野生稻、栽培稻及其远缘杂交后代的分子遗传差异研究

野生稻、栽培稻及其远缘杂交后代的分子遗传差异研究

论文摘要

本文应用序列多态性和长度多态性标记分析了野生稻(包括2个AA型野生稻和12个非AA型野生稻)和亚洲栽培稻(O.sativa L.,以下简称栽培稻)叶绿体基因组的遗传多态性,应用长度多态性标记(ISSR和SSR)分析了野生稻、栽培稻以及水稻种间远缘杂交后代核基因组的遗传多态性,进而探讨了水稻的遗传多样性、种间亲缘关系以及远缘杂交(不同基因组型之间杂交)后代的遗传规律。主要结果如下:1叶绿体DNA遗传多态性的研究用叶绿体DNA两个位点上的长度多态性片段标记(分别为ORF100、ORF29-TrnCGCA)对水稻叶绿体DNA进行籼粳特性分析,发现非AA型野生稻叶绿体DNA基本上都表现粳型特性。对2个多变区域(rps16基因内含子、TrnTUGU-TrnLUAA间区)进行PCR扩增并测序,发现水稻种间叶绿体DNA具有丰富的多态性,利用这2个片段的多态性构建了反映水稻种间亲缘关系的系统树,并初步建立了水稻种间叶绿体DNA指纹图谱。还利用这2个多变区域具有籼粳分型标记作用的4个位点对非AA型野生稻叶绿体DNA的籼粳特性进行了进一步研究,其中3个表现粳型特性、1个表现部分籼型特性,但其与分型标记已不完全相同,产生了一定程度的变异。2核DNA遗传多态性的研究从65对SSR引物中筛选出泳带迁移率差异较大的11对SSR引物用于实验。这11对SSR引物共检测到104个多态性片段,平均每个基因座有等位基因9.5个,材料平均遗传距离为1.96(0.98~2.94)。从43个ISSR引物中筛选出带形清晰、多态性高的8个引物用于实验。这8个引物从28个供试材料中扩增出多态性带166条,平均每个引物出带20.8条,材料平均遗传距离为2.39(1.30~3.79)。两种标记估算的遗传距离呈显著正相关,构建的亲缘关系树十分相似。在11对SSR引物检测到的104个多态性片段中,非AA型野生稻的特异性片段74条,占总片段数的71.2%。在8个ISSR引物检测到的166条多态性片段中,非AA型野生稻的特异性片段113条,占总片段数的68.7%。上述结果表明,水稻非从基因组类型的核基因组遗传多样性丰富,且具有很多AA基因组没有的基因源,可以为水稻育种提供丰富的种质资源。3栽培稻×重颖野生稻[O.grrandiglumis(Doell)Prod]种间杂种及回交群体的构建与分析本研究通过幼胚拯救技术构建了栽培稻×重颖野生稻的种间杂种及回交后代群体,所得回交后代茎秆粗壮、生物量大,柱头非常发达,部分株系清晨开花(早上6:30左右),具有一定的理论研究价值和实用价值。用14对SSR引物对20个材料进行PCR扩增反应,栽培稻共扩增出52条带,重颖野生稻扩增出18条带。在杂种F1产生的扩增带中,双亲的带均有的占21.4%,仅有栽培稻特有带的46.4%,仅有野生稻特有带的占25%,还有7.2%的带既不是栽培稻的特有带也不是野生稻的特有带,可能在F1的体细胞内2个不同基因组之间产生了一定的互作和调整。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言(绪论)
  • 1 稻属分类
  • 2 应用分子标记技术研究稻属遗传多样性的进展
  • 2.1 分子标记技术
  • 2.1.1 分子标记技术的原理及分类
  • 2.1.2 常用分子标记技术
  • 2.2 水稻叶绿体DNA遗传多样性研究进展
  • 2.3 水稻核基因组遗传多样性研究进展
  • 3 野生稻有利性状研究进展
  • 3.1 抗病虫性
  • 3.2 抗逆性
  • 3.3 高蛋白和优质米
  • 3.4 其它
  • 4 野生稻在水稻育种上的利用进展
  • 4.1 AA型野生稻的利用进展
  • 4.1.1 远缘杂交途径的利用进展
  • 4.1.2 分子育种技术途径的利用进展
  • 4.2 非AA型野生稻的利用进展
  • 4.2.1 远缘杂交途径的利用进展
  • 4.2.2 分子育种技术途径的利用进展
  • 4.2.3 体细胞杂交途径的利用进展
  • 4.2.4 异源多倍体化途径的利用进展
  • 4.3 稻属种间远缘杂交的遗传规律研究
  • 5 本研究的目的和意义
  • 第二章 水稻叶绿体DNA遗传多样性研究
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.2 叶绿体DNA(cpDNA)的提取
  • 1.3 引物设计
  • 1.4 PCR扩增与检测
  • 1.5 DNA测序
  • 1.6 序列分析与系统树构建
  • 2 结果与分析
  • 2.1 不同基因组型水稻cpDNA的籼粳特性
  • 2.1.1 cp1的扩增结果
  • 2.1.2 cp2的扩增结果
  • 2.2 不同基因组型水稻cpDNA的多态性比较
  • 2.2.1 cp3扩增片段序列多态性分析
  • 2.2.2 cp4扩增片段序列多态性分析
  • 2.2.3 cp5扩增片段多态性分析
  • 2.2.4 水稻cpDNA分子指纹的构建
  • 2.3 水稻cpDNA序列的聚类分析
  • 3 讨论
  • 3.1 非AA型野生稻cpDNA的籼粳特性探讨
  • 3.2 水稻cpDNA的多态性
  • 3.3 基于cpDNA序列差异的水稻亲缘关系
  • 4 小结
  • 第三章 应用SSR和ISSR分子标记技术进行水稻细胞核DNA遗传多样性研究
  • 1 材料与方法
  • 1.1 主要试剂
  • 1.2 主要仪器
  • 1.3 材料
  • 1.4 总DNA的提取
  • 1.5 SSR引物与PCR扩增
  • 1.6 ISSR引物与PCR扩增
  • 1.7 电泳检测
  • 1.8 遗传距离计算和系统树构建
  • 2 结果与分析
  • 2.1 SSR引物扩增结果分析
  • 2.2 ISSR引物扩增结果分析
  • 2.3 遗传距离分析
  • 2.4 系统树分析
  • 3 讨论
  • 4 小结
  • 第四章 栽培稻×重颖野生稻种间杂种和回交群体的构建与分析
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.2 方法
  • 1.2.1 种间杂交
  • 1.2.2 幼胚拯救
  • 1.2.3 种间杂种及回交后代的观察
  • 1.2.4 SSR分析
  • 2 实验结果
  • 2.1 种间杂交及回交结果
  • 2.2 种间杂种及回交后代的观察
  • 2.2.1 种间杂种的形态观察
  • 2.2.2 回交后代的形态观察
  • 2.3 SSR分析结果
  • 3 讨论
  • 3.1 有性杂交利用野生稻远缘有利基因
  • 3.2 栽培稻和重颖野生稻杂交后代的遗传规律分析
  • 4 小结
  • 参考文献
  • 创新点及进一步研究的设想
  • 附件A SSR标记资料表
  • 附录B 野生稻及回交后代图片
  • 致谢
  • 作者简历
  • 相关论文文献

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