水稻籽粒蛋白质含量的遗传及QTL分析

论文摘要

稻米是世界50%以上人口的主食,也是其蛋白质营养的重要来源,所以提高稻米蛋白质含量对人类改善蛋白和氨基酸营养具有重要的意义。随着人民生活水平的提高,其消费形式已由过去的数量型演变为现今的质量-适口型,稻米品质的优劣已成为育种家和消费者极为关注的问题。因此,进一步提高蛋白质含量并调节其比例,培育食用安全的优质高蛋白水稻品种是稻米品质改良的重要研究方向之一。本研究利用“本地水稻/辽优518”杂交后代重组自交系群体200个株系,探讨了水稻蛋白质含量以及蛋白质含量和重要农艺性状的遗传变异和相关关系,并对蛋白质含量以及农艺性状进行了QTL定位分析;田间试验分析了不同施肥条件下蛋白质含量的稳定性研究,其研究结果如下:1.籽粒蛋白质含量呈现接近正态的单峰连续分布,所考察的重要农艺性状也均呈现接近正态的单峰连续分布,说明这些性状是由多基因控制的数量性状。2.籽粒杆长与穗长、穗长与有效穗数呈极显著正相关,杆长与有效穗数之间未达到显著水平,而亲本的杆长与穗长、杆长与有效穗数、穗长与有效穗数均呈极显著正相关。3.利用区间作图法,构建了一张包含有85个SSR标记的遗传连锁图谱,覆盖水稻基因组约1160.95cM,标记间平均距离为13.64cM。4.共检测到与蛋白质含量相关的QTL3个,分布在第1、3、9染色体上,对表型变异的解释范围为9.87%～13.82%,LOD范围为1.57～2.20;与杆长相关的QTL1个,分布于2染色体上,对表型变异的解释率为6.40%;与穗长相关的QTL 5个,分布于3、7、9、10、11染色体上,对表型变异的解释范围为3.94%～8.27%;与有效穗数相关的QTL6个,分布于2、3、6、11染色体上,对表型变异的解释率范围为2.74%～37.94%。其中与杆长相关的QTL分布与第1染色体的RM3740～RM3604区间,其增效等位基因来源于亲本辽优518;与穗长相关的QTL位于第3染色体的RM1350～RM6987、位于第9染色体的RM160～RM215区间的增效等位基因来源于亲本辽优518,其它3个QTL的增效等位基因均来自于亲本本地水稻;与有效穗数相关的6个QTL的增效等位基因均来自于亲本本地水稻。5.通过对不同施肥条件下水稻蛋白质含量的稳定性研究,处理2、3、4分别本地水稻蛋白质含量提高5.1%、9.5%、21.3%,使辽优518蛋白质含量提高9.1%、16.4%、20.7%。说明在适当增加氮肥的情况下本地水稻和辽优518的蛋白质含量都会有相应增加,且增施氮肥越多,提高的幅度越大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 水稻籽粒蛋白质含量遗传及QTLS 研究现状
• 1.1 水稻籽粒蛋白质含量的遗传差异
• 1.1.1 水稻籽粒不同部位间蛋白质含量的差异
• 1.1.2 水稻籽粒不同基因型间蛋白质含量的差异
• 1.2 水稻籽粒蛋白质含量受环境因素的影响
• 1.2.1 温光因子对稻米蛋白质含量的影响
• 1.2.2 施肥对稻米蛋白质含量的影响
• 1.2.3 水分及土壤类型对稻米蛋白质含量的影响
• 1.2.4 栽培技术措施对稻米蛋白质含量的影响
• 1.3 水稻籽粒蛋白质含量的遗传研究进展
• 1.3.1 水稻籽粒蛋白质含量的遗传
• 1.3.2 水稻籽粒蛋白质含量与其它性状的相关性
• 1.4 水稻籽粒蛋白质含量的分子机理研究
• 1.4.1 水稻籽粒蛋白质含量的QTLs 分析
• 1.4.2 水稻籽粒蛋白质含量的重要基因研究
• 2 分子标记类型及利用现状
• 2.1 RFLP 标记
• 2.2 SSR 标记
• 2.3 AFLP 标记
• 2.4 STS 标记
• 2.5 SNP 标记
• 3 水稻分子遗传图谱的构建及其在遗传研究中的应用
• 3.1 水稻分子遗传图谱的构建
• 3.1.1 作图群体
• 3.2 水稻分子遗传图谱
• 3.3 数量性状基因定位
• 3.4 数量性状基因座检测方法
• 3.4.1 单标记分析法
• 3.4.2 区间作图法
• 3.4.3 复合区间作图法
• 3.4.4 基于混合线型模型的作图法
• 3.4.5 QTL 精细定位
• 3.5 图位克隆
• 3.5.1 基于染色体步移的图位克隆
• 3.5.2 基于基因组序列信息的图位克隆
• 3.6 分子标记辅助选择
• 3.7 分子标记辅助选择在水稻品质改良中的应用
• 4 本研究的目的与内容
• 5 材料与方法
• 5.1 不同施肥条件下亲本蛋白质含量的稳定性分析
• 5.1.1 供试材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 利用RIL 群体的水稻蛋白质含量遗传及QTLs 检测
• 5.2.1 作图群体的建立
• 5.2.2 田间试验方法
• 5.2.3 蛋白质含量的测定方法
• 5.2.4 DNA 提取及SSR 标记分析
• 5.2.5 统计分析
• 6 结果与分析
• 6.1 不同施肥条件下水稻蛋白质含量的稳定性分析
• 6.1.1 氮肥对水稻籽粒蛋白质含量的影响
• 6.1.2 不同基因型水稻主要农艺性状对氮素的反应
• 6.1.3 不同基因型水稻糙米蛋白质含量与主要农艺性状间的相关关系
• 6.2 RILs 群体蛋白质含量及主要农艺性状的变异分析
• 6.2.1 水稻籽粒蛋白质含量的变异分析
• 6.2.2 水稻主要农艺性状的变异分析
• 6.2.3 水稻主要农艺性状的频率分布
• 6.2.4 水稻蛋白质含量与主要农艺性状的相关关系，各主要农艺性状间的相关关系
• 7 遗传图谱的构建
• 7.1 引物的筛选
• 7.2 SSR 标记位点在重组自交系群体中的分离
• 7.3 遗传连锁图谱的构建
• 7.4 水稻籽粒蛋白质含量及主要农艺性状的QTL 检测
• 7.4.1 水稻籽粒蛋白质含量的QTL 检测
• 7.4.2 水稻主要农艺性状的QTL 检测
• 8 讨论
• 8.1 不同基因型水稻籽粒蛋白质含量
• 8.2 不同基因型水稻糙米蛋白质含量与主要农艺性状的相关分析
• 8.3 水稻籽粒蛋白质含量的遗传变异
• 8.4 水稻蛋白质含量与主要农艺性状间的相关性
• 8.5 水稻蛋白质含量的QTL 分析
• 8.6 进一步研究的设想
• 9 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录