稻米微量元素含量的遗传研究

论文摘要

微量营养元素失衡已成为影响人类健康的最重要因素之一,给个人和国家及整个社会医疗体系带来沉重的负担。植物育种策略,尤其是籽粒富集矿质元素水稻育种被认为是克服当前微量营养元素失衡的最经济和有效途径之一。本研究利用“香黑糯195/中花紫香糯”组合的F2群体188个单株和F343个家系,探讨了水稻籽粒Fe、Zn、Cu和Mn 4种矿质元素含量的遗传变异和相关关系,并对籽粒微量元素含量进行了QTL定位分析,其研究结果如下:1.在F2群体中,籽粒Fe含量呈现偏态连续分布,而籽粒Cu、Mn、Zn含量均呈现接近正态的单峰连续分布。2.籽粒Fe与Cu、Mn含量呈显著正相关,与Zn含量呈极显著正相关;而Cu与Mn和Zn含量呈极显著正相关;Mn与Zn含量也呈极显著正相关。同样在F3家系中,Cu与Mn、Zn含量,Mn与Zn含量也呈极显著正相关;但Fe与Cu、Mn含量没有呈显著相关性。3.利用“香黑糯195/中花紫香糯”组合的F2群体,采用区间作图法,构建了一张含有132个SSR标记的遗传连锁图谱,覆盖水稻基因组约1928.5 cM,标记间平均距离为14.61 cM。4.共检测到与籽粒Fe、Zn、Cu和Mn4种微量元素含量相关的QTL 14个。这些QTL包括与Fe含量相关的QTL 7个,分布于第1、2、7、8、11号染色体上,加性效应贡献率范围为4.41%～17.63%,显性效应贡献率为2.20%～8.82%;与Zn含量相关的QTL 3个,分布于第4、8号染色体上,加性效应贡献率范围为4.56%～14.37%,显性效应贡献率为5.38%～10.59%;与Cu含量相关的QTL 3个,分布于第8,10号染色体上,加性效应贡献率范围为1.11%～27.68%,显性效应贡献率为2.21%～35.43%;与Mn含量相关的QTL 1个,分布于第8号染色体上,可以解释表型变异的加性效应贡献率为16.77%,显性效应贡献率为5.94%。5.对籽粒的Fe、Cu、Mn和Zn含量进行了QTL上位性分析,分别检测到10、5、1和3对显著互作位点,解释了表型变异的52.83%、26.99%,6.83%和39.98%。主要以加性/加性互作效应和显性/显性互作效应为主,部分主效QTL参与了互作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 水稻籽粒矿质元素含量的遗传研究进展
• 1.1.1 水稻籽粒矿质元素含量的遗传差异
• 1.1.1.1 水稻籽粒不同部位间矿质元素含量的差异
• 1.1.1.2 水稻不同基因型间籽粒矿质元素含量的差异
• 1.1.2 水稻籽粒矿质元素含量的环境影响
• 1.1.3 水稻籽粒矿质元素含量的遗传
• 1.1.4 水稻籽粒微量元素含量间的相关性
• 1.1.5 水稻籽粒矿质元素含量与其它性状的遗传相关
• 1.1.5.1 水稻籽粒矿质元素含量与粒形的相关
• 1.1.5.2 水稻籽粒矿质元素含量与花色苷含量的相关
• 1.1.5.3 水稻籽粒矿质元素含量与品质的相关
• 1.1.5.4 水稻籽粒矿质元素含量与产量的相关
• 1.1.6 水稻籽粒矿质元素积累的分子机理
• 1.1.7 籽粒富集矿质元素的水稻种质鉴定、筛选与创新
• 1.1.7.1 籽粒富集矿质元素水稻种质鉴定与筛选
• 1.1.7.2 籽粒富集矿质元素水稻种质创新
• 1.2 分子标记
• 1.2.1 RFLP标记
• 1.2.2 SSR标记
• 1.2.3 AFLP标记
• 1.2.4 STS标记
• 1.2.5 SNP标记
• 1.3 水稻分子遗传图谱的构建及其在遗传研究中的应用
• 1.3.1 水稻分子遗传图谱的构建
• 1.3.1.1 作图群体
• 1.3.1.2 水稻分子遗传图谱
• 1.3.2 数量性状基因定位
• 1.3.2.1 定位分析方法
• 1.3.2.2 QTL精细定位
• 1.4 本研究的目的与内容
• 2.材料和方法
• 2.1 研究材料
• 2.2 水稻籽粒微量元素含量的测定
• 2.3 亲本多态性检测、群体基因型分析和遗传连锁图谱构建
• 2.3.1 DNA提取
• 2.3.2 基因型分析
• 2.3.3 数据整理分析、遗传连锁图谱构建和QTL定位分析
• 3.结果与分析
• 3.1 水稻籽粒微量元素含量遗传分析
• 3.1.1 水稻籽粒微量元素含量的遗传变异分析
• 3.1.2 水稻籽粒微量元素含量的频率分布
• 3.1.3 水稻籽粒微量元素含量间的相关关系
• 3.2 遗传图谱的构建
• 3.2.1 引物的筛选
• 2群体中的分离'>3.2.2 SSR标记位点在F₂群体中的分离
• 3.2.3 遗传图谱的构建
• 3.3 水稻籽粒微量元素含量的QTL定位分析
• 3.4 水稻籽粒微量元素含量的QTL上位性分析
• 4.讨论
• 4.1 水稻籽粒微量元素含量的遗传变异
• 4.2 水稻籽粒微量元素含量间的相关性
• 4.3 水稻籽粒微量元素含量的QTL定位及效应分析
• 4.4 QTL的成簇分布与性状间的遗传相关性
• 4.5 QTL定位在分子育种中的利用
• 4.6 标记的筛选与进一步研究的设想
• 参考文献
• 致谢