利用InDel标记鉴定浙优系列组合籼粳属性及预测杂种优势的研究

论文摘要

准确高效鉴定水稻材料的籼粳属性及利用遗传距离预测杂种优势,对于开展籼粳亚种间杂种优势利用、水稻品种(组合)定性和因地制宜地开展新品种推广应用有着重要意义。本论文验证了19对基于籼稻(9311)和粳稻(日本晴)的全基因组DNA序列比对而获得的特异插入／缺失(InDel)引物在水稻籼粳属性鉴定上的有效性,并利用这19对InDel引物对12个浙优系列杂交组合及其双亲进行了InDel分子标记鉴定,探明了这12个组合及其双亲的籼粳属性,并分析了13个亲本间的(1个不育系和12个恢复系)InDel遗传距离,在此基础上结合12个浙优系列杂交组合F]的表现,研究了InDel遗传距离与杂种优势的相关性。结果摘要如下：1.选用分布在12条水稻染色体上的19对InDel引物,以48份引自全国各地并在育种上常用的籼稻、粳稻和中间型材料为验证材料,在利用程氏指数法进行籼粳鉴定的基础上,进行InDel分子标记的籼粳属性鉴定,通过比对程氏法结果验证了InDel分子标记法在水稻籼粳属性鉴定上的有效性。结果表明,在水稻材料的籼粳属性鉴定上,InDel分子标记法与传统的程氏指数法的总体吻合率为89.58%,在典型籼稻或典型粳稻材料上吻合率为100%,在具有复杂遗传背景的中间型材料上,InDel分子标记法比程氏指数法具有更高的准确性。InDel分子标记法是真正籼粳特异的且比传统方法具有更高的灵敏性和准确度,可以用于籼粳属性鉴定及遗传分化研究。2.以通过有效性验证的19对InDel引物,对12个浙优系列杂交组合及其双亲进行PCR扩增,计算了各材料的籼(粳)基因频率,并进行了聚类分析和主成分分析。结果表明,不育系、4个粳粳交组合的恢复系和4个粳粳交组合被归在“粳稻／偏粳”区,8个籼粳交组合的恢复系被归在“籼稻”区,8个籼粳交组合被归在“中间偏粳”区。8个籼粳交组合的恢复系、不育系被分别归在“籼稻”和“粳稻／偏粳”2个区,证实了这些组合为典型的籼粳交组合,说明双亲间具有较大的遗传距离是其杂种F1具有强大杂种优势的基础,杂种F1则被归在介于双亲间稍偏向于母本的“中间偏粳”区。3.在获得浙优系列杂交组合亲本间InDel遗传距离的基础上,选用上述浙优系列杂交组合按随机区组设计布置试验,获得各杂交组合产量相关性状的对照杂种优势,研究了InDel遗传距离与杂种优势的相关性。结果表明,在以12个组合作为整体为分析对象时,InDel遗传距离(GD)与经济产量、每穗总粒数、每穗实粒数、单穗重呈极显著正相关,而与结实率呈显著负相关。但以8个籼粳交组合作为研究对象时,InDel遗传距离(GD)则仅与单穗重和千粒重呈显著正相关。表明InDel遗传距离在亚种间具有很好的杂种优势预测能力,但在亚种内预测能力有所下降,InDel遗传距离可以用于单穗重的杂种优势预测,即随着InDel遗传距离的扩大,杂种优势主要体现在单穗重的增加上。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容、目的和意义
• 1.3 本研究创新之处
• 2 文献综述
• 2.1 栽培稻的籼粳鉴定方法研究
• 2.1.1 亚洲栽培稻的亚种生态分类
• 2.1.1.1 籼、粳型分类
• 2.1.1.2 籼、粳、爪哇型分类
• 2.1.2 亚洲栽培稻分类方法的研究
• 2.1.2.1 判别函数法
• 2.1.2.2 程氏指数法
• 2.1.2.3 杂交亲和力法
• 2.1.2.4 同工酶法
• 2.1.2.5 分子标记法
• 2.2 籼粳亚种间杂种优势利用研究进展
• 2.2.1 杂种优势
• 2.2.1.1 杂种优势概念及表现
• 2.2.1.2 杂种优势遗传机理
• 2.2.1.3 杂种优势利用历史和利用途径
• 2.2.2 籼粳亚种间杂种优势
• 2.2.2.1 亚种间杂种优势利用研究进展
• 2.2.2.2 亚种间杂种优势的表现、存在问题及利用途径
• 2.2.2.3 浙江省籼粳亚种间杂种优势利用研究进展
• 2.3 杂种优势预测研究进展
• 2.3.1 遗传距离与杂种优势
• 2.3.2 分子标记遗传距离和杂种优势预测
• 2.4 InDel分子标记研究进展
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.1.1 验证材料
• 3.1.2 测试材料
• 3.2 田间试验方法
• 3.2.1 田间试验设计
• 3.2.2 田间数据处理
• 3.2.3 程氏指数计算
• 3.3 InDel分析
• 3.3.1 DNA提取
• 3.3.2 InDel引物
• 3.3.3 PCR扩增及产物分离
• 3.3.4 数据分析
• 3.3.4.1 引物籼粳专化性程度
• 3.3.4.2 基因型确定和基因频率计算
• 3.3.4.3 籼粳属性鉴定标准
• 3.3.4.4 聚类分析和主成分分析
• 4 结果与分析
• 4.1 InDel分子标记鉴定籼粳属性的准确性
• 4.1.1 验证材料的程式指数分类
• 4.1.2 验证材料的InDel标记多态性
• 4.1.3 InDel分子标记籼粳专化性分析
• 4.1.4 籼、粳型基因频率计算和籼粳属性鉴定
• 4.1.5 聚类分析
• 4.1.6 InDel分了标记法鉴定籼粳属性的评价
• 4.2 浙优系列组合籼粳属性及遗传分化的InDel分子标记鉴定
• 4.2.1 多态性分析
• 4.2.2 籼、粳基因频率计算和属性鉴定
• 4.2.3 亲本遗传相似性分析
• 4.2.4 聚类分析
• 4.2.5 主成分分析
• 4.3 InDel分子标记杂种优势预测研究
• 4.3.1 浙优系列亲本遗传距离分析
• 4.3.2 浙优系列组合杂种优势分析
• 4.3.3 亲本InDel遗传距离与杂种优势的相关性
• 5 结论与讨论
• 5.1 InDel分子标记在籼粳属性及遗传分化研究上的应用
• 5.2 浙优系列组合籼粳属性及遗传分化的InDel分子标记分析
• 5.3 InDel遗传距离与杂种优势的关系
• 参考文献
• 作者简历
• 攻读学位期间取得的科研成果
• 攻读学位期间承担的科研任务
• 攻读学位期间发表的论文
• 论文使用的缩写说明