标记辅助选择

1.4.3 影响QTL标记辅助选择效率的因素

1.5 QTL的精细定位及QTL克隆

1.6 水稻优良基因(QTL)近等基因系的研究进展

1.6.1 在水稻抗病方面

1.6.2 在水稻株高、粒重及耐冷等方面

1.7 水、旱稻抗旱相关性状及其QTL的筛选确定

1.7.1 水、旱稻抗旱相关性状的确定

1.7.2 用于水、旱稻抗旱相关性状标记辅助选择(MAS)的QTL的确定

1.8 本研究的目的和意义

第二章 水、旱稻根基粗、抗旱系数QTL效应的验证

2.1 材料与方法

2.1.1 目标性状QTL的标记区间、位置、贡献率

2.1.2 供试群体及其系谱

2.1.3 材料种植与性状考查

2.1.4 DNA提取及SSR分析

2.1.5 数据统计

2.2 结果与分析

2.2.1 根基粗、抗旱系数QTL的两侧标记在各群体中的分离

2.2.2 根基粗、抗旱系数QTL在各群体中的分子标记辅助选择效应

2.2.3 旱田条件下三个群体目标性状QTL两侧分子标记的选择效应比较

2.3 讨论

2.3.1 QTL及其两侧分子标记的选择效应

2.3.2 水、旱稻的抗旱育种策略

第三章 水、旱稻千粒重和单株产量QTL效应的验证

3.1 材料与方法

3.1.1 千粒重、单株产量QTL的来源及其效应

3.1.2 试验材料的配组、种植及性状考查

3.1.3 DNA提取及SSR分析

3.1.4 数据统计

3.2 结果与分析

3.2.1 千粒重、单株产量QTL的两侧标记在各群体中的分离

3.2.2 千粒重、单株产量QTL在各群体中的效应

3.2.3 千粒重、单株产量QTL两侧分子标记的选择效应比较

3.3 讨论

3.3.1 QTL定位中的一因多效或紧密连锁现象

3.3.2 千粒重、单株产量QTL及其两侧分子标记的选择效应

第四章 水、旱稻根基粗QTL的分子标记辅助选择

4.1 材料与方法

4.1.1 用于MAS的标记区间及定位到的根基粗QTL

4.1.2 试验材料种植和性状考查

4.1.3 DNA提取及SSR分析

4.1.4 数据统计

4.2 结果与分析

4.2.1 根基粗QTL在YIBC_1(旱)、JIF_2(旱)、YIBC_1(水)三个分离群体中的QTL效应

4.2.2 根基粗QTL在YIBC_1(旱)、JIF_2(旱)、YIBC_1(水)三个群体及其后代中入选个体的MAS效应

4.2.3 三个群体入选优系抗旱相关性状的综合表现

4.3 讨论

4.3.1 根基粗的QTL效应与MAS效应的比较

4.3.2 根基粗在水、旱稻的抗旱育种的重要作用

第五章 水、旱稻千粒重、单株产量、抗旱系数QTL的分子标记辅助选择

5.1 材料与方法

5.1.1 用于MAS的供体基因组目标区段及在此区段定位到的抗旱相关性状QTL

5.1.2 试验材料种植和性状考查

5.1.3 DNA提取及SSR分析

5.1.4 数据统计

5.2 结果与分析

5.2.1 抗旱相关性状QTL在YIBC_1(旱)、JIF_2(旱)、YIBC_1(水)群体中的QTL效应

5.2.2 抗旱相关性状QTL在各群体中入选个体的MAS效应

5.2.3 三个群体入选优系抗旱相关性状的综合表现

5.3 讨论

5.3.1 抗旱相关性状QTL的遗传稳定性、表达特异性及QTL的一因多效或紧密连锁

5.3.2 QTL的效应与MAS效应比较及针对低代育种群体MAS的有效性

5.3.3 改良水稻抗旱性育种策略

第六章 水、旱稻抗旱相关性状QTL近等基因系的构建及鉴评

6.1 材料与方法

6.1.1 试验材料的配组、种植及性状考查

6.1.2 分子标记辅助水、旱稻抗旱相关性状QTL-NILs培育流程

6.1.3 DNA提取与PCR扩增

6.1.4 水、旱稻抗旱相关性状的前景选择和背景选择

6.1.5 数据统计

6.2 结果与分析

6.2.1 水、旱稻抗旱相关性状BC_1F_1、BC_2F_1、BC_3F_1代的前景选择和背景选择结果

6.2.2 抗旱相关性状QTL近等基因系的综合鉴定

6.3 讨论

6.3.1 作物优良性状基因(QTL)近等基因系的构建方法

6.3.2 背景选择标记数的确定

6.3.3 水、旱稻抗旱类型的划分

6.3.4 QTL-NILs的构建与QTL克隆

第七章 结论

7.1 水、早稻抗旱相关性状及其QTL的确定

7.2 水、旱稻抗旱相关性状QTL效应的验证及其标记辅助选择

7.2.1 水、旱稻根基粗QTL效应的验证及其标记辅助选择

7.2.2 水、旱稻千粒重、单株产量、抗旱系数QTL效应的验证及其标记辅助选择

7.2.3 基于水、旱稻抗旱相关性状QTL单标记、双标记的MAS效应比较

7.3 水、旱稻抗旱相关性状QTL-NILs的构建及鉴评

7.3.1 根基粗QTL brt4.1-NILs

7.3.2 旱田单株产量QTL yp6.1-NILs

7.3.3 千粒重QTL tgw6.1-NILs

7.3.4 抗旱系数QTL idr6.1-NILs

7.3.5 根基粗、旱田单株产量、千粒重、抗旱系数QTL聚合NILs

参考文献

致谢

附录1：SSR标记电泳图版

附录2：QTL—NILs与供体(IRAT109)、受体(越富)的比较

作者简历

发布时间: 2005-07-18

参考文献

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