水稻作为世界上超过一半人口的主食,是最重要的粮食作物之一。随着人民生活水平的提高,水稻育种的主要目标从对产量的提高逐渐转变为高产优质同时兼顾。水稻的品质主要包括加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质等。本文通过本实验室搜集的533份水稻核心种质材料对17个主要的稻米品质性状进行全基因组关联分析,并进一步解析一些重要品质基因的遗传机理。同时对亲本珍汕97B(Zhenshan 97B,ZS97B)和南阳占(Nanyangzhan,NYZ)构建的重组自交系进行遗传作图和外观品质性状的QTL定位,并对位于水稻第3染色体上的一个主效粒厚QTL(qGT3)进行了精细定位。主要结果如下:1.通过本室533份水稻核心种质材料,我们考察了17个主要稻米品质性状:糙米率(brown rice rate,BRR)、精米率(milled rice rate,MMR)、整精米率(head rice rate,HRR)、精米粒长(milled rice length,MRL)、精米粒宽(milled rice width,MRW)、精米长宽比(length-width ratio,LWR)、垩白粒率(chalkness rate,CR)、垩白度(chalkness degree,CD)、透明度(Transparency,Tr)、直链淀粉含量(amylose content,AC)、胶稠度(gel consistency,GC)、碱消值(alkali value,AV)和7个黏度特征值,并对这些品质表型进行全基因组关联分析,共检测到显著位点212个,其中与已经克隆的品质相关基因共定位的位点包括Waxy、GS3、qSW5/GW5、ALK等。17个主要稻米品质性状在籼稻亚群和粳稻亚群中检测到的位点具有较大差异,说明稻米品质性状在籼稻亚群和粳稻亚群中存在较大的遗传差异。2.通过比较稻米品质性状的表型数据,发现在加工品质中,糙米率和精米率存在着极显著的正相关性,但是糙米率和整精米率之间的相关性并不显著。加工品质和外观品质之间存在显著的相关性,粒长和整精米率存在着极显著的负相关,而粒宽和整精米率则存在极显著的正相关。粒型与垩白也存在极显著正相关性,其中粒宽与垩白的相关性最为显著。垩白度、垩白粒率和透明度之间也存在极显著的正相关。直链淀粉含量与外观品质和其它蒸煮食味品质之间也存在着显著或极显著的相关性。胶稠度与黏度各项指数存在着极显著的相关性,碱消值与热浆粘度和冷浆黏度系数也存在极显著的相关性,而与其它黏度指标并不存在相关性。在黏度系数中,大多数性状之间都存在极显著的相关性,其中热浆黏度和冷胶黏度之间的相关性较极显著。起浆温度与其它品质性状的相关性较低。3.通过对比不同直链淀粉含量种质材料中直链淀粉含量、胶稠度和碱消值与黏度的相关性。发现只有在中低直链淀粉含量水稻品种中,直链淀粉含量与多数黏度系数具有极显著的正相关性(r=0.19**~0.66**)。在高直链淀粉含量品种中,水稻中直链淀粉含量与黏度系数不存在显著的相关性(r=0.02~0.18)。在高中低不同直链淀粉含量的水稻品种中,胶稠度与黏度系数之间存在极显著相关性(r=0.18**~0.78**),但是在糯性水稻中两者没有相关性,只与减消值存在极显著的相关性(r=0.36**)。碱消值与不同直链淀粉含量的水稻品种的黏度系数存在不同程度的极显著相关性(r=0.23**~0.78**)。4.稻米中淀粉的合成主要受OsAPS2、OsAPL1、OsAPL3、OsAPL3、OsSSI、OsSSIIIa、Wx、ALK和OsBEIIb等基因的调控。Wx和ALK作为影响品质性状的重要基因,根据Ricevarmap上的SNP信息对其进行单倍型分析,并与核心种质中的直链淀粉含量、胶稠度和碱消值数据进行比较。不同Wx单倍型的材料3种品质性状的表型存在显著差异。ALK基因的4种单倍型在蒸煮食味品质间均具有显著影响,但是对于碱消值的影响最为显著。通过对核心种质中Wx基因和ALK基因的序列进行进化分析,并通过EHH分析发现Wx基因和ALK基因不同的单倍型可能在育种过程中受到选择。5.利用通过线性回归分析淀粉合成的主要基因与稻米品质的3个主要性状(直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度)的相互关系,发现其中6个与稻米品质的3个主要性状相关,其中Wx对3个稻米品质性状(直链淀粉含量、胶稠度和糊化温度)具有显著相关性,ALK对胶稠度和碱消值具有显著相关性,OsSSI对直链淀粉含量和胶稠度显著相关性,OsAPS2对胶稠度有显著相关性。6.利用190株由珍汕97B和南洋占构建的RILs对粒型性状(粒长、粒宽、长宽比、千粒重和粒厚)进行了初定位,共定位到了53个QTLs。其中第2染色体上存在较多的控制粒宽的QTLs,第3染色体存在较多控制粒长的QTLs。全部53个QTLs中大粒亲本南阳占中的44个等位基因具有加性效应。7.两年中共定位到了53个QTLs,其中包括17个粒长相关的QTLs,12个粒宽相关的QTLs;8个长宽比相关的QTLs,11个千粒重相关的QTLs以及5个粒厚的QTLs。8.第3染色体上的两个SSR分子标记RM545和RM517之间定位到了一个控制谷粒粒厚的主效QTL位点qGT3。以NYZ作为父本,ZS97B作为轮回亲本构建近等基因系,利用BC_3F_2分离群体中随机选出255株进行区间连锁作图并验证qGT3的遗传效应,通过Mapmaker作图将qGT3定位在SSR分子标记RM517和RM7576之间,随机群体中qGT3解释谷粒粒厚的遗传变异率为59.9%。在近等基因系中来源于NYZ的等位基因型qGT3~(NYZ)的粒厚表型相比来源于ZS97B的等位基因型qGT3~(ZS97B)有0.12mm的增加。9.通过两侧标记RM517和RM7576对3000株BC_3F_2后代分离群体进行重组单株的筛选,共鉴定出37株重组单株,对重组单株进行后代测验并精细定位,最终将qGT3定位在38.6kb的区间之内。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S511
【部分图文】：
精米率在呈现正态分布；外观品质中，粒型包括粒长，粒宽和长宽比呈态分布，垩白粒率，垩白度和透明度呈现出偏锋分布；蒸煮食味品质中淀粉含量，胶稠度，碱消值和峰值时间都呈现偏锋分布，在热浆黏度，，冷胶黏度和消减值中呈现正态分布（图 1~3）。
图 2 533 份栽培稻垩白粒率（g），垩白度（h），透明度（i），直链淀粉含量（j），胶稠度（k），碱消值（l）Fig 2 Frequency distribution of chalky rice rate(g), chalkiness degree(h), transparence(i), amylosecontent(j), gel consistency(k), alkali value(l)
图 3 533 份栽培稻最高黏度（m），热浆粘度（n），崩解值（o），冷胶黏度（p）值（q）和峰值时间（r）Fig 3 Frequency distribution of peak viscosity(m), hot paste viscosity(n), break down,colviscosity,set back, peaking time
【参考文献】
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1 高方远;罗正良;任鄄胜;吴贤婷;陆贤军;苏相文;吕建群;任光俊;;水稻粒厚主效位点qGT8精细定位和候选基因分析[J];中国农业科学;2015年24期
2 胡霞;石瑜敏;贾倩;徐琴;王韵;陈凯;孙勇;朱苓华;徐建龙;黎志康;;影响水稻穗部性状及籽粒碾磨品质的QTL及其环境互作分析[J];作物学报;2011年07期
3 吴洪恺;刘世家;张文伟;刘玲珑;赵志刚;;稻米脂肪与米粉RVA谱特征的关系分析[J];江苏农业学报;2009年03期
4 沈芸;肖鹏;包劲松;;水稻营养成分遗传育种研究进展[J];核农学报;2008年04期
5 王才林;朱镇;张亚东;赵凌;;江苏省粳稻品质育种的现状与对策[J];北方水稻;2007年03期
6 游晴如;黄庭旭;杨东;涂诗航;谢鸿光;郑家团;;籼型三系杂稻品质性状的配合力及遗传力分析[J];中国农学通报;2007年04期
7 陈能;罗玉坤;谢黎虹;朱智伟;段彬伍;章林平;;我国水稻品种的蛋白质含量及与米质的相关性研究[J];作物学报;2006年08期
8 李金华;王丰;柳武革;金素娟;刘宜柏;;水稻粤丰B的香味遗传分析与SSR标记定位[J];分子植物育种;2006年01期
9 任鄄胜,肖培村,陈勇,黄湘,吴先军,汪旭东;几个香稻保持系香味的遗传研究[J];种子;2004年12期
10 高振宇,曾大力,崔霞,周奕华,颜美仙,黄大年,李家洋,钱前;水稻稻米糊化温度控制基因ALK的图位克隆及其序列分析[J];中国科学(C辑:生命科学);2003年06期
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1 王令强;分子标记遗传图谱构建和稻米品质性状的遗传分析[D];华中农业大学;2007年
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2 胡芳芳;中日稻米品质特性的比较研究[D];扬州大学;2009年
本文编号：
2861665
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