甘蓝型油菜根系性状遗传基础解析

发布时间：2022-02-26 17:34

　　根系是土壤与植物地上部之间物质传递的重要桥梁,在植株固定、水分和养分吸收利用、植物激素合成、分泌和转运等方面发挥着重要作用,根系形态的改变会显著影响植株的生物量、产量以及水分和养分利用效率。为揭示油菜根系与产量形成的关系,并对油菜根系性状遗传基础进行解析,本研究对80份亲缘关系较远的油菜材料在两种磷水平下根系性状与产量性状相关性,21份材料在水培和大田培养方式下根系性状的相关性进行了分析,并对油菜关联群体（280份甘蓝型油菜种质资源）和RIL群体（中双11×No.73290,175个株系）在水培条件下的根系性状进行了鉴定,主要研究结果如下:1.在开花期和成熟期,两种磷水平（正常磷水平和低磷水平）下80份油菜材料的根系性状（除主根长PRL外）均与地上部生物量、部分株型性状（如油菜植株高度、分枝数目）和部分产量性状（主要包括角果数目和产量）有显著相关性,其中根表面积（TSA）与这些性状相关性最高。2.21份材料在水培移苗后10天（10DAT）,3叶期（3EL）和5叶期（5EL）的根系形态性状（总根长TRL、根表面积TSA、根体积TRV、侧根数TNR）与大田苗后期和成熟期根系性状具有显著相关... 

【文章来源】：中国农业科学院北京市

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 构建优良根系构型是提高油菜生产力的有效途径
    1.2 植物根系分类及其形态建成
    1.3 作物根系性状的分子遗传学研究进展
        1.3.1 作物根系研究方法
        1.3.2 QTL定位
        1.3.3 关联分析
        1.3.4 转录组测序
        1.3.5 作物根系性状基因克隆情况
        1.3.6 油菜根系性状分子遗传学研究进展
    1.4 本研究的主要内容和目的意义
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 水培实验设计及性状调查
        2.2.1 油菜营养生长阶段根系表型精准鉴定体系
        2.2.2 水培实验流程
        2.2.3 水培实验设计
        2.2.4 水培实验性状调查
    2.3 田间实验设计及性状调查
        2.3.1 田间实验设计
        2.3.2 田间实验性状考察
    2.4 数据统计分析
    2.5 全基因组关联分析
    2.6 QTL定位与整合
    2.7 转录组测序
        2.7.1 样品准备
        2.7.2 转录组测序流程
        2.7.3 差异表达基因(DEGs)的筛选和功能分类
        2.7.4 RT-PCR对测序结果的验证
第三章 结果与分析
    3.1 油菜根系与地上部生物量、株型和产量的关系
        3.1.1 两种磷水平下80份材料在两个发育时期性状表现
        3.1.2 80份材料根系性状间以及根系与地上部性状间相关性
    3.2 两种培养方式下(大田和水培)根系性状相关性分析
    3.3 根系表型精准鉴定体系可靠性评价及根系性状全基因组关联分析
        3.3.1 油菜营养生长阶段根系表型精准鉴定体系可靠性评价
        3.3.2 关联群体营养生长阶段各根系相关性状遗传相关性
        3.3.3 生长动态分析显示油菜营养生长阶段存在两种调控根系发育的分子机制(persistent and stage-specific)
        3.3.4 油菜营养生长阶段根系性状全基因组关联分析
    3.4 RIL群体根系、株型和产量性状QTL定位
        3.4.1 亲本及RIL群体性状表现
        3.4.2 RIL群体不同发育时期各根系性状间遗传相关性
        3.4.3 RIL群体根系性状、株型和产量性状QTL定位概况
        3.4.4 RIL群体营养生长阶段根系发育遗传规律及根系与地上部性状QTL共定位情况
        3.4.5 多效性QTLcluster检测及解析
        3.4.6 有研究价值的根系性状QTLcluster
        3.4.7 有研究价值的根系性状QTLcluster与氮吸收效率共定位情况
    3.5 根系性状极端材料转录组测序以及候选基因筛选
        3.5.1 材料的选择及其根系性状差异
        3.5.2 转录组测序概况
        3.5.3 差异表达基因筛选及其功能注释和分类
        3.5.4 GWAS分析、QTL定位与差异表达基因结合筛选候选基因
第四章 讨论
    4.1 根系形态在油菜株型形态建成、生物量和产量形成中的作用
    4.2 油菜营养生长阶段根系表型精准鉴定体系的优点和应用
    4.3 油菜营养生长阶段根系生长发育规律及两种分子调控机制(持续型和时期特异性)
    4.4 油菜根系性状遗传研究中调查时期和调查性状选择
    4.5 本研究检测到的重要的根系性状QTLcluster
    4.6 GWAS、QTL定位结合RNA-seq可以加速根系性状候选基因的筛选
第五章 全文结论
参考文献
附录
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
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[2]Use of genotype-environment interactions to elucidate the pattern of maize root plasticity to nitrogen deficiency[J]. Pengcheng Li,Zhongjuan Zhuang,Hongguang Cai,Shuai Cheng,Ayaz Ali Soomro,Zhigang Liu,Riliang Gu,Guohua Mi,Lixing Yuan,Fanjun Chen.  Journal of Integrative Plant Biology. 2016(03)
[3]Genetic dissection of maize seedling root system architecture traits using an ultra-high density bin-map and a recombinant inbred line population[J]. Weibin Song,Baobao Wang,Andrew L Hauck,Xiaomei Dong,Jieping Li,Jinsheng Lai.  Journal of Integrative Plant Biology. 2016(03)
[4]水稻根系研究进展[J]. 梁永书,周军杰,南文斌,段东东,张汉马.  植物学报. 2016(01)
[5]转录组测序技术在生物测序中的应用研究进展[J]. 贾昌路,张瑶,朱玲,张锐.  分子植物育种. 2015(10)
[6]长江中下游小麦品种根系改良特征及其与产量的关系[J]. 田中伟,樊永惠,殷美,王方瑞,蔡剑,姜东,戴廷波.  作物学报. 2015(04)
[7]作物根系构型三维探测与重建方法研究进展[J]. 温维亮,郭新宇,赵春江,王传宇,肖伯祥.  中国农业科学. 2015(03)
[8]关联分析及其在水稻遗传研究中的应用[J]. 张斐斐,杨雅云,董超,汤翠凤,阿新祥,张恩来,陈丹,徐福荣,戴陆园.  云南农业大学学报(自然科学). 2014(05)
[9]我国油料产业形势分析与发展对策建议[J]. 王汉中,殷艳.  中国油料作物学报. 2014(03)
[10]超级稻根系形态生理特征及其与产量形成的关系[J]. 褚光,刘洁,张耗,杨建昌.  作物学报. 2014(05)



本文编号：3644872