水稻粒形相关性状的GWAS分析和基因挖掘
发布时间：2021-08-15 09:30
水稻粒形是重要的产量性状和品质性状,其评价指标主要包括粒长、粒宽、粒重和长宽比等。利用全基因组关联分析（Genome-wide association study,GWAS）的方法,挖掘水稻粒形性状优异基因资源并进行功能研究,有助于更好的了解调控水稻粒形的分子机制,进一步改良、利用优异水稻品种资源。本研究选择161份水稻籼稻品种构成的自然群体为试验材料。材料的粒长、粒宽、粒重及长宽比四个粒形性状表型统计及相关性分析显示,该群体存在丰富的遗传变异,粒形性状是受多基因控制的典型的数量性状,能够采用GWAS方法对该水稻自然群体进行基因定位分析。结合测序结果在全基因组范围内共筛选了16352个高质量SNP位点,所有SNP位点在水稻12条染色体上的分布数量不同。多态性信息含量值（Polymorphic information content,PIC）表明筛选的SNP标记多态性较为丰富,能够进行覆盖水稻全基因组的GWAS分析。对161份材料的SNP数据计算得到遗传距离并进行群体结构和亲缘关系分析,按照遗传距离远近可以将161份材料分为A、B两大类,B类材料可划分成I、II亚类;亲缘关系值及亲缘关系...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水稻主要粒形基因的调控解析(Li，2016)
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论7与预期频率之间的差异。假设两个基因座上有两对连锁的等位基因A、a、B、b，以G(x)代表单倍型基因频率，则各个单倍型频率可认为是G(AB)、G(Ab)、G(aB)和G(ab)。假设G(AB)=G(A)(B)，一般用D值来衡量两位点之间是否存在连锁平衡，D=G(AB)-G(A)f(B)。D=0时表示连锁平衡，D>0表示连锁不平衡，D=1表示完全连锁不平衡(DEVLINetal.，1995；WANGetal.，2005)。实际中，LD衡量的指标有很多，其中D’和r2最常用，一般以D’和r2(两者取值范围均为0~1)表示未点间的连锁不平衡程度，D’是D与D最大(D>0)或最小(D<0)可能值的比值，r2为D2与各等位基因频率乘积的比值。D’和r2算法不同，表达的意义也不同。D’=1时连锁平衡；D’≠1时连锁不平衡，而r2=1完全连锁不平衡(GAUTetal.，2003；KEetal.，2004)。1.3.3全基因组关联分析的研究策略GWAS的基本策略如图1-2图1-2全基因组关联分析的研究策略(侯青青，2016)Fig.1-2TheresearchstratedyofGWAS1.3.4种质材料的选择用于全基因组关联分析的种质资源材料往往具有丰富的遗传变异，可以同时对多个性状进行分析；同时材料群体结构复杂，稀有变异多，遗传信息丢失明显。丰富的遗传变异以及高密度的
中国农业科学院硕士学位论文第三章结果与分析20第三章结果与分析3.1四个粒形性状表型统计分析本研究以来源于中国11个省份161份水稻籼稻品种构成的自然群体为试验材料。对该自然群体的四个粒形性状表型统计分析结果显示（表3-1），粒长、粒宽、粒重、籽粒长宽比的平均值分别为8.37mm、2.97mm、26.05g和2.87；变异系数(CoefficientofVariation，CV)介于9.09%~20.20%之间，粒重的变异系数值最大，粒宽的变异系数值最小，该自然群体的四个粒形性状有丰富的遗传变异。四个粒形相关性状的频次分布呈现出显著的正态分布特征（图3-1），相关性结果（图3-2）表明粒长与粒宽之间表现为弱负相关，与长宽比、粒重之间表现为正相关；粒宽与粒重之间表现为正相关，与长宽比之间表现为高度负相关。分析结果表明水稻粒形性状是典型的数量性状，受多基因控制，能够采用GWAS方法对该水稻自然群体进行基因定位分析。表3-1四个粒形相关性状表型统计分析Table3-1Statisticalanalysisofphenotypesoffourgrainshape-relatedtraits性状均值标准差最大值最小值变异系数TraitMeanSDMaxMinCV/%粒长GL(mm)8.370.8311.197.099.92粒宽GW(mm)2.970.273.562.279.09千粒重TGW(g)26.055.2639.3416.9320.20长宽比GLW2.870.474.332.2016.38图3-1粒形相关性状的频次分布Fig.3-1FrequencydistributionofgrainshaperelatedtraitsA：千粒重B：粒长C:粒宽D:长宽比A:grainweightB:grainlengthC:grainwidthD:grainaspectratio
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国水稻品种资源研究进展与展望[J]. 魏兴华. 中国稻米. 2019(05)
[2]稻种资源收集、保存和更新中存在的问题及对策[J]. 江川,朱业宝,张丹,郑苹立,王金英. 江西农业学报. 2018(09)
[3]水稻等重要作物种子的保存与管理体系探究[J]. 孔宪琴,张小惠,李春生,张克勤,胡光连. 中国稻米. 2018(04)
[4]东南亚国家引进水稻种质的遗传多样性和遗传结构分析[J]. 张晓丽,吕荣华,唐茂艳,王强,陈雷,郭辉,梁天锋,高国庆. 植物遗传资源学报. 2018(01)
[5]野生稻种质在水稻高产育种上的应用研究进展[J]. 盛文涛,吴俊,柏斌,饶友生. 南方农业学报. 2017(02)
[6]水稻复杂性状研究的新途径:水稻重要农艺性状全基因组关联分析[J]. 侯青青,司丽珍,黄学辉,韩斌. 生命科学. 2016(10)
[7]浅谈水稻种质资源概况[J]. 王明湖,蒋琪,章志远. 上海农业科技. 2016(04)
[8]浙江省稻种资源的保护与利用[J]. 魏兴华. 浙江农业科学. 2015(05)
[9]保护种质资源关乎中国粮食安全[J]. 黄伟伟. 食品安全导刊. 2015(08)
[10]Clustered spikelets 4,encoding a putative cytochrome P450 protein CYP724B1,is essential for rice panicle development[J]. Min Guo,Yi-Hao Yang,Min Liu,Qing-Cai Meng,Xiu-Hong Zeng,Ling-Xia Dong,Shu-Zhu Tang,Ming-Hong Gu,Chang-Jie Yan. Chinese Science Bulletin. 2014(31)
博士论文
[1]水稻粒型主效基因qSS7的定位与鉴定[D]. 邱先进.华中农业大学 2013
硕士论文
[1]水稻7个粒型基因遗传效应的初步分析[D]. 梁彦丽.南京农业大学 2015
本文编号：3344289
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水稻主要粒形基因的调控解析(Li，2016)
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论7与预期频率之间的差异。假设两个基因座上有两对连锁的等位基因A、a、B、b，以G(x)代表单倍型基因频率，则各个单倍型频率可认为是G(AB)、G(Ab)、G(aB)和G(ab)。假设G(AB)=G(A)(B)，一般用D值来衡量两位点之间是否存在连锁平衡，D=G(AB)-G(A)f(B)。D=0时表示连锁平衡，D>0表示连锁不平衡，D=1表示完全连锁不平衡(DEVLINetal.，1995；WANGetal.，2005)。实际中，LD衡量的指标有很多，其中D’和r2最常用，一般以D’和r2(两者取值范围均为0~1)表示未点间的连锁不平衡程度，D’是D与D最大(D>0)或最小(D<0)可能值的比值，r2为D2与各等位基因频率乘积的比值。D’和r2算法不同，表达的意义也不同。D’=1时连锁平衡；D’≠1时连锁不平衡，而r2=1完全连锁不平衡(GAUTetal.，2003；KEetal.，2004)。1.3.3全基因组关联分析的研究策略GWAS的基本策略如图1-2图1-2全基因组关联分析的研究策略(侯青青，2016)Fig.1-2TheresearchstratedyofGWAS1.3.4种质材料的选择用于全基因组关联分析的种质资源材料往往具有丰富的遗传变异，可以同时对多个性状进行分析；同时材料群体结构复杂，稀有变异多，遗传信息丢失明显。丰富的遗传变异以及高密度的
中国农业科学院硕士学位论文第三章结果与分析20第三章结果与分析3.1四个粒形性状表型统计分析本研究以来源于中国11个省份161份水稻籼稻品种构成的自然群体为试验材料。对该自然群体的四个粒形性状表型统计分析结果显示（表3-1），粒长、粒宽、粒重、籽粒长宽比的平均值分别为8.37mm、2.97mm、26.05g和2.87；变异系数(CoefficientofVariation，CV)介于9.09%~20.20%之间，粒重的变异系数值最大，粒宽的变异系数值最小，该自然群体的四个粒形性状有丰富的遗传变异。四个粒形相关性状的频次分布呈现出显著的正态分布特征（图3-1），相关性结果（图3-2）表明粒长与粒宽之间表现为弱负相关，与长宽比、粒重之间表现为正相关；粒宽与粒重之间表现为正相关，与长宽比之间表现为高度负相关。分析结果表明水稻粒形性状是典型的数量性状，受多基因控制，能够采用GWAS方法对该水稻自然群体进行基因定位分析。表3-1四个粒形相关性状表型统计分析Table3-1Statisticalanalysisofphenotypesoffourgrainshape-relatedtraits性状均值标准差最大值最小值变异系数TraitMeanSDMaxMinCV/%粒长GL(mm)8.370.8311.197.099.92粒宽GW(mm)2.970.273.562.279.09千粒重TGW(g)26.055.2639.3416.9320.20长宽比GLW2.870.474.332.2016.38图3-1粒形相关性状的频次分布Fig.3-1FrequencydistributionofgrainshaperelatedtraitsA：千粒重B：粒长C:粒宽D:长宽比A:grainweightB:grainlengthC:grainwidthD:grainaspectratio
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国水稻品种资源研究进展与展望[J]. 魏兴华. 中国稻米. 2019(05)
[2]稻种资源收集、保存和更新中存在的问题及对策[J]. 江川,朱业宝,张丹,郑苹立,王金英. 江西农业学报. 2018(09)
[3]水稻等重要作物种子的保存与管理体系探究[J]. 孔宪琴,张小惠,李春生,张克勤,胡光连. 中国稻米. 2018(04)
[4]东南亚国家引进水稻种质的遗传多样性和遗传结构分析[J]. 张晓丽,吕荣华,唐茂艳,王强,陈雷,郭辉,梁天锋,高国庆. 植物遗传资源学报. 2018(01)
[5]野生稻种质在水稻高产育种上的应用研究进展[J]. 盛文涛,吴俊,柏斌,饶友生. 南方农业学报. 2017(02)
[6]水稻复杂性状研究的新途径:水稻重要农艺性状全基因组关联分析[J]. 侯青青,司丽珍,黄学辉,韩斌. 生命科学. 2016(10)
[7]浅谈水稻种质资源概况[J]. 王明湖,蒋琪,章志远. 上海农业科技. 2016(04)
[8]浙江省稻种资源的保护与利用[J]. 魏兴华. 浙江农业科学. 2015(05)
[9]保护种质资源关乎中国粮食安全[J]. 黄伟伟. 食品安全导刊. 2015(08)
[10]Clustered spikelets 4,encoding a putative cytochrome P450 protein CYP724B1,is essential for rice panicle development[J]. Min Guo,Yi-Hao Yang,Min Liu,Qing-Cai Meng,Xiu-Hong Zeng,Ling-Xia Dong,Shu-Zhu Tang,Ming-Hong Gu,Chang-Jie Yan. Chinese Science Bulletin. 2014(31)
博士论文
[1]水稻粒型主效基因qSS7的定位与鉴定[D]. 邱先进.华中农业大学 2013
硕士论文
[1]水稻7个粒型基因遗传效应的初步分析[D]. 梁彦丽.南京农业大学 2015
本文编号：3344289
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