水稻光温敏不育系湘陵628S的开花期定向改良和粳型光温敏不育系创建

发布时间：2020-11-14 23:31

　　 水稻是典型的短日照植物,在驯化与人工选择下使得某些水稻品种光周期敏感性渐渐下降,水稻的地域适应性得到提高,扩大了水稻的种植范围。为充分利用各个地域的光温条件以获得水稻最优产量,育种家需要根据不同生态区的光温情况对水稻抽穗期进行相应的优化。通过本室前期研究发现,水稻抽穗期长短与开花期基因型组合有关,尤其Ghd7、Ghd8、Hd1这三个基因型组合均为强功能型(SSF)时会出现极度晚花甚至不开花的情况,具有该基因型组合的水稻品种只适合在热带地区栽种。杂种生育期由亲本基因组共同决定。水稻光温敏不育系湘陵628S配制的杂种F1抽穗期常大幅度延迟甚至不抽穗。日益积累的功能基因组研究成果和基因编辑技术的快速发展为植物育种提供了许多新思路。利用具有快速、精确、成本低廉的CRISPR/Cas9系统用于水稻育种可避免常规育种中耗时长、易出现连锁累赘等缺点。两系法杂种优势在籼稻生产上发挥了巨大作用,而两系杂交稻在粳稻生产方面几乎没有被利用。本研究以628S为对象,利用基因诊断办法对获取该品种的主效开花期基因信息,再对主要恢复系的开花基因进行诊断,找到导致628S杂种F1晚花的原因,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术对628S进行定向改良;并创建粳型光温敏不育系材料,减缓育种难度并加快育种进程。主要结果如下:1.通过基因诊断628S及部分不育系和恢复系材料的主效开花期基因,发现628S配制的杂种F1的Ghd7Ghd8Hd1三基因组合型为SSH,其中的Hd1是致使628S杂种F1花期延迟甚至不能正常开花结实的开花期基因。破坏Hd1的功能,产生SSN(Ghd7Ghd8hd1)的组合理论上可以获得生育期合适的高产组合。因此,运用基因编辑手段CRISPR/Cas9系统对Hd1进行精准高效编辑,目前获得628S的Hd1敲除材料628SM。为验证创建材料628SM是否解决了628S配组后F1花期晚的问题,则对628S和628SM与恢复系材料9311、华占(HZ)、MH63进行配组获得F1和m F1,对628SM和m F1在长、短日照下进行抽穗期考察验证。2.将光温敏基因pms3、tms5和广亲和基因ORF4-j通过CRISPR/Cas9技术进行基因编辑,并且选择粳稻中花11(Oryza sativa L.ssp.japonica CV.Zhonghua 11)(即ZH11)作为转化载体,快速创建粳型水稻光温敏不育系材料,获得了pms3+orf4-j敲除突变体和tms5+orf4-j敲除突变体材料。目前已对T0代进行测序鉴定,并在海南种植T1代进行繁种,同时与籼型恢复系配组获得F1。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S511
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
1.前言
    1.1 .问题来源
    1.2 .文献综述
        1.2.1 .植物开花调控
        1.2.2 .基因诊断
        1.2.3 .水稻两系的发展与光温敏雄性不育基因的挖掘
        1.2.4 .水稻籼粳杂交育种现状及S5 的研究进展
        1.2.5 .基因编辑技术
    1.3 .研究的目的与意义
2.材料与方法
    2.1 .研究材料
    2.2 .材料种植及相关性状考察
    2.3 .使用的菌株及载体
    2.4 .DNA抽提
    2.5 .目的基因测序
    2.6 .单倍型分析
    2.7 .CRISPR-Cas9 载体构建
    2.8 .农杆菌介导的水稻遗传转化
    2.9 .转基因植株的阳性检测及靶位点鉴定
3.结果分析
    3.1 .利用基因编辑对628S的抽穗期定向改良
        3.1.1.628 S及部分不育系和恢复系材料中主要抽穗期基因分子诊断
        3.1.2 .Hd1的CRISPR敲除载体构建及遗传转化
        3.1.3.628 SM在长、短日照下的开花期性状考察
    3.2 .利用基因编辑创建两系不育系光温敏材料
4.讨论
    4.1 .Hd1 敲除突变体628SM材料及其配组mF1在长短日照下的抽穗期..
    4.2 .Hd1 敲除突变体628SM的育性
    4.3 .利用基因编辑技术创建粳型不育系的思考与展望
参考文献
附录
    附表1 实验所用引物列表
    附录A 作者简介
致谢

【参考文献】

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本文编号：2884069