水稻籼粳测序品种间SSSLs的构建及重要QTL的定位

论文摘要

水稻是最重要的粮食作物之一,也是目前植物分子生物学研究的重要模式生物之一,因此对水稻功能基因的研究可以为水稻育种提供有力的理论指导。农作物的大多数农艺性状是由多个基因控制的数量性状,对数量性状基因座（quantitative trait loci, QTL）进行鉴定和定位在遗传研究和育种利用中具有十分重要的意义。染色体片段代换系（chromosome segment substitution lines, CSSLs）,又称代换系或者导入系,只含有一个片段的代换系,即单片段代换系（single segment substitution lines, SSSLs）可消除遗传背景的干扰,是用于QTL鉴定和精细定位的重要遗传研究材料。本实验利用已经完成基因组测序的籼稻品种93-11为受体,粳稻品种日本晴为供体,结合分子标记辅助选择,建立了一套单片段代换系材料,并在此基础上定位和分析重要QTL。主要结果如下：1、本实验选用均匀分布于水稻12条染色体上的447对微卫星（SSR）标记在受体亲本93-11和供体亲本日本晴间进行多态性标记筛选,结果显示其中有227对SSR标记在两个亲本之间表现出多态性,多态率为50.78%。同时,利用序列比对工具,对筛选出的多态性标记在测序品种日本晴基因组上进行物理定位,构建了一张含有221个SSR多态性标记的分子图谱,标记间的平均距离为1.64 Mb。2、在BC3F2、BC4F2和BC5F2三个世代中总共获得58个含有不同片段的单片段代换系株系。这些单片段代换系在水稻12条染色体上呈不均匀分布,其中第5染色体上分布最多,有10个；第3、4、7、10、12染色体上分布较少,各有2个。代换片段长度分布在0.58Mb-11.67Mb之间,代换片段的平均长度为4.83Mb。全部代换片段对基因组的覆盖长度为139.53Mb,覆盖率为37.48%。3、通过T检验,以P≤0.001作为判断QTL存在的标准,对获得的58个SSSLs进行表型QTL鉴定,在26个SSSLs上检测出33个QTL,27个为不同的QTL,其中分别有6个千粒重相关的QTL,3个抽穗期相关的QTL,11个株高相关的QTL,4个着粒密度相关的QTL和3个穗长相关的QTL4、利用重叠群代换作图分析法,将5个含有重叠区域且都表现出株型紧凑的代换系进行QTL定位,将控制分蘖角度的QTL定位于第9染色体长臂末端标记距离为2.95Mb的RM278与CS0920区段之间。进一步研究分析在该区域已经分别克隆和定位了TAC1和TAC2两个基因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• Ⅰ 文献综述
• 1 栽培稻籼亚种和粳亚种分化
• 1.1 籼亚种和粳亚种形态性状上的差异分类
• 1.1.1 籼粳亚种的性状分类法
• 1.1.2 籼粳亚种的程式指数分类法
• 1.2 籼亚种和粳亚种在生理生化上的差异
• 1.3 籼亚种和粳亚种在分子水平上的差异
• 1.3.1 籼粳亚种在SSR标记水平上的差异
• 1.3.2 籼粳亚种在SNPs标记水平上的差异
• 1.3.3 籼粳亚种在InDel标记水平上的差异
• 1.3.4 籼粳亚种在ISSR标记水平上的差异
• 1.4 籼亚种和粳亚种的生殖隔离
• 2 单片段代换系群体构建及应用研究进展
• 2.1 单色体片段代换系的特点
• 2.2 单片段代换系的构建
• 2.3 单片段代换系的研究进展
• 2.4 单片段代换系的的应用
• 2.4.1 单片段代换系在QTL鉴定中的应用
• 2.4.2 单片段代换系在QTL精细定位中的应用
• 2.4.2.1 重叠群分析法
• 2.4.2.2 SSSL分离群体
• 2.4.3 利用单片段代换系进行QTL效应分析
• 2.4.4 单片段代换系在作物遗传育种中的应用
• 2.4.4.1 用于杂种优势研究
• 2.4.4.2 聚合育种
• 2.4.4.3 直接作为新品种参与品种比较试验
• 3 开题设想
• Ⅱ 材料与方法
• 1 水稻材料
• 2 试验方法
• 2.1 田间种植及单株选择
• 2.2 性状调查
• 2.3 标记检测的方法
• 2.3.1 DNA的提取
• 2.3.2 SSR引物来源
• 2.3.3 PCR扩增
• 2.3.4 PCR扩增产物的电泳检测
• 2.3.5 代换片段长度的计算
• 2.4 QTL分析方法
• 2.4.1 试验的环境一致性分析
• 2.4.2 QTL的鉴定方法
• 2.4.3 QTL的命名方法
• 2.4.4 重叠群QTL分析的方法
• Ⅲ 结果与分析
• 1 籼粳测序品种遗传图谱的构建
• 1.1 亲本间多态性分子标记的筛选
• 1.2 多态性分子标记的物理定位和遗传图谱的构建
• 2 单片段代换系的初步构建
• 2.1 高世代回交代换系的分子标记筛选
• 2.2 候选单片段代换系群体的获得
• 2.3 单片段代换系片段长度的分布
• 2.4 单片段代换系在基因组上的分布和覆盖率
• 3 利用单片段代换系初定位QTLs的研究
• 3.1 试验的环境一致性检测
• 3.2 供体亲本与受体亲本之间的性状差异
• 3.3 单片段代换系的QTL的鉴定
• 4 重叠群分析
• 4.1 利用重叠群作图法定位水稻分蘖角度的QTL
• 4.1.1 分蘖角度性状的表型分析
• 4.1.2 影响水稻分蘖角度QTL的定位
• Ⅳ 讨论
• 1 籼粳测序品种间的差异分子标记
• 2 水稻分子图谱构建
• 3 单片段代换系的构建
• 4 单片段代换系的应用
• 4.1 SSSLs应用于QTL定位
• 4.2 利用SSSLs研究作物的杂种优势
• 5 控制水稻抽穗期基因的研究
• 6 控制水稻分蘖角度基因的研究
• 7 控制水稻株高基因的研究
• 参考文献
• 致谢