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

发布时间：2020-04-13 03:57

【摘要】：近年来,随着全球气候的不断变化,非生物胁迫频频发生,已严重威胁到水稻的生产,其中干旱是造成水稻产量下降的最重要因素之一,水稻抗旱属于复杂的数量性状,深入研究抗旱遗传机制有利于改善水稻抗旱性,提高育种效率。此外,过多的施用氮肥也给环境带来很大问题,所以必须提高水稻品种对贫瘠土壤的适应能力,提高植株对贫瘠土壤中肥料的利用效率。进而培育水稻抗旱、耐低氮等抗逆的绿色超级稻是保证水稻高产和稳产的有效途径之一。本研究利用黄华占(huanghuazhan,HHZ)为轮回亲本,分别与来自八个国家地区材料作为供体杂交回交得到2000个BC_1F_1植株,经过一轮高产、抗旱、耐盐和耐淹筛选,共得到314个带有目标性状的BC_1F_3植株,再经过二轮交叉抗逆筛选及后代验证最终得到包含497个BC_1F_5植株的选择导入系群体。以此进行分析定位水稻抗旱和耐低氮QTL,对效应值大且多环境条件下稳定表达的QTL进行验证,进而筛选聚合不同等位基因来源的QTL并对其聚合效应进行表型评价。针对本文研究的内容现总结如下:1.对黄华占导入系基因组变异进行分析:对497个导入系及其亲本进行全基因组重测序研究,其中导入系平均测序深度为3.16X,9个亲本平均测序深度为25X。同时又获得了41,754个高质量的SNP,通过条件剔除最终筛选得到两套基因型数据,一套包含7,388个SNP bin基因型;一套包含4,613个SNP bin基因型用于QTL定位。对八个供体亲本与黄华占进行遗传相似性分析得出Teing最低为42.2%,来自越南的供体品种OM1723最高为65.1%。2.利用选择育种群体进行抗旱相关性状QTL(quantitative trait loci)定位:从八个导入系群体中选HHZ5、HHZ12和HHZ17三个群体共计206个导入系,经抗旱筛选,三个群体共得到57个抗旱导入系,根据抗旱胁迫下产量相关性状表现和检测的QTL位点基因型,筛选到6个抗旱性最好的导入系(M73、M75、M79、M387、M498和M505),采用多群体联合偏分离分析方法(Mendelian’s segregation distortion analysis,MSDA)进行抗旱相关QTL定位,共检测到产量相关QTL 9个,分布在2、3、5、6、8和12号染色体上,其中有6个QTL与前人定到的位置一致或相近。3.对选择育种群体进行耐低氮相关性状QTL定位:将八个选择育种群体合并,利用全基因组关联分析线性混合效应模型(generalized linear mixed model,GLMM)对连续的三个季节三个氮环境下(低氮、低氮与正常水田比值、正常水田)的产量及其相关性状进行QTL检测,结果总共鉴定出52个QTL,分布在1~12条染色体上。其中有5个QTL区域与前人定到的位置一致或相近,此外qGY1、qSF8-2和qTGW2-1在多个季节多个环境下被检测到,并进一步对qTGW2-1进行精细定位,物理位置约200k,同时开发出一个基于PCR的新型In Del标记CLN9。4.利用SNP标记辅助选择筛选水稻抗旱和耐低氮QTL聚合体:从HHZ5、HHZ12和HHZ17三个选择育种群体中选出的6个带有目标性状QTL且表现较好的导入系作为聚合亲本并配置4个聚合组合。对选择育种群体在抗旱和耐低氮胁迫条件下选出的5个重要的QTL进行田间验证,结果证实qDT3.9、qDT5.4、qDT6.3、qGY1和qSF8-2五个位点是聚合亲本真正携带的可靠的位点。利用华智公司提供的3,162个KASP SNP标记进行多态性筛选,根据每个聚合群体每个目标性状QTL侧翼的两个SNP标记的基因型对后代进行QTL聚合体筛选,最终4个聚合组合共筛选到235个F_2聚合体,将F_3在低氮、干旱胁迫和正常水田下进行表型验证和评价,最终筛选出12个携带不同性状不同QTL的聚合体,其产量在三个条件下均显著高于HHZ。这些聚合体为今后水稻抗逆育种提供了宝贵的供体材料。
【图文】：

第一章 文献综述效应或者效应很小，这就使得鉴定到的基因或 QTL 位点脱离了005）等研究提出可直接用选择育种群体进行 QTL 定位，这里指对双亲杂交后代进行目标性状筛选，将筛选出的个体组合到一起会使基因位点发生偏分离，而这种偏分离是具有方向性的。也就进行选择，，那么这些偏分离的基因位点都是因为筛选目标性状引。因此，我们通过检测这些偏分离位点进而定位目标性状 QTL。标性状的植株直接应用到育种实践中，为培育水稻新品种提供广

第二章 黄华占选择导入系的基因组变异分析表 2.1 八个导入系群体及供体来源Table 2.1 The information of eight ILs and donors群体 组合 供体 供体来源 世代HHZ5 HHZ ×OM1723 OM1723 Vietnam BC1F5HHZ8 HHZ ×Phalguna Phalguna India BC1F5HHZ9 HHZ ×IR50 IR50 IRRI BC1F5HHZ11 HHZ ×IR64 IR64 IRRI BC1F5HHZ12 HHZ ×Teqing Teqing China BC1F5HHZ15 HHZ ×PSBRC66 PSBRC66 Philippines BC1F5HHZ17 HHZ ×CDR22 CDR22 India BC1F5HHZ19 HHZ ×PSBRC28 PSBRC28 Philippines BC1F5
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511

【参考文献】

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本文编号：2625555