水稻耐淹涝生理与分子机理研究

论文摘要

淹涝胁迫对水稻生产造成了严重的危害。本论文首先以耐淹涝能力不同的19份品种为材料，优化了水稻分蘖期耐淹能力的评价指标体系，并对19份材料进行了分蘖期耐淹能力评价。同时，比较研究了杂交稻与常规稻在不同淹涝强度处理后的生理生化变化。然后，以最耐淹材料和最敏感材料基础，应用mRNA差异显示技术，探讨耐淹基因的差异表达，并分离、克隆了差异基因。最后，以最耐淹材料和最敏感材料为亲本进行杂交，获得F1和F2代群体，进行了遗传学和SSR分子标记研究。主要研究结果如下： （1） 水稻分蘖期耐淹能力研究及不同淹涝强度对一些农艺性状的影响。结果表明：淹后叶片相对成活率和茎蘖耐淹能力评分可以作为评价水稻分蘖期耐淹能力的指标，19个品种可划分为耐淹、中性、敏感3种类型，确立了供试品种中最耐淹涝的材料是FR13A，最敏感的材料是IR39595-503-2-1-2。随着淹涝强度的增加，淹后株高一般表现出矮-高-矮的变化，始穗期推迟的幅度为：敏感品种＞中性品种＞耐淹品种，对产量性状的影响为：敏感品种＞中性品种＞耐淹品种。 （2） 在分蘖期对当前湖南省普遍栽培的16个杂交稻和常规稻品种进行不同淹涝强度处理后生理生化性状的比较研究。结果表明：从叶片相对成活率的高低来看，杂交稻的耐淹涝能力明显高于常规稻，随着淹涝天数的增加，杂交稻和常规稻的株高都呈现出低-高-低变化规律，杂交稻出现最高株高的天数在淹涝处理4天，常规稻出现在淹涝处理2天。随着淹涝天数的增加，杂交稻和常规稻的始穗期推迟的天数都增大，杂交稻推迟的天数幅度小于常规稻。随着淹涝天数的增加，有效穗、实粒数、千粒重、单株产量都降低，杂交稻下降的幅度小于常规稻。随着淹涝天数的增加，杂交稻相对电导率上升的幅度小于常规稻。杂交稻丙二醛含量呈逐步上升，常规稻为先升高后急剧降低的变化趋势。杂交稻脯氨酸含量上升的趋势大于常规稻。 （3） 运用mRNA差异显示技术（DDRT—PCR）对耐淹材料FR13A和敏感材料IR39595-503-2-1-2在淹涝胁迫下的基因差异表达状况进行分析。结果显示：从40对引物中共扩增出1428条片段，筛选到102条在耐淹涝材料和敏感材料间差异明显的

论文目录

• 中文摘要
• ASTRSCT
• 缩略词
• 第一篇 文献综述及前言
• 第一章 水稻耐淹涝的研究进展
• 1.涝害的原因
• 1.1 直接伤害
• 1.2 次生胁迫
• 1.2.1 气体胁迫
• 1.2.2 离子胁迫
• 1.2.3 微生物代谢产物胁迫
• 2.影响水稻耐涝性的因素
• 2.1 淹水的深度和时间长短
• 2.2 生育期
• 2.3 水流速度及泥沙含量
• 2.4 温度
• 2.5 品种和碳水化合物含量
• 3.不同材料耐淹涝能力的比较
• 3.1 杂交稻、亲本、常规稻的耐淹涝能力比较
• 3.2 耐淹涝的水稻品种的特点
• 4.涝胁迫对水稻生理生化的影响
• 4.1 淹涝对水稻地上部影响
• 4.2 淹涝对水稻根系影响
• 4.3 光合作用的变化
• 4.4 营养代谢的变化
• 4.5 呼吸作用及相关酶的变化
• 4.6 膜透性和膜脂过氧化的变化
• 4.7 蛋白质代谢的变化
• 4.8 乙烯的变化
• 4.9 产量构成的变化
• 5.耐淹涝机理及遗传改良研究
• 6.展望
• 参考文献
• 第二章 mRNA差异显示技术的研究进展
• 1.改进引物设计
• 1.1 改进锚定引物
• 1.2 改进随机引物
• 2.应用非放射性同位素mRNA差异显示技术
• 3.优化PCR参数
• 3.1 保证起始（模板）mRNA的质量与浓度
• 3.2 降低dNTP浓度
• 3.3 选择最适的反转录和PCR退火温度
• 4.假阳性的鉴定方法
• 5.展望
• 参考文献
• 第三章 微卫星标记在水稻遗传育种中的应用研究进展
• 1.微卫星标记的类型及其特点
• 1.1 SSR标记
• 1.2 微卫星与其它标记相结合产生的分子标记
• 1.2.1 与RFLP相结合产生的分子标记
• 1.2.2 随机扩增微卫星多态性
• 1.2.3 选择性扩增微卫星多态性位点
• 1.3 由微卫星衍生的微卫星标记
• 1.3.1 微卫星引物PCR（MP—PCR）
• 1.3.2 ISSR（Inter—simple sequence repeat）
• 2.水稻基因组中微卫星的频率及其分布
• 3.微卫星标记在水稻遗传育种上的应用
• 3.1 用于遗传图谱构建
• 3.2 用于品种鉴定
• 3.3 用于遗传多样性分析
• 3.4 用于种质资源的保存和利用
• 3.5 用于基因标定和标记辅助选择育种
• 3.6 在杂种优势利用中的应用
• 4.展望
• 参考文献
• 第四章 前言
• 1.本项目的立题依据
• 2.本研究的技术路线
• 第二篇 研究报告
• 第一章 水稻分蘖期耐淹能力评价及不同淹涝强度对重要农艺性状的影响
• 1.材料与方法
• 2.结果与分析
• 2.1 分蘖期不同品种的耐淹涝能力评价
• 2.2 不同淹涝强度处理对主茎株高和始穗期的影响
• 2.3 不同淹涝强度处理对产量性状的影响
• 3.讨论
• 4.小结
• 参考文献
• 第二章 不同淹涝胁迫强度对杂交稻和常规稻农艺性状和生化特性的影响
• 1.材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 测定项目及方法
• 2.结果与分析
• 2.1 分蘖期杂交稻与常规稻的耐淹涝能力比较
• 2.2 不同淹涝强度处理下杂交稻和常规稻株高的变化
• 2.3 不同淹涝强度处理下杂交稻和常规稻始穗期的变化
• 2.4 不同淹涝强度处理对杂交稻和常规稻产量性状的影响
• 2.5 不同淹涝强度处理对杂交稻和常规稻生化特性的影响
• 2.5.1 淹涝胁迫对水稻叶片细胞膜透性的影响
• 2.5.2 淹涝胁迫对水稻叶片中丙二醛（MDA）含量的影响
• 2.5.3 淹涝胁迫对水稻叶片脯氨酸含量的影响
• 3.讨论
• 4.小结
• 参考文献
• 第三章 分蘖期水稻淹涝胁迫下基因的差异表达分析
• 1.材料与方法
• 1.1 材料的获得
• 1.2 水稻总RNA提取及质量检测
• 1.3 cDNA第一链的合成
• 1.4 cDNA片段的扩增
• 1.5 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳与银染
• 1.6 表达基因差异片段的回收
• 1.7 差异片段二次扩增
• 1.8 二次扩增产物纯化
• 1.9 差异片段的验证
• 1.10 差异片段克隆测序
• 1.10.1 连接载体
• 1.10.2 转化DH5α
• 1.10.3 蓝白斑筛选
• 1.10.4 菌落PCR
• 1.10.5 测序及提取质粒
• 1.11 序列分析
• 2.结果
• 2.1 RNA定性及定量分析
• 2.2 mRNA差异显示条件的优化
• 2.2.1 两种银染方法结果的比较
• 2.2.2 差异条带的回收与再扩增
• 2.2.3 差异条带的克隆及鉴定
• 2.3 耐淹涝与敏感材料的基因表达差异分析
• 2.4 差异片段回收后的检测结果
• 2.5 蓝白斑筛选结果
• 2.6 菌落PCR结果
• 2.7 差异片段的Northern杂交鉴定
• 2.8 测序结果
• 2.9 差异片段的序列分析
• 2.9.1 DF1差异表达片段同源性比较结果
• 2.9.2 DF4差异表达片段同源性比较结果
• 2.9.3 DF5差异表达片段同源性比较结果
• 3.讨论
• 4.小结
• 参考文献
• 第四章 水稻耐淹涝性状的遗传规律分析与SSR分子标记研究
• 1.材料与方法
• 1.1 材料的获得
• 1.2 耐淹性分析
• 1.3 SSR分析
• 1.3.1 水稻总DNA提取与基因池的建立
• 1.3.2 SSR-PCR及其电泳检测
• 1.3.3 电泳与银染检测
• 1.3.4 SSR引物筛选
• 1.3.4.1 两亲本间的引物多态性筛选
• 1.3.4.2 基因池间的引物多态性筛选
• 2代个体验证'>1.3.5 连锁标记的F₂代个体验证
• 2.结果与分析
• 2.1 正反交F1代的遗传分析
• 2代群体的遗传分析'>2.2 不同淹涝强度下F₂代群体的遗传分析
• 2.3 SSR分析
• 2.3.1 模板DNA的制备
• 2.3.2 SSR-PCR反应体系的优化
• 2.3.3 SSR引物在两亲本间多态性分析
• 2.3.4 连锁标记的个体证验
• 3.讨论
• 4.小结
• 参考文献
• 第五章 全文总结及创新之处
• 1 全文总结
• 2 创新之处
• 3 下一步工作设想
• 附录一
• 附录二
• 致谢
• 作者简历