稻米品质性状的遗传基础研究以及粒长基因GS3的图位克隆

论文摘要

稻米品质包括加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质，其中外观品质和蒸煮食味品质最受消费者关注，是水稻遗传改良的重要目标。由于稻米品质一般由多基因控制，且易受环境条件的影响，因此利用传统的育种方法改良这些性状具有很大的难度。本研究通过构建珍汕97B／H94和Ⅱ-32B／H94两个双单倍体群体的遗传连锁图谱，对控制稻米品质性状的基因进行了定位。同时，利用珍汕97B／H94群体在两种不同抽穗期环境下的表型数据，将控制稻米品质性状的遗传基础分解为主效QTL、上位性QTL和QTL与环境间的互作。此外，还对一个控制粒长和干粒重的主效QTL进行了精细定位和基因克隆。主要结果如下： 1、构建的珍汕97B／H94群体的遗传连锁图谱包括218个SSR标记和1个形态标记，分为14个连锁群，总长1646.2 cM，标记的平均间距为7.5 cM；Ⅱ-32B／H94群体的遗传连锁图谱包括186个SSR标记和1个形态标记，分为13个连锁群，总长1230.9 cM，标记的平均间距为6.6 cM：两群体间有174个共同标记，其相对位置基本相同，且与已发表的图谱有较好的一致性。 2、在考察的所有稻米品质性状中，珍汕97B与Ⅱ-32B的表型比较相似，仅在粒宽、垩白率和糊化温度上表现出较大的差异；而它们与H94在绝大部分性状间都表现出显著或极显著差异，且珍汕97B或Ⅱ-32B表现出相对较大的粒宽、垩白率、垩白面积、垩白度、直链淀粉含量和糊化温度，而H94在粒长、粒形、粒厚、籽粒体积、千粒重和胶稠度等性状上的表型值较大。对于群体而言，直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度表现为1：1的双峰分离，表明它们受到一对主效基因的控制；其它性状呈近似正态分布，表明它们受多基因控制。 3、利用2002年武汉和海南两地的稻米品质性状表型数据，在珍汕97B／H94群体中共检测到97个QTL，其中仅41个QTL可以在两地同时检测到；在Ⅱ-32B／H94群体中共检测到89个QTL，其中有40个QTL在两地都能检测到。表明控制稻米品质性状的QTL受到环境条件的影响。 4、将珍汕97B／H94群体及其亲本的抽穗期分别调至2003年7月中下旬（相对高温和长日照）以及9月上中旬（相对低温和短日照）的两种不同环境条件下，发现不同亲本在两种抽穗期下的品质变化情况有所不同。其中珍汕97B相对比较稳定，在两种抽穗时期间仅糊化温度和垩白性状表现出显著差异；而H94对环境的变化比

论文目录

• 缩略词表
• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 稻米品质的研究进展
• 1.1.1 稻米品质的评价
• 1.1.2 稻米品质性状的遗传
• 1.1.2.1 外观品质的遗传
• 1.1.2.2 蒸煮食味品质的遗传
• 1.1.3 影响稻米品质的非遗传因素
• 1.2 作物数量性状的遗传和分子剖析
• 1.2.1 QTL的初级定位
• 1.2.1.1 初级群体
• 1.2.1.2 分子标记
• 1.2.1.3 统计方法
• 1.2.1.4 群体处理方法
• 1.2.2 QTL与环境互作
• 1.2.3 QTL与遗传背景
• 1.2.4 不同发育阶段的QTL定位
• 1.2.5 QTL的精细定位
• 1.2.6 QTL的基因克隆
• 1.3 本研究的目的和创新之处
• 2 材料与方法
• 2.1 供试水稻材料
• 2.1.1 水稻品种与来源
• 2.1.2 群体材料
• 2.2 田间种植和性状考察
• 2.2.1 田间种植
• 2.2.2 性状考察
• 2.2.2.1 外观品质的测定
• 2.2.2.2 蒸煮食味品质的测定
• 2.3 群体基因型分析、遗传图谱构建和QTL定位
• 2.3.1 DNA提取
• 2.3.2 标记来源
• 2.3.3 SSR分析
• 2.3.4 遗传图谱的构建
• 2.3.5 QTL定位和效应分析
• 2.4 GS3基因的精细定位与克隆
• 2.4.1 GS3基因的近等基因系构建
• 2.4.2 GS3基因的初步定位和效应分析
• 2.4.3 用于GS3基因精细定位的分子标记的开发
• 2.4.4 CAPS标记分析
• 2.4.5 DNA测序和分析
• 2.5 数据处理及统计分析
• 2.5.1 等位基因频率
• 2.5.2 考种数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 分子标记和遗传连锁图谱
• 3.1.1 遗传连锁图谱
• 3.1.2 群体基因型组成
• 3.2 2002年稻米品质性状的QTL分析
• 3.2.1 亲本和群体的性状表现
• 3.2.2 稻米品质性状的相关分析
• 3.2.3 稻米品质性状的QTL定位
• 3.2.3.1 珍汕97B／H94群体中的QTL定位
• 3.2.3.2 Ⅱ-32B／H94群体中的QTL定位
• 3.2.3.3 两个DH群体的QTL定位结果比较
• 3.3 2003年稻米品质性状的QTL、上位性效应及环境互作分析
• 3.3.1 分期播种材料的性状表现
• 3.3.2 两种抽穗期条件下的性状变异分析
• 3.3.3 性状相关
• 3.3.4 稻米品质性状的QTL、上位性效应及环境互作分析
• 3.3.4.1 外观品质性状的分析
• 3.3.4.2 蒸煮食味品质性状的分析
• 3.3.4.3 QTL的多效性
• 3.4 GS3基因的精细定位与克隆
• 3.4.1 GS3近等基因系的构建
• 3.4.2 GS3基因的初步定位和效应分析
• 3.4.3 GS3基因的精细定位
• 3.4.4 GS3的基因结构和功能预测
• 3.4.4.1 GS3基因的结构分析
• 3.4.4.2 GS3基因的功能预测
• 3.4.5 GS3等位基因的序列比较
• 4 讨论
• 4.1 稻米品质性状的遗传基础分析
• 4.2 QTL定位结果的比较
• 4.3 环境因子对稻米品质的影响
• 4.3.1 环境因子对稻米粒形性状的影响
• 4.3.2 环境因子对稻米垩白性状的影响
• 4.3.3 环境因子对稻米蒸煮食味品质性状的影响
• 4.4 GS3基因可能的作用机制
• 4.5 粒形基因在分子进化上的研究意义
• 4.6 本研究对稻米品质和产量改良的启示
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢