RFT1、Hd1和Ghd7对水稻抽穗期和产量性状的微效作用
发布时间：2021-10-14 10:04
抽穗期由主效和微效数量性状座位（Quantitative trait locus,QTL）共同控制。主效QTL主要影响品种的地区和季节适应性;微效QTL在相同或相似生态区域内微调抽穗期,在充分利用自然资源或规避逆境胁迫中发挥关键作用。本研究应用衍生于珍汕97/密阳46的近等基因系（Near isogenic line,NIL）,分别分析了Hd17–RFT1区间及Hd1和Ghd7区间对抽穗期和产量性状的遗传作用,为主效变微效的遗传机制提供理论基础。同时,应用我国南方籼稻128份改良品种和92份地方品种,分析RFT1、Hd1和Ghd7在各生态类型中的等位变异及其与抽穗期和感光性的关系,为阐明我国南方水稻品种适应性的遗传机制提供基础。主要结果如下:1.RFT1对水稻抽穗期和产量性状的微效作用构建早熟型背景、在Hd17–RFT1区间分离的NIL-F2和NIL群体各1个,种植于杭州。结果显示,密阳46等位基因促进抽穗,加性效应为0.84天-1.21天,贡献率为10.46%-18.62%;同时,NIL的2年重复研究显示,该区间显著促进抽穗的同时,对产量性状仅呈现轻微负向作用。...
【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】：
已克隆的水稻抽穗期QTLFig.1-1QTLsforheadingdatethathavebeenclonedinrice
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论3Hd3a和RFT1在接受上游基因（主要为Hd1和Ehd1）的调控后，两者作用于下游的OsMADS14和OsMADS15这两个参与水稻营养生长向生殖生长转变的基因，完成植株的抽穗。1.1.2抽穗期调控通路：Hd1-Hd3a水稻中的Hd1-Hd3a开花调控通路与拟南芥中的通路CO-FT具有高度的同源性。其中，Hd1与CO同源，Hd3a与FT同源；都表现为Hd1（CO）上调Hd3a（FT）（IZAWAetal.,2007;TSUJIetal.,2011;TSUJIetal.,2013）。但两条通路作用的日照条件不一致。在拟南芥中，该路径是在长日照中起到调控作用，即长日照下，CO上调FT促进开花；而在短日照中无明显的作用（PUTTERILLetal.,1995;TURCKetal.,2008）。在水稻中，Hd1具有双重作用；在短日照下，Hd1上调Hd3a，促进水稻抽穗；长日照下，Hd1抑制Hd3a，延迟水稻抽穗（YANOetal.,2000；HAYAMAetal.,2003;TAKAHASHIetal.,2011）。另一个参与该调控通路的基因为Hd6。长日照条件下，Hd6通过与Hd1的互作，抑制水稻抽穗；短日照条件下未检测到两者间的互作（OGISOetal.,2010）。图1-2水稻抽穗期的调控通路Fig.1-2RegulatorypathwaysofheadingdateinriceHd1位于水稻6号染色体，是水稻首个图位克隆的QTL。YANO等（1997）利用Nipponbare和Kasalath作为双亲，将Hd1进行了精细定位；之后YANO等（2000）将其完成克隆，并对其进行了详细的功能分析。与Nipponbare的Hd1相比，Kasalath的等位基因在第2个外显子中发生了碱基的缺失，导致其C端的CCT结构域的缺失，因而Kasalath的Hd1表现为促进抽穗，不感光。另有研究表明，Hd1与调控水稻感光性的两个最重要的基因之一的Se-1互为等位基因（ICHITANIetal.,1997;YANOetal.,2000）。据ZHANG等（2012）研究表明，Hd1的促进和延
中国农业科学院硕士学位论文第二章RFT1对水稻抽穗期和产量性状的微效作用10体。在这4个群体中，6个关键抽穗期基因（Hd3a、Hd1、Hd2、Ghd7、DTH8和Ehd1）均无功能性变化。材料构建过程如下所述（图2-1）：从珍汕97/密阳46的F9群体挑选出1个单株，与珍汕97回交，连续自交加代至BC1F4，回交、自交过程中所挑选单株均为倾向于早熟的材料；应用Hd17的基因标记Si2235和RFT1的基因标记Si2926开展基因型检测，筛选到在Si2235–Si2926呈杂合的单株2个，自交获得了世代为BC1F5的近等基因系-F2（NIL-F2）群体，共含543个单株，称之为Z3。进一步开展标记检测，从Z3群体中筛选在Si2235–Si2926呈双亲纯合的单株，自交构建了1个世代为BC1F5:6的NIL群体，命名为R3，包含46个珍汕97纯合型株系和55个密阳46纯合型株系。同时，在Z3群体中还筛选到在Si2235呈杂合、而Si2926分别呈双亲纯合型的单株各1个，连续自交构建了2个世代为BC1F7的NIL-F2群体，分别命名为W1和W3；各包含299和297个单株。W1群体在Si2926呈密阳46纯合型，W3群体在Si2926呈珍汕纯合97型。图2-1本研究材料构建过程Fig.2-1Developmentofricematerialsinthisstudy2.1.2田间试验与性状考查所有群体材料均种植于浙江杭州中国水稻研究所试验基地，种植季节均属于自然长日照条件（表2-1）。其中，NIL-F2群体Z3种植于2017年，5月24日播种，6月16日移栽；NIL群体R3两年种植，2018年于4月18日播种、5月15日移栽，2019年于4月18日播种、5月16日移栽。2个分离群体W1和W3于2019年4月进行种植，播种和移栽时间与R3一致。所有材料株行距为16.7cm×26.7cm，正常大田管理。当水稻植株的主穗抽出约2cm长度时，记载当天日期，以该日期减去播种日期的天数作为植株的抽穗期，每隔1天记载1次。对于NIL
【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年我国水稻产业形势分析及2020年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,周锡跃,方福平. 中国稻米. 2020(02)
[2]高效是当前水稻育种的主导目标[J]. 肖国樱,肖友伦,李锦江,邓力华,翁绿水,孟秋成,于江辉. 中国水稻科学. 2019(04)
[3]2018年我国水稻产业形势分析及2019年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,周锡跃,方福平. 中国稻米. 2019(02)
[4]Minor-effect QTL for heading date detected in crosses between indica rice cultivar Teqing and near isogenic lines of IR24[J]. Zhichao Sun,Yujun Zhu,Junyu Chen,Hui Zhang,Zhenhua Zhang,Xiaojun Niu,Yeyang Fan,Jieyun Zhuang. The Crop Journal. 2018(03)
[5]水稻育种行业创新进展[J]. 刘贵富,陈明江,李明,吕慧颖,葛毅强,魏珣,杨维才. 植物遗传资源学报. 2018(03)
[6]转型期作物生产发展的机遇与挑战[J]. 邹应斌,黄敏. 作物学报. 2018(06)
[7]2017年我国水稻产业形势分析及2018年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,方福平. 中国稻米. 2018(02)
[8]不同年份水稻抽穗期和穗部性状QTL分析[J]. 任春元,范淑秀,刘进,朱琳,杨绮文,刘丹,马殿荣,王嘉宇. 沈阳农业大学学报. 2017(01)
[9]Nonfunctional alleles of long-day suppressor genes independently regulate flowering time[J]. Xiao-Ming Zheng,Li Feng,Junrui Wang,Weihua Qiao,Lifang Zhang,Yunlian Cheng,Qingwen Yang. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(06)
[10]不同温光条件下水稻抽穗期QTL的定位与分析[J]. 王军,朱金燕,周勇,杨杰,范方军,李文奇,王芳权,仲维功,梁国华. 中国水稻科学. 2016(03)
本文编号：3435947
【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】：
已克隆的水稻抽穗期QTLFig.1-1QTLsforheadingdatethathavebeenclonedinrice
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论3Hd3a和RFT1在接受上游基因（主要为Hd1和Ehd1）的调控后，两者作用于下游的OsMADS14和OsMADS15这两个参与水稻营养生长向生殖生长转变的基因，完成植株的抽穗。1.1.2抽穗期调控通路：Hd1-Hd3a水稻中的Hd1-Hd3a开花调控通路与拟南芥中的通路CO-FT具有高度的同源性。其中，Hd1与CO同源，Hd3a与FT同源；都表现为Hd1（CO）上调Hd3a（FT）（IZAWAetal.,2007;TSUJIetal.,2011;TSUJIetal.,2013）。但两条通路作用的日照条件不一致。在拟南芥中，该路径是在长日照中起到调控作用，即长日照下，CO上调FT促进开花；而在短日照中无明显的作用（PUTTERILLetal.,1995;TURCKetal.,2008）。在水稻中，Hd1具有双重作用；在短日照下，Hd1上调Hd3a，促进水稻抽穗；长日照下，Hd1抑制Hd3a，延迟水稻抽穗（YANOetal.,2000；HAYAMAetal.,2003;TAKAHASHIetal.,2011）。另一个参与该调控通路的基因为Hd6。长日照条件下，Hd6通过与Hd1的互作，抑制水稻抽穗；短日照条件下未检测到两者间的互作（OGISOetal.,2010）。图1-2水稻抽穗期的调控通路Fig.1-2RegulatorypathwaysofheadingdateinriceHd1位于水稻6号染色体，是水稻首个图位克隆的QTL。YANO等（1997）利用Nipponbare和Kasalath作为双亲，将Hd1进行了精细定位；之后YANO等（2000）将其完成克隆，并对其进行了详细的功能分析。与Nipponbare的Hd1相比，Kasalath的等位基因在第2个外显子中发生了碱基的缺失，导致其C端的CCT结构域的缺失，因而Kasalath的Hd1表现为促进抽穗，不感光。另有研究表明，Hd1与调控水稻感光性的两个最重要的基因之一的Se-1互为等位基因（ICHITANIetal.,1997;YANOetal.,2000）。据ZHANG等（2012）研究表明，Hd1的促进和延
中国农业科学院硕士学位论文第二章RFT1对水稻抽穗期和产量性状的微效作用10体。在这4个群体中，6个关键抽穗期基因（Hd3a、Hd1、Hd2、Ghd7、DTH8和Ehd1）均无功能性变化。材料构建过程如下所述（图2-1）：从珍汕97/密阳46的F9群体挑选出1个单株，与珍汕97回交，连续自交加代至BC1F4，回交、自交过程中所挑选单株均为倾向于早熟的材料；应用Hd17的基因标记Si2235和RFT1的基因标记Si2926开展基因型检测，筛选到在Si2235–Si2926呈杂合的单株2个，自交获得了世代为BC1F5的近等基因系-F2（NIL-F2）群体，共含543个单株，称之为Z3。进一步开展标记检测，从Z3群体中筛选在Si2235–Si2926呈双亲纯合的单株，自交构建了1个世代为BC1F5:6的NIL群体，命名为R3，包含46个珍汕97纯合型株系和55个密阳46纯合型株系。同时，在Z3群体中还筛选到在Si2235呈杂合、而Si2926分别呈双亲纯合型的单株各1个，连续自交构建了2个世代为BC1F7的NIL-F2群体，分别命名为W1和W3；各包含299和297个单株。W1群体在Si2926呈密阳46纯合型，W3群体在Si2926呈珍汕纯合97型。图2-1本研究材料构建过程Fig.2-1Developmentofricematerialsinthisstudy2.1.2田间试验与性状考查所有群体材料均种植于浙江杭州中国水稻研究所试验基地，种植季节均属于自然长日照条件（表2-1）。其中，NIL-F2群体Z3种植于2017年，5月24日播种，6月16日移栽；NIL群体R3两年种植，2018年于4月18日播种、5月15日移栽，2019年于4月18日播种、5月16日移栽。2个分离群体W1和W3于2019年4月进行种植，播种和移栽时间与R3一致。所有材料株行距为16.7cm×26.7cm，正常大田管理。当水稻植株的主穗抽出约2cm长度时，记载当天日期，以该日期减去播种日期的天数作为植株的抽穗期，每隔1天记载1次。对于NIL
【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年我国水稻产业形势分析及2020年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,周锡跃,方福平. 中国稻米. 2020(02)
[2]高效是当前水稻育种的主导目标[J]. 肖国樱,肖友伦,李锦江,邓力华,翁绿水,孟秋成,于江辉. 中国水稻科学. 2019(04)
[3]2018年我国水稻产业形势分析及2019年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,周锡跃,方福平. 中国稻米. 2019(02)
[4]Minor-effect QTL for heading date detected in crosses between indica rice cultivar Teqing and near isogenic lines of IR24[J]. Zhichao Sun,Yujun Zhu,Junyu Chen,Hui Zhang,Zhenhua Zhang,Xiaojun Niu,Yeyang Fan,Jieyun Zhuang. The Crop Journal. 2018(03)
[5]水稻育种行业创新进展[J]. 刘贵富,陈明江,李明,吕慧颖,葛毅强,魏珣,杨维才. 植物遗传资源学报. 2018(03)
[6]转型期作物生产发展的机遇与挑战[J]. 邹应斌,黄敏. 作物学报. 2018(06)
[7]2017年我国水稻产业形势分析及2018年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,方福平. 中国稻米. 2018(02)
[8]不同年份水稻抽穗期和穗部性状QTL分析[J]. 任春元,范淑秀,刘进,朱琳,杨绮文,刘丹,马殿荣,王嘉宇. 沈阳农业大学学报. 2017(01)
[9]Nonfunctional alleles of long-day suppressor genes independently regulate flowering time[J]. Xiao-Ming Zheng,Li Feng,Junrui Wang,Weihua Qiao,Lifang Zhang,Yunlian Cheng,Qingwen Yang. Journal of Integrative Plant Biology. 2016(06)
[10]不同温光条件下水稻抽穗期QTL的定位与分析[J]. 王军,朱金燕,周勇,杨杰,范方军,李文奇,王芳权,仲维功,梁国华. 中国水稻科学. 2016(03)
本文编号：3435947
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3435947.html
最近更新
教材专著
