水稻的生理遗传研究

论文题目: 水稻的生理遗传研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 遗传育种

作者: 沈波

导师: 郑康乐

关键词: 水稻,重组自交系,数量性状座位,叶片,根系伤流液,淀粉分支酶,叶绿素含量,产量性状,水分胁迫,蛋白质含量,丙二醛含量,超氧化物歧化酶,过氧化氢酶,非等位基因互作

文献来源: 中国农业科学院

发表年度: 2005

论文摘要: 本研究应用247个株系组成的珍汕97B／密阳46重组自交系群体及其相应的含207个分子标记的高密度分子遗传图谱，通过复合区间作图法，对水稻生长发育的相关生理生化性状进行了数量性状座位(QTL)分析和环境互作分析。主要研究结果如下：1水稻叶片性状和根系活力的遗传分析在始穗期考察RIL群体的剑叶、倒二叶、倒三叶叶长、叶宽、叶长宽比、叶面积、叶周长和根系活力，并利用该群体构建的分子图谱进行数量性状座位分析。在15个标记区间检测到控制叶片形态性状的25个QTL，LOD值为3.0～13.0，单个QTL的表型变异贡献率为3.4％～20.1％；分别检测到65对和3对控制叶片形态和根系活力的上位性互作，有34对互作发生在主效应QTL与非主效应QTL位点之间，有3对互作发生在主效应QTL位点之间。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较，发现控制叶片性状和根系活力的QTL与产量性状QTL往往处于相似的染色体区间。2水稻籽粒淀粉分支酶活性的遗传分析分别在两年测定亲本和重组自交系群体开花后10天和20天籽粒的淀粉分支酶活性，应用复合区间作图法，检测到3个控制开花后10天Q酶活性的主效应QTL，联合贡献率为9.99％，其中qQ10-6与环境发生显著的互作；分别检测到5对和2对染色体区间对开花后10天、20天Q酶活性的影响具有加性×加性上位性作用，其中开花后10天的3对染色体区间具有显著的上位性×环境互作效应。由此可见，水稻籽粒Q酶活性相关基因的表达，受到环境因子的极大影响。3水稻叶绿素含量的QTL及其与环境的互作分析分别在两年考察亲本和重组自交系群体剑叶、倒二叶、倒三叶叶绿素a和b的含量，采用QTL Mapper 1.6统计软件进行QTL定位、上位性分析及其与环境的互作效应分析。在8个标记区间共检测到控制不同叶位叶绿素a、b含量以及叶绿素a／b比值的12个QTL，单个QTL的表型变异贡献率为1.96％～9.77％，其中3个QTL与环境之间存在显著互作；检测到18对影响叶绿素a、b含量以及叶绿素a／b比值的加性×加性上位性互作，其中2对具有显著的上位性×环境互作效应。与该群体产量性状QTL的研究结果相比较，发现每个产量性状都有QTL与控制叶绿素含量的QTL位于相同的染色体标记区间。4不同水分供应条件下水稻叶绿素含量的QTL分析在水分胁迫和非水分胁迫条件下分别种植亲本和RIL群体，在苗期生长阶段和开花一成熟阶段采用定位的方法分别考察叶片的叶绿素含量变化，进行不同水分环境下叶绿素含量和胁迫敏感指数的遗传分析。在两种不同水分供应条件下，在不同生育期共定位到13个控制叶绿素含量的主效应QTLs，其中干旱环境中检测到6个，贡献率为4.74％～19.86％；水田环境中检测到7个，贡献率为4.92％～14.02％，未检测到2种环境下共同表达的QTL。检测到7个影响胁迫敏感指数的QTLs，其中在苗期和开花期第一次测定时分别检测到的影响胁迫敏感指数的QTLs(qkhCh1-2a和qkhCh1-6)的贡献率高达25.29％和38.7％，增效等位基因均来自母本珍汕97B。在不同水分供应条件下共检测到50对控制叶绿素含量和胁迫敏感指数的加性×加性双基因上位性作用，单对互作的贡献率为3.41％-16.02％。5不同水分供应条件下水稻叶片抗氧化酶活性的分子剖析在水分胁迫和非水分胁迫条件下分别种植亲本和RIL群体，取苗期叶片测定叶片的蛋白质含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性，进行不同水分环境下水稻叶片抗氧化酶活性的遗传分析。在水田和干旱环境下共检测出10个控制可溶性蛋白质含量、丙二醛含量、SOD活性和CAT活性的QTLs，单个QTL的贡献率为6.09％～24.44％。其中水田环境中控制可溶性蛋白质含量的qstPRO-11和控制丙二醛含量的qstMDA-11都位于第11染色体的RZ816-RG118区间；而干旱环境中控制可溶性蛋白质含量的qghPRO-5和控制SOD活性的qghSOD-5都位于第5染色体的RZ296-RG776B区间。在不同水分供应条件下共检测到22对控制可溶性蛋白质含量、丙二醛含量、SOD活性和CAT活性的加性×加性双基因上位性作用，单对互作的贡献率为4.54％～27.31％。通过研究比较，我们在珍汕97B／密阳46群体中发现影响所研究的不同性状的一些QTL常常集中分布在染色体的某个或某些区域，如第1染色体的RM197-RZ516区间，就先后检测到产量性状、叶片性状、叶绿素含量、硅含量、胁迫敏感指数等QTLs。将这些不同的农艺、生理性状定位在同一分子标记连锁图谱中，构建成一张功能图谱，使我们能够利用分子标记技术将农学和生理学研究结合起来，鉴别涉及数量性状表达的关键或调节位点，并进一步分析了生理性状和农艺性状的遗传关系。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章文献综述

1.1 植物QTL研究方法简介

1.1.1 DNA分子标记

1.1.2 QTL定位群体

1.1.3 QTL分析方法

1.1.4 水稻分子连锁图谱

1.2 水稻生理性状QTL研究进展

1.2.1 渗透调节

1.2.2 叶绿素含量

1.2.3 光合特性

1.2.4 质膜透性

1.2.5 相对含水量

1.2.6 灌浆物质

1.2.7 离子吸收

1.2.8 磷吸收

1.2.9 脱落酸含量(ABA)

1.2.10 硅含量

1.2.11 过氧化氢含量

1.2.12 酶活性

1.2.13 铝抗性

1.2.14 抗UV-B

1.3 水稻QTL研究的发展和应用

1.3.1 以代谢为中心的QTL研究

1.3.2 水稻QTL的精细定位

1.3.3 水稻QTL的图位克隆

1.3.4 QTL定位在水稻育种中的应用

1.4 本研究的内容和意义

第二章水稻叶片性状和根系活力的遗传分析

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料与性状考察

2.1.2 QTL分析

2.2 结果与分析

2.2.1 性状表型及其变化

2.2.2 控制叶片性状QTL的检测结果

2.2.3 控制根系伤流量QTL的检测结果

2.3 讨论

第三章水稻籽粒淀粉分支酶的遗传分析

3.1 材料与方法

3.1.1 水稻RIL群体的性状考察

3.1.2 Q酶的提取和活性测定

3.1.3 遗传图谱构建矛QTL分析

3.2 结果

3.2.1 性状表型及其变化

3.2.2 控制Q酶活性的主效应QTL及其与环境的相互作用

3.2.3 控制Q酶活性的上位性QTL及其与环境的相互作用

3.3 讨论

第四章水稻叶绿素含量的QTL及其与环境互作分析

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 叶绿素含量的测定

4.1.3 QTL分析

4.2 结果与分析

4.2.1 性状表型及其变化

4.2.2 控制叶绿素含量的主效应QTL及与环境互作

4.2.3 控制叶绿素含量的上位性QTL及与环境互作

4.2.4 控制叶绿素含量的QTL与产量性状QTL

4.3 讨论

第五章不同供水条件下水稻叶绿素含量的QTL分析

5.1 材料与方法

5.1.1 试验材料和胁迫处理

5.1.2 叶绿素含量的测定

5.1.3 QTL分析

5.2 结果与分析

5.2.1 性状表型及其变化

5.2.2 控制叶绿素含量的主效应QTL

5.2.3 控制叶绿素含量的上位性QTL

5.3 讨论

第六章不同供水条件下水稻抗氧化酶活性的分子剖析

6.1 材料与方法

6.1.1 试验材料和胁迫处理

6.1.2 测定方法

6.1.3 QTL分析

6.2 结果与分析

6.2.1 性状表型及其变化

6.2.2 控制生化性状的主效应QTL

6.2.3 控制生化性状的上位性QTL

6.3 讨论

第七章总结

7.1 代谢途径QTL的研究

7.2 注重对遗传群体亲本的研究

7.3 生理生化性状测定的一致性

7.4 QTL作图的一致性

参考文献

博士后期间发表的文章

致谢

发布时间: 2007-09-18

参考文献

[1].水稻抗旱和耐低氮QTL定位及优异等位基因的聚合效应评价[D]. 冯博.沈阳农业大学2018
[2].转反义LOX-3基因水稻的耐储藏分子机制研究[D]. 许惠滨.福建农林大学2013
[3].miR396调控水稻产量的分子机理研究[D]. 高峰.武汉大学2015
[4].水稻CCT家族基因的功能研究和Hd1的重新克隆[D]. 章佳.华中农业大学2017
[5].水稻长叶毛基因Hairy Leaf 6的图位克隆与功能分析[D]. 孙文强.华中农业大学2017
[6].fsv1水稻胚珠发育过程中基因表达及不育机理研究[D]. 杨丽玉.武汉大学2016
[7].水稻OsSEC18和OsVPS37基因的功能研究[D]. 孙允芳.武汉大学2013
[8].GWAS定位水稻苗期耐冷基因和抗白叶枯基因[D]. 王丹.湖南农业大学2017
[9].两个水稻叶形基因的精细定位及遗传分析[D]. 张小惠.四川农业大学2016
[10].不同水稻品种对氮素响应的差异及其农艺生理性状[D]. 剧成欣.扬州大学2017

水稻的生理遗传研究

猜你喜欢