东北粳稻中产量和抗稻瘟病相关基因分布研究

发布时间：2020-06-02 05:17

【摘要】：近些年来,随着分子标记技术的不断发展,分子标记辅助选择(MAS)技术结合传统育种在水稻培育新品种的过程中发挥着重要的作用。一直以来,培育高产品种和提高水稻产量育种家的目标,在我国东北地区,稻瘟病害频发又制约着水稻高产,因此选育抗病品种具有重要意义。本研究旨在分析一些产量相关功能基因DEP1、Gn1a、qGW8、GS3、GW2、IPA1和qSW5,抗稻瘟病基因Pid2、Pid3、Pi9、Pi2、Pizt、Pita、Pi5和Pib在339份东北粳稻资源(102份黑龙江水稻品种、81份吉林水稻品种和156份辽宁水稻品种)中的分布情况,通过对控制绿色性状的功能基因位点的检测来分析这些重要基因在东北粳稻育种中应用价值和贡献性,对利用分子标记辅助选择育种培育高产抗病等优异性状的绿色超级稻品种初步建立基因型数据库具有重要意义。1.对339份东北粳稻中7个产量性状相关基因进行检测,理想株型基因IPA1和粒宽粒重GW2没有检测到等位基因的变异,DEP1、qGW8、GS3和Gn1a等4个基因均检测到了2个的等位变异,qSW5检测到了3等位基因的变异。DEP1在吉林和黑龙江品种中很少得到利用,仅占4.93%和7.84%,检测到携带DEP1基因的辽宁品种较多(80.70%)且携带DEP1基因的品种数随品种推广时间推移呈增长趋势;GS3基因在东北粳稻资源中有少量的分布,且主要分布在黑龙江品种中,主要出现在2001-2011年和2012年以后推广的品种中。Gn1a基因只在辽宁品种中被少数引入利用,集中在2012年以后推广的品种;qGW8基因主要在分布在辽宁省品种中,在吉林省品种中也有相对较少的利用,而黑龙江地区的水稻材料几乎不携带qGW8。qSW5基因在三个地区品种中都能检测到,且在近几十年的每个推广时间段都能检测到,可见qSW5基因在东北稻区中已经被固定下来。2.对339份东北粳稻资源进行上述8个稻瘟病抗性基因的检测和抗病性的鉴定,在339份东北粳稻资源中没有检测到Pi9和Pi2基因,Pizt、Pid2、Pid3、Pita、Pib和Pi5基因以不同检出率出现在各个地区;当水稻品种只携带单个抗稻瘟病基因时,对稻瘟病的抗性均较差,但当与其他基因聚合时,对稻瘟病的抗性都得到了不同程度的提高。本研究中三个地区中对稻瘟病抗病性改良有价值抗病基因组合是不同的,Pizt、Pita和Pi5基因对黑龙江水稻稻瘟病抗性贡献都较大,但当Pita和Pi5基因聚合时对黑龙江省水稻抗瘟性改良最大;对吉林省稻瘟病抗性改良贡献较大的基因组合为Pid2+Pid3+Pita;对辽宁省稻瘟病抗性改良贡献较大的基因组合为Pita+Pi5。本研究检测了东北3个地区的7个产量性状相关功能基因,但没有检测到同时携带这7个功能基因的品种;并在自然条件下和人工接种条件下鉴定了携带不同抗稻瘟病基因组合的水稻品种的稻瘟病抗性,对初步筛选出优异的种质资源和培育抗病品种都具有重要价值。
【图文】：

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图 1 绿色超级稻培育策略引自(Zhang et al., 2007)Fig.1 Green Super Rice Cultivation Strategy (Zhang et al., 2007)相关基因的研究进展品种一直是育种家的目标。20 世纪 80 年代初，日本率提出了“水0 世纪 80 年代末，国际水稻所提出“水稻新株型育种计划”；90 “超级杂交稻育种计划”研究；然而，近些年资源环境等问题日益凸提出了“绿色超级稻”计划。在每一个计划实施的背后都会有新种的发掘定位。随着分子生物学的不断发展，科学家们相继克隆了目前水稻已有近 700 个基因被分离和鉴定(http://www.gramene.org)，上(Jiang et al., 2012)。

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注：黄色：突变基因型Ⅰ; 蓝色：基因型Ⅱ; 红色: 杂合基因型，白色: 野生型等位基因;Note: Yellow indicates mutant genotype I; blue indicates genotype II; red indicates heterozygous genotype; white indicates wild type allele.图 2 339 份东北粳稻资源基因型分析Fig.2 Genotype analysis of 339 Japonica rice resources in northeast China表 3 产量相关功能基因的突变类型的频率Table 3 The frequency of yield-related functional gene mutation type地理位置产量相关功能基因 Yield-related functional genesGeographic location Gn1a GS3 GW2 IPA1 DEP1 qSW5 qGW8辽宁 Liaoning（156） 0.256 0.019 0.000 0.000 0.807 0.967 0.685黑龙江 Heilongjiang（102） 0.000 0.039 0.000 0.000 0.078 0.509 0.009吉林 jilin（81） 0.000 0.012 0.000 0.000 0.049 0.851 0.246
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.111.41

【参考文献】