水稻GS9基因与其它粒形基因遗传互作及育种应用研究

发布时间：2020-10-28 17:14

　　 粒形对水稻产量形成具有重要决定作用,同时粒形还会影响稻米品质尤其是研磨与外观品质。本研究将粒形基因GS9与其它粒形基因GS3、GW5、GW7在同一遗传背景下进行两两聚合,研究GS9与其他粒形基因的聚合效应。同时在多个水稻高产品种中导入gs9等位基因,以探究gs9基因改良现有水稻品种粒形的育种价值。基于前期构建的日本晴背景的近等基因系NIL(gs9)、NIL(gs3)、NIL(GW5)、ML(GW7),本研究中将NIL(gs9)分别与NIL(gs3)、NIL((W5)、NIL(GW7)进行杂交,构建聚合系NIL(gs9/gs3)、NIL(gs9/GW5)、NIL(gs9/GW7),借助于此对粒形基因聚合效应进行分析。gs9基因的效应是使籽粒变得细长,gs3基因的效应是使籽粒变长,GW5基因的效应是使籽粒变窄,GW7基因的效应是使籽粒变细长。当把这些基因两两聚合后,获得的NIL(gs9/gs3)、NIL(gs9/GW5)、NIL(gs9/GW7)的籽粒表型分析显示,两个基因聚合效应比单个基因效应更加明显。并且进一步通过CRISPR/Cas9技术,对gs9与gs3的聚合效应进行验证。将NIL(gs9)中的GS3基因敲除,创建突变体Cas9-NIL(gs9/gs3),发现其粒形表现出类似NIL(gs9/gs3)的效应。在转录水平上,GS3、GW5、GW7基因的变异并不影响GS9基因的表达量,同时GS9基因的变异也不影响GS3和GW7基因的表达量。因此GS9调控粒形形成的通路可能独立于GS3、GW5、GW7基因。在众多水稻种质资源中挖掘GS9的等位变异形式,发现野生型GS9基因具有5种等位类型,自然品种中还未发现有功能缺失gs9等位基因的存在。而籼粳亚种间普遍存在的H1和H5等位类型可能具有相同的调控粒形的效应,只有功能缺失gs9等位基因才有改良粒形的效应。将gs9等位基因导入高产品种中,以评价gs9在育种中的应用价值,结果发现在相同的遗传背景下,含有gs9基因的植株粒形变的更加细长。因此,粒形基因gs9可以改良高产品种的外观品质。上述研究结果为gs9在育种中应用奠定了基础。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S511
【部分图文】：

??保守的结构域，从而形成了大粒的表型（图３．１ｂ）。日本晴与９３１１亲本的ＧＦ５基因序列差??异表现为，日本晴中缺失该基因（图３．１ｃ）。与日本晴相比，９３１１中的ＧＪＴ７是两段重复序列??的串联，导致ＧＷ７的表达量升高，从而形成细长籽粒（图３．１ｄ）。??ａ?ｂ??Ｈ?隱?｜?……墨．—Ｉ?１??ＧＳ９／ｇｓ９（ｌｏＤｅｌ?７ｋｂ）?ＧＳ３（Ｃ）／ｇｓ３｛Ａ）??ｃ?ｄ??｜?—?—??１２１２－ｂｐ?ｄｅｌｆｔｌ〇？?關２?ＧＩ７＇Ｓ１??Ｑ＾ｊｐ）?Ｇｆｆ７Ｊｆｉｐ／Ｃｊｉｒ７９３１，（Ｒｅｐｃａｔ?ｆｒａｇｍｅｎｔ）??图３．１基因变异形式示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｇｅｎｅｔｉｃ?ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??注：Ａ为Ｇ双基因结构（Ｇ＾Ｐ—日本晴，识９—Ｎ１３８），Ｂ为ＧＳ３基因结构（ＧＸ？—日本晴，—??９３１１），Ｃ为Ｇ奶基因结构（ｎｕｌｌ—日本晴，ＧＰＫ５—９３１１），Ｄ为ＧＷ７基因结构（Ｇ研７卿一日本晴，??除特殊说明外，本文他处ＧＦ７均指Ｇ灰７Ｗ；／）??本实验室己构建完成以日本晴为背景的近等基因系ＮＩＬ（ｇ＾）、ＮＩＬｆｅ＾）、ＮＩＬ（ＧｆＦ５）、??ＮＩＬ（Ｇｆｆ７），分别含有等位基因识９、识＿３、ＧＦ７。利用已测序品种曰本晴和９３１１之间??的核苷酸序列差异而开发的分子标记

??保守的结构域，从而形成了大粒的表型（图３．１ｂ）。日本晴与９３１１亲本的ＧＦ５基因序列差??异表现为，日本晴中缺失该基因（图３．１ｃ）。与日本晴相比，９３１１中的ＧＪＴ７是两段重复序列??的串联，导致ＧＷ７的表达量升高，从而形成细长籽粒（图３．１ｄ）。??ａ?ｂ??Ｈ?隱?｜?……墨．—Ｉ?１??ＧＳ９／ｇｓ９（ｌｏＤｅｌ?７ｋｂ）?ＧＳ３（Ｃ）／ｇｓ３｛Ａ）??ｃ?ｄ??｜?—?—??１２１２－ｂｐ?ｄｅｌｆｔｌ〇？?關２?ＧＩ７＇Ｓ１??Ｑ＾ｊｐ）?Ｇｆｆ７Ｊｆｉｐ／Ｃｊｉｒ７９３１，（Ｒｅｐｃａｔ?ｆｒａｇｍｅｎｔ）??图３．１基因变异形式示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｇｅｎｅｔｉｃ?ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??注：Ａ为Ｇ双基因结构（Ｇ＾Ｐ—日本晴，识９—Ｎ１３８），Ｂ为ＧＳ３基因结构（ＧＸ？—日本晴，—??９３１１），Ｃ为Ｇ奶基因结构（ｎｕｌｌ—日本晴，ＧＰＫ５—９３１１），Ｄ为ＧＷ７基因结构（Ｇ研７卿一日本晴，??除特殊说明外，本文他处ＧＦ７均指Ｇ灰７Ｗ；／）??本实验室己构建完成以日本晴为背景的近等基因系ＮＩＬ（ｇ＾）、ＮＩＬｆｅ＾）、ＮＩＬ（ＧｆＦ５）、??ＮＩＬ（Ｇｆｆ７），分别含有等位基因识９、识＿３、ＧＦ７。利用已测序品种曰本晴和９３１１之间??的核苷酸序列差异而开发的分子标记

将近等基因系ＮＩＬ（ｇｓ９）与ＮＩＬ（ｇｄ）杂交，构建粒形基因聚合系ＮＩＬ（ｇ＾９／ｇｄ），分别利用??Ｇ仍和基因特异性分子标记（表２．１），鉴定聚合系基因型，结果表明ＮＩＬ（ｇ＾／ｐ３）含有??妙、ｇｄ等位基因（图３．３）。??＾?Ｓ＇＇?０＾??拿旁ｉ?？署ｉ愛??，舊卿??㈨一喊為』輪ｄ??图３．３ＮＩＬ（ｇｓ９／ｇｓ３）聚合系基因型的鉴定??Ｆｉｇｕｒｅ?３．３?Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＮＩＬ（ｇｓ９／ｇｓ３）?ｇｅｎｏｔｙｐｅ??与日本晴相比，聚合系ＮＩＬｆｅｄ／＾＾）的株高略低于日本晴，分蘖数与穗长没有显著性差??异，剑叶长显著低于日本晴，剑叶宽也没有显著性差异（表３．２），株高和剑叶长的差异可??能是由于识３等位基因的效应造成的（表３．１）。因此ＮＩＬｆｅＭ／ｇＷ）植株表型与日本晴基本一??致（图３．４），可用于粒形基因聚合效应的分析。??表３．２聚合系的田间主要农艺性状比较??Ｔａｂｌｅ３．２?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｇｒｏｎｏｍｉｃ?ｔｒａｉｔｓ??农艺性状?日本晴?ＮＩＬ（ｇＷ／ｇＨ）?ＮＩＬ（ｇｙ９／Ｇ［ｆ５）?ＮＩＬ（ｆｆｌ９／Ｇ＾７）??株高（ｃｍ）?９５．８４±０．１９?９２．３３±０．５＊＊?９２．７３±０．６４＊＊?９２＿２７±０．７６＊＊??分蘖数?１０．３７±０．７２?９．８７士０．５９?９．０３±０．６７?９．７７±０．８６??主穗长（ｃｍ）?２１．４９±０．７５?２０．０２±１．２９?２０．８１±０．８８?２０．３７±０
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本文编号：2860374