东乡野生稻苗期耐冷性、株高和穗长的QTL分析

论文摘要

水稻是重要的粮食作物之一。由于在禾本科中基因组较小以及基因具有共线性的特点,目前已成为植物遗传学和基因组学研究的模式作物。由于全球水稻种植面积较广,水稻冷害是一个普遍性的问题,生长早期易受低温的影响,造成烂苗烂秧,严重影响水稻生产,因此开展水稻耐冷性研究、明确耐冷机制以及培育耐冷性的水稻品种就显得十分重要。但水稻耐冷性是受多基因控制的数量性状,这就使遗传研究和育种工作难度增加。近年来,随着水稻高密度分子连锁图谱的构建,产量、品质、抗逆性等重要农艺性状的QTL定位已取得了很大的成就,但是由于数量性状的特殊性,这方面研究还需要进一步加强,为图位克隆和分子标记辅助选择提供理论基础。低温胁迫下,水稻的细胞膜结构破坏,膜内可溶性物质、电解质大量向膜外渗漏,通过亲本的鉴定,发现叶片的渗透势、根电导率和存活率在耐冷品种东乡野生稻与冷敏品种南京11间存在明显差异,可以用于耐冷性的鉴定。本研究利用强耐冷的江西东乡野生稻作为供体亲本,采用高代回交的方法构建群体,利用低温胁迫后叶片渗透势、根电导率和存活率作为鉴定耐冷性的指标,结合SSR分子标记在分离群体的分离情况,通过QTL定位软件windows QTL cartographer 2.5以复合区间定位的方法对苗期耐冷性进行基因定位,结果如下:1.利用叶片渗透势作为鉴定耐冷性的指标,共检测到5个QTL,分别位于第2、4、8染色体上,贡献率变幅在7.00%14.27之间;2.以根电导率作为耐冷性鉴定指标,检测到的两个QTL,均位于第10号染色体上,且对表型的贡献率较大,分别占34.13%和37.02%,是两个主效的QTL。在qRC-10-2周围发展分子标记,最后检测到的QTL与RM171比较靠近;3.以存活率作为耐冷性鉴定指标,没有检测到控制水稻耐冷性状的QTL;4.对株高和穗长性状进行定位,检测到三个控制株高性状的QTL,分别位于第1、4、8染色体上,其中qPH-1的贡献率高达63.79%,是控制水稻株高性状的主效QTL。检测到2个控制水稻穗长的QTL,qSL-1位于第1染色体上,标记区间RM11650-RM104 ,贡献率为2.443% , qSL-8位于第8染色体上,标记区间RM339RM23613,贡献率为5.91%。这些结果为水稻耐冷性基因克隆和分子标记辅助选择奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 综述部分
• 1 水稻耐冷性生理基础
• 1.1 低温冷害与膜系统结构
• 1.2 低温冷害与细胞膜保护系统
• 1.3 低温冷害与激素调节
• 1.4 水稻耐冷性鉴定方法及评价指标
• 1.4.1 芽期耐冷性鉴定方法及评价指标
• 1.4.2 苗期耐冷性鉴定方法及评价指标
• 1.4.3 孕穗期耐冷性鉴定方法及评价指标
• 1.4.4 开花期耐冷性鉴定方法及评价指标
• 1.4.5 生理生化指标
• 2 水稻耐冷性遗传基础
• 2.1 水稻芽期耐冷性遗传研究
• 2.2 水稻苗期耐冷性遗传研究
• 2.3 水稻孕穗开花期耐冷性遗传研究
• 3 数量性状的基因定位研究
• 3.1 QTL定位的原理和方法
• 3.2 连锁图谱的构建
• 3.3 分离群体的选择
• 3.4 数量性状基因的精细定位
• 3.5 QTL定位软件
• 3.6 主效QTL的图位克隆
• 4 东乡野生稻耐冷基因的挖掘与利用
• 4.1 东乡野生稻耐冷性的特征和遗传研究
• 4.2 东乡野生稻耐冷性与水稻育种
• 5 本研究的目的和意义
• 第二章 多态性SSR标记的筛选和连锁图谱的构建
• 1 材料
• 1.1 水稻材料
• 1.2 引物
• 2 方法
• 2.1 引物的稀释和使用
• 2.2 水稻基因组DNA的小量制备
• 2.3 分子标记的检测
• 2.4 PCR产物的检测
• 2.4.1 普通琼脂糖电泳
• 2.4.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 3 结果与分析
• 3.1 多态性的SSR分子标记的筛选
• 3.2 多态性SSR分子标记的群体检测
• 3.3 连锁图谱的构建
• 4 讨论
• 4.1 SSR分子标记的开发
• 4.2 亲本选择和SSR标记多态率
• 第三章 分离群体耐冷性鉴定和株高、穗长性状的测量
• 1 材料
• 2 方法
• 2.1 株高、穗长性状调查
• 2.2 苗期耐冷性鉴定
• 2.2.1 叶片渗透势的测量
• 2.2.2 根电导率的测量
• 2.2.3 存活率的统计
• 3 结果与分析
• 4 讨论
• 第四章 株高、穗长、苗期耐冷性QTL初步定位
• 1 材料
• 1.1 水稻材料
• 1.2 数据收集
• 2 方法
• 3 结果与分析
• 3.1 水稻株高性状QTL分析
• 3.2 水稻穗长性状QTL分析
• 3.3 水稻苗期耐冷性状QTL分析
• 3.3.1 以叶片渗透势作为耐冷鉴定指标的QTL定位
• 3.3.2 以根电导率作为耐冷鉴定指标的QTL定位
• 3.3.3 以存活率作为耐冷鉴定指标的QTL定位
• 3.4 水稻耐冷性主效基因的定位
• 4 讨论
• 参考文献
• 附录 试剂的配制
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文